Способ приготовления холоднотвердеющих смесей для изготовления литейных форм и стержней

 

ОП ИКАНИЕ ()944734

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтоискомь свидетельству

Союз Советсннк

Соцналнстнчеснни

Республик (6I ) Дополнительное K авт. свил-ву (22) Заявлено 27. 05. 80 (21) 2931673/22-02

{5l)M. Кл.

В 22 С 5/04

В 22 С 1/20 с присоединением заявки ¹â€”

1ооудерстесииый комитет (23) Приоритет по делан изобретений и открытий (53) УДК621 ° 742.. 4 (088. 8) Опубликовано 23. 07. 82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07.82

Ю.П. Васин, Я.Е. Спасский, Э.A. Вансович",-"-=--, С.В. Ясногородская, В.П. Жолнеров и П.П. Рыжов (72) Авторы изобретения

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОТВЕРДЕЛЩИХ

СМЕСЕЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к литейному производству черных и цветных металлов и может быть использовано при изготовлении стержней и форм из холодно твердеющих смесей.

Известны способы приготовления смесей с холоднотвердеющими связующими на основе лигносульфонатов (ЛС) (1 1.

Известные способы приготовления смесей с этими связующими не позволяют добиться повышения скорости их отверждения без снижения прочности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления холоднотвердеющих смесей для изготовления литейных форм и стержней с связующим на основе водорастворимых JlC,çàêëþ÷àþùèéñÿ в том, что сначала приготавливают связующее путем смешивания водорастворимого

ЛС (в виде водного 501-го концентрата в сочетании с сухим порошкообраз ным концентратом) с растворителем (этанолом, ацетоном), а затем перемешивают готовое связующее с огнеупорным наполнителем до равномерного распределения (2). . Однако скорость холодного отверждения лигносульфонатных смесей, полученных этим способом, относительно невелика и составляет 0,1010 2.

0,30 кгс/см ° ч. Попытка повысить скорость холодного отверждения за счет повышения в связующем концентрации сухого порошкообразного ЛС при!

5 водит к возрастанию вязкости связующего и снижению прочностных показателей форм и стержней.

Целью изобретения является повы20 шение скорости отверждения форм и стержней без снижения их прочности.

Для достижения поставленной цели в способе приготовления холодно-

3 94 отвердеющих смесей для изготовления литейных форм и стержней со связующим на основе водорастворимых ЛС, включающем приготовление связующего путем смешивания водорастворимого

ЛС с растворителем и последующее перемешивание связующего с огнеупорным наполнителем, согласно изобретению в огнеупорный наполнитель вводят водорастворимый ЛС в обезвоженном состоянии и перемешивают его до равномерного распределения с последующим. введением и перемешиванием растворителя.

В качестве водорастворимого ЛС в обезвоженном состоянии согласно изобретению исполь зуют сульфитную смолу лигносульфоновой кислоты, в частности ЛС натрия или аммония или кальция или кальций-натрия, или бисульфитную соль лигносульфоновой кислоты, в частности ЛС магния.

4734 4

5 l0

N При выходе за обусловленные пределы соотношений наблюдается снижение скорости холодного отверждения смесей и уменьшение их прочности в отвержденном состоянии.

Механизм отверждения предлагаемой смеси может быть объяснен следующим образом.

Чистая вода, как показали исследования, не пропитывает обезвоженные

ЛС, так как на межфазной поверхности практически мгновенно образуется плотная пленка твердых ЛС. Чистый этиловый спирт смачивает и пропитывает обезвоженные ЛС беспрепятственно, однако при этом они не приобретают пленкообразующих и связующих свойств.

Вод-.о-этанольный раствор оптимального состава должен обладать достаточной пропитывающей способностью обезвоженных ЛС, а также вносить в обезвоженные ЛС количество воды, достаточное для придания оптимальных связующих

Согласно изобретению водорастворимый J1C в обезвоженном состоянии и растворитель вводят в смесь в весовом соотношении соответственно

1:1 - 3 1.

При этом в качестве растворителя используют композицию этанола и воды.

