«РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ БЕНТОНИТОВЫХ ВОДНО-ГЛИНИСТЫХ СУСПЕНЗИЙ УЛУЧШЕННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ...»

Рисунок 3.2 – Влияние количества 15 мас.% раствора УЩР на условную вязкость бентонитовых водно-глинистых суспензий а) условная вязкость 7 мас.% водно-глинистой суспензии; б) условная вязкость 10 мас.% водно-глинистой суспензии; в) условная вязкость 12 мас.% водно-глинистой суспензии; г) условная вязкость 15 мас.% водно-глинистой суспензии Значения условной вязкости 10 мас.% суспензии можно определить только при введении 1 мас.% водного раствора УЩР. Однако условная вязкость выдержанной 10 мас.% суспензии по сравнению с выдержанной 7 мас.% суспензией, выше в 2,7 раза; при добавлении 2 мас. % понизителя вязкость 10 мас.% суспензии практически равна с 7 мас.% при 1 мас.% УЩР и составляют, соответственно, 11,43 сек и 14,1 сек, что позволяет их транспортировать от смешивающих агрегатов к устройствам приготовления смеси по трубам (рисунок 3.2,б). Сравнивая вязкость суспензий при добавлении 1 мас.% и 2 мас.% УЩР, можно сказать, что условная вязкость уменьшается на 52 %.

Условную вязкость 12 мас.% водно-глинистой суспензии становится возможным замерить при введении 2 мас.% раствора УЩР и более. Рост вязкости с течением 24 часов не существенный и варьируется от 20 % до 7 % в зависимости от количества УЩР.

15 мас.% водно-глинистая суспензия является высококонцентрированной.

В исходном состоянии представляет собой пасту, поэтому измерение показаний условной вязкости затруднено. Для возможности замера показаний условной вязкости исходных суспензий необходимо добавлять УЩР в количестве 5 мас.% и более. Однако такие суспензии вновь густеют при выдержке. Чтобы измерить условную вязкость выдержанных суспензий необходимо, чтобы в их составе содержалось более 7 мас.% водного раствора УЩР. При таком содержании УЩР изменение условной вязкости по истечении 24 часов не существенно, однако значения велики по сравнению с данными 7 мас.% 10 мас.% и 12 мас.% суспензиями.

3.3. Влияние УЩР на изменение динамической вязкости бентонитовых Условная вязкость является отвлеченной величиной, которая косвенно характеризует вязкость водно-глинистой суспензии. Измеряя условную вязкость, определяется скорость истечения заданного объёма суспензии через отверстие определенного диаметра. Таким образом, имея понятие о подвижности системы в определенный момент времени, невозможно судить о том, как будет меняться вязкость при нагружении водно-глинистой суспензии, какое напряжение следует приложить, чтобы водно-глинистая суспензия стала подвижной, каков характер её течения и к какому типу жидкостей относится исследуемая водно-глинистая суспензия. Чтобы оценить реологические параметры системы и дать оценку поведения водно-глинистой суспензии при её течении по трубопроводу, следует проводить исследования по определению динамической вязкости.

Ньютон описывал вязкость моделью, которая изображена на рисунке 3. [101].

Рисунок 3.3 – Модель движения двух слоев жидкости относительно друг друга [75] В двух параллельных слоях жидкости выделены плоскости с площадью А, расстояние между которыми равно dx. Эти плоскости движутся в одном направлении, но с различными скоростями V1 и V2. Ньютон предположил, что сила F, требующаяся для поддержания разницы в скоростях параллельных слоёв жидкости (обеспечение деформации сдвига) пропорциональна градиенту скорости в движущихся слоях жидкости при сдвиге. Математически это выражается формулой:

где F – сила сдвига; А – площадь параллельных плоскостей в движущихся слоях жидкости; – коэффициент пропорциональности; dv– разность скоростей движущихся слоев жидкости; dx– расстояние между движущимися слоями жидкости.

Таким образом, градиент скорости – это скорость, с которой соседние слои жидкости движутся друг относительно друга, и называется скоростью сдвии измеряется в обратных секундах (сек-1). Выражение то есть касательное напряжение. Это выражение обозначается и называется напряжением сдвига. Единицей измерения является дин/см2 или Н/м2. Роль коэффициента пропорциональности в данном случае играет динамическая вязкость.

Она является реологической константой и определяет способность жидкости сопротивляться течению.

Используя эти упрощенные выражения и подставив их в формулу (3.1) получим:

где – динамическая вязкость, мПа·с; – напряжение сдвига, Н/м3, – скорость сдвига, сек-1.

Единицей измерения динамической вязкости является Пуаз (П). Материал, испытывающий напряжение сдвига, равное 1 дин на квадратный сантиметр и вызывающий скорость сдвига, равную 1 обратной секунде, имеет вязкость, равную 1 Пуазу. Эквивалентной размерностью в системе СИ является мили-паскальсекунда (мПа·с) [101].

Все системы, которые подчиняются выше изложенному закону Ньютона, то есть в которых вязкость линейно зависит от скорости вращения, называются ньютоновскими. Графически ньютоновские жидкости представлены на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Характер поведения ньютоновской жидкости [101] а) зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига; б) зависимость вязкости от График 3.4,а показывает, что зависимость между напряжением сдвига и скоростью сдвига представляет собой прямую линию. На графике 3.4,б видно, что вязкость жидкости сохраняется постоянной при изменяющейся скорости сдвига.

Примерами ньютоновской жидкости могут служить вода и тонкое моторное масло.

Однако большинство жидкостей, используемых в промышленности, не подчиняются закону Ньютона, другими словами, отношение не является постоянной величиной. В таких системах при изменении скорости сдвига, напряжение сдвига не меняется в такой же пропорции и в том же направлении. Вязкость таких систем меняется при варьировании скорости сдвига.

';

Неньютоновские жидкости представляют собой смесь молекул различных форм и размеров. Находясь в жидкости, по мере движения в потоке, их размеры, формы, способность к сцеплению, ориентация частиц дисперсной фазы будут определять, насколько большое усилие должно быть приложено, чтобы сдвинуть их.

То есть неньютоновские жидкости начинают течь только при приложении определенного касательного напряжения, называемым статическим напряжение сдвига, при котором система выводится из равновесия [117, 118].

Существует несколько типов неньютоновских жидкостей, классифицирующихся по характеру изменения вязкости при варьировании скорости сдвига [6, 101-122]:

псевдопластическая;

Псевдопластическая жидкость характеризуется уменьшением вязкости при увеличении скорости сдвига и увеличением напряжения сдвига при возрастании скорости сдвига, как показано на рисунке 3.5. Этот тип поведения жидкости также называют «утонение сдвига».

Рисунок 3.5 – Характер поведения псевдопластической жидкости [101] а) зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига; б) зависимость вязкости У дилатантной неньютоновской жидкости при возрастании скорости сдвига, увеличивается вязкость системы. Дилатантный тип поведения жидкости, представленный на рисунке 3.6, называют «утолщение сдвига».

Рисунок 3.6 – Характер поведения дилатантной жидкости [101] а) зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига; б) зависимость вязкости Пластические неньютоновские жидкости в статическом состоянии ведут себя как твердые вещества. Для того чтобы жидкость начала течь необходимо приложить достаточное усилие, называемое предельным напряжением сдвига, которое больше статического напряжения сдвига. После приложения предельного напряжения сдвига и начала движения системы, характеристики у пластической жидкости могут быть такими же, как и у ньютоновской жидкости, псевдопластической и дилатантной. Вязкость такой системы уменьшается по мере увеличения скорости сдвига, графики поведения пластической жидкости представлены на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Характер поведения пластической жидкости [101] а) зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига; б) зависимость вязкости Рассмотренные типы неньютоновских жидкостей классифицируются в зависимости своего поведения при изменении скорости сдвига. Однако эта классификация не учитывает временной показатель. Вязкость некоторых неньютоновских жидкостей меняется со временем при постоянной скорости сдвига.

Как показано на рисунке 3.8 жидкости, вязкость которых уменьшается со временем при постоянной скорости сдвига, обладают свойством тиксотропии, противоположным тиксотропии является реопексия – возрастание вязкости с течением времени при постоянной скорости сдвига.

Рисунок 3.8– Изменение вязкости жидкостей с течением времени при постоянной скорости сдвига [101] а) тиксотропные жидкости; б) реопексные жидкости Тиксотропные и реопексные свойства жидкостей могут сочетаться с любым из рассмотренных выше характером поведения жидкости при изменении скорости сдвига или проявляться только при определенных скоростях сдвига. Реопексные жидкости встречаются редко [121, 123].

При воздействии различных скоростей сдвига, тиксотропные жидкости будут вести себя так, как показано на рисунке 3.9.

На графике зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига (рисунок 3.9,а) видно, что скорость сдвига возрастает до определенного значения, и затем снижается. Нисходящая и восходящая кривые не совпадают и образуют неполную петлю гистерезиса. Этот гистерезис обусловлен уменьшением вязкости жидкости при длительных деформациях. При прекращении воздействия на жидкости и снятии нагрузки некоторые тиксотропные жидкости могут вновь обретать свою начальную вязкость в период покоя, для других же такие изменения необратимы [101].

Рисунок 3.9 – Характер поведения тиксотропной жидкости [101] а) зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига; б) зависимость вязкости Выяснить к какому виду жидкостей относится водно-глинистая суспензия, какова её модель поведения при изменяющейся скорости сдвига помогают реологические исследования.

Измерение динамической вязкости водно-глинистых суспензий 7, 10, 12 и 15 мас.% концентрации осуществлялось с помощью ротационного вискозиметра Брукфильда. В результате были получены данные по динамической вязкости и напряжению сдвига при заданных значениях скорости вращения шпинделя и скорости сдвига.

Полученные данные представлены на графиках 3.10-3.17. На графиках также указаны уравнения регрессии и коэффициенты корреляции.

