Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

(iii 942858

Союз Советеиик

Сециаииетичееиик

Рееттубттни

ОП ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-вуg (5l)NL; Кд.

3 (22) Заявлено 19; 07, 79 (21) 2 783403/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

В 22 С 1/18 тввударетеашыв квинтет

CCCP ве аеааи изобретения

i еткрытвв (53) УД К 621. 742. .4(088.8) Опубликовано 15. 07.82 .,Бктллетень № 25

Дата опубликования описания 17.07.82,l0.È. Онович, В.Н, Перцовский, À, Ренжин,,„,С.С„.. Жуковский, В.С. Колесников и О.Е> Невская

Научно-производственное объединение по технологи машиностроения "ЦНИИТИАР1"

t

{72) Авторы изобретения (VI) Заявитель (54) САМОТВЕРДООЦАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНМХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

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

Известна самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, молотый рудный магнезит и ортофосфорную кислоту В 1.

Однако указанная смесь характеризуется сокращенной живучестью, недостаточной прочностью в отвержденном состоянии и повышенной осыпаемостbe.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, ортофосфорную кислоту, воду и материал на основе обожженного оксида магния, а именно порошок ме2 таллургического магнезита или хромомагнезита (2 3.

Однако указанная смесь характеризуется черезмерно высокой реакционной активностью обожженного оксида магния при взаимодействии с ортофосфорной кислотой, что затрудняет регули. рование живучести и скорости затвердевания смеси в необходимых пределах и неблагоприятно отражается на проч.ности форм и стержней.

Цель изобретения - расширение предела регулирования живучести смеси, скорости ее затвердевания и повышение прочности стержней и форм.

Цель достигается тем, что самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм стержней, включающая огнеупорный наполнитель, ортофосфорную

2о кислоту, материал на основе обожженного оксида магния и воду, содержит в качестве материала на основе обожженного оксида магния соединение магнезиаль ного или ма гнеэиаль но-шпинелид35

3 94285 . ного типа, полученное при обжиге материала на основе оксида магния при

1400-1900оС в течение 40"1600 ч, при следующем соотношении ингредиентов, вес.Ф:

Ортофосфорная кислота 2-10

Соединение магнезиального или магнезиально" шпинелидного типа 2" 20

Вода 0995-6io

Огнеупорный наполнитель Остальное

В качестве соединения магнезиального и магнеэиально-шпинелидного типа смесь содержит продукт помола отработанного магнезитового или магне" зитохромитового или хромомагнезитового кирпича или их комбинации из огнепорной футеровки и свода сталеплавильных агрегатов и обжиговых печей, Целесообразно, чтобы в качестве ссоединения магнезиального и магнези" ально-шпинелидного типа смесь содержала продукт помола, предварительно отделенной от общей массы указанного кирпича его рабочей части, обожженной в процессе эксплуатации сталеплавиль" ных агрегатов и обжиговых печей до температуры 1600-19000С в течение

40"1600 ч.

Соединение магнеэиального и магнезиально-шпинелидного типа имеет сле" дуюший Фазовый состав, вес.3:

Пери клаз 3"90

Иагнезиально-железистые соединения О. 6-40 . Шпиндели 15-80

Соединение магнезиального и магнезиально-шпинелидного типа характеризуется следующим химическим составом, вес.4:

Оксид магния 30-94

Оксид железа Щ 1,5-40,0

Оксид железа 11 0,01-11,00

Оксид хрома ltI 1« I3

Оксид кремния If 1,5-8,0

Оксид алюминия 1 519,0

Оксид кальция 0,5-8,0

Температурный интервал обжига це" лесообразно поддерживать на уровне

1400- 1900 С, предпочтительно 16001900 С, а продолжительность обжига

40- 1600 и поскольку при этом режиме происходит образование магнезиальной или магнезиально-шпинелидной структуры в зависимости от типа исходного сырья. При температуре ниже 1400 С и продолжительности обжига менее 40 ч, указанные структуры не образуются, 8 4 а обжиг при более 1900 С и времени свыше 1600 ч, нецелесообразен в связи с тем, что количественный и качественный фазовый состав уже,достиг оптимапьных значений, Самотвердеющая смесь в соответствии с настоящим изобретением содержит

2-20 вес.Ф соединения магнезиального или магнезиально-шпинелидного типа, Снижение содержания указанного соединения ниже 2,0 вес.3 не позволяет приготовить смесь с необходимой проч- ностью, а увеличение количества свыше 20,0 вес. нецелесообразно, так как скорость затвердевания смеси становится черезмерной °

Содержание ортофосфорной кислоты в предлагаемой смеси является оптимальным, так как ее содержание ниже

2,0 вес.3 не позволяет приготовить смесь с необходимой прочностью, а повышение содержания более 10,0 вес.3 не оказывает заметного влияния на технологические свойства смеси. Ортофосфорная кислота может использовать" ся как концентрированная, так и в виде водного раствора. В последнем случае общее количество раствора должна быть увеличено таким образом,чтобы содержание кислоты в пересчете на неразбавленную находилось в пределах

