Самотвердеющее связующее

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ii>952407 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 30. 03. 81 (21) 3268324/22-02 с присоединением заявки Нов

tgq) М g> ç

В 22 С 1/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

t>3) УДК 621.742. .486 (088. 8) Опубликовано 230882 ° Бюллетень Мо 31

Дата опубликования описания 23 ° 08. 82

E. С. Гамов, В. В. Андреев, И. А. Виноградов, Г. В. Княжеченко, В. С. Колунтаев, Ю. В. Котов, Ю. т. Ленин, B. Ю. Ланин, В. Ф. Малык, Г. M. Нагорнов, В. В. Серебряков, B. К. Ханин, И. Д. Шумов и Б. П. Кучеренков (72) Авторы изобретения

Липецкий политехнический институт и 3Жпецкий литейный завод

"Центролит" (71) Заявители (54) САМОТВЕРДЕЮЩЕЕ СВЯЗУЮЩЕЕ

20

Изобретение относится к литейному производству, к связующим, используемым для получения твердеющих в оснастке футеровок, форм, стержней, и может быть использовано в огнеупорной промышленности для получения бетонов и высокоогнеупорных Футеровочных масс.

Известно связующее для приготовления твердеющих в оснастке формовочных смесей из ортофосфорной кислоты и окислов железа в виде окалины железной 11).

Известно также связующее, в кото. ром используются фосфатные растворы, состоящие из ортофосфорной кислоты и окислов и гидроокислов: алюминия, хрома, натрия, магния, кальция в виде алюмофосфорной, хромофосфатной, магнийфосфатной, кальцийфосфатной и алюмохромфосфатной связок (2 1.

Известно связующее, включающее

55-84 вес,Ъ крокуса и 45-16 вес.Ъ ортофосфорной кислоты (3).

Однако живучесть указанного связующего низкая, а темп твердения черезвычайно высок, что затрудняет получить из него изделие, требующее длительное время изготовления.

Кроме того, термическая ортофосфорная кислота имеет высокую стоимость и дефицитна, что сдерживает применение ее в качестве основы и связующих для литейного производства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является связующее для литейного производства, включающее ортофосфорную кислоту и окислы железа 4) .

В качестве кислоты используются ортофосфорные кислоты термическая и экстракционная.

Однако данное связующее имеет неудовлетворительную продолжительность схватывания

Целью изобретения является повышение живучести и снижение себестоимости смеси.

Для достижения указанной цели самотвердеющее связующее, включающее соединение на основе фосфорного ангидрида и железорудный концентрат, в качестве соединения на основе фосфорного ангидрида содержит отход производства при электроизоляционном покрытии стали при следующем соотношении ингридиентов, вес.Ъ:

Отход производства при электроизоляци952407

10,0-60 0

ГОСТ и ТУ

Стон- Плотмость ность

1 тон- г/см ны в руб.

Материал

О, 10,3

Термическая ортоФосфорная кислота

4560

1,56

ГОСТ 233

1067876

Экстракционная ортофосфорная кислота

4060

98 1,40 окном покрытии стали

Железорудный концентрат 40,0-90,0

В качестве железорудного концентрата связующее может содержать крокус.

В табл. 1 приведены сравнительные характеристики отработки электроизоляОтработка электро- Не име-Не име-1,32изоляционного фос- ется ется 1,44 фатного раствора

ТУ

МХП

Из данных табл. 1 следует, что по химическому составу и стоимости отработка электроизоляционного фосфатного раствора существенно отличается не только от ортофосфорных кислот, но и от известных связок.

Отработка электроизоляционного фосфатного раствора содержит, Ъ:

MgO 3,5-5 61 Cr Oy 1,0-1,21

Cr (NO3) 3 О, 4-1, 01 11 ВО О, 1-0, 5„35 тогда как в ортофосфорных кислотах согласно ГОСТ 10668-76 и Ту ИХП

592-41 указанных окислов и борной кислоты нет.

Ортофосфорные кислоты состоят из 40

Р 0 и из десятых и сотых долей процента хлоридов, сульфатов, нитридов, отработка электроизоляционного фосфатного раствора, кроме указанных окислов и примесей, содержит и ряд 45 других, существенно влияющих на ее свойства.

Наличие в отработке злектроизоляционных фосфатных растворах борной кислоты от 0,1 до 0,5Ъ снижает темп взаимодействия ее с окислами железа.

Кроме того, в предлагаемой отработке электроизоляционных фосфатных растворов содержится MgO 3,5-5,6% и Cr O 1,0-2,0%, а в ортофосфорных кислотах и известных фосфатных связках этих окислов в сочетании с борной кислотой не содержится. Добавка в небольших количествах борной кислоты к окислам железа при нагревании способствует их спеканию и повышению 0 прочности. При этом окислы железа взаимодействуют с окислами магния и . ционного Фосфатного раствора и ортофосфорной кислоты.

