Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

1. ХОЛОДНОТВЕРДЕЩАЯ С№СЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙ1ЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорньй материал на основе кремнезема, фосфорно-кислое соединение и материал на основе окислов железа, получеимЛ в виде отхода при плавке черных неталлов , отличающаяся тем, что, с целью повьгаения качества форм и стержней за счет снижения их осыпаемости , смесь содержит в качестве фрсфорно-кислого соединения воднь } раствор кальциймагнийалюмофосфата, имеющий следующий состав, мас.Х: 37,3-46,5 Фосфорный ангидрид 4,1-5,0 Оксид алюминия 1,1-1,5 Оксид магния 1,8-2,5 Оксид кальция Остальное Вода ;а в качестве материала на основе окислов железа, полученного в виде отхода при плавке черных металлов, сйдержит металлургическую пыль - отход электростапеплавиладого производства , получаемый при обеспыливании электропечных газов, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Водтй раствор кальци1Ыагнийалю мофосфата указанного состава ;4-7. Металлургическая пыль - отход электросталеплавильного производства, получаемой при обеспь ливаню электропечных газов2-5 Огнеупорный материал на основе кремнезема Остальное 2. Смесь ПОП.1, отличаю5 щ а я с я тем, что металлургическая пыль - отход электросталеплааипьяого производства, пoлyчae шй при обес1Шливании электропечных газов, следующий состав, мас.%: Оксид железа (Г1) 6-15 10-15 Оксид мапшя 4-8 Оксид кальция 8-10 Диоксид кремния 11-13 Оксид алюминия О 0,6-2,0 Углерод 00 Оксид.железа (III) Остальное со 3. Снесь по п.1, отличаю&9 щаяся тем, что в качестве огнеупорного материала на основе кремнезема оиа содержит кварцевый песок и оборотную смесь на основе собственного возврата, взятые в массовом соотношении соответственно 1:

(!9) (ll) .;(81)+В 22 С 1 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Oll4PbA34I » 3 » М . эекЮ Э- л:т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " н *втпоснамм свидитвъстеу,4-7.

2-5

Оксид ыелеза (?.О

Оксид магыия

Окснд кальция

Диокснд кремния

- Оксид апюминыя

Углерод

Оксид,зелеза (XIE) 6-15

10-15

4-8

8-10

11-13

0,6-2,0

Остальыое

37,3-46,5

4, 1-5,0

1 1-1 ° 5

1 8-2,5

Остальное фосфорный ангидрид

Оксид алюминия

Оксид магния

Оксид кальция

Вода

3. Смесь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве огнеупорного материала ыа основе кремнезема оыа содерыит кварцевый песок ы

0 оборотную смесь ыа основе собственного возврата, взятые в массовом соотноюении соответственно 1:{О;122,14). а в качестве материала ыа основе окислов ыелеза, полученного в виде отхода при плавке черных металлов, содерыит металлургическую пыль " отход .электросталеплавилцного производства, получаемый при. обеспыпивании

О злектропечных газов, при следующем соотношении ингредиентов, мас Xl (2 1) 3705684/22-02

{22) 29.02.84 (46) 23.07.85. Вюл. В 27 (72) И.Е.Илларионов, Г.П.Королев и А.И.Тибекин (71) Чувашский государственный университет ии.И.Н.Ульянова (53) 621.742.4(088.8) (54)(57) 1. ХОЛОДНОТВЕРДЕПЦАЯ СИЕСЬ

ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И

СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный материал на основе кремнезема, фосфорно-кислое соединение и материал . на основе окислов ыелеза, полученный в виде отхода при планке черных металлов, отличающаяся тем, что, с целью повыаения качества форм и стерыней за счет сникения их осыпаемости, смесь содерыит в качестве фосфорно-кислого соединения водный раствор кальцийиагнийалюиофосфата, имеющий следующий состав, мас.X:

Водный раствор кальцийиагныйалюиофосфат укаэанного состава

Металлургическая пыль — отход электросталеплавыльного производства, получаеваай при обеспыливаныи электропечных газов

Огнеупорный материал на основе кремнезема

2. Смесь ыо п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что иеталлургическая Я пыль — отход электросталеплавыпьыого производства, получаеиый при обеспыливании электропечных газов, имеет следующий состав, иас.X:

1168313

Фосфорнокислое соединение (ортофосфорная кислота)

Материал на осйове окислов железа, полученный в виде отхода при плавке

6-8 черных металлов (ваграночная гарь— продукт мокрой очистки ваграночных газов)

Огнеупорный материал на основе кремнезема (кварцевый песок) 40-50

Остальное gp

При этом ваграночная гарь имеет следующий состав, мас,Ж:

2-12

Железо

Закись-окись

30-42 железа

Оксиды щелочноземельных металлов

8-12

Изобретение относится к отрасли литейного производства, а именно к холоднотвердеющнм смесям ХТС для изготовления литейных форм и стержней.

