Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для и з готовле ни я само твердеющих форм, стержней, футеровок, и может быть использовано в металлургии, а также в огнеупорной промышленности для получения высокоогнеупорных масс.

Известны самотвердеющие смеси, содержащие смолы, неорганические связующие: жидкое стекло, цемент, окалину железную, железорудный концентрат, магнезит, хромомагнезит (11.

Йзвестно применение для приготовления самотвердеющих смесей железа в виде различных соединений колошниковой пыли (2 g, плавильной пыли (31, крокуса (4 1.

Известные самотвердеющие смеси, содержащие синтететические смолы, жидкое стекло, цемент, магнезит, хромомагнеэит, ферросилиций, феррохромовый шлак, колчеданные огарки, оксалаты и сульфаты железа имеют низкую долговечность.

Самотвердеющие смеси, имеющие низкую долговечность, после изготовления из них форм, стержней"и заливки жидким металлом выбрасываются в отвал или в незначительном количестве используются в качестве огнеупорного наполнителя вновь для своего приготовления.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому эффекту к изобретению является холоднотвердеющая смесь, включающая огнеупорный наполнитель (например, кварцевый песок)

92,0 вЂ” 97,8 вес.Ъ окислы железа в виде порошка магнитного черного

0,7-4,0 вес.Ъ и 1,5-4,0 sec.% ортофосфорной кислоты (5 J.

Эта смесь имеет следующие физикомеханические характеристики: прочность при изгибе через 1,0 ч 0,00,4 кгс/см2;.4,0 и 0,1-1,0 кгс/см ;

24,0 и 0,5-1,5 кгс/см> живучесть

7-10 мин, температура разогрева смеси 50-60 С.

Недостаточная прочность при изгибе в первые,часы твердения смеси является причиной высокой хрупкости стержней, приводящей к их поломке при раскрытии стержневых ящиков.

25 кроме того, высокий разогрев смеси приводит к взаимодействию с оснасткой и вызывает ее повышенный износ, Целью изобретения является-повышение прочности смеси при изгибе

30 и снижение ее температуры нагрева.

1002080

4,5-12,0

Трифолин

Ортофосфорн ая кислота

3 5-10,0

Огнеупорный наполнитель

Остальное

Трифолин имеет следующий зерно- 20 вой состав, вес.Ъ:

Проход через сетку 045

1,1-3,5

Проход через сетку 015, 10,0-18,0

Проход через сетку 005

40,0-60,0

Тряфолин вЂ” неорганический пылевидный материал, состоящий иэ

62,0-75,0% Ге203 и 25,0-38,0% FeO.

В табл. 1 приведены аналитические 35 данные трифолина и для сравнения данные аналогичных материалов; порошка магнитного черного, крокуса, окалины железной.

Из данных табл. 1 следует, что 40 трифолин в отличие от порошка магнитного черного, крокуса и окалины железной имеет более низкое содержание Fe>03 и более высокое содержание Feб. Трифолин содержит 62,075,0Ъ Ге О, 25,0-38,0 FeO порошок магнитный черный 92,0-100,0% Fe 03 р

0,0-8,0% FeO, крокус 80,0-90,0% е 03„

10,0-20,0% FeO и окалина железная

45,0-55,0Ъ Fe20> 45,0-55,0 FeO

Как видно из табл. 3 и 4,риэ::. .:..о" механические и технол -:ические;."в;: .ства зависят от химическо".о сост.:. ва трифолина.

Оптимальный химический состав находится в пределах„ вес.%: c -.о:железа (Fe203} 62,0-7:,О,- э;:.ись железа (FeO) 25,0=38,,0, овышен: а содержания свыше 75,0Ъ Г=-О-,, л -.,х жение содержания FeO ни: е =,О;, -1 увеличивает хрупкость, нижает живучесть до величин, препят:-.твующи получению сломаных c.: .:;-;не . и . ср;:.

