Способ приготовления жидкостекольного связующего

 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для приготовления жидкостекольного связующего, используемого для изготовления литейных форм и стержней. Цель изобретения - стабилизация физико-механических и технологических свойств связующего, улучшение выбиваемоети смеси из отливок, повьшение прочности и снижение осыпаемости форм и стержней. Цель достигается за счет определенного порядка ввода компонентов при приготовлении связующего. Способ приготовления жйдкостекольного связующего, включающий смешивание жидкого стекла и ортофосфорной кислоты, заключается в том, что ортофосфорную кислоту перед вводом в жидкое стекло подвергают двухступенчатой нейтрализации. На первой стадии в фосфорной кислоте растворяют 10-20 мас.% порошкообразной кальцинированной соды. На второй стадии композицию, состоящую из ортофосфорной кислоты и сода|, смешивают с едким натром плотностью 1,26- 1,30 г/см в соотношении 1:2, после чего 5-20 мас.% полученного раствора смешивают с 80-95% лмдкого стекла. Такой порядок приготовления связующего позволяет получать соли монои динатрийфосфата, что позволяет стабилизировать физико-механические свойства связующего и технологические свойства смесей. 5 табл. с Ф (О tvd СО bi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) 53 А1

Ш 4 В 22 С 5/04 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4п

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3949666/22-02 (22) 06.09.85 (46) 15.02.87. Вюл. Ф 6 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) Н.И.Шадрин, В.А.Иванов, В.А.Шевченко и О.В.Шадрина (53) 621.742.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 691235, кл. В 22 С 1/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 963179, кл. В 22 С 5/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

le 707034, кл. В 22 С 1/18, 1978. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО СВЯЗУЮЩЕГО (57) Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для приготовления жидкостекольного связующего, используемого для изготовления литейных форм н стержней. Цель изобретения — стабилизация физико-механических и технологических свойств связующего, улучшение выбиваемости смеси из отливок, повышение прочности и снижение осыпаемости форм и стержней. Цель достигается за счет определенного порядка ввода компонентов при приготовлении связующего. Способ приготовления жидкостекольного связующего, включа" ющий смешиваниежидкого стекла и ортофосфорной кислоты, заключается в том, что ортофосфорную кислоту перед вводом в жидкое стекло подвергают двухступенчатой нейтрализации. На первой стадии в фосфорной кислоте растворяют 10-20 мас,X порошкообразной кальцинированной соды. На второй стадии композицию, состоящую из ортофосфорной кислоты и соды, смешивают с едким натром плотностью 1,261,30 r/ñì в соотношении 1:2, после чего 5-20 мас.X полученного раствора смешивают с 80-95Х жидкого стекла.

Такой порядок приготовления связующего позволяет получать соли монои динатрийфосфата, что позволяет стабилизировать физико-механические свойства связующего и технологические свойства смесей. 5 табл.

1 128

Изобретение относится к питейному производству и может быть использовано для приготовления связующих композиций, применяемых для жидкостекольных смесей, Цель изобретения — стабилизация физико-механических и технологических свойств связующего, улучшение выбиваемости смеси из отливок, повышение прочности и снижение осипаемости форм и стержней.

Способ приготовления жидкостекольного связующего заключается в следующем.

Концентрированную ортофосфорную кислоту перед вводом в жидкое стекло подвергают двухступенчатой нейт-, рализации. На первой ступени в ней растворяют 10-20 мас.X порошкообразной кальцинированной соды, на второй смешивают с едким натром плотностью 1,26-1,30 г/см преимущественно 1,28 г/см в соотношении

1:2, 5-20 мас,X полученного раствора смешивают с 80-95 мас. жидкого стекла.

На первой ступени нейтрализации ортофосфорной кислоты порошкообразной кальцинированной содой идет процесс образования солей моно- и динатрийфосфата. На второй стадии нейтрализации ортофосфорной кислоты едким натром плотностью 1,26-1,30 г/см процесс образования солей моно- и динатрийфосфата завершается.

