Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research of Emission of Commercial Binders Used in ALPHASET Technology - Estimated Quantitative Analysis

Roczniak A., Holtzer M., Kmita A.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 1

109--114

EN

The results of investigations of three commercial binders applied in the Alphaset technology marked as: Sample E , Sample T and Sample S are presented in the hereby paper. These samples were subjected to the pyrolysis process at a temperature of 900°C (inert atmosphere, He 99.9999). The gas chromatograph coupled with the mass spectrometer and pyrolizer (Py-GC/MS) were used in the study. The identification of gases emitted during the thermal decomposition was performed on the basis of the mass spectral library. The obtained results indicate a certain diversification of emitted gases. Among the pyrolysis products the following harmful substances were identified: furfuryl alcohol, formaldehyde, phenol and also substances from the BTEX (benzene, toluene and ethylobezneze and xylenes) PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) and VOC groups (Volatile Organic Compounds). Therefore, from the environment protection point of view performing systematic investigations concerning the harmfulness of binders applied in the moulding and core sands technology, is essential.

2

Zastosowanie techniki Py-GC/MS do analizy spoiw odlewniczych: alkaliczna żywica typu rezolowego

Roczniak A., Holtzer M., Kmita A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 1

19--28

PL

W artykule zamieszczono wyniki pirolizy żywicy, utwardzacza oraz utwardzonej żywicy stosowanych w technologii ALPHASET. Jest to alkaliczna żywica fenolowa typu rezolowego utwardzana mieszaniną estrów. Pirolizę prowadzono w temperaturze 900°C w atmosferze helu. Do identyfikacji produktów pirolizy zastosowano technikę chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (Py-GC/MS). Produktami pirolizy żywicy nieutwardzonej były głównie pochodne metylowe fenolu i benzenu, natomiast wśród produktów pirolizy utwardzonej żywicy, poza tymi związkami, występowały też substancje pochodzące z utwardzacza (estry). Jako produkt pirolizy utwardzacza zidentyfikowano aceton, który pochodził z rozkładu węglanu propylenu.

EN

The article presents the results of the pyrolysis of resin, the fast hardener as well as cured resin used in the ALPHASET technology. It is an alkaline phenolic resin of the resol type cured with an ester mixture. The pyrolysis was performed at 900°C in an atmosphere of helium. For the identification of the pyrolysis products, the technique of gas chromatography combined with mass spectrometry (Py-GC/MS) was applied. The products of the uncured resin pyrolysis were mainly methyl derivatives of phenol and benzene, whereas the products of the cured resin pyrolysis, beside these compounds, also included substances derived from the hardener (esters). Acetone was identified as the product of the pyrolysis hardener, which originated from the decomposition of propylene carbonate.

3

Nanocomposites Based on Water Glass Matrix as a Foundry Binder: Chosen Physicochemical Properties

Kmita A., Roczniak A.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 1

93--98

EN

The nanocomposites based on water glass matrix were attempted in the study. Nanoparticles of ZnO, Al2O3 or MgO in organic solutions were applied into water glass matrix in the amounts of: 1.5; 3; 4 or 5 mas. %. Wettability of the quartz sad by the nanocomposites based on water glass matrix was determined by testing changes of the wetting angle θ in time τ for the system: quartz – binder in non-stationary state, by means of the device for measuring wetting angles. Wettability measurements were carried out under isothermal conditions at an ambient temperature (20 – 25 oC). The modification improves wettability of quartz matrix by water glass, which is effective in improving strength properties of hardened moulding sands. Out of the considered modifiers in colloidal solution of propyl alcohol water glass modified by MgO nanoparticles indicated the smallest values of the equilibrium wetting angle θr. This value was equal app. 11 degrees and was smaller no less than 40 degrees than θr value determined for not modified water glass. Viscosity η of nanocomposites based on water glass matrix was determined from the flow curve, it means from the empirically determined dependence of the shearing stress τ on shear rate γ: τ = f (γ) (1), by means of the rotational rheometer. Measurements were carried out at a constant temperature of 20 oC. The modification influences the binder viscosity. This influence is conditioned by: amount of the introduced modifier as well as dimensions and kinds of nanoparticles and organic solvents. The viscosity increase of the modified binder does not negatively influence its functional properties.

