Суспензия для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Опубликовано 231080 бюллетень № 39
Дата опубликования описания 251080
Р11М. К .
В 22 С 1/00
Государственный комнтет
СССР яо делам изобретений н открытий (53) У4К 621. 74. .045(088.8) Б.А. Кириевский, В.В. Чихачев, Н.В. Шипуцин и В.П. Марфунин (72) Авторы изобретения
Институт проблем литья АН Украинской ССР и Тульский оружейный завод (71) Заявители (54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ
ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению литья в формах по выплавляемым моделям. Эффективная область использования изобретения — получение литья по 5 выплавляемым моделям из углеродистых и легированных сталей.
Известна суспензия для изготовления керамических форм, полученных по выплавляеьым моделям, содержащая or- 10 неупорный наполнитель, этилсилиКат, этиловый спирт, неорганическую кислбту, воду и криолит $1) .
Однако при использовании суспензий укаэанного состава необходим длительный процесс прокалки оболочек, связанный с тем, что выплавление модельного состава иэ полости керамической оболочки не обеспечивает пол- 20 ного его удаления иэ формы. Наличие остатка модельной массы в полости формы недопустимо, так как оно приводит к образбванию литейного, брака, связанного со вскипом и гаэовыделе- 25 нием. Для удаления остатков модельного состава оболочки прокаливают при высоких температурах (900-1000 С) в течение 6-8 ч, причем остатки модельного состава испаряются и врзгоняют-,gg ся. Кроме того, процесс прокалки длителен.
Известна суспензия, в которой в наполнитель введены кислородсодержащие вещества, что обеспечивает определенную интенсификацию процесса прокалки (23 °
Однако доступ кислорода непосредственно к остаткам модельного состава затруднен, так как он зависит от газопроницаемости корки и изменения ее в процессе горения модельного состава (за счет избыточного давления, образуемого продуктами горения).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является суспензия, содержащая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, спирт, воду, неорганическую кислоту, криолит и окислитель, в качестве которого суспензия содержит бертолетовую соль и флогопит при заданном соотношении (3).
Известная суспензия не может быть использована при получении отливок иэ легированных сплавов, особенно содержащих хром, никель и с низким содержанием углерода, например, ОХ13, Х18Н9ТЛ, так как процесс обезуглероживания при литье по выплавляемым мо772670
11, 0-13, 0
14, 0-16, 0 ф
0,6-1,5
1,0-2,0
2,4-4,5
0,01-0,2
0,001-0,01
Выбор указанных окислителей про- З© диктован тем, что они должны разлагаться и вьделять кислород в интервале температур 200-800 С. Температура разложения окислителя должна быть не менее 200 С, так как это мо- ЗЗ жет привести к его преждевременному разложению, т.е. во время удаления модельной массы, которое производят горячим воздухом, либо в расплаве модельной массы при 100-200 С. Кроме то-ще го, температура. разложения не должна превышать 800 С, так как это требует температуру прокалки свыше 800 »С и, кроме того, замедляется процесс окисления остатка модельного состава, уменьшается эффективность ввода окислителя, имеется воэможность разупрочнения оболочки, Марганцевокислый калий (КИп04 ) разлагается при 240 С. Однако относительно низкая температура разложения не обеспечивает равномерного (no мере нахождения форм в прокалочной печи и повышения температуры до 700900 С) выделения кислорода за время прокалкн и тем самым приводит к неполному сгоранию модельного состава и возможному повреждению оболочки (при интенсивном газовьщелении).
В процессе нагревания оболочек в прокалочной печи в первый этап до
200-450 С происходит полное разложение Кйп0 с выделением атомарного к ислорода
2KHn0+ К 0 + 2Ип0 + 5$O1 делям незначителен. Вызвано зто, вопервых, невысоким градиентомд /В„концентрации углерода и, как следствие, малой интенсивностью диффузии углерода, а во-вторых, устойчивостью окислов легирующих элементов (хрома).
