Смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло , воду и материал на основе сульфата железа, отличающаяся тем, что, с цельюулучшения выбиваеMOCTJJ , повышения живучести и упрощения технологического процесса, она дополнительно содержит едкий натр, а в качестве материала на основе сульфата железа - водный сульфат желе-, за - отход производства титановых белил, при следующем соотношении ингредиентов , мас.%: Жидкое стекло 5,0-6,0 Водный сульфат железа - отход произ1водства титановых белил . 4-7 Вода3-5 Едкий натр 1,0-1,5 Огнеупорный наполнитель Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (И) З(5В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Остальное (21) 3472689/22-02 (22) 21.07.82 (46) 30.01.84. Бюл.Р 4 (72) Е.А.Марковский, В.П.Гаврилюк, Л;И.Бутенко A.A.Пащенко, Л.И.Кущ, С.П.ДорошенкО и И.С.Суббота (71) Институт проблем литья AH УССР (53).621.742 ° 04(088 ° 8) (56) 1. Опыт Ленинградского станкостроительного объединения им.я.М.Свердпова., Л., 1974, с. 10-11..

2. Авторское свидетельство СССР

В 133197, кл. В 22 .С 1/02, 1960.

3. Патент Японии В 21184, кл. 11 A 21, опублик. 1970. (54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая ..огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, воду и материал на основе сульфата железа, отличающаяся тем, что, с целью улучшения выбиваемости, повышения живучести и упрощения технологического процесса, она дополнительно .содержит едкий натр, а в качестве материала на основе сульфата железа — воднь1й сульфат желе, за — отход производства титановых белил, при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Жидкое стекло 5,0-6,0

Водный сульфат железа — отход производства титановых белил 4-7

Вода 3-5

Едкий катр 1,0-1,5 Я

Огнеупорный наполнитель

1069922

Изобретение относится к литейному производству, а именно к жидкостекольным смесям для изготовления литейных форм и стержней.

В литейном производстве для изготовления форм и стержней нашли широкое применение смеси, связующим в которых служит жидкое стекло.

Известна стержневая смесь для изготовления крупных чугунных отливок, содержащая,. %: кварцевый песок 903, 10 едкий натр 1,7, древесно-угольный пек 4, жидкое стекло 4 51) .

Недостатком жидкостекольных смесей является их затрудненная выбиваемость, что,обусловлено сохранением 15 смесью значительной остаточной прочности после заливки и кристаллизации металла в Форме. Это снижает производительность труда в обрубных отделениях литья.

Для улучшения выбиваемости в состав смеси вводят органические или минеральные добавки. Органические добавки, как правило, характеризуются повышенной гаэотворностью, что может привести к образованию дефектов на поверхности отливок. Органические добавки выгорают прц, низких температурах, а при более высокой температуре в смеси образуется жидкая фаза и происходит процесс спека- 3Р ния. В этом случае более эффективными оказываются добавки неорганического происхождения 2}.

Известна формовочная смесь, содержащая, мас.Ъ: кварцевый песок 35

94,7-97,6, огнеупорную глину 3-5, жидкое стекло 5-6, 10%-ный раствор едкого натра 1-1,5, мел 0,3. Мел является добавкой для улучшения чистоты и качества поверхности. 40 . Однако указанная смесь использует; ся только для изготовления стального литья, что ограничивает область ее применения, имеет недостаточную выбиваемость,так как введение глины бо-„ лее 3% при незначительном количестве мела (0,3%) способствует смещению максимума прочности в область более высоких температур (до 1400 С),что весьма нежелательно при получении стальных отливок. Кроме того, мел, содержащийся в ее составе, способствует обраэованию химического пригара. Это объясняется тем, что при разложении мела выделяется окись кальция, которая совместно с окисью -55 алюминия, присутствующей в глине, и кварцевым песком может образовать легкоплавкий кальциевый полевой шпат, который непосредственно влияет на образование корки химического прига- 60 ра на поверхнбсти отливки.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм и стерж- 65 ней, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, воду и в качестве материала на основе сульфата железа побочный продукт при травлении стали 3 .

