Báo cáo Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất lượng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phục vụ xuất khẩu

Bộ công THƯƠNG TổNG CÔNG TY THéP VIệT NAM Viện Luyện kim Đen -------------------- Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển CÔNG NGHệ cấp bộ Tên đề tài: “NGHIấN CỨU CHẾ TẠO HỖN HỢP SƠN KHUễN ĐÚC GANG THẫP HỢP KIM CHẤT LƯỢNG CAO THAY THẾ NHẬP NGOẠI ĐỂ ĐÚC CÁC CHI TIẾT MÁY PHỤC VỤ XUẤT KHẨU” DFGEDFGEDFGE Cơ quan chủ quản: tổng công ty thép vN Cơ quan chủ trì: Viện Luyện kim Đen Chủ nhiệm đề tài: tHs. NGUYỄN THỊ HẰNG 6828 27/4/2008 Tháng 12/2007 1 Thông tin chung Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang, thép hợp kim chất l−ợng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phụ vụ xuất khẩu Thời hạn thực hiện: 12 tháng (Từ tháng 01/2007 đến tháng 12/2007). Chủ nhiệm đề tài: Ks. Nguyễn Thị Hằng Viện Luyện kim đen, Quán Gánh, Huyện Th−ờng Tín, Tỉnh Hà Tây, Điện thoại: 034852026 Cơ quan chủ trì: Viện Luyện kim đen, Quán Gánh, Huyện Th−ờng Tín, Hà Tây, Điện thoại: 034 853255, Fax: 034769750 Cơ quan phối hợp chính 1-Viện Khoa học Vật liệu Phó Giáo s−, Tiến sỹ Luyện kim Tô Duy Ph−ơng, Chủ trì đề tài Tr−ởng phòng Công nghệ Kim loại Viện Khoa học Vật liệu, B1, 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội Điện thoại: 04 7562496, Fax : 04 7911673 2- Hội Đúc Luyện kim Hà Nội 3- Trung Tâm Đúc Luyện kim Hà Nội 4- X−ởng Đúc Viện Khoa học Vật liệu 5- Công ty Cổ phần Cơ khí xây dựng Phúc Sơn 6- Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh Danh sách những ng−òi thực hiện chính 1. Tô Duy Ph−ơng, P.Giáo s−, Tiến sỹ, Tr−ởng phòng,Viện Khoa học Vật liệu 2. Nguyễn Thị Hằng, Kỹ s−, Cán bộ, Viện Luyện kim đen 3. Nguyễn Văn Tuân, Kỹ s−, cán bộ Viện Khoa học Vật liệu 5. Trần Ngọc Bách, Kỹ s− đúc -nt- 6. Nguyễn Phúc Hải, Ktv -nt- 7. Nguyễn Đức Huấn, Kỹ s− -nt- 8. Lê Xuân Hiền, Ktv -nt- 9. Trịnh Văn Bạt, Kỹ s− đúc, Giám đốc TT Trung tâm ĐLK Hà Nội 10. Vũ Hữu Trí, Kỹ s− đúc -nt- 11. Kiều Thị Tồn, Kỹ s− đúc -nt- 12. Ngô Văn Ch−ơng, Kỹ s− đúc -nt- 13. Nguyễn Thị K.Ph−ợng Kỹ s− đúc, cán bộ Viện Công nghệ 14. Nguyễn Đức Minh, Kỹ s− luyện kim, P. Giám đốc XN, Công ty CK Hà Nội 15. Nguyễn Vây, Kỹ s−, Giám đốc Xí nghiệp, Công ty TNHHNN1TV Mai Động 2 Mục lục Trang Mở đầu 3 Phần I, Tổng quan về đề tài 4 1.1. Sơ l−ợc tình hình nghiên cứu đề tài 4 1.2. Cơ sở lý luận để nghiên cứu đề tài 6 Phần II, Nội dung và ph−ơng pháp nghiên cứu đề tài 16 2.1. Ph−ơng pháp và thiết bị nghiên cứu đề tài 16 2.2. Nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u trên cơ sở ôxýt manhêzi 22 2.3. Nghiên cứu công nghệ nghiền tuyển, pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc 26 2.4. Nghiên cứu chế tạo thử sản phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi 30 2.5. Nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả hỗn hợp sơn cho khuôn đúc gang, thép hợp kim chất l−ợng cao ở một số nhà máy đúc 33 Phần III, Kết quả nghiên cứu đạt đ−ợc và đánh giá kết quả 38 3.1. Thành phần hoá 38 3.2 Độ chịu nhiệt 39 3.3. Các tính chất cơ học của hỗn hợp sơn khuôn đúc 44 3.4. Hình thái của lớp hỗn hợp sơn khuôn 44 3.5. Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế, khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất 51 Phần IV, Kết luận và kiến nghị 53 Tài liệu công bố và tham khảo 55 Phụ bản 56 3 Mở đầu Chất l−ợng và bề mặt của sản phẩm đúc phụ thuộc nhiều ở vật liệu và chất l−ợng làm khuôn nh− cát và chất sơn khuôn. Chất sơn khuôn đ−ợc dùng rộng rãi trong đúc các chi tiết gang, thép hợp kim lớn, thành dày đòi hỏi chất l−ợng bề mặt cao. Đối với các sản phẩm đúc phục vụ xuất khẩu phải có yêu cầu cao về chất l−ợng bề mặt, độ chính xác về cỡ kích hình học. Chất sơn khuôn có tác dụng tăng c−ờng độ bền bề mặt khuôn, không cho rời vụn tơi cát, làm tăng độ chịu nhiệt, ngăn ngừa sự xâm nhập, thẩm thấu và tác dụng của kim loại lỏng với cát khuôn, phòng chống và hạn chế hiện t−ợng cháy dính bám cát cơ học và hoá học ở vật đúc. Với những loại khuôn cát nhựa furan tự đông cứng, khuôn cát trắng n−ớc thuỷ tinh tự cứng hoặc hoá cứng bằng khí CO2 vv... ng−ời ta dùng loại hỗn hợp sơn khuôn khô nhanh với dung môi hoà tan là cồn công nghiệp, tôluen, xylen, xăng, hoặc dầu hoả để có thể tự khô hoặc đốt cháy làm khô nhanh phù hợp với yêu cầu của sản xuất khuôn đúc bảo đảm năng suất và chất l−ợng. Hiện nay chất sơn khuôn đúc đ−ợc chế tạo và cung cấp bởi các hãng chuyên sản xuất và kinh doanh nh− FOSECO (Anh Quốc) Tế Nam (Trung Quốc), Đài Loan ...vv, chất l−ợng tốt và ổn định, nh−ng giá thành cao và phải nhập lớn. Để chế tạo đ−ợc chất sơn khuôn từ nguyên liệu trong n−ớc đạt chất l−ợng, thay thế nhập ngoại, giá thành thấp, phục vụ kịp thời cho sản xuất các mặt hàng gang, thép hợp kim, đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đạt chất l−ợng t−ơng đ−ơng ngoại nhập. Vấn đề trọng tâm cần giải quyết là công nghệ nghiền tuyển bột manhêzi đạt độ mịn khoảng 15-30 àm và công nghệ pha chế tạo dung dịch hỗn hợp sơn khuôn. Mục tiêu của đề tài là: - Nghiên cứu tìm ra công nghệ chế tạo hỗn hợp bền nhiệt cao, chống dính bám từ vật liệu chịu lửa có ở Việt Nam để làm chất sơn khuôn đúc các chi tiết máy bằng gang, thép hợp chất l−ợng cao. - Triển khai chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc ổn định, giá thành thấp cung cấp cho các nhà máy đúc hàng xuất khẩu. 4 Phần I, Tổng quan về đề tàI 1.1. Sơ l−ợc tình hình nghiên cứu đề tàI 1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở n−ớc ngoài Để đúc các loại gang, thép hợp kim cao; đặc biệt là thép bền nhiệt, chịu mài mòn nh− thép crôm, mangan, thì khuôn đúc các loại thép này phải đ−ợc sơn phủ, bảo vệ bề mặt để chống cháy cát với kim loại lỏng dẫn đến thấm cát vào kim loại, tạo ra biếu làm hỏng sản phẩm. Các chất sơn khuôn th−ờng là các ôxýt có nhiệt độ nóng chảy cao nh− ZrO2.SiO2 (1900-1995OC), FeO.Cr2O3 ( 2180OC), MgO ( 1900oC), Al2O3 ( 2030 OC ) và Cr2O3 ( 2265 OC). Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại chất sơn khuôn hệ graphít, zecôni, crômít, ôlivin, manhêzi dùng cho đúc các loại gang và thép hợp kim khác nhau.v.v. xem bảng 1: Bảng 1, Các loại chất sơn khuôn đúc gang, thép hợp kim đang hiện hành TT. Hỗn hợp sơn khuôn Chất pha Sử dụng cho đúc 1. Zecôni Cồn Thép 2. Zecôni N−ớc Thép 3. Nhôm-Silicát Cồn Gang xám vật nặng 4. Serisite Cồn Gang, Nhôm, kim loại màu 5. Serisite N−ớc Gang, Nhôm, kim loại màu 6. Crômít Cồn Thép và hợp kim Crômmanhêzi Cồn Thép và hợp kim 7. Crômít H3PO4 Thép và hợp kim cao Crômmanhêzi H3PO4 Thép và hợp kim cao 8. Manhêzi H3PO4 Thép và hợp kim cao ở Anh và ấn Độ có cả những Công ty chuyên sản xuất, kinh doanh các chất sơn khuôn đúc nh− Foseco International Ltđ ấn Độ, Feseco mould coating Ceramol Anh. Một số loại sơn khuôn đúc của Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, úc, Anh, ấn Độ .v.v. Hãng FOSECO (Anh, ấn Độ, Thái Lan) đã cung cấp trên thị tr−ờng Việt Nam chất sơn khuôn DM có tỷ trọng 1,6 g/ml dùng để sơn khuôn đúc gang. Chất sơn khuôn L.E.N có tỷ trọng 1,6 g/ml dùng cho sơn khuôn đúc thép mangan cao. Chất sơn khuôn Z có tỷ trọng 2,0 g/ml dùng cho thép hợp kim. Hãng Tế Nam - Trung Quốc có các loại sơn khuôn nh− sau (xem bảng 2): 5 Bảng 2, Các loại chất sơn khuôn đúc của hãng Tế Nam - Trung Quốc Ký hiệu FA 407 FQ 607L FAH 500 FAH 580 FAT 290 Thành phần chính Graphít Graphít + Zecôni Zecôni Bôxít Manhêzi Tỷ trọng g/cm3 1,15 - 1,35 1,10 - 1,30 1,60 - 2,00 1,40- 1,80 1,40-1,80 Dùng cho khuôn đúc Gang và kim loại màu Gang cỡ lớn Thép Thép và gang Thép Mn ở Nhật, Sec và các n−ớc Đông Âu khác, chất sơn khuôn đúc sản xuất ra phải đáp ứng các yêu cầu chất l−ợng khắt khe cho từng loại gang hoặc thép hợp kim. Nhiều loại sơn khuôn đúc đã đ−ợc nhập vào Việt Nam, nh−ng do vật liệu làm khuôn và điều kiện công nghệ đúc của Việt Nam có khác, kể cả điều kiện kinh tế, nên một số loại đã không đáp ứng. Nói chung trên thế giới các loại hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim đã đi vào sản xuất ổn định về chất l−ợng và có thị tr−ờng rất lớn. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong n−ớc. Các gang và thép hợp kim crôm, mangan chịu mài mòn th−ờng hình thành các ôxýt crôm, mangan (kiềm tính) khi đúc vào các loại khuôn cát silic (tính axít) sẽ gây ra phản ứng giữa các ôxýt với nhau tạo ra xỉ (MnO.SiO2) ở nhiệt độ thấp và làm dính bám cát, xỉ vào sản phẩm đúc, làm hỏng bề mặt sản phẩm. Để loại bỏ dính bám cát, xỉ cần phải dùng các chất sơn khuôn đúc. Các xí nghiệp đúc ở Việt Nam nh− Công ty Cơ khí Hà Nội, Mai Động, Trần H−ng Đạo đã sử dụng các loại cát đúc mới và chất l−ợng nh− furan.v.v.. nh−ng đang gặp nhiều khó khăn để đạt đ−ợc chất l−ợng bề mặt sản phẩm dẫn đến giảm chất l−ợng và tăng phế phẩm. Để xử lý cháy cát, dính bám khuôn, nâng cao chất l−ợng, giảm phế phẩm đúc, nhiều xí nghiệp nh− Công ty Cơ khí Hà Nội đã phải nhập chất sơn khuôn của n−ớc ngoài. Viện Khoa học Vật liệu đã có nghiên cứu thăm dò chế tạo hỗn hợp sơn khuôn crômít từ năm 2004, do nhu cầu của các nhà máy đúc của Công ty 1 thành viên Mai Động, Cơ khí Hà Nội, Công ty Cơ khí Trần H−ng Đạo, Công ty Cơ khí xây dựng số 7, Liên Ninh, Công ty Cơ khí xây dựng số 5 Tây Mỗ, Công ty Cơ khí Đông Anh .v.v.. Vấn đề nghiên cứu này đã có một số kết quả đ−ợc nhà máy chấp nhận, song còn một số vấn đề công nghệ ch−a thể tháo gỡ đ−ợc nh− tạo độ bền nhiệt ổn định và loại bỏ khí trong chất sơn khuôn đúc .v.v. Viện Khoa học Vật liệu đã xây dựng 1 dây chuyền công nghệ chế tạo bột đi từ nghiền, tuyển, rửa và nghiện mịn, tạo các hỗn hợp làm bột đúc, bột sơn khuôn với công suất tới vài tấn ngày. Trong thời gian qua x−ởng đã chế hàng tấn bột sơn khuôn crômít có độ mịn hạt tới 15 àm cho nhiều xí nghiệp sử dụng nh− Công ty Mai Động, Cơ khí 6 19-5 Hải Phòng..v.v. Hiện nay để sản xuất các chi tiết máy bằng gang, thép hợp kim chất l−ợng cao phục vụ xuất khẩu phần lớn phải dùng lò điện; t−ờng lò manhêzi sau một chu kỳ chạy t−ờng lò đ−ợc tháo dỡ thải bỏ, thải. Một số xí nghiệp lớn ở khu Gang thép Thái Nguyên đã thu hồi, nghiền, xay làm bột đầm lò hoặc pha chế tạo vữa trát lò... Trong thời gian tr−ớc và sau Hội nghị đúc Châu á lần thứ 9 (AFC-9) đ−ợc tổ chức tại Hà Nội năm 2005 tập đoàn FOSECO Thái Lan, úc, ấn Độ đã đ−a vào Việt Nam một l−ợng lớn các loại bột sơn khuôn, có loại theo hệ manhêzi. Các công ty nh− Cơ khí Hà Nội, Bơm Hải D−ơng..... phải nhập các hỗn hợp sơn khuôn từ n−ớc ngoài về với giá thành rất đắt; có loại tới 1,6 USD/kg. Viện Công nghệ xạ hiếm đã có nhiều năm nghiên cứu và đã chế tạo đ−ợc chất sơn khuôn zecôni. Đây là hỗn hợp sơn khuôn đúc có thành phần chủ yếu là silicát zecôni. Việc nghiên cứu chế tạo, sử dụng bột manhêzi hoặc crômmanhêzi đã qua thành lò, đ−ợc nghiền tuyển, tách lọc tạo bột mịn tới 15 àm làm hỗn hợp sơn khuôn thì sẽ đạt chất l−ợng cao và thay thế đ−ợc hỗn hợp chất sơn khuôn phải nhập ngoại với thị tr−ờng tiêu thụ rất nhiều. 1.2. Cơ sở lý luận để nghiên cứu đề tàI 1.2.1. Hiện t−ợng cháy dính cát ở vật đúc Cháy bám dính cát ở vật đúc là một hiện t−ợng th−ờng xảy ra trong quá trình sản xuất. Các chi tiết lớn, thành dày, đúc rót ở nhiệt độ cao, cháy dính bám cát xuất hiện trên bề mặt vật đúc, là sự dính bám vững chắc giữa vật liệu làm khuôn với bề mặt vật đúc, do kết quả các quá trình nhiệt học, cơ học và hoá lí xảy ra trong giai đoạn đúc rót kim loại, đông đặc và làm nguội vật đúc. Ng−ời ta chia ra hai dạng cháy bám dính cát là cháy dính cát cơ học và hoá học. 1.2.1.1. Cháy dính bám cát cơ học Cháy dính bám cát cơ học đ−ợc tạo thành do kết quả của hiện t−ợng kim loại lỏng len lỏi chiếm chỗ các lỗ nhỏ giữa các hạt cát trong hỗn hợp làm khuôn. Trên mặt vật đúc xuất hiện một lớp gồm các hạt cát bị kim loại liên kết lại. Lớp cháy dính bám cát khó tách này làm cho kim loại thấm vào các lỗ nhỏ của khuôn d−ới tác dụng của lực mao dẫn và cột áp lực của kim loại lỏng. Sự thấm kim loại vào các lỗ nhỏ của khuôn chỉ xảy ra nếu áp suất tĩnh của kim loại v−ợt quá áp suất mao dẫn. Thực tế cho thấy sự cháy bám dính cát cơ học xuất hiện ở những vùng của khuôn bị kim loại lỏng nung nóng mạnh nhất (thành dày, rãnh dẫn...), các góc, các lỗ bên trong do không đ−ợc giã chặt (thành đứng, sâu...). Để ngăn ngừa sự 7 cháy dính cát cơ học, bề mặt khuôn đúc phải đ−ợc sơn phủ để làm giảm độ xốp của lớp bề mặt khuôn, bịt kín các lỗ hở giữa các hạt cát, làm nhẵn bề mặt khuôn. 