О производстве литья

Давайте вместе разберемся что нужно для того, чтобы определить количество материалов для гидролиза. По приведенной выше реакции на 208 г  моноэфира  или 60 г SiO₂  (их молекулярные веса)  необходимо 36 г воды. Что составляет  на 1 кг (или на 1л) этилсиликата

36*100/208=176 г(см³) воды.

Фактически на 1 л этилсиликата  вводят  от  70 до 500 г воды. При введении меньшего количества воды дополнительное,  недостающее ее количество  поглощается из воздуха во время сушки.  При введении большего количества воды часть ее идет на образование соединения с SiO₂, распадающихся при  сушке. А другая часть является  разбавителем этилсиликата.

Растворитель вводят в количестве, необходимом для снижения содержания SiO₂ в  гидролизованном растворе  этилсиликата до 12-25%.

Приведен состав гидролизного раствора  с высоким  содержанием кремнезема:

В таком гидролизованном растворе  этилсиликата содержится 18-20% кремнезема. Соляная кислота добавляется сверх 100% (по расчету). При введении 100 см³  (4 об  %) воды и  спирт крепость его понизится до 88°.

Если крепость применяемого спирта ниже 96°, то для сохранения одинакового  содержания воды в гидролизованном растворе этилсиликата. Спирт предварительно разбавляют водой до крепости 88°. Необходимое для этого количество воды (V_в в см³) определяют по формуле

V_в = (АV_cn/88)-V_cn

где, А – крепость спирта при 20° С (определяется  спиртометром);

V_cn – количество спирта в см³.

Количество воды можно определить по графику.

Количество соляной кислоты V_k (в см³) которое необходимо вывести  при гидролизе,  определяют с учетом содержания ее в исходном этилсиликате  по следующей формуле:

V_k = (V_cn γ_cna + (a-b) V_э γ_э)/ γ_k^R ,

Где   V_cn  — количество спирта  крепостью 88° в см³;

γ_cn   — плотность спирта  (0,837 г/см³;

a   —  концентрация HCL, которую необходимо получить  в гидролизованном растворе этилсиликата (обычно 0,1-0,2% , а для более крупных отливок 0,3-0,4%);

b  — концентрация  HCL  в исходном этилсиликате в см³;

V_э – количество исходного этилсиликата в см³;

γ_э  — плотность исходного этилсиликата;

γ_k  —  плотность соляной кислоты;

R   — содержание HCL в соляной кислоте в %.

Содержание  HCL  в соляной кислоте при различной ее плотности следующее:

При замене спирта эфироальдегидной фракцией количество вводимой соляной кислоты должно быть соответственно уменьшено на количество кислоты, имеющейся в этой фракции. При замене спирта ацетоном количество воды. Вводимой при  гидролизе ,  увеличивается  так как в ацетоне ее нет. В спирте крепостью 96° содержится 4% воды, т.е.  В рассмотренном выше примере  в 1000 см³  спирта содержится 960 см³ стопроцентного спирта  и 40 см³ воды. Общее количество воды составит 140 см³ , т.е. около 15% объема  растворителя или 5,2 % общего объема раствора.

Приведем пример одноступенчатого гидролиза с ацетоном для получения раствора с пониженным содержанием  кремнезема. Заимствованный из опыта автомобильной и тракторной промышленности.  Состав гидролизного раствора          (в об. %):

Содержание H Cl  в воде определяют  в зависимости от содержания H Cl  в исходном этилсиликате так же, как в предыдущем примере. При таком гидролизе с меньшим расходом  этилсиликата (40-50% вместо 50%,).  Содержание кремнезема в гидролизованном растворе этилсиликата будет оставаться 12-15% .

Количество воды в ацетоне на 1 кг (л)  этилсиликата определяют также по номограмме:

Для составления которой  принято , что с увеличением  количества воды сверх определяемого по приведенной выше реакции гидролиза вместо соединения SiO₂  будет образовываться H₂O-4SiO₂, H₂O-2SiO₂  и др.  В которых на 1 моль ¹ SiO₂ приходится  связанной с ним воды ( до сушки и прокаливания) соответственно 0,25 моля, 0,5 моля и т.д. Следовательно , общее количество воды на 1 моль SiO₂ , будет соответственно 2,25 моля, 2,5 моля и т.д.

Нижняя линия – 0,0 моля воды на 1 моль SiO₂ показывает количество воды, определяемое по приведенной выше реакции  гидролиза для моноэфира (36г нак 208 г моноэфира или, что то же,  на 60 г SiO₂). И для других соединений этилсиликата с более  высоким содержанием SiO₂. При этом необходимо применять аммиачную сушку. Количество воды,  определяемое по  заштрихованному участку номограммы.  Обеспечивает получение гидролизованного раствора  высокой стойкости огнеупорного покрытия  и хорошей  прочности.  Аммиачная сушка не требуется. Этот  участок  ограничен  снизу линией,  соответствующей  содержанию воды 0,25 моля на 1 моль SiO₂, при котором покрытие  на воздухе  сохнет несколько  медленнее. Сверху участок ограничен другой линией,  соответствующей содержанию воды 0,5 моля на 1 моль SiO₂, при котором покрытие сохнет  на воздухе быстрее.

Еще выше находится штриховая  линия, соответствующая  содержанию воды 0,75 моля на 1 моль SiO₂, при котором сушка  происходит еще быстрее. Но прочность покрытия  снижается  на 20-25 %.

Количество ацетона определяют  по соответствующим линиям  для растворов с обычным содержанием  SiO₂ (16%)  и повышением (18%) для более  прочных покрытий.

Порядок применения номограммы следующий. От  точки содержания  SiO₂ в этилсиликате (нижняя шкала) ведут вертикаль  вверх до пересечения с наклонными линиями необходимого  содержания воды и ацетона. А от точек пересечения – горизонтали соответственно до левой и правой шкал.

Номограмму можно использовать и  для определения количества других растворителей (спирта, эфироальдегидной фракции). Но при этом следует учитывать содержащуюся в них воду. Следовательно , определенное по номограмме количество растворителя должно быть  увеличено на количество вводимой им воды.  А определяемое по номограмме количество воды должно быть уменьшено на количество воды, вводимой растворителем.

При гидролизе для магнезитового огнеупорного покрытия  применяют уменьшенное  количество воды. Растворитель – спирт  или эфироальдегидная фракция. В гидролизованном растворе  должно быть 18-20% SiO₂, 0,2 % HCl, 60-110 млм воды на 1 л  исходного этилсиликата ( с учетом содержания ее в спирте и соляной кислоте). Количество воды в указанном интервале выбирают для обеспечения устойчивости (несвертываемости) покрытия в течение 20 ч для возможности использования в две рабочие смены. Уменьшение количества воды повышает  устойчивость растворов покрытия. Но увеличивает  время сушки его слоев.