2-10 вес.4. Предпочтительно использовать кислоту 40-803"ной концентрации, добавляя в концентрированную кислоту воду в количестве 0,56,0 вес.4. В состав смеси соединение магнезиального или магнезиально-шпинелидного типа используется в виде продукта помола отработанного магнезитового, хромомагнезитового, магнезитохромитового кирпича или их комбинации из огнеупорной футеровки и сводов сталеплавильных агрегатов и обжиговых печей. Образование структуры магнезиального или магнезиально-шпинелидного типа зависит от используемых ис" ходных материалов. При обжиге магнезитового кирпича образуется магнезиальная структура, фазовый состав которой характеризуется преимущественным содержанием периклаза, и при обжиге хромомагнезитового кирпича образуется .периклазо-шпинелидная структура, фазовый состав которой характеризуется высоким содержанием шпинелей.

Смесь содержит продукт помола общей массы отработанного кирпича или его рабочей части, контактирующей с рабочим (внутренним ) пространством печи

5 9428

В последнем случае в фазовом составе материала имеется повышенное co" держание магнезиально-железистых соединений типа магнезитовюстита, а также магнезитоферрита и пониженное содержание периклаза, а химический состав характеризуется увеличенным количеством оксида железа и пониженным количеством оксида магния, по сравнению с составами порошков, полу- 1 ченных из всей массы кирпича. Помол кирпичей осуществляют с помощью стан;дартного раэмольного оборудования, обычно применяемого для получения порошкообразных материалов: шаровых, струйных, вибрационных и другого типа мельниц. Удельная поверхность приготовленного порошка из материала, содержащего соединение магнезиального или магнезиально-шпинелидного типа должна находиться в пределах 500"

5000 см /г (по прибору ПСХ-4), предпочтительно использовать порошок с удельной поверхностью 1200-3000 см /r.

Приготовление смеси осуществляют следующим образом.

Огнеупорный наполнитель смешивают с порошком материала, содержащего соединение магнезиально или магнезиально"шпинелидного типа в течение 1 О

2 мин, затем вводят ортофосфорную кислоту и воду и продолжают перемешивание s течение 1-2 мин.

В табл. 1 приведены составы пред" лагаемых и известных смесей.

58 d ных количествах этих ингредиентов

1 прочность смесей на всех этапах твердения превышает аналогичные свойства известной смесей 2 в 1,5-2 раза.

При этом существенно снижается осыпаемость смеси.

В табл. 3 приведены составы предлагаемых и известных смесей.

Свойства смесей приведены в табл.4, Из табл. 4 следует, что предлагаемые смеси характеризуются расширенными возможностями регулирования живу" чести и скорости затвердевания сме" сей. Живучесть предлагаемой смеси можно изменять от 9"10 до.20 мин за счет изменения состава в указанных преде" лах. По сравнению с известной смесью скорость затвердевания смеси по изобретению, показателем которой служит прочность через 0,5 ч после ее приготовления, намного выше при одновременном сохранении живучести, доста" точной для выполнения комплекса технологических операций по изготовлению форм и стержней. Вместе с тем заметное преимущество предлагаемой смеси заключается также в том, что высокая скорость эатвердевания на начальном этапе обеспечивает дальнейшее повышение прочности и в после" дующие периоды твердения, достигая высоких значений через 24 ч, тогда как известная смесь имеет относительно низкую скорость затвердевания и невысокие суточные прочности.

Преимущества предлагаемой смеси заключаются в значительном (в 2-3 раза) расширении пределов ее живучести, скорости эатвердевания (в 2-4 раза ) и повышении прочности на начальном и конечном этапах эатвердевания в 1,5-2 раза. Предлагаемая самоэатвердевающая смесь прошла производственную проверку при изготовлении стержней и форм для стальных отливок массой 3- 15 т и толщиной стенки

20-350 мм с положительными результа- тами.

Таблица 1 ингредиентов,в смесях, вес.Ф т-предла гаемых

Т (3 4 5

64 81 81

Кварцевый песок 1К026

95,5 81

81 81 81

Ортофосфорная кислота (плотность 1,58-1,60 г/см ) 2 6

6 6

В табл. 2 приведены свойства известных смесей.

