Экзотермическая смесь для обогрева прибылей отливок из железоуглеродистых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О А"14 И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<„>772709

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-sy (22) Заявлено120778 (21) 2642268/22-02 с присоединением заявки НР— (23) Приоритет (я}м. кл.

В 22 0 27/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,10.80. Бюллетень 1 1о 39 (53} УДК621. 746. .586:662.989 (088.8) Дата опубликования описания 23.1080 (72) Авторы изобретения

В.Г. Горенко, Т.A. Здоровецкая и Я.Д. Яновер (71) Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской CCP (54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБОГРЕВА

ПРИБ6ЛЕИ ОТЛИВОК ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам экэотермических смесей для обогрева прибылей отливок из черных сплавов.

Известна экзотермическая смесь для обогрева прибылей стальных отливок, содержащая алюминиевую крупку, железную окалину кузнечного производства, мелкий кокс, кварцевый песок, глину огнеупорную и жидкое стекло (1).

К особенностям этой смеси следует отнести большую скорость протекания термохимических реакций, выделение тепла за малый промежуток времени, разрушение оболочек в процессе протекания термохимических реакций и всплывание продуктов реакций на поверхность жидкого металла в ;,рибыли. Все это приводит к малому использованию выделившегося тепла металлом прибыли и к увеличению разме-. ров прибылей.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая смесь для обогрева прибылей отливок из железоуглеродистых сплавов, содержащая алюминий, железную окалину кузнечного производства, марганцевую руду, хромовую руду, а также кварцевый песок, углеродосодержащую добавку (древесный уголь, коксовую или каменноугольную пыль, мазут), глину огнеупорную и жидкое стекло )2,.

Указанная смесь характеризуется высокой скоростью протекания термохимических реакций и в связи с этим обеспечивает оптимальные условия питания стальных отливок с толщиной стенок не более 30 мм.

15 Цель изобретения — улучшение питания стальных отливок с толщиной стенок свыше 30 мм.

Поставленная цель достигается

20 тем, что экзотермическая смесь для обогрева прибылей отливок иэ железоуглеродистых сплавов, включающая алюминий, железную окалину кузнечного производства, хромовую руду, кварцевый песок, глину огнеупорную и жидкое стекло, дополнительно содержит вспученный доменный шлак и отходы бумажного производства или целлюлозную пульпу при следующем соотно30 шении ингредиентов, вес.Ъ:

772709

Алюминий

Железная окалина кузнечного производства 22,0-45,0

Хромовая руда 2,0-25,0

Кварцевый песок 2,0-20,0

Вспученный доменный шлак 3,0-10,0

Отходы бумажного производства или целлюлоэная пульпа 0 5-12,0

Глина огнеупорная 4,0-8,0

Жидкое стекло 3 5-6,0.

Вспученный доменный шлак или шлаковая пемза получается путем быст-. рого слива в: бассейн с водой доменного шлака следующего химического состава, масс.йг 31,07-29,28 Ы 02,.

8 65-19,46 АЗ 3 ; 36,05-44,86 СаО;

3,29-9,19 N90; 0,17-3,95 МпО;

0,23-1,27 Fe0; 1,40-3,48 CaS.

Для оценки вспучиваемости шлаков используется специальный модуль, равный

10,3-18,0

СОО +CQ5+ 0,59 О+Д р

Si0 +M 0

Нормальному вспучиванию соответствует модуль равный 1,1-1,75.

Вспучивание происходит под действием образующих водяных паров и растворенных в шлаке газов.

Удельный вес вспученных шлаков с

3,0-3,05 г/см . Насыпной вес фракЪ ций размером до 5 мм находится в пределах 285-690 кг/м . Полная пористостьс о 60-955 ° Используется в. виде пористых гранул или в виде шлаковой ваты.

Введение в состав смеси вспученного шлака значительно уменьшает объемный sec смеси и коэффициент ее теплопроводности. Последний фактор особенно важен для уменьшения скорости передачи тепла в смеси, что приводит к снижению скорости протекания термохимических реакций.

При содержании в смеси меньше 3,03 вспученного доменного шлака он не оказывает заметного влияния на скорость протекания реакции. При содержании шлака в количествах больших

10,0% продукты термохимических реакций получаются жидкими и коэффициент использования выделившегося тепла уменьшается.

