Холоднотвердеющее связующее

Холоднотвердеющее связующее

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

()956130

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заивлено 16. 02.81 (21) 3253797/22-02 с присоединением заявки №(23) Приоритет (51)М. Кл.

В 22 С 1/00

Государственный комитет по делам изаоретеннй и открытий

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33 (53) УД К 621. 742, .486(088.8) Дата опубликования описания 07. 09.82

В. В. Серебряков, В.В.Андреев, Е.С. Гамов, В.Ф. Дурандин, l0.Б.Каминский, О.Т.Ланин, Г.И. Иагорнов, lO.Å.Ôèøêèí, l0.À. Шахнес, И.Д. Шумов и Г. М. Чуваткин (72) Авторы изобретения (71) Заявители ретению является связующее для литейного производства, включающее металлургическую пыль-отход производства при выплавке чугуна и стали

40,0-85,04 и ортофосфорную кислоту

l5 0-60,0Ж (3).

Это связующее имеет следующие технологические характеристики; )нивучесть длительность схватывания)

2,0-20,0 мин; прочность при сжатии

1о кгс/см после отверждения при 20 С о через 24 ч 24 0 огнеупорность

13350-1550оC термостойкость 4-7 воздушных теплосмен.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к связующим, используемым для получения твердеющих в оснастке, футеровок, форм и стержней, и может быть также использовано в огнеупорной промышленности для приготовления бетонов и высокоогнеупорных футеровочных масс.

Известны холоднотвердеющие,связующие, содержащие отходы производства, например включающие окислы ,железа в виде колчеданных огарков

t1 ), колошниковой пыли (2 j.

Однако такие связующие имеют невысокую огнеупорность, термостойкость и начальную (сыруа ) прочность. Кроме того, изделия, изготовленные на таких связующих с течением времени 1,при выдержке на воздухе в течение суток и более) разупрочняются.

i5 Оно также может быть использовано и в смеси, когда содержит огнеупорный наполнитель (кварцевый песок)

80,0-95,0/ и остальное до 1003 связующее.

Связующее обеспечивает смеси следующие технологические свойства: живу- честь 7,0-15,0 мин; газопроницаемость !

00-300 ед., осыпаемость 0,05-1,03, Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к изобВсесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства и Липецкий политехнический институт

956130

3 прочность при сжатии, кгс/см в момент уплотнения 0,05-0, 15 через 1 ч

0,8-2,0; 4 ч 8,0; 24 ч 24,0; термостойкость 1-3 воздушных теплосмен.

Данное связующее имеет среднюю огнеупорность, невысокую термостой- 4 кость в чистом виде и низкую термостойкость в смеси, а также низкую начальную в момент уплотнения (сырую) прочность в смеси. Кроме того, для улавливания плавильной пыли необходимо иметь специальное устройствоэксгаустер, которого многие заводы еще не имеют. Это сдерживает применение плавильной пыли в качестве основы связующих для литейного производства °

Целью изобретения является повышение огнеупорности, термостойкости, прочности, снижение себестоимости смеси, Для этого холоднотвердеющее связующее для литейного производства, включающее окислы железа и ортофосфорную кислоту, в качестве окис- у5 лов железа содержит пыль обнаждачивания отливок при следующем соотношении ингредиентов вес.3:

Пыль обнаждачивания 35-80

Ортофосфорная кислота 20-65

Пыль обнаждачивания отливок имеет следующим состав, вес.3:

Окислы железа 33;7-86,0

Окислы алюми20

35

12,0-28,0

Дальнейшее повышение прочности уже обеспечивается интенсивным взаимодействием Feq0 и Fe0 с Н>РОу, оставшейся в несвязанном состоянии, в результате чего возникают, растут и срастаются гидроферрифосфаты общего состава Fe 0> nP>05 m H O

Fe0 - n P O m Н 0, где и и m соответственно количество мо екул P%05 и Н 0 . Не исключена возможность вза l имодействия Ре10 и Fe0 с гидроалюмофосфатами, что также способствует повышению прочности связующего во время его холодного твердения.

В пыли обнаждачивания, кроме Ге<,0

Fe0, A 1<0 >, содержится и S i 0,1 в количестве твердения. При нагревании затвердевшего свяэую<цего, например

50

55 ния

Окислы кремния 1, 8-15>

Окислы кальция 0,01-0,1

Окислы магния Остальное

Используется пыль обнаждачивания стальных и чугунных отливок.

