Смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней из жидкостекольных смесей. Цель изобретения - улучшение выбиваемости смеси из отливок, которая достигается за счет использования в составе смеси разупрочняющей добавки-шлама штапельного производства . Смесь содержит в своем составе, мае.%: жидкое стекло 5, шлам шт.апельного производства - отход при производстве искусственного волокна 0,5-2,5; огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния - остальное. Улучшение выбиваемости смеси из отливок с такбй разупрочняющей добавкой шлама штапельного производства позволяет улучшить выбиваемость жидкостекольных смесей как для СО -процесса , так и для отверждаемых феррохромовым шлаком при производстве толстостенных отливок.,3 табл. с $ с: 00 сд 00 ел 05 IsD

СО(ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

53562 А 1 (19) (И) (бд 4 В 22 С 1/02, 1716

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3996817/22-02 (22) 23.12.85 (46) 23.11.87. Бюл. 1Ф 43 (71) Белорусский политехнический институт и Институт общей неорганической химии АН БССР (72) E.È. Бельский, В.С. Комаров, Д.М. Кукуй, С.В. Кузнецов, Е.В. Кар- пинчик и И.Ф. Александрович (53) 621.742.4(088.8) (56) Лясс А.М. Быстродействующие формовочные смеси, М.: Машиностроение, 1965, с. 119-221.

Авторское свидетельство СССР

У 1227309, кл. В 22 С l/02, 1984. (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ

ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ (57) Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных

I форм и стержней из жидкостекольньтх смесей. Цель изобретения — улучшение выбиваемости смеси из отливок, которая достигается за счет использования в составе смеси разупрочняющей добавки-шлама штапельного производства. Смесь содержит в своем составе, мас .7: жидкое стекло 5,0-6,0; шлам штапельного производства — отход при производстве искусственного волокна

0,5-2,5; огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния — остальное.

Улучшение выбиваемости смеси из отливок с такЬй разупрочняющей добавкой шлама штапельного производства позволяет улучшить выбиваемость жидкостекольных смесей как для СО -процесса, так и для отверждаемых феррохромовым шлаком при производстве толстостенных отливок..3 табл.

53562

20

30

13

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления форм и стержней из жидкостекольных смесей.

Цель изобретения — упрощение выбиваемости смеси из отливок.

Смесь содержит огнеупорный наполнитель; жидкое стекло и разоупрочняющую добавку.

В качестве огнеупорного наполнителя испОльзуют кварцевый песок, жидкое стекло применяют с модулем

2,6-2,8 и плотностью 1,4-1,5 г/см

В качестве разупрочняющей добавки применяется шлам штапельного производства, являющийся отходом производства искусственного волокна. Шлам образуется при очистке сточных вод штапельного производства на локальных очистных сооружениях, которая осуществляется обработкой щелочными реагентами кислых промстоков, последующим осветлением и отделением выпавшего осадка.

Химический состав шлама в пересчете на абсолютное сухое состояние приведен в табл. 1.

Входящие в состав шлама поливалентные катионы находятся в виде нерастворимых в воде карбонатов .(Са, Ng ), гидрокарбонатов (Еп, Fe, Alз ) и сульфидов (Zn, Fe ).

Использование в жидкостекольных смесях в качестве технологической добавки шлама штапельного производства позволяет существенно снизить энергию выбивки стержней из толстостенных отливок, т.е. в этом случае когда происходит глубокий прогрев форм и стержней до темлературы свыше 800 С.

Известно, что нагревание смесей на основе диоксида кремния и жидкого стекла сопровождается образованием двух максимумов прочности, изготовленных из них форм или стержней. Первый максимум, низкотемпературный, расположен в области 300-400 С и обусловлен образованием пленочного жидкостекольного покрытия на поверхности зерен наполнителя.

Использование формовочной смеси известного состава позволяет избежать появления этого низкотемпературного максимума прочности благодаря интенсивному выгоранию в этом же температурном интервале органической части цинкосодержащего шлама, которое сопровождается газовыделением, вносящим разрушение в сплошность пленочной жидкостекольной связки.

Появление второго, высокотемпературного максимума прочности, наблюо даемого при t>800 С, обусловлено образованием при этой температуре расплава жидкого стекла и его химическим воздействием с зернами кремнезема.

При использовании известной смеси для изготовления массивных отливок, в процессе которого прогревают формы и стержни до t>800 С, эффективность входящей в ее состав технологической добавки — цинксодержащего шлама существенно снижается, что обусловлено двумя причинами. Во-первых, к моменту достижения этой температуры полностью завершается выгораниеорганической ее части (730 C). Во-вторых, окись цинка, образовавшаяся к этому моменту, не в состоянии связать все количество жидкого стекла в тугоплавкие соединения из-за стехиометрического ее недостатка на эту реакцию. В результате полного исключения разрушающего действия продуктов окисления органики и незначительной убыли содержания свободного жидкого стекла оставшаяся его часть способна образовать расплав, вступающий в химическую реакцию с диоксидом кремния, что сопровождается соединением зерен песка в прочную пространственную структуру.

Суммарным выражением этих процессов является увеличение энергии выбивки толстостенных изделий, которая тем выше, чем массивнее отливка.

Этим недостатком не обладает предлагаемая смесь,в которой в качестве разупрочняющей добавки использован шлам штапельного производства.