Динамическая вязкость, мПас Динамическая вязкость, мПас Рисунок 3.10 – Влияние скорости сдвига на динамическую вязкость 7 мас.% водно-глинистой суспензии с различным количеством УЩР Напряжение сдвига, Н/м Напряжение сдвига, Н/м Рисунок 3.11 – Влияние скорости сдвига на напряжения сдвига 7 мас. % суспензии с различным количеством УЩР Динамическая вязкость, мПас Динамическая вязкость, мПас Рисунок 3.12 – Влияние скорости сдвига на динамическую вязкость 10 мас.% водно-глинистой суспензии с различным количеством УЩР Напряжение сдвига, Н/м Напряжение сдвига, Н/м Рисунок 3.13 – Влияние скорости сдвига на напряжения сдвига 10мас. % суспензии с различным количеством УЩР Рисунок 3.14 – Влияние скорости сдвига на динамическую вязкость 12 мас.% водно-глинистой с различным количеством УЩР Рисунок 3.15 – Влияние скорости сдвига на напряжения сдвига 12 мас. % суспензии с различным количеством УЩР Рисунок 3.16 – Влияние скорости сдвига на динамическую вязкость 15 мас.% водно-глинистой суспензии с различным количеством УЩР Рисунок 3.17 – Влияние скорости сдвига на напряжения сдвига 15 мас. % суспензии с различным количеством УЩР Поскольку графики зависимостей динамической вязкости от скорости сдвига не выражены прямыми линиями, то есть зависимость не линейна и не подчиняется закону Ньютона (формула 3.3, страница 63), можно говорить о том, что бентонитовые водно-глинистые суспензии являются неньютоновскими жидкостями. С увеличением скорости сдвига вязкость суспензий снижается, в то время как напряжение сдвига растёт. Это означает, что характер течения суспензии является псевдопластическим. Поскольку с увеличением нагрузки вязкость суспензий снижается, это говорит о том, что при течении суспензии по трубопроводу, она не будет загустевать и осаждаться в трубах.

Анализируя данные реологических исследований также можно сказать, что водно-глинистые суспензии являются тиксотропными жидкостями, что, в свою очередь, указывает на структурированную систему. Петля гистерезиса, образованная кривыми прямого и обратного хода при определении влияния напряжения сдвига на динамическую вязкость, возникает в результате снижения вязкости системы при длительных деформациях, а её площадь говорит о силе, затрачиваемой на разрушение связей между частицами и образование новых, более прочных связей. Чем больше разница в показаниях вязкости для прямого и обратного хода при определенной скорости сдвига, тем больше энергии необходимо для разрушения либо создания связей. Причем по мере уменьшения скорости сдвига, то есть снижении интенсивности деформации, эта разница в показаниях растёт, что говорит о структурировании системы и большей степени выраженности тиксотропности, то есть в суспензии при малых скоростях сдвига достаточно времени для создания связей и образования структуры, характеризующейся увеличением сопротивления деформации. По мере увеличения содержания УЩР вязкость любой из суспензий при обратном ходе измерения, то есть по мере снижения скорости сдвига до нуля, становится все более близка по значениям к вязкости, измеряемой при прямом ходе.

Таким образом, частицы дисперсной фазы образуют агрегаты, которые под действием нагрузки разрушаются, вследствие чего система обретает подвижность [37, 71, 124]. В начальный момент времени система не разрушена, течение отсутствует. При приложении некоторого малого напряжения, называемым статическим напряжением сдвига, которое необходимо для разрыва связей между элементами структуры, суспензия приобретает подвижность и начинает течь. В дальнейшем по мере возрастания приложенной нагрузки, система становится более текучей, вязкость снижается.

На графиках зависимости вязкости от скорости сдвига видно, что при увеличении скорости сдвига до максимального значения, достигается минимальная вязкость суспензий. Для всех водно-глинистых суспензий снижение показаний вязкости с увеличением скорости сдвига значительно и происходит в среднем более чем на 85 %.

Введение 1 мас.% водного раствора УЩР обеспечивает существенное снижение динамической вязкости для суспензий концентраций 7, 10, 12 и 15 мас.%, соответственно, на 60, 50, 60, 80 %. Дальнейшее увеличение количества вводимого УЩР увеличивает эти показатели [125].

3.4. Микрофотографии водно-глинистых суспензий На рисунках 3.18 и 3.19 представлены микрофотографии водно-глинистой суспензии 7 мас.% концентрации без добавления УЩР (а) и с добавлением 1 мас.% УЩР (б), полученные с помощью электронного растрового двулучевого микроскопа FEI Versa 3D LoVac.

Сравнивая изображения суспензии на фотографиях а и б рисунка 3.18 видно, что на рисунке 3.18,а присутствует большее количество крупных глинистых частиц, которые имеют острые грани по сравнению с суспензией, в которую добавлялся раствор УЩР (рисунок 3.18,б).

Рисунок 3.18 - Микрофотографии 7 мас.% водно-глинистой суспензии без добавления УЩР (а) и с добавлением 1 мас.% УЩР (б), Рисунок 3.19 - Микрофотографии 7 мас.% водно-глинистой суспензии без добавления УЩР (а) и с добавлением 1 мас.% УЩР (б), На рисунке 3.18,б рельеф суспензии сглажен вследствие того, что глинистые частицы мельче и не имеют острых граней и углов. Измельчение глинистой фазы говорит о том, что при обработке суспензии раствором УЩР происходит диспергирование глинистых частиц.

На рисунке 3.19 изображены глинистые частицы водно-глинистой суспензии. На рисунке 3.19,а видно, что в структуре водно-глинистой суспензии без добавления УЩР образуются трещины, указывающие на присутствующие остаточные напряжения, которые могут привести к низким свойствам формовочной смеси, в частности – низкому пределу прочности.

Водно-глинистая суспензия, в которой присутствует УЩР, не образует трещин (рисунок 3.19,б). Глинистая суспензия более пластична и в составе формовочной смеси будет равномерно обволакивать зёрна песка, повышая технологические и физико-механические свойства смеси.

Таким образом, введение раствора УЩР в водно-глинистую суспензию способствует диспергации, то есть расщеплению глинистых частиц на более мелкие. Уменьшение размеров зерна происходит с 97,46 мкм до 19,34 мкм, что составляет 22 %. Также введение УЩР снижает напряжения, которые возникают в смеси. Количество трещин снижается, а их размер уменьшается на 50 %.

Доказано, что бентонитовые водно-глинистые суспензии являются тиксотропными неньютоновскими жидкостями с псевдопластическим характером течения.

Установлено, что углещелочной реагент обеспечивает снижение условной вязкости свежих суспензий (условная вязкость свежей 7 мас.% суспензии при введении 1 мас.% УЩР снижается с 12,59 сек до 11,43 сек, что составляет 11 %; при введении 1 мас.% УЩР условная вязкость выдержанной в течение 24 часов 7 мас.% суспензии снижается на 22 % - с 16,59 сек до 12,87 сек); также снижается разность в показаниях условной вязкости по истечении 24 часов в процессе выдержки на 10-30 % в зависимости от количества вводимого УЩР.

Показано, что при добавлении 1, 2, 3, 4 и 5 мас.% водного раствора УЩР динамическая вязкость суспензий снижается в среднем на 64,05, 75,4, 82,1, 89,3 и 89,75 %, соответственно, по сравнению с исходной водноглинистой суспензией.

Установлено, что по мере увеличения интенсивности деформации вязкость системы уменьшается для всех суспензий и составляет 86,3 %, что позволяет подавать высококонцентрированные водно-бентонитовые суспензии с добавлением понизителя вязкости УЩР в смесеприготовительное отделение по трубопроводу, а также устранить осаждаемость в трубопроводах при длительных перерывах в работе.

Выявлено, что водно-глинистые суспензии, в составе которых присутствует УЩР, обладают большей степенью диспергации и меньшими остаточными напряжениями по сравнению с суспензиями, которые не содержали УЩР. При введении в состав водно-глинистой суспензии углещелочного реагента глинистые частицы диспергируют, при этом их размеры уменьшаются с 97,94 мкм до 19,34 мкм.

Доказано, что микроструктура суспензии без добавления УЩР имеет значительное количество микротрещин размером от 3,77 мкм до 4,29 мкм, при введении УЩР количество микротрещин уменьшается, а их размеры сокращаются до 1,96 – 2,23 мкм.

4. ГИДРОДИНАМИКА ВОДНО-ГЛИНИСТЫХ СУСПЕНЗИЙ

В ТРУБОПРОВОДАХ

Расходно-напорная характеристика трубопровода позволяет вычислить параметры перекачиваемой жидкости при её течении по трубопроводу и даёт представление о возможностях используемого насоса.

Результаты экспериментальных исследований по зависимости касательных напряжений от градиента скорости для 10 мас.% суспензии с добавлением 4 мас.% УЩР, как для наиболее типичной, полученные на ротационном вискозиметре Brookfield DV-II+Pro, представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Зависимости касательных напряжений от градиентов скорости для 10 мас.% суспензии с добавлением 4 мас.% УЩР Касательные напряжения в первом параллельном опыте 1, то же во втором то же в третьем Среднее значение касательных напряжений Для возможности описания экспериментальной реологической зависимости касательных напряжений от градиентов скорости уравнением Гершеля-Баркли проводим корреляционный анализ.

Для наиболее типичной суспензии 10 мас.% концентрации с добавлением 4 мас.% УЩР проводили аппроксимацию экспериментальной зависимости = ( ) по формуле Гершеля-Баркли методом наименьших квадратов (МНК) [55, 113, 126,127] где – касательное напряжение, Н/м2; 0 – предельное напряжение сдвига, Н/м2;

k –константа консистентности; – скорость сдвига, с-1; n – индекс течения.

Линеаризируем эту формулу и преобразуем её к виду Предельное напряжение сдвига 0 при расчётах подбирали таким образом, чтобы сумма квадратов относительных отклонений теоретических значений т от экспериментальных :

была наименьшей. В этом случае 0= 0,5.

Проводили расчеты дисперсии воспроизводимости [126, 127].

В таблицу 4.2 заносили результаты расчётов построчных дисперсий по формуле:

для всех n1=9 основных опытов, где m – число параллельных опытов, равное 3.

Сумма дисперсий воспроизводимости для всех 9 основных опытов:

Таблица 4.2. Результаты расчетов построчных дисперсий воспроизводимости Наибольшая построчная дисперсия воспроизводимости имеет место в 4-ом опыте и равна Расчетное значение критерия Кохрена Gp рассчитывали по формуле:

Табличное значение критерия Кохрена для девяти основных опытов и числа степеней свободы f = m-1 = 2 равно Gt = 0,4775.

Таким образом, Gр < Gt, то есть дисперсии параллельных опытов однородны.