4

Influence of Reclamation Process on the Ecological Quality of Reclaim Sand

Dereń M., Łucarz M., Roczniak A., Kmita A.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

43--46

EN

In this article, there were presented results of research on influence of reclamation process on the ecological quality of reclaim sand with furan resin used in nonferrous foundry. The quality of reclaimed sand is mainly define by two group of chemical substances from elution of reclaimed sand: Dissolves Organic Carbon (DOC) and Total Dissolves Solids (TDS). Reclaimed sand used in test was prepared in experimental thermal reclaimer and mechanical vibration reclaimer REGMAS installed in Faculty of Foundry Engineering at University of Science and Technology in Krakow. The reference point is molding sand shaking out and crumble in jaw crusher. Test of elution was made in acreditation laboratory in Center For Research and Environmental Control in Katowice up to the standard with Dissolves Organic Carbon (DOC) - PN-EN 1484:1999; Total Dissolves Solids (TDS) - PN-EN 15216:2010. The standard for elution test is PN-EN 12457- 4:2006. Except that we were made loss of ignition test, to check how many resin was rest on sand grains.

5

Implementation of Nanoparticles in Materials Applied in Foundry Engineering

Kmita A., Roczniak A.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 3

205--209

EN

The ceaseless progress of nanotechnology, observed in the last years, causes that nanomaterials are more and more often applied in several fields of industry, technique and medicine. E.g. silver nanoparticles are used in biomedicine for disinfection and polymer nanoparticles allow insulin transportation in pharmacology. New generation materials containing nanoparticles are also used in the chemical industry (their participation in the commercial market equals app. 53 %). Nanomaterials are used in electronics, among others for semiconductors production (e.g. for producing nanoink Ag, which conducts electric current). Nanomaterials, due to their special properties, are also used in the foundry industry in metallurgy (e.g. metal alloys with nanocrystalline precipitates), as well as in investment casting and in moulding and core sand technologies. Nanoparticles and containing them composites are applied in several technologies including foundry practice, automotive industry, medicine, dentistry etc. it is expected that their role and market share will be successively growing.

6

Czy można pogodzić rozwój motoryzacji z ograniczeniem zanieczyszczenia środowiska?

Kmita A., Holtzer M., Roczniak A.

Przegląd Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 66, nr 1-2

24--30

PL

Transport jest jednym z najważniejszych źródeł emisji zanieczyszczeń środowiska. Jest to szczególnie widoczne w dużych miastach, gdzie występują drastyczne przekroczenia m.in. stężenia tlenku azot (IV) NO2: Londyn 92 mg/m3, Paryż 83 mg/m3, Monachium 80 mg/m3 (norma dla krajów UE wynosi 40 mg/m3) czy pyłu zawieszonego: Sofia 68 mg/m3, Kraków 54 mg/m3 i Bukareszt 48 mg/m3. Wartość normatywna dla krajów UE pyłu PM10 wynosi 40 mg/m3. Obecność NO2 jest typowa dla spalin z silników Diesla. Ze względu na wysoce toksyczne działanie tego tlenku na organizm ludzi okazało się, że silniki Diesla stwarzają większe zagrożenie dla środowiska niż silniki benzynowe. A przez wiele lat opinia specjalistów była odwrotna. Skutkuje to wprowadzaniem coraz ostrzejszych norm w zakresie emisji NO2 oraz wdrażaniem rozwiązań technicznych ograniczających emisję (np. technologię SCR). Główne prace nad ograniczeniem emisji ze środków transportowych koncentrują się na: • redukcji ciężaru pojazdu, • poprawie jakości paliwa, • oraz opracowaniu nowych konstrukcji silników (elektryczne, hybrydowe). W działaniach tych istotna rolę może odegrać przemysł odlewniczy opracowując nowe tworzywa na odlewy dla przemysłu motoryzacyjnego. Tworzywa te powinny charakteryzować się znacznie mniejszym ciężarem właściwym od stali i żeliwa oraz odpowiednimi właściwościami mechanicznymi w temperaturze pokojowej i podwyższonej (w temperaturze pracy silnika). W chwili obecnej najlepszymi zamiennikami wydają się być stopy aluminium i magnezu. Przewiduje się, że udział tych stopów w konstrukcji samochodu osobowego w roku 2030 będzie stanowił 30%, przy czym udział stopów aluminium w roku 2020 będzie wynosił 260 kg/ samochód. Zarówno wzrost udziału odlewów ze stopów aluminium i magnezu w konstrukcji samochodu, jak również przewidywany wzrost produkcji samochodów osobowych i ciężarowych w najbliższych latach stwarzają korzystną sytuacje dla rozwoju przemysłu odlewniczego. Szczególnie dotyczy to wzrostu produkcji odlewów ze stopów aluminium i magnezu.

