Комплексная добавка для изготовления песчано-глинистых формовочных смесей

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5029966/02

{22) 02.03.93

{46) 30.11.93 Ьюп. Иа 43-44

{75) Кваша Ф.С. Пушканов В.В„Жуков В.В„. Будаев

C.Ñ.; Уолявко АР„Туманова ЛП (73} Кваша Феликс Семенович (54)!<ОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕСЧАНО-MMHHCTblX ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к питейному производству. Существо изобретения заключается в дополнительном введении в добавку, содержащую в качестве основы молотый уголь с низкой температурой начала размягчения, асфальтита в количестве (в) RU (и) 2003425С1 (51) 5 В22С1 02 ВИС1Д8

15 — 60 мас%. Асфальтит-материал, полученный избирательным извлечением (деасфальтизацией} смолисто-асфальтовых веществ из остаточных продуктов дистилпяции нефти. Техническим результатом, полученным от осуществления изобретения, являетсл повышение противопригарного и противоужиминного действия добавки, устранение слеживаемости IlpH транспортировке, что существенно улучшает технологические свойства формовочных смесей: увеличение прочности в зоне конденсации влаги, снижение величины термических напряжений. снижений газотворности и, как следствие, уменьшение склонности к образованию ужимин.

4 табп

2003425

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению сырых песчано-глинистых формовочных смесей, Известны противопригарные добавки длл изготовления сырых песчано-глинистых смесей, содержащие о своем составе молотый уголь, мазут, древесный пек, древесную муку и их комбинации (Берг П.П, Качество литейной формы. M,: Машгиз, 1971). Основ- 10 ным недостатком такихдобавок является их относительно низкий противопригарный и противоужиминный эффект и технологические свойства содержащих их формовочных смесей, 15

Для повышения противоужиминного эффекта добавок о состав вводят компоненты, способствующие снижению термических напряжений, возникающих при нагреве поверхностных слоев формы жид- 20 ким металлом, например асбестовую крошку) а.с. СССР N. 181780, кл. В 22 С 1/00), кубовые остатки от дистилллции глицеринасырца (а.с. СССР N-692670,,кл, В 22 С 1/04), олигомер этилена BMcoKol0 давления (а.с.

СССР N 1256844, кл. В 22 С 1/00). масло, состоящее о основном иэ ненасыщенных и/или полимеризуемых углеводородов (Пат, ФР Г N 19205581, кл, В 22 C 1/04), сажу, поливинивхлорид, промывочное масло(Пат. 30

ПНР N. 96395, кл. 8 22 С 1/02), Однако, оказываемое этими добавками влияние на склонность смесей к образованию ужимин недостаточно эффективно прежде осего за счет снижения прочности о 35 зоне конденсации влаги и увеличения влажности смесей.

С целью одновременного повышения противопригарного и противоужиминного эффекта предложены комплексные добав- 40 ки, состоящие из смеси молотого углл, торфа и каменноугольного пека (Пат, ФРГ

N. 1458104, кл„31 в, 1/02), а также молотого угля, торфа, каменноугольного пека и/или асфальта (Пат. ФРГ N. 1920224, кл, В 22 45

С 1/04). Однако и зти добавки не обеспечивают предотвращения образования ужимин на поверхности сложных чугунных отливок из-за снижения прочности в зоне конденсации влаги формовочных смесей торфом.

Кроме того, асфальт- естественный материал. образующийся в результате окисления тяжелых нефтей после испарения легких фракций, содержит 25-40 минеральных масел. ухудшающих технологические свой- 55 ства смесей.

Наиболее близкой к изобретению по

YGxHM÷îñêîé сущности и достигаемому реэувьта1у явллетсл добавка для формовочных смесей, садержащал. мас. : минеральное масло 10-90; уголь с низкой температурой начала размягчения,,0-63,0 и асфальт 3,0-27,0 (Патент Японии М

628624, кл. В 22 С 1/02).

Добавка имеет следующие свойства, представленные в табл.1, при содержании минерального масла 30 мас., угольного порошка 50 мас., асфальта 20 мас. .

Формовочная смесь с 5,0 мас. активированного дашуковского бентонита, 1,8 мас, этой добавки (что эквивалентно по выходу блестящего углерода 3,0 мас. углл), 1 6 мас. в оoд ы, остальное кварцевый песок. 1К026 имеет следующие свойства, представленные в табл,2.

Указанная добавка характеризуется высоким содержанием минерального масла и высокой склонностью к слеживанию при транспортировке и хранении вследствие весьма низкой температуры размягчения, а также большой газотворностью.

Использование этой добавки обуславливает ухудшение важнейших технологических свойств смеси — прочности в зоне конденсации влаги, газотворности, склонности к образованию ужимин.

