Связующее для литейного производства

Связующее для литейного производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТЭУ

Союз Советскик

Соцналнстнческнх

Феснублик (щ865476

f6f ) Дополммтельнов к авт. саид-ву (22) Заявлено 061179 (21) 2836264/22-02 с присоединением зеявкм Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 230981. Бюллетень N9 35

Дата опубликования описания 2309.81 (51)М, Кл З

В 22 С 1/00

С 04 В 29/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 742. . 486 (088. 8) .

В.В.Серебряков, E Ñ.Ãàìoâ, Б.Л.Кузнецов, .М.Зязин, Ю.М.Овчинников, Г.М.Нагорнов, Л.И.Карпов ";Г.Б:.Гигнян

1 (72) Авторы изобретения

/

Липецкий политехнический институт и Камское объединение по производству большегрузных автомобилей (КамАЗ) (71) Заяв ители (54 ) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНОГО 11РОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к литейному производству, в частности 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 отходов производства в виде железной окалины и ортофосфор ной кислоты (1 ), Известно также связующее, в котором использованы отходы производства содержащие окислы железа в виде колчеданных огарков (2 ) и колошниковую пыль (3 ).

Химический состав и степень дисперсности отходов производства, содержащих окислы железа в виде железной окалины, колчеданных огарков, колошниковой ныли приведены в табл.1;

Из данных табл.1 следует, что железная окалина содержит железо, главным образом, в виде окисла FeO, имеющего сравнительно невысокую темо пературу плавления — 1368 С по сравнению с Fe 0>, имеющим температуру плавления порядка 1562оС .Кроме того, железная окалина, как отход производства, образуется в виде пластин, что обусловливает при ее применении дополнительную операцию — размол.

Огарки содержат Feo6 до 35% и инертный окисел 810 до 32%, а также

12-65% вредных элементов, что значительно снижает их огнеупорнссть и отрицательно влияет на возможность использования их в качестве ингредиента в связующем.

Колошниковая пыль несмотря на содержание Fe до 45% из-за значи, тельного наличйя в ней инертных к твердению окислов 5102 до 12% и веществ, содержащих углерод до 18%, а также вредного для твердения окисла

СаО до 9% не нашла применения в промышленности в качестве ингредиента в связукщих веществах для приготовления смесей твердеющих в оснастке.

Известно также связующее, включающее Окислы железа в виде химически

25 чистой иЛи технической Fe<09, состоящее из .50-75% FegO и 25-30% Н РО (40-76% концентрации) .

Это связующее имеет следующие характеристики: живучесть (длитель %1);ность схватывания), 72-192 мин, проч.

865476

35

Каждый состав приготовлялся в открытой емкости путем смешивания металлургической пыли с ортофосфорной 60 кислотой. Полнота смешивания контролировалась визуально до получения одинакового состава по цвету.

Образцы для испытаний получали путем заполнения металлургических 65 ность при сжатии после отвердевания при 20 С 120-315 кгс/см (4 ).

Живучесть указанного связующего высока, а прочность низка, что снижает темп твердения.

Кроме того, химически чистая или 5 техническая F e 0 имеет высокую стоимость и дефицитна, что сдерживает применение ее в качестве основы в связующих для литейного производства.

Наиболее близким к предлагаемому 10 по технической сущности и достигаемому эффекту является связующее для литейного производства, включающее окислы железа и ортофосфорную кислоту. 15

В качестве окислов железа используют крокус (5).

Цель изобретения — повышение живучести и снижение себестоимости смеси.

Поставленная цель достигается тем, что связующее для литейного производства, включающее окислы железа и ортофосфорную кислоту, в качестве окислов железа содержит металлургическую пыль — отход производства при выплавке чугуна и стали в дуговых электропечах при следующем соотношении ингредиентов, вес.Ъ:

Металлургическая пыль — отход производства при выплавке чугуна и стали в дуговых электропечах 40-85

Орт офос фор н ая кислот а 15-60

При смешивании металлургической пыли с ортофосфорной кислотой происходит кислотно-основное взаимодействие с образованием гидратов общеrq, состава

ЕЛО »205 mÍ"20, где и и m — соответственно количество молекул Р 05. и Н20.

Гидраты железа срастаются между собой с образованием прочной структу- . ры твердения. Высокое содержание (до 93%) Fe O> и незначительное содержание других различных окислов обеспечивают огнеупорность до 1562 С, о высокую прочность и скорость твердения предлагаемого связующего.

Для приготовления связующего на основе отходов производства, твердеющего ° в оснастке, были приготовлены три состава, отличающиеся друг от 55 друга содержанием металлургической пыли Р раэборных гильз . Гильзы имели стандартные размеры: диаметр — 50 мм и высоту 50 мм для испытания образцов при сжатии, а также специальных емкостей для прибора Вика (живучесть связующего) и конусов для определения огнеупорности связующего.

