Смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой

Смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотов Соаетсккн

Соцкапксткческнк

Реснублик

<»884824 (61) Дополнительное к авт. саид-ву " (22) Заявлено 07.05.79 (21)2764584l22-02 с присоединением заявки РЙ(23) ПрнорнтетОпубликовано 30.11.81. Ьтоллетень J4 44

Дата опубликования описания 03.12.81 (51 уМ. Кл.

В 22 С 1/20

ВвуавретвеннМ квннтет

ЮССЮ ав делан неебретеннй н открнтнй (53) УДК 621. .742.4 (088.8) Е. Н. Евстнфеев, Т. В. Шаркова, В. H. Смирнов, Т. Н. Савускан и И. А. Ширяев (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ

И ФОРМ, ОТВЕРЖДАЕМЫХ ТЕПЛОВОЙ СУШКОЙ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой, и может быть испоиьзовано при производстве отливок иэ серого и ковкого чугуна в разовых формах.

Для изготовления литейных стержней ;. широко применяются смеси на основе лнгносульфонатов в виде сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) или сульфитно-спиртовой барды (ССБ) s сочетании с мочевиной (1).

Стержни из известных смесей обладают повышенной гигроскопичностью и имеют небольшую поверхностную прочность, т5 что ухудшает чистоту поверхности отливок.

Свойства смесей, содержа пот водорастворимые лигносульфонаты, могут быть су« шественно улучшены за счет активации

СДБ или ССБ аминоспиртами 2 .

Однако, несмотря на достигаемые улучшения свойств, они не всегда удовлетворяют требованиям современного линейного производства.

Известны также смеси со связывающим теплового отверждения на основе крепителя КО (кубовый остаток от дистнлляции синтетвчвсюа херных кислот (э).

Указанные смеси характеризуются тем, что обеспечивают недостаточную црочность стержней в сухом состоянии и невысокую прочность в сыром состоянии при значительном времени сушки стержней.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сушности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой, в которой содержится комплексное связую- шее в виде 3,0 вес.ч, водорастворимых лигносульфонатов (ССБ или СДВ) и

2,0 вес.ч. крепителя КО, а также

0,5 вес.ч. активируюшей добавтси в виде сухой молотой соли, например )татриевой, селитры, взятых на 100 вес.ч.огнеупорного наполиителя, ттапример кварцевого песка f4).

884824 4 воримых лигносульфатов и крепителя

КО и активируюшие добавки, в качестве последних содержит триэтаноламин, дек- . стрин и мочевину при следукяцем соотношении ингредиентов, вес.%:

Материал на основе водорастворимых лигносульфонатов 2,5-3,5

Крепитель КО 1,5-2,5

10 Триэтаноламин 0,6-0,8

Декстрин 0,5-0,7

Мочевина 0,3-0,5

Огнеупорный нацолнитель Остальное

В указанном сочетании в соотношении

15 активнруюшие добавки резко повышают скорость затвердевания стержневой смеси.

Гидроксипьные группы триэтаноламина под действием температуры вступают во взаимодействие с карбоксильными группа26 ми синтетических жирных кислот, ускоряя процесс их поликонденсации и тем самым сокрашая время отверждения стержней.

Триэтаналамин способствует и более глубокому протеканию реакции поликонденсаами органических жирных кислот. Это увеличивает прочность стержней в сухом состоянии.

Добавка технической мочевины способствует улучшению распределения ССБ или

36 СДБ на поверхности зерен кварцевого песка и возрастанию связуюшей способности лигносульфонатов.

Добавка дикстрина вызывает дополнительное уплотнение лигносульфонатов в

$5 пространственной решетке активированного комплексного свяэуюшего. Гигроскопичность стержней поэтому уменьшается.