EN

Transport is one of the most important sources of emitting environmental pollutions. This is especially visible in large cities where drastic exceeds of standard limits occur, among others: nitrogen (IV) oxide concentration (NO2): London 92 mg/m3, Paris 83 mg/m3, Munich 80 mg/m3 (standard for EU countries equals 40 mg/m3), or suspended dusts: Sofia 68 mg/m3, Krakow 54 mg/m3 and Bucharest 48 mg/m3. The standard value of the PM10 dust equals 40 mg/m3, for the EU countries. The presence of NO2 is typical for Diesel engine combustion gases. On account of a highly toxic influence of this oxide on human organisms it occurs that diesel engines are more hazardous for the environment than petrol engines, while the specialists opinion was reverse. Thus, in effect more and more strict standards, in the scope of emission NO2 standards and implementations of technological solutions limiting this emission (e.g. SCR technology), are introduced. The main research on limiting the emission from transport means is focused on: • reduction of a vehicle weight, • improvement of a fuel quality, • development of new engine structures (electric, hybryde). The foundry industry can matter greatly in these activities by developing new materials for castings intended for the automotive industry. These materials should be characterised by a significantly lower specific gravity than the one of steel and cast iron as well as by the proper mechanical properties at a room temperature and at a temperature of operating engines. Currently aluminium and magnesium alloys seem to be the best substitutes. It is expected that these alloys fraction in the structure of passenger cars in the year 2030 will be equal to 30%, and that the aluminium alloys fraction in the year 2020 will be equal to 260 kg/car. An increase of the aluminium and magnesium alloys fraction in the car structure as well as the expected increase of passenger cars and trucks production - in the nearest years - create favourable situations for the development of the foundry industry. This especially concerns the production of aluminium and magnesium alloys castings.

7

Procesy pirolizy i ich wpływ na jakość odlewów oraz na warunki pracy

Holtzer M., Kmita A., Roczniak A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 3

175--192

PL

W artykule omówiono procesy termiczne, jakim jest poddawana masa formierska w kontakcie z ciekłym stopem odlewniczym. W zależności od charakteru atmosfery w formie może to być proces spalania lub pirolizy (przy braku tlenu). Procesy te, szczególnie gdy w skład masy wchodzą związki zawierające węgiel (np. masy z żywicami lub z bentonitem i nośnikiem węgla błyszczącego (NWB)), generując odpowiednią atmosferę wewnątrz formy, mają duży wpływ na występowanie takich wad w odlewach, jak: żyłki, przypalenia czy penetracja ciekłego metalu. Aby uniknąć tych wad, należy wytworzyć we wnęce formy atmosferę redukującą. W artykule dokonano obszernego przeglądu prac, w tym również prac własnych autorów, w zakresie procesów pirolizy zachodzących w masach z dodatkiem substancji zawierających węgiel. Przedstawiono schematy mechanizmów rozpadu termicznego żywic oraz NWB podawane przez różnych autorów. Procesy pirolizy generują wiele szkodliwych związków z grupy tzw. Niebezpiecznych Zanieczyszczeń Powietrza (HAPs – Hazardous Air Pollutants), w tym z grupy BTEX (benzen, toluen, etylobenzen i ksyleny) oraz z grupy WWA (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne), co zagraża zdrowiu pracowników odlewni.