Предлагаемый способ двухстадийной нейтрализации ортофосфорной кислоты имеет ряд технических преимуществ по сравнению с одностадийной, например едким натром. Во-первых, двухстадийный способ позволяет использовать высококонцетрированную ортофосфорную кислоту, что устраняет введение излишней воды в связующее, которая отрицательно влияет на прочностные свойства смеси, а также повысить количественное содержание в составе связующего и смеси P Î которая обеспечивает упрочнение смеси при комнатной температуре, и разупрочнение при заливке форм металлом. Во-вторых, при использовании двухступенчатого способа нейтрализации ортофосфорной кислоты улучшаются санитарные условия и техника безопасности труда, так как при введении едкого натра в ортофосфорную кислоту (после растворения в ней кальцинированной соды) процесс нейтрализации

9583 2 идет спокойно, без парозых выделений и выбросов. В-третьих, при нейтрализации ортофосфорной кислоты едким натром необходимо предъявлять высокие требования по технике безопасности, так как процесс образования солей идет очень интенсивно с большими выбросами, тепловыми и паровыми выделениями, вместе с тем, образующиеf0 ся соли фосфорной кислоты мгновенно переходят в кристаллическое состояние, что затрудняет ее дозировку и ограничивает растворимость в жидкостекольном связующем.

Жидкое стекло используют натриевое с модулем 2,8-3,0, плотностью 1,421,50 г/см (ГОСТ 13078-81), перед смешиванием его с нейтрализованной ортофосфорной кислотой в жидкое

20 стекло предварительно вводят 1218 мас.l едкого натра плотностью 1,26-.1,30 г/смэ и доводят модуль жидкого стекла до 2,0-2,3.

Едкий натр использовали техни25 ческий (ГОСТ 2263-71). Соду кальцинированную порошкообразную по ТУ 618-171-78. Ортофосфорную кислоту зкстракционную или термическую (ГОСТ 10678-76).

30 Характеристикой эффективности способа приготовления связующего являются свойства смеси (улучшение выбиваемости из отливок, повышение прочности форм и стержней, снижение

3 осыпаемости, стабильность физикохимпческих свойств связующего).

Составы растворов нейтрализованной ортофосфорной кислоты на 1-й ступени порошкообраэной кальциниро40 ванной содой и на 2-й ступени едким натром приведены в табл. 1 и 2 соответственно.

Составы жидкостекольного связующего приведены в табл. 3.

Составы формовочных смесей, их физико-механические и технологические свойства приведены в табл. 4 и 5 соответственно.

Из данных табл. 3 видно, что предлагаемый способ приготовления жидкостекольного связующего позволяет получить связующее устойчивое при длительном хранении. При снижении кальцинирдванной соды на первой ступени нейтрализации ортофосфорной кислоты меньше 10 мас. (табл. 1, п. 1) необходимо увеличивать количество едкого натра для нейтрализации

3 1289 фосфорной кислоты на второй ступени от 2:1 до 3:1 (см. табл. 2, и. 1), что приводит к появлению сгустков в связующем и переходу его в пастообраэное состояние (табл. 3, и. 1).

При увеличении кальцинированной соды больше 20 мас.Х в связующем при хранении образуются кристаллы „(табл. 1-3, и. 5) . При ведении нейтрализации фосфорной кислоты только одним fQ едким натром (в одну ступень) снижается количество Р О в связующем и смеси в 3,35 раза, что приводит к снижению прочностных свойств смеси в исходном состоянии и увеличению ос- f5 таточной прочности смеси после прокалки в 1,5-3 5 раза соответственно (табл. 1-5, пп. 2-4, 6). Вместе с тем, при использовании для нейтрализации фосфорной кислоты только едко- 20 го натра при хранении связующего в течение 5-6 сут оно переходит в пастообразное состояние.

