Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОБСЫПОЧНЫЙ МАТЕРИАЛДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ на основе шлака с окисью кремния в качестве основы, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности оболо чек в горячем состоянии и увеличения выхода годного отливок, обсыпочный материал дополнительно содержит борную кисЛоту, а в качестве шлака на основе окиси кремния он содержит шлак от сгорания каменного угля тепловых электростанций при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: шлак от сгорания каменного угля тепловых электростанций98 ,4-99,5 Борная кислота 0,5-1,6 причем шлак имеет следующий химический состав, мас.%: 22,5-23,5 Окись алюминия i 0,3-0,4 Окись магния Окись натрия 0,5-0,8 (Л 7,5-8,5 Закись железа 2,8-3,7 Окись кальция Серный ангидрид 0,4-1,2. 2,0-2,5 Окись калия Окись кремния, Остальное :D э X ND о Ы

СООЭ СОВЕТСНИХ

NNINVMII

РЕСПУБЛИН

П9Ф П!) .

3(5н .В 22 С 1/00

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н NNTONCMOMV ССИСЕТССЬСТВТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21 ) 3414069/22-02 (22) 31.03.82 (46) 23.01,84 ° Бюл. 9 3 (72) Б.А. Кириевский, A.È. Приступа, Н.В. Шипулин, В.Ф. Куприянов и В.П. Марфунин (71) Институт проблем литья АН Украинской ССр и Тульский оружейный завод .(53) 621.742.44вб21.74.045(088.8) (56) 1. Раскин К.Л. и др. Повьааение термической стойкости и прочности форм при литье по выплавляемьва моделям. — "Литейное производство", 1973, В б, с. 33.

2. Авторское свидетельство СССР

В 231069, кл. В 22 С 9/04, 1966. .(54)(57) ОБСЫПОЧНЫЯ hRTEPHAJl ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОБЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕИ4М МОДЕЛЯМ на основе шлака с окисью кремния в качестве основы, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности оболо чек в горячем состоянии и увеличения выхода годного отливок, обсыпочный материал дополнительно содержит борную кисЛоту, а в качестве шлака на основе окиси кремния он содержит шлак от сгорания каменного угля тепловых электростанций при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

t6nax от сгорания каменного угля тепловых электростанций 98,4-99,5

Борная кислота 0,5-1,6 причем шлак имеет следующий химический состав, мас.%:

Окись алюминия

Окись магния

Окись натрия

Закись железа

Окись кальция

Серный ангидрид

Окись калия

Окись кремния, 1068203

Изобретение относится к литейному производству и может быть исполь зовано в литейных цехах в процессе литья по выплавляемым моделям.

Известен обсыпочный материал на основе кварцевого песка с добавкой борной кислоты в количестве 3-5%, чем достигается повышение прочности оболочковых форм при высоких темпе-, ратурах за счет образования боросиликатного стекла f1) .

Однако для данного обсыпочиого материала характерны наличие пригара на поверхности отливок и недостаточная термостойкость оболочковык форм.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является обсыпочный материал для изготовления форм для . второго и последующих слоев оболочки на основе молотого шлака-отхода ваграночного производства, основу которого составляет окись кремния. Этим обеспечивается повышение прочности оболочек и снижение себестоимости отливок .(2).

Однако известный обсыпочный материал не исключает образования пригара на поверхности стальных отливок нз-за высокого содержания в нем окислов железа.

15

Цель изобретения — повышение проч» ности оболочек в горячем состоянии, увеличение выхода годного отливок и снижение их пригара.

Поставленная цель достигается тем, что обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям на основе шлака с окисью кремния в качестве основы дополнительно содержит борную кислоту, а в качестве шлака на основе окиси кремния — шлак от сгорания каменного угля тепловых электростанций при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Шлак от сгорания каменного угля тепловых электростанций 98,4-99,5

Ворная кислота . 0,5-1,6 причем упомянутый шлак имеет следующий химический состав, мас.Вз

Окись алюминия 22,5-23,5.

