Главна карактеристика глиненог зеленог песка је да се лако обликује. Може се направити у жељени облик шокирањем и сабијањем. Поред тога, сировине које се користе, као што су песак од силицијум диоксида, глина, прах угља и други адитиви, су јефтине и обилне. Због тога, у данашњем растућем развоју различитих процеса ливења, процес обликовања глиненог зеленог песка и даље има апсолутну предност у индустрији ливења.
Основне компоненте глиненог зеленог песка су силицијум песак, бентонит и вода. У глиненом зеленом песку који се користи за израду одливака од гвожђа, прах угља је незаобилазан адитив, који игра веома важну улогу у побољшању квалитета површине и стабилности димензија одливака. Лош квалитет, неправилна селекција или неодговарајуће додавање угљеног праха довешће до повећања површинских дефеката одливака (као што су адхезија песка, поре, дефекти експанзије, итд.), што не само да ће повећати стопу отпада, већ и повећати обим посла. чишћења одливака.
У протеклих 30 година урађено је много истраживања како би се пронашли алтернативни материјали за прах угља, али до данас је угљени прах и даље најчешће коришћени адитив и најисплативији адитив.
1．Налазишта угља
Угаљ је производ угљавања током дугог геолошког периода када су древне биљке таложене у слојевима и закопане под водом или у условима довољно воде. Због различитог степена угљенисаности, може се поделити у четири категорије: тресет, лигнит, битуменски угаљ и антрацит. Због различитих услова формирања, укупан садржај угљеника различитих угљева може бити између 49% и 97%. Антрацит има најдужи период минерализације, а прах угља за ливење се прави од битуменског угља.
Битуменски угаљ је угаљ високог степена угљенисаности, који је сивкасто црн до црн, а након дробљења смеђи до црн. Према различитим испарљивим материјама и садржају колоида, битуменски угаљ се може поделити на угаљ дугог пламена, гасни угаљ, масни угаљ, коксни угаљ и мршави угаљ.
Угаљ дугог пламена и гасовити угаљ са високим испарљивим садржајем ће прво формирати много нестабилних течних фаза ниске тачке кључања када се загреју, а затим се брзо разложити у гас и побећи. Преостала течна фаза није довољна да би се преостале честице залепиле (не могу да се коксају). Посни угаљ са ниским садржајем испарљивих може да формира течну фазу са вишом тачком кључања када се термички разложи, али количина није велика и није довољна за кокс. Масни угаљ и угаљ за коксовање имају умерени садржај испарљивих материја и могу да формирају више течних фаза када се загревају, што је лако учинити да се преостале честице залепе заједно (кокс). Угљени прах за ливење се углавном производи од масног угља и коксног угља.
Разне промене које се јављају приликом загревања битуменског угља
Када се битуменски угаљ загрева, он прво уклања влагу, а затим се распада и ослобађа испарљиве материје. Разлагање битуменског угља може се грубо поделити у четири фазе.
Прва фаза је испод 200 степени, вода се уклања и мала количина ЦО2 се ослобађа. Брзина реакције у овој фази је ниска.
Друга фаза: 200-350 степен , поред настављања ослобађања водене паре и ЦО2, почиње да се ослобађа ЦО и таложи се мала количина катрана, што се може сматрати почетном фазом пиролизе.
Трећа фаза: 350-550 степен, брзина реакције разлагања се повећава, производи распадања су углавном угљоводоници мале молекуларне тежине и друга органска једињења, а катран се у основи таложи у овој фази. Битуменски угаљ такође пролази кроз процес омекшавања-отопљења-очвршћавања, и процес запреминског скупљања-експанзије-стезања.
На око 350-390 степена, битуменски угаљ постепено омекшава и смањује се у запремини. Након тога почиње да се топи, а течна фаза се постепено повећава, формирајући колоид помешан са чврстим, течним и гасовитим. У раној фази, услед све веће количине исталоженог гаса, запремина колоида се брзо шири. Након што се гас у одређеној мери исталожи, количина падавина се нагло смањује, а запремина колоида се сходно томе смањује. Коначно, колоид се учвршћује у порозну чврсту супстанцу, названу полу-кокс. Генерално, промена запремине битуменског угља у овој фази је приказана на слици 1. Слика 1. Промена запремине битуменског угља током загревања
Ц – почетно скупљање запремине;
С – накнадно проширење запремине;
Д – Укупна експанзија запремине.
У четвртој фази, изнад 550 степени, настављају да се таложе различити гасови, укључујући водену пару, ЦО2, ЦО, Х2, метан, ацетилен и амонијак, а полукокс се претвара у кокс.
Гасови произведени у трећој и четвртој фази могу се кондензовати на врућој чврстој површини и формирати филм налик графиту са високим садржајем угљеника, који се обично назива светли угљеник. Међу различитим угљоводоничним супстанцама, ароматични угљоводоници ће највероватније бити пиролизовани да би формирали светли угљеник.
3．Формирање адхезије песка на површини челичних и гвоздених одливака
Након што се растопљени метал убризга у калуп, низ физичких, хемијских и физичко-хемијских реакција ће се десити између метала, материјала за обликовање и атмосфере у калупу на интерфејсу метал-калуп. Лепљење песка је један од свеобухватних резултата ових многих реакција. Међу њима, ФеО игра изузетно важну улогу.
Тачка топљења ФеО је око 1370 степени, што је више од тачке топљења општег ливеног гвожђа. Међутим, када ФеО дође у контакт са силицијум песком, лако је створити фајалит (Фе2СиО4) са тачком топљења од 1205 степени. Фајалит може да генерише две еутектике са СиО2 или ФеО са тачком топљења од око 1130 степени. Ако на површини честица песка има глине или других алкалних оксида, могу се формирати и силикати са нижим тачкама топљења.
Пошто сам растопљени метал садржи одређену количину кисеоника, током процеса гвожђа (челика) и сипања течни ток ће бити оксидован кисеоником у атмосфери. Такође ће бити оксидисан атмосфером у калупу на почетку уласка у шупљину калупа. Након што растопљени метал уђе у калуп, ФеО постоји на интерфејсу метал-калуп. Под дејством металне статичке тлачне главе, ФеО ће се залепити за површину зрна песка, формирајући силикате ниског топљења са зрнцима песка и глином, а површина зрна песка ће се растопити. Када се метал још није очврснуо, ниско топљиви силикати у близини интерфејса се истискују у дубину пешчаног калупа. Пошто су се празнине између зрна песка прошириле, а на површини зрна песка постоје силикати који се лако навлаже растопљеним металом, растопљени метал може да продре у празнине између зрна песка, омотавајући зрна песка која нису отопљени, формирајући лепљиви песак. Овај процес је отприлике приказан на слици 2.
Слика 2 Поглед на процес формирања пријањања песка ливења
а) Истопљени метал долази у контакт са површином калупа, а површина метала се оксидира;
б) ФеО формира топљиве силикате у контакту са силицијум песком и глином;