1.2.1.2. Cháy dính bám cát hoá học Sự cháy dính bám cát hoá học th−ờng xuất hiện ở các vật đúc gang, thép, do kết quả của các quá trình hoá lí xảy ra khi đúc rót gang, thép lỏng váo khuôn cát. Chất cháy dính bám cát ở vật đúc là những hợp chất hoá học, là sản phẩm của phản ứng giữa các ôxýt kim loại với cát làm khuôn. Khi rót gang, thép lỏng vào khuôn cát, trên bề mặt kim loại lỏng tạo thành một lớp sắt ôxýt (FeO) có nhiệt độ nóng chảy thấp, lớp ôxýt này dễ dàng thấm −ớt bề mặt các hạt cát và d−ới tác dụng của áp suất mao dẫn có thể thẩm thấu sâu vào trong các lỗ khuôn tác dụng với các hạt cát, tạo ra những hợp chất lỏng dễ chảy và di động, có thể thấm sâu vào trong khuôn nh− các silicat sắt, mangan …theo các phản ứng sau: / Fe / + 1/2 O2(g) = ( FeO) (1) ( FeO ) + ( SiO2)cát = ( FeO.SiO2) (2) / Mn / + 1/2O2(g) = ( MnO ) (3) ( MnO ) + ( SiO2)cát = ( MnO.SiO2) (4) ( MgO ) + ( SiO2)cát = ( MgO.SiO2) (5) L−ợng ôxýt kim loại trong lớp cháy dính cát nhiều thì lớp này có cấu tạo vô định hình dạng kính và dễ tách ra khỏi vật đúc. Lớp cháy dính cát nào có l−ợng ôxýt kim loại không nhiều lắm thì có cấu tạo tinh thể và khó tách khỏi bề mặt vật đúc. Chất l−ợng bề mặt của chi tiết gang, thép đúc; đặc biệt là thép hợp kim crôm mangan bền nhiệt, chịu mài mòn phụ thuộc nhiều ở lớp màng ngăn cách giữa khuôn cát và chi tiết đúc. Nguyên tắc là gang, thép lỏng trong khuôn đúc phải đ−ợc ngăn cách với khuôn bằng một lớp chất hỗn hợp sơn phủ; nó là cơ sở ngăn cách biên, ngăn ngừa các phản ứng cháy trên biên gang, thép lỏng-khuôn cát. Các thép CrNi, CrNiMo, CrMn, Mn th−ờng đ−ợc đúc ở nhiệt độ cao sẽ làm chảy cát SiO2 , vì nhiệt độ chảy của nó khoảng gần 1723 OC. Trên cơ sở nhận biết này, phải tìm ra một hỗn hợp sơn phủ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Nhiệt độ nóng chảy của các chất ZrO2SiO2 là 1900-1995 OC, MgO là 1900oC, Al2O3 là 2030OC. Hỗn hợp sơn khuôn manhêzi sẽ thực hiện chức năng là màng ngăn cách 8 chống chảy, dính bám cát vào chi tiết đúc (xem minh hoạ trên hình 1) Khuôn Chất sơn khuôn s ilicát Phản ứng cháy cát Giọt thép lỏng Giọt xỉ lỏng Chất sơn khuôn bền nhiệt (manhêzi) Không phản ứng cháy cát Giọt thép lỏng Giọt thép lỏng Hình 1, Sơ đồ minh hoạ chất sơn khuôn bền nhiệt, chống dính bám cát vào vật đúc có so sánh với chất sơn khuôn silicát Cát SiO2 có cấu trúc dạng tứ diện tâm là Si 4+, bốn đỉnh là O2- Khối l−ợng riêng 2.5 ~2.8 g/ cm3, nhiệt độ nóng chảy là 17130C. Cát silic th−ờng có màu trắng phụ thuộc vào ion kim loại hấp thụ trên bề mặt hạt cát. Cát silic khi nung nóng có tính chuyển biến thù hình kèm theo sự thay đổi thể tích (xem hình 2): βquắc ở 573 o C αquắc ở 870 oC α Tridimit ở 1470oC α Cristobenit ở 1713o C lỏng γ 163oC 230oC β Tridimit β Cristobenit 117oC γ Tridimit 117oC Hình 2, Sơ đồ chuyển biến thù hình của cát silic 9 Sự thay đổi góc trong ô mạng dẫn đến hình dạng thù hình của SiO2 thay đổi và biến đổi thể tích nh− sau: β q α qtăng 0,2%, γt β T tăng 0,2%, βC α C tăng 3,7%, α q α T tăng 0,2%, α T α C tăng 16%, α q Vô định hình tăng 15,4%. Việc chuyển biến thù hình đến cristobenít kèm theo sự thay đổi thể tích khi nung nóng sẽ dẫn đến nứt dạn khuôn cát làm cho thép thấm vào khuôn. Để khống chế cần phải có chất sơn phủ chịu nhiệt. Nh− vậy để ngăn ngừa phản ứng cháy dính bám cát hoá học trên bề mặt vật đúc, phải sơn phủ lên mặt khuôn một lớp sơn có độ chịu nhiệt cao, có tính trơ hoá học nh− manhêzi (MgO), bôxít (Al2O3), crômit, zecôni (ZrSiO4). 1.2.2. Chức năng của lớp sơn phủ bền cơ, bền nhiệt Lớp sơn phủ trên mặt khuôn cát tạo ra lớp màng ngăn cách giữa kim loại lỏng và khuôn. Lớp màng ngăn cách này không cho phép kim loại lỏng làm chảy cát; có nghĩa là lớp sơn phủ phải có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ của kim loại lỏng. Lớp sơn phủ không tạo bọt khí cơ học để vỡ, nổ làm thủng màng và thâm nhập khí vào kim loại lỏng. Điều này chỉ đáp ứng khi lớp màng đ−ợc tạo ra từ những hỗn hợp cực mịn (<20 àm) mới phun phủ đ−ợc, chứ không phảI sơn quét bằng chổi nh− ph−ơng pháp cổ điển. Cũng nhờ cỡ hạt hỗn hợp bột cực mịn mới tạo ra đ−ợc cấu trúc lớp sơn phủ xít chặt, bền chắc. Để làm tốt lên tính chịu nhiệt của của hỗn hợp sơn phủ cần phải: -Tăng độ xít chặt của lớp màng, không bị dạn nứt cơ học đặc biệt là những chỗ sung yếu. - Tăng độ bền chống xói mòn nóng, nâng cao độ chống ăn mòn và bào mòn khi nung lên nhiệt độ cao. - Tăng độ dính kết với khuôn đúc, tránh bong rộp và tạo hổng khí ở nhiệt độ kim loại lỏng. Để tăng độ xít chặt không dạn nứt cơ học phải tiến hành pha trong dung môi thích hợp tạo gel huyền phù, có độ co ở nhiệt độ cao thấp và không nhạy phân huỷ nhiệt. Cụ thể ở đây là nếu không có dung môi tạo gel huyền phù thích hợp thì khi cát chuyển hoá cristobenít sẽ tăng thể tích khối, phồng rộp lên và phá thủng màng sơn phủ. Việc nâng cao độ bền chống xói mòn, bào mòn và ăn mòn cơ học cần phải bảo đảm đ−ợc khả năng dính kết tốt và ổn định ở nhiệt độ cao nhất, dung môi, kết dính này cũng phải có nhiệt độ nóng chảy cao. Đây là vấn đề khó, vì rằng những dung môi kết dính thông th−ờng nh− n−ớc, cồn chỉ ổn định ở nhiệt độ thấp xem hình 3. 10 Hình 3, Độ bền cơ ổn định ở nhiệt độ của các dung môi pha Nh− vậy chất tạo gel kết dính tốt nhất là axít phốtsphoric. Để tốt hơn nữa cần có chất dính kết chịu nhiệt đó là bentônít cao alumi và có độ nhớt cao. Trong nhiều tr−ờng hợp hỗn hợp cát làm khuôn có chứa các chất hữu cơ làm dễ dàng tạo ra môi tr−ờng khí theo các phản ứng sau: C + CO2 = 2CO, (6) C + 2H2 = CH4, (7) Môi tr−ờng chứa CO2, CO, CH4 là môi tr−ờng ôxy hoá khử, nó phụ thuộc vào thế các bon và nh− vậy các bon sẽ từ pha khí chuyển vào kim loại lỏng và các bon hoá bề mặt chi tiết đúc làm xuất hiện dung dịch các bon trong sắt /C/Feγ hoặc Fe3C. Vì vậy hỗn hợp sơn phủ khuôn đúc cần đáp ứng việc tạo ra màng ngăn cách bền nhiệt, xít chắc, không nứt, không bong rộp, mỏng mịn có độ nóng chảy cao và chống đ−ợc xói mòn, bào mòn và ăn mòn ôxy hoá khử. Hỗn hợp sơn khuôn phải có độ mịn nhất, dễ dàng tạo ra thể huyền phù trong dung môi bền nhiệt để có thể phun phủ lớp mỏng, bóng nhẵn…. Hệ số tốc độ biến đổi nhiệt khi nung đ−ợc diễn đạt nh− sau: α σ . . E aK = (m2.OC/h) (8) ở đây: σ là độ bền cơ ở nhiệt độ tiến hành (kp/cm2) α là hệ số dãn nở nhiệt (-/OC) a là độ dẫn nhiệt (m2/h) E là môđun đàn hồi (kp/cm2) Dầu kốc OF-1 Axít phôtsphoric Đ ộ bề n cơ [M pa ] 200 400 600 800 1000 8 6 4 2 11 Nh− vậy là nếu thay đổi môđun đàn hồi nhỏ đi thì tỷ số σ/E sẽ tăng lên và sẽ làm thay đổi theo cả hệ số tốc độ biến đổi nhiệt; làm tốt lên độ bền nhiệt của hỗn hợp. Việc pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc tức là phân tán các hạt vật liệu chịu nhiệt trong dung môi kết dính tạo thành một dung dịch huyền phù có độ nhớt và tỷ trọng cần thiết, sao cho khối dung dịch đồng nhất, sự sa lắng đông tụ chậm xuất hiện để sau khi pha chế việc quét, nhúng..., sơn khuôn đồng đều và dễ dàng. Chất sơn khuôn chất l−ợng tốt, sử dụng đ−ợc hoàn toàn. Trong các dung dịch hệ phân tán (hạt rắn trong chất lỏng) có các hạt với khối l−ợng t−ơng đối lớn, d−ới tác dụng của sức hút trái đất chúng bị sa lắng. Nếu nh− các hạt chất phân tán đủ lớn, đủ nặng thì sau một thời gian tất cả bị kết tủa (hệ phân tán thô). Đối với các hệ có độ phân tán cao hơn (các hạt nhỏ hơn) sẽ tồn tại một trạng thái phân bố cân bằng của các hạt theo độ cao. Xét một hệ phân tán trong đó các hạt phân tán có khối l−ợng hiệu dụng là m. Mỗi hạt chịu một lực hút của trọng tr−ờng, hạt sẽ sa lắng với vận tốc U không đổi khi trọng lực bằng lực ma sát giữa hạt và môi tr−ờng, nghĩa là: m. g = B. U (9) Trong đó: g: Gia tốc trọng tr−ờng B: Hệ số ma sát giữa hạt và môi tr−ờng U: Vận tốc sa lắng Nh− vậy: U = B gm. (10) Khối l−ợng hiệu dụng của hạt trong môi tr−ờng đ−ợc hiểu là khối l−ợng t−ơng đối của hạt khi có lực đẩy Archimed. m = V ( ρ - ρ o) (11) Trong đó: V: Thể tích ρ ; ρ o khối l−ợng riêng của hạt và của môi tr−ờng. Đối với các hệ huyền phù kém bền động học, chúng ta có thể dễ dàng xác định đ−ợc kích th−ớc hạt phân tán dựa vào sự theo dõi vận tốc sa lắng. Vận tốc sa lắng thiết lập theo biểu thức từ (14,15,16). U= B gV )( ρρ − (12) Nếu coi các hạt là hình cầu có bán kính r, phân bố trong môi tr−ờng có độ nhớt là η thì : V= 3 4 π r3. (13) và B = 6πη r (14) 12 Thay vào (17) ta có: U = η ρρ 9 )(2 0 2 −r (15) Nh− vậy vận tốc sa lắng tỷ lệ thuận với bình ph−ơng kích th−ớc hạt, với độ chênh lệch khối l−ợng riêng giữa chất phân tán và môi tr−ờng phân tán, tỷ lệ nghịch với độ nhớt của môi tr−ờng. Khi biết vận tốc sa lắng trong một hệ phân tán cho tr−ớc, ta có thể xác định kích th−ớc hạt phân tán. r = g u )(2 9 0ρρ η − (16) Biểu thức (19) đ−ợc áp dụng cho các huyền phù trong n−ớc với kích th−ớc hạt trong khoảng từ 0,1 đến 100 àm. Trong tr−ờng hợp này vận tốc sa lắng không đổi và rất nhỏ. Đối với kích th−ớc hạt lớn hơn 100àm chúng sẽ bị sa lắng với gia tốc nhất định và bị kết tủa hoàn toàn theo thời gian. Trong các hệ đơn phân tán, vận tốc sa lắng nh− nhau nên sự lắng trong xảy ra đồng đều. Có thể xác định vận tốc sa lắng theo bề mặt phân chia lớp huyền phù đ−ợc ở phía d−ới và lớp dung môi trong suốt ở phía trên . U = t H (17) Trong hệ đơn phân tán, vận tốc sa lắng có thể đ−ợc xác định khi theo dõi sự sa lắng của một hạt nào đó trong hệ bằng kính hiển vi. Khi các hệ đa phân tán lắng trong, bề mặt lớp sa lắng bị nhoè bởi vì các hạt với kích th−ớc khác nhau trong cùng một thời gian đi đ−ợc những quãng đ−ờng khác nhau. Cho nên phân tích sa lắng chuyển thành xác định vận tốc tích tụ của kết tủa. Chất sơn khuôn yêu cầu có độ hạt 95% lọt qua sàng 0,0063 mm (<100àm) sẽ đảm bảo dung dịch tồn tại ở trạng thái huyền phù. Sự sa lắng có thể xảy ra chậm không làm giảm chất l−ợng sơn khuôn. Độ đồng nhất dung dịch đ−ợc quan sát bằng mắt và kính phóng đại kiểm tra độ đồng nhất của dung dịch. Độ sa lắng là phần trăm chất sơn khuôn bị lắng trong khoảng thời gian xác định tính theo biểu thức: 100x H HH 0 n0 − (18) Trong đó: - H0 : Chiều cao ban đầu dung dịch sơn. - Hn : Chiều cao chất sơn sau một thời gian (h) - H0 - Hn : Phần n−ớc trong Với chất sơn khuôn, dung môi dễ bay hơi, thời gian quét sơn cố gắng ngắn nhất, tuy nhiên thao tác sơn khuôn bằng tay không thể nhanh nên độ sa lắng tính khoảng thời gian 1 giờ hoặc 2 giờ. Dung dịch sơn khuôn có độ sa lắng nhỏ sẽ đảm 13 bảo không bị phân lớp, chất sơn trong dung dịch ở dạng huyền phù đồng nhất. Độ sa lắng còn đ−ợc đánh giá bằng thể vẩn của dung dịch (%) trong khoảng thời gian: 100x H H 0 n (19) Trong đó: - Hn chiều cao chất huyền phù sau thời gian (h) - Ho chiều cao ban đầu của dung dịch sơn 1.2.3. Những đặc tính của dung môi và chất kết dính trong hỗn hợp sơn khuôn 1.2.3.1. Dung môi R−ợu êtylic (êtanol) C2H5OH là chất lỏng không mầu, sôi ở nhiệt độ 78,3oC. Trong dung dịch n−ớc, nồng độ r−ợu êtylíc đ−ợc biểu diễn bằng phần trăm thể tích gọi là độ. R−ợu êtylíc tinh cất sẽ thu đ−ợc r−ợu 95,5%. Th−ờng gọi là cồn 96o, có loại dùng trong công nghiệp và loại sạch tuyệt đối dùng trong y tế. R−ợu nhẹ hơn n−ớc có tỷ trọng ρ =0,8 g/cm3. R−ợu là chất trung tính, không phân li thành các ion. R−ợu cồn dễ bay hơi có mùi thơm nên còn gọi là cồn thơm, nếu tiếp xúc nhiều dễ bị gây ảnh h−ởng đến sức khoẻ, khi bảo quản cất giữ phải đựng trong thùng có nắp đậy kín, để nơi thoáng mát, xa nguồn phát lửa. Khi châm lửa r−ợu sẽ bị ôxy hoá - cháy theo phản ứng: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O (20) Phản ứng cháy toả nhiệt lớn làm n−ớc bốc hơi và khuôn đúc đ−ợc sấy nóng. R−ợu êtylic là dung môi hoà tan nhựa thông dùng trong chất sơn khuôn. R−ợu là dung môi hoà tan chất dính và làm thay đổi (tăng hoặc giảm) nồng độ dung dịch sơn khuôn làm thoả mãn nhu cầu của công nghệ sơn khuôn bằng ph−ơng pháp quét, nhúng hoặc phun v.v... Tôluen có công thức C6H5CH3 còn gọi là mêtyl benzen là chất lỏng có mùi đặc tr−ng giống mùi benzen, sôi ở 1100C có tỷ trọng < 0,8g/ml. Xylen có công thức là C6H4(CH3)2 còn gọi là đimêtyl benzen là chất lỏng có mùi hắc nh− xăng và dầu hoả, dễ bay hơi, dễ bắt lửa. Xăng gồm các bua hyđrô no dạng mạch nhánh và các bua hyđrô nhân benzen có công thức C8H18 (isooctan) và C6H5CH3 (mêtyl benzen). Theo tiêu chuẩn ASTM thì xăng trên thị tr−ờng cung cấp cho động cơ là MOGAS 90; 92; 95. Số ôctan t−ơng ứng là 90, 92 và 95. Trong thành phần của xăng có các nguyên tố chủ yếu là C và H khi bị cháy sẽ toả nhiệt và tuân theo các ph−ơng trình phản ứng : C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2O (21) Xăng, dầu hoả đều là sản phẩm đ−ợc ch−ng cất từ dầu mỏ có tỷ trọng