Кроме того, имеет место побочный процесс, связанный с возможным газовыделением при температуре более 1150 С, что приводит к некоторому ухудшению поверхности отливок.
Цель изобретения — повышение чис- 16 тоты поверхности и ударной вязкости отливок из нержавеющих сталей.
Укаэанная цель достигается тем, что суспензия в качестве кислородсодержащих веществ содержит марганце- I5 вокислый калий и пятиокись ванадия при следующем соотношении ингредиентов. вес.Ъ
Этилсиликат
Спирт
Неорганическая кислота
Вода
Криолит
Марганцевокислый калий
Пятиокись ванадия
Огнеупорный наполнитель Остальное
При дальнейшем нагреве оболочек до 650-800 С начинается разложение более термостойкой пятиокиси ванадия гЧ О - 4V0 + г(О3, что обеспечивает йостоянное и более равномерное выделение кислорода в процессе прокалки.
На чертеже схематически представлена зависимость объема выделившегося кислорода от времени выдержки оболочки в прокалочной печи, где 1— кривая выделения кислорода при разложении КИп04, 2 — кривая выделения кислорода при разложении Ч 0 ; +i время разложения КИп0, à — время разложения V<0> V4 — объем кислорода, выделившегося при полном разложении KNn04, Чй — полный объем выделившегося кислорода после разложения ., КМпОф и ЧфО 5.
В случае ввода в суспензию одного
КИп0 образуется избыток кислорода, который реализуется неэффективно.
Связано это с тем, что процесс выделения кислорода обусловлен скоростью химической реакции перманганата калия, процесс прокалки оболочек — скоростью нагрева печи, которая значительно ни-. же, а процесс сгорания модельного состава лимитируется скоростью подвода кислорода к активной поверхности.
Поэтому процесс горения, связанный с наличием свободного кислорода, возможен только во время вьщеления кислорода. A. так как кислород выделяется (полностью) уже при 250-400 С (применнтельно к КИп04 ), то дальнейший нагрев до 700-900 С, необходимый по технологическим требованиям,не приводит к горению модельного остатка (ввиду отсутствия свободного кислорода).
В случае одновременного ввода окислителей с температурами разложения 200-450 С (КИп04) и 550-800 С (V<0<) происходит выделение свободного кислорода в течение всего процесса нагрева, вначале при низких температурах за счет разложения, например
KNn0<, а при более высоких — при разложении, например ч 0 . Следовательно, в течение всего процесса прокалки обеспечивается вьщеление свободного кислорода и, как следствие, интенсификация процесса горения модельного остатка.
Количественные пределы введения добавок окислителей определяются экспериментально.
При введении КИпО и V 0 в суспензию в количествах мейее 0,01 вес.Ф и 0,001 вес.В, соответственно, эффективного влияния практически не отмечено, так как количество выделяющегося кислорода явно недостаточно.
При увеличении добавок КИп04 и
Vg0g соответственно свыше 0,2 вес.Ф и 0,01 вес.% степень уменьшения времени прокалки оболочек незначительна, 772670
Таблица 1
Огнеупорный наполнительмаршалит
67,8 67,5 66,7
12- 12 12
97,4
67,3
68 5 67,95
11 13
16 14„0
Этилсиликат
Спирт
14,5
0,9 0,6
2 . 2
2,5 2,4
Неорганические кислоты
0,6 0,6 1,5
2 2 1
0,6
0,6
Вода
Крнолит
2,5
2,4 2,5
4,5
4 5
Вертолетова соль
0,3
Марганцевокнслый калий
0,1 0,2 0,4
0,01 0,015
0,008 .0 01 0 05
0,001 0,003 О, 005
Пятиокись ванадия при этом увеличивается глубина обеэуглероженного слоя отливки за счет избыточного кислорода, имеющегося в полости формы; увеличение количества окислителя приводит к снижению прочностных свойств оболочки, а также увеличивается их стоимость.
