Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней
Изобретение относится к области литейного производства. Смесь содержит, мас.%: модифицированное алюмохромфосфатное связующее 2-6, отвердитель 0,1-3,0 и огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния остальное. В качестве отвердителя использован огнезащитный состав «ОСА-1». Достигается повышение прочности при растяжении через 24 часа и снижение осыпаемости смесевых композиций. 1 табл.
Изобретение относится к холоднотвердеющим смесям, используемым в металлургической промышленности для изготовления литейных форм и стержней.
Фосфатные холоднотвердеющие смеси, разработанные в последнее время, принадлежат к легко выбиваемым, малотоксичным композициям с регулируемым комплексом рабочих свойств. Их широкое внедрение в литейном производстве обеспечивает не только экономию ресурсов, но и улучшение условий труда, оздоровление экологической обстановки.
В основе железофосфатных холоднотвердеющих смесей лежит использование в качестве отвердителей железосодержащих материалов, различных по химическим и минералогическим свойствам. Среди них наибольшее распространение получили трифолин, крокус, железорудный концентрат и различные отходы промышленного производства. В качестве жидкого компонента в таких системах используют либо Н3PO4, либо ее модифицированный вариант - хром- или алюмохромфосфатные связки. Недостатками данных холоднотвердеющих смесей являются высокая стоимость, хрупкость и гигроскопичность. Используемые для их отверждения железооксидные материалы характеризуются непостоянством химического состава и, прежде всего, содержанием Fe2О3 в альфа- и гамма-модификациях, обладающих различной активностью. По указанной причине проводится разработка алюмохромфосфатных композиций с улучшенным комплексом свойств.
Известна [RU №2187405, кл. В22С 1/16, опубл. 20.08.2002 г., бюлл.23] холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза метилолмочевинами в количестве 0,6-1.1 мас.% и отвердитель - железо-оксидный отход металлургического производства при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
| Модифицированное алюмохромфосфатное | |
| связующее | 2-6 |
| Железоокисный отход металлургического | |
| производства | 1-4 |
| Огнеупорный наполнитель на основе | |
| диоксида кремния | Остальное |
К ее недостаткам следует отнести непостоянный состав железоокисного отхода и необходимость его ввода в тонкодисперсном состоянии в формовочные композиции, что вызывает запыленность в производственном помещении.
Известна холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [SU №1028413, кл. В22С 1/16, 1983 г.], включающая огнеупорный наполнитель на основе кремнезема, алюмохромфосфатное вяжущее и отвердитель - триэтаноламин, при использовании которой улучшается чистота поверхности отливок из сплавов на медной основе. Ее существенными недостатками являются высокая токсичность триэтаноламина, малая живучесть и ограниченная область применения.
Наиболее близкой по технической сущности может рассматриваться холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [RU №2241571, кл. В22С 1/16], включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель - аминный модификатор АМ-1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Модифицированное алюмохромфосфатное | |
| связующее | 2-6 |
| Аминный модификатор | 0.1-3 |
| Огнеупорный наполнитель на основе SiO2 | Остальное |
К ее недостаткам следует отнести повышенную осыпаемость формовочных смесей.
Технической задачей изобретения является оптимизация состава смеси для изготовления литейных форм и стержней с целью уменьшения осыпаемости и сохранения на высоком уровне прочностных характеристик.
Поставленная задача решается тем, что в известной смеси в качестве отвердителя взят огнезащитный состав марки «ОСА-1» по ТУ №2499-024-00206492-06, имеющий следующие показатели качества:
| Плотность при 20°С, г/см3, не менее | 1,12 |
| рН | 6.5-8.0 |
| Коэффициент рефракции, не менее | 1,405 |
Применение указанной композиции позволяет повысить прочность формовочных смесей при растяжении через 24 часа и уменьшить их осыпаемость.
Сущностью предлагаемого решения является смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, причем в качестве отвердителя используется огнезащитный состав
«ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Модифицированное алюмохромфосфатное | |
| связующее | 2-6 |
| «ОСА-1» | 0,1-3,0 |
| Огнеупорный наполнитель на основе SiO2 | Остальное |
Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что с целью повышения прочностных показателей смесей, уменьшения их она в качестве отвердителя содержит огнезащитный состав марки «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Модифицированное алюмохромфосфатное связующее | 2-6 |
| Огнезащитный состав «ОСА-1» | 0.1-3,0 |
| Огнеупорный наполнитель на основе диоксида | |
| кремния | Остальное |
При изготовлении формовочной смеси использовали алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 1,1 мас.% метилолмочевин и отвечающее требованиям ТУ №2149-012-00206492-99 со следующими показателями:
- массовая доля алюминия в пересчете на Al2O3, %, в пределах - 6,5-9;
- массовая доля хрома в пересчете на Cr2О3, %, в пределах - 3.5-4.5;
- массовая доля фосфатов в пересчете на Р2O5, %, в пределах - 35-39;
- массовая доля хрома (VI) в пересчете на Cr2О3 - отсутствие.
Смешение ингредиентов осуществляли в закрытом катковом смесителе периодического действия в условиях, максимально приближенных к производственным.
Сравнительная характеристика смесей для получения литейных форм и стержней по примерам осуществления предлагаемого способа и по прототипу представлена в таблице.
Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению удается получать смеси для литейных форм и стержней с повышенной прочностью при растяжении через 24 часа и низкой осыпаемостью.
| Состав и свойства холоднотвердеющих смесей для литейных форм и стержней по прототипу и предлагаемому способу | ||||
| I. Состав холоднотвердеющих смесей | ||||
| Ингредиент | содержание, мас.% | |||
| прототип | примеры | |||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Алюмохромфосфатное связующее | 4,0 | 4,0 | 4,2 | 4,4 |
| Содержание метилолмочевины в алюмохромфосфатном связующем | 0,6-1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 |
| Отвердитель | АМ-1 | ОСА-1 | ||
| Количество отвердителя | 0,25-1,0 | 0,5 | 0,75 | 1,0 |
| Огнеупорный наполнитель на основе SiO2 | остальное | |||
| II. Свойства холоднотвердеющих смесей | ||||
| Свойства | прототип | примеры | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| а) до отверждения | ||||
| Живучесть, мин | 30-90 | 60-90 | 60-90 | 60-90 |
| б) после отверждения на воздухе при 23°С | ||||
| Прочность при растяжении через 24 часа, кгс/см2 | 5,8-9,6 | 9,7 | 12,3 | 11,2 |
| Прочность на сжатие через 24 часа, кгс/см2 | 15,9-42,5 | 17,0 | 20,4 | 21,8 |
| Осыпаемость через 24 часа, % | 0,11-0,14 | 0,10 | 0,09 | 0,10 |
| в) после тепловой осушки при 200°С в течение 40 мин. | ||||
| Прочность при растяжении, кгс/см2 | 10,1-12,7 | 11,5 | 12,8 | 12,7 |
| Прочность на сжатие, кгс/см2 | 24,2-58 | 48 | 54 | 32 |
Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит огнезащитный состав «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| модифицированное алюмохромфосфатное | |
| связующее | 2-6 |
| огнезащитный состав «ОСА-1» | 0,1-3,0 |
| огнеупорный наполнитель на основе | |
| диоксида кремния | остальное |