ρ=0,65-0,8g/cm3, dễ bay hơi, dễ bắt lửa, có mùi khó chịu. 14 1.2.3.2. Chất kết dính Nhựa thông đ−ợc dùng làm chất kết dính trong hỗn hợp sơn khuôn. Nhựa thông ở dạng cục có màu vàng hoặc nâu, t−ơng đối giòn, dễ đập vỡ, có thể nghiền nhỏ hạt mịn, có mùi thơm đặc tr−ng, nóng chảy ở 75- 135oC không hoà tan trong n−ớc, hoà tan trong một số dung môi hữu cơ nh− r−ợu, cồn, toluen, xylen, xăng, dầu hoả, v.v...tạo thành dung dịch dễ bắt lửa và dễ cháy. Nhựa thông trong hỗn hợp sơn khuôn với vai trò chất kết dính, khi đó dung dịch sơn khuôn có thể tự khô hoặc châm lửa đốt cháy để sinh nhiệt làm khô nhanh lớp sơn ở mặt khuôn. Điều kiện kỹ thuật của nhựa thông đ−ợc cho they trên bảng 3. Bảng 3, Điều kiện kỹ thuật của nhựa thông Các đặc tính kỹ thuật Chỉ tiêu Ngoại quan cục mầu vàng nhạt, hoặc nâu đục Tỷ trọng g/cm3 1,07 – 1,09 Hàm l−ợng n−ớc % < 0,5% Độ tro% < 0,07 Chất không hoà tan % < 10 Tạp chất <0,1 Nhiệt độ biến mềm oC ≥ 52oC Tốc độ hoà tan của nhựa thông phụ thuộc vào độ hạt và loại dung môi pha khác nhau, xem bảng 4. Bảng 4, Tốc độ hoà tan của nhựa thông Dung môi R−ợu cồn Xăng 92 Dầu hoả Xylen Ghi chú Tốc độ hoà tan Nhanh 1 Trung bình 1,5 Chậm 1,8 Chậm 2,5 Nhựa thông nghiền nhỏ lọt qua sàng 0,3mm Nhựa thông tan trong cồn khoảng 15-30 phút (tuỳ thuộc vào độ hạt nhựa) các dạng dung môi khác chậm hơn, do vậy khi pha chế chất sơn phải sau khoảng thời gian 8-12 giờ mới sử dụng để chất kết dính tan hết. Nhựa thông có một số vật lẫn là chất không hoà tan (khoảng<10%) cần phải hoà tan trong dung môi và loại bỏ vật lẫn tr−ớc khi pha chất sơn. 15 Nhìn chung hỗn hợp sơn khuôn đúc có các tác dụng nh− sau: - Phòng chống hiện t−ợng cháy dính bám cát ở vật đúc. - Tăng độ bền và độ chịu nhiệt của lớp bề mặt tránh cho khuôn không bị bong tơi, lở sụt cát. - Tăng độ nhẵn bề mặt khuôn sẽ làm tăng độ nhẵn bề mặt vật đúc Do vậy yêu cầu kỹ thuật đối với chất sơn khuôn là: - Chất sơn khuôn có tính chịu nhiệt cao, không gây phản ứng hoá học làm ảnh h−ởng đến thành phần, tính chất của kim loại lỏng khi đúc rót. - Không biến đổi thành phần, chất l−ợng trong quá trình chế biến, cất giữ, sơn phủ bề mặt khuôn tr−ớc khi rót khuôn. - Bảo đảm cỡ kích hình học của sản phẩm đúc đúng thiết kế. - Lớp sơn phủ trên mặt khuôn nhẵn, mịn, bền không bị bong tróc thành lớp tách khỏi mặt khuôn, không bị rạn nứt khi sấy khô, để nguội và cả khi đúc rót kim loại lỏng vào khuôn. - Có tính linh động tốt, có độ nhớt nhất định để khi sơn phủ không để lại vết chổi quét hoặc không tạo thành vệt chảy (giọt) trên bề mặt khuôn sau khi sơn. Chất sơn khuôn đúc phải tạo đ−ợc dung dịch huyền phù để có thể dễ dàng quét, phun lên bề mặt khuôn, lõi. - Chất sơn khuôn phải có hàm l−ợng khí thấp nhất, ít sinh khí để hạn chế rỗ khí ở vật đúc. - Chất sơn khuôn đúc phải khô nhanh, có tr−ờng hợp tự đống cứng nhanh, dễ đốt, cháy nhanh tạo cho lớp sơn phủ có độ bền chắc. - Chất sơn khuôn không chứa các chất độc hại tới sức khoẻ con ng−ời và gây ô nhiễm môi tr−ờng. - Chất sơn khuôn đúc phải có tính l−u biến tốt để đáp ứng các yêu cầu đồng đều, kín khít và độ dầy, mỏng của lớp sơn phủ tối −u. - Chất sơn khuôn đúc phải có tính kinh tế khi sử dụng, không dùng các thành phần vật liệu quí hiếm để giá thành hạ. Để chất sơn khuôn đạt đ−ợc các yêu cầu trên cần phải giải quyết những vấn đề chủ yếu sau. a) Vật liệu chính (MgO) phải có độ chịu nhiệt cao, nghiền mịn với độ hạt lọt qua sàng 0,0063mm đạt tới 95%. b) Dung dịch pha chế hỗn hợp sơn khuôn ở trạng thái huyền phù, có độ nhớt η nhất định và sự sa lắng xuất hiện chậm. Chất sơn dễ bắt lửa hoặc tự khô để có độ bền cao. c) Các nguyên liệu dùng pha chế có sẵn trong n−ớc, thiết bị pha chế đơn giản dễ sử dụng và giá thành thấp. 16 Phần II, Nội dung và ph−ơng pháp nghiên cứu 2.1. Ph−ơng pháp và thiết bị nghiên cứu đề tàI Đề tài đã tiến hành thu thập, phân tích, đánh giá thông tin, tài liệu, vật liệu về hỗn hợp sơn khuôn của n−ớc ngoài nhập về đang sử dụng ở các nhà máy đúc của Việt Nam để lựa chọn đ−ợc thành phần hỗn hợp sơn khuôn hợp với điều kiện vật liệu, sản xuất của Việt Nam. Chế tạo hỗn hợp bột bằng nghiền trộn trên máy nghiền 7,5 kW trọng l−ợng 200kg/mẻ nghiền (xem hình 4). Hình 4, Thiết bị nghiền chế tạo bột MgO, 7,5 kW Nghiền trộn hỗn hợp đ−ợc tiến hành trong máy nghiền trộn 2,5 kW 10kg/mẻ (xem hình 5). 17 Hình 5, Thiết bị nghiền, trộn hỗn hợp sơn khuôn Đo kiểm, phân tích độ sa lắng hay thể vẩn theo thời gian đ−ợc cho thấy trên hình 6). Thể vẩn của hỗn hợp sơn khuôn đạt càng lớn thì càng tốt. Nghiên cứu thể vẩn của các dung dịch sơn với các dung môi là r−ợu cồn (Rc) xăng A92; dầu hỏa (Dh); xylen (Xi). Các kết quả đo kiểm đ−ợc cho thấy ở bảng trong phần sau. Hình 6, Thiết bị xác định độ sa lắng – thể vẩn theo thời gian 18 Tỷ trọng và khối l−ợng riêng của dung dịch hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc đo bằng tỷ trọng kế ở 200C hoặc cân khối l−ợng chia cho thể tích: ρ= v m (g/cm3; g/ml) hoặc đo bằng Bômê kế (xem hình 7); có khoảng độ từ 1,0 - 2,0, có thể đọc trên Bômê kế 0 – 70. Các kết quả đo kiểm đ−ợc cho thấy ở bảng trong phần sau. Hình 7, Thiết bị đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế ở 200C Độ nhớt của hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc đo bằng nhớt kế Engle; bằng thời gian (s) chảy hết 200ml dung dịch hỗn hợp sơn khuôn ra khỏi bình chuẩn ở 200C qua lỗ ∅4 hoặc ∅5. Thí nghiệm đo độ nhớt của hỗn hợp sơn khuôn với bốn dung môi khác nhau và so sánh với n−ớc sạch (xem hình 8).. Độ hạt chất phân tán không đủ mịn và quá trình pha chế kém đồng đều hoặc vón cục làm tăng độ nhớt, làm chất sơn khuôn kém linh động (tính l−u biến kém). Hạt MgO đã nghiền tuyển đạt cỡ hạt 15 - 30 àm là điều kiện thích hợp để pha chế chất sơn khuôn đạt yêu cầu chất l−ợng. Trong hỗn hợp còn phải có thành phần chất phụ gia tạo huyền phù. Các kết quả đo kiểm đ−ợc cho thấy ở bảng trong phần sau. 19 Hình 8, Thiết bị đo độ nhớt Engle của chất lỏng theo thời gian Độ hạt đ−ợc đo kiểm qua bộ sàng tiêu chuẩn. Phân tích thành phần hoá bằng ph−ơng pháp hoá học TCN 01/PTH/94- TCN-II-HTNT/94 ở máy TQ(UV1201V), TQNL (Jenway-Anh) có độ nhạy 0,01% tại phòng phân tích hoá học của Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất và phân tích so sánh ở Phòng không kim loại của Trung tâm. Độ bền nén của hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc đo kiểm trên máy của phòng thí nghiệm cơ lý đất đá LAS-XD326, Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất. Phân tích độ bền chắc, xít chặtộ và cấu trúc của lớp hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc tiến hành theo ph−ơng pháp vi điện tử quét mặt gãy (fractograph - SEM/EDS ) trên máy JSM-6490, JEOL của Trung tâm đánh giá h− hỏng vật liệu, Viện Khoa học Vật liệu (xem hình 9). 20 Hình 9, Thiết bị phân tích vi điện tử quét SEM , máy JSM 6490 của hãng JEOL Phân tích chụp cấu trúc tế vi lớp bề mặt sản phẩm (hỗn hợp sơn/kim loại) để xác định tác động của hỗn hợp sơn khuôn đến cấu trúc và chất l−ợng bề mặt của sản phẩm đúc theo mặt cắt ngang trên máy AXIOVERT 40 MAT của Trung tâm đánh giá h− hỏng vật liệu, Viện Khoa học Vật liệu (xem hình 10). Hình 10, Kính hiển quang học AXIOVERT 40 MAT 21 Thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn bằng ph−ơng pháp quét, phun lên bề mặt khuôn, lõi và đánh giá chất l−ợng bề mặt sản phẩm đúc sau đó chọn ra chất sơn khuôn tối −u cho đúc gang cầu và thép hợp kim cao (xem hình 11). Hình 11, Khuôn cát mẫu đúc đ−ợc sơn bằng ph−ơng pháp quét Độ chịu nhiệt của hỗn hợp sơn khuôn phụ thuộc chủ yếu vào các hạt phân tán trong hỗn hợp sơn khuôn; độ chịu nhiệt của vật liệu phải cao hơn nhiệt độ kim loại lỏng rót vào khuôn (gang 1250 -1350oC; thép 1450-1520oC...). Hỗn hợp sơn khuôn th−ờng dùng các vật liệu chịu lửa cao nh− : Silicat zecôni (ZrO2.SO2) : 1900 oC Crômit FeO.Cr2O3 : 2180 oC Bôxít Al203 : 2030 oC Manhêzi MgO : 1900oC Thành phần hạt của các hỗn hợp sơn khuôn là những phần tử vật liệu không nóng chảy và khuyếch tán, th−ờng là các chất vô cơ bền hoá học ở nhiệt độ cao và có hoạt tính yếu với kim loại rót vào khuôn. Các vật liệu nh− vậy là crômit, crômanhêzi, manhêzi, bôxít, zeconi .v.v... Kiểm tra độ chịu nhiệt bằng ph−ơng pháp đo độ biến dạng và xác định nhiệt độ bắt đầu biến dạng của mẫu hỗn hợp sơn khuôn trên khuôn cát sau nung trong lò ở khoảng 1550OC hoặc dùng đèn xì mỏ đốt đốt trên bề mặt hỗn hợp sơn khuôn ở nhiệt độ khoảng 1600OC. Độ chịu nhiệt của hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc tiến hành xác định bằng hình thái (chảy, biến mềm, phồng, rộp, co thắt, nứt, bong v.v.) và đo độ co từ rìa mép vào tính bằng mm(xem hình 12). 22 Hình 12, Kiểm tra độ chịu nhiệt bằng ph−ơng pháp đo độ biến dạng, co màng 2.2. Nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u trên cơ sở ôxýt manhêzi 2.2.1. Đặc tính của hỗn hợp sơn khuôn Đối với những khuôn cát nhựa tự đông cứng, khuôn cát – n−ớc thuỷ tinh đông cứng bằng CO2 hoặc tự cứng th−ờng dùng hỗn hợp sơn khuôn khô nhanh có đặc tính nh− sau: 1. Tính huyền phù bảo đảm là sau một thời gian pha trộn không phát sinh sa lắng, phân lớp bảo đảm tính đồng đều và chất l−ợng các lớp sơn . 2. Tính dễ quét sơn là khi quét sơn phải linh hoạt, không làm bong tơi cát trên bề mặt khuôn. Sau khi sơn trên mặt khuôn cát có thể tự động làm mất vết chổi quét tức là có tính l−u biến, để đạt đ−ợc lớp mịn trên bề mặt thô nhám của mặt khuôn. 3. Không chảy thành giọt (vệt) để mặt đứng của khuôn không bị chảy đọng xuống d−ới, đảm bảo lớp sơn dày đều từ trên xuống d−ới, cần có tỷ trọng hợp lý không quá loãng. 4. Độ dày lớp hỗn hợp sơn khuôn bảo đảm là có chiều dày khi quét th−ờng khoảng 0,15 – 0,4 mm. Hỗn hợp sơn khuôn phải thẩm thấu vào lớp trong đạt đến độ sâu thích đáng, để làm cho các khe hở giữa các hạt cát ở mặt khuôn đ−ợc che bịt kín. Thông th−ờng yêu cầu độ sâu lớp thẩm thấu đạt đ−ợc 2- 3 lần đ−ờng kính hạt cát. Độ sâu thẩm thấu quá mỏng, lớp sơn dễ nứt nẻ, bong cát. Độ sâu lớp thẩm thấu quá lớn lãng phí vật liệu và công sức. 5. Độ bền lớp hỗn hợp sơn khuôn cao là khi đã khô cứng không bị nứt, hỏng khi vận chuyển, ghép khuôn, đồng thời phải có độ bền ở nhiệt độ cao, để khi tiếp xúc với kim loại lỏng không bị nứt, bong, biến dạng. 6. Tính sinh khí của hỗn hợp sơn khuôn phải ít để tránh tạo thành rỗ khí trên bề mặt vật đúc. 7. Tính chống cháy cát cao là sau khi vật đúc đông nguội, lớp sơn có thể tự bong tách ra khỏi bề mặt vật đúc.Tính chống cháy, dính bám cát của hỗn hợp sơn Phồn, rộp Co, thắt Biến mềmNứt 23 khuôn quyết định chủ yếu do chất chịu nhiệt trong hỗn hợp sơn, độ dày lớp hỗn hợp sơn và độ bền của hỗn hợp sơn khuôn. 8. Các yêu cầu khác của hỗn hợp sơn khuôn phải đáp ứng là bảo đảm vệ sinh cho ng−ời lao động; không độc hại. Nguyên liệu làm hỗn hợp sơn khuôn phải dễ mua, giá rẻ, hỗn hợp sơn khuôn còn phải phù hợp với yêu cầu an toàn phòng cháy. Khi bảo quản, vận chuyển, sử dụng... không bị lên men, biến chất. 2.2.2. Nghiên cứu lựa chọn bột chế hỗn hợp sơn khuôn Để chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc, đề tài đã tiến hành nghiên cứu nhiều loại bột manhêzi hiện có ở Việt Nam; đặc biệt là loại sạn manhêzi đ−ợc nghiền tới cỡ hạt 2-3mm từ các viên gạch xây lò điện luyện thép (xem bảng 3) Bảng 3, Thành phần nguyên liệu chính để chế tạo bột T.t. Loại liệu Thành phần chính (%) Cỡ Khối hạt l−ợng riêng MgO Cr2O3 Fe2O3 Al2O3 CaO SiO2 mm g/cm 3 1. Manhêzi Nga 86,65 0,85 1,7 1,25 0,23 2,5 1,0 2,96 2. Manhêzi TQ1 82,54 1,85 2,4 0,85 0,65 4,5 1,0 3,16 3. Manhêzi TQ2 78,12 3,85 0,15 2,25 0,54 3,6 1,5 3,0 0 4. Manhêzi HQ 89,20 0,15 4,03 0,74 2,72 2,93 1,0 3,26 5. Manhêzi VN 80,12 0,67 2,42 0,65 3,25 4,6 2,0 3,15 Bột manhêzi phổ biến và có giá thành thấp nhất hiện có ở Việt Nam theo bảng 3 là của Trung Quốc. Trên cơ sở nghiên cứu, đo kiểm các tính chất hoá, lý, nhiệt đề tài đã chọn bột manhêzi của Trung Quốc với cỡ hạt 1 mm. 24 2.2.3. Nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u Một số kết quả đo kiểm các thông số kỹ thuật cơ bản của hỗn hợp sơn khuôn nghiên cứu lựa chọn đặc tr−ng đ−ợc cho thấy ở bảng 4. Bảng 4, Các tính chất kĩ thuật cơ bản của hỗn hợp sơn khuôn sơn sử dụng dung môi khác nhau TT Chỉ tiêu Tỷ trọng g/cm3 Độ nhớt (∅5250)S Thể vẩn (%) sau 1h Độ sa lắng (sau 1h) Ghi chú 1 N−ớc sạch 1 6 - - 2 Cồn + MgO (SK.3) 1,28 10 92 8 3 Xăng + MgO 1,22 9 96 4 4 Dầu hỏa + MgO 1,15 10 93 7 5 Xi len + MgO 1,25 9 96 4 6 Cồn + Graphít 1,32 11 88 12 Graphít ch−a đủ mịn Từ bảng 4 cho thấy hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc pha trong cồn và dầu hoả có độ nhớt cao hơn khoảng 10s. Hỗn hợp sơn khuôn với dầu hoả có thể vẩn và tỷ trọng thấp nhất. Hỗn hợp sơn khuôn pha trong xăng có độ sa lắng thấp nhất, có độ nhớt thấp và thể vẩn cao. Các loại dung môi pha cồn, dầu hoả và xăng có thể thích hợp cho hỗn hợp sơn khuôn manhêzi của đề tài. Hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc chế theo phần trăm trong hỗn hợp đ−ợc cho thấy trên bảng 5. Bảng 5, Thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u TT Loại vật liệu % theo chất khô % theo dung dịch sơn 1 MgO 83-90 56-58 2 Cồn (Công nghiệp) - 47 3 Chất dính 4-10 ∼2-5 4 Phụ gia ∼6,66 ∼2 5 CaO ∼2 ∼1 25 Bột MgO có độ hạt khoảng15 – 45 àm, 95% l−ợng bột lọt qua sàng 0,0063 mm. Chất kết dính hoà tan vào dung môi và loại bỏ chất không hoà tan tr−ớc khi pha trộn. Chất phụ gia tạo nên huyền phù của n−ớc sơn khuôn, th−ờng dùng các chất vô cơ Al(HPO4) (Hydro phốt phát nhôm), đất sét hoặc bentônít. CaO trong hỗn hợp khi phản ứng với n−ớc trong dung môi. CaO + H2O → Ca(OH)2 (20) Ca(OH)2 sẽ khô tự nhiên khi phản ứng với CO2 trong không khí. Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (21) Để lựa chọn đ−ợc thành phần hỗn hợp sơn khuôn đúc tối −u đề tài đã tiến hành các mẫu thí nghiệm với thành phần hỗn hợp theo bảng 6. Bảng 6, Các đợt thí nghiệm pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc Đợt Thành phần hỗn hợp (g) mẫu Manhêzi Chất kết dính Dung môi pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3 Bentônít CaO Nhựa thông Cồn Xăng Dầuhoả Xylen Tôluen M1 200 6 - - - 10 200 - - - - M2 200 6 - - - 10 - 200 - - - M3 200 - 5 10 - 10 - - 200 - - M4 200 - 5 10 - 10 - - - 200 - M5 200 - - - 5 10 - - - - 200 M6 200 - - - 5 10 200 - - - - M7 200 - - 10 - 10 200 - - - - M8 200 - - 10 - 10 - - 200 - - M9 200 - - 10 - 10 200 - - - - M14 200n−ớc - 10 15 - 15 - 200 - - - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - 26 Hỗn hợp sơn khuôn của đề tài so sánh với các loại sơn khuôn của Trung Quốc đ−ợc cho thấy ở bảng 7. Bảng 7, So sánh hỗn hợp sơn khuôn của đề tài với các loại sơn khuôn của Trung Quốc Các loại hỗn hợp sơn khuôn Trung Quốc Đặc tính kỹ thuật FQ 407 FQH 500 FQT 290 Sơn khuôn SK 3 Tỷ trọng g/cm3 1,15 – 1,35 1,60- 2,00 1,40 – 1,80 1,25 – 1,35 Màu sắc đen trắng đục vàng nhạt vàng nhạt Độ nhớt (φ4,25oC)s 13 - 17 15 - 21 13 - 18 10 - 11 (∅5) Thể vẩn (sau 2 h) 98 98 97 92 - 96 ( sau 1h) Phạm vi sử dụng Gang, kim loại màu thép Thép Mn cao Thép Mn cao Thành phần chính Bột graphít Ziricôn Bột MgO MgO Từ bảng 7 cho thấy hỗn hợp sơn khuôn của đề tài có chất l−ợng t−ơng đ−ơng loại FQT 290 của Trung Quốc. Kết quả nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u (có so sánh với thành phần hỗn hợp của n−ớc ngoài FQT290) là các mẫu M14 và M18. Thành phần hỗn hợp tối −u theo l−ợng thành phần là 200g MgO, 10g Al2O3, 15g bentônít, 10-15g nhựa thông, 200g cồn hoặc xăng. 2.3. Nghiên cứu công nghệ nghiền tuyển, pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc Để chế tạo đ−ợc hỗn hợp sơn khuôn chất l−ợng thì điều quan trọng tr−ớc tiên là quá trình chế tạo bột chịu nhiệt manhêzi. Đi từ công nghệ nghiền tuyển −ớt đề tài đã nghiền tuyển cả khô đạt kết quả bột mịn tới khoảng 20àm. Qua nhiều đợt thí nghiệm nghiền tuyển với số l−ợng trên 500kg đề tài đã xác lập đ−ợc công nghệ nghiền tuyển chế hỗn hợp sơn khuôn. 2.31. Qui trình công nghệ nghiền tuyển chế tạo bột manhêzi 1. Phần kiểm tra thiết bị, dụng cụ, vật liệu 1. Kiểm tra cẩn thận về điện, n−ớc (kể cả thoát n−ớc thải), môtơ, bi trục, các dây côroa (đủ độ khít, không sây s−ớc), bảo đảm máy nghiền ở vị trí cân bằng, bôi mỡ con lăn .v.v. tr−ớc khi vận hành máy. 27 2. Kiểm tra, xem xét cẩn thận về độ sạch của bi đạn, tang quay sau mỗi chu kỳ vận hành. 3. Kiểm tra, xem xét cẩn thận về độ sạch của vật liệu–bột nghiền, nếu không đúng chủng loại, độ sạch về màu, tạp chất, chất bẩn nhìn thấy bằng mắt th−ờng, phải thay đúng yêu cầu hoặc xử lý đạt yêu cầu tr−ớc khi đổ vật liệu vào máy nghiền. 2. Phần thao tác, vận hành 1. Xả n−ớc vào khoảng 1/3 tang (ngập hết bi đạn trong tang), đóng điện cho nghiền không bột khoảng 15 đến 20 phút sau đó xả hết n−ớc và tiếp tục cho vào 1 l−ợng n−ớc nữa để rửa khi nào thấy n−ớc thải không còn mầu mới thôi. 2. Đổ bột từ bao tải vào tang quay theo yêu cầu về l−ợng cho 1 mẻ ( 100, 200, 300kg). 3. Xả n−ớc vào cho tới khi đầy 1/2 tang (ngập trên bột tối thiểu 20cm). 4. Đóng khít các cửa tang quay để không còn dò dỉ. 5. Đóng điện, vận hành máy nghiền. 6. Cứ sau 15 phút nghiền phải kiểm tra, theo dõi, quan sát 1 lần các biểu hiện về điện, n−ớc, bột và chuyển động của tang quay. 7. Sau khoảng 2 giờ (với 100kg bột/mẻ) và 3,5 giờ (với 200kg bột/mẻ) thì kiểm tra độ huyền phù (có nghĩa là độ nhuyễn-mịn bột). Khi thấy n−ớc bột chỉ có một màu nh− n−ớc sơn, không còn sa lắng là đạt. 8. Xả n−ớc vào tang quay để tháo bột ra thùng đựng. 9. Ngắt điện máy, tiến hành hoà tách, chắt n−ớc riêng, bột riêng (kể cả bẩn chất nếu có) ở trong thùng đựng với thời gian khoảng 1/2 ngày (tới ngày hôm sau), có che chắn chống bẩn bột. 10. Xúc đổ bột vào túi vải lọc để tách n−ớc cho đến khi tách đ−ợc 1 l−ợng tối đa, bột còn lại ở dạng sệt, phải có che chắn chống bẩn bột. 3. Phần xử lý kỹ thuật 1. Nếu có dò, dỉ chảy n−ớc qua các khe cửa, tang phải xử lý tr−ớc khi đóng điện vào máy. 3. Lắng nghe tiếng của của môtơ và tang quay, nếu thấy âm lạ phải xem xét xử lý. 4. Nếu dò bột qua cửa cho bi đạn vào và cửa tháo bột ra hoặc có tr−ờng hợp sủi bọt tự trào bột ra ngoài phải xem xét, xử lý bịt kín lại bằng các vật liệu có thể ( miếng cao su, mút hoặc keo dính). 5. Nếu bột bị sa lắng (còn thô) phải đổ bột vào tang quay nghiền lại. 4. Kết thúc 1. Đổ bột đã qua túi lọc vào bao, đóng kín, chuyển sang máy vắt khô. 2. Hoàn thành công nghệ nghiền chế bột. 28 Trong công nghệ nghiền bột đề tài đã tiến hành theo hai ph−ơng pháp đó là nghiền n−ớc và nghiền khô. Sơ đồ công nghệ của 2 quá trình nghiền tuyển bột manhêzi đ−ợc cho thấy trên các hình 13,14. Hình 13, Sơ đồ công nghệ nghiền tuyển n−ớc bột hỗn hợp sơn khuôn manhêzi Sạn manhêzi N−ớc Sàng lọc Tuyển, rửa Nghiền −ớt = đạn Khuấy Cấp liệu Tháo vào bể lắng Chắt bột Lọc bột Phơi, sấy bột Bao gói sản phẩm Nghiền trộn Tách –lọc mịn 29 Hình 13, Sơ đồ công nghệ nghiền tuyển khô bột hỗn hợp sơn khuôn manhêzi Công nghệ nghiền n−ớc đã hoàn chỉnh qui trình công nghệ chế tạo và ban hành ở Viện Khoa học Vật liệu không chỉ với bột MgO mà cả với các loại bột vật liệu chịu lửa khác nh− crômít, sericit, silicát zecôni. Với công nghệ nghiền n−ớc, đề tài đã đạt đ−ợc bột MgO mịn tới 15mà. Đây là loại bột dễ ràng tạo huyền phù trong các loại dung môi đã nêu ở trên. Nh−ng có nh−ợc điểm là sau khi khô bị vón cục bền chắc tái thô trở lại rất khó xử lý, thậm trí ảnh h−ởng đến cả độ tan lẫn trong dung môi làm tăng độ sa lắng. Với công nghệ nghiền n−ớc thì có thể sử dụng d−ới dạng bột trong n−ớc ở thể huyền phù nh− n−ớc sơn là tốt nhất. Từ những nh−ợc điểm của ph−ơng pháp nghiền n−ớc đề tài đã chuyển sang ph−ơng pháp nghiền khô. Để đạt đ−ợc bột mịn nh− nghiền n−ớc, ph−ơng pháp nghiền khô phải tiến hành trong tang có nhiều chủng loại đạn nghiền nihart. Thời gian nghiền kéo dài hơn nghiền n−ớc khoảng 1 giờ tổng cộng 4 giờ 30 phút. Nh−ng Sạn manhêzi Sàng lọc Tuyển từ Nghiền đạn các cỡ Cấp liệu Tách bột Thu bột mịn Bao gói sản phẩm Nghiền trộn hỗn hợp sơn Tách –lọc mịn Cấp chất kết dính 30 theo ph−ơng pháp này các giai đoạn tiếp theo sẽ đơn giản; không phải phơi sấy, nghiền lại và bảo quản tránh hút ẩm để vón cục, đóng cứng tái thô. Để hoàn thiện công nghệ nghiền khô, đề tài đã nghiền tới 400kg. 2.3.2. Qui trình công nghệ pha chế hỗn hợp sơn khuôn Qua nhiều đợt thí nghiệm theo bảng 5 để lựa chọn thành phần hỗn hợp tối −u, tìm ra dung môi pha thích hợp, đề tài đã tiến hành thử nghiệm rất nhiều loại bột manhêzi nh− bột manhêzi (khoảng >94% MgO), sạn đầm lò manhêzi của Trung Quốc, Nga, Triều Tiên, Hàn Quốc theo bảng 3. Đề tài đã thử nghiệm 5 loại chất kết dính từ hydrôphốtphát nhôm, ôxýt nhôm, bentônít, CaO, nhựa thông và có lẫn cả sét. Dung môi pha đã thử nghiệm tất cả 5 loại từ cồn, xăng, dầu, xylen và tôluen. Từ các đợt thí nghiệm lựa chọn, nghiền chế, pha chế có so sánh với các loại hỗn hợp sơn của Trung Quốc, đề tài đã hoàn chỉnh công nghệ chế tạo hỗn hợp sơn khuôn. Qui trình pha chế hỗn hợp sơn khuôn Pha chế hỗn hợp sơn khuôn tiến hành theo các b−ớc sau: 1. Cân đủ thành phần hỗn hợp chất chịu lửa MgO; vật liệu chính của hỗn hợp sơn khuôn và chất phụ gia cho vào thùng trộn. 2. Cân đủ l−ợng chất kết dính cho mẻ trộn, hoà tan chất dính vào trong dung môi tan (cồn công nghiệp 96o, xăng). Chất kết dính dạng khô độ hạt < 1- 3 mm cho vào thùng trộn để hoà tan trong khoảng 10- 30 phút. 3. Cho dung dịch đã hoà tan chất kết dính vào thùng chứa MgO, trộn đều và nhuyễn (sao cho ở dạng nhão đồng nhất), có thể trộn bằng máy trộn cánh khuấy, tốc độ 1000 vòng/phút (chú ý đậy nắp thùng trộn và giữ an toàn khi trộn), cũng có thể trộn thủ công; thận trọng và liên tục. 4. Kiểm tra chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc tiến hành đo tỷ trọng độ nhớt và sa lắng. 5. Hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc cất giữ bảo quản trong thùng kín có nắp đậy để bảo đảm chất l−ợng sản phẩm khoảng 6 tháng (đựng trong thùng nhựa hoặc kim loại), khi sử dụng lại khuấy trộn đều. 2.4. Nghiên cứu chế tạo thử sản phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi Để chế tạo thử nghiệm thành công hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi đề tài đã tiến hành các mẫu thí nghiệm (xem hình 15) và 11 đợt thử nghiệm với thành phần hỗn hợp theo bảng 6. Mỗi đợt đã tiến hành khoảng 5 thí nghiệm để chọn ra kết quả đặc tr−ng. Các kết quả nghiên cứu chế tạo thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi đặc tr−ng đ−ợc cho thấy ở bảng 8. 31 Hình 15, Các mẫu sơn khuôn thí nghiệm có so sánh với loại zecôni số 0 Bảng 8, Kết quả chế tạo thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi Đợt Thành phần hỗn hợp (g) mẫu Manhêzi Chất kết dính Dung môi pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3Bentônít CaO Nhựa thông Cồn Xăng Dầuhoả Xylen Tôluen M10 200 - - 10 - 10 - 200 - - - M11 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M12 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M13 200n−ớc - - 10 - 10 - - 200 - - M14 200n−ớc - 10 15 - 15 - 200 - - - M15 200n−ớc - 10 - - 15 - 200 - - - M16 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M17 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - M19 200 - 10 15 - 10 - - - - 200 M20 200 - - 15 - 15 - - - - 200 32 Các thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi ở khuôn cát trắng n−ớc thuỷ tinh CO2 đ−ợc cho thấy trên hình 16. Các chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc cho thấy ở bảng 9. Bảng 9, Chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng TT Chỉ tiêu Nội dung 1 Thành phần hỗn hợp Phân tích các thành phần pha chế 2 Độ đồng nhất dung dịch Quan sát bằng mắt hoặc kính phóng đại, kiểm tra độ đồng nhất của dung dịch. Phân tích độ sa lắng hay thể vẩn theo thời gian (h). 3 Tỷ trọng Đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế ở 200C hoặc cân khối l−ợng chia cho thể tích: ρ= v m ρ: g/cm3; g/ml ; hoặc đo bằng Bômê kế 4 Độ nhớt của dung dịch Đo độ nhớt Engle của chất lỏng bằng cách đo thời gian (S) chảy hết 200cm3 chất lỏng ra khỏi bình chuẩn ở 200C (qua lỗ φ4 hoặc φ5) 5 Chất l−ợng chịu nhiệt - Kiểm tra thành phần chủ yếu và tạp chất. - Kiểm tra độ hạt qua bộ sàng tiêu chuẩn. - Kiểm tra độ chịu lửa để xác định nhiệt độ bắt đầu biến dạng của mẫu (hỗn hợp vật liệu và chất dính tối −u). Hình 16, Các khuôn cát đ−ợc sơn bằng hỗn hợp sơn khuôn MgO để đúc thép 33 Kết quả thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi ở khuôn cát trắng n−ớc thuỷ tinh CO2 từ hình 16 đ−ợc cho thấy trên hình 17. Hình 17, Sản phẩm đúc nắp đậy thép Cr-Mn sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M18 Nh− vậy là quá trình nghiên cứu thử nghiệm chế tạo thử sản phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi đã thành công với mẫu hỗn hợp sơn khuôn M14 và M18. 