Формовочная смесь для стального литья

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к приготовлению формовочных смесей для стального литья специального назначения (массой 0,5-6,0 т, толщиной стенки 40-100 мм). В составе смеси используется в качестве связующего отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти при следующем соотношении компонентов, мас. кварцевый песок 82,0-85,0; отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти 11,0-13,0. Раствор едкого натра плотностью 1,1-1,3 г/см³ 1,6-2,5; глина огнеупорная 2,0-3,0. Реализация изобретения позволяет получать отливки из стали специального назначения повышенной чистоты поверхности, отсутствием пригара, дефектов. Формовочная смесь легко выбивается, рассыпаясь без комков, и позволяет решить проблему замены дефицитного жидкого стекла. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к приготовлению формовочных смесей для стального литья специального назначения (весом от 0,5 до 6,0 т с толщиной стенки 40-100 мм).

В литейном производстве широко применяются для стального литья формовочные смеси на основе жидкого стекла, содержащие специальные упрочняющие и разупрочняющие добавки с целью улучшения физико-химических, физико-механических свойств в зависимости от требований, предъявляемых к ним [1] Наиболее близкой по составу к формовочной смеси по изобретению является смесь, состоящая из песка, глины, жидкого стекла, едкого натра следующего состава, мас. Кварцевый песок 89,0-92,0 Глина (ПЛГ; 41 ПЛГ) 3,0-4,0 10%-ный раствор NaOH, плотностью 1,1 г/см³ 1,0-2,0 Жидкое стекло 4,0-5,0 Влага 4,5-5,5% обладающая следующими свойствами: газопроницаемость 100-110; сырая прочность на сжатие 0,028-0,035 кг/см²; сухая прочность на растяжение 0,5-1,0 кг/см².

Данная формовочная смесь применяется для производства стальных отливок весом от 0,5 до 6,0 т и толщиной стенок 40-100 мм [2] Недостатком формовочной смеси является низкая противопригарная стойкость для крупного литья, при достаточной прочности в сыром состоянии. Однако при высоких температурах (более 1066К) данная смесь имеет низкую прочность, так как при стальном литье специального назначения весом от 0,5 до 6,0 т и толщиной стенок 40-100 мм поверхность формы всегда нагревается выше 1066^оК, в то время как температурный предел применения жидкого стекла не превышает 1066^оС (Na₂Si₂O₅, Т_пл.1066^оС).

Это является основной причиной образования брака по ужиминам и засорам, обусловленным разупрочнением и последующим разрушением поверхностных слоев формы. Таким образом использование жидкого стекла в качестве связующего в формовочной смеси для стального литья специального назначения малоэффективно и приводит к повышению выхода брака. Кроме того жидкое стекло является остродефицитным и дорогостоящим компонентом формовочной смеси.

Цель изобретения снижение стоимости, повышение прочности смеси на разрыв в сухом состоянии и снижение брака по ужиминам и засорам.

Цель достигается тем, что в формовочную смесь для стального литья специального назначения (весовой группы с 0,5 до 6,0 т, толщиной стенок 40-100 мм), содержащую кварцевый песок, огнеупорную глину, раствор едкого натра, взамен жидкого стекла вводят в качестве связующего отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти, выбрасываемой в отвал на нефтеперерабатывающих заводах.

Ниже приведен средний состав отхода, мас.

SiO₂ 67,5-68,5; Na₂O 16,5-17,5; Fe₂O₃ 3,5-4,5; ппп 10-12.

П р и м е р 1. Формовочную смесь с применением ингредиента взамен жидкого стекла готовили из следующего состава, мас. Песок 81,8% 2175 гр Глина 2,8% 75 гр Отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти 13,15% 350 гр Раствор NaOH плотностью 1,2 г/см³ 60 гр.-60 гр. 2,25% П р и м е р 2. Песок 84,5% 2200 гр Глина 1,92% 50 гр Отход производства
алюмосиликатного
катализатора крекинга нефти 11,15% 290 гр
Раствор NaOH
плотностью 1,15 г/см³ 62,25 гр 55 мл 2,43% П р и м е р 3. Песок 83,4% 2300 гр Глина 2,5% 70 гр
Отход производства
алюмосиликатного
катализатора крекинга нефти 12,0% 330 гр
Раствор NaOH
плотностью
1,3 г/см³ 50,5 гр 45 мл 2,1%
При изготовлении формовочные смеси перемешивали в лабораторных бегунках в течение 10 мин. Пробы испытывали на газопроницаемость, прочность на сжатие в сыром состоянии, прочность на растяжение в сухом состоянии после сушки в печи при Т 473К, время сушки 30 мин.

Результаты испытаний представлены в таблице.

При введении отхода в формовочную смесь в виде пульпы в растворе едкого натра сначала готовят в мешалке расчетное количество отхода и раствора едкого натра, затем вводят в бегуны компоненты СМС: песок, глину и ранее полученную пульпу и перемешивают.

Для приготовления формовочной смеси в промышленных условиях с последующим изготовлением крупнотоннажного стального литья на Бакинском сталелитейном заводе применяли следующие опытные составы:
П р и м е р 1. Песок 840 кг 84% Глина 30 кг 3%
Отход производства
катализатора крекинга нефти 110 кг 11%
Раствор NaOH
плотностью 1,2 кг/см³ 17 л (20,4 кг)
-2% Итого: 1000,4 кг
П р и м е р 2. Песок 754 кг 83,3% Глина 27 кг 2,9%
Отход производства крекинга нефти 100 кг 11,1%
Раствор NaOH
плотностью
1,2 г/см³ 20 л (24 кг) 2,7% Итого 965,0 кг
Экспериментальные формовочные смеси были использованы при получении стальных отливок весом 0,7 т. Поверхность форм подвергалась пламенной сушке. Полученные отливки отличаются повышенной чистотой поверхности, отсутствием пригара, дефектов. Формовочная смесь легко выбивается, рассыпаясь без комков.

Отказ от использования жидкого стекла в формовочной смеси и замена его на ингредиент отход нефтеперерабатывающей промышленности, кроме существенного снижения себестоимости литья, повышения качества отливки, исключения из технологии процессов приготовления жидкого стекла (автоклавное растворение силикат-глыбы), позволит решить проблему рационального использования отхода и предотвращения загрязнения окружающей среды отходами.

Формула изобретения

1. ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ, включающая кварцевый песок, огнеупорную глину, раствор едкого натра, отличающаяся тем, что, с целью снижения стоимости, повышения прочности смеси на разрыв в сухом состоянии и снижения брака по ужиминам и засорам, она дополнительно содержит отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти при следующем соотношении компонентов, мас.

Кварцевый песок 82-85
Отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти 11-13
Раствор едкого натра плотностью 1,1-1,3 г/см³ 1,6-2,5
Огнеупорная глина 2-3
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти имеет следующий состав, мас.

Оксид кремния 67,5-68,5
Оскид натрия 16,5-17,5
Оксид железа 3,5-4,5
Потери про прокаливании 10-12
3. Смесь по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она содержит отход производства алюмосиликатного катализатора крекинга нефти в виде пульпы с раствором едкого натра.

РИСУНКИ

Рисунок 1