CC BY
13
УДК 666.76
А. В. Балуева, 1'2* Ю. В. Акимутина 1, А. И. Захаров 1
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва ул. Миусская пл., д. 9
2АО Лыткаринский завод оптического стекла, Лыткарино, Россия 140081, Московская обл., г. Лыткарино, ул. Парковая, д. 1 *e-mail: anastasiya-balueva@mail.ru
МОДИФИКАЦИЯ СПОСОБА ФОРМОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МЕШАЛОК ДЛЯ ВАРКИ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
Цель работы заключалась в уменьшении массы керамической мешалки для варки стекла, формуемой способом шликерного литья. В результате работы была определена скорость набора массы и установлена зависимость толщины набранного слоя от времени, при помощи которой определяли необходимую толщину набранного слоя массы для формования крепежного паза. Для более точного размера крепежного замка были проведены работы по литью в форму через трубку, диаметр которой соответствовал необходимому диаметру крепежного замка.
Ключевые слова: керамические мешалки, шликер, гипсовая форма, вязкость, текучесть.
Формовочная масса для огнеприпаса, используемого для варки оптических стекол содержит в себе шамот разных фракций, глину (20 %) и каолин: (20 %). Для изготовления плотноспекшегося шамота с водопоглощением до 5 % используют глину и каолин в определенном соотношении. Обжиг массы на шамот производят при 1450 °С. Производство огнеупоров для стекловарения имеет свои особенности по сравнению с огнеупорами, используемых в других отраслях промышленности, так как необходимо удовлетворять чрезвычайно жестким и специфичным требованиям стекольной промышленности к качеству огнеупоров. Огнеупоры для стекловарения в результате действия на них высоких температур и температурных колебаний подвергаются значительному разрушению, влекущему за собой то или иное засорение стекломасс, что является недопустимым в технологии производства оптического стекла. Соответственно к нему предъявляются требования: химическая и термическая стойкость, прочность [1, 2].
Керамическая мешалка состоит из лопастей для перемешивания стекла и стержня с пазом для крепления, расположенным в верхней части. Мешалка крепиться на стекломешальную штангу холодильника. Технологические сложности вызывают значительные габариты мешалки (высота - 680 мм, размах лопастей -535 мм, ширина лопастей - 270 мм, толщина лопасти -45 мм) и ее масса (30 кг).
Керамические мешалки в условиях производства изготавливают шликерным литьем в гипсовые формы. Крепежный паз образуют вкладышем, вставляемым в форму после заливки шликера. Из образовавшегося в процессе литья сплошное изделие после подвялки в форме извлекают вкладыш и специальным штырем -ножницами вырезают горизонтальные пазы замка для крепления мешалки. Изделие подвергают длительной сушки (10-12 суток), которая делится на два этапа: естественная (в условиях цеха) и искусственная (в сушильной камере). Длительность операций литья и сушки объясняются, прежде всего, массивностью изделия.
Цель работы заключалась в уменьшении массы керамической мешалки для варки стекла, формуемой способом шликерного литья.
Существует несколько способов шликерного литья в пористые формы: литье изделий наливным способом, литье полых изделий сливным способом и литье полых изделий стержневым способом. Наливным способом обычно формуют толстостенные детали, сливным -тонкостенные полые. Основные достоинства сливного способа: относительная простота конструкции формы, меньшее количество технологических операций по формованию изделий. Основной недостаток этого способа - неравномерность толщины изделия [3].
Переход с наливного способа формования мешалок на сливной с образованием полости внутри мешалки возможен при оптимизации реологических характеристик шликера и решении вопроса крепления мешалки. Реологические характеристики шликера (вязкость, предел текучести) улучшали путем замены электролита на основе жидкого стекла и гидроксида натрия на натриевую соль поликарбоновых кислот. Замена электролита позволило упростить технологию приготовления шликера.
Исследование характеристик шликера показали его низкую вязкость и предел текучести. Были определены малый предел текучести шликера, значительная скорость набора массы и установлена зависимость толщины набранного слоя от времени (рис. 1).