Пыль обнаждачивания — неорганический, недефицитный материал, являющийся отходами производства, образующимися в значительном количестве (до 50 т при обнаждачивании

20-30 тыс. тонн стальных и чугунных отливок 1, которые выбрасываются в настоящее время в отвал.

Пыль обнаждачивания магнита, основным веществом ее является сочетание окислов Fey0y, Aly0g, Si0g.

В табл. 1 приведены аналитические данные пыли обнаждачивания и других материалов.

Из данных табл.1 следует, что пыль обнаждачивания в отличие от других известных аналогичных материалов содер>кит в десятки раз больше окиси. алюминия. Например, наибольшее количество окиси алюминия содержится в огарках 5,04 в металлургической пыли менее 1,04, а в пыли обна>кдачивания

12,0-28,0i. Указанное отличие является существенным, так как такого сочетания с высоким содержанием Fe 0> с Л1 0З как в пыли обна>кдачивания нет не только в перечисленных материалах (табл.1), но и в применяемых в настоящее время 8 промышленности, любых огнеупоров.

Как следует из табл .1. пыль обнаждачивания содержит в небольших количествах инертные окислы, элементы и вредный для твердения окисел СаО до 0,13.

Ортофосфорная кислота по ГОСТ

10678-76 представляет собой полимерное соединение Х Н О Y Р 05, где отношение Н<10 >

При смешивании пыли обнаждачивания с ортофосфорной кислотой происходит кислотно-основное взаимодействие окислов Fe<0>, Fe0, Л110 с Н РО

В результате такого вэаимодеиствия происходит гидролиэ AlпО > с образованием двойного электрического слоя, обеспечивающего повышение прочности связующего как в чистом виде, так и в смеси в момент «х формования (начальная или сырая прочность ).

5 95613 в процессе его службы в раэлиных тейлоеых агрегатах, вследствие полного структурного соответствия между Si0@ и А1РО, а также ГеРО образуется монолитная структура с высокими эксплуатационными свойствами. Такое структурное соответствие следует из сравнения суммы радиусов P" и Аl в AlРО

„+. 3+

0,84 А с суммой радиусов 2S l, имеющих 0,84 А. 1,О

Образующийся при этом А1РО имеет температуру плавления свыше

2000оС, который главным образом и кристаллизуется при данном составе связующего. 1S

Данные обстоятельства и обеспечивают более высокую огнеупорность, термостойкость и прочность предлагаемого связующего по сравнению с известными аналогичными связующими. 20

Холоднотвердеющее связующее для литейного производства в соответствии с изобретением может быть использовано как в чистом виде, так и в смеси. 25

Для получения предлагаемого связующего в чистом виде были приготовлены составы, отличающиеся друг от друга содержанием пыли обнаждачивания. 30

Каждый состав приготовлялся в открытой емкости путем смешивания пыли обнаждачивания с ортофосфорной кислотой. Полнота смешивания контролировалась визуально до получения оди" накового состава по цвету.

Образцы для испытаний прочности при сжатии получали путем заполнения металлических разборных гильз (гильзы имели стандартные размеры: диаметр 50 мм и высоту 50 мм), а также специальных емкостей для прибора Вика (живучесть связующего), конусов для определения огнеупорности и текучес- ти связующего. Адгезионная прочность связующего определялась путем нане сения его на стальные пластины с последующим их соединением друг с дру-. гом. По истечении заданного времени

56 выдержки пластины отрывались друг от друга на стандартных приборах.

Вследствие высокой термостойкости заявляемого связующего число теп-. лосмен, характеризующее термостой55 кость, определялось не в воздушнои среде, а в водной путем нагрева образца до 1000 С с последующим охлаждением в воде с температурои 120 4

15 С и определением до потери веса образца, равного 304.

Составы связующего приведены в табл.2.

Технологические характеристики связующего приведены в табл.3.

Как следует иэ табл. 2 и 3 огнеупорность, термостойкость и прочность предлагаемого связующего при оптимальном содержании пыли обнаждачивания (составы 3-5 ) значительно превышают те же величины известного связующего (состав 6).