Согласно изобретению композицию этанола и воды вводят при весовом соотношении ингредиентов композиции соответственно 1:6,7 — 6,4:1, причем при использовании сульфитной соли лигносульфоновой кислоты указанное соотношение составляет 1:1,7 — 6,4:1, а при использовании бисульфитной соли лигносульфоновой кислоты оно составляет 1:6,7 - 3,7:1.

Согласно изобретению водорастворимый ЛС в обезвоженном состоянии и воду вводят в смесь в весовом соотношении соответственно 2,3:1

7,4:1, причем, если в качестве водорастворимого ЛС используют сульфитную соль лигносульфоновой кислоты, указанное соотношение составляет

3,5:1 - 7,4:1, а если используют бисульфитную соль лигносульфоновой кислоты, оно составляет 2,3:1 - 4,7:1.

Приведенные соотношения содержания обезвоженного ЛС и растворителя, этанола и воды в составе растворителя и обезвоженного ЛС и воды выбраны, исходя из условия достижения высокой скорости отверждения смеси при одновременном достижении достаточной прочности форм и стержней. р действие воды с сухими ЛС, пропитывае1

З5

4О

50 свойств. Таким образом, этиловый спирт, разбавляя воду, исключает мгновенное образование сплошной непроницаемой пленки на межфазной границе

"раствор-обезвоженные порошкообразные ЛС" и, как бы замедляя взаимопорошок по всему объему. По мере испарения этанола из смеси раствор обогащается водой, и скорость взаимодействия его с функциональными гидрофильными группами ЛС повышается. По изложенным соображениям этанол выполняет функцию замедлителя взаимодействия воды с обезвоженными ЛС в процессе приготовления и отверждения смеси.

Вода вводится в количестве, способствующем максимальному развитию процесса, пленкообразования в ЛС. Сухие порошкообразные ЛС в процессе пропитки водой переводятся в связанное состояние и соединяют отдельные песчинки наполнителя в прочную смесь. Пластичность смесь приобретает за счет связывания песчинок водно-этанольным растворителем, который способствует равномерному обволакиванию зерен наполнителя частичками смоченного и пропитанного ЛС.

Принципиальное отличие предлагаемого способа приготовления смеси с связующим на основе ЛС от известного состоит, таким образом, в том, что ЛС вводят в наполнитель исклю20 Из результатов, приведенных в табл, 5 и 6, следует, что использование предлагаемого способа приготовления смесей с холоднотвердеющим связующим на основе ЛС обеспечивает, уу по сравнению с известным способом, следующие преимущества: повышение скорости отверждения смесей без снижения их прочности, что особенно важно для повышения производительности труда в современном литейном производстве;

- повышение прочности стержней и форм особенно при использовании порошкосбразных бисульфитных ЛС, что позволяет значительно улучшить качество стержней и форм с холоднотвердеющим связующим на основе ЛС.

t Таблица 1

Значения показателей по испытания м

Метод испытаний

Показатели

Сульфитные лигносульфонаты натрия бисульфитные лигносульфонаты магния

Порошок светлокоричневый

Внешний вид

Содержание сухих веществ, Ф

ГОСТ 8518-57

100

100,0

Содержание нерастворимых в воде веществ, 4

ГОСТ 8518-57

ГОСТ 81-79-74

0 9

1,0

11,84

16,5

Зольность, 3

5 9447 чительно в обезвоженном, сухом сос- t. тоянии, а водно-этанольный растворитель вводят в оптимальном для протекания холодного отверждения количестве. 5

Техническая характеристика порошкообразных сульфитных ЛС натрия (ТУ 81-04-225-73), а также бисульфитных порошкообразных ЛС маг ния приведена в табл. 1. to

Следует принять во внимание, что порошкообразные сульфитные ЛС аммония, кальция и кальций-натрия обеспечивают те же свойства смесей, что и порошкообразные сульфитные ЛС натрия, т,е, взаимозаменяемы с ними.

В качестве этанола предусматривается использование технического этилового спирта (ГОСТ 8314-57), в котором содержится 43 воды и 96ь

"чистого" этанола.

