Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ

Огнеупорная масса для изготовления литейных безобжиговых спецформ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,80„„1242285

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

lt r..

aalikaoMklf. (21) 3839747/22-02 (22) 08.01.85 (46) 07.07.86. Бюл. 1Ф 25 (53) 621.742.4(088.8) 0 5-3,0

ГОСУДАРСТБЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (Ф2) Л.Д.Пилипчатин, Л.С.Петренко, А.Н.Кулаков, А.П.PbIJIHH>

Ю.В.Стопченко и В.И.Негода (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 281232, кл. С 04 В 33/22, 1968.

Авторское свидетельство СССР

У 969417, кл. В 22 С 1/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 343964, кл. С 04 В 33/22, 1970. (54) (57) 1. ОГНЕУПОРНАЯ ХАССА ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ БЕЗОБЖИГОВЫХ

СПЕЦФОРМ, используемых преимущественно при получении заготовок магнитов с направленной кристаллизацией, включающая шамот, глину, графит, карбид кремния и связующее, о т л и .ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик спецформ за счет повышения их газопроницаемости, огнеупорности и снижения степени окисления углерода в графите и карбиде кремния, она дополнительно содержит алюминиевый порошок, а в качестве связующе(gg B 22 C 1/00, С 04 В 33/22 го — глинисто-сульфитный шликер на основе сульфитно-дрожжевой бражки и глины в массовом соотношении (2,8

3,5): 1 и поверхностно-активного вещества из класса алкил-арил сульфонатов при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Глина 1 2-18

Графит .8-14

Карбид кремния 8-14

Алюминиевый порошок

Указанный глинисто-сульфитный шликер 8-12

Шамот Остальное

2. Хасса по и. 1, о т л и ч а юЭ щ а я с я . тем, что глинисто-сульфитньй шликер имеет следующий состав, . мас.Х:

Глина 22-26

Поверхностно-активное вещество из класса алкил-арил сульфонатов 0,05-0, 10

Сульфитно-дрожжевая бражка Остальное

3. Масса по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что шамот имеет сле дующий зерновой состав, мас.X:

Фракция 1,6-1,0 мм. 28-32

Фракция 1,0-0,4 мм 28-32

Фракция менее 0,4 мм 38-42

1 l2

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам, предназначенным для изготовления без,обжиговых многоканальных спецформ, преимущественно при получении заготовок магнитов с направленной кристаллизацией.

Цель изобретения — обеспечение оптимальных эксплуатационных характеристик спецформ за счет повышения их газопроницаемости, сгнеупориости и снижения тепейи окисления углерода в графите и карбиде кремния.

Сущность изобретения заключается в следующем, Алюминий выполняет функцию противоокисляющей добавки, а также способствует повышению огнеупорности массы за счет образования муллита 3А1 0> х х 2SiO<.

Существенное влияние на физикомеханические свойства изделия оказывает глина, выступающая в роли пластификатора. Чем выше содержание глины в шихте, тем пластичнее масса и прочнее спецформа. Однако при введении глины более 18 мас. происходит значительное спекание изделия в процессе службы. При этом не обеспечиваются оптимальные служебные характеристики изделия, происходит быстрый износ материала при циклических температурных нагрузках и образование усадочных трещин, которые не позволяют получить отливку магнитного сплава из-за растрескивания спецформы.

Введение глины менее 12 мас.% приводит к резкому снижению формованных свойств массы, снижает прочностные свойства после изготовления, сушки и термообработки и ухудшает поверхность отливки.

Используемые в массе серебристый .и/или чешуйчатый графит имеет высокую теплопроводность, но вместе с тем является хрупким материалом и обладает пористостью. Небольшое тепловое расширение графита в сочетании с вы-. сокой теплопроводностью и прочностью при высоких температурах делают графит одним из наиболее стойких мате риалов по отношению к тепловому удару. В химическом отношении графит отличается очень малой активностью,не смачивается расплавленными металлами и шлаком, лишь незначительно взаимо. действует с некоторыми шлакообразующими оксидами типа оксидов железа и марганца при высоких температурах.

42285 2

При введении графита более 14 мас.X.. снижается шлакоустойчивость и термо— стойкость массы. Введение графита менее 8 мас.X.íå обеспечивает получение массы, обладающей высокой шлако5 устойчивостью и термостойкостью.

Карбид кремния (карборунд); вводимый в массу, обладает высокой огнеупорностью, хорошей теплопроводностью. Его введение цозволяет увеличить общее содержание углерода в массе.

При этом уменьшается потеря углерода в процессе службы, поскольку температура начала окисления карборунда эна1,5 чительно выше температуры начала окис- .ления чистого углерода.