Оптимальное содержание пыли обнаждачивания в связующем составляет 35/80 .

Уменьшение количества пыли обнаждачивания ниже оптимальной величины (состав 1) увеличивает живучесть и текучесть с одновременным снижением скорости твердения, прочности и термостойкости связующего что отоицательно влияет на темп получения иэ него качественных изделий, Повышение же содержания пыли обнаждачивания в связующем сверх установленного оптимального количества (состав 5 ) значительно снижает живучесть, текучесть до величины, когда применение его в промышленных условиях становится затруднительным.

3 табл. 4 и 5 приведены составы и свойства смесей со связующим по изобретению и с известным связующим. В качестве наполнителя использовался кварцевый песок.

Каждый состав приготовлялся отдельно в лопастной мешалке путем смешивания огнеупорного наполнителя с пылью обнаждачивания и ортофосфорной кислотой. Полнота смешивания контролировалась визуально до получения одинаковой по цвету массы. Образцы для испытаний получали путем трехкратного уплотнения смеси в стандартных гильзах на лабораторном копре, Образцы имели стандартные размеры: диаметр 50 мм, высоту 50 мм. Живучесть, огнеупорность определялись аналогично, как и в случае испытаний свойств связующего в чистом виде.Термостойкость смеси контроливалась по изменению до 303 веса образца после его нагрева и его охлаждения на воздухе до 15-20 С. Выбиваемость оценивалась путем определения прочности при сжатии образцов после их нагреsa и выдержки в течение 2 ч при

9561

1200 С. Осыпаемость, газопроницаемость и остаточная влажность определялись на стандартных приборах и образцах.

Как следует из табл. 4 и 5 жи- 5 вучесть, термостойкость огнеупорность и прочность смеси со связующим по изобретения (состав 1 ) значительно превышают те же величины смеси известным связуецим (состав 2). 1В

Вместе с тем, выбиваемость смеси со связующим по изобретению лучше, чем смеси на основе известного связующего. Это объясняется тем, что при изготовлении форм и стержней иэ смеси на основе заявляемого связующего, а затем заливке их жидким металлом не происходит ее спекания иэ-за недостаточной температуры прогрева и времени выдержки. 20

Из данных табл. 4 и 5 также следует, что при равном содержании свя30 8 зующего в смеси остаточная влажность и осыпаемость ниже у смеси со связующим по изобретению, чем у известной., Более вязкая влажность связана с меньшим расходом ортофосфорной кислоты на приготовление связующего (у предлагаемого 403, у известного 50 ). Более низкая осыпаемость смеси связана с образованием большого количества алюмофосфатов, обладающих более высокой адгеэионной прочностью, чем у феррифосфатов, которые и центрируют зерна кварцевого песка, препятствуя тем самым их осыпаемости.

Применение связующего по изобретению в сравнении с известными приведет к повышению качества и снижению стоимости отливок за счет уменьшения расхода ортофосфорной кислоты на приготовление связующего.

956130

I 1 !

1 1

СЧ м

СЧ

Ю

1 О 1

S вЂ

CD

CV

1 м

С-!

) с, Ю

I C 1

I Е 1

 — -4

1 1

1 1 ! 1

Cg л, (1

"О

Ю !

СЧ

CO

CD

1 1

1 Ю 1

I О! 1

1 Е !

СЧ

CD

СЧ! — .)

1 !

1 !! I

I м

1 1

1 Ю 1

1 Cg 1

1 О! 1

l !

Ю

Ю

Ю

СЧ

CD

LA

CO

С

4ГТ с4

Ю

СО

Ю

LA м

Ю

CD

СЧ

1.

CD

Ю

CD

LA

CD

1 О1

И1

Ю

Ю

CO (Ч

CD

СЧ

Ю

LA !

Г\

CD

Ю

М \

1 !

CD! 1

1

1 1

1 1

1 1

1 е4 ! (.!!

1 ф !

Ю

CO

1

Ю

Ю м

Г

CD

М\

Ю

Ю

CD

СЧ

СС!

lA !

CO

-:т

Ю!.Г\

Ю. »

Ю

Ю .О

CD

Ю

Ю !

Ч

Ю

CD

Ю

Ю

С!

4Л

СЧ

CD

СГЪ

EA

CD

М\ м, 1 E г) ?

