Смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

ф

СОЮЗ СОВЕТСНф 6и -.

ОО(4ИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК . г

„.З „792699

3(. Д) В 22 С 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2744285/22-02 (22) 02 ° 04.79 (46) 30.10.83.. Бюл.. 9 40 (72) В.Д.Долматов, H.È.Áåëÿêîâ, С.И.Прозорин и Л.Й.Мараховец (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения

"ВНИИПТУГЛЕИАШ" (53) 621.742.4 (088.8) (56) 1. Галов.Е.С. -"Опыт работы с холоднотверждеющими смесями на основе железорудных концентратов".

Реф ративный сборник НИИНформтяжмаш.

М., 1977, 9 9-15. . 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2612808/22-02, кл. В 22 С 1/18, 1978. (54)(57) 1.СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный наполнитель, фосфатное связующее и отвердитель на основе окислов поливалентных .металлов, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения фосфатацни поверхностного слоя отливок из черных сплавов и повышения ударной вязкости металла в поверхностном слое отливки, она содержит указанные ингредиенты в следующем Соотношении, мас.%:.

Фосфатное связующее (в пересчете на су-, хое вещество ) 1-5

Отвердитель на основе окислов поливалентных металлов

Огнеупорный наполнитель Остальное

2. Смесь по и. 1, о т л и ч а ю — . щ а.я с.я тем, что в качестве фосфатного связующего она содержит алю- ф мохромфосфат или хромофосфат. . 3. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я .тем, что в качестве отвердителя на основе окислов поливалентных металлов она содержит мате-, риал на основе закиси железа или: Я двуокиси марганца.

1-10

792699

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам способа для изготовления литейных форм и стержней.

Известна смесь, для изготовления литейных форм Н стержней на основе. железорудных концентратов и ортофосфорной кислоты P1 ).

Связующими компонентами в этой композиции являются кислые фосфаты двух- и трехвалентного железа. Данная смесь характеризуется низкой конечной прочностью, разупрочнением стержней в процессе хранения и затрудненной выбиваемостью из отливок.

Наиболее близкой к описываемому изобретению no технической сущности и достигаемому результату является самоотвердевающая смесь для изготовления литейных форм и стержней, со держащая ингредиенты в следующем соотношении, мас.Ъ: материал на основе окислов поливалентных металлов, а именно; на основе закиси железа (магнетитовый железорудный концентрат ) 5-10 ортофосфорную кислоту

3 плотностью 1,65-1,75 г/см 4-8; фосфатное .связующее, а именно алю.мохромофосфат 0,1-1,0, огнеупорный наполнитель остальное L2 1.

Укаэанная смесь характеризуется высоким содержанием фосфора в пересчете на фосфорный ангидрид (2-4Ъ),что приводит к насыщению поверхностного слоя отливок из черных спла вов фосфором:и в связи с этим к ухудшению ударной вязкости металла .поверхностного слоя отливки.

Целью изобретения является .уменьшение фосфатации поверхностного слоя отливок из .черных сплавов и повышение ударной вязкости металла в поверхностном слое отливки.

Для достижения поставленной цели смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, фосфатное связующее и отвердитель на основе окислов поливалентных металлов, содержит ука- эанные ингредиенты в следующем соотношении, мас.Ъ:

Фосфатное связующее (в пересчете на сухое вещество ) 1-5

Отвердитель на основе окислов поливалентных металлов 1-10

Огнеупорный наполнитель

Остальное

В качестве фосфатного связующего смесь согласно настоящему изобретению содержит алюмохромофосфат или хромофосфат, а в качестве отвердителя на основе окислов поливалент.ных металлов - материал на основе закиси железа или двуокиси марганца.

Хромофосфатная связка готовится смешиванием следующих компонентов взятых в соотношении, мас.Ъ: окись хрома 10-12, ортофосфорная кислота

40-45, вода 45-50, при этом Сгь восэл станавливается до С " раствором формалина.

5 Ллюмохромфосфатная связка выпускается в промышленных масштабах и содержит 50-60Ъ алюмохромофосфата и

40-50Ъ воды.