Уменьшение в связующем количес

Fе203 ниже 62,ОЪ оптималь

Для достижения поставленной цели самотвердеющая смесь для изготовле ния литейных форм и стержней, вклЫчающая окислы железа, ортофосфорную кислоту и огнеупорный наполнитель, в качестве окислов железа содержит трифолин при следующем соотношении ингредиентов, вес.Ъ:

Причем трифолин имеет следующий химический состав, вес.Ъ:

Окись железа 62,0-75,0

Закись железа 25,0-38,0

Проход через сетку менее 005 Остальное

Сырьем для получения трифолина являются отходы анйлино-красочной промышленности, которые перерабатываются с получением порошка окислов железа с заданным химическим и 55 зерновым составом. В промышленности трифолин используется в области сельского хозяйства, а именно при очистке семян от сорняков °

Применение трифолина для получе- . ния связующих безопасно, желательно, так как расширяет область создания и применения нетоксичных, малоотходных самотвердеющих смесей в отечественной промышленносТи. 65

B отличие от порошка магнитного черного, крокуса, окалины железной трифолин имеет рассредоточенную степень дисперсности. У него ocòüòo:; сите 045 составляет 3,5%, а у порошка магнитного черного и крокуса остаток на сите 045 отсутствует, вместе с тем окалина железная представляет собой пластины с размером до 55 мм.

Трифолин на сите 015 имеет остаток 15,0Ъ, порошок магнитный лерный на этом же сите не имеет остатка, а крокус 5,0%. На сите 005 у трифолина остаток составляет 60,0%, у порошка магнитного черного < 10Ъ, у крокуса 20,0%.

Указанные отличия являются :ущес.венными, так как вследствие -.елее низкого содержания Ге О- и наличия рассредоточенной структуры у трифолина его взаимодействие с ортофосфорной кислотой не приводит к сильному перегреву смеси и процесс отверждения лежит в болевЂ широком временном диапазоне, что значительно снижает хрупкость смеси по сравнению со смесью, содержащей порошок магнитвЂ” ный черный, крокус или молотую окалину железную.

В качестве огнеупорногo наполни-теля рекомендуются формовочные пески на кварцевой основе, порошкообразные вЂ” доломит, хромит, цирк-н, !.;агнеэит, хромомагнеэит,. жмот, лорун,:i, хромитовая руда, молотые,.:.".работанныхромомагнеэитовые и магнезитс.;.",:.смят=вые огнеупоры.

Ортофосфорная кислота может ;ь..ь использована 50-80Ъ-ная как т"-p. .êческая, так и экстракц;-оннак, Составы и свойства смесей риве=дены соответственно в табл, 2 и 3, Как видно из табл. 1 и 3 физикомеханические и технологические свойства смеси по иэобретe :û÷ эна-:ительно выше свойств иэвесгнс-й смеси.

Оптимальность химического состава трифолина по граничным эначечи..м иллюстрируется составами и свойствами смесей, которые привед: н-.,: гоответственно в табл. -" и 5.

1002080

Таблица 1 орошок маг- Крокус нитный черный

3 4

Трифолин П

Окалина. железная

Наименование показателей

Туб-14-870-72 ТУ-6-14-009-79 Туб-14-483-76 не имеется

ГОСТ или технические условия

Содержание

FeZ03 %

45,0-55,0

92,0-100,0 80,0-90,0

62, 0-75,0

Содержание

Fe0, %.

10,0-20,0

45,0-55,0

0,0-8,0

25, 0-38, 0 ны и одновременно повышение сверх

38,0% Ге0 значительно повышает ооыпаемость смеси, что свидетельствует о ее раэупрочнении во времени (то есть хранение стержней свыше суток не допускается). 5

Оптимальность зернового состава предлагаемой смеси иллюстрируется по нижнему пределу по проходу через сетки: 0,45-1,1%; 015-18,0%; 00560,0Ъ; а остальное до 100Ъ-более мел- 10 кая фракция. По промежуточному про-. ходу через сетки: 045-2,2Ъ; 01514,0%; 005-50%; а остальное до 100Ъ более мелкая фракция. По верхнему проходу через сетки: 045-3,5Ъ; 15

015-10,0Ъ; 005-40,0; а остальное до 100Ъ более мелкая фракция. Зерновой состав трифолина получен по предварительному его рассеву по фракциям с последующим подбором составов 0 по пределам. Составы смесей и их физико-механические и технологические свойства приведены в табл. 6 и 7.

Иэ данных табл. б и 7 следует, что с увеличением степени рассредоточенности связующего физико-механические и технологические свойства смеси стремятся к оптимуму. Так, с повышением дисперсности связующего сверх оптимальной величины повышаются темп твердения, температура разогрева и, как следствие, снижается живучесть, повышаются температурные напряжения, снижающие прочность смеси.

