Смесь для получения керамических форм и стержней

 

СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ по постоянным моделям, вклщчающая огнеупорный материал на основе диоксида кремния, гидролизованный этилсиликат и побудитель гелеобразования, отличающая ся тем, что, с целью улучшения качества форм и стержней путем повьппения седиментационной устойчивости и Живучести смеси, в качестве побудителя гелеобразования смесь содержит щелочные лигносодержащие вещества в виде десульфонированной сульфитно-дрожжевой бражки или натронного сульфатного щелока при следующем соотношении ингредиентов ,. мас.%: Гидролизованный атилсиликат 12,5-18,0 Десульфонированная сульi фитно-дрожжевая бражка или натронный сульфатный щелок 2,0-9,0 Огнеупорный материал на основе диоксида СО IS9 кремния Остальное 00 с& QO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

1 диоксида кремния

Остальное

t (21) 3569020/ 22-02 (22) 30.03.83 (46) 23.11.85. Бюл. ¹ 43 (71) .Ждановский металлургический институт (72) Ю.В. Филиппов, М.Н. Сосновцев и Г.Л. Давшан (53) 621.742.4(083.8) (56) Иванов В.Н. Зарецкая Г.М.

Литье в керамические формы но постоянным моделям. M. Машиностроение, 1975, с. 60.

Авторское свидетельство СССР № 363548, кл. В 22 С 1/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

NI 538808, кл. В 22 С 1/10, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N 1097433, кл. В 22 С 9/04, 1982. (54) (57) СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМНЧЕСКИХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ по постоянным моделям, включающая огнеупорный материал на основе диоксида кремния, гидролизованный этилсиликат и побудитель гелеобразования, о т л и—

„„SU„„1192899 А у 4 В 22 С 1/1О ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества форм и стержней путем повышения седиментационной устойчивости и живучести смеси, в качестве побудителя гелеобразования смесь содержит щелочные лигносодержащие вещества в виде десульфонированной сульфитно-дрожжевой бражки или натронного сульфатного щелока при следующем соотношении ингредиентов,. мас.X:

Гидролизованный зтилсиликат 12,5-18,0

Десульфонированная сульфитно-дрожжевая бражка или натронный сульфатный щелок 2,0-9,0

Огнеупорный материал на основе

1192899

Изобпетение относится к литейному производству, в частности к составам смесей для изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям с применением этилсиликатного связующего.

Цель изобретения — улучшение качества форм и стержней путем повышения седиментационной устойчивости и живучести смеси.

Используемую в предлагаемой смеси десульфинированную сульфитно-дрожжевую бражку получают путем щелочного гидролиза или оксигидролиза концентратов сульфитно-дрожжевой бражки, которая широко применяется в качестве связующего в литейном производстве СССР.

Технология десульфонирования лигносульфопатов заключается в следующем. В исходное сырье добавляют едкий натр из расчета 14-327. от сухих веществ лигносульфонатов в зависимости от температуры обработки (70-180 С).

Щелочную смесь вводят в автоклав, снабженный мешалкой и барботером, и производят тепловую обработку при укаэанных температурах. Для повышения глубины гидролиза через щелочную массу под давлением 2-6 ати пропускается кислород или воздух.

В этом случае процесс носит название оксигидролиза. При этом протекает реакция десульфонирования лигнина и превращение его в альдол:

R-SO> Na + 2Na0H

- R-ONa Na2СОз+Н 02 где R — - лигниновый остаток.

Процесс десульфонирования можно также проводить при атмосферном давлении. В этом случае содержание едкого натра выбирается по верхнему пределу. Положительный эффект также достигается при длительных выдержках щелочной массы (1-2 сут) при комнатной температуре.

Натронный черный щелок является побочным продуктом переработки древесины на целлюлозу натронным способом и представляет собой черную с коричневым оттенком жидкость с содержанием сухого остатка от 15 до 50 . Сухое вещество данного продукта состоит из 30-357. неорганичес5

10 !