Как видно из табл. 2, прочность предлагаемых смесей превосходит проч- ность известных как в начальный период, так и на конечном этапе затвердевания, Достаточно высокие прочност" ные свойства в предлагаемых смесях сохраняются и при минимальном содер" жании ингредиентов, входящих в состав связующей композиции, а при, максималь942858

6 . 3

0.5 3

3 3

Вода

l0

10

10 20

° ю»»»Мв»фв»»«» «Ю»»

Таблица 2

12 16 .15

Живучесть, мин

16 5-6 4-5

18 15

05ч

1 ч

4 ч

Осыпаемость, 3 через

24 ч

Магнезит металлургический (удельная поверхность

1900-2100 см /rf1

Иагнезитохромит металлур" гический (удельная поверхность 1900-2l00 см /г) Магнезит - продукт помола рабочей части сводового кирпича (удельная поверх" ность 1900«2 l00 см /г) Магнезит - продукт помола общей массы сводового кирпича (удельная поверхность

1900-2100 см /г) Иагнезитохромит - продукт помола рабочей части сводового кирпича (удельная по« верхность 1900-2100 см /r) Иагнезитохромит-продукт . помола общей массы сводового кирпича (удельная поверхность 1900-2100 см /r) Прочность на сжатие, кгс/см, через

6,0 9 5 12 6 2 10 5 8,0 2,5 3,6

1295, .19Ф5 2495 17,3 21,0 1992 13,0 15,01

16,5 26,0 3,0 22,5 28,5 25,4 16,5 19,0

19,0 30,0 43,0 27,0 33 ь5 30 ° 0 22 ° 0 23 ф5

0 15 0 1 0,1 0,11 0,1 0 1 0,1 0 2

»» »«»

942858

Таблица 3

Ю»»»» «»««» Ю««Ю«««Ю

Ингредиенты

Содержание ингредиентов в смесях, вес.Ж, в

Ю» «Ю««»««»«Ю«ЮЮ«» Ю»»ЮЮЮ предлагаемых известных

° ЮЮ

Кварцевый песок

1КО26

86,25 81

Ортофосфорная кис- лота. (плотность

1,58-1,60 г/см ) . 3 6 !

Вода 0,75 3

9 3 6 9

10 10

10 10

Ю Ю«

Таблица

Свойства

° »»

9 10 11 12 13 14

Ю ««»» ««»»»«» ° » Ю «

5-6 7-8

20 1

Р,5 ч, 14 9,5 7,6 О 2,5 0,3

38 О 22 13 эатвердевания, повышения прочности форм и стержней, она содержит в качестве материала на основе обожженного, оксида магния соединение магнеэиального и/или магнеэиально-шпинелидного типа, полученное при обжиге материала на основе оксида магния при

1400-1900 C в течение 40- 1600 ч, при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:

1

Иагнезитохромитпродукт помола ра-

1 бочей части сводо», вого кирпича (уделъ ная поверхность

1900-2100 см /r) . 10

Иагнезитохромит металлургический (удельная поверхность 19002100 см /г) Живучесть, мин -9-10 15

1

Прочность на сжатие, кгс/см через

24ч:, 21 30

Т !

Формула изобретения !

1. Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, ортофосфорную кислоту, материал на основе обожженного оксида магния и воду, о т л и ч а ю щ а я с.я, тем, что, с целью расширения пределов. регулирования ее живучести и скорости

75 5 86.25 81 75 5

5э5 Ов75 3 5э5

942858

Ортофосфорная кислота 2-10

Соединение магнезиаль" ного и/или магнезиаль" но-шпинелидного типа 2"20

8ода 0 5-6,0 з

Огнеупорный наполни", тель Остальное

2. Смесь no n. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве указанного соединения магнезиального «» и/или магнезиально юпинелидного тилэ

@на содержит продукт помола отработанного магнезитового или магнезитохромитового, или хромомагнезитового .кирпича или их комбинации из огнеупорной футеровки и свода сталеплавильных агрегатов и обжиговых печей..

3. Смесь по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ а я с я. тем, что и качестве . соединения магневиального и/или магне"рв зиально-шпинелидного типа она .содержит продукт помола предварительно отделенной от общей .массы указанного кирпича его рабочей части, обожженной: . i процессе эксплуатации сталеплавильных уз

: агрегатов и обжиговых печей до 16001900оС в течение 40-1600 ч.

12

4, Смесь no nn. 1-3, о т л и ч аю щ а в с я тем, что указанное соединение магнезиального и/или магнезиально-шпинелидного типа имеет следующий фазовый состав, вес.Ф:

Периклаз 3«90

Иагиееиально железистые соединения 0,6"40,0

Впииели 5-80

5. Смесь no nn.. 1-3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что указанное соединение магнезиального и/или магнезиаль но шпинелидного типа имеет следующий химический сбстав, вес.Ф:

Оксид магния 30-94 Оксид железа 111 1,5"40,0

Оксид железа Ц О, 01-11,,00

Оксид хрома Е 1" 13 .Оксид кремния 1У 1,5-8,0

Оксид алюминия. 1,5-19,0

Оксид .кальция 0,5-8,0 .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Патент Японии 11 52 238&2, кл. 11 А 212, опублик. 1977.

2. Явторское свидетельство СССР

И 605364, кл. В 22 С I/20) 1976.Составитель С, Тепляков .

Редактор N, 1овтин Текр С.ииг ионе Корректор A. @ ca

Заказ 95 /13. Ти раж 52 .Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. а.: 4/5

«» и вa 3«»» Е е»е а ««» ° » Л еит»«е, «», Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,