К недостаткам известной смеси относится сложность технологическо,го процесса, так как он требует проводить. смешивание при температурах не выше 15 С. Живучесть смеси при этом весьма мала. С повышением температуры скорость твердения увеличивается, что делает. практически невозможным применение смеси при температуре выше 15 С. Создание же в рабочей зоне пониженных температур, необходимых для использования смеси, способствует ухудшению условий труда рабочих. Кроме того, смесь имеет неудовлетворительную выбиваемость.

Цель изобретения — улучшение выбиваемости, повышение живучести и упрощение технологического процесса.

Для достижения указанной цели смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, воду и материал на основе сульфата железа, дополнительно содержит едкий натр, а в качестве материала на основе сульфата железа — водный сульфат железа, — отход производства титановых белил, при следующем соотношении ингредивнтов, мас.Ъ: Жидкое стекло 5,0-6,0

Водный сульфат железа — отход производства титановых белил 4,0-7,0

Вода 3-5

Едкий натр 1,0-1,5

Огнеупорный наполнитель Остальное

В качестве связующего в смеси используется жидкое стекло. Оптимальное количество связующего (5-6%) обеспечивает необходимые прочностные свойства смеси, а увеличение ведет к расходу связующего, а следовательно, к удорожанию стоимости смеси.

Водный сульфат железа вводится в смесь как раэупрочняющая добавка, улучшающая выбиваемость в виде отходов производства титановых белил., Эти отходы представляют собой мелкокристаллический порошок салатного цвета, состоят, в основном, из водного сульфата железа — Ге."О пН 0 (не менее 96%) и имеют следующий состав, мас.%: Рейоч, 47,5-54,01

Fe (s0 )з0,1-3,6, Н 0 45,13-52,5.

Колебайие химического состава в указанных пределах используемого отхода производства титановых белил на выбиваемость не оказывает существенного влияния. Раэупрочняющее

1069 22

3S

S0

55 действие добавки — сульфата железа начинает проявляться уже после сушки образцов при 150-250 С. Это объясняется тем, что в результате обезвоживания сульфата железа удаляется вода, что ведет к разрушению связей между зернами и тем самым вызывает разупрочнение смеси. Наиболее интенсивное отделение воды начинается при

120-150 С. При этом удаляется до шести молекул воды. При 650-750 С начинает разлагаться сульфат железа с образованием FeO и выделением 80, который проходит через смесь и разрывает пленку связующего, связь между зернами наполнителя нарушается и смесь еще в большей степени разупрочняется.

Поскольку действие разупрочняющей добавки эффективно в широкоМ интервале температур, предлагаемая смесь может быть использована для иэизготовления форм и стержней прн производстве литья из черных и цветных металлов.

Наиболее эффективным является содержание в смеси добавки водного сульфата железа 4-7%, которое обусловлено минимальной работой выбивки. Оптимальное колиМесюгво добавки

5%. Количество добавки менее 4% и более 7% ведет к ухудшению выбиваемости смеси.

Смесь увлажняют водой для улучшения процесса набивки Форм.

Смесь готовят в бегунах. Сначала смешивают огнеупорный наполнитель и водный сульфат железа, затем согласно составу добавляют воду и . . 10%-ный раствор едкого натра.j После добавления каждого следующего KQMпонента.производят перемешивание в течение 1-2 мин. Жидкое стекло вводят последним сразу всей порцией и перемешивают 3-4 мин.

В работе используют жидкое стекло с модулем 2,78 и плотностью 1,4

10 кг/мз.

Готовую смесь уплотняют в оснастке обычными способами. Из полученной смеси готовят стандартные образны цилиндрической формы диаметром и высотой 50 мк, которые испытывают на прочность, выбиваемость и гаэопроницаемость.

На прочность испытывают образцы сразу после изготовления (сырые), после выдержки на воздухе, подсушки в течение 30 мин при 50-60 С.