Проводили проверку значимости коэффициентов k= 0,3744; n = 0,4746, полученных после линеаризации уравнения (4.1) и расчета этих коэффициентов в уравнении (4.3) МНК.

Сначала определяли дисперсию коэффициентов S2:

и среднеквадратичное отклонение S:

Расчетную значимость коэффициентов рассчитывали по формулам:

Табличное значение критерия Стьюдента [126] для уровня значимости q = 0,05 и общего числа степеней свободы f0 = n1·(m-1) = 18.

Так как tk > tt и tn > tt, то оба коэффициента k и n уравнений (4.1) значимы.

Определяли доверительный интервал Так как оба коэффициента k и n больше |t|, то это также подтверждает значимость обоих этих коэффициентов.

В таблице 4.3 представлены результаты расчётов средних значений касательных напряжений в параллельных опытах, расчётных значений касательных напряжений, определенных по формуле (4.13), и относительные отклонения касательных напряжений [128, 129].

На графиках рисунка 4.1-4.3 изображены экспериментально полученные точки, а также аппроксимирующие их реологические кривые наиболее типичных водно-глинистых суспензий, полученные методом наименьших квадратов (МНК).

Таблица 4.3. Сравнение средних экспериментальных и теоретических значений касательных напряжений Градиент скорости, 18, Среднее значение касательных напряжений в парал- 1, Теоретические значения касательных напряжений, полученные по формуле (4), Н/м Относительные отклонения теоретических значений пряжений от средних экспериментальных, % Рисунок 4.1 – Реологическая кривая для 10 мас.% водно-глинистой суспензии с добавлением 4 мас.% УЩР Рисунок 4.2 – Реологическая кривая для 7 мас.% водно-глинистой суспензии Рисунок 4.3 – Реологическая кривая для 15 мас.% водно-глинистой суспензии с добавлением 4 мас.% УЩР Провели проверку адекватности полученного реологического уравнения (4.13) по критерию Фишера.

Построчные квадратичные отклонения теоретических значений касательных напряжений от экспериментальных приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4. Построчные квадратичные отклонения теоретических значений касательных напряжений от экспериментальных значений этих напряжений Дисперсию адекватности рассчитывали по формулам:

где l=2 – число коэффициентов, а расчетное значение критерия Фишера Fp по формуле:

Табличное значение критерия Фишера для общего числа степеней свободы f0 = n1(m – 1) = 18 и fад = n1 –l, где l =2 – число рассчитываемых коэффициентов Fт = 3,55 [126].

Так как расчетный критерий Фишера меньше табличного, то уравнение (4.13) адекватно экспериментальным данным.

Интересно провести корреляционный анализ линеаризованного уравнения (4.3).

Аналог таблицы 4.1 для линеаризованных значений и средние значения y представлены в таблице 4.5.

Таблица 4.5. Зависимости линеаризованных значений функции и её средних значений от линеаризованных значений градиента скорости: формулы (4.1), (4.3) и (4.18) [128, 129] Наименова- ОбоВеличина в основных опытах скорости опыте, j=1 (5) опыте, j=2 (5) опыте, j=3 (5) В таблицу 4.6, которая является аналогом таблице 4.2, но для линеаризованных значений функции, занесли результаты построчных дисперсий по формуле Таблица 4.6. Результаты расчетов построчных дисперсий воспроизводимости для линеаризованных значений функции опыта Сумма дисперсий воспроизводимости для всех 9 опытов с учетом числа степеней свободы по параллельным опытам f = m-1.

Наибольшая построчная дисперсия воспроизводимости относится ко второму опыту (отмечено в таблице 4.6 звездочкой).

Тогда расчетный критерий Кохрена он больше табличного Gт = 0,4775, то есть в линеаризованной системе координат построчные дисперсии неоднородны. Это объясняется тем, что в обычной системе координат все значения больше, чем в линеаризованной ln ( i – 0) на величину =0,5. Эта разница в скобках уменьшает значения уi, а значит и их натуральные логарифмы, что увеличивает построчные линеаризованные дисперсии, особенно локальное наибольшее значение в начале координат, где близки к 0.

Расчетная ошибка опыта в линеаризованной системе координат Проверяем адекватность уравнения (4.13) в линеаризованных координатах.

В таблице 4.7 приведены построчные квадраты отклонений теоретических значений функции от экспериментальных в линеаризованных координатах (аналог таблицы 4.5).

Таблица 4.7. Построчные квадратичные отклонения теоретических значений касательных напряжений от экспериментальных в линеаризованных координатах [126] опыта Сумма построчных дисперсий таблицы 4. Дисперсия адекватности для линеаризованного уравнения где l – число расчетных параметров линеаризованного уравнения (4.13).

Тогда расчетное значение критерия Фишера для реологического уравнения (4.13) в линеаризованном виде определяется по формуле Табличное значение критерия Фишера для общего числа степеней свободы f0 = n1(m – 1) = 18 и число степеней свободы при расчете двух коэффициентов а и b fад = n1 –l, где l =2 – число рассчитываемых коэффициентов Fт = 3,55 [126].

Для линеаризованного реологического уравнения, как и для реологического уравнения, в обычных координатах расчетное значение критерия Фишера меньше табличного, а значит полученное реологическое уравнение (4.13) адекватно экспериментальным данным.

Проверяем значимость коэффициентов b = ln k и a = n в линеаризованных координатах [126].

Дисперсия обоих уравнений регрессии Табличное значение критерия Стьюдента для каждого коэффициента Так как оба расчетных критерия Стьюдента tk и tn уравнения (4.13) в линеаризованном виде больше табличного, то оба эти коэффициента значимы.

Рассчитали коэффициент корреляции для линеаризованного уравнения (4.13) по формуле [127]:

где – среднее значение градиента скорости в линеаризованном уравнении, – среднее значение функции в линеаризованном уравнении (см.

уравнение 4.18), – среднее квадратичное отклонение градиента скорости в линеаризованном уравнении, – среднее квадратичное отклонение функции в линеаризованном уравнении (см. уравнение 4.18).

Значение коэффициента корреляции, рассчитанное по уравнению (4.29) численно равно то есть корреляционная связь касательных напряжений и градиентов скорости сильная и прямая.

Таким образом, экспериментальную реологическую зависимость касательных напряжений от градиентов скорости можно описать уравнением ГершеляБаркли [113], при этом выполняются условия воспроизводимости по критерию Кохрена, значимости коэффициентов по критерию Стьюдента и адекватности по критерию Фишера с высокой корреляционной связью между касательными напряжениями и градиентами скорости. Относительные отклонения теоретических значений касательных напряжений от экспериментальных данных: максимальное не превышает 9 %, а среднее ± 4,5 %.

Для вычисления гидродинамических параметров трубопровода определяли коэффициенты аппроксимирующих уравнений реологических кривых течения для исследуемых бентонитовых водно-глинистых суспензий, которые описываются уравнением Гершеля-Баркли [113]. Полученные уравнения Гершеля-Баркли представлены в виде таблицы 4.8, где строки расположены в порядке возрастания предельного напряжения сдвига, а, следовательно, и вязкости водно-глинистых суспензий.

В таблице 4.9 представлены результаты вычислений параметров расходнонапорной характеристики для наиболее типичных суспензий при различном диаметре трубопровода. Жирным шрифтом выделены параметры суспензий, которые удовлетворяют условию проектирования трубопроводов, при котором средняя скорость потока должна лежать в пределах (12) м/с [130].

Таблица 4.8. Параметры аппроксимирующих уравнений * в названиях суспензий первое число – массовая концентрация глинистой дисперсной фазы в суспензиях; число в скобках – количество вводимого раствора УЩР в водно-глинистую суспензию, мас.% При увеличении внутреннего диаметра трубопровода давление падает, в то время как расход жидкости растет. Суспензия 15 мас.% концентрации при движении по трубопроводу диаметром 6" имеет при расходе 76,6 м 3/ч высокое гидравлическое сопротивление, равное 6 атм; 10 мас.% суспензия при течении по трубопроводу диаметром 6" имеет наименьшие потери давления 2,26 атм. при расходе 98 м3/ч.

Таблица 4.9. Расходно-напорная характеристика суспензий при различном диаметре трубопровода Суспен Ср. скорость потока, м/с Ср. скорость потока, м/с Ср. скорость потока, м/с Ср. скорость потока, м/с Ср. скорость потока, м/с Ср. скорость потока, м/с Ср. скорость потока, м/с * в названиях суспензий первое число – массовая концентрация глинистой дисперсной фазы в суспензиях; число в скобках – количество вводимого раствора УЩР в водно-глинистую суспензию, мас.% Определены гидродинамические параметры трубопровода при его различном диаметре для ряда исследуемых суспензий. Показано, что при условии использования трубопровода диаметром 5", приведенная длина l которого равняется 500 м, необходимая для транспортирования суспензий мощность насоса должна лежать в пределах 2,14 – 14,55 КВт в зависимости от исходной вязкости перекачиваемой жидкости. Для перекачивания суспензии 15 мас.% концентрации с добавлением 4 мас.% водного раствора УЩР мощность используемого насоса должна быть не менее 14,55 КВт, при этом выполняется условие конструирования трубопроводов, при котором средняя скорость потока лежит в пределах 12 м/с.

Определены коэффициенты уравнения Гершеля-Баркли для ряда исследуемых суспензий (таблица 4.8), с помощью которых описываются зависимости касательных напряжений от градиентов скорости. Проведен их корреляционный анализ, показывающий, что выполняются условия воспроизводимости по критерию Кохрена, значимости коэффициентов по критерию Стьюдента и адекватности по критерию Фишера с высокой корреляционной связью между касательными напряжениями и градиентами скорости.

5. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ СМЕСЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ

ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВОДНО-ГЛИНИСТЫХ СУСПЕНЗИЙ И

ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПЫТАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Литьё в песчано-глинистые формы является наиболее распространённым способом получения отливок. Высокие технологические свойства формовочных смесей влияют на точность получаемого отпечатка модели, способствуют снижению брака формы и ведут к повышению качества получаемых отливок.

5.1. Разработка составов смесей с применением высококонцентрированных Смеси исследовались на предел прочности при сжатии во влажном состоянии, уплотняемость, текучесть по пробе Орлова, газопроницаемость по стандартным методикам [89-92, 97].