EN

The article discusses the thermal processes undergone by the sand mould in contact with the liquid casting alloy. Depending on the character of the atmosphere in the mould, this can be the process of combustion or pyrolysis (when there is no oxygen). These processes, especially when the sand mould contains compounds with carbon, (e.g. sand moulds with resins or bentonite and lustrous carbon formers (LCF)), generating the proper atmosphere inside the mould, have a significant effect on the presence of such casting defects as: veinings, burn-ons and liquid metal penetration. In order to avoid these defects, a reducing atmosphere should be formed inside the mould cavity. The article provides a comprehensive review of the studies, including the authors’ own works, in the scope of the pyrolysis process taking place in sand moulds with the addition of a carbon-containing substance. Diagrams of the mechanisms of the thermal decomposition of resins and lustrous carbon formers (LCF) given by various authors are presented. The pyrolysis processes generate many hazardous compounds from the group of the so-called Hazardous Air Pollutants (HAPs), including those from the BTEX group (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) as well as from the PAH group (polycyclic aromatic hydrocarbons), which create risks for the health of the foundry workers.

8

Use of Specific Properties of Zinc Ferrite in Innovative Technologies

Kmita A., Pribulova A., Holtzer M., Futas P., Roczniak A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

2141--2146

EN

Zinc ferrite ZnFe2O4 both in the micro and nano scale is widely used in various fields. The article discusses the structure of this compound and its properties in the nanoscale, which is clearly different from those which the ferrite shows in the microscale. The properties of dust generated electric arc furnace, which can contain up to 40% zinc, substantially in the form of ZnFe2O4 are disscused here. Specific properties (electric, magnetic, thermal) of zinc ferrite nanoparticles determine the very wide possibilities of their use, inter alia as catalysts, absorbents, gas sensors, and a tool to combat cancer.

9

Gas Evolution Rates of Graphite Protective Coatings in Dependence on the Applied Solvent and Kind of Atmosphere

Kmita A., Drożyński D., Mocek J., Roczniak A., Zych J., Holtzer M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

2129--2134

EN

The results concerning emission of gases from two commercial graphite protective coatings for moulds and cores (water and alcoholic) are given in the hereby paper. Investigations were performed in two systems. One of the systems was corresponding to conditions occurring inside the mould cavity immediately after its pouring with liquid metal (Method 1), while the second was simulating conditions deep inside the mould at a certain distance from the casting (Method 2). Investigations were carried out in the CO2 atmosphere and in the air. The water protective coating generated 1.5 to 3 times larger volume of gases than the alcoholic coating (in dependence on the measuring method and atmosphere). The smallest differences occurred in the air atmosphere, while the largest in the CO2 atmosphere.

10

Analiza zawartości siarki w masach z żywicami furanowymi

Holtzer M., Kmita A., Roczniak A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 2

19--28

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.

11

The Recycling of Materials Containing Iron and Zinc in the OxyCup Process

Holtzer M., Kmita A., Roczniak A.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 1 spec.