Оптимальное содержание нейтрализованной ортофосфорной кислоты в 25 жидкостекольном связующем 15-17 мас.Х, При увеличении нейтрализованной фосфорной кислоты в жидкостекольном связующем больше оптимального значения снижается исходная прочность смеси, 30 вместе с тем, снижается и прочность смеси после прокалки, а при снижении нейтрализованной фосфорной кислоты в связующем остаточная прочность после прокалки возрастает (табл. 3, 5, п. 2-4). Поэтому в зависимости от конкретных требований производства к общей и поверхностной прочности стержней и условий выбивки отливок необходимо выбирать количество добав-40 ки к жидкому стеклу.

Предлагаемый способ приготовления связующего обеспечивает стабильные свойства жидкостекольного связующего при длительном его хранении (больше 45

6 мес.).по сравнению с прототипом, 583 4 где связующее расслаивается и появляется осадок через сутки после ее приготовления. Прочностные свойства смеси по предлагаемому способу выше в

2-3 раза чем у прототипа, а осыпаемость ниже на 2,0-2,5 порядка. Расход связующего сокращается на 50Х, а остаточная прочность смеси после о прокалки при 400-1000 С в течение часа снижается в 2-7 раэ (табл. 3-5, пн. 2-4,9). Связующее, приготовленное по предлагаемому методу, возможно использовать не только для изготовления-стержней и форм СО -процессом, но и при тепловой сушке, Наличие ряда технических преимуществ у составов смесей с использованием предлагаемого способа приготовления связующего обеспечивает его широкое внедрение в литейных цехах машиностроительных заводов.

Формула из обре те ния

Способ приготовления жидкостекольного связующего для формовочных и стержневых смесей, включающий смешивание жидкого стекла и ортофосфорной кислоты, отличающийся тем, что, с целью стабилизации физико-механических и технологических свойств связующего, улучшения выбиваемости смесей, повышения прочности и снижения осыпаемости форм и стержней, ортофосфорную кислоту перед вводом в жидкое стекло подвергают двухстадийной нейтрализации: на первой стадии в ней растворяют 10-20 мас.% порошокообразной кальцинированной соды, на второй — композицию, состоящую из фосфорной кислоты и соды, смешивают с едким натром плотностью

1,26-1,30 г/см в соотношении 1:2, затем 5-20 мас.Х полученного раствора смешивают с 80-95 мас.Х жидкого стекла.

1289583

Таблица

Состав раствора

1 2 3 4 5

Концентрированная экстракционная ортофосфорная кислота плотностью 1,66 г/см 85

100

15 20

30

Содержание компонентов, мас. X

Состав раствора

2 3 4 5

33,5

33 5

33Ф5

33,5

66,5 66,5 66,5 66,5

90

Сода кальцинированная порошкообразная

Состав раствора ортофосфорной кислоты после

1-й ступени нейтрализации соответственно табл. 1:

Едкий натр плотностью

1,28 г/см

90 85 80

Таблица 2

1 289583! а6 4Э д V aal о а еуоэ

5 - х

О 4l Х щхвв

Ia, x ctfc е»е

»«

«(ф вЛ

41

Cf

М ее х!! а4 и

1 1 иЪ л

Ю 4i

1 Х

cI cI x ооэк

14ООО !

» х в е в ооо и а v

f ь

4I И

Э

О !»Ъ

Э ф C«I со

СЧ

МЪ

I е«е !

3УЪ л л! I

Фо

° е

«сф

1 - 1"Ъ л о

1 - an! Ъ е

Л «

О

Ф о ! Ф

I I

I I 1

О 0l

14 Х °

xxv

4l Э х х X

О В

i !» О и л

«ъ 03 О

Ф

an

1 - С Ъ о

1 1 N е е е о э е4 Х ххv

Д 0l Э

О В

f» f» aO л а и л

Ф

° о ! С Ъ

4«Ъ

1 - I л

1 I о в

4I X ххо

4I Е

Ф х х о в

f» f О

v л з й

CO о

1»» с Ъ

1 1 I х В хо 1е

C f- Ca V

ЕЕ V Ol к ао

О !» Э

v ao л

Ф о с Ъ л со

1 1 1

1 1 1 о о а4

Ф

1» о

«х

О

Ф и

aaI taaa к ео

4Е и о и м

1» а4

v о v х о е х о э

u !

