Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам самотвердеющих смесей, используемых для изготовления литейных форм и стержней. Сущность изобретения: самотвердеющий состав смеси содержит, мас.%: мелкодисперсный порошок с содержанием фильтров при производстве периклазовых порошков для электротехнической промышленности 1,0-5,0; ортофосфорная кислота 4,0-6,0; щавелевая кислота 0,1-4,15; огнеупорный наполнитель - остальное. Используемый в составе смеси магнийсодержащий порошок имеет стабильные результаты, как по дисперсности, так и по химсоставу, содержит не менее 96 мас. % оксида магния, что оказывает влияние на улучшение свойств смеси. Реализация изобретения позволит расширить предел регулирования живучести, скорости затвердевания смеси, повысить прочность стержней и форм и улучшить выбиваемость смеси. 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам самотвердеющих смесей, используемых для изготовления литейных форм и стержней.

Известны самотвердеющие смеси для изготовления литейных форм и стержней, включающие молотый рудный магнезит, ортофосфорную кислоту и огнеупорный наполнитель (1) или огнеупорный наполнитель, ортофосфорную кислоту, воду и материал на основе обожженного оксида магния, а именно порошок металлургического магнезита или хромомагнезита (2).

Указанные смеси характеризуются неустойчивой живучестью из-за наличия нежелательных примесей.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая ортофосфорную кислоту 2-10% соединение магнезиального и/или магнезиально-шпинелидного типа 2-20% воду 0,5 6% огнеупорный наполнитель остальное (3) Недостатком известной смеси является колебание содержания оксида магния от 30 до 94% в порошках магнезиального типа и, как следствие этого, увеличение их расхода до 20% а также присутствие нежелательных примесей, таких как оксид кальция, оксид железа, что отрицательно влияет на стабильность скорости затвердевания, живучесть смеси, снижает ее термостойкость, а при изготовлении массивных отливок образуется пригар.

Кроме того, высокая температура обжига порошка (1600^oС) в известной смеси снижает его реакционную способность к ортофосфорной кислоте H₃PO₄, а наличие воды в составе смеси ухудшает ее прочкостные свойства и увеличивает осыпаемость.

Реакционная способность порошка также зависит от его удельной поверхности. Чтобы получить порошки магнезиального типа с требуемой тонкостью помола 1900-2100 см²/г, необходимо иметь дробилки крупного и мелкого помола, сита и др. т.е. практически фабрику по подготовке исходного материала магнезиального типа, что в условиях производства связано с большими затратами.

Цель изобретения расширение пределов регулирования живучести смеси, скорости ее затвердевания, повышение прочности стержней и форм, улучшение выбиваемости за счет использования материала, имеющего стабильно высокую концентрацию оксида магния и постоянную дисперсность помола.

Цель достигается тем, что самоотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, ортофосфорную кислоту, материал, содержащий оксид магния, и щавелевую кислоту имеет следующее соотношение ингредиентов, вес материал, содержащий оксид магния 1,0 5,0 ортофосфорная кислота 3,0 6,0 щавелевая кислота 0,1 0,15 огнеупорный наполнитель остальное.

В качестве материала, содержащего оксид магния, в смеси используют порошок дисперсностью 0,08 мм, обожженный при 1100^oC в течение 1 ч, полученный с электрофильтров при производстве периклазовых порошков ПППл по ТУ 14-8-448-83. Применяемый порошок имеет следующий химсостав, вес оксид магния 93,5 96,5 оксид железа III 1,6 2,5 оксид кремния IV 1,5 2,0 Снижение магнийсодержащего материала в смеси ниже 1,0% не дозволяет получить смесь определенной прочности и необходимой живучести, а увеличение содержания более 5,0% нецелесообразно, т.к. скорость затвердевания смеси становится чрезмерной.

Заявляемое содержание ортофосфорной кислоты в предлагаемой смеси является оптимальным, т. к. ее содержание ниже 3,0% не позволяет приготовить смесь с необходимой прочностью, а повышение содержания более 6% не оказывает заметного влияния на технологические свойства смеси. Ортофосфорную кислоту необходимо использовать техническую 60-70% концентрации.

Введение в смесь щавелевой кислоты в указанных пределах снижает ее гигроскопичность, причем увеличение концентрации выше 0,15% не влияет на улучшение показателей гигроскопичности смеси.

Улучшение выбиваемости достигается за счет того, что при взаимодействии ортофосфорной кислоты с оксидом магния образуется соединение, представляющее собой двухзамещенный трехводный фосфат магния МgНРО₄ · 3H₂O, легкорастворимый в воде. При погружении отливок в воду стержневая смесь растворяется в течение нескольких минут без применения гидравлического удара, т.е. смесь практически вымывается из отливок, а при хранении готовых стержней происходит их упрочнение.

Приготовление смеси осуществляют следующим образом: огнеупорный наполнитель и порошок, содержащий оксид магния, перемешивают в бегунах 1-2 мин в сухом состоянии, а затем коробом или пневмотранспортом подают в бункер над установой ХТС (мод. 4727; 19611; 19641 и т.д.). В смеситель установки подают насосами ортофосфорную кислоту и щавелевую и перемешивание продолжают еще 1-1,5 мин. Готовую смесь высыпают в стержневой ящик или опоку. Если имеется смеситель 19665, где предусмотрены бункер и дозатор для сыпучих компонентов, то сдозированные огнеупорный наполнитель и оксид магния подают в смеситель непрерывного действия, где предварительно перемешивают, а затем включают насосы для подачи ортофосфорной и щавелевой кислот. Перемешивание составляющих длится 1,5 2,5 мин.

Физико-механические свойства предлагаемой смеси и известной представлены в табл. 1, 2.

Из данных таблиц 1, 2 видно, что предлагаемые смеси cодержат значительно меньше материала, содержащего оксид магния (максимально 5% вместо 10% в известной) за счет дисперсности материала 0,08 мм и повышенного содержания в нем оксида магния (93,5 96,5%) и улучшенные прочноствые свойства (2,0 мПа через 1 ч и свыше 5,0 мПа через 24 ч) по сравнению с известной, имея при этом хорошую выбиваемость. При окунании в воду отливок со стержнями из предлагаемой смеси последние растворяются без применения электрогидравлического удара.

Кроме того, преимущество предлагаемой смеси состоит в том, что процесс термохимической реакции происходит непосредственно в стержневом ящике с выделением тепла и одновременным упрочнением стержня, а при хранении стержней трое и более суток происходит их дальнейшее упрочнение. Стержни из предлагаемой смеси можно проставлять в формы уже через 2 часа после их изготовления без покраски, т. к. пригар в отливках с такими стержнями отсутствует.

Данные о результатах испытания образцов смесей подтверждены актом испытаний в производственных условиях.

Формула изобретения

Самотвердеющая смесь для изготовления форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе кремнезема, порошкообразный материал на основе оксида магния, ортофосфорную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит щавелевую кислоту, а в качестве материала на основе обожженного оксида магния мелкодисперсный порошок с содержанием оксида магния 93,5-96,0 мас. полученный с фильтров при производстве периклазовых порошков для электротехнической промышленности, при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанный мелкодисперсный порошок 1 5
Ортофосфорная кислота 4 6
Щавелевая кислота 0,1 0,15
Огнеупорный наполнитель на основе кремнезема Остальное
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что мелкодисперсный порошок, полученный с фильтров при производстве периклазовых порошков для электротехнической промышленности, имеет следующий состав, мас.

Оксид магния 93,5 96,5
Оксид железа III 1,6 2,5
Оксид кремния 1,5-2,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2