Hpодуктом окисления карбида кремния является кремнезем, который образует на зернах карбида пленку дву 0 окиси кремния, значительно снижающую дальнейшее окисление. Кроме того, .образующийся кремггезем скрепляет зерна карбида кремния, частично заполняет пэры, повышая таким образом проч.г5 ностные характеристики изделия. Введение карбида кремния менее 8 мао.X не обеспечивает увеличение плотности, прочности и термической стойкости спецформы, а более 14 мас.% приводит к черезмерному. повышению теплопроводности.и е экономической точки зрения не целесообразно.

Алюминий порошкообразный введен в массу с целью снижения окисления углерода, а также для повьппения огне5 упорности массы. Окисление углеродсодержащих огнеупоров кислородом воз,цуха происходит не только на поверх-, ности:, но и внутри пор изделия. При низких температурах окисление на воз+ духе протекает очень медленно, С по- вьппением температуры степень окисления увеличивается. Введенный в массу алюминий, расплавлясь, образует на . поверхности углеродистой составляюЯ щей защитную пленку, предохраняющую углерод от окисления. Внутри изделия алюминий соединяется с содержащимся в порах кислородом, образуя А1,0. х х А1дО участвует в образовании мул50 лита ЗА1 О 2Sio, обладающего высокой термостойкостью, огнеупорностью и шлакоустойчивостью.

Содержание алюминия менее О,э мас. недостаточно эффективно сказывается

55 на защите углерода от окисления, а введение его более 3,0 мас.X нецелесообразно с экономической точки зрения. С увеличением его количества

3 124228 наблюдаются трещины при вибропрессо-, вании изделия, а при заливке магнитного сплава происходит разрушение спецформы и потеря металла.

Комплексная связка вводится с целью обеспечения служебных характеристик литейных спецформ путем повышения их гаэопроницаемости. Она состоит из поверхностно-активного вещества (ПАВ) из класса алкил-арил сульфонатов и 1р глинисто-сульфитного шпикера. При увеличении доли ПАВ в шпикере свыше

О, 10 мас. сильно увеличивается пористость изделия, а.при содержании

ПАВ менее 0,05 мас.Е нельзя достичь повышения газопроницаемости спецформы. В качестве ПАВ указанного класса предпочтительно использовать продукт

ДС- РАС-(ВТУ 31-56) с плотностью

1,10 г/см .

Сульфитно-дрожжевая бражка, входящая в состав шликера, используется с плотностью 1, 14-1,18 г/смэ, Введение глины в шликер менее

22 мас.Ж снижает противоэррозионную 25 устойчивость формы, а при содержании глины более 26 мас "X ухудшается теку.честь шликера, что затрудняет его распределение в огнеупорной массе.

Введение комплексной связи менее

8 мас.Ж приводит к расслоению массы в процессе виброуплотнения, поверхность плохая, что сказывается на качестве отливки, выражающемся в обра.зовании газовых раковин,.а при вве35 денни . ее более 12 мас.7 происходит, комкование массы, ухудшается заполняемость массой гильзы пресс-формы.

В качестве наполнителя в массе используется шамот.

Использование шамота указанного зернового состава приводит к повышению термостойкости массы, которая достигается эа счет образующейся закрытой пористости. Закрытые поры препят"4> ствуют распространению трещин при . циклических температурных нагрузках многоканальных спецформ.

При введении шамота фракции более

1 6 мм снижается плотность изделия, ухудшается качество отливки. магнитного сплава. Введение шамота фракции

1,6-1,0 мм менее 28 мас.Х приводит к черезмерной усадке массы, а более

32 мас.Ж не позволяет получить изделие с необходимой плотностью. Введение шамота фракции менее 0,4 мм в количестве менее 38 мас.Е не позволя5 4 ет получить изделие с необходимой плотностью, а в количестве более

42 мас.7 приводит к черезмерной усадке массы.

Петрографические и рентгеноструктурные исследования отработанной спец-. формы позволяют установить наличие муллита,а -А1 0 » SiC, которые в совокупности придают изделию высокие эксплуатационные характеристики.

Пример. Сначала приготавливают шпикер (комплексную связку), для чего в мешалку заливается вода, подогретая до 50-60 С, затем заливаето ся сульфитно-дрожжевая бражка и плотность раствора доводится до 1, 141.,18 г/см . Из специального бункера в мешалку подается глина огнеупорная молотая и смешивается с раствором.

В подготовленный шпикер подается по-. верхностно-активное вещество (ДС-РАС), Приготовление массы производится в смесительных бегунах в следующем порядке: загружают шамот и увлажняют половиной необходимого количества комплексной связки, смешивают 3-5 мин добавляют графит марки ГТ и снова смешивают 3-5 мин, добавляют карбид кремния марки 64С и смешивание повторяют 3-5 мин, затем добавляют порошкообразный алюминий и смешивают

3 мин, после чего дают глину и смешивают еще 3-5 мин, затем вводят вторую половину комплексной связи и смешиФ вают всю массу 5 мин.

В табл. 1 приведены составы предлагаемых смесей 1-9 и 10 согласно известному техническому решению.

Свойства смесей 1-10. приведены в табл. 2.

