Processo CORDIS. Sistema legante inorganico per azzerare le emissioni in formatura e in colata. Dr. MINGARDI Cesare

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1 Processo CORDIS Sistema legante inorganico per azzerare le emissioni in formatura e in colata SUPERNOVA Brescia - 2 ottobre 2015

2 Introduzione I sistemi leganti utilizzati in fonderia per la formatura delle anime possono essere classificati come: Sistemi leganti organici Sistemi leganti inorganici

3 Sistemi leganti organici I sistemi leganti organici utilizzano delle resine che, attraverso un processo di polimerizzazione, conferiscono alla formatura di sabbia refrattaria una resistenza meccanica sufficiente per l utilizzo in colata. Con i sistemi leganti organici si possono formare anime geometricamente molto complesse che permettono la produzione di getti altrettanto complicati Dopo la colata le anime devono poter essere eliminate dal getto con facilità: questa fase prende il nome di sterratura.

4 Limiti dei sistemi leganti organici I sistemi leganti organici hanno tre grossi limiti: In fase di formatura possono dare problemi ambientali per l emissione di vapori di sostanze pericolose e fumi dovuti alla presenza di monomeri residui della resina di condensazione, di catalizzatori e di eventuali solventi del sistema legante. Inoltre nei sistemi a caldo si possono anche sviluppare fumi per degrado termico del legante. In fase di colata sono soggetti ancora ad evaporazione dei solventi, alla combustione e al processo di cracking termico con sviluppo di gas, fumi e condensati Lo sviluppo di gas e la scarsa stabilità alle alte temperature, da parte del sistema legante organico, possono pregiudicare la qualità dei getti con varie tipologie di difetti: soffiature, porosità, deformazioni geometriche,ecc.

5 Sistemi leganti inorganici I sistemi leganti inorganici sono costituiti da ossidi e sali minerali e, come tali, non sono soggetti ad evaporazione, combustione o cracking termico. Questi leganti a base di sali minerali usano, come unico solvente, l acqua: in formatura sono inodori e non emettono sostanze pericolose: l unico l prodotto sviluppato è il vapore acqueo. in colata non emettono sostanze pericolose, vapori, gas, odori o fumi rimanendo invariati fino alla temperatura di fusione (900 C ca.)

6 Sistema CORDIS Il sistema legante inorganico CORDIS è composto da due componenti: CORDIS - legante liquido a base di silicati opportunamente modificati dove l unico solvente è l acqua. ANORGIT - additivo in polvere a base di sostanze inorganiche refrattarie naturali e sintetiche.

7 CORDIS: come classificarlo Il sistema legante inorganico CORDIS può essere definito come un processo: HOT-BOX (cassa d anima calda) abbinato ad un gasaggio con aria calda. In formatura non avvengono reazioni chimiche ma siamo in presenza di un processo di essiccazione

8 Principi applicativi per la formatura di anime con il sistema inorganico CORDIS CORDIS Legante Soluzione acquosa di silicati modificati Sabbia Miscelazione ANORGIT Additivo in polvere Miscela di refrattari sintetici e naturali (polvere) P Gasaggio con aria calda C Cassa d anima riscaldata C

9 Impiantistica per il CORDIS: Casse d anima Le casse d anima devono essere riscaldate ad una temperatura di almeno130 C, per la formatura di anime con sezioni sottili, fino a 200 C, per la formatura di anime che presentano zone ad elevato spessore. Per il riscaldamento delle casse d anima possono essere utilizzati: Riscaldamento elettrico Riscaldamento con olio diatermico Riscaldamento con vapore acqueo

10 Impiantistica per il CORDIS: Sistema di gasaggio Per velocizzare il processo di formatura CORDIS, oltre alle casse d anima riscaldate, la sparaanime deve essere munita di un sistema di gasaggio ad aria calda. Si deve quindi disporre di un generatore d aria calda di elevata capacità termica. La temperatura dell aria di gasaggio deve essere di C C ad una pressione di 3 5 bar.

11 Stoccaggio delle anime formate in CORDIS L umidità ambientale e la temperatura di stoccaggio hanno una forte influenza sulla stoccabilità delle anime formate con il CORDIS: a parità di UR % dell ambiente le basse temperature favoriscono uno stoccaggio più prolungato Velocità di reidratazione in funzione della TEMPERATURA e dell UR %

12 Sviluppo di fumi e gas in colata del CORDIS Il sistema legante CORDIS non è soggetto a combustione o degrado termico per cui in colata non sviluppa gas, fumi e condensati. Si hanno perciò i seguenti vantaggi: Assenza totale di fumi, odori o emissioni pericolose per l ambiente Assenza di porosità o soffiature nei getti Nessun deposito carbonioso o di peci nelle conchiglie

13 Apparecchio per la determinazione dei condensati e degli odori Geruchsbeutel Probekörper vor und nach dem Abguss

14 Confronto condensati CORDIS e COLD-BOX Cordis - System Cold-Box - System Menge Quantità dercondensato Kondensate ~ 0 g/kg ~ 3,25 g/kg

15 Quantità di condensati per i vari sistemi leganti amount of condensate [g / kg Kern] 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Binder system Cold-Box-TEOS Resol-CO2 Shell Warmbox No bake Cordis (Inorganic)

16 Condensati in conchiglia Conchiglia dopo la colata di 10 anime in CORDIS Conchiglia dopo la colata di una sola anima in COLD-BOX Poliuretanico

17 Confronto sviluppo odori tra CORDIS e sistemi organici in colata

18 Potere raffreddante della formatura in CORDIS Il sistema legante CORDIS, una volta essiccato, può essere assimilato ad un vetro la cui conducibilità termica è molto elevata. Questo aumenta la velocità di raffreddamento del getto. La maggiore velocità di raffreddamento permette di avere, sulle superfici dei getti prodotte dall anima, i seguenti vantaggi : Maggiore densità Reticoli cristallini del metallo più fini e compatti Velocità di raffreddamento comparabile alla conchiglia con minori tensioni residue dopo raffreddamento Riduzione del tempo ciclo in produzione.

19 Analisi ambientali del CORDIS in colata Campione Fosfati / µg/g* Silicati / µg/g* Cordis 4820BF, anima con 3% di sistema legante complessivo < 1 <1 * µg/g = microgrammi di sostanza per grammo di sabbia

20 Confronto analisi ambientali tra CORDIS e sistemi organici in colata

21 Confronto emissioni BTX tra CORDIS e sistemi organici in colata

22 Rigenerazione della sabbia delle anime formate in CORDIS La sabbia refrattaria delle anime formate in CORDIS dopo la colata può essere recuperata con un processo di rigenero combinato: meccanico / termico / meccanico. La sabbia rigenerata può essere riutilizzata al 100% in formatura.

23 CORDIS Vantaggi Svantaggi Nessuna emissione di odori e prodotti pericolosi in formatura Nessun sviluppo di gas, fumo e prodotti pericolosi in colata Stoccaggio delle anime che sono sensibili all umidit umidità. Sterratura solo meccanica Nessun problema di erosioni nelle anime Eccellente stabilità dimensionale e geometrica delle formature in colata Ottima superficie dei getti Sterratura meccanica estremamente facilitata

24 Grazie per l attenzione Per informazioni: cesare.mingardi@satef-ha.it