Полученные результаты представлены на рисунках 5.1 – 5.5.

Влажность смесей на основе 7, 10, 12 мас.% суспензии в среднем равнялась 5 %, что говорит о том, что УЩР стабилизирует смеси по влажности. Влажность 15 мас.% суспензии колебалась в пределах 4 – 4,5 %.

Из графика зависимости предела прочности при сжатии от количества вводимого в суспензию УЩР (рисунок 5.1) видно, что с увеличением количества раствора УЩР, предел прочности повышался для всех смесей. Для смесей с водноглинистыми суспензиями 7 и 12 мас.% предел прочности при сжатии во влажном состоянии повышался в среднем на 5,9 %; для смесей с 10 и 15 мас.% суспензиями – на 1,25 % (рисунок 5.1). Также чем выше концентрация используемых суспензий, тем выше значения предела прочности, поскольку большее количество глинистых частиц участвуют во взаимодействии с зёрнами песка.

Предел прочности при сжатии во влажном Рисунок 5.1 – Влияние количества УЩР на предел прочности при сжатии во влажном состоянии формовочных смесей с добавлением водно-глинистых суспензий различной концентрации При использовании в смеси суспензии 7 мас.% концентрации предел прочности равнялся 82,38 КПа. При добавлении к данной суспензии 1 мас.% раствора УЩР предел прочности смеси возрастал на 5,7 % и составлял 87,28 КПа. Суспензия с добавлением раствора УЩР является активированной, т.к. глинистые частицы, являясь прореагировавшими с УЩР, обладают большей степенью диспергирования, следовательно, глинистая фаза, содержащаяся в суспензии, имеет большую удельную площадь поверхности, что обеспечивает увеличение числа взаимодействий между глиной и зёрнами огнеупорного наполнителя, и ведёт к возрастанию предела прочности формовочной смеси. Дальнейшее увеличение содержания УЩР в 7 мас.% суспензиях не оказывает заметного влияния на предел прочности смеси, т.к. глинистые частицы уже являются прореагировавшими и их дальнейшее взаимодействие с УЩР происходит не существенно.

Снижение текучести формовочных смесей составляет в среднем 2,8 % (рисунок 5.2). Значение текучести тесно связано с величиной предела прочности при сжатии смеси во влажном состоянии – чем выше предел прочности, тем ниже текучесть [131, 132].

Рисунок 5.2 – Влияние количества УЩР на текучесть (по Орлову Г. М.) формовочных смесей с добавлением водно-глинистых суспензий различной концентрации Газопроницаемость всех исследуемых смесей колеблется в пределах 102ед. Максимальный разброс значений не превышает 0,6 %. Это говорит о том, что введение УЩР не закупоривает поры формовочной смеси и тем самым не влияет на её пропускную способность. Таким образом, во время использования смеси не будут создаваться препятствия для удаления газообразных продуктов из полости формы в процессе заливки её жидким металлом, и, следовательно, исключаются газовые дефекты получаемых отливок.

Из графика 5.3 видно, что смесь, содержащая 15 мас.% водно-глинистую суспензию обладает большей газопроницаемостью по сравнению со смесями, где содержание глинистых составляющих ниже, т.е. теми, где используется 7, 10 и 12 мас.% суспензии. Согласно [1, 107] на газопроницаемость влияет не только количество глинистых составляющих, но и их распределение по поверхности зёрен.

В том случае, если глинистые частицы распределяются равномерно тонким слоем по поверхности зерна, происходит увеличение его условного диаметра, что ведёт к повышению газопроницаемости. В противном случае – часть глинистого материала располагается между зёрнами песка и забивает поры, тем самым снижая газопроницаемость [107].

Газопроницаемость, ед Рисунок 5.3 – Влияние количества УЩР на газопроницаемость формовочных смесей с добавлением водно-глинистых суспензий различной концентрации Анализируя график, представленный на рисунке 5.3, можно сказать, что увеличение газопроницаемости формовочных смесей при увеличении концентрации используемых суспензий вызвано равномерным распределением глинистых частичек по поверхности зёрен смеси.

Кроме того на газопроницаемость влияет степень дисперсности глин, т.к.

при этом облегчается распределение глинистых составляющих по поверхности зёрен [1, 107]. При увеличении содержания раствора УЩР наблюдается некоторое повышение газопроницаемости смеси, которое происходит благодаря воздействию УЩР на глинистую фазу суспензии. Это говорит о том, что воздействие раствора УЩР на водно-глинистую суспензию вызывает её диспергацию, то есть измельчение глинистой фазы суспензии.

С увеличением концентрации суспензии уплотняемость формовочных смесей снижается (рисунок 5.4), в то время как насыпная плотность растёт (рисунок 5.5). По мере возрастания концентрации водно-глинистых суспензий, количество глины по массе, которая содержится в их составе, увеличивается. Следовательно, формовочные смеси, содержащие суспензии различной концентрации, имеют различную массу в одном и том же объёме смеси, и эта масса тем больше, чем больше концентрация добавляемых суспензий. В свою очередь это ведёт к увеличению насыпной плотности. Таким образом, наибольшее значение насыпной плотности имеют смеси с 15 мас.% суспензией, наименьшее – 7 мас.% суспензия.

Рисунок 5.4 – Влияние количества УЩР на уплотняемость формовочных смесей с добавлением водно-глинистых суспензий различной концентрации Уплотнение формовочной смеси происходит за счёт смещения частиц относительно друг друга и их сближения. При этом происходит уменьшение пористости и удаление воздуха из пор формовочной смеси [133]. Изменение уплотняемости в зависимости от концентрации используемых водно-глинистых суспензий объясняется уменьшением разности высот образца Н и Н1 до и после уплотнения, соответственно. Чем выше концентрация водно-глинистой суспензии в смеси, тем больше масса образца и, следовательно, его высота после уплотнения в гильзе будет выше, а рассчитываемое значение уплотняемости ниже. Таким образом, смеси с 15 мас.% суспензией обладают наименьшей степенью уплотняемости, а смеси с 7 мас.% суспензией – наибольшей.

Насыпная плотность, г/см Рисунок 5.5 –Влияние количества УЩР на насыпную плотность формовочных смесей с добавлением водно-глинистых суспензий различной концентрации Однако показатели уплотняемости и насыпной плотности увеличиваются по мере увеличения количества УЩР в составе формовочных смесей. Их рост при использовании водно-глинистых суспензий с добавлением УЩР объясняется тем, что данные суспензии полнее взаимодействуют с элементами смеси по сравнению с «чистыми» суспензиями ввиду их большей степени диспергирования, отчего мелкие частицы занимают свободные места между более крупными, что увеличивает массу смеси в занимаемом объёме. Уплотняемость формовочных смесей при добавлении УЩР растёт в среднем на 4,75 %, при этом повышается равномерность уплотнения формы. Среднее значение увеличения насыпной плотности составляет 6,8 %.

5.2. Промышленное испытание результатов исследования В производственных условиях завода ОАО «Волгограднефтемаш» были проведены испытания разработанных составов формовочных смесей на основе водно-глинистых суспензий с добавлением понизителя вязкости УЩР.

Для испытаний были взяты формовочные смеси следующего состава, мас.%:

К каждой водно-глинистой суспензии добавлялся водный раствор УЩР, масс.%:

Таким образом, полученные водно-глинистые суспензии, использованные в формовочных смесях, были следующего состава, мас.%:

Водно-глинистая суспензия Водно-глинистая суспензия Водно-глинистая суспензия Водно-глинистая суспензия С применением водно-глинистых суспензий изготовлено и собрано 32 формы для отливки В 0303 4000 10 1 «Корпус центробежного насоса», материал отливки – сталь 25 Л массой 68 кг. Уплотнение производилось встряхивающим метом уплотнения на формовочной машине модели 233. В качестве модельной оснастки использовались металлические модели. Качество поверхности полученных форм хорошее, без дефектов, прилипание к моделям отсутствовало.

В лаборатории цеха проверялись технологические свойства смеси – предел прочности при сжатии во влажном состоянии, текучесть, газопроницаемость, уплотняемость, насыпная плотность. Полученные экспериментальные данные приводятся в таблице 5.1.

На рисунке 5.6 изображены вид сверху на полуформу (а) отливки В 4000 10 1 «Корпус центробежного насоса», изготовленная из формовочной смеси, в составе которой использовалась водно-глинистая суспензия 15 мас.% концентрации с добавлением УЩР в количестве 3 мас.%, а также стержень для формирования полости (б).

На рисунке 5.7 показана полученная отливка – В 0303 4000 10 1 «Корпус центробежного насоса». Поверхность полученной отливки практически без пригара, поверхностные дефекты не были обнаружены.

Таблица 5.1. Технологические свойства смесей Водно-глинистая Предел прочности на сжатие во влажном состоянии, КПа Рисунок 5.6 – Вид на полуформу сверху (а), стержень для формирования полости (б) отливки В 0303 4000 10 1 «Корпус центробежного насоса»

Рисунок 5.7 – Полученная отливка В 0303 4000 10 1 «Корпус центробежного насоса»

Микроструктура отливки «Корпус центробежного насоса», изображенная на рисунке 5.8 – перлитно-ферритная, травление осуществлялось 4,0 % раствором азотной кислоты в этиловом спирте.

Микротвердость перлита исследуемой отливки составляет 220-250 кг/мм (2,2-2,5 ГПа), феррита 100-120 кг/мм2 (1,0-1,2 ГПа). Физико-механические свойства литой стали определялись после нормализации при температуре 880 С. Предел прочности на растяжение составил 400 МПа, предел текучести 210 МПа, что соответствует требованиям ГОСТа 977-88 [134] и требованиям заказчика. Данные механические свойства говорят о качественно выполненном литье.

Рисунок 5.8 – Микроструктура отливки «Корпус центробежного насоса», После заливки и охлаждения формы выбивались на инерционной выбивной решетке, при этом основная масса высыпалась из формы в течение 1 минуты.

Акт производственных испытаний прилагается в приложении 3.

Известно, что во время дозирования и перемешивания в смешивающих бегунах молотая глина сильно пылит, при этом рабочие для защиты своих органов дыхания используют лепестковые респераторы. При использовании водноглинистой суспензии глина дозируется не в сухом состоянии, а в виде водноглинистой суспензии (во влажном состоянии), при этом она не выделяет пыль.