Как показали термографические исследования, нагревание этого отхода, в отличие от цинксодержащего шлама кордного производства, не сопровождается горением его органической части, которое обуславливает интенсивное ее удаление. Окислительный процесс в -данном случае протекает существенно с меньшей скоростью. В температурной области расположения первого .максимума прочности он направлен преимущественно на образование кокса, а не летучих соединений углерода. Эта особенность шлама штапельного производства весьма су1353562 щественна и обусловлена его составом, а именно, присутствием минеральных примесей, активно поглощающих тепловую энергию к моменту достижения температуры вспышки органического компонента, которая не фиксируется на термограмме. Горючесть последнего, как следует из данных термографии, значительно меньше по сравнению с присутствующей в известной технологической добавке органикой, в которой она представлена преимущественно низкомолекулярными полимерными фор мами целлюлозы (гемицеллюлозой) со степенью полимеризации 150-200.

Более высокая молекулярная масса целлюлозных полимеров (степень полимеризации 500) и наличие в шламе штапельного производства значительных количеств минеральных веществ, препятствующих горению, обуславливают смещение экзотермического эффекта окисления углеродистого остатка в высокотемпературную область, которая в этом случае располагается в температурном интервале 500-1000 С.

Поскольку этот температурный интервал затрагивает область появления второго максимума прочности жидкостекольной смеси с кремнеземным наполнителем, образующаяся при этом связка из расплава жидкого стекла и продуктов его реакции с двуокисью кремния подвергается разрушающему воздействию не только цинкового компонента, но причем в значительной степени и газообразных продуктов окисления углерода, следствием чего является снижение энергии выбивки массивных отливок, прогревающих форо мы и стержни до температуры > 800 С.

Смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащую в качестве разупрочняющей добавки шлам штапельного производства, приготавливают следующим образом.

В катковые бегуны загружают песок, цинксодержащий шлам, высушенный при о

100 С до влажности 1-3 и перемешивают в течение 1,5-2 мин. Затем вводится жидкое стекло и перемешивание продолжается еще 4-5 мин.

Из приготовленной смеси изготавливают стандартные образцы, которые подвергают продувке углекислым газом в течение 60 с и технологическим испытаниям.

В табл. 2 приведены составы сме— сей 1-5.

Физико-механические свойства смесей приведены а табл. 3.

Вместо отверждения углекислым газом смесь можно отверждать путем введения в состав отвердителей типа феррохромового шлака.

Возможность использования цинксодержащего шлама штапельного производства в составе самотвердеющих смесей подтверждается следущим примером.

Приготавливают смесь следующего состава, мас.7.:

Песок кварцевый 1К02А 93,5

Феррохромовый шлак

20 Шлам штапельно4,0

2,5

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных форм истержней, включающая огнеупорго производства

Жидкое стекло . (модуль 2,8; плотность

25 1,5 г/см) 6,5

КЧНР 0,3 сверх 100с

Вода 1,5

Прочность на сжатие указанной смеси через 1 ч твердения 0,17З0 0,24 МПа, через 24 ч 1,3-1,5 МПа, работа выбивки при температуре прокалки 800 С 6-10 Дж, работа выбивки при температуре прокалки 1100 С 10-12 Дж.

В то время,как исходный состав ЖСС, не содержащий цинксодержащего шлама, имеет прочность на сжатие через 1 ч твердения 0 11 0,13 МПа, через 24 ч—

0,9-1,1 МПа, работу выбивки при температуре прокалки 800 С 35-40 Дж и

40 работу выбивки при температуре прокалки 1100 С 40-45 Дж.

Данные, приведенные в табл. 2 и 3, свидетельствуют о том, что оптимальным условиям соответствуют смеси с содержанием в их составах 5,06,0 мас.7. жидкого стекла и 0 52,5 мас.Ж цинксодержащего шлама штапельного производства.

Введение добавки цинксодержащего шлама штапельного производства в обусО ловленных пределах позволяет улучшить выбиваемость жидкостекольных смесей, как для СО -процесса, так и отверждаемых феррохромовым шламом,. при производстве толстостенных отливок.

1353562 ный наполнитель на основе диоксида кремния, жидкое стекло и отход припроизводстве искусственного волокна, отличающаяся тем, что, с целью улучшения выбиваемости смеси из отливок, в качестве отхода производства искусственного волокна смесь содержит шлам штапельного производст10 нове диоксида кремния Остальное

Таблица!

Количество, мас.X 28,3-39,2 17,0-33,0 4,8- 15,2- 3,6-5,2 2,5- 1,2-2,8 0,3- 36,05 3 17 3 3 5 0,4 43,5

Таб лица 2

Компоненты

Смесь (з (а

1 2

Песок кварцевый

IК02А

94,0 93,0 92,0 93,5 92,5

Цинксодержащий шлам штапельного

0,5

1,5

2,5

1,5

1,5 производства

Жидкое стекло (модуль 2,8; плотность

1,5 г/см ) 6,0

5,5 5,0

5,5 5,5

Цинксодержащий шлам кордного производства

ТаблицаЗ

Смесь (з (2

Физико-механические свойства

0,25-0,35 0,35-0,4! 0,30-0,34 0,30-0,35 0,36-0,38

3,5-4,0

4,0-4,5

4,0-4,4

4,0-4,7

3,5-3,8

Работа выбивки после нагрева при

800 С, Дж

26,0-30,0 20,0-25,0 20,0-22,0 !8,0-20,0 25,0-30,0

Работа выбивки после прогрева при !

100 С, Дж

60-80 i 25,0-30,0. 20,0-25,0 20,0-, 23,0 27,0-30,0

Прочность на растяжение после. прбдувки

СО, ИПа э

Газотворность, cM /r ва при следующем соотношении ингредиентов, мас.7!

Жидкое стекло 5,0-6,0

Шлам штапельного производства 0,5-2,5

Огнеупорный наполнитель на ос