Известна ХТС для изготовления ли- 5 тейных форм и стержней, содержащая апюкохромфосфатную связку, триэтаноламин и огнеупорный наполнитепь на основе кремнезема.

Данная смесь имеет ограниченную область применения из-за низкой термостойкости и используется только для изготовления отливок иэ медных или алюминиевых сплавов.

Известна также ХТС аналогичного назначения на основе огнеупорного материала и связующей системы, состоящей из металлургической пыли — отхода производства при выплавке черных сплавов в дуговых электропечах и 20 ортофосфорной кислоты., Указанная ХТС характеризуется высоким расходом связующей системы (до

20 мас.7), а при расходе последней по нижнему пределу (5 мас.%) формы и стержни обладают повышенной осыпаемос тью.

Иаиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ХТС для изготов- 30 ления литейных форм и стержней следу ющего состава, мас.X:

Углерод (в виде кокса)

Диоксид кремния

Вода

16"20

12-18 б-8

37,3-46,5

4,1-5 0

1, 1-1,5

1,8-2,5

Остальное

Фосфорный ангидрид

Окснд алюминия

Оксид магния

Оксид кальция

Вода а в качестве материала на основе окислов железа, полученного в виде отхода при плавке черных металлов, содержит металлургическую пипь - отход электросталеплавильного производства, получаемый при обеспыпивании электропечных газдв, при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Водный раствор кальциймагнийалюмофосфата указанного состава

Металлургическая пыль — отход электросталеплавильного производства, получаемый при обеспыливании электропечных газов

Огнеупорный материал на основе кремнезема

4-7

2-5

Остальное

Металлургическая пыль — отход электросталеплавильного производства, получаемый при обеспыливании электропечных газов, имеет следующий состав мас.7:

6-15

10-15

Оксид железа (II)

Оксид магния

Однако формы и стержни из известной смеси характеризуются повышенной осыпаемостью.

Целью изобретения является повышение качества форм и стержней,sa счет снижения их осыпаемости.

Поставленная цель достигается тем, что холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный материал на основе кремнезема, фосфорно-кислое соединение и материал на основе окислов железа, полученный в виде отхода при плавке черных металлов, содержит в качестве фосфорно-кислого соединения водный раствор кальциймагнийалюмофосфата, имеющий следующий состав, мас.Ж:

1168313

Оксид кальция

Диоксид кремния

Оксид алюминия

Углерод

Оксид железа (nZ) 1

4-8

8" 1О

11-13

0,6-2,0

Остальное

ХТС в качестве огнеупорного материала на основе кремнезема содержит кварцевый песок и оборотную смесь на основе собственного возврата, взятые в массовом соотношении соответственно 1:(0, 12-2,!4).

Отход электросталеплавильного производства образуется при выплавке стали в электродуговых печах улав9

t5 ливается электровоздушными фильтрами, выбрасывается в отвал (примерно 2,53,0 тьк.т при выплавке 100,0 тыс.т стали в год) и представляет собой мелкодисперсную пыль (удельная поверхность 2500-3500 см /г по прибору

ПСХ-4) с влажностью 2-57..

Особенностью электросталеплавильного производства является то, что оно содержит 14-23Х оксидов щелочно25 земельных металлов. Наличие оксидов щелочноземельных металлов приводит к увеличению скорости отверждения смеси, что позволяет сократить время от приготовления форм и стержней до их заливки.

ЗО

Особенностью применения калиймагнийалюмофосфатного соединения или приготовления фосфатных формовочных и стержневых смесей по сравнению с применяемыми с этой целью ортофосфор-З5 ной кислотой и порошкообразными отвердителями является то, что образование фосфатов металлов происходит не в момент приготовления смеси, а в реакторе при синтезе связукицего.

Регулирование скорости отверждения смеси можно производить в заданных пределах изменяя массовое соотношение между кальциймагнийалюмофосфатным соединением и отходом электросталеплавильного производства. Увеличение соотношения приводит к ускорению, а уменьшение — к снижению скорости схгверждения смеси.

Для изготовления форм рекомендует-50 ся смесь с повышенным содержанием оборотной смеси, а приготовление стержней требует ее минимального присутствия в смеси, что связано с технологическими свойствами и требованиями производства. Увеличение содержания калиймагнийалюмофосфатного соединения и отхода электросталеплавильного производства в смеси вьппе верхнего предела нецелесообразно из-эа повьппения себестоимости XTC а уменьшение их ниже нижнего предела нельзя рекомендовать из-за ухудшения физико"меха. нических показателей форм и стержней.

Калиймагнийалюмофосфатное соединение приготавливают следующим способом.

В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную масляной баней, мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 330 г 78Х-ной ортофосфорной кислоты и при перемешивании дозируют

t6,4 г обожженного доломита с содержание оксида магния 36-40Х оксида кальция 58-61Х примеси остальное.