Для сравнения концентрации пыли (при этом дисперсионную систему взвешенных в воздухе частиц пыли обычно называют пылевым аэрозолем) для этих технологий применяли весовой метод, заключающийся в определении разности весов фильтров, через которые с помощью ротационной установки ПРУ-4 отбирались одновременно 4 пробы, скорость прохождения воздуха составляла 20 л/мин. В качестве фильтров использовали аналитические аэрозольные фильтры АФА-В №18, выпускаемые в соответствии с ТУ 951892-89 [135-137].

Для взвешивания фильтров использовали электронные аналитические весы ВСЛ-200/0.1А с ценой деления 0,001, класс точности весов по ГОСТ 24104- [138] 1 специальный.

Отбор проб осуществлялся непосредственно над смешивающими бегунами на высоте 200 мм от их верхнего края. Длительность отбора составляла 5 минут.

Весовая концентрация пыли С0 в мг/м3 определялась по формуле:

где G1 – масса фильтра до отбора пробы, мг; G2 – масса фильтра после отбора пробы, мг; V0 – объём просасываемого воздуха рабочей зоны через фильтр, приведенный к нормальным условиям, определяемым по формуле:

где V1 – фактический объём воздуха, просасываемого через фильтр в рабочих условиях т. е. при Т К и барометрическом давлении P, КПа, 273 – термодинамическая температура тройной точки воды, 101,325 – атмосферное давление на уровне моря (760 мм.рт. столба), КПа.

На ОАО «Волгограднефтемаш» определялась весовая концентрация пыли при приготовлении 20 замесов песчано-глинистых смесей при дозировании сухой молотой глины и 20 замесов песчано-глинистых смесей при дозировании водноглинистой суспензии. Эти экспериментальные данные приведены в таблице 5.2.

Погрешность не превышала 3 %.

Таблица 5.2. Весовая концентрация пыли в рабочих зонах, мг/м Среднее значение Согласно Гигиенических нормативов ГН 2.2.5.1313-03, утвержденных Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации, Первым заместителем Министра здравоохранения РФ Г. Г. Онищенко 27.04.2003, содержание диалюминия триоксида с примесью кремния диоксида (поз. 36), в виде аэрозоля регламентируется как разовая доза – 5 мг/м3 и среднесменная – 2 мг/м3, при классе опасности – 3 (опасные вещества).

Как видно из таблицы 5.2 предельно допустимая концентрация пыли при дозировании сухой молотой глины в смешивающие бегуны в 1,66 раз больше разовой предельно допустимой концентрации и в 2,77 больше по отношению к среднесменной предельно допустимой концентрации, а при использовании водноглинистой суспензии величина весовой концентрации пыли ниже предельно допустимой.

Также при изготовлении форм по заводской технологии с применением сухой молотой глины количество брака форм составляло 3 %. При использовании в составах формовочных смесей высококонцентрированных бентонитовых водноглинистых суспензий процент брака снижается до 2,2 % за счёт меньшего содержания влаги в смеси при использовании суспензий, а также активированной глинистой фазы и, следовательно, более высоких прочностных показателей формовочной смеси.

Установлено, что УЩР способствует повышению предела прочности при сжатии во влажном состоянии смесей, их насыпной плотности и уплотняемости вследствие того, что суспензии с добавлением УЩР являются активированными: глинистые частицы обладают большей степенью диспергирования, имеют большую удельную площадь поверхности за счёт диспергирования частичек глины, что обеспечивает увеличение числа взаимодействий между глиной и зёрнами огнеупорного наполнителя и ведёт к возрастанию технологических свойств формовочной смеси. Для 7 мас.% суспензии при введении 3 мас.% УЩР предел прочности при сжатии увеличивается с 82,38 КПа до 88,26 КПа, уплотняемость – с 42,83 % до 45 %, насыпная плотность – с 0,79 г/см3 до 0,88 г/см3.

При испытании смесей в производственных условиях подтвердились результаты лабораторных исследований, а именно значения предела прочности при сжатии во влажном состоянии, газопроницаемости, уплотняемости и насыпной плотности. Разработанные составы формовочных смесей с добавлением УЩР позволили получить качественные отливки, без поверхностных и внутренних дефектов. Микроструктура полученной отливки – перлитно-ферритная. Микротвердость перлита составляет 2,2-2,5 ГП, феррита 1,0-1,2 ГПа. Предел прочности на растяжение составил 400 МПа, предел текучести 210 МПа, что соответствует требованиям ГОСТа 977-88 и требованиям заказчика.

Установлено, что формовочные смеси с использованием водноглинистой суспензии 15 мас.% концентрации имеют более высокие технологические свойства по сравнению со смесями на основе водноглинистых суспензий 7, 10 и 12 мас.% концентрации, за счёт большей концентрации глинистой фазы в составе суспензии.

Выявлено, что добавление раствора УЩР к водно-глинистым суспензиям в количестве 3 мас.% придает более высокие свойства формовочным смесям по сравнению с добавкой 1 и 2 мас.% раствора УЩР.

Показано, что наиболее высокими технологическими свойствами обладает формовочная смесь, в состав которой входит водно-глинистая суспензия 15 мас.% с добавлением УЩР в количестве 3 мас.%.

Применение в составах формовочных смесей водно-глинистых суспензий уменьшает количество брака формы с 3 % до 2, 2 % за счёт меньшего содержания влаги в формовочной смеси при использовании суспензий, также активированной глинистой фазы и, следовательно, более высоких прочностных показателей формовочной смеси.

Показано, что использование глины в виде водно-глинистой суспензии при изготовлении песчано-глинистых смесей на ОАО «Волгограднефтемаш» сокращает весовую концентрацию пыли в рабочих зонах на 73,5 % – с 8,3 мг/м3 до 2,2 мг/м3 по сравнению с использованием сухой молотой глины, при этом величина весовой концентрации пыли ниже предельно допустимой.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Показано, что бентонитовые водно-глинистые суспензии являются тиксотропными неньютоновскими жидкостями с псевдопластическим характером течения.

Доказано, что при введении в состав водно-глинистой суспензии углещелочного реагента глинистые частицы диспергируют, при этом их размеры уменьшаются с 97,46 мкм до 19,34 мкм. Микроструктура суспензии без добавления УЩР имеет значительное количество микротрещин размером от 3,77 мкм до 4,29 мкм, при введении УЩР их количество сокращается, а размеры микротрещин изменяются до 1,96 – 2,23 мкм.

Установлено, что углещелочной реагент обеспечивает снижение условной вязкости свежих суспензий (условная вязкость свежей 7 мас.% суспензии при введении 1 мас.% УЩР снижается с 12,59 сек до 11,43 сек, что составляет 11 %; при введении 1 мас.% УЩР условная вязкость выдержанной в течение 24 часов 7 мас.% суспензии снижается на 22 % – с 16,59 сек до 12,87 сек);

также снижается разность в показаниях условной вязкости по истечении 24 часов в процессе выдержки на 10-30 % в зависимости от количества вводимого УЩР.

Показано, что при добавлении 1, 2, 3, 4 и 5 мас.% водного раствора УЩР динамическая вязкость суспензий снижается в среднем на 64,05, 75,4, 82,1, 89, и 89,75 %, соответственно, по сравнению с исходной водно-глинистой суспензией. По мере увеличения интенсивности деформации вязкость системы уменьшается для всех суспензий и составляет 86,3 %, что позволяет подавать бентонитовые высококонцентрированные водно-глинистые суспензии с добавлением понизителя вязкости УЩР в смесеприготовительное отделение по трубопроводу, а также устранить её осаждаемость в трубопроводах при длительных перерывах в работе.

Определены коэффициенты уравнения Гершеля-Баркли для ряда исследуемых суспензий, с помощью которых описываются зависимости касательных напряжений от градиентов скорости. Проведен их корреляционный анализ, показывающий, что выполняются условия воспроизводимости по критерию Кохрена, значимости коэффициентов по критерию Стьюдента и адекватности по критерию Фишера с высокой корреляционной связью между касательными напряжениями и градиентами скорости.

Произведен расчёт гидродинамических параметров трубопровода при его различном диаметре для ряда исследуемых суспензий. Показано, что при условии использования трубопровода диаметром 5", приведенная длина которого равняется 500 м, необходимая для транспортирования суспензий мощность насоса должна лежать в пределах 2,14 – 14,55 КВт в зависимости от исходной вязкости перекачиваемой жидкости. Для перекачивания суспензии 15 мас.% концентрации с добавлением 4 мас.% водного раствора УЩР мощность используемого насоса должна быть не менее 14,55 КВт, при этом выполняется условие конструирования трубопроводов, при котором средняя скорость потока лежит в пределах 12 м/с.

Установлено, что УЩР способствует повышению предела прочности формовочных смесей при сжатии во влажном состоянии, их насыпной плотности и уплотняемости вследствие того, что суспензии с добавлением УЩР являются активированными, при этом глинистые частицы обладают большей степенью диспергирования, что обеспечивает увеличение числа взаимодействий между глиной и зёрнами огнеупорного наполнителя, и ведёт к увеличению физикомеханических и технологических свойств формовочной смеси. Для 7 мас.% суспензии при введении 3 мас.% УЩР предел прочности увеличивается с 82,38 КПа до 88,26 КПа, уплотняемость – с 42,83 % до 45 %, насыпная плотность – с 0,79 г/см3 до 0,88 г/см3.

При испытании смесей в производственных условиях подтвердились результаты лабораторных исследований, а именно значения предела прочности при сжатии во влажном состоянии, газопроницаемости, уплотняемости и насыпной плотности. Разработанные составы формовочных смесей с добавлением УЩР позволили получить качественные стальные отливки без поверхностных и внутренних дефектов. Микроструктура полученной отливки – перлитно-ферритная. Микротвердость перлита составляет 2,2-2,5 ГПа, феррита 1,0ГПа. Предел прочности на растяжение составил 400 МПа, предел текучести 210 МПа, что соответствует требованиям ГОСТа 977-88 и требованиям заказчика.

Показано, что использование глины в виде водно-глинистой суспензии при изготовлении песчано-глинистых смесей на ОАО «Волгограднефтемаш» сокращает весовую концентрацию пыли в рабочих зонах на 73,5 % – с 8,3 мг/м до 2,2 мг/м3 по сравнению с использованием сухой молотой глины, при этом величина весовой концентрации пыли ниже предельно допустимой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Берг, П. П. Формовочные материалы / П. П. Берг. – Москва : Машгиз, 1963. – 408 с.