Прочность стержней в сухом состоянии зависит от соотношения КО (в водорастворимый лигносульфонат (ССБ или СДБ) и содержания активируюших добавок в свяэуюшем, причем отношение КО (CCB или

СДБ) может изменяться в более или менее широком интервале (1,5/3,5-2,5-2,5), в то время как возможны лишь наибольшие изменения концентрации активируюших

Р добавок.

3",а стержневая смесь на,основе комплс ясного связуюшего KÎ-ССБ имеет, в осноии м, те же недостатки, что и сМесН

l .tl t!c но«е индивидуальных связуюших КО н CCb.

Водорастворнмая ССБ или СДБ относится к быстротвердеюшим свяэуклцим.

Неводное же связуюшее KO затвердевает под воздействием температуры очень мед«анно, поэтому и стержни на основе

КО-ССБ обладают низкой скоростью от«орждення.

Добавки сопей минеральных кислот (азотнокислый натрий, азотнокислый аммоннй, персуль. ат аммоний и хлористый аммоннй) не оказывают сушественного вл яння на сушку KO - содержаших стержней

Так как разложение нитрата натрия протекает очень быстро, то выделяюшийся кислород « незамкнутой стержневой си стеме не может оказывать заметного вли яния на процессы окисления и поликонден саванн крепителя KO. В этой свази нитрат натрия и подобные ему соли не могут бы эф ектц«ными химическими активаторами

КО. Стержни с добавками нитрата натрия сохнут лишь за 20 мин, причем прочност их несколько падает.

К тому же, образовавшийся в результате разложения нитрит натрия, из-за образования легкоплавких соединений с кремнеземом, создает возможность образо«ания пригара на отливках.

Недостатком стержневой смеси на основе КО-ССБ является также небольшая механическая прочность стержней на рас тяжение. Последнее является следствием гетерогенности связуюшей системы КО

ССБ, которая не обеспечивает образование однородной и сплошной пленки на зернах кварцевого песка.

Добавки неорганических солей увеличи вают и без того большую гигроскопичност стержней, вследствие чего они с течени» ем времени теряют свои физико-механиче ские свойства. Это обстоятельство требу ет дополнительной подсушки r îòîâûñ сте жней, что бывает затруднительно в условиях производства, Бель изобретения - повышение скорости теплового отверждения и прочности стержней и <.,юрм в сухом состоянии, а также снижение гигроскопичности стержней и форм.

Для достижения поставленной цели смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой, включающая огнеупорный наполнитель, комплексное связуюшее в виде водорастСодержание триэтаноламина в смеси определяетса его влиянием на отверждение крепителя КО.

При вводе в смесь триэтаноламина вьпце верхнего предела (0,8%) скорость реакции отверждения крепителя КО очень велика, возникающие при этом пространственные структуры являются хрупкими и перенапряженными Это приводит к уменьшению механической прочности стержней.

5 8848

Содержание триэтаноламина ниже нижнего предела (0,6%) не обеспечивает нормального проведения сшивки молекул синтетических жирных кислот в полимерный продукт; отверждение крепи геля КО проис- у ходит медленнее.

Содержание мочевины (от 0,3% до, 0,5%) определяется ее влиянием на вязкость ССБ или СДБ и прочность смеси в сухом состоянии. lO

При содержании мочевины ниже нижнего предела не достигается необходимого снижения вязкости ССБ или СДБ и повы, шения прочности стержней в сухом состоянии,:а при содержании ее выше верхнего lS предела повышается газотворность смеси и насышенности ее азотом, что может привести к образованию газовых дефектов в отливках

Оптимальность добавки декстрина on- yo ределяется не только значениями механической прочности, но и влиянием его на прочность смеси в сыром состоянии.