В табл. 2 приведены составы связующих на основе порошкообраэных суль

Фитных ЛС натрия (N 1-7), используемых в смесях, приготавливаемых предлагаемым способом, и состав связующего и 8, используемого в смеси, проготавливаемой известным .способом, В табл. 3 приведены составы связующих на основе порошкообразных бисульфитных ЛС магния (1т 9-15), используемые в смесях, приготавливаемых предлагаемым способом, и состав связующего М 16, используемого в смеси, приготавливаемой известным способом.

34 6

Стандартные образцы-восьмерки (ГОСТ 2189-62) готовили из смеси, вес.Ф: песок КОЗ15 68, песок

КО16 25 и связующее по табл. 2 и 3

7,0. Сухие ЛС смешивали с наполнителем 2 мин, а затем вводили растворитель и перемешивали в зависимости от концентрации сухих ЛС в условном связующем 2,0-0,5 мин. Продолжитель.ность перемешивания растворителя в зависимости от концентрации сухйх

ЛС показана в табл.

В табл. 5 приведены основные параметры холодного отверждения смесей со связующими и 1-8.

В табл. 6 приведены основные параметры холодного отверждения смесей со связующими Н 9-16.

Порошое темно- Визуально коричневый

944734

Продолжение табл. 1 показателей по испы таниям

Бисульфитны лигносульфо магния лигнонатрия

Содержание редуцирующих вещес тв, «4

8,20

11,5

ГОСТ 8518,-57 рн 203-ного водного раствора

4,6. 4,9

ГОСТ 81-79-74

Таблица 2

Ингредиенты в связующем

Та же соль жидкая 504-ная

Этанол технический

Вода.Вода, вносимая в составе технич, этанола

Всего воды

Всего "чистого" эта иола

Весовое соотношение этанол/вода

Натриевая сульфитная соль лигносульфоновой кислоты обезвоженная

Весовое соотношение ЛС обезвож,/растворитель

Весовое соотношение ЛС обезвож./вода

Содержание ингредиентов, вес.3, в связующих Р:

2 3 4 5 6 7

50 50 50 60 65 70 75

45 41 37 28,4 22,1 15,8 9,5 31

5 9 13 11,6 12,9 14,2 15,5 38/2=19

1,80 1,64 1,48 1,14 0,88 0,63 0,38 31 0,04=

=1 24

6,80 10,64 14,48 12,74 13,78 14,83 15,88 20,24

43,20 39,36 13,52 27,26 21,22 15,17 9,12 29,76

641 371251 211 1,5 l 10! 11,7 151

1:1 1:1 1:1 1,5: t1,,9::1 2,3:1 3:1 0,6:1

7,4:1 4,7:1 3,5:1 4,7:! 4,7:1 4,7:1 4,7:1 1,5:1

944734

Таблица 3

Наименование ингредиентов в связующем

14 15

13

9 10

50 50 50 60 65 70 75

38

41 37 29 23,5 16,8 10,1 3,4

9 13 21 16,5 18,2 19,9 21,6

Этанол технический

38/2=!9

Вода

31х0,04= 1,24

1,64 1,48 1,16 0,94 0,67 0,40 0,14

Всего воды 10,64 14,48 22,16 17,44 !8,87 20,30 21,74

20,24

39,36 35,52 27,84 22,56 16, !3 9,70 3,26

29, 76

3,7:1 2,5:1 1,3:1. 1,3:1 l:1,2 1:2,1 1:6,7

1,5:1

Весовое соотношение ЛС обеэвож./ растворитель

Весовое соотношение ЛС обезвож./вода 4,7: 1

0,6:1

1,5:1

Магниевая бисульфитная соль лигно .сульфоновой кислоты обезвоженная

Натриевая сульфитная соль лигно сульфоновой кислоты обезвоженная

Натриевая сульфитная соль лигносульфоновой кислоты жидкая

504-ная

Вода, вносимая в сос таве технич. этанола

Всего"чистого" этанола

Весовое отношение этанол/вода

Содержание ингредиентов, вес.3, в связующих Р:

1:1 1:1 1,5:1 1,9:1 2,3:1 3:1

3,4:1 . 2,3:! 3,4:1 3,4:1 3,4:1 3,4:1

944734

12

Таблица 4

Концентрация сухих лигносульфонатов в условном связующем, о вес.4

Продолжительность перемешивания после ввода растворителя, мин

Таблица5

Параметры холодного отверждения смесей

Прочность на растяжение,кгс/см 2,72 4,32 4,00 5,00 5,44 4,00 .