Выбиваемость оценивают по затраченной работе на выбивку стержней из отливки. Для этого в песчано-глинистые формы размером 280 180 .100 устанавливают стандартные цилиндрические образцы 50х50 мм и заливают сталью и чугуном. Температура расплава стали составляет 1560 С, а чугуна 1350 С. После охлаждения ме0 таллической отливки проводят выбивку стержней.

Составы и свойства предлагаемых смесей приведены соответственно в табл.1 и 2.

Живучесть известной смеси составляет 10 мин, а выбиваемость при содержании сульфата железа в количестве 2,0 мас.% и жидкого стекла в количестве 5,0 мас.% составляет

40-81 Дж.

Использование изобретения позволяет.применять смесь при заливке раз-, личными сплавами, упростить технологический процесс, улучшить выбиваемость смеси, испольэовать отходы химической промышленности, расширить сырьевую базу для получения формовоч-. ных смесей за счет использования отходов производства, удешевляет смесь предотвращает загрязнение окружающей среды.

1, Э к ономический эффект от исполь зо- вания предлагаемой смеси по сравнению с базовой в качестве которой выбрана жидкостекольная смесь, используемая в промышленности, содержащая, мас.%: жидкое стекло 5,5-6,5, 10%=ный раствор едкого натра 1,0-1,5, кварцевый песок остальное, составит

400 тыс, руб. за счет сокращения трудоемкости обрубно-выбивных работ при годовом выпуске стального литья

300 тыс. т. Снижение трудоемкости обрубно-выбивных работ, а также расхода электроэнергии позволит снизить себестоимость тонны литья на

30-35 руб..Кроме того, ее использование позволит решить ряд важных социальных задач:загрязнение окружающей среды, наиболее полное использование отходов производства, освобождение капитальных вложений, выделяемых на организацию, устройство и техническое обслуживание отвалов, а также расширение сырьевой базы для литейного производства.

1069922

Таблица 1 т

Содержание, мас.%, в составе

Ингредиенты

1 2 3 4.. 5 б 7 8 9 10

Кварцевый песок 87 84,5 86 85,5 86 84,5 81,5 81,5 85 81,5

Водный сульфат железа

5 3 4

5 5 5

Жидкое стекло

10%-ный раствор едкого натра

1 1,5 1

3 5 4

1,5 1,5 1,5 1,0 1,5

3, 5. 4 3 5

Вода

Таблица 2

Показатель

Состав

Г 1 (2 (3! 4; 5 б 7 (В

9 10

Прочность на сжатие, кгс/см после изготовления через

0,13 0,15 . 0,12 0,07

0.,15 0,16 .0,17 0,12

0,10 0,13

0,11. 0,13 0,16

0,13

0,15 0,19 0,25

0,14

0,18

0,5 ч

1 ч

0,17 0,18 0;20 0,17

0,20 0,20 0,23 0,28 0,22

0,25 0,20 0,35 0 ;18 0,20 0,33 0,25 0,35 0,45 0,30

2 ч

3 ч

0,28 0,50 0,55 0,75

0,45 0,35 0,58 0,32 0,35 0,45

0,55 1,20 1,25 1,37 0,90 0,89 1,55

24 ч

1 .

0„85 0,60 1,4 1,2 2,5 3,33 2,25 2,10 1,45 1,70 упрочненных до 50-60оГ

Газопроницаемость, ед.

173 165 193 180 195 200 200 200 183. 190

Живучесть, ч

3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5.Работа выбивки, Дж

18,49 20,5 18,49 24,6 24,6 20,5 22,59 28,7 18,49 18,49

6,16 8,.22 6,16 12,5 12,5 8,22 8,22 18,49 6,16 6,16

ВНИИПИ Заказ 11614/14 Тираж 775 Подписное

Филиал ППП ."Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 сталь чугун

5 6

4 4

1 1,5

3 4

0,14

0,16

7 8 5

5 5 6