Способ кристобалитизации формовочного песка на основе кремнезема

 

(72) Автор изобретения

М. N. Виценя и (71 ) заявитель (54) СПОСОБ КРИСТОБАЛИТИЗАБИИ ФОРМОВОЧНОРО

ПЕСКА HA ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЕМА йзобретение относится к области литейного производства, а именно к способам обработки формовочных песков на основе кремнезема, используемых преимущественно при производстве точного литья

Известен формовочный песок на основе двуокиси кремния, в частности кварцевый песок. Окись натрия (Йс1й0), взаимодействуя с кварцем при температурах свыше 1000 С, способсвует переходу кваро па в кристобалит. Кристобалитиэация квар19 цевого песка положительно сказывается на качестве отливок, в связи с исключением объемныл изменений наполнителя при

Нагреве, сопровождаюших.модифицированные преврашеиия кварца 1).

I Ф -; 1$

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому ре; зультату является способ кристобалитизации формовочного песка на основе кремнезема, эаключаюшийся во введении в песок

/ добавок минерализатора, в качестве которого используется 0,5-1,0 вес.% соды, а также 1,0-1,5 вес.% железокальцевой ао-.

2 бавки с последуюшим обжигом полученной смеси при 1350-1400 С 2).

Однако известный способ кристобали- тиэации характеризуется повышенными энергоэатратами на его осушествление в связи с необходимостью достижения высокой температуры при обжиге. Повышенная себестоимость конечного продукта связана помимо высоких энергозатрат на осушествление способа также с относительно высокой стоимостью соды, используемой в качестве минералиэатора.

БелЬ изобретения — снижение энергозатрат в процессе кристобалитиэации и уменьшение себестоимости конечного продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включаюшему вве< дение в песок добавки минералиэатора и высокотемпературный обжиг, отличительный признак которого заключается в том, что в песок вводят добавки минералиэатора 0,5-1,0 вес.% измельченной

865484

В оптимальных температурных режимах обжига (1100-1300 С) и при использовании указанного минерализатора подобное явление исключается. Выделяющаяся из расплава силикатной глыбы окись натрия (1ч a O ) переходит в зерна песка. Одновременно между зернами исчезают связуюшие пленки. В результате достигают получение неспекшегося, чистого песка (кристобалита) .

При температуре обжига менее 110CfC не достигается требуемой полноты кристобилизации кварцевого песка, а при температуре обжига более 1300 С отмечает.а ся нежелательное явление спекания зерен песка.

При обжиге кварцевого песка на нижнем пределе теплового режима, т.е. при

1100 С,. предпочтительно вводить максио мальное количество минералиэатора (1f0%). Минимальное количество силикат ной глыбы (0,5%) предпочтительно вводить, когда режим обжига составляет о

1300 С. Соответственно регулируют изменение количества минерализатора в пределах 0,5-1,0% в зависимости от .

55 силикатной глыбы и проводят его обжиг при 1100 — 1300 С в течение 10-20мин.

Вследствие трердофазного взаимодействия двуокиси кремния (кремнезема) с безводным силикатом натрия (силикат-глы- 5 бой) достигается смешение процесса кристобилизации в область меньших температур, а именно 1 1 00-1 300 С. Рекомендуемый температурный интервал сушественно превосходит точку плавления силн- 10 катной глыбы (795-850 С в зависимости от модуля силикат-глыбы). Выделяюшийся в процессе расплавления окиси натрия (Nol g О) является активным ми- . нерализатором кварца. 15

Степень помола силикат-глыбы должна близко соответствовать зернистости применяемых марок песка. Целесообразно, в частности, использовать силикат-глыбу зернистостью 0,1-0,4 мм.

При введении в песок менее 0,5 вес.% силикат-глыбы содержание минерализатора оказывается недостаточным для полного протекания процесса кристобалитизации, а введение в песок более 1,0 вес.% силикат-глыбы влечет за собой в процессе кристобилитиэации образование прочной стекловидной пленки на зернах песка и устойчивого спекания зерен. Такое saneние нежелательно, так как вызывает оком кование песка. используемого температурного режима обжига в пределах 1100-1300 С.

При продолжительности обжига в заданном температурном интервале (11001300 С) менее 10 мин не достигается

0 требуемой полноты кристобалитиэации, а продолжительность обжига более 20 мин с учетом достигнутой полноты крис1обалитизации является нецелесообразной, так как приводит к неоправданному перерасходу энергозатрат.

По завершению обжига проводят охлаждение кристобалитизированного песка в следуюшем режиме. Со скоростью о

7-10 С/мин до достижения температуры затвердевания силикат-глыбы (795800 С),что соответствует остыванию песо ка вместе с печью для обжига со cKopo-.

1 стью 15-20 С/мин до комнатной температуры, что соответствует естественному остыванию песка на воздухе.

В процессе кристобалитиэации происхо-дит суммарное увеличение объема зерен кварцевого песка на 17,5-18,2%.

Кристобалитиэированный песок предпочтительно использовать в качестве огнеупорного наполнителя в составе облицовочных формовочных или стержневых смесей. В случае применения единой формовочной смеси кюистобалитиэированный песок целесообразно использовать в качестве обсыпочного материала.

При этом обеспечивается получение литья из черных сплавов в широком диапазоне толшин стенок отливок с повышенной частотой поверхности (беэ просечек я пригара).

Пример. Используют смесь из

99% исходного хварцевого песка с 90% двуокиси кремния и 1% силикатной глыбы, которая содержит 69,3% двуокиси кремния и 23,8% окйси, натрия и иэмельчена до зернистости кварцевого песка. Смесь нагревают до 1100-1200 С, выдерживаО ют 15 мин при этой температуре после чего охлаждают продукт вместе с печью до 795-800 С, а затем выгружают его иэ печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

В другом случае процесс проводят. аналогичным способом при 1200-130СР С с использованием 99,3 кварцевого песка, содержашего 97% двуокиси кремния.

В обоих случаях с высокой полнотой протекает кристобалитиэация кварцевого песка, о чем свидетельствуют данные минералогического анализа, а также минимальные объемные изменения получен. ного наполнителя при повторном нагреве, .

5 965484 6

Таким образом, предлагаемый способ введение в песок добавки минерализатора по сравнению с известным обеспечивает и высокотемпературный обжиг, о т л и— снижение энергоэатра г на осушествление ч а ю шийся.тем, что, с целью сниспособа в связи с уменьшением темпе- жения энергозатрат процессе кристобаратур обжига с 1350-1400 С до 1100- s литизацни и уменьшения себестоимосо

М

1300 С; снижение себестоимости полу- ти конечного продукта, в песок вводят в ченного продукта в связи с уменьшением качестве добавки минералиэатора 0,5энергозатрат, а также заменой дорого- 1,0 весЛ измельченной силикатной глыбы го минералиэатора (соды) более дешевым и проводят его обжиг при 1100-1300 С (силикат-глыбой); улучшение качества по- 1@ в течение 10-20 мин. верхности отливок в связи с исключением Источники информации, иэ кристобалитиэированного песка железо- принятые вс внимание при экспертизе кальцевой составляюшей, которая способ- 1. Лясс А. М. Быстротвердеющие форствует образованию пригара. мовочные смеси, М., "Машиностроение, Формула изобретения 15 1965, с. 203.

Способ кристобалитиэации формовочного 2. Авторское свидетельство СССР песка на основе кремнезема, включаюший М 153544, кл. С 01 В 33/12, 1960.

Составитель С. Тепляков

Редактор Т. Киселева Техред М.Рейвес Корректор У. Пономаренко

Заказ 7939/18 Тираж 872 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