Максимальное количество. ввода окислителей должно коррелироваться данными по растворимости веществ при нормальных температурах.
О exsonormecuue про- <4 цессом приготовления суспеязии является следующий.
КйпО, и Vg Og в необходимом количестве растворяют в дистиллированной воде, подкисленной соляной кислотой. 15
Эти вещества с соляной кислотой при данных концентрациях не реагируют.
Ввод серной или азотной кислоты so избежание прохождения реакции между пермаиганатом калия и укаэанной кис- -З, лотой рекомендуетоя производить непосредственно в суспензию. Иода с растворенными в йей окислителями добавляется в гидролизер в процессе приготовления суспенэии. После вытопки модельнож состава оболочки, заформованиые в наполнителе, прокаливаются..
Состав предлагаемой суспензии по» зволяет снизить температуру прокалки керамических оболочек с 950-1000 С 30 до 750-800 С, а время прокалки с 68 ч до 2"2,5.
Проведенные исследования показывают, что при использовании известной суспензии f33 на поверхности образуют» ся локальные вмятины глубиной 0,10,3 мк, а при использовании предлагаемой суспенэии поверхность отливки чистая (без вмятин). Образование вмятин связано с тем, что бертолетова сбль (HCt09) вводимая в состав сус пензии, при прокалке разлагается(кислород расходуется на сжигание модельного состава, а соль — КЕЙ остается в порах оболочки). При резком разогреве оболочки во время заливки расплава начинается кипение КС1 (температура плавления — 768 С, температура кипения — 1415 С). Выделяющийся хлор способствует образованию вмятин на поверхности. К тому же хлор, насыщая расплав, частично снижает свойст- . ва металла.
В табл. 1-3 приведены свойства суспензий и результаты исследований при-. менительно к отливкам нэ стали
Н18И9Т, полученным в формах, изготовленных из предлагаемых суспензий.
Из табл. 3 следует, что процесс обезуглероживания существенен применительно, в основном, к углеродистым сталям с новьпиенным содержанием углерода, при этом отливки получают повыазеиной чистоты с высокой ударной вязкостью, 15,5 15 15 15
772670
Таблица
0,28
850-900
750-800
750-800
0,1
6,0
0,25
0,1
0,1
3,5
0,32
2,5
0,44
0,89
1,70
0,16.0,1
800
4,0
0,2
0,29
0,1
750-800
750-800
900-950
2,5
2,5
6,0
Таблица 3
0,1-0,3 12
0,1-0,3 8-10
0,1-0,.3 8-12
94 КСК03 0,3
88 0,3
150
750
0,9-1„1
0,9-1,1
1,3-1,5
750
82 0,3
700
0,2
КМП 04
90
700
0,01
1,3-1,5
97, 750
Формула изобретения
0,6-1,5
1,0-2,0
2,5-4,5
0,01-0,2
0,001-0,01
Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 512852, кл. В 22 С 1/00, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР
9 111562, кл. В 22 С 1/00, 1964.
3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2679263,кл. В 22 С 1/02, 1978.
29-31
28-30
27-31
27-30
26-29
24-26
27-30
Суспензия для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, используемых при получении отливок из 4> легированных сплавов, включающая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, спирт, воду, неорганическую кислоту, криолит, окислитель в виде кислородсодержащего вещества, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения чистоты поверхности и ударной вязкости отливок из нержавеющих сталей, суспензия в качестве кислородсодержащих веществ содержит марганцевокислый калий и пятиокись ванадия при следую- э5 щем соотношении ингредиентов, вес.Ъ:
Этилсиликат 11,0-13,0
Спирт 14,0-16,0
Неорганическая кислота
Вода
Криолит
Карганцевокислый калий
Пятиокись ванадия
Онеупорный наполнитель
99
96
98
98
99
82
772670 дратв Й дерааги едолоевк 8 юееа
Тираж 889 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 6790/9
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель И. Куницкая
Редактор В. Романенко Техред Н. Бабурка Корректор М. Вигула