Отверднтелями водного раствора ма)р териала, содержащего хромофосфат, взяты окислы преимущественно двухвалентных металлов иэ ряда переходных поливалентных металлов типа железа или марганца, которые содержатся в. таких промышленных продуктах, как железная и марганцевая руды, их концентраты, колчеданные огарки (отход производства серной кислоты ), а также марганцовистые шлаки с содержанием.окислов марганца до 20Ъ.Под20 робная характеристика материалов приведена в табл. 1.

Увеличение количества связующего и отвердителя свыше верхнего предела

25 приводит к возрастанию прочностных характеристик стержней и форм, но и в то же время значительно ухудшается выбиваемость, уменьшение их содержа- ния ниже нижнего предела резко ухуд30 шает .кинетику отверждения.

Составы смесей и их физико-механические характеристики приведены в .табл. 2 и 3. Смесь 1 взята. за прототип, а смесь 2 за аналог.

Применение в составе смеси связующего, представляющего водный раствор материала, содержащего хромофосфат, в сочетании с окислами переходных поливалентных металлов, типа железа

40 или марганца позволяют наряду с быстрым отверждением, как в холодной, так и в горячей оснастке, получить высокие конечные -прочности, а также хорошую выбиваемость. Так, например, прочность на сжатие стандартных образцов, приготовленных из- смеси, через 10 мин выдержки на воздухе составляет 1-2 кгс/см, а через 1 ч прочности достигают 6-10 кгс/см, что

50 ПОэвОляет через 10 мин раскрыть стержневой ящик, а через 1 ч транспортировать стержни к месту заливки. Конечная прочность стержней порядка 25-30 кгс/см, а работа, выбивки составляет 20-30 Дж. В процессе хранения стержни не разупрочняются, а их осыпаемость находится в пределах

О, 01-0, 1Ъ.

Смеси в описываемом изобретении можно подвергать тепловому отверж

60 нию, при этом для увеличения жив чести смеси до 3-4 ч количество о вердителя необходимо уменьшить до

1 вес.Ъ. Применение тепловой обработки дает воэможность сократить цикл отверждения до 2-5 мин при темпера79269.9 ретению и 99 12-14 по известному техническому решению L2).

НаиМенование материалов,Содержание основных составляющих мас.Ъ

Хромофосфатная связка (ХФС) С 20 - 10-12, Р205-- 30-321 Н20 - 45 50

Алюмохромофосфатная связка (АХФС) Р20 32-39, А120> 8-10; Сг Оз 3,2-4,5; (ТУ-6-18-166-78) Н,О 40-45.

Железо-рудный концентрат (ТУ-14982-7-5) Fe203 63-67, Fe О 20-27; Са О . 0,5-0,6; ф20 0,2-0,6.

Колчеданные огарки (ТУ-1280-45) Ге 0 701 5 0> 23; 5 не более 3>

Ип 47- 52; S! 02 не более 10; P О, 20

Марганцевая руда (пиролюэит) (ТУ-14-9-54-73) Марганцевая руда карбонатная (ТУ-14-9-54-73) Mn . 22-25; потери при прокаливании 15-17 туре нагрева 230.-250 C. Прочность образцов на растяжение при этом составляет 7-16 кгс/см

Изобретением предусматривается возможность приготовления с указанным соотношением ингредиентов сме- 5 .сей в жидкоподвижном состоянии. С этой целью вводится избыточное количество воды (1-4%) и ПАВ (0,1-0,53).

Смесь по предлагаемому изобретению приготавливают путем смешивания огнеупорного наполнителя с материалами на основе окислов железа или марганца с последующим введением фосфатного связующего (АХФС или ХФС) и перемешиванием до его полного равномерного распределения по объе" му сухих ингредиентов.

При изготовлении самоотверждающей смеси предпочтительно использовать смеситель непрерывного действия.

Изобретение иллюстрируется сле- дующими примерами.

В табл. 2 приведены составы смесей РР 1-.11 по предлагаемому изобВ табл. 2 и 3 составы РР 1-7 согласно настоящему изобретению сг ужат иллюстрацией достигаемых физико-механических показателей. При среднем содержании ингридиентов, составы 99 8-11 служат иллюстрацией фосфатирующей способности описываемой смеси и ее влияния на ударную вязкость металла (аналогичные данные приведены для составов 99 12-14 согласно известному техническому решению Г2 1.