Отход производства при электроиэоляционном покрытии; стали представляет собой отработку электроизоляционного Фосфатного раствора.

Т а бл и ц а 1

Химический состав, %

P 0 MgO Cr 0 Cr(NO )

1 5 1 3 6 3 3

45- 3,5 1,0- 0,4

60 5 6 1,2 1,0 хрома с образованием тугоплавких со- единений имеющих температуру плавI в ленни 1713-2400 С.

Поэтому при нагревании связующего, содержащего отработку электроизоляционного фосфатного раствора, в отличие от известного связующего, содержащего ортофосфатную кислоту, процесс спекания связующего протекает быстрее. Образующаяся прочность и огиеупорность выше, чем у связующего, состоящего только из ортофосфорной кислоты, например, в случае использования связующих в чистом виде для футеровок.

Отработка элекФроизоляционного фосфатного раствора представляет собой жидкость зеленоватого цвета с плотностью 1,32-1,44 см /г, состоящую, Ъ| Р 0 . 45,0 60,01 MgO 3,55,6; Cr O > 1,0-1,2; Cr(NO )> 0,41,0; Н BA 0,1-0,5, и не требует дополнйтельных операций, например упаривания, нейтрализации при своем использовании в связующих веществах.

Отработка электроизоляциониого фосфатного раствора, недефицитного дешевого материала, являющегося отходами производства при электроиэоляционном покрытии стали и до сих пор не используемого в полной мере в промышленности для приготовления связующих, твердеющих в оснастке.

Крокус является продуктом отходов лакокрасочного производства, его состав и свойства приведены в табл. 2.

952407

Та бли па 2

Химический состав, % с,о

Степень дисперснос ти см/тж3

Огнеупорность| С

Технические условия

FeO

10-20

80-90

12500-1550

:,ТУ 6-14-483-76

5000

Железорудный концентрат по Ту

14981 75 представляет собой неорганический порошок с размерами зерен

0,01-0,10 мм, получаемый при обогаI щенки железных руд, имеет темпе0 ратуру плавления 1300-1570 С. .Химический состав железорудного концентрата приведен в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав, В

1 (1 ) Fe + Р S С FeO 519< СаО А1 0 > MgO MnO

63-68 До 0,02 До 0,02 До 0,02 20-28 4-14 0,5-0,6 0,2-0,6 0,2-0,4 До 0,2

Таблица 4, Состав связующего, вес. В (Ингредиенты

1 2 3 4 5 6 7 8

Отработка электроизоляционного фосфатного раствора

60 - 10 30 60

10 30

Ортофосфорная кислота

Крокус

Железорудный концентрат

30 30

50 70

40 70

90 70 40 70

Т а б л и ц а 5

Состав связующего

Свойства

1 2 3 4 5 6 7 8

Живучесть (длительность схватывания, мин.

9 15 40 5 10 36 70 8

Прочность при сжатии, кгс/см после отвердевания при 20 С через

15 ч

150 420 370 380 270 390 200 320

Прочность при сжатии, кгс/см, после отвердеДля приготовления связующего на основ е отходов производства то ердеющего в оснастке, были приготов лены три состава, отличающиеся друг от друга, содержанием отработки 25 электроиэоляционного фосфатного раствора, Каждый состав приготовлялся в открытой емкости путем смешивания 30 отработки электроизоляционного фосфатного раствора с железорудным концентратом. Полнота смешивания контролировалась визуально до получения одинакового состава по цве-ту.

Образцы для испытаний получали путем заполнения металлических разборных гильз. Гильзы имели стандартные размеры (диаметр 50 мм, высота

50 мм) для испытания образцов прн сжатии, а такЖ специальных емкостей для прибора Вика (живучесть связующего) и конусов для определения огнеупорностн связующего.

В табл; 4 и 5 представлены соответственно составы и свойства связующих.

1, 7

952407, Продолжение табл. 5

Состав связующего

) 1 1 1

Свойства

1 2 3 4 5

6 7 8

84 280 200 205 170 250 120 190

47 110

40 102

45 107

97 330

300

700

1000

1200

230

1300-1650

Огнеупорность, г С

Как следует иэ табл. 4 и Б 20

"живучесть и огнеупорность значительно превышают те же величины известного связующего, а прочность являет" ся более оптимальнОй, Оптимальное количество отработки 25 электроизоляционного фосфатного расrвора в связующем находится в пределах 10,0-60,0%.