Окись магния 0,3-0,4

Окись натрия 0,5-0,8

Закись железа 7,5-8,5

Окись кальция 2,8-3р7

Серный ангидрид 0 4-1,2

Окись калия 2,0 2,5

Окись кремния Остальное

40

55

После нанесения необходимого количества слоев на модельный блок путем последовательного окунания в суспензию и обсынкой молотым шлаком укаэанного состава готовые фор- 65 мы с выплавленными моделями подвергаются прокалке в печк при 900-950 С в опоках с наполиителем. В процессе прокалки оболочковых форм содержащиеся в шлаке обсыпочных слоев окислы железа благодаря присутствию борной кислоты частично растворяются и переходят в высокотемпературное соединение, что предотвращает пригар отливки

Основная химическая реакция, которая протекает при взаимодействии борной кислоты со шлаком состоит во взаимодействии SiO с К ВО 2SiOg + 2НДВ03 = ЗН20 + 2Si02BgOg

Соединение 2Si02B203 легкоплавкое и при температуре выше 1200 С разлагается с выделением SiO и бор-, ного ангидрида В 0> . Образовавшийся, борный ангидрид взаимодействует с

FeO

+ FeO = FeB Oq, в результате чего получается борат железа, который не взаимодействует с металлом отливки, при этом также не исключается прямое взаимодействие . борной кислоты с Fe0.

Содержание борной кислоты менее

0,5% в обсыпочном материале недостаточно и приводит к образованию пригара на стальных отливках. Содержание борной кислоты более 1,б% способствует снижению газопроницаемости формы и образованию газовых деФектов в отливках.

В табл, 1 представлены химические составы шлаков, использованных для обсыпки оболочковых форм.

В производственных условиях испытаны обсыпочные материалы указанных шлаков с оценкой величины пригара на поверхности стальных отливок сложной конфигурации весом 15,5 кг.

Результаты испытани@ представлены в табл. 2.

Полученные данные свидетельствуют о том, что пригар на поверхности . отливок, полученных с использованием в первом слое шлаковых отходов продуктов сгорания каменных углей с до-. бавкой борной кислоты, практически отсутствует. При использовании ваграночнОго шлака либо шлаковых отходов продуктов сгорания: каменного угля без добавки борной кислоты пригар значителен.

Наличие в шлаке таких соединений, как СаО, MSO К 0, которые являются основными составляющими, способствуют низкотемпературному спеканию оболочковой формы, что, в свою очередь, вместе с содержайием борной кислоты в суспензии обеспечивает высокую прочность оболочки. Благодаря наличию в предлагаемом шлаке органических остатков в виде несгоревшего угля, который при прокалке вы-.

1068203

Химический, состав по основным составляющим, мас.%

А12 03 F eO CaO ИкО

SiO2

18,0-30,0 1,0-8,0

5,0-15 0

7,0"20,0

0,2-0,3

2,0-3,7 0,3-0,4. Продолжение табл. 1

Химический состав по основным составлякщим мас.%

Ре, О3 йа20 . 5+ Кто

Шлак

Ваграночный

2 1

0,3

Кремнеземис- тый (отход продуктов сгорания. каменных углей) 7,5-8,5 0,5-0,8 0,4-1,2 2,0-2,5 горает, образуются поры, обеспечивающие необходимую газопроницаемость

Формы.

В табл. 3 и 4 представлены резуль таты испытаний оболочковых Форм, полученных с использованием в качест- 5 ве обсыпки для всех слоев оболочек, начиная с первого слоя, известного ваграночного производства и предла» гаемого шпака и выход годного литья (сталь 50Л). !О

Четырехслойную оболочкозую ФоРмУ изготавливают путем окунания блока моделей в суспензию, приготовленную совмещенньвю способом и состоящую иэ 30% связующего (гидролизованного )5 раствора этилсиликата 40) и 70% непрокаленного кварца марки ПК-2. Вязкость суспензии по Е3-4 для первого

Формообразующего слоя составляет

50 с, для второго и последующих О слоев - 25 с.

Фракция шлака для первого.обсыпочного слоя составляет 0,3 ик, а для ,второго и последующих слоев -. 1 мм.

После плавки моделей в Расплаве 25 модельного состава Формы прокаливают при 950 С с выдержкой при этой температуре в течение 8 ч. Прокалка и заливка Форм производятся в опоках с опорным наполнителем.

