Формовочные материалы (стр. 5 )

Таблица 3.1 Массовая доля глинистой составляющей в кварцевых песках Группа	Массовая доля глинистой составляющей, %, не более
1 2 3 4 5	0,2 0,5 1,0 1,5 2,0

Таблица 3.3 Коэффициент однородности формовочных песков Группа	Коэффициент однородности, %
О1 О2 О3 О4 О5	Св. 80,0 От 70,0 до 80,0 >> 60,0 >> 70,0 >> 50,0 >> 60,0 До 50,0

Кварцевые пески (табл. 3.1–3.4) содержат до 2,0% глинистой составляющей.

Таблица 3.2

Массовая доля SiO2
в кварцевых песках

Группа	Массовая доля диоксида кремния, %, не менее
К1 К2 К3 К4 К5	99,0 98,0 97,0 95,0 93,0

Таблица 3.4

Средний размер зерен
формовочных песков

Группа	Средний размер зерна, мм
О1 О16 О2 О25 О3	До 0,14 От 0,14 до 0,18 >> 0,19 >> 0,23 >> 0,24 >> 0,28 Св. 0,28

Тощие пески (см. табл. 3.3–3.6) содержат от 2,0 до 12,0% глинистой составляющей.

Таблица 3.5 Массовая доля глинистой составляющей тощих песков Группа Массовая доля глинистой составляющей, %, не более 1 2 3 4,0 8,0 12,0 Таблица 3.7 Предел прочности при сжатии во влажном состоянии Группа Предел прочности при сжатии во влажном состоянии, МПа Ж1 Ж2 Ж3 Св. 0,08 От 0,05 до 0,08 До 0,05

Таблица 3.6

Массовая доля SiO2
тощих песков

Группа	Массовая доля диоксида кремния, %, не менее
Т1 Т2 Т3	96,0 93,0 90,0

Жирные пески (см. табл. 3.4
и 3.7) содержат от 12,0 до 50,0% глинистой составляющей. Обозначение марок кварцевых и тощих песков состоит из обозначений групп по массовой доле глинистой составляющей, массовой доле диоксида кремния, коэффициенту однородности и среднему размеру зерна.

Пример: 2К1О302 – кварцевый формовочный песок с массовой долей глинистой составляющей от 0,2 до 0,5% (см. табл. 3.1), массовой долей диоксида кремния не менее 99,0% (см. табл. 3.2), коэффициентом однородности от 60,0 до 70,0% и средним размером зерна от 0,19 до 0,23% (см. табл. 3.4).

Обозначение марок жирных песков состоит из обозначений групп по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии и среднему размеру зерна.

Пример: Ж2О16 – жирный формовочный песок с пределом
прочности при сжатии во влажном состоянии от 0,05 до 0,08 МПа
(см. табл. 3.7) и средним размером зерна от 0,14 до 0,18 мм
(табл. 3.4).

3.3. Технологические требования
к формовочным пескам

По массовой доле влаги, концентрации водородных ионов водной вытяжки (pH), массовой доле вредных примесей и форме зерен кварцевые пески подразделяют на группы, указанные в табл. 3.8 – 3.10.

Коэффициент угловатости определяет степень отклонения формы зерен от сферической, выражается отношением теоретической удель­ной поверхности к действительной. Теоретическую удельную по­верх­ность песков (м2/кг) определяют по данным ситового анализа на основе предположения, что все зерна имеют круглую форму.

Действительная удельная поверхность является важной характеристикой многих формовочных материалов, дающей возможность определить коэффициент угловатости, а также иметь представление о дисперсности материала, что в случае сухих связующих, например, цемента, определяет их активность, расход воды и жидких связующих для получения оптимальных свойств смесей.

Таблица 3.8

Массовая доля влаги кварцевых песков

Группа	Массовая доля влаги, %, не менее	pH
Сухие Влажные Сырые	0,5 4,0 6,0	–
Кислые Нейтральные Щелочные	–	До 6,2 От 6,2 до 7,0 Св. 7

Таблица 3.9

Массовая доля вредных примесей кварцевых песков

Группа	Массовая доля вредных примесей, %, не более
Содержание примесей	Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (Na2О, К2О, СаО, MgO)	Оксиды железа (III) (Fe2O3)
Очень низкое Низкое Среднее Высокое Очень высокое	0,40 0,80 1,20 1,60 2,00	0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

 Таблица 3.10

Коэффициент угловатости формовочных песков

Группа	Коэффициент угловатости, ед., не более
Округлая Полуокруглая Угловатая	1,10 1,25 1,40

На практике наиболее распространен метод определения удельной поверхности, основанный на соотношении между удельной поверхностью, пористостью, объемным весом и воздухопроницаемостью дисперсного материала. Более точный метод оценки удельной поверхности основан на определении объема газа, абсорбированного дисперсным материалом при условии образования молекулярного слоя.

По теоретической удельной поверхности и газопроницаемости квар­цевые и тощие пески подразделяют на группы, указанные в табл. 3.11.

 Таблица 3.11

Теоретическая удельная поверхность формовочных песков

Группа	Теоретическая удельная поверхность, м2/кг, не менее	Газопроницаемость, м2/Па×с, не менее
Высокая Средняя Низкая	15 10 5	–
Очень высокая Высокая Средняя Низкая Очень низкая	–	550 350 200 100 30

По массовой доле потери массы при прокаливании формовочные пески подразделяют на группы, указанные в табл. 3.12.

 Таблица 3.12

Потеря массы при прокаливании формовочных песков

Группа	Потеря массы при прокаливании, %, не более
Низкая Средняя Высокая	0,2 1,0 3,0

Массовая доля сульфидной серы в кварцевых формовочных песках не должна превышать 0,05% (определяют при геологической разведке новых месторождений).

Формовочные пески не должны иметь посторонних включений: агломератов кварцитов и кварцевых песчаников, остатков растительных слоев, угля, торфа, известняка.

3.3.1. Определение глинистых частиц
формовочных песков

Метод основан на отделении глинистых частиц от песчаной основы с учетом массовой доли органических включений в кварцевых песках (ГОСТ 29234.1–91).

В основу процесса отмучивания положен закон скорости падения зерен в жидкой среде. Согласно закону Стока эта скорость определяется из уравнения

,

где g – ускорение силы тяжести;

d – диаметр падающей частицы;

– плотность зерен кварца и жидкости;

– вязкость жидкой среды (для воды при 20°С = 1·10-3 Н·с/м2).

От партии песка отбирают пробы и подготавливают по
ГОСТ 29234.0.–91. Испытания проводят параллельно на двух пробах. От каждой пробы песка отбирают две навески, массой по 50 г каждая. Первую навеску помещают в кварцевую чашу и высушивают при температуре 105–110°С, затем помещают в эксикатор для охлаждения. Вторую навеску помещают в сосуд, приливают 475 см3 воды и 25 см3 раствора пирофосфата натрия (10 г/дм3). Сосуд плотно закрывают пробкой, устанавливают на лабораторную мешалку и взбалтывают в течение 1 ч. После этого сосуд снимают с мешалки, открывают пробку, тщательно смывают водой глину с пробки в сосуд. Смесь количественно переносят в стакан аппарата для автоматического отделения глинистых частиц и проводят испытания по инструкции к данному аппарату. При отделении глинистых частиц вручную смесь доливают водой до метки на высоте сосуда 150 мм, перемешивают палочкой и дают отстояться в течение 10 мин. Сливают воду до уровня 12 мм от поверхности осадка с помощью U-образной трубки (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема удаления глинистых частиц