За счет экзотермического эффекта реакции температура реакционной массы поднимается до 85-90 С. После дозировки обожженного доломита подают нагрев и кипятят смесь до полного растворения осадка (25-40 мин), затем исключают нагрев и дозируют по 31г гидрата окиси алюминия. После этого кипятят смесь в течение 30-60 мин при

110-120 С. В охлажденную до 70-80 С массу добавляют 125 г воды до постоянного веса реакционной массы 500г.

Продукт представляет собой кальциймагнийалюмофосфатное соединение с содержанием фосфорного ангидрида 37 3%, оксида алюминия 4,07., оксида магняя

1,1-1,27, оксида кальция 1,8-1,9Х, воды 55,6-55,8Х н имеет условную вязкость по ВЗ-4 при 20 С 20-25 Ст показатель водородных ионов рН 0,7-0,9, плотность 1,50-1,55 г/см .

Аналогичным способом, используя

411г 787-ной ортофосфор ной кислоты, 21,3 r доломита и 38,7 г гидрата окиси алюминия получали кальциймагний. алюмофосфатное соединение с содержанием фосфорного ангидрида 46,57, оксида магния f,4-1,57, оксида кальция

2,4-2,57, оксида алюминия 5,07, воды

44,5-44,7Х имеющего условную вязкость по В3-4 при 20 С 82-87 Ст, показатель водородных ионов рН 0,9-1, 1, плотность 1,$5-1,?О кг/см . Полученные кальциймагнийалюмофосфатные содинения использовали для приготовления смесей, составы которых приведены в табл.1.

Смесь готовили следующим образом.

В кварцевый песок и оборотную смесь вводили необходимое количество отхода электросталеплавильного производства и перемешивали в бегунах в

1168313 течение 2-3 мин. Затем добавляли кальциймагнийалюмофосфатное соединение и перемеаивали 1-2 мин, после чего смесь вручную или виброуплотнением набивали в стандартные пробы (раэьемные гильзы) для определения физико-механических свойств. Проч" ность на сжатие испытывали после выдержки образцов нри 15-20 С и относительной влажности воздуха 60-90Х.

Физико-механические показатели для предлагаемых (1-8) и известной (9) смесей приведены в табл.2.

Из приведенных данных следует, что предлагаемая амась имеет необходимую живучесть, газопроницаемость и прочность. Осыпаемость предлагаемой

Кварцевый песок

40 28 84 42 60 28

84 62

Оборотная смесь

10 30 50 60 10 50 30 60

5 7

4 5

5 7

4 5

Кальциймагнийалюмофофатное соединение (состав, мас.X: фосфорный ангидрид

37,3; оксид алюминия 4,0) окснд магния

1,1-1,2; оксид кальция

1,8-1,9; вода

55,6-55,8) Капьциймагнийалюмофосфатное соединение (состав, мас.й: фосфорный ангидрид 46,5, оксид аляичи-. ния 5,0; оксид магния

1,4-1,5; оксид кальция

2,4-2,5; вода 44 ° 5-44,7) смеси существенно ниже, чем у известной, что способствует сокращению бра-. ка отливок по засорам.

Высокая прочность форм позволяет испольэовать предлагаемую смесь до получения ответственного среднего и крупного литья. Для получения стержней достаточно выдержки не более

10 4,0 ч .со времени их изготовления.

Приготовление смеси в производстве можно вести на стандартном оборудовании и не требует дополнительных затрат. !

5 Применение предлагаемой смеси для производства форм н стержней позволит увеличить производительность труда и снизить брак. отливок.

Т а б л н ц а 1

1168313 8 .Продолжение табл.

Содераание,мас.Х, в смеси

Состав смеси

5 5 2 3

2 3

Ортофосфорная кислота

Массовое отношение кварцевый песок: оборотная смесь

1:0,12 1:0,48 1: t 25 1:2,14 1:О, t2 1:1,19 1:0,5 1 0,12

Таблица 2

Свойства

Показатели для смеси

1 2

Живучесть, мин 20 26 10 25 18 22 12

36-54

Прочность на cmaтие, кгс/см : сразу после приготовления через 0,5 ч

1 ч

1,0-3,2

4 ч

35 0

Осыпаемость, Х

Газопроннцаемость, ед. 226 205 193 173 219 198 186 173

180-250

Отход электросталеплавильного производства

Продукт мокрой очистки ваграночных газов — ваграночная гарь

3 4 5 б 7 8 Кзвестиая

1 ..3

Оэ15018020020020020022025015030

3,5 3,2 5,7 4 ° 2 7,8 4,5 5,9

8,3 8,0 9 0 10,3 13,7 9,3 11,0 15,6

24,6 26,4 25,0 30,6 32,1 33,0 30,4

0 15 0 15 0 20 Оэ15 0 10 0 15 0 !5 0 ° 15 до 0 80