Оптимальное количество трифолина в самотвердеющей смеси находится в пределах 4,5-12,0%. Уменьшение количества трифолина ниже оптимальной величины повышает хрупкость смеси, что отрицательно влияет на качест- 40 во изготовленных иэ нее стержней и форм. Повышение же количества трифолина в смеси сверх установленного оптимального количества значительно снижает живучесть, повышает стоимость изготовления литейных стержней и форм.

Таким образом, предлагаемая самотвердеющая смесь обладает более низкой хрупкостью, меньше разогревается, имеет более высокую живучесть, чем известные аналогичные самотвер-. деющие смеси. В соответствии с изоб- ретением самотвердеющая смесь рекомендуется для изготовления литейных стержней, форм для сложного чугунного и стального литья, когда возможна поломка тонких перемычек и выступок. Стержни и формы выбиваются на выбивных решетках, возврат полностью используется для приготовления самотвердеющей смеси, а отливки получаются с чистой поверхностью и без каких-либо дефектов по вине предлагаемой смеси.

Использование самотвердеющей смеси для приготовления высокоогнеупорных масс обеспечивает повышение стойкости футеровки в два и более раз, а также значительно снижает трудоемкость выполнения футеровки.

В случае необходимости возврат предлагаемой самотвердеющей смеси легко классифицируется с помощью магнитов на формовочный песок (огнеупорную составляющую ) и трифолин.

Попадание в отвал отходов такой самотвердеющей смеси не засоряет землю, воду, воздушное пространство вредными веществами, так как производные фосфатов железа легко усваиваются природой.

Ожидаемый годовой экономичрский эффект от максимального объема ис-. пользования изобретения составляет

400-750 тыс.руб.

1002080

Продолжение табл.1 з ) 4

Внешний вид порошок от черно."о до темно-коричневого цвета порошок от черного до темно-коричневого цвета

О,ОВ

015 до 5,0Ъ

20,0%

005

Магнитовесовая проба, r

8,0

8,0 до 88 до 85

Не менее

100

Огнеупорность (температура плавления); С 1400-1550

1590-1595

1450-1590 1370-1400

Таблица 2

Составы смесей, вес.В

Наименование ингредиентов

4,5

12,0

7,0

Трифолин

Порошок магнитный черный

7,0

Ортофосфорная кислота

6,0

10,0

6,0

3,5

92,0

87,0

78,0

87,0

Степень дисперсности, остаток на ситах "045

Качество порошka по выявлению магнитных частиц, Ъ

Кварцевый песок порошок от черного до. темно-коричневого цвета

1,1-3,5%

10,0-18,0%

40,0-60,0%

О,Оа

О,ОВ пластины темно-бурого цвета пластины до 55 мм

1О02080

Таблица 3

1,2

0,4

0,7

0,5

2,3

1,0

1,6

1,2

1,5

3,0

1,8

2.,0

28,0

35,0

30,0

15,0

34,0

44,0

37, 0

22,0

38,0

50,0

42,0

39,0

0,07

0,13

0,10

0,09

50-65

3,0

5,0

17,0

20,0

Живучесть, мин

120

200

220

Осыпаемость, %

g,ã0,О,ОЗ

0,05

0,15

2,5

2,0

3,5

1,2

0,8

0,7

0,5

0,3

,Таблица 4

Составы смесей

7,0

6,0

87t0

87 0

87,0

Кварцевый песок

Физико-механические и технологические свойства смесей

Прочность при изгибе (хрупкость смеси) кгс/см, через

1,0 ч

4,0 ч

24,0 ч

Прочность при сжатии, кгс/см через

1,0 ч

4,0 ч

24,0 ч

Сырая прочность, кгс/ом Температура нагрева (разогрев смеси в процессе ее отверждения); С

Газопроницаемость, ед.

