Смесь для изготовления литейных форм

 

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит, мас.%: водорастворимое соединение на основе лигносульфоновых кислот, обработанных бикарбонатом натрия в соотношении (1 - 2) : 1 0,2 - 0,6; циллолигнин 0,1 - 2,0; вода 2,4 - 4,6; наполнитель - кварцевый песок или отработанная смесь остальное. Реализация изобретения позволит повысить прочностные свойства, уменьшить осыпаемость, улучшить санитарно-гигиенические и экологические условия. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам формовочных смесей для изготовления литейных форм.

Известна смесь для литейных форм, содержащая наполнитель, глину, канифоль, нефтяной битум, связующее, содержащее лигносульфонаты, воду и минеральное масло в количестве 0,2-1,0 мас.% [1].

Эта смесь пригодна для производства по сырому чугунных отливок в прессованных формах.

Высокая газотворность известной смеси ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Известна смесь для изготовления литейных форм, содержащая наполнитель, глиносодержащее связующее, водорастворимое соединение на основе лигносульфонных кислот, гексаметофосфат натрия в количестве 0,002-0,5 мас.% [2].

Эта смесь не обладает достаточными прочностными свойствами во влажном состоянии.

Известна бентонитовая суспензия для литейных формовочных и стержневых смесей, содержащая в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) 5-40% -ный водный раствор ПФХЛ [3].

Наиболее близкой к изобретению является формовочная смесь, содержащая ингредиенты при следующем соотношении компонентов, мас.%: Наполнитель Основа Бентонит 0,5-12,0 Каменный уголь молотый 0,1-5,0 Окзил 0,3-0,1 Вода 3,0-3,5 Окзил используется в качестве ПАВ, представляет собой продукт окисления сульфит-спиртовой барды хромпиком в кислой среде. Окзил вводят в виде сухого продукта или раствора в бентонитовую или бентонитоугольную суспензию, которую вводят в смесеприготовительные бегуны. При введении окзила значительно снижается вязкость суспензии.

При втором способе окзил в виде раствора вводят непосредственно в смесеприготовительные бегуны вместе с наполнителем.

Введение в песчано-бентонитовую смесь окзила не позволяет раскрыть все резервы прочностных свойств бентонита, о чем свидетельствует устойчивый рост прочности образцов на сжатие, по-сырому уплотненных давлением прессования, превышающим 10 ати. Кроме того, предложенное ПАВ содержит хромпик - материал, опасный для здоровья людей.

Цель изобретения - повышение прочностных свойств смеси, уменьшение осыпаемости и улучшение санитарно-гигиенических и экологических условий труда.

Цель достигается тем, что в формовочную смесь для изготовления литейных форм вводят в качестве ПАВ водорастворимое соединение на основе лигносульфоновых кислот (ВСЛСК), обработанных бикарбонатом натрия в соотношении (1-2):1, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Бентонит 0,5-12,0 Водорастворимое соединение на основе ЛСК, обработан-
ных бикарбонатом натрия в
соотношении (1-2):1 0,2-0,6
Вода 2,4-4,6
Наполнитель - кварцевый песок
или отработанная смесь Остальное
Для повышения противопригарных свойств смесь может содержать циллолигнин в количестве 0,1-2,0 мас.%.

Циллолигнин представляет собой отходы обработки древесины (ТУ 61-11-05-87) следующего химического состава, мас.%:
Влага 47,3
Кислоты 4,04
Зола 1,6
Использование в качестве ПАВ комплекса ЛСК+бикарбонат натрия сокращает в ЛСК долю высокомолекулярных соединений и выделение аммиака, что улучшает санитарно-гигиенические условия труда. Низ- комолекулярные соединения, находящиеся в составе ЛСК, и ионы натрия, имеющиеся и в ЛСК, и в бикарбонате, адсорбируются на поверхности наполнителя и в основном на базальных плоскостях глинистых пакетов. Это ведет к повышению пластичности глинистого связующего и улучшению технологичности формовочной смеси. Глина (бентонит) вводится в количестве 0,2-2,0 мас.% при использовании оборотной смеси и в количестве 5,0-12,0 мас.%, если смесь готовится на свежем песке. При изготовлении чугунных отливок в качестве противопригарной добавки применяется циллолигнин.