Прессование многоканальных литейных спецформ производят на виброустановке В-18, имеющей частоту вибрации 50 Гц. Сушка сырца производится при 160 С с продолжительностью, 12

14 ч. Термообработка изделий производится в шахтной печи,при 400 С с о выдержкой 4 ч для спецформ, работающих в кристаллизаторе-101, и при

900 С с выдержкой 4 ч для спецформ, работающих в вакуумной печи — кристаллизаторе фирмы "Leybold-Herarus" (ФРГ) .

При испытании спецформ в кристаллиэаторе-101 форму устанавливают на холодильник и вводят в разогретую шахту кристаллизатора со скоростью

12 мм/мин, дают выдержку 5-10 мин

1242285

Т в б.л И ц а

Содеркание ингредиентов в смесяк, мвсЛ

1 ° . Г Г...1

Ингредиенты

10 (15, 18 t2

15 18

11 14

1> 25 3;0

12 15 18

Глина

ГраФит

Карбид кремния

Пороиок алюминия

ii 14 8

11 14 8

8 11 14 20,0

В 11 14

0,5 i,25 - З,а

15,0

1,25 З„О О,5

0,5

Комплексная сульфнтно-глинистая связка

10 12

8 10

12 8

Массовое соотноиеиие глина СЦБ в связке

1а3,15 tt3,15 1 2,8 1ю2,8 1 <2,8 2:3,5 1з3,5 1и3,5

51,25 39,О 63,5 51.25 З9,0 63,5 51,25 39 О 22,5

1с3,15

63,5

Шамот

2О О

ФосФорнвя кислота

П р н и е ч а н н е. Смеси 1-9 приготовлены при среднем содерквнин (0,075 мас.X) ДС-PAC в влнкере (комплексной сулъФитно-глинистов связке) н прн среднем зерновом составе немота, мас.Xt

Фракция 1,6-1,0 мм 30

Фракция 1,0-0,4 мм 30

Фракция менее 0,4 мм 40 для выравнивания температуры 1460

1480 С по всему телу спецформы. Сплав

ОН14ДК25БА готовят в печи ИСТ-0,06.

Температура сплава при заливке в спецформу 1580-1620 С. Сплав заливают в многоканальную спецформу, после чего производят подъем шахты и вытяжку кристаллов магнитов со скоростью 4-5 мм/мин. 1О

При испытании спецформ в вакуумной печи-8;ристаллизаторе фирмы "Leybold Heracus" (ФРГ) спецформу помещают в графитовое кольцо, устанавливают на холодильник и закрывают ва- 1-"> куумную камеру. После набора вакуума включают подогрев формы. Когда спецформа прогревается до 1100-1200 С, включают подогрев сплава. Температура формы при заливке 1400-1420 С, а 20 температура сплава 1670-1700 С . После заливки сплава производят вытяжку кристаллов со скоростью 4 мм/мнн.

Производственные испытания так же, как и лабораторные (табл1 2) показы) вают высокие служебные характеристики спецформ из огнеупорной массы по изобретению:" высокие прочностные свойства после изготовления, сушки и термообработки, повышенную газопроницаемость.и огнеупорность, а также уменьшенную степень окисления углерода„ Спецформы легко разрушаются после извлечения отливки, поверхность отливок удовлетворительного качества.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что. предлагаемая огнеупорная масса обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики литейнык спецформ sa счет повьппения их газопроницаемости, огнеупорности и снижения окисления углерода, Экономическая эффективность использования огнеупорной массы по изобретению заключается в снижении себес.тоимости 1 т литейных форм и снижении себестоимости 1 т отливок из магнитного сплава. Ожидаемый экономический эффект за первый год освоения новой технологии составит

75100 руб.

1242285

Таблица 2

"Ф

Свойства,Прочность на сжатие, ИПА при температу3 . ре, Сг

128 14 ° 7 149 151 85

1I 7 129 133 136 98

154 12 ° 1 126

160

f3,5 14,9

11,8 12,4

400

13, 7 10,8 11,3

11,3 11 ° 7 12э0 12э5 106

10,2 1 1,6 12,3 10,3 10,8

1I 2 12,0 12,6 10,9 11,4

11,8 12,3 12,6 13«0 l5 2

Огнеупорность, С о

3, 7 3,2,2,8

900

Редактор Е,Папп

Заказ 3648/15

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород, ул.Проектная, 4

Газопроницаеиость, ед. (при 20- С)

Степень окисления углерода, нас Л, прн теваературе, С:

400

1700 1710 1730 1700 . 17 t0 1730 1700 1710 1730 1690.120 125 125 123 t25 127 122 124 126 90

I

3,5 3st . 2,8 3,4 3,2 2,7 5,2

15,2 . 14,6 13,.7 15,0 14,5 14,0 14,9 14,,7 13,8. 18,0

Составитель С.Тепляков

Техред И.Коданич, Корректор О.Луговая

Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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