2.5. Nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất l−ợng cao ở một số nhà máy đúc 2.5.1. Thử nghiệm các hỗn hợp sơn khuôn để đúc các sản phẩm Quá trình nghiên cứu thí nghiệm 4 loại dung môi, thay đổi thành phần chất sơn khuôn với tỷ lệ chất chịu nhiệt và phụ gia, đã chọn chất sơn khuôn kí hiệu SK-3 là sản phẩm có thành phần MgO, dung môi cồn công nghiệp. Các loại dung môi khác có nguồn gốc petrônat nh− tôluen, xylen, xăng, dầu hỏa khi dùng có gặp khó khăn cho sản xuất vì có mùi khó chịu, độc hại cho sức khoẻ, tốc độ hòa tan nhựa thông chậm, giá cung cấp cao. Chọn dung môi “cồn thơm” vừa đảm bảo kĩ thuật, dễ mua lại không độc hại, giống nh− các chất sơn đang đ−ợc cung cấp và sử dụng phổ biến hiện nay. Sơn khuôn đúc bằng ph−ơng pháp quét, nhúng hoặc phun. 34 Hỗn hợp sơn khuôn MgO sử dụng để sơn khuôn đúc các phụ tùng bơm cát, bơm bùn, xyclon từ hợp kim 18 - 28%Cr chịu mài mòn đã đạt đ−ợc kết quả. Các hỗn hợp sơn khuôn M14 (dung môi xăng) và M18 (dung môi cồn) đã sử dụng ổn đinh để đúc các chi tiết thiết bị thay thế nhập ngoại với số l−ợng lớn tại x−ởng đúc thuộc Viện Khoa học Vật liệu. Một số kết quả sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO ở x−ởng đúc thuộc Viện Khoa học Vật liệu đ−ợc cho thấy trên các hình 18-20. Hình 18, Các chi tiết đúc gang trắng crôm xyclon sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M12 35 Hình 19, Sản phẩm đúc xyclon từ gang trắng crôm sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M14 Hình 20, Các chi tiết đúc gang trắng crôm dùng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M16 Khuôn còn dính cát Bề mặt đã gia công 36 Từ các hình 18 đến 20 cho thấy hỗn hợp sơn khuôn chứa MgO, bentônít, nhựa thông với các chất dung môi pha là cồn, xăng và dầu hoả là thích hợp cho khuôn đúc gang hợp kim crôm. Hình 20 cho thấy với hỗn hợp sơn khuôn có thành phần theo l−ợng pha là 200gMgO, 5gCaO, 10g nhựa thông với dung môi pha là cồn ch−a thích hợp nên vẫn còn dính cát thậm trí có chi tiết còn dính phần lớn trên sản phẩm (hình 20). Hỗn hợp sơn khuôn của MgO, Al2O3, nhựa thông pha trong dung môi xylen sử dụng để đúc các chi tiết là không thích hợp; vẫn còn dính bám cát. Ban đầu đề tài có đ−ợc một ít Al(HPO4), chỉ tiến hành đ−ợc một số thí nghiệm đã hết không tìm mua ở đâu đ−ợc nữa, cũng không đủ sơn một chi tiết lớn, nh−ng nếu sử dụng loại phụ gia dính kết này chắc chắn sẽ có kết quả vì tr−ớc đây Al(HPO4) đã đ−ợc sử dụng để sơn điện cực hồ quang luyện thép ở Công ty Diesel Sông Công đã có tác dụng chống cháy hao thân điện cực. Kết quả cho thấy các sản phẩm đúc có sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M14,M18 đạt đ−ợc bề mặt nhẵn; đặc biệt là chi tiết đúc sử dụng M14 có bề mặt nhẵn có độ chính xác cao. Hỗn hợp sơn khuôn M18 (SK-3) đã đ−ợc sử dụng để triển khai sơn khuôn đúc đúc tại Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh. Một số chi tiết đúc từ thép X22H18C2, khối l−ợng 15kg, đ−ờng kính ∅450, dầy 23mm, 2 chi tiết đúc từ thép 45 khối l−ợng 30kg/ cái, đ−ờng kính ∅360 dầy 25mm đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M18 của đề tài. Kết quả vật đúc không bị cháy dính bám cát, dễ làm sạch, bề mặt nhẵn t−ơng tự nh− chất sơn khuôn hiện đang sử dụng tại x−ởng. Tại Viện Công nghệ, hỗn hợp sơn khuôn của đề tài đã đ−ợc sử dụng để sơn ruột khuôn cát n−ớc thuỷ tinh cho đúc răng gầu xúc loại 16kg, kết quả chất l−ợng bề mặt tốt, bong cát nh− chất sơn zecôni đang sử dụng. Công ty Cơ khí Xây dựng Phúc Sơn, Văn Điển cũng đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn manhêzi M18 của đề tài để đúc các chi tiết lớn thép mangan, crômniken chịu mài mòn và bền nhiệt đạt kết quả tốt. 2.5.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả sử dụng hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất l−ợng cao ở một số nhà máy đúc Hỗn hợp sơn khuôn dùng trong sản xuất đúc có tác dụng chống hiện t−ợng cháy dính cát, nâng cao độ nhẵn và tăng chất l−ợng bề mặt vật đúc. Hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc pha chế từ hỗn hợp manhêzi có nguồn gốc là sạn đầm t−ờng lò luyện kim đã đạt chất l−ợng tốt. Chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn phụ thuộc vào độ mịn của bột MgO đ−ợc nghiền, th−ờng phải đạt cỡ hạt 15 - 45 àm (95% lọt qua sàng 0,0063mm). Qua quá trình pha chế hỗn hợp sơn đã chọn dung môi hòa tan hợp lý để tạo đ−ợc dung dịch huyền phù (có thể vẩn cao hoặc ít sa lắng). Hai vấn đề cơ bản 37 đã đ−ợc đề tài nghiên cứu giải quyết là chế tạo bột mịn từ sạn manhezi cỡ hạt khoảng 2-3 mm có thành phần MgO 97,70%, Fe2O3 0,40%.... Sau khi tuyển rửa, nghiền thành bột siêu mịn có cỡ hạt 15 - 30 àm, thành phần MgO trên 94%. Pha chế dung dịch sơn có thành phần dung môi cồn công nghiệp chất phụ gia tạo huyền phù tốt nhất là hydrô phốt phát nhôm Al(HPO4), bentônít và nhựa thông. Dung dịch sơn đạt đ−ợc tỷ trọng 1,25 - 1,35, thể vẩn sau 1 giờ là 93 - 96% t−ơng đ−ơng với một số chất sơn đang sử dụng. Kết quả áp dụng ở một số cơ sở cho các vật đúc bằng hợp kim 18-28%Cr; thép 45, thép hợp kim X22H18C2... thép mangan cao đạt kết quả tốt; bề mặt vật đúc nhẵn, dễ làm sạch bong cát. Các hỗn hợp sơn khuôn của đề tài đã sử dụng đạt chất l−ợng có thể so sánh với chất sơn zecôni hiện đang sử dụng trong sản xuất ở một số cơ sở. 38 Phần III, Kết quả nghiên cứu đề tài và đánh giá kết quả 3.1. Thành phần hoá Qua hơn 20 mẫu thí nghiệm và 25 lần thử nghiệm các loạt hỗn hợp sơn khuôn với các loại dung môi pha là cồn, xăng, dầu hoả, xylen và tôluen đề tài đã tiến hành phân tích các mẫu đặc tr−ng, kết quả đ−ợc cho thấy trên bảng 9. Bảng 9, Thành phần hoá các mẫu đặc tr−ng Ký Thành phần hoá (%) Ghi chú hiệu mẫu MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3T TiO2 CaO P S Khác M1 94,24 0,35 0,23 0,48 0,01 1,34 0,01 0,005 . PTViệnĐC M2 66,78 6,64 0,69 0,97 0,01 4,21 0,04 0,002 có Cr2O3PTViệnĐC M3 67,21 4,04 0,46 0,83 0,02 1,64 0,02 0,008 . PTViệnĐC M4 68,14 4,44 0,46 0,91 0,01 1,17 0,02 0,017 . PTViệnĐC M5 68,24 4,72 4,86 0,92 0,02 0,94 0,01 0,004 . PTViệnĐC M6 64,24 2,55 1,67 1,08 0,02 1,12 0,01 0,008 . PTViệnĐC M11 69,19 5,96 2,66 0,92 0,01 1,65 0,40 0,00 . 133 TN M12 68,00 4,34 1,63 0,88 0,02 3,00 0,02 0,001 . PTViệnĐC M13 68,24 4,55 2,34 0,98 0,01 1,34 0,01 0,002 . PTViệnĐC M14 67,13 12,55 1,85 3,42 0,01 3,11 0,40 0,00 . 134 TN M16 61,21 4,80 7,30 0,78 0,01 3,05 0,30 0,00 . 135 TN M18 67,80 9,72 4,17 2,04 0,01 3,89 0,40 0,00 . 136 TN Từ bảng 9 cho thấy thành phần của M1 là bột MgO sau khi nghiền tới khoảng 20 àm ch−a pha thành hỗn hợp. Từ vật liệu ban đầu là bột MgO của Trung Quốc để đầm lò tần số có thành phần hoá 97%MgO. Sau khi nghiền tuyển đã có chuyển biến còn lại chỉ 94,24%MgO, đây là hiện t−ợng đặc biệt ch−a rõ nguyên nhân. Các mẫu M2,3,4,5,6,12,13 đ−ợc phân tích tại Viện địa chất khoáng sản. Các mẫu M11, 14, 16, 18 đ−ợc tiến hành phân tích theo 39 ph−ơng pháp hoá học TCN01/PTH/94-TCN-IIHTNT/94 trên thiết bị TQ(UV1201V), TQNL-Jenway của Anh ở Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất. Kết quả phân tích thành phần hoá các mẫu ở Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất cho thấy hàm l−ợng MgO xê dịch từ 67 đến 69%. Hàm l−ợng silic xê dịch từ 4 đến 5%. Thành phần nhôm do tăng c−ờng kết dính bentônít nên có hàm l−ợng cao hơn một chút so với tiêu chuẩn dự tính. Thành phần phốt pho cũng cao hơn do phải chuyển hoá kết dính thay cho hydrôphốtphát nhôm. Nh−ng từ phân tích đối chứng ở Viện địa chất khoáng sản với số l−ợng mẫu gấp 2 lần thì kết quả phân tích phốt pho có phần nhầm lẫn tới 10 lần, vì vậy thành phần phốt pho là d−ới 0,04%P đạt tiêu chuẩn. Nh− vậy là thành phần hoá học của hỗn hợp sơn khuôn đúc đã đạt yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất l−ợng đối với sản phẩm (xem phụ bản). Đi từ các phần 2.2., 2.4.và 2.5., thì kết quả phân tích thành phần ổn định là 67-69%MgO, 4-5%SiO2, 1,6-2,6%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P,S<0,04%. 3.2 Độ chịu nhiệt Độ chịu nhiệt của hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc tiến hành đo nh− ở phần 2.1 hình 12 bằng cách xác định biến dạng nhiệt theo hình thái và đo độ co thắt xem hình 21 và bảng 10. Bảng 10, Xác lập độ chịu nhiệt của các hỗn hợp sơn khuôn Mẫu Môi tr−ờng Hình thái chịu nhiệt Độ co Ghi chú M lò đèn /OC/ Biến Phồng Rộp Nứt Bong Cháy /mm/ xì mềm M5 X - 1550 lớn lớn lớn - nhỏ - 3 bắt lửa M6 X - 1550 nhỏ nhỏ nhỏ - - - 2,5 không bắt lửa M8 - X 1600 - - nhỏ - nhỏ - 2 bắt lửa M10 - X 1600 - - nhỏ - - - 2 bắt lửa M11 - X 1600 - - - nhỏ - - 1,5 bắt lửa M12 X - 1600 - - - - - - 1 bắt lửa M14 X - 1550 - - - - - - - bắt lửa M16 X - 1550 - - - - - - - bắt lửa M17 - X 1600 - - - - - nhỏ 1 bắt lửa M18 - X 1600 - - - - - - - không bắt lửa 40 Hình 21, Hình thái biến dạng nhiệt ở nhiệt độ 1550O và 1600OC 3mm 2mm 1,5mm 1mm Biến mềm nhỏ M14, Đèn xì Rộp nhỏ Phồng rộp M12, Lò tần số M8, Đèn xì M6, Lò tần số M5, Lò tần số M18, Đèn xì 41 Các mẫu sơn khuôn từ hỗn hợp silicát để so sánh đ−ợc cho thấy ở hình 22. Một số giá trị đo kiểm trực tiếp độ biến dạng nhiệt của các mẫu sơn khuôn đ−ợc cho thấy trên bảng 11. Hình 22,Các mẫu khuôn cát trắng đ−ợc sơn bằng hỗn hợp silicát (bột mica cao nhôm) M02, Đèn xì M01, Đèn xì M03, Lò tần số 6,5mm 3,5mm 42 Bảng 11, Độ co thắt ở nhiệt độ 1550O và 1600OC có so sánh với hỗn hợp sơn khuôn silicát Hỗn hợp Khối l−ợng riêng Độ co /kg/dm3/ /mm/ M01 2,99 3 M02 1,97 2 M03 2,50 1,5 M5 1,99 3 M6 2,08 2 M8 2,34 1,5 M10 2,04 1 M12 2,12 0,02 M14 2,00 0,00 M16 2,09 0,01 M17 2,12 0,00 M18 2,10 0,00 Từ hình 21,22 và bảng 11 cho thấy các mẫu từ 11 trở đi đã đạt yêu cầu của các nội dung nghiên cứu về độ chịu nhiệt. Các hỗn hợp sơn khuôn của MgO với bentônít và nhựa thông (một số có thêm Al2O3) trong dung môi pha là xăng, dầu, cồn đều đạt tiêu chuẩn. Thành phần hoá học của hỗn hợp sơn khuôn đạt độ bền nhiệt ổn định là 68%MgO, 5%SiO2,1,63%%Al2O3, 0,88% Fe2O3T, 0,02%TiO2, 3%CaO, P,S<0,04%. Các mẫu so sánh sơn khuôn từ hỗn hợp silicát có độ co lớn trên 2 lần so với hỗn hợp sơn khuôn MgO, bentônít và nhựa thông của đề tài. Khối l−ợng riêng của hỗn hợp sơn khuôn xê dịch trong khoảng từ 1,9 đến 2,3 kg/dm3. Từ hình 23 cho thấy hỗn hợp sơn khuôn silicát ở nhiệt độ thấp có độ biến dạng nhiệt nh− các hỗn hợp sơn khuôn manhêzi, ở nhiệt độ cao thì độ biến dạng tăng rất nhanh, còn các hỗn hợp sơn khuôn manhêzi thì tăng chậm và sau đó gần nh− không thay đổi. 43 Hình 23, Độ biến dạng nhiệt của các mẫu hỗn hợp sơn khuôn cát Với hỗn hợp sơn khuôn manhêzi M14,18 không xuất hiện bong vẩy, không tạo gợn và hổng khí, có độ co không đáng kể và nh− vậy cho thấy độ co màng sơn phủ ít, độ bền nhiệt ổn định cao. Kết quả của đề tài có thể đ−ợc so sánh với sản phẩm sơn khuôn của FOSECO đang tồn tại ở một số nhà máy của Việt Nam. Hệ số thu hồi sản phẩm ở 2 loạt thí nghiệm (mỗi loạt 10 mẫu) đã xác lập đ−ợc trong khoảng 98% (gần nh− không có mẫu nào bị dính cát không sử dụng đ−ợc), tỷ lệ phế phẩm dự tính chỉ khoảng 1,5%. Nh− vậy là các hỗn hợp sơn khuôn manhêzi có độ bền nhiệt cao hơn hỗn hợp sơn khuôn silicát (mica) hơn 2 lần. 2,0 1,0 ∆ l/% / Hỗn hợp sơn khuôn silicát Hỗn hợp sơn khuôn manhêzi Š Š ƒƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Š Š Š Š Š Š ƒ 500 1000 1500 OC 44 3.3. Các tính chất cơ học của hỗn hợp sơn khuôn đúc Việc xác định độ bền nén của các hỗn hợp sơn khuôn ở Trung tâm phân tích địa chất đất đá rất khắt khe. Các kết quả đo kiểm bị huỷ nhiều, một số mẫu đặc tr−ng đ−ợc cho thấy ở bảng 12. Bảng 12, Các tính cơ học của hỗn hợp sơn trên khuôn cát Hỗn hợp Khối l−ợng riêng Độ bền nén /kg/dm3/ Tải trọng phá C−ờng độ huỷ mẫu kháng nén kG /kG/cm2/ M11 2,12 129,0 22,1 M18 2,10 474,2 161,7 Bảng 12 cho thấy với các mẫu đặc tr−ng là đạt yêu cầu tiêu chuẩn c−ờng độ kháng nén của hỗn hợp sơn khuôn. Việc xác định độ bền nén của mẫu hỗn hợp là để cùng với các tính chất vật lý khác của hỗn hợp sơn khuôn đánh giá độ xít chặt và bền chắc của lớp sơn sẽ đ−ợc cho thấy ở phần sau. 3.4. Hình thái của lớp hỗn hợp sơn khuôn Các kết quả phân tích đánh giá hình thái mặt gẫy (EDS - fractograph) của các mẫu hỗn hợp sơn khuôn đặc tr−ng phủ trên bề mặt sản phẩm thép crôm và mangan cao đ−ợc cho thấy trên các hình 24 – 29. Từ các hình 24 đến 29 cho thấy các lớp phủ của hỗn hợp sơn khuôn còn l−u lại trên bề mặt sản phẩm các thép crôm, mangan cao có cấu trúc bền chắc, phủ kín, xít chặt, dễ dàng bong tróc nhanh để lại bề mặt nhẵn sau giải phóng khuôn. Đặc biệt là mẫu M14 cho thể bền chắc spinel rõ rệt. 45 Hình 24, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M7 Hình 25, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M10 46 Hình 26, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M12 Hình 27, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M13 47 Hình 28, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M14 Hình 29, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M16 Trên cơ sở phân tích lớp sơn còn l−u lại trên bề mặt sản phẩm đúc, đề tài đã tiến hành chụp cấu trúc mặt cắt ngang của vật đúc để xem xét ảnh h−ởng của lớp sơn đến cấu trúc lớp bề mặt của thép chịu mài mòn (xem các hình 32- 38). Cở sở tiến hành nghiên cứu đ−ợc cho thấy trên hình 30. 