40 ф5

55 ких и из 60-70Х органических веществ.

Десульфонированные литносульфонаты и патронный черный щелок обладают поверхностно-активными свойствами и способствуют увеличению жидкоподвижности суспензии, а следовательно, более качественному заполнению оснастки. Являясь коллоидным раствором, щелочной лигнин увеличивает седиментационную устойчивость суспензий. При прокаливании керамики за счет выгорания органических составляющих гелеобразователя образуется большое количество микропор, равномерно распределенных по объему смеси, не влияющих на качество поверхности отливок, что ведет к увеличению гаэопроницаемости. При этом ведение щелочного лигнина не оказывает существенного влияния на ве— личину усадки смеси.

Керамическую предлагаемую смесь приготавливают следующим образом.

В смеситель при вращении лопастей последовательно вводят связующее, ,затем наполнитель — огнеупорный материал на основе диоксида кремния и побудитель гелеобразования. После

1-3 мин перемешивания смесь выливают на модельную оснастку. После затвердевания смесь поджигают и затем прокаливают при температуре, близкой к 900 С в течение 1 ч. Формы после выжигания летучих составляющих загружают в печь при 150-200 С, нагрев ведут со скоростью 5-10 С/мин.

Составы смесей приведены в табл. 1 и 2, технологические свойства представлены в табл. 3 и 4.

Как видно из приведенных таблиц, оптимальным содержанием побудителя гелеобразования в смеси следует считать 2,0-9,0i. от веса смеси.

Уменьшение содержания ниже нижнего приводит к замедлению скорости твердения, снижению газопроницаемости керамической смеси и ухудшению поверхности керамики. Содержание его выше верхнего предела ведет к снижению живучести, уменьшению ceäèèåíтационной устойчивости состава и прочности смеси после прокаливания.

Предлагаемая смесь позволяет увеличить живучесть и седиментационную устойчивость керамического состава, а также газопроницаемость смеси в 2 раза. Высокая седиментационная

1192 стОгнеупорный наполнитель (песок и пылевидный кварц в соотно шении 1:3) 874 869 867 &55 810 770 730 650 7386

Гидролиэованный раствор этилси12,0 12,2 12,3 12,5 14,0 16,0 18,0 24,0 16,5. ликата

3 устойчивость (0,04-0,07%) состава позволяет стабилизировать фиэикомеханические свойства в объеме смеси, уменьшить количество технологических излишков за счет более равномерного распределения составляющих состава. Газопроницаемость смеси достигается .за счет микропор, образующихся в результате выгорания лигнина. Образование сажистого углеро- 1п да на поверхности зерен наполнителя . способствует улучшению противопригарных .свойств керамической смеси.

Линейная усадка составляет 0,8%, что обеспечивает получение более точных .геометрических размеров отливок.

В табл. 5 приведены данные значений живучести, времени перемешивания и отверждения по сравнению 20 с известной смесью.

Приведенное время перемешивания имеет чисто теоретический интерес, а практически длительность перемешивания суспензии составляет 1,0- 25

1,5 мин. Более высокие значения живучести и седиментационной устойчивости керамической суспенэии по сравнению с известной позволяют транспортировать ее на значительные 36 расстояния, что делает процесс изготовления литейных форм и стержней более гибким.

При использовании в качестве отвердителя щелочного лигнина в

899 4 количестве 2-9% достигается стабили. эация технологических свойств керамики (табл. 3 и 4) по прочности

0,63+0,13 NIIa, по вязкости 23 с, по гаэопроницаемости 110+15 ед., по седиментационной устойчивости

0,05+0,1, что говорит о плавном и равномерном процессе отверждения смеси.

Величина седиментационной устойчивости суспензии определялась по величине расслоения суспензии в мерном цилиндре емкостью 500 см в течение 2 мин по следующей формуле

5 = — 1оо

Н„

Hob где 5 — величина седиментационной. устойчивости, %, Н„ — объем выделившейся жидкости см 3, Hpg- общий объем суспензии, см

Основные физико-химические характеристики десульфонированных лигносульфонатов (сульфитно-дрожжевая бражка) и натронного щелока приведены в табл. 6..

