Analiza zawartości siarki w masach z żywicami furanowymi

• Autorzy: Holtzer M. , Kmita A. , Roczniak A.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2015.05

Warianty tytułu

EN

Analysis of the sulphur content in moulding sands with furan resins

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Masy z żywicami furanowymi należą do najszerzej stosowanych spośród mas ze spoiwami organicznymi, jeżeli chodzi o wykonywanie odlewów ze stopów żelaza. Wynika to z szeregu zalet tych mas. Jednak masy z żywicami furanowymi wykazują również pewne niedoskonałości, które są przyczyną wad w odlewach. Należą do nich obecność azotu, siarki czy fosforu w spoiwie, które to pierwiastki z masy przechodzą do metalu. Dodatkowo producenci żywic furanowych muszą ograniczać zawartość wolnego alkoholu furfurylowego do wartości <25% wag., ze względu na jego toksyczne właściwości. Szczególną uwagę należy zwracać na obecność w masie formierskiej siarki, gdy wykonuje się odlewy z żeliwa z grafitem sferoidalnym lub wermikularnym. Bardzo często występuje wtedy zjawisko degradacji tych form grafitu do grafitu płatkowego. W artykule przeprowadzono obliczenia ilości siarki, jakie są wprowadzane do masy formierskiej wraz ze spoiwem, w zależności od składu kwaśnego katalizatora (głównymi jego składnikami są najczęściej różne organiczne kwasy sulfonowe), co powinno pomóc przy wyborze katalizatora dla danej żywicy furanowej.

EN

Among various sands with organic binders, moulding sands with furan resins belong to the group most widely applied in the manufacture of castings from ferrous alloys. This is due to a number of undisputable advantages offered by these sands, although they are not free from certain drawbacks, which ultimately can result in casting defects. The main disadvantage of furan resin sands is the fact that the binder contains nitrogen, sulphur and phosphorus, and all these elements are transferred in the course of casting from sand to metal. Additionally, producers of furan resins are forced to reduce the free furfuryl alcohol content to <25 wt. %, due to its toxic properties. Special attention deserves the presence of sulphur in moulding sand when castings are made from the cast iron with nodular or vermicular graphite. Then, as very often occurs, the effect of degradation of these two graphite forms take the shape of flake graphite. The study shows how to calculate the amount of sulphur introduced into the moulding sand together with binder, related to the acid catalyst composition (most often, its main components are various organic sulphonic acids). It is expected that the results will be useful in the selection of an optimum catalyst for a given type of furan resin.

Słowa kluczowe

PL

żywica furanowa; siarka; degradacja grafitu; masa formierska

EN

furan resin; sulphur; degradation of graphite forms; moulding sands

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 55, nr 2
• Strony: 19--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Holtzer M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków

autor

Kmita A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków

autor

Roczniak A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Nelson, B. (1973). An evaluation of toluenesulfonic acid as catalysts for furan no-bake foundry binders. AFS Transactions, 81, 153−157.
• 2. Carey, P., Lott, M. (1995). Sand binder systems. Part V – furan no bake. Foundry Management & Technology, 123(7), 26−31.
• 3. Holtzer, M. et al. (2014). Influence of the reclaim addition to the moulding sand with furan resin on the emission of toxic gases at high temperature. [In:] 71th World Foundry Congress: Advanced Sustainable Foundry, Bilbao, 19−21 May 2014.
• 4. Holtzer, M. et al. (2014). Emission of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) from the furan moulding sands with addition of the reclaim. Metallurgy, 53(4), 451−454.
• 5. Holtzer, M. et al. (2014). The influence of reclaim addition on the emission of PAHs and BTEX from moulding sands with furfuryl resin with the average amount of furfuryl alcohol. Arch. Foundry Eng., 14(spec. is. 1), 37−42.
• 6. Benz, N., Froberg, K. (2013). Ecofriendly Cold – Hardening Furane Resin with a Content of Free Furfuryl Alkohol under 25%. Liteinoe Proizvodstvo, (6), 15−19.
• 7. Benz, N. et al. (2013). Schwefelreduziertes Furanharz-System im Einsatz. Giesserei, 100(8), 80−82.
• 8. Xiaogan, H. et al. (1992). Nodular iron surface deterioration due to PTSA in resin. AFS Transactions, 100, 9−15.
• 9. Tinebra, J.P., Wilson, S.J. (1993). No-bake chemical binder systems: their effect on microstructural and physical properties of ductile iron. AFS Transactions, 101, 169−174.
• 10. Riposan, I. (2006). Factors influencing the surfaces graphite degeneration in ductile iron castings in resin mould technology. Proceedings of the 8th International Symposium on the Science and Processing of Cast Iron, China, Beijing.
• 11. Svidró, J. T. (2010). The effect of sulphur content in chemical bonded sand moulds on the mechanism of penetration. Int. Foundry Res., 62(4), 32−41.
• 12. Holtzer, M., Górny, M., Dańko, R. (2015). Microstructure and properties of ductile iron and compacted graphite iron casting. The effects of mould sand/metal interface phenomena. New York: Ed. Springer International Publishing. DOI 10.10007/978-3-319-14583-9.
• 13. Stefanescu D. M. et al. (2008). Quantification of casting skin in ductile and compacted graphite irons and its effect on tensiele properties. Int. J. Metalcast., 2(4), 7−26.
• 14. Innovative Kaltharz. Castings, 13(3), October, 2012.
• 15. Xu, Jin (2005). An investigation of the abnormal structure at the surface layer of nodular iron castings produced by furan resin bonded and sulfonic acid cured sand mould. J. Foundry, 12, 1245−1249.
• 16. Psimenos, A. Ch. (2009). Die Schwefelreduktion beim Nobake Verfhren. Giesserei-Rundschau, 56(1−2), 2−6.
• 17. Psimenos, A. Ch. (2007). Neue emissionsarme No-Bake Harz und –Harter. Giesserei, 94(4), 42−53.