Смесь можно приготовить двумя способами в зависимости от ионообменного комплекса используемых глин. При величине этого показателя меньше 40 мг.экв/г в водно-глинистую суспензию вводят ПАВ - водорастворимое соединение на основе ЛСК, обработанных бикарбонатом натрия, которые затем добавляют в наполнитель, а при величине этого показателя больше 40 мг.экв/г водорастворимое соединение на основе ЛСК вводят в смесеприготовительные бегуны вместе с наполнителем, после чего добавляют водно-глинистую суспензию.

П р и м е р. Для испытаний были выбраны Толмачевский формовочный песок 062КО2А, оборотная песчано-бентонитовая смесь ЧЛЦ Чебоксарского агрегатного завода, имеющая при уплотняемости 40% газопроницаемость 130 ст.ед., влажность 3,4%, прочность при сжатии во влажном состоянии, содержание активной глины 6,0% и глинистой составляющей - 12,0. Дашуковский бентонит, циллолигнин.

ПАВ - водорастворимое соединение на основе лигносульфоновых кислот готовилось путем соединения ЛСК (с содержанием сухого остатка 48,5%) с бикарбонатом натрия в соотношении (0,1-10):1. Компоненты смешивались при 40-70^о С в миксере в течение 20 мин, а затем выдерживались до ввода в смесь в течение 10-12 ч при 20-30^о С. За это время успевали пройти все процессы химического взаимодействия и полностью устранялись все вредные продукты реакций (например, аммиак).

Смесь приготавливали в лабораторных бегунах фирмы ЦЕНТРОЗАП по 5 кг. Сначала загружали оборотную смесь ЧЛЗ ЧАЗ или Толмачевский формовочный песок 062КО2А/Б, затем вводили воду, бентонит, ПАВ (ВСЛСК), наконец циллолигнин. Добавляя воду порциями по 0,1-0,3 мас.%, повышали уплотняемость до 60%. Затем подсушивая смесь уменьшали ее уплотняемость до 20-25%, После этого вновь, увеличивая влажность смеси порциями по 0,1-0,3%, поднимали уплотняемость до заданного значения 45%, смесь подвергали испытанию: на влажность, прочность при сжатии и сколе во влажном состоянии, прочность при сжатии в сухом состоянии (ГОСТ 23409-78).

Результаты испытаний приведены в табл.1,2.

Смеси, содержащие 0,2-0,6% ПАВ (ВСЛСК), имеют повышенные прочности при сжатии и сколе во влажном состоянии - в 1,5-2 раза больше, чем у технологической пробы (ГОСТ 35947-77), и на 10% выше, чем у прототипа.

Содержание ПАВ (ВСЛК) ниже 0,2% не обеспечивает полного покрытия структурных элементов смеси, выше 0,6% - не увеличивает эффекта и приводит к перерасходу ПАВ.

Как видно из табл.1, 2, оптимальная область соотношений ЛСК и бикарбоната натрия в смеси находится в пределах (1-2):1. При этом соотношении компонентов ПАВ достигается оптимальное значение прочностных и пластических свойств.

Использование предлагаемого состава ПАВ для приготовления песчано-бентонитовых формовочных смесей позволит значительно увеличить прочность при сжатии при одновременном росте прочности при растяжении. Это создает условия для получения высококачественных отливок, отличающихся повышенной размерной точностью и чистотой поверхности.

Формула изобретения

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ, включающая наполнитель - кварцевый песок или отработанную смесь, бентонит, поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочностных свойств, уменьшения осыпаемости, улучшения санитарно-гигиенических и экологических условий, в качестве поверхностно-активного вещества она содержит водорастворимое соединение на основе лигносульфоновых кислот, обработанных бикарбонатом натрия в соотношении соответственно 1 - 2 : 1, а компоненты смеси имеют следующее соотношение, мас.%:
Бентонит 0,5 - 12,0
Водорастворимое соединение на основе лигносульфоновых кислот, обрабо
танных бикарбонатом натрия в соотношении соответственно 1 - 2 : 1 0,2 - 0,6
Вода 2,4 - 4,6
Наполнитель - кварцевый песок или отработанная смесь Остальное
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения противопригарных свойств, она дополнительно содержит циллолигнин в количестве 0,1 - 2,0 мас.%