Металлургическая пыль представляет собой магнитный материал с удельной поверхностью 2000-4000 см /r.

В табл.2 приведены сравнительные характеристики металлургической пыли и крокуса.

Из данных табл.2 следует, что по степени дисперсности, огнеупорности рассматриваемые материалы близки . Однако по химическому составу металлургическая пыль существенно отличается от крокуса.

Наличие в металлургической пыли инертных к твердению SiO< снижает темп ее взаимодействия с ортофосфорной кислотой. Поэтому общая продолжительность схватывания (живучесть) предлагаемого связующего выше известного связующего, содержащего крокус.

Добавка в небольших количествах

СаО к окислам Fe0 и Ее О при нагревании способствует их спеканию и повышению прочности. При этом также

Fe<0> взаимодействует с MgO с образовайием тугоплавких соединений, имеющих температуру плавления порядка

1713 С.

Поэтому при нагревании предлагаемого связующего, содержащего металлургическую пыль, в отличие от известного связующего, содержащего кроус, процесс спекания связующего протекает быстрее. Образующаяся прочность и огнеупорность выше, чем у спекающего связующего, состоящего только из окислов железа, например, в случае использования связующих в чистом виде для футеровок. о

Металлургическая пыль — недефицятный, дешевый материал, является отходами производства при выплавке чугуна и стали в дуговых электропечах и до сих пор не используется в промышленности для приготовления связующих, твердеющих в оснастке. Например, при выплавке чугуна и стали в условиях литейного завода КамАЗ улавливается и, в основном, выбрасывается в отвал ежесуточно указанной металлургической пыли около 30 тонн.

В табл.3 и 4 приведены составы и свойства связующих.

Как следует из табл.4 и 3 прочность и огнеупорность значительно превышают те же величины известного связующего, а живучесть является более итимальной.

Оптимальное количество металлургической пыли в связующем находи — ñÿ в пределах 40, Π— 85 ОЪ.

865475

Уменьшение количества металлургической пыли ниже оптимального увеличивает живучесть связующего с одновременным снижением скорости твердения и прочности, что отрицательно влияет на темп изготовления из него изделий с одновременным понижением

его служебных характеристик. Аналогично повышение количества металлургической пыли в связующем сверх ус.тановленного оптимального количества снижает живучесть и прочность до величины, 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 от 5 до 20Ъ и к нему добавляется наполнитель. В качестве наполнителя рекомендуются: формовочные пески на 20 кварцевой основе, порошкообраэные— доломит, хромит, циркон, магнезит, шамот, корунд. В этом случае предлагаемое связующее иллюстрируется сос тавом смесей и их свойствами, которые приведены соответственно в табл.5 и 6.

Как видно иэ табл.5 и 6 предлагаемое связующее в смесях по сравнению с известным связующим имеет более вы- щ сокую живучесть, обладает рядом пре(имуществ и обеспечивает более стабильные технологические свойства. Она имеет незначительную осыпаемость. Так у смеси на основе известного связующе- д го (окалины железной) через 24 часа осыпаемость составляет 3%, Ъ у смеси на основе предлагаемого связующего 0,05-1,0%. Отсутствует разупрочнение смеси в течение суток, 40 так если прочность у смеси на основе известного связующего (окалины железной) через 4 часа 25 кгс/см г что через 24 часа она составляе

12 кгс/см, а у смеси на основе предлагаемого связующего она через

4 часа, составляет 3-30 кгс/см, а через 24 часа 18-35 кгс/см . То есть, смеси на основе известного аналогичного связующего, например, окалины железной (45-553 Fe0) разупрочняются через сутки примерно на

50%, а смеси, на основе предлагаемого связующего — металлургической пыли (73-98% F e<$) не раз упрочняются в течение суток.

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

Предложенное связующее позволяет создать безотходную технологию в литейном производстве, когда металлургическая пыль, обраэующаяся в результате плавки чугуна и стали в электропечах, улавливается и идет, для приготовления связующего ве:цества. После использования смесей, со,держащих металлургическую пыль, они разрушаются, а металлургическая пыль, вследствие наличия магнитных свойств, магнитом отделяется от огнеупорного накопителя и вместе с ним (например, кварцевым песком) вновь поступает для приготовления связующих и смесей, твердеющих в оснастке.

Предлагаемое связующее рекомендуется для приготовления высокоогнеупорных футеровочных масс. Оно повышает стойкость футеровки в два.раза и выше, а также уменьшает трудоем-. кость выполнения футеровки.

Также связующее может быть исполь эовано и для изготовления смесей, твердеющих в оснастке для стального и чугунного литья.

865476

<Ч 1

1

Е 1

«Д 1

1

1 о с.

1 Х

I 1

i o

1 сп

t z

СЧ!

M с

Ю н!

1 щ1

I!!! !

К! ой1

CO с

Ю

1 ч с

C) л с

%-4

1 с3 с

1 !