При содержании декстрина ниже нижнего предела (0,5%) не достигается тре- И буемого повышения прочности в сыром и сухом состоянии, а при содержании его

Кварцевый песок

2К016Б

100

100

100

2,0

2 5

1,5

3,0

3,0

Э 5

0,8

0,3

0i7

0,7

0,4

0,6

0,6

0,5

0,5

Таблица 2

Показатели свойств для смесей

Свойства смесей

4 (известная) 20

7,5

6,3

5,0

6,0

0,68

15,0

0,11

16,0

0ÄÄ14

12,0

0,27

Крепитель КО

Сульфитно-спиртовая барда

Азотно-кислый натрий

Триэтаноламин

Мочевина техническая

Декстрин

Время сушки стержневосьмерок при 250 С

Прочность на растяжение стандартных образцов, отвержденных эа 5 мин. при 250"С, кгс/ ж

Прочность на растяжение стандартных образцов, отвержденных эа 20 мин при 250 С, кгс/см

Гигроскопичность стержней,%

24 4 выше верхнего предела не наблюдается дальнейшего улучшения укаэанных характеристик при одновременном возрастании расхода дефицитной добавки и повышении себестоимости смеси.

Пример. Стержневую смесь на

Галяминском песке (Нижне-Увальского карьера) марки 2К016Б с содержанием глинистой составляюшей дс 1,5% приготавливают в лабораторных бегунах с цик» лом перемешивания 8 мин.

Сначала в сечение 2 мин перемешивают кварцевый песок с дескрином, затем добавляют крепитель КО совместно с триэтаноламином и мешают еше 3 мин. Потом заливают сульфитно-спиртовую барду в растворе с технической мочевиной и мешают еше 3 мин, после чего смесь была готова к употреблению.

В табл. 1 приведены составы смесей

1-3 (предлагаемых) и 4 (известной).

Иэ смеси приготовляли стандартиыв образцы адля испытаний и отверждали их . при 250 С.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства стержневых смесей 1-4.

Таблица 1

7 8 48

Как видно нэ таб. 2, стержни-восьмер кн нз прещицаемой смеси сохнут за

5 мни, т.е. скорость сушкн увеличилась в 4 раза, по сравнению с ювестной стержневой смесью.

В

Таким образом, нспольэование предлагаемой стеркневой смеси обеспечивает достижение такщс преимушеств, как сокрашение времени сушк. н стержней s 4 ра эа повышенне механической прочности Î стержней в сухом состоянии более чем в

2 раза;, уменьшение гнгроскопнчностн стержней более чем s 3 раза.

Ф о р м у л а и э.о б р е т е и-и я

Смесь для нзготовлеНня лнтейньйс стержней н форм, отверидаемык тепловой сушкой, включакяая,аогнеупорный наполнитель, комплексное связукндее в виде . водорастворимых лнгносуцьфонатьв н кре» пителя КО н актнвнрукипне добавки, о тл н ч а ю ш а я с я тем, что, с пелью повышения скорости теплового отвержде24 8 иня н прочности стержней н форм в сухом состоянии и снижения гигроскопичностн стеркней н форм, в качестве активнрукипнк добавок она содержит трнетаноламнн, дестрнн н мочевнну прн следукяцем соотношении ингредиентов, вес.%t

Материал на основе водорастворимых лкгносульфонатов 2 8-3,5

Крепнтель Ко 1,82 8

Трнэтаноламнн 0„6-0,8

Декстрнн 0 8(,7

Мочевнна 0,3-0,8

Огнеупорный наполннтель Остальное

Источники ннформапнн, принятые во внимание при экспертизе

1. Литейное производство", 1963

Х9 10 с» 5/6

2 Авторское свнаетельство СССР но заявке 34 2579328/22-02, ten. 8 22 С 1 20, 1978.

Э. Авторское свнаетельство СССР

Ne 226106, кл B 22 с 1/26, 1967.!

4. Литейное пронэводство, 1966, No. 6, с. 41 42.

Составитель И. Волкова

Редактор А. Власенко Такред 3,фанта, Корректор С, Щомак

Заказ 10355/12 Тираж 872 Подпнсное

ВНИИПИ Государственного коьйтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 38, Раушская наб., а. 4/8

Филиал ППП Патент", r. Ужгород,,ул, Проектная, 4