Целью предлагаемого изобретения явллется устранение указанных недостатков добавки за счет пооышения ее противоприга рно-и рот и ооужими нного действия, устранения слеживаемости при транспортировке и хранении, техническим результатом чего я ел я ется суще ст вен н ое улучшение технологических свойста смесей — увеличение прочности в зоне конденсации влаги. снижение величины термических напряжений, снижение газотоорности и, как следствие, резкое уменьшение склонности к образованию ужимин.

Указанный технический результат достигается тем, что в добавку, содержащую молотый уголь с низкой температурой начала размягчения, вводят в качьстве противопригарного и противоужиминного компонента асфальтит — материал. полученный избирательным извлечением (деасфальтизацией) из остаточных продуктов дистилляции нефти пр» следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Асфальтит 15-60

Молотый уголь с низкой температурой начала размягчения основа

Протиоопригарный эффект при использовании асфальтов обусловлен высоким выходом (до 40%) блестлщего углерода, а протиооужиминный — наличием в их cocraee

50-85% переходящих при температуре 200300 С в высоковлзкое пластическое состоя2003425 ние асфальтеноо - наиболее высокомолеку лярных и высококипящих веществ нефти с содержанием 80-89 мас.% углерода и 7-9,0 мас.% водорода, В то же время отсутствие в добавке свободного минерального масла 5 предотвращает существенное повышение гаэотнорности формовочных смесей, (Посадов И.А. и Поконооа Ю.B.. Структура нефтяных асфальтитов, Л.: ИТИ, 1977), В качестве источника получения асфальтита можно использовать нефтяной асфальтит, получаемый по Добен-процессу на Уфимском опытном заводе БашНИИ НП, имеющий следующий фракционный состав, мас.%:

Асфальтен 57,0

Смолы 27,0

Минеральные масла 16,0

Известно применение собственно асфальтенов, полученных деасфальтизацией

20 остаточных продуктов переработки нефти пентаном (Патент ФРГ М 1955248, кл. В 22

С 1/00) для улучшения ныбиваемости жидкостекольных формоночных смесей. Применение их в качестве противопригарной добавки для песчано-глинистых смесей неизвестно.

Использование в качестве протиоопригарно-противоужиминного средства. предлагаемой добавки в количестве 0,05-5,0 мас.% составе формовочной смеси достаточно для получения отливок без пригара и ужимин.

П редл а гаем а я. доба ока обеспечивает .достижение поставленной цели при опти30 мальных физико-механических и технологических свойствах формовочной смеси, минимальной гаэотоорности, хорощей заполняемости формы (формуемости), отсутствии на отливках поверхностных дефектов — пригара и ужимин.

Увеличение количества асфальтита в составе комплекбной добавки выше верхнего предела нецелесосбразно из-за некоторого увеличения слеживаемости смеси при транспортировке (увеличения индекса слеживаемости), Уменьшение содержания асфальтита в составе комплексной добавки снижает ее противопригарный и противоужиминный эффекты и ухудшает технологические свойства.

При увеличении содержания молотого угля выше верхнего предела, соотоетстненно, снижается содержание асфальтита, умен ьшэется и рати но при гарный и противо- 55 ужиминный эффекты комплексной добавки, ухудшаются технологические свойства смеси, Уменьшение содержания угля н составе комплексной добавки обуславливает эффект, аналогичный соответствующему увеличению содержания в ней асфальтита., Порядок приготовления комплексной добавки является обычным в технологии изготонления угольных порошков и композиций, например, топливных брикетов, а введение в формовочные смеси - в практике их приготовления с использованием стандартных смесителей и доэаторов.

При использовании комплексной протинопригарно-противоужиминной добавки в качестве компонента формовочной смеси в смеситель загружают последовательно или одновременно отработанную смесь, песок, глину или бентонит, комплексную добавку, при необходимости другие добавки, например, крахмалит и требуемое количество воды. В ремя перемешивания смеси определяется типом смесителя и заводскими инструкциями.

В табл.3 приведены составы комплексных добавок, где 2, 3, 4 — составы добавок с предложенным соотношением компонентов; 5, 6 — составы с запредельными значениями вводимых компонентов: 1 — состав добавки по прототипу, В табл,4 приведены результаты испытаний свойств добавок и изготовленных с их . применением смеси при уплотняемости 45—

47%

В лабораторный шнековый смеситель

60 об/мин загружали последовательно молотый уголь и асфальтит в требуемых сооТношениях и перемешивали в течение 30 мин. Готовую добавку далее использовали для приготовления формовочных смесей и проведения требуемых анализов.