Высококонцентрированные водно-глинистые суспензии / В. П. Бычков [и др.] // Литейное производство. – 2000. – № 4. – С. 20–21.

Баранов, В.С. Глинистые растворы для бурения скважин в осложненных условиях / В. С. Баранов. – Москва : Гостоптехиздат, 1955. – 216 с.

Волкомич, А. А. Новые составы формовочных смесей с применением понизителей вязкости глинистых систем / А. А Волкомич, Т. М. Чапчикова // Технология автомобилестроения. Сер. 14. – 1977. – № 1. – С. 1–13.

Смесь для изготовления литейных форм : пат. 486846 СССР, МПК В 22с 1/02 / А. А. Волкомич, А. К. Кисляков, Ю. И. Крупчик, И. Б. Лурье, Т. М.

Чапчикова, В. А. Родионов, В. А. Василенко ; заявитель: НИИ технологии автомобильной промышленности. – Заявл. 07.05.74 ; опубл. 05.10.75, Бюл №37.

Малкин, А. Я. Реология. Концепции, методы, приложения / А. Я.

Малкин, А. И. Исаев. – Москва : Профессия, 2007. – 560 с.

Илларионов, И. Е. Формовочные материалы и смеси. Ч. 1 / И. Е. Илларионов, Ю. П. Васин ; Чуваш. гос. ун-т. – Чебоксары : Изд-во Чуваш. ун-та, 1992. – 223 с.

Берг, П. П. Формовочные материалы и смеси : для мастеров чугунолитейных цехов / П. П. Берг. – Москва : Машгиз, 1944. – 155 с.

9. Developments in Clay Science. V. 2. Applied Clay Mineralogy Occurrences, Processing and Application of Kaolins, Bentonites, Palygorskite–Sepiolite, and Common Clays / edited by Haydn H. Murray; Department of Geological Science Indiana University. – Bloomington, Indiana, USA : Elsevier, 2007. – 188 p.

Горбачев, Б.Ф. Минеральное сырье. Каолин. / Б. Ф. Горбачев, Н. С.

Чуприна. – Москва : Геоинформмарк, 1998. – 39 с.

Гольдберг, В. М. Проницаемость и фильтрация в глинах / В. М.

Гольдберг, Н.П. Скворцов. – Москва : Недра, 1986. – 160 с.

Пенкаля, Т. Очерки кристаллохимии / Т. Пенкаля ; пер. с польск. В. В.

Макарского ; под ред. В. А. Франк–Каменецкого. – Ленинград : Химия. – 1974. – 496 с.

Энциклопедия современной техники. В 3 ч. Ч. 2. Строительство / гл.

ред. Г. А. Караваев. – Москва : Советская энциклопедия, 1964. – 472 с.

Логвиненко, Н. В. Петрография осадочных пород / Н. В. Логвиненко.

– 2-е изд, перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 1974. – 400 с.

Исследования глин для производства керамики [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://keramika.90mb.ru/issledovanij_glin_lj_ roizvod stva_keramiki.html (дата обращ. 20.04.2014).

Технологические свойства глины [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://keramika.90mb.ru/tehnologicheskie_svoistva_gliny.html (дата обращ.

20.04.2014).

Гальперина, М. К. Изменение количества связанной воды в глинистых суспензиях при разжижении под действием электролитов / М. К. Гальперина, З.А.

Носова, В. А. Чернов // Труды института НИИ Стройкерамика. – Москва, 1955. – Вып. 10. –С. 22–55.

Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии / К. Л. Миттел [и др.] ; пер. с англ. М. Г. Гольдфельда ; под ред. В. Н. Измайловой. – Москва :

Мир, 1980. – 597 с.

Русанов, А. И. Мицеллообразование в растворах поверхностноактивных веществ / А. И. Русанов. – Санкт-Петербург : Химия, 1992. – 279 с.

Зимон, А. Д. Мир частиц: Коллоидная химия для всех / А. Д. Зимон ;

отв. ред. Ф. Д. Овчаренко. – Москва : Наука, 1988. – 191 с.

Тарасевич, Ю. И. Адсорбция на глинистых минералах / Ю. И. Тарасевич, Ф. Д. Овчаренко. – Киев : Наук. думка, 1975. – 352 с.

Юхневич, Г. В. Инфракрасная спектроскопия воды / Г. В. Юхневич. – Москва : Наука, 1973. – 207с.

Горная энциклопедия. В 5 т. / под ред. Е. А. Козловского. – Москва :

Советская энциклопедия, 1984–1991. – Т. 1–5.

Лебедев, А. Ф. Почвенные и грунтовые воды / А. Ф. Лебедев. – 4-е изд, перераб. и доп. – Ленинград : Природа, 1936 – 120 с.

Технология керамики и огнеупоров / П. П. Будников [и др.]. – 3-е изд.

перераб. и доп. – Москва: Госстройиздат, 1962. – 707с.

Геологический словарь. В 2 т. / под ред. К. Н. Паффенгольца. – Москва : Недра, 1978. – Т. 1–2.

Жуковский, С. С. Технология литейного производства. Формовочные и стержневые смеси / С. С. Жуковский, А. Н. Болдин. – Белгород : Изд-во БГТУ. – 2002 – 469с.

Маккавеев, А. А. Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии / А. А. Маккавеев. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Москва : Недра, 1971. – 216 с.

ГОСТ 3226-93. Глины формовочные огнеупорные. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 3226-77 в части формовочных глин ; введ. 01.01.95.

– Минск : Изд-во стандартов, 2001. – 5 с.

ГОСТ 28177-89. Глины формовочные бентонитовые. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 3226-77 и ГОСТ 3594. (0-12)-77 в части бентонитовых глин ; введ. 01.01.91. – Москва : Изд-во стандартов, 2003. – 20 с.

Гельфман, М. И. Коллоидная химия / М. И. Гельфман, О. В. Ковалевич, В. П. Юстратов. – Изд. 5-е, стер. – Санкт-Петербург : Лань, 2010. – 336 с.

Новый справочник химика и технолога. Ч. 1. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. – Санкт-Петербург :

Профессионал ; Мир и семья, 2002. – 988 с.

Дмитрович, А. М. Справочник литейщика / А. М. Дмитрович. – Минск : Вышэйш. шк., 1989. – 390 с.

Додин, Я. Л. Новое в технике литейного производства / Я. Л. Додин, Л. М. Мариенбах, Л. О. Соколовский ; под ред. Л. М. Мариенбаха. – Москва :

Профтехиздат, 1961. – 235 с.

Басарыгин, Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М Проселков. – Москва : Недра–Бизнесцентр, 2002. – 632 с.

Фролов, Ю. Г. Курс коллоидной химии: поверхностные явления и дисперсные системы / Ю. Г. Фролов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Химия, 1989. – 462 с.

Фортье, А. Механика суспензий / А. Фортье ; пер. с франц. А. Н.

Вишнякова, В. М. Гориславец ; под ред. З. П. Шульмана. – Москва : Мир, 1971. – 264 с.

Рейзиньш, Р. Э. Структурообразование в суспензиях целлюлозных волокон / Р. Э. Рейзиньш ; под ред. О. А. Терентьева. – Рига : Зинатне, 1987. – Зонтаг, Г. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем / Г. Зонтаг, К. Штренге ; под ред. О. Г. Усьярова. – Ленинград : Химия, 1973. – 152 с.

Гамзатов, С. М. Применение вяжущих веществ в нефтяных и газовых скважинах / С. М. Гамзатов. – Москва : Недра, 1985. – 184 с.

Круглицкий, Н. Н. Физико-химические основы регулирования свойств дисперсий глинистых минералов / Н. Н. Круглицкий ; отв. ред. Ф. Д. Овчаренко. – Киев : Наукова думка, 1968. – 320 с.

Иванов, И. Б. Коллоиды / И. Б. Иванов, Д. Н. Платиканов; пер. с болг, под ред. Д. А. Фридрихсберга. – Ленинград : Химия, 1975. – 152 с.

Малкин, А. Я. Реология в процессах образования и превращения полимеров / А. Я. Малкин, С. Г. Куличихин. – Москва : Химия, 1985. – 240 с.

Колесников, В. С. Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте», технология и средства механизации / В. С. Колесников, В. В. Стрельникова. – Волгоград, 1999. – 54 с.

Малкин, А. Я. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения / А. Я. Малкин, А. Е. Чалых. – Москва : Химия, 1979. – 304 с.

Рабинович, В. А. Краткий химический справочник / В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. – Ленинград : Химия, 1977. – 54 с.

Ефимов, К. А. Электроповерхностные и реологические свойства глинистых материалов с комплексными добавками : дисс. … канд. техн. наук:

02.00.11 / Кирилл Александрович Ефимов. – Белгород, 2007. – 148 с.

Слюсарь, А. А. Влияние комплексных добавок на подвижность глинистых суспензий / А. А. Слюсарь, О. А. Слюсарь, К. А. Ефимов // Огнеупоры и техническая керамика. – 2008 – №11–12. – С. 60–64.

Суспензии с полимерными стабилизаторами для получения оболочковых форм электрофорезом / А. И. Евстигнеев [и др] // Литейное производство. – 2009 – №2. – С. 11–14.

Петров, В. В. Химическая активация наполнителя стержневых смесей и исследование физико-механических свойств стержней / В. В. Петров, Э. А.

Дмитриев, Н. В. Захарова // Литейное производство. – 2006 – №2. – С. 7–8.

Решетов, В. Т. Суспензия полукислых глин повышенной плотности / В. Т. Решетов, И. В. Валисовский // Литейное производство. – 1981 – № 1. – С.

16–17.

Григор, А. С. О противопригарных механоактивированных композициях в составе песчано–глинистых смесей / А. С. Григор, В. А. Марков, Ю. Н. Антуфьев // Литейное производство. – 2011 –№ 1. – С. 10–14.

Влияние химических веществ DOLAFLUX SP 11, DOLAPIX PC 67, DOLAPIX DH 6 на вязкость водно-глинистых суспензий / А. С. Князева [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении. – 2013. – № 1. – С. 8–10.