Реализация изобретения благодаря хорошей седиментационной устойчивости и живучести смеси позволяет также транспортировать ее через раздаточные емкости на значительные расстояния, что сделает технологический процесс изготовления керамических форм и стержней более гибким.

Таблица 1

1192899

Продолжение табл.1

Содержание, мас.7 в смеси

Ингредиенты 7 8

4 5 6 известоптимальная иая

Триэтаноламин в виде

40Х-ного

2,14

7,5. Таблица 2

Ингредиенты

Содержание мас.7 в смеси

3 4

5 (оптимальная известная

Огнеупорный наполвиде

407-ного

2,14

7,5 водного раствора

Смола пиролиза древесины

"оксисан" Десульфонированные лигносульфонаты нитель (песок и пылевидный кварц в соотношении1:3)

Гидролизованный. раствор этилсиликата 32

Триэтаноламин в водного раствора

Смола пиролиэа древесины

"оксизан"

Натронный щелок черный

0,6 0,9 1 0 2,0 . 5 0 7,0 9,0 11,0

87,4 86,9 86,7 85,5 81,0 77,0 73,0 65 0 73 86

12,0 12,2 12,3 12,5 14,0 16,0 18,0 24,0 16,5

0,6 0,9 1,0 2,0 5,0 7,0 9,0 11,0

1192899

Таблица 3

Смесь

Свойства до прокалки

1,10 1,10 1,10 1,07 1 07 1,02 0,98 0,80 1 161,31 после прокалки

0,67 0,65 0,65 0,65 0,63 0,58 0,50 0,43 0,95

1,08

22-24

33-70

76 калки, ед, Линейная усадка, 7

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 0,06 0,07 0,10 0,12

Шероховатая с наличием заметных пор

Поверхность ровная, без короблений и видимых трещин

Качество поверхности керамики

Предел прочнбсти на изгиб, ИПа

Вязкость по ВЗ-4 при 20 С, с

Газопроницаемость после проСедиментационная устойчи-. вость суспензии, %

5 (оптимальная) 24 24 23 23 22 22 21

78 78 98 110 120 125 51

9 (известная

2192899 Таблица 4

Смесь

Свойства до прокалки

1,15 1,12 1,10 1,10 1,10 1,07 0,97 0,78 1,161,31 после прокалки 0,76 0,74 0,72 0,72 0,70 0,65 0,68 0,48 0,951,08

25 24 24 22 21 21 20 22-24

26 после

110 115 115 120 142 33-70 прокалки, ед.

78 80

70.

Линейная усадка,l

0,8 0„8 0,8 0,8 0,9 0,8 0,8

0,8

0,8

0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,07 0,10 0,12

Качество поверхности кеШероховатая с нали- Поверхность ровная, без короблений чием заметных пор и видимых трещин рамикн

Предел прочности на Изгиб, МПа

Вязкость по ВЗ-4 при 20 С, с

Газопроницаемость

Седиментационная устойчивость суспензии, Ж

5 (оптимальная) 9 (известная) (2

1192899

Таблица 5

Свойства

Живучесть, мин

0,5 0,5

8-10 6-8 4-5

23-24 15-17 12-13

30

Таблица 6

Характеристика

Натронный черный щелок

Десульфонированные лигносульфонаты

Внешний вид

Вязкость по В3-4, с

22

Плотность, т/м

1,24

1,23 рН

12

Составитель И.Куницкая

Редактор Н.Тупица Техред Ж.Кастелевич

Корректор С.Черни

Заказ 7205/13

Время перемешивания, мин

Время отверждения смеси, мин

Составы по табл. 1 и 2

5 6 7 8 (г з ) j

10-15 7-8 5-6 4 3

10 445 354 3 25 1

Темно-коричневая жидкость Темно-коричневая жидкость

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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