Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,80„„1242285

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

lt r..

aalikaoMklf. (21) 3839747/22-02 (22) 08.01.85 (46) 07.07.86. Бюл. 1Ф 25 (53) 621.742.4(088.8) 0 5-3,0

ГОСУДАРСТБЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (Ф2) Л.Д.Пилипчатин, Л.С.Петренко, А.Н.Кулаков, А.П.PbIJIHH>

Ю.В.Стопченко и В.И.Негода (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 281232, кл. С 04 В 33/22, 1968.

Авторское свидетельство СССР

У 969417, кл. В 22 С 1/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 343964, кл. С 04 В 33/22, 1970. (54) (57) 1. ОГНЕУПОРНАЯ ХАССА ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ БЕЗОБЖИГОВЫХ

СПЕЦФОРМ, используемых преимущественно при получении заготовок магнитов с направленной кристаллизацией, включающая шамот, глину, графит, карбид кремния и связующее, о т л и .ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик спецформ за счет повышения их газопроницаемости, огнеупорности и снижения степени окисления углерода в графите и карбиде кремния, она дополнительно содержит алюминиевый порошок, а в качестве связующе(gg B 22 C 1/00, С 04 В 33/22 го — глинисто-сульфитный шликер на основе сульфитно-дрожжевой бражки и глины в массовом соотношении (2,8

3,5): 1 и поверхностно-активного вещества из класса алкил-арил сульфонатов при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Глина 1 2-18

Графит .8-14

Карбид кремния 8-14

Алюминиевый порошок

Указанный глинисто-сульфитный шликер 8-12

Шамот Остальное

2. Хасса по и. 1, о т л и ч а юЭ щ а я с я . тем, что глинисто-сульфитньй шликер имеет следующий состав, . мас.Х:

Глина 22-26

Поверхностно-активное вещество из класса алкил-арил сульфонатов 0,05-0, 10

Сульфитно-дрожжевая бражка Остальное

3. Масса по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что шамот имеет сле дующий зерновой состав, мас.X:

Фракция 1,6-1,0 мм. 28-32

Фракция 1,0-0,4 мм 28-32

Фракция менее 0,4 мм 38-42

1 l2

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам, предназначенным для изготовления без,обжиговых многоканальных спецформ, преимущественно при получении заготовок магнитов с направленной кристаллизацией.

Цель изобретения — обеспечение оптимальных эксплуатационных характеристик спецформ за счет повышения их газопроницаемости, сгнеупориости и снижения тепейи окисления углерода в графите и карбиде кремния.

Сущность изобретения заключается в следующем, Алюминий выполняет функцию противоокисляющей добавки, а также способствует повышению огнеупорности массы за счет образования муллита 3А1 0> х х 2SiO<.

Существенное влияние на физикомеханические свойства изделия оказывает глина, выступающая в роли пластификатора. Чем выше содержание глины в шихте, тем пластичнее масса и прочнее спецформа. Однако при введении глины более 18 мас. происходит значительное спекание изделия в процессе службы. При этом не обеспечиваются оптимальные служебные характеристики изделия, происходит быстрый износ материала при циклических температурных нагрузках и образование усадочных трещин, которые не позволяют получить отливку магнитного сплава из-за растрескивания спецформы.

Введение глины менее 12 мас.% приводит к резкому снижению формованных свойств массы, снижает прочностные свойства после изготовления, сушки и термообработки и ухудшает поверхность отливки.

Используемые в массе серебристый .и/или чешуйчатый графит имеет высокую теплопроводность, но вместе с тем является хрупким материалом и обладает пористостью. Небольшое тепловое расширение графита в сочетании с вы-. сокой теплопроводностью и прочностью при высоких температурах делают графит одним из наиболее стойких мате риалов по отношению к тепловому удару. В химическом отношении графит отличается очень малой активностью,не смачивается расплавленными металлами и шлаком, лишь незначительно взаимо. действует с некоторыми шлакообразующими оксидами типа оксидов железа и марганца при высоких температурах.

42285 2

При введении графита более 14 мас.X.. снижается шлакоустойчивость и термо— стойкость массы. Введение графита менее 8 мас.X.íå обеспечивает получение массы, обладающей высокой шлако5 устойчивостью и термостойкостью.

Карбид кремния (карборунд); вводимый в массу, обладает высокой огнеупорностью, хорошей теплопроводностью. Его введение цозволяет увеличить общее содержание углерода в массе.

При этом уменьшается потеря углерода в процессе службы, поскольку температура начала окисления карборунда эна1,5 чительно выше температуры начала окис- .ления чистого углерода.

Hpодуктом окисления карбида кремния является кремнезем, который образует на зернах карбида пленку дву 0 окиси кремния, значительно снижающую дальнейшее окисление. Кроме того, .образующийся кремггезем скрепляет зерна карбида кремния, частично заполняет пэры, повышая таким образом проч.г5 ностные характеристики изделия. Введение карбида кремния менее 8 мао.X не обеспечивает увеличение плотности, прочности и термической стойкости спецформы, а более 14 мас.% приводит к черезмерному. повышению теплопроводности.и е экономической точки зрения не целесообразно.