126--130

EN

Environmentally friendly and economically profitable technologies, enabling utilisation of wastes from metallurgical processes and regeneration of Fe and Zn contained in them, are looked for. This allows also saving of natural resources such as ores. Several techniques have been developed and introduced for recycling sludge and dust that contain iron and zinc. Currently, there are three major ways to treat zinc -bearing dust: rotary hearth furnaces method (the FASTMET process), rotary kiln method (the Waelza process), shaft furnace method (the OXYCUP method). This technology can be used to fully recycle metallurgical wastes such as slag crusts or metal-bearing fractions of desulfurization slags without the need for additional preparation of these materials, dust, sludge and scale generated in different stages of iron and steelmaking. The OXYCUP process described in paper combines the function of melting in traditional cupola furnaces (CF) with function of reduction in blast furnaces (BF).

12

Piroliza utwardzonej żywicy fenolowo-formaldehydowej typu rezolowego - identyfikacja produktów metodą GC/MS

Kmita A., Roczniak A., Holtzer M.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 4 spec.

67--72

PL

Celem badań była identyfikacja głównych produktów pirolizy utwardzonego spoiwa stosowanego w technologii ALPHASET w zależności od temperatury rozkładu. Rozkład termiczny próbek prowadzono przy użyciu pirolizera w temperaturze: 700, 900 i 1100 °C w atmosferze helu o czystości 99,9999. Identyfikację produktów pirolizy prowadzono z wykorzystaniem techniki GC/MS. Okazało się, że temperatura 900 °C jest tą, w której powstaje najwięcej produktów pirolizy. W temperaturze 700 i 900 °C znaczny udział wśród produktów pirolizy ma dwutlenek węgla, który powstaje w wyniku rozkładu węglanu propylenu, będącego prawdopodobnie składnikiem mieszaniny estrów.

EN

The aim of the investigations was the identification of the main products of the pyrolysis of the hardened binder - applied in the ALPHASET technology - in dependence on the decomposition temperature. The thermal decomposition of samples was performed by means of the pyrolyzer at temperatures: 700, 900 and 1100°C in the atmosphere of helium (He) of the purity: 99.9999. This identification was performed by means of the GC/MS technique. It occurred that the temperature of 900°C is the one at which the highest amount of the pyrolysis products is formed. At temperatures of 700 and 900°C among the pyrolysis products there is a significant fraction of carbon dioxide, which is formed as the result of the decomposition of propylene carbonate, which is probably the component of the esters mixture.

13

Nowe żywice furfurylowe bardziej przyjazne dla środowiska

Holtzer M., Kmita A., Roczniak A.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 4 spec.

47--50

PL

Coraz ostrzejsze przepisy w zakresie ochrony środowiska wymuszają na producentach materiałów dla przemysłu odlewniczego opracowywanie nowych produktów, bardziej przyjaznych dla środowiska. Jednym z takich produktów są żywice furfurylowe, które obecnie mają największy udział w grupie mas no-bake. Wprowadzone w ostatnich latach w UE przepisy dotyczące ograniczenia zawartości wolnego alkoholu furfurylowego (< 25%) w żywicach oraz naciski w kierunku redukcji emisji SO2, formaldehydu, fenolu, benzenu i toluenu, jak również związków z grupy WWA, szczególnie na stanowiskach pracy spowodowały pojawienie się na rynku nowej generacji żywic furfurylowch oraz katalizatorów (o zmniejszonej zawartości siarki lub bezsiarkowych). W artykule dokonano analizy wpływu tych nowych produktów stosowanych w technologii mas z żywicami furfurylowymi na środowisko i warunki pracy.

EN

More and more strict regulations, concerning the environment protection, force the producers of materials for foundry industry to develop new products, more friendly for the environment. One of such products are furfuryl resins, which currently have the largest share within the group of no-bake moulding sands. Regulations introduced in the last years in the European Union concerning limitations of a free furfuryl alcohol content (< 25%) in resins as well as pressures to reduce SO2, formaldehyde, phenol, benzene, toluene and compounds from the PAHs group emissions, especially at work stands, caused an appearance of the new generation of furfuryl resins and catalysts (of a decreased sulphur content or even sulphur-free). The analysis of the influence of these new products, applied in the moulding sands with furfuryl resins technology, on the environment and work conditions was performed in the hereby paper.