48 Hình 30, Ph−ơng pháp đo kiểm và đánh giá ảnh h−ởng của lớp hỗn hợp sơn khuôn Hình 31, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M12,Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 500x Hình 32a, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M14, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 200x Lớp hỗn hợp sơn khuôn Nền thép 49 Hình 32b, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M14, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 100x Hình 33, ảnh cấu trúc hiển vi quang họccủa mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M16, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 500x Lớp hỗn hợp sơn M16 50 Hình 34, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M18, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 200x Hình 35, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M20, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 500x Từ các hình 31 đến 35 cho thấy các lớp hỗn hợp sơn khuôn đã thể hiện rõ vai trò chịu nhiệt, che chắn bề mặt để không gây phản ứng cháy cát dẫn đến dính bám vào sản phẩm thép đúc. Lớp hỗn hợp sơn khuôn đã làm cho cấu trúc bề mặt của sản phẩm thép mịn hơn (xem các hình 32,34). Các lớp hỗn hợp sơn khuôn hầu nh− không còn dính lại trên bề mặt thép, chứng tỏ độ sạch bề mặt 51 cao. Lớp hỗn hợp sơn trên bề mặt sản phẩm đúc chỉ quan sát thấy ở mẫu M16, nó thể hiện rất rõ là có độ xít chặt, bền chắc không tốt, trong nó còn nhiều lỗ khí, xốp. Cấu trúc gần bề mặt sản phẩm có cỡ hạt thô. Đây là hiện t−ợng đặc biệt duy nhất thấy đ−ợc ở mẫu này, hiện tại vẫn ch−a lý giải đ−ợc. Hiện t−ợng cấu trúc thô ở lớp gần bề mặt thép còn quan sát thấy ở mẫu M20. 3.5. Phân tích, đánh giá hiệu quả kinh tế, khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất 3.5.1. Nguyên vật liệu Các sạn manhêzi sau khi sử dụng hết tuổi thọ lò đều phải dỡ bỏ. Các gạch lò hồ quang từ manhêzi đã đ−ợc nghiền tạo sạn tái sử dụng cho đầm lò tần số. Tất cả các loại vật liệu này ở trong n−ớc đều có và giá thành không quá 4000đ/kg. Sử dụng các sạn manhêzi sau lò là bảo đảm sạch môi tr−ờng và có hiệu quả về độ bền nhiệt, vì những chất kém bền nhiệt đã bị phân huỷ. Qua nghiên cứu pha chế, thử nghiệm các hỗn hợp sơn khuôn trong các dung môi đã cho thấy không bị hạn chế về chủng loại dung môi pha. Xăng, dầu, cồn đều sử dụng đ−ợc nên sẽ giảm giá thành dung môi và mùi khó chịu của xylen và tôluen. 3.5.2. Công nghệ chế tạo Thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u là 200g MgO, 10g bentônít + 5g Al2O3(Sơn nhũ), 15g nhựa thông hoà trong dung môi 200g cồn, xăng hoặc dầu. Thành phần hoá học là 67-69%MgO, 4-5%SiO2,1-2%Al2O3, 0,7- 1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P<0,04, S< 0,001. Công nghệ chế tạo bột MgO đã hoàn chỉnh; nghiền tuyển cả trong n−ớc lẫn nghiền khô tạo ra bột có độ mịn tới 15 àm. Bột MgO sau nghiền mịn đã dễ dàng tạo huyền phù và dung dịch thể vẩn trong dung môi pha, tránh sa lắng theo trọng lực. Công nghệ pha chế hỗn hợp sơn khuôn tối −u là bảo đảm độ đồng nhất, khối l−ợng riêng từ 1,9 đến 2,3 kg/dm3, độ nhớt từ 9 đến 10S, độ sa lắng sau 1 giờ từ 4 đến 8, thể vẫn từ 92 đến 96% đạt yêu cầu đề ra. 3.5.3. Phân tích, đo kiểm đánh giá Đo, kiểm, phân tích đánh giá đ−ợc tiến hành trên các thiết bị phổ biến, có độ tin cậy cao, điều kiện đo kiểm, phân tích không phụ thuộc, một số loại tự chế tạo đạt yêu cầu. Phân tích thành phần hoá còn gặp khó khăn về độ chính xác. Xác định độ bền nhiệt đơn giản, tin cậy đ−ợc. Xác định cơ tính (độ bền chắc) không có khó khăn gì. Phân tích cấu trúc có nhiều loại trên các thiết bị ở Hà Nội đều có. 52 3.5.4. Xác lập hệ số thu hồi - tỷ lệ phế phẩm Việc xác lập hệ số thu hồi đ−ợc tiến hành trên các mẫu thực nghiệm, có xem xét đến các thử nghiệm ở 5 cơ sở sản xuất và Viện nghiên cứu cho thấy hầu nh− phế phẩm là không đáng kể, không xác lập đ−ợc cụ thể. Việc tính toán hệ số thu hồi – tỷ lệ phế phẩm ở đây là xem xét có dính bám cát vào sản phẩm hay không (vì các sản phẩm dính bám cát vẫn sử dụng đ−ợc sau khi mài, tẩy hết cát). Hệ số thu hồi sản phẩm từ thực nghiệm mẫu là khoảng 98%, tỷ lệ phế phẩm không xác định đ−ợc nh−ng dự tính khoảng 1,5%. 3.5.5. Khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất Hiện tại đề tài đã chế đ−ợc khoảng 800kg hỗn hợp sơn khuôn và đã áp dụng khoảng 400kg để sơn khuôn cát trắng, n−ớc thuỷ tinh, CO2 ở x−ởng Viện Khoa học Vật liệu, Viện Công nghệ, Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh, Công ty Cơ khí Xây dựng Phúc Sơn .v.v. ở x−ởng Viện Khoa học Vật liệu đã sử dụng để sơn khuôn cát đúc các bơm cát, van dẫn, xyclôn (gang hợp kim crôm) cho các Công ty khai thác khoáng sản, chế tác than, lò đốt...Đây là những sản phẩm x−a nay vẫn phải nhập ngoại có loại tới 4000USD. Viện Công nghệ đã đ−ợc sử dụng hỗn hợp sơn khuôn để sơn khuôn cát đúc răng gầu xúc loại lớn (thay thế hàng nhập ngoại) đạt kết quả chất l−ợng bề mặt tốt. Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn để sơn khuôn cát đúc thép X22H18C2 (thay thế hàng nhập ngoại), thép 45 khối l−ợng lớn đạt kết quả. Công ty Cơ khí Xây dựng Phúc Sơn đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn để sơn khuôn cát đúc các chi tiết lớn từ thép mangan, crômniken chịu mài mòn và bền nhiệt đạt kết quả tốt Trong thời gian tới hỗn hợp sơn khuôn của đề tài không chỉ bó hẹp ở nghiên cứu mà đã hình thành cả dây truyền sản xuất có sự kết hợp hỗ trợ của phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia thuộc Viện Khoa học Vật liệu. Sản phẩm hỗn hỗn hợp sơn khuôn sẽ đ−ợc sử dụng ở các công ty cơ khí Đông Anh, bơm Hải D−ơng, công ty cơ khí Hà Nội là những nơi có sản xuất lớn, nhiều chủng loại thép, gang phải nhập các chất sơn khuôn đúc của FOSECO để chế tạo các sản phẩm cơ khí xuất khẩu. 53 Phần iV, Kết luận 1.Nghiên cứu cơ sở chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc đã thu đ−ợc kết quả về độ đồng nhất, huyền phù, độ nhớt, độ sa lắng, thể vẩn, độ xít chặt, độ chịu nhiệt thoát khí, che chắn bề mặt khuôn bền chắc, không gây phản ứng. 2.Việc tiến hành thí nghiệm là trên cơ sở patent của Cộng Hoà Sec, tài liệu của FOSECO và Trung Quốc, đã chọn đ−ợc thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u là 200g MgO, 10g bentônít + 5g Al2O3(Sơn nhũ), 15g nhựa thông hoà trong dung môi 200g cồn, xăng hoặc dầu hoả. 3.Qui trình công nghệ chế tạo theo các b−ớc nghiền, tuyển bột MgO khô, −ớt, trộn, pha chế hỗn hợp với chất kết dính và dung môi đã đ−ợc hoàn chỉnh. 4.Hỗn hợp sơn khuôn đã đạt đ−ợc đồng nhất với độ mịn bột khoảng 20 đến 30àm, khối l−ợng riêng từ 1,9 đến 2,3kg/dm3, độ nhớt từ 9 đến 10S, độ sa lắng sau 1 giờ từ 4 đến 8, thể vẩn từ 92 đến 96%, đạt các chỉ tiêu đề ra. 5.Hỗn hợp sơn khuôn MgO + Bentônít (+5% Al2O3) + nhựa thông đã đ−ợc sử dụng thử nghiệm ở một số cơ sở sản xuất; X−ởng đúc Viện Khoa học Vật liệu cho đúc gang hợp kim crôm, Viện Công nghệ, Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh, Công ty Cơ khí Xây dựng Phúc Sơn cho đúc thép mangan và crôm, 6.Hỗn hợp sơn khuôn đã đạt độ chịu nhiệt cao; không biến mềm, phồng rộp, chứa khí, co thắt, che chắn bề mặt bền chắc, không gây phản ứng dính bám cát vào sản phẩm. 7.Thành phần hoá của hỗn hợp sơn khuôn manhêzi tối −u là 67-69%MgO, 4- 5%SiO2, 1-2%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P<0,04, S< 0,001, 8.Độ bền nhiệt của hỗn hợp sơn khuôn manhêzi cao, độ biến dạng nhiệt so với hỗn hợp sơn khuôn silicát nhỏ hơn 2 lần (về độ co thắt). 9.Hỗn hợp sơn khuôn trên bề mặt sản phẩm các gang crôm, thép mangan cao có cấu trúc spinel bền chắc, phủ kín, xít chặt. Hỗn hợp sơn khuôn manhêzi đã làm cho cấu trúc bề mặt của sản phẩm gang, thép hợp kim mịn hơn, bề mặt sản phẩm nhẵn bảo đảm yêu cầu chính xác về cỡ kích hình học. 54 Tài liệu tham khảo 1. Staron J., O nekterych termomechnickych vlastnosti….chromove rudyV,II. Koference Magnezitu a Oceli, Kosice 10-1971, II/1-12 2. Pries J., Porovnani trvanlivosti chemicke vlastnosti…chromove rudy…VII. Koference Magnezitu a Oceli, Kosice 10-1971, V/1-13 3. Ulrich J., Vysokoteplotni vlastnosti naterovych hmot pro liti ocelovychs odlitku, Slevarenstvi XXXV, 10, 1987, 422-424 4. Hruby K., Zdokonaleni natery na formy….litiny, SVUM Brno, 1, 1986, 5. Hruby K., natery na formy….tezke odlitky, SVUM Brno, 1985 5. Ulrich J., Ochranny ucinek naterovych hmot forem a jader ……litiny, Slevarenstvi XXXV, 10, 1987, 235-240 6. Matyjaszcyk M., Termochimica Acta, 96, 1985, 169-187, 8. Vasin J., Litejnoje Proizvodstvo, 4, 1974, 27-28 7. Abasev V. K., Reakce plynu s povrchem… smesi, Slevarenstvi XXVII, 11, 1979, 480-481 8. Sổ tay Vật liệu làm khuôn đúc - NXB Công nghiệp Cơ khí Trung Quốc - Bắc Kinh - 1992 (Tiếng Trung). 9. Giáo trình hóa Keo - Tác giả: Nguyễn Sinh Hoa - NXB Xây dựng Hà Nội 1998 10. Sổ tay hóa học - Viện sĩ A.T. Pilipenkô chủ biên NXB “Mir” Maxcơva 1984 (Dịch ra tiếng Việt). 11. Sách tra cứu kĩ thuật đúc thép: Phan Tử Phùng - NXB Khoa học và Kĩ thuật 1991. 12. Vật liệu làm khuôn đúc. IU. AX Têpanov và X.I Xêmênov (Bản dịch Tiếng Việt). 55 Phụ bản Tổng công ty thép Việt nam cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Viện luyện kim đen Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Hà Tây, ngày 25 tháng 9 năm 2007 Kính gửi : Vụ khoa học công nghệ, bộ công nghiệp Đề tài ” Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang, thép hợp kim chất l−ợng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phục vụ xuất khẩu” của Viện đã triển khai thực hiện các nội dung 3 và 4 đúng tiến độ theo phụ lục 1 của Hợp đồng số 261.07 RD/HĐ-KHCN ký ngày 10 tháng 4 năm 2007 giữa Bộ Công nghiệp và Viện Luyện kim đen. Tên đề tài là chế tạo hỗn hợp sơn khuôn. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu theo patent của Cộng Hoà SEC gồm 200g bột mịn manhêzi, 6g hydrophốtphát nhôm, 10g nhựa thông, 200g xylen (toluen hay dầu hoả hoặc xăng). Phân tích các mẫu hỗn hợp sử dụng đạt kết quả đã cho thấy sự nhầm lẫn về thành phần MgO và SiO2 khi đăng ký đề tài. Chính vì thế thành phần hỗn hợp sơn khuôn ở mục 18 xin đ−ợc phép sửa lại đăng ký là ~ 66%MgO, 4%SiO2. Xin trân trọng cảm ơn, Viện tr−ởng Chủ nhiệm đề tài KS. Nguyễn Thị Hằng TS. Nguyễn Vă n S−a 56 Qui trình công nghệ gia công nghiền chế bột manhêzi 1. Phần kiểm tra thiết bị, dụng cụ, vật liệu 1. Kiểm tra cẩn thận về điện, n−ớc (kể cả thoát n−ớc thải), môtơ, bi trục, các dây côroa (đủ độ khít, không sây s−ớc), bảo đảm máy nghiền ở vị trí cân bằng, bôi mỡ con lăn .v.v. tr−ớc khi vận hành máy. 2. Kiểm tra, xem xét cẩn thận về độ sạch của bi đạn, tang quay sau mỗi chu kỳ vận hành. 3. Kiểm tra, xem xét cẩn thận về độ sạch của vật liệu–bột nghiền, nếu không đúng chủng loại, độ sạch về màu, tạp chất, chất bẩn nhìn thấy bằng mắt th−ờng, phải thay đúng yêu cầu hoặc xử lý đạt yêu cầu tr−ớc khi đổ vật liệu vào máy nghiền. 2. Phần thao tác, vận hành 1. Xả n−ớc vào khoảng 1/3 tang (ngập hết bi đạn trong tang), đóng điện cho nghiền không bột khoảng 15 đến 20 phút sau đó xả hết n−ớc và tiếp tục cho vào 1 l−ợng n−ớc nữa để rửa khi nào thấy n−ớc thải không còn mầu mới thôi. 2. Đổ bột từ bao tải vào tang quay theo yêu cầu về l−ợng cho 1 mẻ ( 100, 200, 300kg). 3. Xả n−ớc vào cho tới khi đầy 1/2 tang (ngập trên bột tối thiểu 20cm). 4. Đóng khít các cửa tang quay để không còn dò dỉ. 5. Đóng điện, vận hành máy nghiền. 6. Cứ sau 15 phút nghiền phải kiểm tra, theo dõi, quan sát 1 lần các biểu hiện về điện, n−ớc, bột và chuyển động của tang quay. 7. Sau khoảng 2 giờ (với 100kg bột/mẻ) và 3,5 giờ (với 200kg bột/mẻ) thì kiểm tra độ huyền phù (có nghĩa là độ nhuyễn-mịn bột). Khi thấy n−ớc bột chỉ có một màu nh− n−ớc sơn, không còn sa lắng là đạt. 8. Xả n−ớc vào tang quay để tháo bột ra thùng đựng. 9. Ngắt điện máy, tiến hành hoà tách, chắt n−ớc riêng, bột riêng (kể cả bẩn chất nếu có) ở trong thùng đựng với thời gian khoảng 1/2 ngày (tới ngày hôm sau), có che chắn chống bẩn bột. 10. Xúc đổ bột vào túi vải lọc để tách n−ớc cho đến khi tách đ−ợc 1 l−ợng tối đa, bột còn lại ở dạng sệt, phải có che chắn chống bẩn bột. 3. Phần xử lý kỹ thuật 1. Nếu có dò, dỉ chảy n−ớc qua các khe cửa, tang phải xử lý tr−ớc khi đóng điện vào máy. 3. Lắng nghe tiếng của của môtơ và tang quay, nếu thấy âm lạ phải xem xét xử lý. 4. Nếu dò bột qua cửa cho bi đạn vào và cửa tháo bột ra hoặc có tr−ờng hợp sủi bọt tự trào bột ra ngoài phải xem xét, xử lý bịt kín lại bằng các vật liệu có thể ( miếng cao su, mút hoặc keo dính). 