Алюминий порошкообразный введен в массу с целью снижения окисления углерода, а также для повьппения огне5 упорности массы. Окисление углеродсодержащих огнеупоров кислородом воз,цуха происходит не только на поверх-, ности:, но и внутри пор изделия. При низких температурах окисление на воз+ духе протекает очень медленно, С по- вьппением температуры степень окисления увеличивается. Введенный в массу алюминий, расплавлясь, образует на . поверхности углеродистой составляюЯ щей защитную пленку, предохраняющую углерод от окисления. Внутри изделия алюминий соединяется с содержащимся в порах кислородом, образуя А1,0. х х А1дО участвует в образовании мул50 лита ЗА1 О 2Sio, обладающего высокой термостойкостью, огнеупорностью и шлакоустойчивостью.

Содержание алюминия менее О,э мас. недостаточно эффективно сказывается

55 на защите углерода от окисления, а введение его более 3,0 мас.X нецелесообразно с экономической точки зрения. С увеличением его количества

3 124228 наблюдаются трещины при вибропрессо-, вании изделия, а при заливке магнитного сплава происходит разрушение спецформы и потеря металла.

Комплексная связка вводится с целью обеспечения служебных характеристик литейных спецформ путем повышения их гаэопроницаемости. Она состоит из поверхностно-активного вещества (ПАВ) из класса алкил-арил сульфонатов и 1р глинисто-сульфитного шпикера. При увеличении доли ПАВ в шпикере свыше

О, 10 мас. сильно увеличивается пористость изделия, а.при содержании

ПАВ менее 0,05 мас.Е нельзя достичь повышения газопроницаемости спецформы. В качестве ПАВ указанного класса предпочтительно использовать продукт

ДС- РАС-(ВТУ 31-56) с плотностью

1,10 г/см .

Сульфитно-дрожжевая бражка, входящая в состав шликера, используется с плотностью 1, 14-1,18 г/смэ, Введение глины в шликер менее

22 мас.Ж снижает противоэррозионную 25 устойчивость формы, а при содержании глины более 26 мас "X ухудшается теку.честь шликера, что затрудняет его распределение в огнеупорной массе.

Введение комплексной связи менее

8 мас.Ж приводит к расслоению массы в процессе виброуплотнения, поверхность плохая, что сказывается на качестве отливки, выражающемся в обра.зовании газовых раковин,.а при вве35 денни . ее более 12 мас.7 происходит, комкование массы, ухудшается заполняемость массой гильзы пресс-формы.

В качестве наполнителя в массе используется шамот.

Использование шамота указанного зернового состава приводит к повышению термостойкости массы, которая достигается эа счет образующейся закрытой пористости. Закрытые поры препят"4> ствуют распространению трещин при . циклических температурных нагрузках многоканальных спецформ.

При введении шамота фракции более

1 6 мм снижается плотность изделия, ухудшается качество отливки. магнитного сплава. Введение шамота фракции

1,6-1,0 мм менее 28 мас.Х приводит к черезмерной усадке массы, а более

32 мас.Ж не позволяет получить изделие с необходимой плотностью. Введение шамота фракции менее 0,4 мм в количестве менее 38 мас.Е не позволя5 4 ет получить изделие с необходимой плотностью, а в количестве более

42 мас.7 приводит к черезмерной усадке массы.

Петрографические и рентгеноструктурные исследования отработанной спец-. формы позволяют установить наличие муллита,а -А1 0 » SiC, которые в совокупности придают изделию высокие эксплуатационные характеристики.

Пример. Сначала приготавливают шпикер (комплексную связку), для чего в мешалку заливается вода, подогретая до 50-60 С, затем заливаето ся сульфитно-дрожжевая бражка и плотность раствора доводится до 1, 141.,18 г/см . Из специального бункера в мешалку подается глина огнеупорная молотая и смешивается с раствором.

В подготовленный шпикер подается по-. верхностно-активное вещество (ДС-РАС), Приготовление массы производится в смесительных бегунах в следующем порядке: загружают шамот и увлажняют половиной необходимого количества комплексной связки, смешивают 3-5 мин добавляют графит марки ГТ и снова смешивают 3-5 мин, добавляют карбид кремния марки 64С и смешивание повторяют 3-5 мин, затем добавляют порошкообразный алюминий и смешивают

3 мин, после чего дают глину и смешивают еще 3-5 мин, затем вводят вторую половину комплексной связи и смешиФ вают всю массу 5 мин.

В табл. 1 приведены составы предлагаемых смесей 1-9 и 10 согласно известному техническому решению.

Свойства смесей 1-10. приведены в табл. 2.