Отходы бумажного производства или целлюлозная пульпа представляют собой полупродукт при производстве бумаги. Состав их может бытв выражен формулой (С@Н, 0 )„ . Получают путем варки измельченной в щепу древесины, тщательно очищенной от коры, сульфатным, сульфитным или натронным способами.

Отходы бумажного производства или целлюлозная пульпа вводятся в состав смеси для регулирования скорости протекания реакций и повышения

1 прочностных свойств смесей в сыром и сухом состоянии. Влияние на скорость протекания реакций осуществляется благодаря уменьшению объемного

5 веса и коэффициента теплопроводности смеси и наличию в составе целлюлозной пульпы большого количества углерода.

При содержании в смеси меньше 0,5% целлюлозной пульпы влияние на скорость протекания термохимических реакций и прочностные свойства смесей оказывается незначительным. При увеличении ее содержания больше 12,0% ухудшается формируемость смеси и втулки при сушке начинают растрески15 ваться.

Основными ингредиентами для протекания термохимической реакции в составе данной смеси являются алюминий, железная окалина кузнечного

Щ производства и хромовая руда.

Алюминий предпочтительно использовать в виде крупки; последняя может быть получена специальными способами или путем дробления алюми-, 25 ниевой стРужки.

При содержании в смеси меньше

10,5% алюминия реакции в смеси протекают медленно и нестабильно, а при использовании больше 18,0В алюМиния реакции протекают бурно, выделившееся тепло обеспечивает получение высоких температур и перевод продуктов реакций в жидкое состояние, что приводит к уменьшению, эффективности работы прибыли.

Ввод в состав смеси кузнечной

I окалины и хромовой руды необходим для обеспечения кислородом термохимических реакций окисления алюминия. Для нормального. протекания ре40 акций необходимо, чтобы суммарное содержание железной окалины и хромовой руды находилось в пределах

43,5-47,0%. При суммарном содержании меньшим 43,5Ъ реакции протекают ,нестабильно, а увеличение содержания больше 48,0Ъ приводит к нежелательному увеличению скоростей термохимических реакций.

Хромовая руда требует для своего

50 разложения большей затраты тепла, чем кузнечная окалина. Поэтому частичная замена окалины хромовой рудой уменьшает скорость протекания термохимических реакций и способствует лучшему использованию выделившегос тепла для обогрева металла прибылей.

Максимальное использование выделившегОся тепла наблюдается при содержании в смеси 2,0-25,0% хромовой руды. При вводе в смесь меньше 2,0%

N хромовой руды влияния на скорость протекания реакций не обнаруживается, а использование больше 25,0% руды приводит к значительному замедлению реакций и ухудшению использо65 вания выделившегося тепла.

772709 печивают получение необходимой прочности втулок, а при увеличении содержания жидкого стекла больше 6,0% происходит снижение температуры плавления продуктов реакций и втулки не а сохраняют первоначальную форму, .,В табл. 1 приведены составы предлагаемых экзотермических смесей (1-5) и известных (6-8).

Т а б л и ц а 1

«

Содержание ингредиентов в смесях, вес.Ъ Г ) i i 1 I

Алюминий (крупка) 10,5 12,0 14,0 16,0 18,0 10,5

15,0 18,0

25,0 20,0

25,0 20,0

5,0 3,0

5,5 9,0

12,0 10,0

45,0 25,0

2,0 22,0

Кузнечная окалина 22,0

30,0

3,0

15,0

30,0

38,0

25,0 20,0

9,0

Хромовая руда

Марганцевая руда

Кварцевый песок

Мелкий кокс

20,0 20,0 16,0 13,5

5,5 25,0

5 0

Вспученный доменный шлак

8,0 3,0 6,0 4,0 10,0

Отходы бумажного производства или целлюлозная пульпа

0 5 3 0 7,0 . 9 5 12,0

Огнеупорная глина 8,0 6,5 5,0 6,0 4,0 5,0 7,5 10,0

5,0 5,5 5,0 4,0 3,5 6,5 5,0 10,0

Жидкое стекло Й абмица 2

° и Jk

«Ч

Г Г 1 T .1.