Няф1же>пк спита. Па Рис. 1. Зависимости толщины слоя мешалки от времени набора
Для отработки технологических приемов изготовления мешалки с помощью фрезерного станка с числовым программным управлением была изготовлена гипсовая форма в масштабе 1:5. С помощью этой формы изготовили несколько образцов мешалок, на
которых определяли необходимые толщины набранного слоя массы для формования крепежного паза. Один из
полученных образцов показан на рис.2.
Рис.2. Образец полой мешалки, полученный способом сливного шликерного литья.
Известно, что для изготовления изделий способом сливного шликерного литья требуется удалении избытка шликера, которое обычно производиться опрокидыванием формы. Для крупных изделий, формы которых имеют большую массу, используют способ слива через отверстие в дне формы, след от которого на полуфабрикате заделывается массой после разборки формы.
Есть также способ отсоса избытка шликера из формы через патрубок, опускаемый в форму со шликером Последний способ применяется также для тонкостенных изделий для обеспечения равномерности
толщины стенки, которая может быть нарушена из-за образования натека шликера в процессе опрокидывания формы. Наиболее рациональным предполагается использование комплексного способа литья, с формованием тела мешалки сливным литьем, а места крепления в верхней части - наливным.
Для отработки параметров формования образцы мешалок получали опрокидыванием формы по истечении 15—25 мин от заливки шликера в форму. Чтобы предотвратить обратное натекание шликера на дно формы и, таким образом, заметное утолщение дна изделия, форму оставляли на несколько минут в опрокинутом состоянии. После подвялки мешалку извлекали из формы, оправляли, измеряли полученную толщину стенки и сушили в сушильном шкафу в течение часа при температуре 100 0С. Затем мешалку обжигали в печи с карбидкремниевыми нагревателями при температуре 1050 0С с выдержкой при максимальной температуре в течение 2 часов. Общая линейная усадка полученных изделий составила не более 0,45 %, что соответствовало заводским требованиям.
Толщина стенок мешалки, измеренная с разных сторон получилась приблизительно одинакова, независимо от стороны слива, разница не превышала 7 %, однако для обеспечения более точного размера отверстия были проведены эксперименты по литью в форму через трубку, диаметр которой соответствовал необходимому диаметру отверстия. Масса изделия была уменьшена на 10 % по сравнению с массой полнотелой мешалки, что должно привести не только к экономии используемых материалов, но и к уменьшению времени сушки.
Балуева Анастасия Владимировна, магистрант 1 курса факультета Технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Акимутина Юлия Владимировна, студентка 3 курса факультета Технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов РХТУ им. Д.И. Менделеева;
Захаров Александр Иванович, к. т.н., зав. кафедры общей технологии силикатов РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1.Андрианов Н. Т., Гаспарян М. Д., Андреева Ж. В., Захаров А. И., Игнатов А. И., Кожевников А. А. Модернизация участка производства керамических мешалок для варки оптических стекол. Научно-практическая конференция «Оптико-электронные комплексы наземного и космического базирования» Тезисы докладов. Общественная академия «Контенант». ЛЗОС. 2014. 121-122 с.
2.Крехова Е. Ю., Поздняков А. Е., Гаспарян М. Д., Захаров А. И., Попова Н. А. Стекловаренные сосуды для малотоннажного производства оптического стекла// Стекло и керамика. 2014. №7, С.21-25.
3. Добровольский А. Г. Шликерное литье, изд. 2-е доп. и перераб., «Металлургия», 1977.- 240 с.
Balueva Anstasiya Vladimirovna1,2*, Akimushina Ulia Vladimirovna 1, Zakharov Alexander Ivanovich1
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia; 2AO Lytkarino Optical Glass Factory, Lytkarino, Russia. *e-mail: anastasiya-balueva@mail.ru
MODIFICATION OF THE METHOD OF FORMING CERAMIC MIXERS FOR COOKING OPTICAL GLASSES
Abstract. The aim of this work was to reduce the weight of ceramic mixers for glass cooking. Formable ceramic slurry casting method. As a result of the work was defined by a set of mass and velocity dependence of thickness of layer recruited from time to time, which determined the necessary thickness of layer forming mass recruited mounting slot. For a more accurate size of mounting the Castle were carried out by casting into the mold through a tube, the diameter of which is consistent with the desired diameter of the mounting lock. Keywords: ceramic mixers, slip, gypsum mold, viscosity, fluidity.