I ! о

1 е с !!!

rd н о о ("1 с

СЧ

Ю с

%-Ч

Щ с

C) 1

1 !Ч

1 о

1 и

i i

Ю

1 М

3 ".

Π—

%-!

1 Ф с я" 4

IA с ь

СЧ с

C) Ю

О\

Ю

CO (Ч

Ю

Ю

° -!!

СЧ !

ОЪ

Ю

<Ч

Ю (Ч

%"!! Ю л ! ю

1 ! Ю

Ю

I !

1 аи оо с

> A ен жо

4О .о х

C)

Ul

Ю и

Ю

nfl (Ч

Ю

Ю

Ю

СЧ

Т

00

1 о со о

Цо

l ! .1 !

I

1

I!.о

g c! и м ло ео

eL4

t. "о аФ4 ней о1:о

I

Ю

Ю

Ю

Ю

C)

Ю

EA

1О

1 I

I

1

1 I

Ю

Ю о

1

1

1

«Ф !

Ю

cI

I а-!

I 1 моо

u II e e

ЯЭНОМ

l

Э !

1жц

Е о эн

1 Э

1 сф

wuo чь -! (- 1 Г ! О 1

Ю Г ), M

В M ct

I .2 I I 113ot, цвНОЭ gm оооо!4 ое хоц -аеас

О IOЦ ОМ нроаэрхе

Ig Э и!

1! !4 ж

1М63Е

IO ж !".

1 ф lg

6) Э

1н5

Я 4 о »

10 е

Ее

1

t

I

I

I

1

1 !

1

1

l

1 !

I !

1

1 !

I

oi .I

1

I

l

1 В

1 Н Р!!

1оо о и а и эем!!!А а1:но

t õîî> ицжхв

1 о

1 Я: ж l 4

I с х !! о х о

Ю 1 ! о

1R 1 Я б, „, о !

Ю I о и 1 о и I

Э I

Э

Ц I е 1

5 и t

Ф I о! !ч и

v о

Э 1 Д

Ж 1 е

М I а ф

Э I a ц о о

° ) 1

ы о i эя 1ао р н oe4I!

О Х1: О юа о а д5 .цха

1 1

1 I !

4, о

1 С ! о я-1

1

1.С 1 О

lt

1 ! о

1 а !

1 о

it 1

i ta. I

Ю

865476

Содержание ингредиентов, вес.%

2 (3

Ингредиенты

4 5

65

Ортофосфорн ая кислота

35

45 16

Крокус

Состав, 9

Огнеупорность

280

350

160

Ъ

200

1550

380

0,5

Содержание ингредиентов, вес.%

1 1

Ингредиенты

1 2 3 4

80

Кварцевый песок

12

12

12.

Металлургическая пыль

Железная окалина

Живучесть (длительность схватывания), мин

Предлагаемое связующее (50% металлургической пыли и 50% ортофосфорной кислоты) Известное связующее (50% окалины железной и 50% ортофосфорной кислоты) Связующее с крокусом (50% крокуса

50% ортофосфорной кислоты) Прочность при сжатии, кгс/см после отвердевания при 20 С через 24 .ч

Т аблица 3

Таблица 4

1350-155 0

1350-155 0

1350-1550

1250-1400.Таблица 5

865476

Таблица

Состав, 9

Живучесть, мин

Газопроницаемость., един.

Осыпаемость,%

Прочность при сжатии кгс/см> через, ч

4 24

7 500

15 300

10 100

4 500

2 300

1,0 . 0,8 3,0 18,0

0,2

2,0

1S,0 24,0

0,05

5,0

ЗО,О 35, 0

3 18 25 12

0,2 20 40 48

15-60

Составитель И. Гончарук

Редактор Т.Киселева Техред T,Маточка Корректор Г.Огар

Эакаэ 7938/17 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал НПП "Патент", r.Óêãîðîä, ул.Проектная, 4 формула изобретения

Связующее для литейного производства, включающее окислы железа и ортофосфорную кислоту, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения живучести и снижения себестоимости смеси, в качестве окислов железа связующее содержит металлургическую пыль — отход производства при выплавке чугуна и .стали в дуговых электропечах при следующем соотношении ингредиентов, вес. Ф:

Металлургическая пыль - отход про° иэ водства выплавки чугуна и стали в дуговых электропечах 40-55 ортофосфорная кислота

Источники информации, гпэинятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии В 1413779, кл. B 22с 1/02, 2. Авторское свидетельство СССР

М 477135, кл. С 04 В 31/20.

3. Авторское свидетельство СССР М 464552, кл. С 04 В 7/26.

4 . С .Л. Галынко-Вольфсон и др °

Химические основы технологии и применения фосфатных связок и покрытий.

35 Л. ° "Химия", 1968, с.22, 38, 94"97.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2723591 ° кл.В 22 С 1/500//

С 04 В 29/02, 1979.