Próby zastosowania popiołów lotnych jako osnowy mas formierskich do wykonywania odlewów żeliwnych

• Autorzy: Purgert R. M. , Baliński A. , Darłak P. , Sobczak J.

Warianty tytułu

EN

Using fly ash-based foundry composition for molds and cores (FASAND) to pour iron castings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki doświadczeń nad próbami zastosowania popiołów lotnych jako osnowy mas formierskich (FASAND) do wytwarzania odlewów żeliwnych, zwłaszcza dla przemysłu samochodowego. Stosowano dwa typy popiołów lotnych, Eastlake Plant (USA) oraz, (dla porównania), popiołu z Elektrowni Skawina SA. (Polska), dla których przeprowadzono szczegółowe badania składu chemicznego i fazowego, rozkładu gęstości poszczególnych frakcji, toksyczności, wyznaczono charakterystyki temperaturowe oraz wykonano analizę rozkładu gęstości czqsteczek popiołu lotnego, stosując metodę odśrodkowej separacji z zastosowaniem cieczy ciężkich (roztworów wodnych sześciowolframianu sodu). Masy formierskie sporządzano z udziałem osnowy ziarnowej w postaci popiołu lotnego oraz mieszanek popiołu lotnego, piasku kwarcowego i molochitu. Jako układy wiążące chemicznie zastosowano "uwodniony krzemian sodu + dioctan glikolu etylenowego", "cement portlandzki + woda", "zhydrolizowany krzemian etylu + NH4OH". W przypadku utwardzania termicznego zastosowano jako spoiwo uwodniony krzemian sodu. Do mas formierskich wprowadzono także dodatki porotwórcze (Genifor GK-B oraz kwaśny węglan sodu NaHCO3), których rozkład termiczny powoduje nadzielanie się gazów -głównie CO2. Po wstępnym doborze kompozycji mas formierskich, przeprowadzono badania właściwości technologicznych wytworzonych mas typu FASAND. Na przykładzie trzech wytypowanych składów chemicznych i metod wytwarzania, w warunkach Energy Industries of Ohio i Instytutu Odlewnictwa, Kraków, prowadzono próby odlewania technologią tradycyjną żeliwa szarego i sferoidalnego do form piaskowych, utwardzanych CO2, z udziałem rdzeni przygotowanych z popiołu lotnego, przeznaczonych do wykonywania odlewów w przemyśle motoryzacyjnym. Wykonane odlewy poddano badaniom makroskopowym, mającym na celu sprawdzenie stanu powierzchni i stopnia zagazowania. Stwierdzono, że dalsze prace nad praktyczną aplikacja mas FASAND do odlewania żeliwa powinny zmierzać w kierunku poszukiwań innych rodzajów popiołów lotnych o wyższych charakterystykach temperaturowych wraz z poszukiwaniami sposobów wzrostu przepuszczalności mas poprzez zwiększenie porowatości otwartej.

EN

The study discusses the results of experiments and trials concerning application of fly ash as a base material of foundry sands (FASAND mixture) to produce iron castings for automotive industry. Two types of fly ash were examined: the fly ash from Eastlake Plant (USA) and, for comparison, the fly ash from Skawina Power Plant (Poland). For these two types of fly ash detailed investigation was made as regards chemical composition, phase constitution, density distribution of individual fractions, toxicity, and thermal characteristics. Sandmixes were prepared with the participation of the fly ash and mixtures of the fly ash, quartz sand and molochite. As chemically binding systems were used" soluble sodium silicate + diacetate ethylene glycol", "Portland cement + water", "hydrolyzed ethyl silicate + NH4OH". In the case of thermal curing, soluble sodium silicate was used as binder. To the sandmixes were introduced also pore-forming additives (Cenifor GK-B and the acid sodium carbonate NaHCO3) whose thermal decomposition causes the emanation of gases - mostly CO2. After initial selection of the sandmixes compositions, the technological properties of the FASAND type mixtures were tested. Using the three selected chemical compositions and fabrication methods, under the local conditions of Energy Industries of Ohio and Foundry Research Institute - Krakow, some trials were conducted on casting the gray and ductile irons, using cores assigned for the production of castings for automotive industry and the conventional sand casting technology. The ready castings were subjected to macroscopic examinations to check the surface condition and gas content. It has been stated that further work on practical application of FASAND mixtures in pouring iron castings should focus on searching for other types of fly ash, characterized by higher thermal properties, and on search for other means to improve the permeability of the ready mixtures by raising their open porosity.

Słowa kluczowe

PL

popioły lotne; osnowa mas formierskich; odlew żeliwny

EN

fly ash; molds and cores; iron casting

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Odlewnictwo - Nauka i Praktyka
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 8, nr 2
• Strony: 3--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Purgert R. M.

autor

Baliński A.

autor

Darłak P.

autor

Sobczak J.

Bibliografia

• 1. http://www.ellaz.pl (12.06.2002).
• 2. Sobczak J., Sobczak N., Przystaś G.: Zastosowanie materiałów odpadowych w odlewnictwie na przykładzie popiołów lotnych (Application of waste materials in foundry practice on the example of fly ash). Instytut Odlewnictwa, Kraków 1999.
• 3. http://krakow.pios.gov (15.10.2002).
• 4. Sobczak J., Sobczak N., Purgert R.M., Rohatgi RK.: New ALFA composites (aluminum alloys and fly ash). Fly ash waste material for the synthesis of light weight low cost aluminum matrix composites. Proceedings of the Seventeenth International Pittsburgh Coal Conference, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, September 11-14, 2000, pp.1-14
• 5. Rohatgi PK, Sobczak J., Purgert R.M.: The properties of ALFA composites. Proceedings of the Seventeenth International Pittsburgh Coal Conference, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, September 11-14, 2000, pp. 15-29.
• 6. Sobczak J., Sobczak N., Rohatgi RK., Purgert R.M.: Squeeze casting of ALFA (AK12 aluminum alloy - fly ash) composites. Proceedings of the Seventeenth International Pittsburgh Coal Conference, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, September 11-14, 2000, pp.1-23.
• 7. Sign N.R, Boyd L.C. Jr, Purgert R.M., Sobczak J.: Aluminum syntactic foams ALFA for automotive applications. Journal of KONES - Internal Combustion Engines (ISSN 1231-4005), 2003, pp. 329-340.
• 8. The use of fly ash as an aggregate for foundry sand mold and core production. Final Report June 1,2001 thru ApriI 30, 2002 prepared by Principal lnvestigators Prof. J. Sobczak and Mr R. M. Purgert, ApriI 30, 2002, CBRC/DOE Grant Number CBRCE42, Submitted by: The EIO (http:// ecbc.nrcce.wvu.edu/programs/CBRC/reports/ OOCBRCE42_final.pdf).
• 9. Purgert R, Sobczak J., Balinski A., Darlak R. Szolc M., Sobczak N.: Popioły lotne jako składnik osnowy ziarnowej nowej generacji mas formierskich i rdzeniowych {FASANDS). (Fly ash as a component of grain matrix for the new generation of molding and core sands {FASANDS). Odlewnictwo - Nauka i Praktyka (Foundry - Science and Practice), (ISSN 1730-2250), 2004, no. 6, pp. 4-19.