1,60 3,04

П род олжительность отверждения, ч

Скорость отвержденйя, кгс/см ч

1,6 0,30

Таблица 6

Параметры холодного отверждения смесей 9

16

14 15

10

10

Прочность на растяжение, кгс/см

Продолдительность отверждения, ч

Скорость отвержденияя, KI c/см ч

50 60 65 70 75 77,5 80,0 82,5

2ь0 2>0 1 5 1,0 0 5 Оь5 Ою5 0 в5

Показатели отверждения для смесей с связующими М .

0 68 1 08 О 67 1 67 1 81 2 00

Показатели отверждения для смесей со связующими У:

3,04 6,50 8,80 7,50 8,80 5,60 2,00 3,04

0,76 1,60 0,88 2,50 2,90 2,80 2,00 0,30

13

Формула изобретения

9447

Составитель С. Тепляков

Редактор В. Данко Техред Т, Иаточка Корректор И. Шароши

Заказ 5211/12 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР яо делам изобретений и открытий

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

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

1. Способ приготовления холоднотвердеющих смесей для изготовления литейных форм и стержней со связую- 5 щим на основе водорастворимых лигносульфонатов, включающий приготовление связующего путем смешивания водорастворимого лигносульфоната с раствори" телем и последующее перемешивание связующего с огнеупорным наполнителем отличающийся тем, что, с целью повышения скорости отверждения форм и стержней без снижения их прочности, в огнеупорный наполнитель вводят водорастворимый лигносульфонат в обезвоженном состоянии и перемешивают его до равномерного распределения с последующим введением и перемешиванием растворителя. 20

2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве водорастворимого лигносульфоната в обезвоженном состоянии используют сульфит ную соль лигносульфоновой кислоты. 25

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве сульфитной соли лигносульфоновой кислоты используют лигносульфонаты натрия или аммония, или кальция, или кальций- натрия.

4. Способ по и. t, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве водорастворимого лигносульфоната в обезвоженном состоянии используют бисульфитную соль лигносульфоновой кислоты.

5. Способ по пп. 1 и 4, о т л и— ч„ а ю шийся тем, что в качестве бисульфитной соли лигносульфоновой кислоты используют лигносульфонат магния.

6. Способ по и ° 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что водорастворимый лигносульфонат в обезвоженном состоянии и растворитель вводят в весовом соотношении соответственно 1:1

3: 1 °

7. Способ поп.1, отли чаю.шийся тем, что в качестве

34 !4 растворителя используют композицию этанола и воды.

8. Способ по пп. 1 и 7, о т л ич а ю шийся тем, что композицию этанола и воды вводят при весовом соотношении ингредиентов композиции соответственно 1:6,7 - 6,4: 1.

9. Способ по пп.1, 2 и 8, о тл и ч а ю шийся тем, что после введения и перемешивания сульфитной соли лигносульфоновой кислоты вво= дят композицию этанола и воды при весовом соотношении ингредиентов композиции соответственно 1: 1,76,4: 1.

10. Способ по пп. 1, 4 и 8, отличающийся тем,что после введения и перемешивания бисульфитной соли лигносульфоновой

1 кислоты вводят композицию этанола и воды при весовом соотношении ингредиентов композиции соответственно 1:6,7 - 3,7:1. !

1. Способ по пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что

-водорастворимый лигносульфонат в обезвоженном состоянии и воду вводят в весовом соотношении соответственно 2,3:1 - 7,4:1.

12. Способ по пп. 1, 2, 6 и 7, отличающийся тем, что сульфитную соль лигносульфоновой кислоты и воду вводят в весовом соотношении соответственно 3,5:1

7,4: 1.

13. Способ по пп. 1,4, 6 и 7, отличающийся тем, что бисульфитную соль лигносульфоновой кислоты и воду вводят в весовом соотношении соответственно 2,3:1

4,7- !.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Сб. "Наливные самотвердеющие смеси с брганическими связующими материалами", Киев, Укрниинти, 1970, с. 3-24.

2. Авторское свидетельство СССР и 604237, кл. В 22 С 1/20, 1976.