Из сравнения показателей фосфатации и ударной вязкости для смесей

99 8 и 12 или 9 9(11) и 13, или

99 10 и 14 следует, что смесь согласно настоящему изобретению обеспечивает уменьшение фосфатации поверхностного слоя отливок иэ черных сплавов и повышение ударной вязкости металла .в поверхностном слое отливки.

792699

Та блица 2

«Ф одержание ингредиентов,мас.% в смесях3:. .в \

1 2 3 4 5 б 7

Иаименоваине ингредиентов

Песок кварцевый

° 1K02A

АХФС

5 5 8

Концентрат марганцевых руд (пиролвзит) 5 5

Марганцевая руда . карбонатная

Магнетитовый железорудный концентрат

Ортофосфорная кислота пл. 1,7 г/см

0,4 Содержание фосфора в верхностном слое отливки при марке металла . сталь 25Л чугун ВЧ 38-17

Ударная вязкость, кг/см2 в поверхностном слое отливки при марке металла: сталь 25Л чугун. ВЧ 38-17

Наименование .ингредиентов

Песок кварцевый

1К02А 98 по прототипу

91,5 85 91,5 90,9 85,5 81

3,5 5

3,5

0,1 0,5 1

ХФС

Колчеданные (пиритные ) огарки

Вода

Некаль

I)) ((I

4 4 4 — -„4 5

" lL.

8 ,Продолжение табл. 2

792699

Наименование ингредиентов олчеданные пи.ритные огарки

5,0 10

Концентрат марган цевых руд (пиролвзит) 8,0 10.5,0

Магнетитовый железорудный концентрат

5,0 6,0 . 8,0

Ортофосфорная кислота пл. 1,7 г/см

4,0

Вода

Некаль

0,09- 0,120,11 0,13 сталь 25 Л

0,10- О, 090,11 0,11

О, 120,15

4,1- 3,94,4 .4,2

4,24,3

3,8

4,15

3,03,6

2 52 8

2,02,2 сталь 25Л

5,8

6,1

5,76,0

3,2

3,5 чугун ВЧ 38-17

)Таблица 3

Наименование свойств, 3-6

3-6

3-. 6

3-6

3-6

1,05 1,15 1,05

1,95

1,05

10 мин

30 мин

3,35

3,05

2,85

3,1

2,9

6 5

5,75

5,5

5,5

5,5

1 ч

14,:5

15,5

15,5

14,. 5

4 ч

19,5

20,5

23

24 ч

21

0,15

21,0

0,05

20,5

0,09

20,5

0,04

21,5

0,07

72 ч

Эсыпаемость, Ф

Гаэопроницаемость,ед.

240

210

235 250

230

Работа выбивки, Дж

22,5

23,5

25,5

24,5

Марганцевая руда кар, бонатная

Содержание фосфора в поверхностном слое отливки при марке металла чугун ВЧ 38-17 Ударная вязкость, кг/см в поверхностном слое отливки при марке металлаг

Живучесть, мин

Прочность на сжатие, .кг/си через:

Со е жанне ин едиентов мас.Ъ в смесях В .

9 10 11 12 13

0,05 0,060- 0,063 0,054- 0,080,059. 0,062 0,066 0,058 0,09

Показатели. свойств для смесей, 99т I I I l

792699

Продолжение табл. 3

Наименование свойств по прототипу

Живучесть, мин

10-12

3"6

Прочность на сжа» тие, кг/см через

1,6

1, 54., g

3,6

1 ч

6,1

3-5

8-9

19,0

11-13

24 ч

72 ч

27, 5.

13-14

Осыпаемость, %

0, 1 0

0,03

Гаэопроницаемость, ед. 230

300-400

16-19

-,Работа выбивки, Дж, 21

Составитель Мозжечкова l . Редактор П.Горькова Техред И.Метелева, Корректор A.Tÿñêî Заказ 8171/4 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

10 мин

30 мин

Показатели свойств для смесей, ВВ

6. . 7 8 9 10 11 12 13 14