Иэ данных табл. 3 видно, что прочность. образцов оболочки на изгиб

Ваграночный 35,0-50

Кремнеземистый (отход продуктов сгорания каменных углей) 60,5-62,0. 21,9-23, 5 в холодном состоянии (непрокаленных) в известном техническом решении и предлагаемом существенно не отличается.

При введении в обсыпку на основе шлака борной кислоты прочность уве-. личивается. Однако при содержании борной кислоты более 1,6% в шлаке наблюдается Рост брака отливок по газовым раковинам иэ-эа ухудшения газопроницаемости керамической формы. Коэффициент. термического расширения при известном способе (состав Х, табл. 3) выше, чем у предлагаемых образцов, что понижает тер мическую прочность этих.оболочковых форм при их заливке металлом.

Оптимальным составом является обсыпочный материал на основе кремнеземистого шлака отходов продуктов сгорания каменного угля с содержанием борной кислоты в пределах

0,5-1,6%

Реализация изобретения позволяет получить экономический эффект эа счет улучшения качества стальных отливок - (снижения пригара отливок и брака по газовым дефектам), повышения выхода годного литья и снижения себестоимости отливок благодаря использованию дешевого материала для обсыпки оболочковых форм.

Таблица 1

1068203

Таблица 2

Илак первого слоя оболочек

Химический состав, В

Ri0p А120З Fe0 СаО Mg0 Ре209 Яа20 $03 КЭО

° «Ю 4» »«»Ф» Ь Й«» I»

»» ЮВ\»

1,2-1,5

44,3 21,4 2,1 - 0,3

Ваграноч ный

61 9 21 9 0 2 3 1 0 4 8 1 0 5 0 4 2 0 0 3 0 6

61,9 21,9 0,2 3,1 0,4 8,1 0,5 0,4 2,0

0,0-0,1

Таблица 3

Свойства оболочковых форм и качество, отливки

Предлагаемый обсыпочный материал (шлак

Показатели в холодном состоянии

Ь2,0 62,1 62,4 62,8 62,0 61,7 61,3 .61,8 62,1 60,7

27,2 28,0 29,2 32,4 33,2 42,3 31,6 33 1 35 3 42,2

10,2х 8,7х х10 х10

9,2 о10

Выход годного литья

35,1 36,2 38,8 42,1 37,1 34,6 39,2 42,3 38,1 33,8

Кремнеземистый беэ добавки борной кислоты с добавкой борной кислоты (1,2%) Предел прочности на изгиб, В„ЭЗ кгс/см2 в горячем состоянии (при t

1200 С) Коэффициент термического расширения

Известный состав (ваграночный шлак) Величина пригара, мм

1068203

Продолжение табл,3

Предлагаемый обсыпочный материал(шпак) Показатели

Содержание борной кислоты, Ъ от веса шлака

0,5 0,8 1,6 4,0 0,5 0,8 1,6 4,0

Предел прочности на изгиб,бд32 кгс/см 2 в холодном состоянии

61,8 62,9 61,9 60,2 61,7 62,0 62,3 63,4.

31,2 32 8 33,4 43 1 31,3 32,1 34,7 42„8

9,0 ° 10

9,2-10

Выход годного литья

41,1 43,0 39,0 34,1 40,0 42,0 39,1 32, Таблица 4

Химический состав шлаков, мас.Ъ

1 1 1 (I T" () Шлак

02 А120 Fe0 Fc203 МяО НА20

3 2

6,8

21,4

12,5 2,1

Известный T 44,3

0,3

10,1

2,0 0,7 2,1

0,2 7,8.

11 61,0 22,8

0,6

0,3

0,4 0 5

8,1

Предла- TTT 61,9 гаемый- Iv 61,3

0,6

0,4

7,9

0,8

8 5

62ю2 23с5

VI 60,5 22,6

2,4

0,3

3,7

0,4

0,6

7,5

Составитель Г. Зарецкая

Редактор С. Саенко Техред И.Гергель КорректОр И. Эрдейи

Заказ 11366/8 Тираж 779 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная„ 4 в горячем состоянии (при с

1200+C) Коэффициент термического расширения

21,9

22,5

0,2

0,3

0,3

0,2

3,1

2,8

0,4 2,0

1,2 2,5

0,9 2,3

0,5 2,2