«

«( о ее

Ц о о! х о о о х v

CV <б

Ьй оо"

«О CI ик

О Е 4444 аХ О f» э хао о f з х а4 Я X ° и аов

1 1 Ф4 1 I I

1 I 1 е ъ е а

1 л

1х е! о х е! о х X й3

1 м э х о в ххах

Р е э

4 WX о в

f 1- о и к !

4! аюо а f»

CtaO V оьо

k О v

Е f» 4I ао 4l х вэох и и х к о а

f.ox

Eff. Х Э

К > e ес oк кохо !

4 Е

v «во э ао аICe V

f- CfO

ОЭОЭ

Х о !» О

oo vs е4 eо овса х» »х э X Ф х

x e хеe(g х aal fC

eeev х аах

cIaO эа хохх

1, ( ех

О ,а

1, ! ! д

1289583

l0

1 еЪ

I б

i.

CJ 0

О Х

И л

И 1

I 1 . I I

1 I I

И л

I 1 ГЪ

1 I I 1

И л

I с Ъ 1

1 I! ! !

3 а

И л

1 с Ъ I

"1 I 1

И сч !

I I 1

I 1

l !

1 1

И л с б I 1

СЧ л

1 I 1

I 1 I I 1

И, л

I ел

CV! О

I I

И л

1 m

МЪ

О 1

1 1

1 1 е л

1 1

МЪ

О 1

I I 1

1 1

I 1 ф у.

8 3 4

f Ol Ц о кю

0 Ф Ф

О 0 !

О

0 Х

0 ф

Х Х

М f

Ц 0

О Ь

К ф ф 0l

l I

0 0

0 0

М О

1 I I I 1 I !

4 ! 1 1 ю 0 Л СО В

О!

О 0

О Х ! Ю

5 бч

О Х

3 и 0

О Х

s4 р и 0

О Х

Х

v

1289583

l ! о!

1" а о в л а

Ф » » о î о

C) л

» сс сч A м

» е сч е о м а о

Ю Ю о (1

st л а м л а э сч

» В Ф сч

a a. О

11 с

° ф сч

» O Ф о и1 сч

Ю Ю о

e I а

Ю о!

Х 1 х

0I 1 сч а со

° 0 ч °

» Ф В о о о

° м» сч ф Ф м c) а сч

» в а в сч » и ft о о - — o с м Ф ф Ch

Ф O о о м сч

О

Ю » Ф сч о л О с«! а а е сч

М а

O O о

1

1 о

I 1

В

1» о о х

° 0 Ch a ф ссъ Ф«

Ю » Ю о о о

Е с! л °

» o сч

» сч ю с 4

° м

» Ю а

Ф Ю о.

3 и о о ф мъ

° е сч cv

Ю Ю ° Ь Ю о о о о ф Ф л Ф о л м а о а е а в ся Ф В о ос бс м

Ю Ю о о м л ol Ф ф сч м со л а о

Ю Э Ю Ю Ф » о

Я0 ° сч «г

» Ф о о

CI . ссч а « а ,еч

CI с

° Ф л

Ю Ю о о л а

И » о о т ф . О

Ф Ь и! а е сч

Ф ° Ф

В ° Ю сч м

Ф Cl о ch

Ю ° В о о л а о а

° Ю о со о

Ф Ф л о

Ю

» в с«сч с"1 а м

Ю Ю » сч м ф л о сч t в

O » Ф O е о

1 — :4 а»

Ю » а - 0

Х 4

I О о ц х о х х ехк

6 Ь с! ххх

3 "!

10 ехе

0K )

И3 х 9 1

1 0ь

Я 1 О о Й о

It 0

° м сч

5 и

0)

1 - Х и х о а

Ф о о йй

1» в р о р

Ф(9 а

0 Ос» Rg

Ф И 8

4 Л О о а

1 м в о

I со 1 л си

1

О I м 1 о

1! л а е»!

1 м