5. Nếu bột bị sa lắng (còn thô) phải đổ bột vào tang quay nghiền lại. 4. Kết thúc 1. Đổ bột đã qua túi lọc vào bao, đóng kín, chuyển sang máy vắt khô. 2. Hoàn thành công nghệ nghiền chế bột. 57 Sơ đồ công nghệ chế tạo bột manhêzi theo ph−ơng pháp nghiền n−ớc. Sạn manhêzi N−ớc Sàng lọc Tuyển, rửa Nghiền −ớt = đạn Khuấy Cấp liệu Tháo vào bể lắng Chắt bột Lọc bột Phơi, sấy bột Bao gói sản phẩm Nghiền trộn Tách –lọc mịn 58 Sơ đồ công nghệ chế tạo bột manhêzi theo ph−ơng pháp nghiền khô. Sạn manhêzi Sàng lọc Tuyển từ Nghiền đạn các cỡ Cấp liệu Tách bột Thu bột mịn Bao gói sản phẩm Nghiền trộn hỗn hợp sơn Tách –lọc mn Cấp chất kết dính 59 Qui trình pha chế chất sơn khuôn 1. Cân đủ thành phần hỗn hợp chất chịu lửa MgO; vật liệu chính của hỗn hợp sơn khuôn và chất phụ gia cho vào thùng trộn. 2. Cân đủ l−ợng chất kết dính cho mẻ trộn, hoà tan chất dính vào trong dung môi tan (cồn công nghiệp 96o, xăng…). Chất kết dính dạng khô độ hạt < 1- 3 mm cho vào thùng trộn để hoà tan trong khoảng 10- 30 phút. 3. Cho dung dịch đã hoà tan chất kết dính vào thùng chứa MgO, trộn đều và nhuyễn (sao cho ở dạng nhão đồng nhất), có thể trộn bằng máy trộn cánh khuấy, tốc độ 1000 vòng/phút (chú ý đậy nắp thùng trộn và giữ an toàn khi trộn), cũng có thể trộn thủ công; thận trọng và liên tục. 4. Kiểm tra chất l−ợng chất sơn khuôn đ−ợc tiến hành đo tỷ trọng độ nhớt và sa lắng. 5. Chất sơn khuôn đ−ợc cất giữ bảo quản trong thùng kín có nắp đậy để bảo đảm chất l−ợng sản phẩm khoảng 6 tháng (đựng trong thùng nhựa hoặc kim loại), khi sử dụng lại khuấy trộn đều. Các chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc cho thấy ở bảng sau. Bảng Các Chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng TT Chỉ tiêu Nội dung 1 Thành phần hỗn hợp Phân tích các thành phần pha chế 2 Độ đồng nhất dung dịch Quan sát bằng mắt hoặc kính phóng đại, kiểm tra độ đồng nhất của dung dịch. Phân tích độ sa lắng hay thể vẩn theo thời gian (h). 3 Tỷ trọng Đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế ở 200C hoặc cân khối l−ợng chia cho thể tích: ρ= v m ρ: g/cm3; g/ml ; hoặc đo bằng Bômê kế 4 Độ nhớt của dung dịch Đo độ nhớt Engle của chất lỏng bằng cách đo thời gian (S) chảy hết 200cm3 chất lỏng ra khỏi bình chuẩn ở 200C (qua lỗ φ4 hoặc φ5) 5 Chất l−ợng chịu nhiệt - Kiểm tra thành phần chủ yếu và tạp chất. - Kiểm tra độ hạt qua bộ sàng tiêu chuẩn. - Kiểm tra độ chịu lửa để xác định nhiệt độ bắt đầu biến dạng của mẫu (hỗn hợp vật liệu và chất dính tối −u). Báo cáo tóm tắt đề tàI Nghiên cứu khoa học và phát triển cấp bộ công nghiệp Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang Thép hợp kim chất l−ợng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phục vụ xuất khẩu Cơ quan chủ quản: Tổng công ty thép việt nam Cơ quan chủ trỡ: Viện Luyện kim đen Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thị Hằng nhỮng ng−Ời thực hiện chính 1. Tô Duy Ph−ơng, PGS. TS. Tr−ởng phòng,Viện Khoa học Vật liệu 2. Nguyễn Văn Tuân, Kỹ s−, cán bộ -nt- 3. Trần Ngọc Bách, Kỹ s− đúc -nt- 4. Nguyễn Phúc Hải, Ktv -nt- 5. Nguyễn Đức Huấn, Kỹ s− -nt- 6. Lê Xuân Hiền, Ktv -nt- 7. Trần Văn Bạt, Kỹ s− đúc, Giám đốc, Trung tâm ĐLK Hà Nội 10. Vũ Hữu Trí, Kỹ s− đúc -nt- 11.Kiều Thị Tồn, Kỹ s− đúc -nt- 12. Ngô Văn Ch−ơng, Kỹ s− đúc -nt- 13. Nguyễn Thị K.Ph−ợng Kỹ s− đúc, Viện Công nghệ 14. Nguyễn Đức Minh, Kỹ s− luyện kim, P. Giám đốc XN, Công ty CK Hà Nội 15. Nguyễn Vây, Kỹ s−, Giám đốc Xí nghiệp, Công ty TNHHNN1TV Mai Động 16. Nguyễn Sơn Đông, Kỹ s− đúc, Giám đốc, Công ty CK Xây dựng Phúc Sơn Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Nội dung Báo cáo Tổng kết đề tài mở đầu Phần I, Tổng quan về đề tài Phần II, Nội dung và ph−ơng pháp nghiên cứu đề tài Phần Iii, Kết quẢ nghiên cứu đạt đ−ợc và đánh giá kết quẢ Phần iV, Kết luận Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp mở đầu Mục tiêu đề tàI - Nghiên cứu tỡm ra công nghệ chế tạo hỗn hợp bền nhiệt cao, chống dính bám từ vật liệu chịu lửa có ở Việt Nam để làm chất sơn khuôn đúc các chi tiết máy bằng gang, thép hợp kim chất l−ợng cao. - Triển khai chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc ổn định, giá thành thấp cung cấp cho các nhà máy đúc hàng xuất khẩu. Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Phần I, Tổng quan về đề tàI 1.1. Sơ l−ợc tènh hènh nghiên cứu đề tàI 1.1.1. Tỡnh hỡnh nghiên cứu ở n−ớc ngoài Anh, ấn Độ có FOSECO International Ltđ, FOSECO mould coating CERAMOL ở Anh. Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, úc, Nhật, Sec, Thái Lan Hãng FOSECO ấn Độ, Thái Lan đã cung cấp trên thị tr−ờng Việt Nam chất sơn khuôn DM, L.E.N, Z Hãng Tế Nam - Trung Quốc có các loại sơn khuôn FA407, FQ 607L, FAH 500,FAH 580,FAT 290. Cộng Hoà SEC cú patent số 126554CS 1.1.2. Tỡnh hỡnh nghiên cứu ở trong n−ớc. Công ty Cơ khí Hà Nội đã phải nhập chất sơn khuôn của n−ớc ngoài. Viện Khoa học Vật liệu đã có nghiên cứu từ năm 2004, Công ty 1 thành viên Mai Động, Cơ khí Hà Nội, Công ty Cơ khí Trần H−ng Đạo, Công ty Cơ khí xây dựng số 7, Liên Ninh, Công ty Cơ khí xây dựng số 5 Tây Mỗ, Công ty Cơ khí Đông Anh .v.v.. Cụng ty CP chế tạo Bơm Hải Dương Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 1.2. Cơ sở lý luận để nghiên cứu đề tàI 1.2.1. Hiện t−ợng cháy dính cát ở vật đúc 1.2.1.1. Cháy dính cát cơ học hiện t−ợng kim loại lỏng len lỏi chiếm chỗ các lỗ nhỏ giữa các hạt cát.., các hạt cát bị kim loại liên kết lại 1.2.1.2. Cháy dính cát hoá học / Fe / + 1/2 O2(g) = ( FeO) (1) ( FeO ) + ( SiO2)cát = ( FeO.SiO2) (2) / Mn / + 1/2O2(g) = ( MnO ) (3) ( MnO ) + ( SiO2)cát = ( MnO.SiO2) (4) ( MgO ) + ( SiO2)cát = ( MgO.SiO2) (5) Đề tàI Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Báo cáo Tổng kết Chất sơn khuôn manhờzi Bề mặt khuôn nhẵn Giọt kim loạI Giọt kim loại Khuôn Chất sơn khuôn silicát Phản ứng cháy cát Giọt kim loạI Giọt kim loạI βquắc ở 573o C αquắc ở 870oC α Tridimit ở 1470oC α Cristobenit ở 1713o C lỏng β q α q tăng 0,2%, γt β T 0,2%, βC α C 3,7%, α q α T 0,2%, α T α C 16% 1.2.2. Chức năng của lớp sơn phủ bền cơ, bền nhiệt - Phòng chống hiện t−ợng cháy dính cát ở vật đúc. - Tăng độ bền và độ chịu lửa lớp bề mặt tránh cho khuôn không bị bong tơi, lở sụt cát. - Tăng độ nhẵn bề mặt khuôn sẽ làm tăng độ nhẵn bề mặt vật đúc Yêu cầu kỹ thuật đối với chất sơn khuôn: - Chất sơn khuôn có tính chịu nhiệt cao, - Không biến đổi thành phần, chất l−ợng trong quá trỡnh chế biến, - Bảo đảm cỡ kích hỡnh học của sản phẩm đúc đúng thiết kế. - Lớp sơn phủ trên mặt khuôn nhẵn, mịn, bền không bị bong tróc thành lớp tách khỏi mặt khuôn, - Có tính linh động tốt, có độ nhớt nhất định để khi sơn phủ không để lại vết chổi quét hoặc không - Chất sơn khuôn đúc phải tạo đ−ợc dung dịch huyền phù để có thể dễ dàng quét lên bề mặt khuôn, - Chất sơn khuôn phải có hàm l−ợng khí thấp nhất, ít sinh khí để hạn chế rỗ khí ở vật đúc. - Chất sơn khuôn đúc phải khô nhanh, có tr−ờng hợp tự đống cứng nhanh, - Chất sơn khuôn đúc phải có tính l−u biến tốt để đáp ứng các yêu cầu đồng đều, - Chất sơn khuôn đúc phải có tính kinh tế khi sử dụng, Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp -Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp - Để tăng độ xít chặt không dạn nứt cơ học phải pha trong dung môi tạo gen huyền phù có độ co ở nhiệt độ cao thấp và không nhạy phân huỷ nhiệt. - Để nâng cao độ bền cơ học dung môi, kết dính phải có nhiệt độ nóng chảy cao – Bentônít cao alumi và có độ nhớt cao. - Để chống bào mòn và ăn mòn ôxy hoá khử chất sơn khuôn phải ít sinh khí CO2, CO, CH4 tạo môi tr−ờng ôxy hoá khử với các phản ứng: C + CO2 = 2CO, (6) C + 2H2 = CH4, (7) 1.2.2. Chức năng của lớp sơn phủ bền cơ, bền nhiệt - Dung dịch huyền phù phải có độ nhớt và tỷ trọng cần thiết, sao cho khối dung dịch đồng nhất, sự sa lắng đông tụ chậm xuất hiện Vận tốc sa lắng U = (15)η ρρ 9 )(2 0 2 −r g u )(2 9 0ρρ η −Kích th−ớc hạt phân tán r = (16) 100x H HH 0 n0 − Độ sa lắng (18) -Tính bền nhiệt (SiO2) 1723 oC, (ZrO2.SO2) 1900 oC, Bôxít Al203 2030 oC, Magnesit MgO 1900oC Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 1.2.3.1. Dung môi - Xăng, Dầu hoả: C8H18 (isooctan) và C6H5CH3 (mêtyl benzen), mùi khó chịu, dễ bay hơi, dễ bắt lửa, tỷ trọng ρ=0,65-0,8g/cm3 - Xylen: C6H4(CH3)2 (đimêtyl benzen) mùi hắc nh− xăng và dầu hoả, dễ bay hơi, dễ bắt lửa, tỷ trọng ρ ~ 0,8g/cm3. - Tôluen: C6H5CH3 (mêtyl benzen) mùi đặc tr−ng giống mùi benzen, sôi ở 1100C tỷ trọng < 0,8g/ cm3. - Cồn 96o- R−ợu êtylíc tinh cất sẽ thu đ−ợc r−ợu 95,5%, tỷ trọng =0,8 g/cm3. 1.2.3. Những đặc tính của dung môi và chất kết dính trong hỗn hợp sơn khuôn Dung môi R−ợu cồn Xăng 92 Dầu hoả Xylen Ghi chú Tốc độ hoà tan Nhanh 1 Tr. bỡnh 1,5 Chậm 1,8 Chậm 2,5 Nhựa thông nghiền nhỏ lọt qua sàng 0,3mm - Nhựa thông, mùi thơm đặc tr−ng, nóng chảy ở 75- 135oC không hoà tan trong n−ớc, hoà tan trong r−ợu, cồn, toluen, xylen, xăng, dầu hoả, tạo thành dung dịch dễ bắt lửa làm khô nhanh lớp sơn, tỷ trọng ρ= 1,07 – 1,09 Bảng 4, Tốc độ hoà tan của nhựa thông 1.2.3.2. Chất kết dính Phần II, Nội dung và ph−ơng pháp nghiên cứu Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Báo cáo Tổng kết Thiết bị Đo kiểm, phân tích, đánh giá -Kiểm tra độ chịu nhiệt bằng ph−ơng pháp đo độ biến dạng - trong lò ở ~1550OC - dùng đèn xỡmỏ đốt đốt trên bề mặt hỗn hợp sơn khuôn ở ~1600OC. - Xác định bằng hỡnh thái (chảy, biến mềm, phồng, rộp, co thắt, nứt, bong.. ) và đo độ co từ rỡa mép vào 2.1. Ph−ơng pháp và thiết bị nghiên cứu đề tàI - Chế tạo hỗn hợp bột bằng nghiền trộn trên máy nghiền-Nghiền trộn hỗn hợp đ−ợc tiến hành trong máy nghiền trộn 2,5 kW - Đo kiểm, phân tích, đánh giá ở thiết bị xác định độ sa lắng – thể vẩn, thiết bị đo tỷ trọng, thiết bị đo độ nhớt Engle, phân tích thành phần hoá bằng ph−ơng pháp hoá học máy TQ(UV1201V), TQNL (Jenway- Anh), phân tích độ xít chặt, độ bền chắc và cấu trúc của lớp hỗn hợp sơn trên máy JSM-6490, JEOL, máy AXIOVERT 40 MAT, thử nghiệm hỗn hợp sơn, Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 2.2. Nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u trên cơ sở ôxýt manhêzi 2.2.1. Đặc tính của hỗn hợp sơn khuôn 1. Tính huyền phù-không phát sinh sa lắng, phân lớp - tính đồng đều 2. Tính dễ sơn, linh hoạt, không bong tơi, có tính l−u biến tốt, 3. Không chảy đọng, đảm bảo lớp sơn dày đều từ trên xuống d−ới, tỷ trọng hợp lý không quá loãng. 4. Độ dày lớp sơn bảo đảm ~0,15 – 0,4 mm, thẩm thấu đạt đến độ sâu thích hợp ~2- 3 lần đ−ờng kính hạt cát; các khe hở giữa các hạt cát ở mặt khuôn đ−ợc che bịt kín, tránh nứt nẻ, bong cát. 5. Độ bền lớp sơn cao, không bị nứt, hỏng khi vận chuyển, ghép khuôn, độ bền ở nhiệt độ cao, không biến dạng. 6. Sinh khí của sơn ít; tránh tạo thành rỗ khí trên bề mặt vật đúc. 7. Chống cháy cát cao; khi nguội-lớp sơn có thể tự bong tách ra khỏi bề mặt 8. Bảo đảm vệ sinh cho ng−ời lao động; không độc hại. Nguyên liệu làm sơn phải dễ mua, giá rẻ, an toàn phòng cháy, để lâu không biến chất. Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp TT Chỉ tiêu Tỷ trọng g/cm3 Độ nhớt (∅5250)S Thể vẩn (%) sau 1h Độ sa lắng (sau 1h) Ghi chú 1 N−ớc sạch 1 6 - - 2 Cồn + MgO (SK.3) 1,28 10 92 8 3 Xăng + MgO 1,22 9 96 4 4 Dầu hỏa + MgO 1,15 10 93 7 5 Xi len + MgO 1,25 9 96 4 6 Cồn + Graphít 1,32 11 88 12 Graphít ch−a đủ mịn 2.2.3. Nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u Bảng 4, Các tính chất kĩ thuật cơ bản của hỗn hợp sơn khuôn sơn sử dụng dung môi khác nhau T.t. Loại liệu Thành phần chính (%) Cỡ hạt K/l−ợng riêng MgO Cr2O3 Fe2O3 Al2O3 CaO SiO2 mm g/cm 3 1. Manhêzi Nga 86,65 0,85 1,7 1,25 0,23 2,5 1,0 2,96 2. Manhêzi TQ1 82,54 1,85 2,4 0,85 0,65 4,5 1,0 3,16 3. Manhêzi TQ2 78,12 3,85 0,15 2,25 0,54 3,6 1,5 3,0 0 4. Manhêzi HQ 89,20 0,15 4,03 0,74 2,72 2,93 1,0 3,26 5. Manhêzi VN 80,12 0,67 2,42 0,65 3,25 4,6 2,0 3,15 Đề tài chọn bột manhêzi của Trung Quốc với cỡ hạt 1 mm 2.2.2. Nghiên cứu lựa chọn bột chế hỗn hợp sơn khuôn Bảng 3, Thành phần nguyên liệu chính để chế tạo bột Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Báo cáo Tổng kết Nghiệm thu TT Loại vật liệu % theo chất khô % theo dung dịch sơn 1 MgO 83-90 56-58 2 Cồn (Công nghiệp) - 47 3 Chất dính 4-10 2-5 4 Phụ gia ~6,66 ~2 5 CaO ~2 ~1 Bảng 5, Thành phần hỗn hợp sơn khuôn - Hỗn hợp sơn trong cồn và dầu hoả-độ nhớt cao hơn khoảng 10s. - Hỗn hợp sơn trong dầu hoả-thể vẩn và tỷ trọng thấp nhất. - Hỗn hợp sơn trong xăng- độ sa lắng thấp nhất, độ nhớt thấp, thể vẩn cao. - Các dung môi cồn, dầu hoả, xăng thích hợp sơn khuôn manhêzi. - Chất phụ gia tạo nên huyền phù của n−ớc sơn, th−ờng dùng các chất vô cơ Al(HPO4) (Hydro phốt phát nhôm), đất sét hoặc bentônít. - CaO trong hỗn hợp khi phản ứng với n−ớc trong dung môi. CaO + H2O → Ca(OH)2 (20) Ca(OH)2 sẽ khô tự nhiên khi phản ứng với CO2 trong không khí. Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (21) - Để lựa chọn đ−ợc thành phần hỗn hợp sơn khuôn đúc tối −u đề tài đã tiến hành các mẫu thí nghiệm với thành phần hỗn hợp theo bảng 6. - Bột MgO có độ hạt khoảng15 – 45 àm, 95% l−ợng bột lọt qua sàng 0,0063 mm. Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Báo cáo Tổng kết Đợt Thành phần hỗn hợp (g) mẫu Manhêzi Chất kết dính Dung môi pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3 Bentônít CaO Nhựa thông Cồn Xăng Dầuhoa Xylen Tôluen M1 200 6 - - - 10 - 200 - - - M2 200 6 - - - 10 200 - - - - M3 200 - 5 10 - 10 - - 200 - - M4 200 - 5 10 - 10 - - - 200 - M5 200 - - - 5 10 - - - - 200 M6 200 - - - 5 10 200 - - - - M7 200 - - 10 - 10 200 - - - - M8 200 - - 10 - 10 - - 200 - - M9 200 - - 10 - 10 200 - - - - M10 200 - - 10 - 10 - 200 - - - M11 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M12 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M13 200n−ớc - - 10 - 10 - - 200 - - M14 200n−ớc - 10 15 - 15 - 200 - - - M15 200n−ớc - 10 - - 15 - 200 - - - M16 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M17 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - M19 200 - 10 15 - 10 - - - - 200 M20 200 - - 15 - 15 - - - - 200 Bảng 6, Các đợt thử nghiệm nghiền trộn, pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc - Kết quả NC lựa chọn thành phần HH sơn tối −u là các mẫu M14 & M18. - Thành phần theo trọng l−ợng là 200g MgO, 10g Al2O3, 15g bentônít, 10-15g nhựa thông, 200g cồn hoặc xăng. Xem Bảng 7. - Hỗn hợp sơn của đề tài t−ơng đ−ơng loại FQT 290 của Trung Quốc. Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Bảng 7, So sánh hỗn hợp sơn khuôn của đề tài với các loại sơn khuôn của Trung Quốc Đặc tính kỹ thuật Các loại hỗn hợp sơn khuôn Trung Quốc Sơn khuôn SK 3 FQ 407 FQH 500 FQT 290 Tỷ trọng g/cm3 1,15 – 1,35 1,60- 2,00 1,40 – 1,80 1,25 – 1,35 Màu sắc đen trắng đục vàng nhạt vàng nhạt Độ nhớt (φ4,25oC)s 13 - 17 15 - 21 13 - 18 10 - 11 (∅5) Thể vẩn (sau 2 h) 98 98 97 92 - 96 ( sau 1h) Phạm vi sử dụng Gang, kim loại màu thép Thép Mn cao Thép Mn cao Thành phần chính Bột graphít Zecôni Bột MgO MgO 2.3. Nghiên cứu công nghệ nghiền tuyển, pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc Công nghệ nghiền tuyển −ớt, nghiền tuyển khô đạt kết quả bột mịn tới khoảng 20àm. 2.3.1. Qui trỡnh công nghệ nghiền tuyển chế tạo bột manhêzi Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Sơ đồ qui trỡnh công nghệ Sạn manhêzi N−ớc Sàng lọc Tuyển, rửa Nghiền −ớt = đạn Khuấy Cấp liệu Tháo vào bể lắng Chắt bột Lọc bột Phơi, sấy bột Bao gói sản phẩm Nghiền trộn Tách –lọc mịn Sạn manhêzi Sàng lọc Tuyển từ Nghiền đạn các cỡ Cấp liệu Tách bột Thu bột mịn Bao gói sản phẩm Nghiền trộn hỗn hợp sơn Tách –lọc mịn Cấp chất kết dính a. Sơ đồ công nghệ nuớc, b. Sơ đồ công nghệ khô Hỡnh 15, Sơ đồ công nghệ chế tạo hỗn hợp sơn khuôn nuớc, khô Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 2.3.2. Nghiên cứu pha chế tạo tạo hỗn hợp sơn khuôn mẫu Qui trỡnh pha chế chất sơn khuôn 1. Cân đủ thành phần hỗn hợp chất chịu lửa MgO; vật liệu chính của hỗn hợp sơn khuôn và chất phụ gia cho vào thùng trộn. 2. Cân đủ l−ợng chất kết dính cho mẻ trộn, hoà tan chất dính vào trong dung môi tan (cồn công nghiệp 96o, xăng). Chất kết dính dạng khô độ hạt < 1- 3 mm cho vào thùng trộn để hoà tan trong khoảng 10- 30 phút. 3. Cho dung dịch đã hoà tan chất kết dính vào thùng chứa MgO, trộn đều và nhuyễn (sao cho ở dạng nhão đồng nhất), có thể trộn bằng máy trộn cánh khuấy, tốc độ 1000 vòng/phút (chú ý đậy nắp thùng trộn và giữ an toàn khi trộn), cũng có thể trộn thủ công; thận trọng và liên tục. 4. Kiểm tra chất l−ợng chất sơn khuôn đ−ợc tiến hành đo tỷ trọng độ nhớt và sa lắng. 5. Chất sơn khuôn đ−ợc cất giữ bao quản trong thùng kín có nắp đậy để bảo đảm chất l−ợng san phẩm khoang 6 tháng (đựng trong thùng nhựa hoặc kim loại), khi sử dụng lại khuấy trộn đều. Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 2.4. Nghiên cứu chế tạo thử sẢn phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi Hỡnh 13, Các mẫu sơn khuôn thí nghiệm có so sánh với loại zecôni số 0 - Mỗi đợt đã tiến hành ~ 5 thí nghiệm - chọn ra kết quả đặc tr−ng (bảng 8). - Các mẫu thí nghiệm (hỡnh 15), 11 đợt thử nghiệm theo bảng 6. Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 2.4. Nghiên cứu chế tạo thử sẢn phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi Đợt Thành phần hỗn hợp (g) mẫu Manhêzi Chất kết dính Dung môi pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3 Bentônít CaO Nhựa thông Cồn Xăng Dầuhoả Xylen Tôluen M10 200 - - 10 - 10 - 200 - - - M11 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M12 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M13 200n−ớc - - 10 - 10 - - 200 - - M14 200n−ớc - 10 15 - 15 - 200 - - - M15 200n−ớc - 10 - - 15 - 200 - - - M16 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M17 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - M19 200 - 10 15 - 10 - - - - 200 M20 200 - - 15 - 15 - - - - 200 Bảng 8, Kết quả chế tạo thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Bảng 9, Chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng TT Chỉ tiêu Nội dung 1 Thành phần hỗn hợp Phân tích các thành phần pha chế 2 Độ đồng nhất dung dịch Quan sát bằng mắt hoặc kính phóng đại, kiểm tra độ đồng nhất của dung dịch. Phân tích độ sa lắng hay thể vẩn theo thời gian (h). 3 Tỷ trọng Đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế ở 200C hoặc cân khối l−ợng chia cho thể tích: ρ: g/cm3; g/ml ; hoặc đo bằng Bômê kế 4 Độ nhớt của dung dịch Đo độ nhớt Engle của chất lỏng bằng cách đo thời gian (S) chảy hết 200cm3 chất lỏng ra khỏi bỡnh chuẩn ở 200C (qua lỗ φ4 hoặc φ5) 5 Chất l−ợng chịu nhiệt - Kiểm tra thành phần chủ yếu và tạp chất. - Kiểm tra độ hạt qua bộ sàng tiêu chuẩn. - Kiểm tra độ chịu lửa để xác định nhiệt độ bắt đầu biến dạng của mẫu (hỗn hợp vật liệu và chất dính tối −u). ρ= v m 2.5. Nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quẢhỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất l−ợng cao ởmột số nhà máy đúc 2.5.1. Thử nghiệm các hỗn hợp sơn khuôn để đúc các sản phẩm Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp H.17, HH sơn khuôn M18 2.5.1. Thử nghiệm các hỗn hợp sơn khuôn để đúc các sản phẩm H. 20 HH sơn khuôn M16 Khuụn còn dính cát Bề mặt đ∙ gia công Hỡnh 16, Khuụn cỏt H.19, HH sơn khuôn M14 H.18, HH sơn khuôn M12 Hỡnh, Sản phẩm đúc thép Cr, Mn-xyclon sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO -M12, M14, M16, M18 Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Vật đúc còn dính cát Bề mặt đ∙ gia công Báo cáo Tổng kết Đề tài Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp 1. Đúc thép hợp kim Crôm cao x−ởng đúc thuộc Viện Khoa học Vật liệu 2. Đúc thép hợp kim và thép 45. Hỗn hợp sơn khuôn M18 (SK-3) đã đ−ợc sử dụng để triển khai sơn khuôn đúc đúc tại Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh. Một chi tiết đúc thép X22H18C2, khối l−ợng 15kg, đ−ờng kính∅450, dầy 23mm, 2 chi tiết đúc thép 45 khối l−ợng 30kg/ cái, đ−ờng kính∅360 dầy 25mm đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn của đề tài. Kết quả vật đúc không bị cháy bám cát, dễ làm sạch, bề mặt nhẵn t−ơng tự nh− chất sơn khuôn hiện đang sử dụng tại x−ởng. 3. Đúc thép Mangan cao. Tại Viện Công nghệ, hỗn hợp sơn khuôn của đề tài đã đ−ợc sử dụng để sơn ruột khuôn cát n−ớc thuỷ tinh cho đúc răng gầu xúc loại 16kg, kết quả chất l−ợng bề mặt tốt, bong cát nh− chất sơn zecôni đang sử dụng. Công ty Cơ khí Xây dựng Phúc Sơn, Văn Điển Đánh giá chung - HH sơn khuôn chứa MgO, bentônít, nhựa thông + cồn, xăng và dầu hoả là thích hợp. - Hỡnh 20 HH sơn khuôn 200gMgO, 5gCaO, 10g nhựa thông + cồn vẫn còn dính cát, HH của MgO với Al2O3 không thích hợp. Ban đầu có Al(HPO4), - HH sơn khuôn M14,M18 đạt đ−ợc bề mặt nhẵn; đặc biệt là chi tiết đúc sử dụng M14 có bề mặt nhẵn có độ chính xác ca (Viện KHVL). - HH sơn khuôn M18 (SK-3) đúc thép X22H18C2 không bị cháy dính bám cát, dễ làm sạch, bề mặt nhẵn (Cty CK Mê Linh - HH sơn khuôn M18 (SK-3) đúc răng gầu xúc kết quả chất l−ợng bề mặt tốt (Viện Công nghệ) - HH sơn khuôn M18 đúc các chi tiết lớn thép mangan, crômniken chịu mài mòn và bền nhiệt đạt kết quả tốt (Công ty CKXD Phúc Sơn). 2.5.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả sử dụng hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất l−ợng cao ở một số nhà máy đúc Báo cáo Tổng kết Đề tàI Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Bảng 9, Thành phần hoá các mẫu đặc tr−ng Ký Thành phần hoá (%) Ghi chú hiệu MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3T TiO2 CaO P S Khác mẫu M1 94,24 0,35 0,23 0,48 0,01 1,34 0,01 0,005 . PTViệnĐC M2 66,78 6,64 0,69 0,97 0,01 4,21 0,04 0,002 . PTViệnĐC M3 67,21 4,04 0,46 0,83 0,02 1,64 0,02 0,008 . PTViệnĐC M4 68,14 4,44 0,46 0,91 0,01 1,17 0,02 0,017 . PTViệnĐC M5 68,24 4,72 4,86 0,92 0,02 0,94 0,01 0,004 . PTViệnĐC M6 64,24 2,55 1,67 1,08 0,02 1,12 0,01 0,008 . PTViệnĐC M11 69,19 5,96 2,66 0,92 0,01 1,65 0,40 0,00 . 133 TN M12 68,00 4,34 1,63 0,88 0,02 3,00 0,02 0,001 . PTViệnĐC M13 68,24 4,55 2,34 0,98 0,01 1,34 0,01 0,002 . PTViệnĐC M14 67,13 12,55 1,85 3,42 0,01 3,11 0,40 0,00 . 134 TN M16 61,21 4,80 7,30 0,78 0,01 3,05 0,30 0,00 . 135 TN M18 67,80 9,72 4,17 2,04 0,01 3,89 0,40 0,00 . 136 TN Phần Iii, Kết quẢ nghiên cứu đề tài và đánh giá kết quẢ 4.1. thành phần hoá Báo cáo Tổng kết Đề tàI Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Bảng 10, Xác lập độ chịu nhiệt của các hỗn hợp sơn khuôn Mẫu Môi tr−ờng Hỡnh thái chịu nhiệt Độ co Ghi chú M lò đèn /OC/ Biến Phồng Rộp Nứt Bong Cháy /mm/ xỡ mềm M5 X - 1550 lớn lớn lớn - nhỏ - 3 bắt lửa M6 X - 1550 nhỏ nhỏ nhỏ - - - 2,5 khôngbắtlửa M8 - X 1600 - - nhỏ - nhỏ - 2 bắt lửa M10 - X 1600 - - nhỏ - - - 2 bắt lửa M11 - X 1600 - - - nhỏ - - 1,5 bắt lửa M12 X - 1600 - - - - - - 1 bắt lửa M14 X - 1550 - - - - - - - bắt lửa M16 X - 1550 - - - - - - - bắt lửa M17 - X 1600 - - - - - nhỏ 1 bắt lửa M18 - X 1600 - - - - - - - khôngbắtlửa 4.2. Độ chịu nhiệt - Kết quả phân tích thành phần hoá, hàm l−ợng MgO xê dịch từ 67 đến 69%, hàm l−ợng silic xê dịch từ 4 đến 5%, thành phần nhôm do tăng c−ờng kết dính bentônít nên có hàm l−ợng cao hơn một chút so với tiêu chuẩn dự tính, phốt pho cao hơn có thể do sử dụng hydrôphốtphát nhôm. - Phân tích ở Viện địa chất khoáng sản thành phần phốt pho là d−ới 0,04%P đạt tiêu chuẩn. - Thành phần hoá học của hỗn hợp sơn khuôn đúc đã đạt yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất l−ợng đối với sản phẩm; ổn định: 67-69%MgO,4-5%SiO2,1,6-2,6%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T,1-2%CaO, P,S<0,04%. Đề tàI Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Báo cáo Tổng kết 3mm 2mm 1,5mm 1mm Biến mềm nhỏ M14, Đèn xỡ Phồn g rộp M12, Lò tần số M8, Đèn xỡM6, Lò tần sốM5, Lò tần số Rộp nhỏ M18, Đèn xỡ Hỡnh 21, Hỡnh thái biến dạng nhiệt ở nhiệt độ 1550O–1600OC M02, Đèn xì M01, Đèn xì 6,5mm Báo cáo Tổng kết Đề tàI Nghiên cứu Khoa học và Phát triển cấp Bộ Công nghiệp Hỗn hợp Khối l−ợng riêng Độ co /kg/dm3/ /mm/ M01 2,99 3 M02 1,97 2 M03 2,50 1,5 M5 1,99 3 M6 2,08 2 M8 2,34 1,5 M10 2,04 1 M12 2,12 0,02 M14 2,00 0,00 M16 2,09 0,01 M17 2,12 0,00 M18 2,10 0,00 Bảng 11, Độ co thắt ở nhiệt độ 1550O–1600OC cho thấy độ chịu nhiệt của hỗn hợp sơn khuôn đúc có so sánh với hỗn hợp sơn khuôn silicát - HH sơn khuôn đạt yêu cầu của các nội dung nghiên cứu về độ chịu nhiệt. - HH sơn khuôn của MgO với bentônít và nhựa thông + dung môi xăng, dầu, cồn đều đạt tiêu chuẩn. - Thành phần hoá học của hỗn hợp sơn khuôn đạt độ bền nhiệt ổn định là 68%MgO, 5%SiO2,1,63%%Al2O3, 0,88% Fe2O3T, 0,02%TiO2, 3%CaO, P,S<0,04%. - Các mẫu hỗn hợp silicát có độ co lớn 2 lần so v