Для приготовления формовочных смесей использовали лабораторные бегуны мод.017 емкостью замеса до 6 кг. В бегуны последовательно вводили кварцевый раменский песок марки Об1К02Б, дашуковский активированный бентонит, протинопригарную добавку, перемешивали их в течение 2 мин, а затем вводили требуемое количество воды и смесь перемешивали еще 8 мин. Противопригарный эффект добавок определяли по выходу пиролитического углерода по методике Колорца. Метод заключается в коксовании воздушнол-сухой пробы углеродистого материала, помещенной в специальное приспособление, состоящее из кварцевого тигля и трубки, в муфельной печи, нагретой до температуры .875="10 С. Выделяющиеся при термодеструкции углеродистого вещества газы проходят через разогретую до

875 С кварцевую вату, помещенную в трубку, на поверхности которой происходит разложение углеводородов с образованием блестящего углерода. После 3 мин выдерж2003425

Таблица 1 ки в печи трубка удаляется 11э муфеля, охлаждается и взвешивается. Отношение массы выделившегося блестящего углерода к массе сухой навески (в %) характеризует выход блестящего углерода из данного материала.

Для определения температуры размягчения навеску добавки массой 2 г в фарфоровом тигле пол1ещали в печь и нагревали в течение 30 мин при 100-250 С с интервалом в 10 С. После нагрева при соответствующей температуре навеску извлекали из печи и с помощью специальной иглы определяли ее фаэовое состояние. Температура, при которой наблюдался переход добавки в вязко-пластическое состояние. принималась за температуру размягчения добавки.

Для определения склонности противопригарных добавок к слеживанию они засы-. пались в стальную гильзу диаметром 40 мм и уплотнялись одним уда ром на лабораторно л копре с массой груза 6,7 кг, высотой падения груза эа 50 мм. Далее образцы

BMGcT0 с гильзой помещали в термостат и выдерживали в нем при 50 С в течение 1 ч.

После охлаждения образцы извлекали иэ гильзы и помещали на 30 с на сито М 2,5 стандартного прибора для рассева сыпучих материалов. Оценку индекса слеживаел ости производили по отношению оставшегося на сите N- 2,5 материала к первоначальной массе образца, выражае лому в j>, Фракционный анализ использованных для приготовления комплексных добавок асфальта и асфальтита выполняли в химических лабораториях MOTT и БашНИИ НП по общепринятым методикам.

Физико-химические свойства смесей определи в соответствии с ГОСТ 23409.026-78. Величина термических напряжений по Дитерту определялась на приборе мод,705 ф. "Дитерт" на полых образцах диаметром 28 мм и длиной 50 мм как усилие, 5 необходимое для предотвращения расширения образца исследуемой смеси при

1000 С, отнесенное к площади поперечного сечения образца.

Противоужиминный эффект добавок

10 оценивался по прочности в зоне конденсации влаги приготовленных с их использование л формовочных смесей на приборе

SPNF ф. Г.Фишер". Для определения этого показателя готовили смеси, включающие

15. 5,0 мас,,4 активированного дашуковского бентонита, комплексную добавку в количестве, эквивалентном по выходу блестящего углерода 3,0Я, угля, остальное кварцевый песок Об1К02Б. Влажность смесей соответ20 ствовала уплотняемости 60%.

Для комплексной оценки противопригарно-противоужиминных свойств добавок ° заливались технологические пробы типа 6ениша — отливки из чугуна глассой 10 кг.

25 Из данных табл.4 следует, что предложенная комплексная добавка по сравнению с добавкой, выбранной в-качестве прототипа, обладает существенно более высоким йротивоужиминным эффектом и

30 обуславливает значительное улучшение физико-механических и технологических свойств смесей.

Реализация изобретения позволит по35 высить качество формовочных смесей за счет увеличения их противоужил1инного эффекта, снижения гаэотворности, получить экономический эффект за счет снижения за. трат на очистку отливок и потерь от брака

40 литья.

2003425

Таблица 2

Показатели свойств

Свойства добавки

ЬЬМ и/0

Предел прочности при сжатии в сыром состоянии, кгс/см

Предел прочности при разрыве в эоне конденсации влаги. rc/ñì

Уплотняемость, $

Величина термических напряжений по методике Дитерта, кгс/см

Выход блестящего углерода. 7;

Площадь поражения ужиминами технологической пробы, $

0,75 l6.0

47,0

5,6

0,30

37-40

Таблица 3

Таблица 4

Увеличение или уменьшение содвржания компонентов добавки менее, чем на 5,07 не оказывает существенного влияния на ее свойства, 2003425

Продолжение табл. 4

Основа

Составитель Ф, Кваша

Техред М,Моргентал

Редактор Л. Народная

КоРРектоР Н. Ревская

Тираж Подписное

HflO "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3295

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагарина. 101

Ф о рмул а изобретения

КОМПЛЕКСНАЛ ДОБАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ

ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ, включающая молотый уголь с низкой температурой начала размягчения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит асфальтитматериал, полученный избирательным иэвлечением (деасфальтизацией) смолистоасфальтеновых веществ из остаточных. продуктов дистилляции нефти, при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Асфальтит 15.0 - 60,0

Молотый уголь с низкой тем5 пературой начала размягчения