Мономолекулярные реакции: монография / П. Робинсон, К. Холбрук ;

пер. с англ. А. И. Резникова, С. Я. Уманского ; под ред. Е. Е. Никитина. – Москва :

Мир, 1975. – 383 с.

Закгейм, А. Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов / А. Ю. Закгейм. 2-е изд. доп и перераб. – Москва : Химия,1982 – 288 с.

Туманова, Л. П. Опыт модифицирования песчано-бентонитовых формовочных смесей наноразмерными материалами / Л. П. Туманова, Ф. С. Кваша // Литейное производство. – 2011 – № 1. – С. 7–9.

Фурман, Е. Л. Применение пластифицирующей добавки С-3 в составе формовочных смесей / Е. Л. Фурман, Н. Ю. Новожилов, А. Б. Филькенштейн // Литейщик России. – 2005 – № 8. – С. 26–28.

Фурман, Е. Л. Преимущества применения суперпластификатора «Полипласт СП-1» в составе формовочных смесей / Е. Л. Фурман, И. А. Цепилова, А.

Б. Филькенштейн // Литейщик России. – 2006 – № 7. – С. 42–44.

Кистер, Э.Г. Химическая обработка буровых растворов / Э. Г. Кистер.– Москва : Недра, 1972. – 392 с.

Литяева, З. Н. Глинопорошки для буровых растворов /З. Н. Литяева, В. И. Рябченко. – Москва : Недра, 1992. – 191 с.

61. Rheological control in production of engineered cementitious composites / E. H. Yang [and oth.] // ACI Materials Journal. – 2009 – № 4. – Р. 357–366.

Химические реагенты для обработки глинистых буровых растворов [Электронный ресурс] – Режим доступа : http://burenie.by/?p=337 (дата обращ.

27.03.2014).

Грузман, В. М. Глинистая суспензия для изготовления облицовочной формовочной смеси / В. М. Грузман // Литейное производство. – 2001. – № 1. – С.

17.

64. Development of a method to evaluate the performance of aqueous polymer solutions as drag reduction agents in bench scale / M.S. Figueiredo [and oth] // Macromolecular Symposia. – 2006. – Vol. 245–246. – P. 260–265.

65. De Souza, C.E.C. Hydrophobically modified poly(ethylene glycol) as reactive clays inhibitor additive in water-based drilling fluids / C.E.C. De Souza, A.S. Lima, R.S.V. Nascimento // Journal of Applied Polymer Science. – 2010. – Vol. 117. – № 2. – P. 857–864.

66. Wang, S.-J. Researches and uses of viscosity reducers for water base drilling fluids in China in recent 5 years / S.-J. Wang, X.-H. Yang // Oilfield Chemistry. – 2007 – № 4. – P. 372–374.

Невилль, А. М. Свойства бетона / А. М. Невилль ; пер. с англ. В. Д.

Парфенова, Т. Ю. Якуб. – Москва : Стройиздат, 1972. – 345 с.

Дорошенко, С.П. Наливная формовка / С. П. Дорошенко, К. И. Ващенко – Киев : Вища школа, 1980. – 176 с.

Борсук, П.А. Жидкие самотвердеющие смеси / П. А. Борсук, А. М.

Лясс. – Москва : Машиностроение, 1979. – 255 с.

Суспензия для литейных формовочных и стержневых смесей: пат.

510302 СССР: / А. А. Волкомич, В. И. Волков, В. С. Жигунов, В. И. Кельмансон, В. Л. Певзнер, Т. М. Чапчикова ; заявитель: НИИ технологии автомобильной промышленности. – Заявл. 28.06.74 ; опубл. 15.04.76, Бюл № 14.

Урьев, Н. Б. Текучесть суспензий и порошков / Н. Б. Урьев, А. А. Потанин. – Москва : Химия, 1992. – 252 с.

, Радебах, Д. Поверхностно-активные добавки к стержневым смесям при литье чугуна с вермикулярным графитом / Д. Радебах // Литейное производство. – 2009. – № 1. – С. 13–19.

Ковзун, И. Г. Влияние хлорида натрия, гидроксидов железа и карбонатов на вязкость водных суспензий глинистых минералов / И. Г. Ковзун, И. М.

Коваленко, И. Т. Проценко // Коллоидный журнал. – 2005. – Т. 67, № 1. – С. 32– 37.

Ковзун, И. Г. Влияние дисперсного СаСО3 на вязкость суспензий монтмориллонита, содержащих NaCl / И. Г. Ковзун, И. М. Коваленко, И. Т. Проценко // Коллоидный журнал. – 2007. – Т. 69, № 3. – С. 342–348.

Булатов, А.И. Буровые промывочные и тампонажные растворы / А. И.

Булатов, П. П.Макаренко, Ю. М. Проселков – Москва : Недра, 1999. – 424 с.

Булатов, А.И. Спутник буровика. Кн. 1 / А. И. Булатов, С. В. Долгов. – Москва : Недра-бизнес центр, 2006. – 379 с.

Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение / А. А. Абрамзон, Л. П. Зайченко, С. И. Файнгольд ; под ред. А. А. Абрамзона. – Ленинград : Химия, 1988. – 200 с.

Бурдынь, Т. А. Химия нефти, газа и пластовых вод / Т. А. Бурдынь, Ю. Б. Закс. – Изд. 2-е, перераб. – Москва : Недра, 1978 – 277 с.

Большая советская энциклопедия. В 55 т. Т. 33. / гл. ред. Б. А. Введенский. – 2-е изд. – Москва : Большая сов. энциклопедия, 1955. – 672 с.

Дерягин, Б. В. Поверхностные силы / Б. В. Дерягин, Н. В. Чураев, В.

М. Муллер. – Москва : Наука, 1985. – 398 с.

Измайлова, В. Н. Поверхностные явления в белковых системах / В. Н.

Измайлова, Г. П. Ямпольская, В. Д. Сумм. – Москва : Химия, 1988. – 240 с.

Адамсон, А. Физическая химия поверхностей / А. Адамсон ; под ред.

3. М. Зорина, В. М. Муллера. – Москва : Мир, 1979. – 568 с.

Химическая энциклопедия. В 5 т. Т. 3 / под ред. И. Л. Кнунянца. – Москва : Советская энциклопедия, 1992. – 639 с.

Турченко, А. Е. Модифицирование структуры сырца и улучшение свойств керамических облицовочных изделий из каолинсодержащего сырья при введении ионогенных ПАВ : дисс. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Алла Евгеньевна Турченко. – Воронеж, 2006 – 145 с.

Урьев, Н. Б. Физико-химические основы интенсификации технологических процессов в дисперсных системах / Н. Б. Урьев. – Москва : Знание, 1980 – 64 с.

Рязанов, Я.А. Энциклопедия по буровым растворам / Я. А. Рязанов. – Оренбург : Летопись, 2005. – 662 с.

Середа, Н. Г. Бурение нефтяных и газовых скважин / Н. Г. Середа, Е.

М. Соловьев. – Москва : Недра, 1974. – 456 с.

Исследование свойств песков Орловского месторождения и смесей на их основе / Н. А. Кидалов [и др.] // Литейщик России. – 2010. – № 4. – C. 39–42.

ГОСТ 23409.13-78. Смеси формовочные. Метод определения уплотняемости и насыпной плотности ; введ. 01.01.80. – Москва : Изд-во стандартов, 1986. – 2 с.

ГОСТ 23409.5-78. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения влаги. – Взамен ГОСТ 2189-62 в части раздела I; введ.

01.01.80. – Москва : Издательство стандартов, 1986. – 2 с.

ГОСТ 23409.6-78. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения газопроницаемости. – Взамен ГОСТ 2189-62 в части раздела III, VI, VIII, IX, X; введ. 01.01.80. – Москва : Изд-во стандартов, 1986. – Аксенов, П. Н. Формовочное дело / П. Н. Аксенов. – 3-е изд. доп и перераб. – Москва : МАШГИЗ, 1963 – 293 с.

Голотенков, О. Н. Формовочные материалы / О. Н. Голотенков. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. – 164 с.

Иванов, В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – Москва : Машиностроение, 1990. – 384 с.

Бобылев, А.В. Механические и технологические свойства металлов :

справочник / А. В. Бобылев. – Москва : Металлургия, 1980. – 296 с.

Виноградов, Г. В. Реология полимеров / Г. В. Виноградов, А. Я. Малкин. – Москва : Химия, 1977. – 440 с.

Медведев, Я.И. Технологические испытания формовочных материалов / Я. И. Медведев, И. В. Валисовский – Москва : Машиностроение, 1973. – Иванова, А. В. Исследование и разработка формовочных модификаторов для песчано-бентонитовых смесей : дисс. … канд. техн. наук: 05.16.04 / Анна Вилоровна Иванова. – Москва, 2005. – 173 с.

http://brigadeer.ru/instrument-stolyara/viskozimetr-vz-4.html 23.04.2014).

100. ГОСТ 9070-75. Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов. Технические условия. – Взамен ГОСТ 9070-59 ; введ.

01.01.77. – Москва: Изд-во стандартов, 1994. – 11 с.

101. More solutions to sticky problems / Brookfield engineering labs. – New York. – 39 p.

http://www.viskozimetr.ru/info/15.html (дата обращ. 23.04.2014).

103. Белкин, И. М. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физикомеханических характеристик материалов / И. М. Белкин, Г. В. Виноградов, А. И.

Леонов. – Москва : Машиностроение, 1968. – 272 с.

104. Рейнер, М. Деформация и течение. Введение в реологию / М. Рейнер.

– Москва : Гостехиздат, 1963. – 382 с.

105. Versa 3 D – двулучевой микроскоп с фокусированным ионным пучком [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.serniamsk.ru/professional_fields/materialovedenie/katalog- oborudovaniya/elektronnoionnye-mikroskopy-dualbeams/versa-3d-dualbeam.html (дата обращ. 23.04. 2014).

106. Освежение смеси [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// www.sevdor.com/smesi-dlya-avt-linii/357-osvezhenie-smesi.html 23.04.2014).

107. Берг, П. П. Качество литейной формы / П. П. Берг. – Москва : Машиностроение, 1970. – 286 с.

108. Жуковский, С.С. Проблемы прочности формовочных смесей / С. С.

Жуковский // Литейное производство. – 1985. – № 5. – С. 5–7.

109. Абрамов, Г. Г. Справочник молодого литейщика / Г. Г. Абрамов, Б. С.