Остаточная влажность, %

Выбиваемость, остаточная прочность, кгс/см2, после прогрева смеси при 1000 С в течение 3 ч

Наименование ингредиен. тов

Трифолин

Порошок магнитный черный

Окалина железная

Ортофосфорная кислота

Количественные характеристики составов смесей, приведенных в табл. 2

1002080

Та блиц а 5

0,4

0,5

0,7

1,2

1,6

1,0

24,0 ч

1,7

2,0

1,5

28,0

25,0

34,0

30,0

42,0

38,0

32,0

0,08

0,10

0,07

5 0-65

Живучесть, мин

3,0

12,0

17,0

120

180

200

0,20

0,05

0,30

2,5

2,0

2,2

0,8

0,5

0,6

Таблица 6

7,0

Физико-механические и технологические свойства смесей

Прочность при изгибе (хрупкость смеси ), кгс/см, через:

1,0 ч

4,0 ч

Прочность при сжатии, кгс/см через

1,0 ч

4,0 ч

24,0 ч

Сырая прочность, кгс/см

Температура нагрева (разогрева смеси в процессе ее отверждения), ОC

Газопроницаемость, ед.

Осыпаемость, В

Остаточная влажность, В

Выбивае алость, остаточная прочность, кгс/см2, после прогрева смеси при 1000ОС в течение 3 ч

Наименование ингредиентов

Трифолин, имеющий зерновой состав по проходу через сетки

045-1,1Ъ; 015-18,0Ъ;

005-60,0%, "остальное до

100% более мелкая фракция

Количественные характеристики составов смесей, приведенных в табл. 4

30,0

37.,0

Составы смесей, вес. Ъ

1ОО2О8О

7,0

6,0

87,0

87, О

87,0

0,5

0,7

О,б

1,3

1,6

1,4 1,8

4,0 ч

24,0 ч

1,7

2,0

30,0

26,0

29,0

33,0

37,0

35,0

39,0

42,0

37, О.

0,07

0,08

0,10

20,0

17,0

12,0

Живучесть, мин

200,0

220

180

Наименование ингредиентов

Трифолин, имеющий зерновой состав по проходу через сетки: 045-2,2Ъ; 015-14,.0Ъ;

005-50%; остальное до 10ОЪ более мелкая фракция

Трифолин, имеющий зерновой состав по проходу через сетки: 045-3,5Ъ; 015-10,0%;

005-4ОЪ; а остальное до

10ОЪ более мелкая фракция

Ортофосфорная кислота

Кварцевый песок

Физико-механические и технологические свойства смесей

Прочность при изгибе (хрупкость смеси), кгс/см, через:

1,0 ч

Прочность при сжатии, кгс/см

2 через:

1,0 ч

4,0 ч

24,0 ч

Сырая прочность, кгс/см2

Температура нагрева (разогрев смеси в процессе ее отверждеоc

Газопроницаемость, ед.

Продолжение табл 6

Составы смесей4 вес.%

Т а б л и ц а 7

Составы смесей соответственно табл. 6

1002080

Продолжение табл. 7

Физико-механические и технологические свойства смесей

Составы смесей соответственно табл. 6.Осыпаемость, В

Остаточная влажность, В

0,06

0,07

0 05

2,0

Выбиваемость, остаточная прочность, кгс/см, после прогрева смеси при 1000 С в течение 3 ч

0,7

0,5

Формула изобретения

Проход через сетку менее 005

Остальное

Трифолйн

Ортофосфорная кислота

4,5-12,0

3,5-10,0

Огнеупорный наполнитель

Остальное

62,0-75,0

25,0-38,0

Окись железа

Закись железа

Составитель И, Гончарук

Редактор Н. Багирова Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Бутяга

Заказ 1689/5 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая окислы железа, ортофосфорную кислоту и огнеупорный. наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности .смеси при изгибе и снижения ее температуры нагрева, смесь в качестве окислов железа содержит трифолин при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

2. Смесь по п.1, о т л и ч а ювЂ” щ а я с я тем, что трифолин имеет следующий химический состав, вес.В:

25 3. Смесь по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что трифолин имеет следующий зарновой состав, вес.Ъ:

Проход через сетку 045 1,1-3,5

Проход через сетку 015 10,0-18,0

Проход через сетку 005 40,0-60,0

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Жуковский С.С. и Лясс A.M.

Формы и стержни из холоднотвердею4g щих смесей, Машгиз. M., 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М 464552, кл. С 04 В 7/26, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2836264, кл.В 22 С 1/18, 4 . 1979.

4. Авторское свидетельство СССР 9 907929, кл. В 22 С 1/18, 1979.