Уменьшение количества отработки электроизоляционного фосфатного раст-30

sopa ниже оптимального количества снижает живучесть с одновременным уменьшением прочности, что отрицательно влияет на характер изготовления иэ него изделий с одновременным понижением его служебных характеристик. Аналогично повышение количества отработки электроизоляционного

Таблица 6 смеси, вес.%

) Г 1

Т I

Ингредиенты

1 2 3 4 5 б 7 8

Кварцевый песок

95 88 80 88 90 85 80 85

5 12 20

30% отработки электроизоляционного фосфатного раствора и 70% железорудного концентрата

10 15 20

Известное связующее

45% ортофосфорной кислоты и 55% крокуса

40% ортофосфорной кислоты и 60% железорудного концентрата

15 вания и нагрева в течение 2 ч при С

100

Предлагаемое связующее

40% отработки электроизоляционного фосфатного раствора и 60% крокуса

80 80 66 87 54 76 (74 73 54 80 49 58

80 78 60 86 50

295 270 200 300 180

1250-1550 1300-1500 1240-1400! фосфатного раствора в связующем сверх установленного оптимального количества повышает живучесть и сния ает темп твердения до величин, когда получение из него изделий затруднительно

Предлагаемое связующее может быть использовано в промышленности как в чистом виде, так и в смеси.

В случае использования предлагаемого связующего в смеси, оно находится в пределах 5-20t и к нему добавляется наполнитель. В качестве наполнителя рекомендуется: формовочные пески на кварцевой основе, порошкообразйыег доломит, хромит, циркон, магнезит, шамот, корунд.

В табл, б и 7 приведены составы и свойства предлагаемых смесей.

952407

Таблица 7

Состав

f 1

Свойства

1 2 3 4 5 6 7 8

Живучесть (длительность схватывания), мин 27 20. 15 5 40 35 20 11

Остаточная влага, Ъ 0,6 2 0 3 0 2 6 1 0 2 ° 1 3 0 3 0

Газопроницаемость, ед. 250 190 170 200 180 160 150 170

0,1 0,06 0,05 0,07 0,6 0,5 0,4 0,7

Осыпаемость, Ъ

Прочность при сжатии, кгс/см „ через ч

6,7 0,2 1,2 1,5 1,0

20,0 2,5 5,7 9,0 5,0

0,4 7,0 8,7!

0,6 22,0 25,2

15,0 28,0 30,0 24,0 15,0 28,0 33,0 25,0

Остаточная прочность, смеси, кгс/см, после ее нагрева в течение

2 ч при 1000 С, характеризующая выбиваемость форм и стержней

0,7 2,0 7,0 0,8 0,7 0,9 1,3 1,6

Формула изобретения

Из данных табл. 6 и 7.следует, что предлагаемое в смесях, по сравнению с известным связующим имеет более высокую живучесть, обладает рядом преимуществ и обеспечивает более стабильные технологические свой- 35 ства. Смесь на основе предлагаемого связующего имеет более низкую остаточную влагу и незначительное ее колебание. Так у смеси на основе известного связующего (крокуса, желеэоруд- 40 ного концентрата и ортофосфорной кислоты) остаточная влага находится в пределах 2,0-3Ъ, .а у смеси того же состава на основе предлагаемого связующего 2,0-2,1Ъ.

Технология приготовления предлагаемого связующего и на его основе изделий не меняется по сравнению с известными аналогичными связующими.

Связующее по предлагаемому изобретению позволяет расширить область малоотходной техйологий в промышленности, когда отработка электроизоляционного фосфатного раствора, образующаяся при обработке стальной ленты, улавливается и идет для приготовления связующего вещества. После использования смесей, содержащих отработку электроизоляционного фосфат+ ного раствора в сочетании с окислами железа, они разрушаются, а скис-69 лы железа, вследствие наличия магнитных свойств, магнитом отделяются от огнеупорного наполнителя и вместе с ним (например, кварцевым пескОм) ВнОВь поступают для приготов 65 ления связующих и смесей, твердеющих в оснастке.

Предлагаемое связующее рекомендуется для приготовления формовочных и стержневых смесей, твердеющих в оснастке, обладающих высокой термостойкостью для стального и чугунного литья.

Также связующее может быть использовано и для изготовления высокоогнеупорных футеровочных масс, повышает стойкость футеровки в два раза и выше, а также уменьшает трудоемкость выполнения футеровки.

1. Самотвердеющее связующее, включающее . соединение на основе фосфор" ного ангидрида и железорудный концентрат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения живучести и снижения себестоимости смеси, в качестве соединения на основе фосфорного ангидрида связующее содержит отход производства при электроизоляционном покрытии стали при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Отход производства при электроиэоляционном покрытии стали . 10,0-60,0

Железорудный концентрат

2. Связующее ч а ю щ е е с я

952407

1975.

Составитель И. Гончарук

Редактор Т. Киселева Техред Т. Фанта Корректор Е. Рошко

Заказ 6024/15 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, "ул. Проектная, 4 железорудного концентрата оно содержит крокус.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании, 9 1413779, кл. С 3 N, опублик.

2. Сычев М, М. Неорганические клен. Л., "Химия", 1974, с. 110-122.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2723591/22-02, кл. В 22 С 1/18, 1979.

4 ° Патент Великобритании

М 1291022, кл. С 3 N, опублик 1972 °