Панченко. – Москва : Высшая школа, 1991. – 324 с.

110. Носова, Е. М. Справочник литейщика / Е. М. Носова.– Киев : Машизд, 1961. – 486 с.

111. Орлов, Г. М. Текучесть формовочной смеси и уплотнение форм прессованием / Г. М. Орлов // Литейное производство. – 1959. – № 11. – С. 35–40.

112. Орлов, Г. М. Текучесть формовочной смеси / Г. М. Орлов // Теории формовки : сб. науч. трудов. – Москва : АН СССР, 1961. – 211 с.

113. Тябин, Н. В. Реологическая кибернетика. Ч.1 / Н. В. Тябин. – Волгоград : Волгоградская правда, 1978. – 111 с.

114. Бондарь, А. Г. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии / А. Г. Бондарь, В. А. Статюха, И. А. Потяженко. – Киев : Высшая школа, 1980. – 264 c.

115. Бондарь, В. Д. Элементы плоской задачи линейной упругости / В. Д.

Бондарь. – Новосибирск : Изд-во НГУ, 1989. – 92 с.

116. Голованчиков, А. Б. Применение ЭВМ в химической технологии и экологии. Ч. 2. Моделирование гидромеханических процессов / А. Б. Голованчиков, Б. В. Симонов ; ВолгГТУ. – Волгоград, 1995. – 122 с.

117. Федотовский, В. С. Эффективная сдвиговая вязкость концентрированных эмульсий, суспензий и пузырьковых сред/ В. С. Федотовский, Ю. П. Прохоров, Т. Н. Верещагина. – Обнинск, 1997. – 15 с.

118. Успехи коллоидной химии в механике : сб. науч. ст / гл. ред. А. И. Русанов. – Ленинград : Химия, 1991. – 398 с.

119. Лукач, Ю. Е. Валковые машины для переработки пластмасс и резиновых смесей / Ю. Е. Лукач, Д. Д. Рябинин, Б. Н. Метлов. – Москва : Машиностроение, 1967. – 296 с.

120. Перри, Дж. Справочник инженера-химика. Т 1. / Дж. Перии ; под ред.

Н. М. Жаворонкова, П. Г. Романкова. – Москва : Химия, 1969. – 640 с.

121. Астарита, Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей / Дж. Астарита, Дж. Марруччи; пер. с англ. А. Казенина ; под ред. Ю. А. Буевича. – Москва : Мир, 1978. – 311 с.

122. Рабинович, Е. 3. Гидравлика / Е. З. Рабинович. – Москва : Недра, 1978. – 304 с.

123. Гельперин, Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах / Н. И. Гельперин. – Москва : Химия, 1981 – 812 с.

124. Матвеенко, В. Н. Вязкость и структура дисперсных систем / В. Н.

Матвеенко, Е. А. Кирсанов // Вестник Московского университета. Сер. 2. Химия.

– 2011. – Т. 52, № 4. – С. 243–276.

125. Влияние углещелочного реагента на вязкость водно-глинистых суспензий для песчано-глинистых смесей / Н. А. Кидалов [и др.] // Литейное производство – 2013. – № 9. – С. 27–29.

126. Бондарь, А. Г. Планирование эксперимента в химической промышленности / А. Г. Бондарь, В. А. Статюха. – Киев : Вища школа, 1976. – 183 c.

127. Бондарь, А. Г. Математическое моделирование в химической технологии / А. Г. Бондарь. – Киев : Вища школа, 1973. – 211 c.

128. Аппроксимация табличных зависимостей по равновесию бинарных смесей степенным уравнением / А. Б. Голованчиков, А. А. Решетников, А. С. Остроухова, Е. Г. Фетисова // Известия ВолгГТУ. Сер. Реология, процессы и аппараты химической технологии. Вып. 4 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. – № 1. – C. 37–40.

129. Повышение точности при аппроксимации табличных зависимостей по равновесию бинарных смесей / А. Б. Голованчиков, Е. В. Васильева, А. С. Остроухова, А. А. Решетников // Известия ВолгГТУ. Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. :межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – № 11. – C. 9–11.

130. Касаткин, Л. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / Л. Г. Касаткин. – Москва : Альянс, 2008. – 753 с.

131. Гиршович, Н. Г. Справочник по чугунному литью. 3-е изд., перераб. и доп. / Н. Г. Гиршович. – Ленинград : Машиностроение, 1978. – 758 с;

132. Металлы и сплавы : справочник / под ред. Ю. П. Солнцева. – СанктПетербург : Профессионал, 2006. – 1089 с.

133. Илларионов, И. Е. Формовочные материалы и смеси. Ч. 2 / И. Е. Илларионов, Ю. П. Васин ; Чуваш. гос. ун-т. – Чебоксары : Изд-во Чуваш. ун-та, 1995. – 288 с.

134. ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 977-75, ГОСТ 2176-77 ; введ. 01.01.90. – Переизд. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 33 с.

135. Субботин, В. Е. Безопасность труда на производстве. Деловая программно-целевая игра: учеб. пособие / В. Е. Субботин, Л. В. Гречишникова ; ВолгГТУ. – Волгоград : РПК «Политехник», 2005. – 80 с.

136. Безопасность труда на производстве: сб. науч. работ ин-тов охраны труда ВЦСПС / Всесоюз. ЦНИИ охраны труда ; под ред. Е. Д. Чистова. – Москва :

Профиздат, 1987 – 139 с.

137. Долин, П. А. Справочник по технике безопасности. 6-е изд., перераб.

и доп. / П. А. Долин. – Москва : Энергоатомиздат, 1984 – 823 с.

138. ГОСТ 24104-2001. Весы лабораторные. Общие технические требования. Взамен ГОСТ 24104-88; введ. 01.07.2002. – Минск : Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2002. – 8 с.

$debug dimension g(20),t(20),x(20),y(20),x2(20),yx(20),tt(20),d(20) data t/27.53,28.27,29.02.29.02,29.76,30.5,30.5,30.88,30.88,31.62, #31.62,31.99,33.48,33.11,33.85,34.22,35.71,37.2,2*1/ data g/18.6,27.9,37.2,46.5,55.8,65.1,69.75,74.4,83.7,93,97.65, #111.6,125.55,130.2,139.5,148.8,167.4,186,2*1/ x(i)=alog(g(i)) y(i)=alog(t(i)-t0) x2(i)=x(i)** yx(i)=y(i)*x(i) 2 continue a=(m*s3-s1*s)/z b=(s1*s2-s3*s)/z tt(i)=t0+k*g(i)**n d(i)=(tt(i)-t(i))*100/t(i) sd=sd+d(i)** write(*,*)’tt=’,tt(i),’ t(i)=’,t(i),’ d,%=’,d(i) 4 continue write(*,*)’ sd=’,sd,’ k=’,k,’ n=’,n $debug real k,n,N0,Nn dimension g(50),r(50),t(50) write(*,*)’rw=’ P=2*tw*l/rw dt=(tw-t0)/m dr=2*l*dt/p r(i)=rw–dr/2–(i–1)*dr t(i)=(p/(2*l))*r(i) G(i)=((t(i)-t0)/k)**(1/n) S=s+G(i)*r(i)** 2 continue qv=3.14*dr*s Vc=qv/(3.14*rw**2) write(*,*)’ p,Pa=’,p pa=p/ qvh=3600*qv N0=p*qv/ write(*,*)’pa,at=’,pa,’ qvh,kub.m/hour=’,qvh,’ Vc,m/c=’,vc write(*,*)’N0,kvt=’,N0,’ Nn,kvt=’,Nn Мы, нижеподписавшиеся, от ОАО «Волгограднефтемаш» главный металлург Алиев Д. О., начальник ЛП Батраков А. А., от Волгоградского государственного технического университета д.т.н., профессор Кидалов Н.А., ст. преподаватель кафедры МиТЛП Князева А. С. составили настоящий акт в том, что в литейном производстве ОАО «Волгограднефтемаш» 12 – 14 августа 2013 г. было произведено испытание формовочной смеси.

Цель испытания – сравнение свойств формовочных смесей, в состав которых входит бентонитовая водно-глинистая суспензия с добавлением понизителя вязкости – углещелочного реагента (УЩР, ТУ У 26.8–32100092–001–2004) со свойствами смесей на основе водно-глинистой суспензии без добавления УЩР.

Для испытаний были взяты формовочные смеси следующего состава, мас.%:

Формовочная смесь К каждой водно-глинистой суспензии добавлялся водный раствор УЩР, масс.%:

Водный раствор УЩР Таким образом, полученные водно-глинистые суспензии, использованные в формовочных смесях, были следующего состава, мас.%:

Водно-глинистая суспензия Водно-глинистая суспензия Водно-глинистая суспензия Водно-глинистая суспензия С применением водно-глинистых суспензий изготовлено и собрано 32 формы для отливки В 0303 4000 10 1 «Корпус центробежного насоса», материал отливки – сталь 25 Л. В лаборатории цеха проверялись технологические и физикомеханические свойства смеси – предел прочности при сжатии во влажном состоянии, текучесть, газопроницаемость, уплотняемость, насыпная плотность. Полученные экспериментальные данные приводятся в таблице 1.

Водно-глинистая Предел прочности при сжатии во влажном состоянии, КПа На рисунке 1 изображен вид сверху на полуформу отливки В 0303 4000 «Корпус центробежного насоса», изготовленную из формовочной смеси, в составе которой использовалась водно-глинистая суспензия 4 с добавлением УЩР в количестве 3 мас.%.

Рисунок 1 – Полуформа отливки «Корпус центробежного насоса»

Формовочные смеси с использованием водно-глинистой суспензии 4 имеют более высокие технологические свойства по сравнению со смесями на основе водно-глинистых суспензий 1, 2 и 3.

Водно-глинистые суспензии, обработанные раствором УЩР, повышают технологические свойства смесей. Добавление раствора УЩР к водно-глинистым суспензиям в количестве 3 мас.% придает более высокие свойства формовочным смесям по сравнению с добавкой 1 и 2 мас.% раствора УЩР.

Таким образом, наиболее высокими технологическими свойствами обладает формовочная смесь, в состав которой входит водно-глинистая суспензия 4 с добавлением УЩР в количестве 3мас.%. Данная формовочная смесь рекомендуется для внедрения.