Саойс

Йлажность, 4 4,9-5,5 .4,6-5 ° 2 4,Ь-Э,Ь 4,4-5,0 4,2-4,7 3,2-3,Ь 3,5-Э,7

3,0-4,1

Газопроницаемость, ад 195

115

110

105

195

130

170

100

Объемный вес

° сухом состолиив„ хг/амъ 2,09-2,15 2,13 2,1Ь 2,15-2 ° 22 2 ° 17 2,23 2;19-2,27 2,10-2,15 2-15-2,22 2,10-2,25

Кварцевый песок снижает температуру термохимических реакций и способствует сохранению первоначальной формы втулок. Его содержание в смеси определяется общим количеством инертных наполнителей.

Огнеупорная гЛина способствует повышению прочностных свойств смеси в сыром и сухом состоянии и одновременно является инертным наполнителем.

Оптимальное содержание глины для смеси предлагаемого состава находится в пределах 4,0-8,0% ° Верхний предел по содержанию глины используется при содержании в составе смеси вспученного доменного шлака и отходов бумажного производства или целлюлозной пульпы на верхнем пределе.

Жидкое стекло вводится в состав смеси с целью получения оптимальной прочности втулок в сухом состоянии. При содержании в смеси меньше 3,5% жидкого стекла прочностные свойства смеси получаются низкими и не обесСвойства этих смесей приведены © в табл. 2.

Иэ данных, приведенных в табл. 2, следует, что предлагаемая смесь обеспечивает меньшую линейную скорость протекания термохимических ре15 акций и повышение температуры начала протекания этих реакций, за счет чего достигается улучшение условий питания стальных отливок с толщиной стенок свыше 30 мм, и, соответственно, повышение выхода, годного при производстве указанных стальных отливок

772709

Продолжение табл. .1 1 1 ° 1 i ° (Прочность на снатне в см» ром состоя- нии, sn c/ewe 0,54-0,57 0,56 0,61 0,58-0 ° 63 0,59-0,64 0,60-0,68 0,25"0,31 0,42-0,50 0,45

Прочность иа сжатие в сухом состоянии, кгс/см 14,Ь-15,6 15,Ь-15,8 15,7-16,2 15,4-16,3 16,0-16,7 23,2-26,4 15,1-1Ь,O 23,4-24,7

Прочность на растяжение в сухом состоянии кгс/си

3,6-3,9 3,6-4,0 3,7-4,1 3,8-4,1 4,0-4,2 . 2,9-3,5

2,8-3,4

Уделъная тенлопронзводнтелъность смеси, кги/кг

1500

1700 1970 2230 2500

1500

1900

2100

Температура

° начала протекания термохимической реакции, 4С

760-775 775-795 785795

925

855

890 хаксималъная температура термохимической реакции, сс

1795 1840

1510

1680

1760

1570

Линейная скорость протекания термохимической реакции, мм/мии

18-26 22-28 26-33 28-34 30-36 43,7-44,8 45,1-46,3 46,4-48,2

Выход годного, ° при обогрева стальных отливок с толщиной стенки отливкиз

15-30 мм

35-95 атее

82,3-85,8 . 84 ° 6-89,8 89,2-90 ° 4 84,3-86,2 82 ° 7-91,4 86,2-89,7

72 5-76 5 74 ° 0-7(0 74 5-78 ° 5 76,5-80 ° О 78 0-82,0 70 4-71 ° 3 7О Ь-71 9 71,6-72,3 целлюлозную пульпу при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Формула изобретения

10 5-18,0

22,0-45,0

2,0-25,0

2,0-20,0

3,0-10,0

0 5-12, 0

Экэотермическая смесь для обогрева прибылей отливок из желеэоуглеродистых сплавов, включающая алюминий, железную окалину кузнечного производства, хромовую руду, кварцевый песок, глину огнеупорную и жидкое стекло, отличающаяся тем, что, с целью улучшения питания стальных отливок с толщиной стенок свыше 30 мм, она дополнительно содержит вспученный доменный шлак и отходы бумажного производства или

55 Алюминий

Железная окалина кузнечного производства

Хромовая руда

Кварцевый песок

Вспученный доменный шлак

Отходы бумажного производства или целлюлозная пульпа

772709

Глина огнеупорная 4,0-8,0

Жидкое стекло 3,5-6,0

Составитель С. Тепляков

Редактор Е. Дорошенко Техред A. ЩепанскаяКорректор С. Щомак

Заказ 6792/11 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскяя наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Х итейное производство", 1970, В 5, с. 34.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2389354/22-02, кл. В 22 Э 27-/44 1.8 7-6.