Состав смеси для изготовления литейных форм и стержней

 

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я1 4 В 22 С 1!00

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8,5-10,5

20,0" 30,0

0,5-2,5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3772307/22-02 (22) 20.07.84 (46) 07.06.86, Бюл, Ф 21 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола

{72) Ю.А. Дрягнн, И.М. Знсман, А.П. Никифоров и С.А. Никифоров (53) 621.742.4(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР

21- 339090, кл. В 22 С 1/00, 1979, Авторское свидетельство СССР

В 1002080, кл. В 22 С 1/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1009604, кл. В 22 С 1/00, 1983. (54) {57) СОСТАВ СМЕСИ ДДЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, вклю„.SU„„1235608 А 1 чающий огнеупорный материал на основе кремнезема, ортофосфорную кислоту, воду и материал, содержащий окислы железа, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения прочности, живучести и гаэопроницаемостн смеси, он в качестве материала, содержащего окислы желеэа, содержит боксит при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Огнеупорный материал на основе кремнезема 57,0-72 0

Ортофосфорная кислота

Боксит

Вода

1235608

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для приготовления форм и стержней из металлофосфатных холоднотвердеющих смесей.

Цель изобретения — повышение прочности, живучести и газопроницаемости смеси, Предлагаемая смесь содержит огнеупорный материал, ортофосфарную кислоту, баксит и воду.

В качестве огнеупорного материала, содержащего кремнезем, используется кварцевый песок, который является наполнителем смеси, термическая кислота и боксит.

Применяемый в укаэанных смесях боксит .может взаимодействовать с ортофосфорной кислотой и вызнать твердение смесей с формированием высоких показателей прочности, живучести, газопроницаемости и улучшить другие технологические свойства, Формирование указанных свойств. предопределяется составом боксита, который содержит 28 вес. окислов железа, связаннь>х в виде ал>оминиевых и силикатных соединений, В силу этого активность окислов железа в соединениях по отношению к ортофосфорной кислоте э а гительно меньше, чем в свободном виде, как эта имеет место в материале, приводимом в известном составе — ваграночной гари. В связи с этим увеличивается инкубационный период твердения, а следовательно, живучесть смеси в цепом, что обеспечивает большую гибкость в организации производства, уменьшение отходов смеси, возможность изготовления сред4 них и крупных по массе стержней и форм с равномерными свойствами по всему объему изделий.

Упрочненпю известных смесей способствуют образующиеся от взаимодействия ортафофсфарной кислоты с алюминиевым порошком алюмофосфаты, В предлагаемой смеси аналогичные ал>омофосфаты обраэуютсл при взаимодействии ортофосфорной кислоты с бакситом, при катаром процесс твердения смесей протекает за счет химической реакции замещения алюминатов и силикатов же-. ,леза с образованием комплексных алюможелезофосфатных и кремнежелезофосфатнь>х каллоидных соединений, предопределяющих их упрочнение с образованием глубоких коагуллционных связей,.

10 !

55 что обеспечивает высокие прочностные свойства смесей. При протекании химической реакции между ингредиентами происходит массообмен в системе боксит-ортофосфорная кислота, в результате которого происходит структурирование связующего вещества с образованием гаэопроницаемых пор, в силу чего газопроницаемость смеси увеличивается в 5-6 раз, например с 40 до 200 ед после 1 ч выдержки свежеприготовленной смеси.

Предлагаемый для применения в смесях боксит является материалом широко распространенным, дешевым.

В смесях можно применять любые марки боксита, но предпочтительными являются Б-4 и Б-6, так как они лег- . ко раэмалываются в любых применяемых в литейных цехах катковых смесителях без какой-либо предварительной подготовки„ Баксит можно также предварительно размалывать и применять в виде порошка в шлаковых смесителях непрерывного действия или лопастных мешалках периодического действия, При испытании смесей контролируют следу>ощие параметры: живучесть, прочность и газопраницаемасть.

Живучесть определяют следующим образом, Готовят порцию смеси массой

6 кг и иэ нее через каждые 5-10 мии отбирают порции смеси из расчета изготовления из них трех стандартных образцов для испытания на прочность.

Живучесть смеси определяют па времени сохранения заданной исходной прочности с отклонениями в пределах

>1 0%, Прочность определяют по стандартной методике при сжатии цилиндрическ»х образцов размером 50х50 мм, уплотненных трехкратным ударом стандарт»ага копра. Газопроницаемость определяют стандартнь>м методом, Контролируют также остаточную прочность смесей после предварительного нагрео, ва до l000 С и последующего охлаждения до 25 С.