Прессование многоканальных литейных спецформ производят на виброустановке В-18, имеющей частоту вибрации 50 Гц. Сушка сырца производится при 160 С с продолжительностью, 12

14 ч. Термообработка изделий производится в шахтной печи,при 400 С с о выдержкой 4 ч для спецформ, работающих в кристаллизаторе-101, и при

900 С с выдержкой 4 ч для спецформ, работающих в вакуумной печи — кристаллизаторе фирмы "Leybold-Herarus" (ФРГ) .

При испытании спецформ в кристаллиэаторе-101 форму устанавливают на холодильник и вводят в разогретую шахту кристаллизатора со скоростью

12 мм/мин, дают выдержку 5-10 мин

1242285

Т в б.л И ц а

Содеркание ингредиентов в смесяк, мвсЛ

1 ° . Г Г...1

Ингредиенты

10 (15, 18 t2

15 18

11 14

1> 25 3;0

12 15 18

Глина

ГраФит

Карбид кремния

Пороиок алюминия

ii 14 8

11 14 8

8 11 14 20,0

В 11 14

0,5 i,25 - З,а

15,0

1,25 З„О О,5

0,5

Комплексная сульфнтно-глинистая связка

10 12

8 10

12 8

Массовое соотноиеиие глина СЦБ в связке

1а3,15 tt3,15 1 2,8 1ю2,8 1 <2,8 2:3,5 1з3,5 1и3,5

51,25 39,О 63,5 51.25 З9,0 63,5 51,25 39 О 22,5

1с3,15

63,5

Шамот

2О О

ФосФорнвя кислота

П р н и е ч а н н е. Смеси 1-9 приготовлены при среднем содерквнин (0,075 мас.X) ДС-PAC в влнкере (комплексной сулъФитно-глинистов связке) н прн среднем зерновом составе немота, мас.Xt

Фракция 1,6-1,0 мм 30

Фракция 1,0-0,4 мм 30

Фракция менее 0,4 мм 40 для выравнивания температуры 1460

1480 С по всему телу спецформы. Сплав

ОН14ДК25БА готовят в печи ИСТ-0,06.

Температура сплава при заливке в спецформу 1580-1620 С. Сплав заливают в многоканальную спецформу, после чего производят подъем шахты и вытяжку кристаллов магнитов со скоростью 4-5 мм/мин. 1О

При испытании спецформ в вакуумной печи-8;ристаллизаторе фирмы "Leybold Heracus" (ФРГ) спецформу помещают в графитовое кольцо, устанавливают на холодильник и закрывают ва- 1-"> куумную камеру. После набора вакуума включают подогрев формы. Когда спецформа прогревается до 1100-1200 С, включают подогрев сплава. Температура формы при заливке 1400-1420 С, а 20 температура сплава 1670-1700 С . После заливки сплава производят вытяжку кристаллов со скоростью 4 мм/мнн.

Производственные испытания так же, как и лабораторные (табл1 2) показы) вают высокие служебные характеристики спецформ из огнеупорной массы по изобретению:" высокие прочностные свойства после изготовления, сушки и термообработки, повышенную газопроницаемость.и огнеупорность, а также уменьшенную степень окисления углерода„ Спецформы легко разрушаются после извлечения отливки, поверхность отливок удовлетворительного качества.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что. предлагаемая огнеупорная масса обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики литейнык спецформ sa счет повьппения их газопроницаемости, огнеупорности и снижения окисления углерода, Экономическая эффективность использования огнеупорной массы по изобретению заключается в снижении себес.тоимости 1 т литейных форм и снижении себестоимости 1 т отливок из магнитного сплава. Ожидаемый экономический эффект за первый год освоения новой технологии составит

75100 руб.

1242285

Таблица 2

Свойства,Прочность на сжатие, ИПА при температу3 . ре, Сг

128 14 ° 7 149 151 85

1I 7 129 133 136 98

154 12 ° 1 126

160

f3,5 14,9

11,8 12,4

400

13, 7 10,8 11,3

11,3 11 ° 7 12э0 12э5 106

10,2 1 1,6 12,3 10,3 10,8

1I 2 12,0 12,6 10,9 11,4

11,8 12,3 12,6 13«0 l5 2

Огнеупорность, С о

3, 7 3,2,2,8

900

Редактор Е,Папп

Заказ 3648/15

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород, ул.Проектная, 4

Газопроницаеиость, ед. (при 20- С)

Степень окисления углерода, нас Л, прн теваературе, С:

400

1700 1710 1730 1700 . 17 t0 1730 1700 1710 1730 1690.120 125 125 123 t25 127 122 124 126 90

I

3,5 3st . 2,8 3,4 3,2 2,7 5,2

15,2 . 14,6 13,.7 15,0 14,5 14,0 14,9 14,,7 13,8. 18,0

Составитель С.Тепляков

Техред И.Коданич, Корректор О.Луговая

Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к изготовлению сырых формовочных смесей с активированными низкосортными бентонитами
Наверх