При испытании в составах смесей изменяют содержание сухих ингредиентов кварцевого песка и боксита иэ расчета их суммарного содержания, равного 89 мас. . Содержание ортофосфорной кислоты в составе смесей увеличивак>т на 1,0 мас. . на каждые

5 мас./ боксита. Причем общее содержание жидких компонентов ортофосфор1235608 ной кислоты и воды в смеси выдерживают постоянным и в сумме равным

11 мас.X. Смеси готовят в катковом лабораторном смесителе порциями массой по 6 кг. 5

Результаты испытания, составы смесей и их технологические свойства представлены в таблице.

Из оптимальных составов смесей .изготовлены формы и стержни для стальных отливок катков массой 80 кг.

Смеси, готовят на смесителе каткового типа. Порядок ввода материалов следующий: загружают в смеситель пе- 15 сок и боксит, заливают ортофосфорную кислоту и воду, Время перемешивания сухих ингредиентов 2,5 мин, после загрузки жидких компонентов 3,5

4 мин. Готовую смесь высыпают в кю- 20 бель (коробку) и транспортируют к .месту изготовления форм или стержней. Изготовление облицованной формы осуществляют на встряхивающей машине.

Нанолнительную смесь используют песчано-глинистую сырую с характеристикой:прочность г1ри сжатии 0,48 кгс/см 1 газопроницаемость 100 ед, После изготовления формы кратковременно (12l5 мин) подсушивают переносной газо- 30 вой горелкой.

Стержни готовят в деревянных ящиках при уплотнении пневмотрамбовкой.

Готовые стержни, извлеченные из ящиков, выдерживают (провяливают) на воздухе в течение 50-60 мин и направляют на сборку форм. Формы заливают углеродистой сталью при 1610 С по пирометру. Полученные отливки признаны годными, имеют хорошую чис- 40 тоту поверхности снаружи и внутри:

Стержни легко выбиваются на выбивной решетке.

Как видно из таблицы, при содержании в смесях 15 мас,X боксита свойст-15 ва по исходной прочности сравнительно малы и не удовлетворяют производство.

Содержание ингредиентов по примерам составов смесей, мас.7

1 2 3 4

Песок

69

59

Боксит

20

30

Ингредиенты и физико-химические свойства

При содержании боксита в смесях более 30 мас.X заметно снижение в течение 1 ч и недопустимое уменьшение газопроницаемости. Замечено снижение живучести смеси с увеличением содержания боксита, которое объясняется влиянием на химические процессы взаимодействия концентраций реагирующих ингредиентов. При содержании в смеси боксита более 30 мас,X живучесть становится недопустимо мала для условий изготовления средних и крупных форм и стержней, Поэтому в составах смесей приняты следующие пределы содержания боксита: нижний предел 20 и верхний предел 30 мас.7.

Количество ортофосфорной кислоты, соответствующее оптимальному составу смеси, находится в пределе 8,5

10,5 мас,7, Содержание кислоты менее

8,5 мас,X приводит к падению исходной прочности смеси, а при увеличении содержания кислоты более 10,5 мас.7 уменьшается ее газопроницаемость.

Количество воды в смеси должно составлять 0,5-2,5 мас.X. Увеличение воды вьппе 2,5 мас,7 ведет к снижению прочности смеси, а снижение содержания менее 0,5 мас,7 приводит к снижению живучести, Количество огнеупорного наполни-. теля должно составлять 57,0-71 мас,7, Реализация изобретения позволяет увеличить прочность смесей, их живучесть и газопроницаемость, а также упростить организацию производства с использованием самотвердеющих смесей на основе ортофосфорной кислоты, улучшить качество форм и стержней, а следовательно, и литых изделий, сократить отходы смесей, сяизить и стоимость за счет применения дешевого материала — боксита, улучшить санитарные условия труда, так как при приготовлении и использовании смесей с бокситом исключаются какие-либо вредные выделения н окружающую среду, 1235608

Продолжение таблицы

Ингредиенты и физико-химичес кие свойства (Г ) 7

9,5

7,5

8,5

10 5

3 5

I 5

50

Прочность исходная, кгс/см 0,6

1,2

2,8

Прочность после 1 ч. выдержки, кгс/см х

12

Остаточная прочность, кгс/см

6,2

7,1

7,8

8,5

Газопроницаемость исходной смеси, ед

44

Газопроницаемость через

1 ч, ед, 250

220

200

180

120

Составитель В. Шувалов

Редактор Н. Тупица Техред В.Кадар Корректор М. Максимишинец

Заказ 3041/8 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4

Ортофосфорная кислота

Вода

Живучесть мин

Содержание ингредиентов по примерам составов смесей, мас.X