Cg аи

Z (Ч

)- к

v o

Ig а с е с

Ю

CD м

Ю

Ю

Ю

Ю

Ю

-а.

CD

Ю

Ю

<Ч

CD

Ю

СО

Ю

Ю

Ю о

L 3 о. с л

С IC с е х

I- О

g) 0) х

Ig S

1О Щ

S о У с !!) Ь Ct

C 36

Ig

S с

fg

Ю

Y

Cl !

Ц

Ю

1 Г е

1 1

1 1

1 1

1 1 ,о С !

Ю

1 ° — (0 1 О ) !

fg !»

I- 1 о о о ! 1

)Sг 1 Ю 1

S 1 ф 1

Х 1 LL о

0) I

3 I !

S 1

Х

S 1

Х 1 O

Е4!

1 л 1

I- 1

U 1 о 1

Z 1 а о 1

С I л(! во

Z 1

I 1 1

1 Ю 1

1 !! 1 а I

С) L I

СОС! I

S ? 1 с? о

1

S 1 в с о в о

I- Z

О О! — — — — >

1 I

S 1

? 1

fg Cg 1

C2 C о е

S в а

Ю

S I- I !

)3 !g 1

Ю ф

Ю

СО

Ю

СЧ

Ю!

Ю

СЧ

Ю О

Ю

И\

CO

Ю О

Ю О1

Ю

СЧ

Ю

CD ъО

СЧ

- 3

С/\ м

Ю!

Ю

CD м

Ю

I о х о * 3

Э С о с с о е

Ы tg

956130

Ингредиенты связующего

Состав связующего, вес. !

: 1 !

5 ) 6

3 4

80,0 85

65,0

35,0

65,0

35,0

65,0! J !

4 5

330 350

320

400

440

400 через час:

1,2

0 5

0г3

0,1

1,8

0,8

1,5

0,4

1,8

1,4

0,8

1300"

1350

10

90,.90

210

120

200

250

Пыль обнаждачивэния

Ортофосфорная кислота

Четаллургичес" кая пыль

Технологические свойства

Прочность при сжатии кгс/см,,осле отверждения при 20оС через

24 ч

Адгезионная прочность кгс/см

Термостойкость (число водных теплосмен

Огнеупорность

Живучесть (длительность схватывания) мин

Текучесть, мм

Состав

) г

1550- 15001600 1650

Таблица 2

20,0 15 35,0

Таблица 3

0,1 0,2

1,4 0,6

1,5 0,9

5 3 2

1450- 1400- 13501600 1500 1550 б6130

13

Ингредиент

Состав

12,0

12,0

88,0

88,0

Состав

0,2

0,1

3,0, 2 3

1550

1 650

0 5

0,2

0,16

0,09

2,0

2,0

8,0

10,0

24,0

2Э,О

Связующее по изобретению (603 пыли обнаждачивания и 404 ортофосфорной кис лоты )

Связующее известное (50 металлургической пыли и 504 ортофосфорной кислоты )

Кварцевый песок

Технологические свойства

Осыпаемость,Ф при продолжительности твердения, равной 24,ч

Остаточная влажность

Термостойкость, число воздушных теплосмен

Огнеупорность, С

Выбиваемость кгс/см после прогрева смеси при 1200 С в течение

2 ч

Прочность при сжатии кгс/см1-, после трехкратного уплотнения смеси на копре (сырая или начальная прочность) Прочность смеси при сжатии, кгс/см через час

Живучесть (продолжительность формообразования), мин

Таблица 4

Содержание, вес.3

Т а б л и ц а 5

956130

Формула изобретения

Пыль обнаждачивания отливок

Ортофосфорная кислота

35,0-80,0

20,0-65,0

i ггвитель И. Гончарук

Редактор О.Юркова Техред И. Иадь . !(орректор М. лароши

Заказ 6897/13 Тираж. 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал .ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Холоднотвердеющее 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 огнеупорности, термостойкости, прочности и снижения себестоимости смеси, в качестве окислов железа холоднотвер- 1в деющее связующее содержит пыль обнаждачивания отливок при следующем соотношении игредиентов, вес.3:

16

2. Связующее по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пыль обнаждачивания отливок имеет следующим состав, вес,4:

Окислы железа 53,7-86,0

Окислы алюминия 12,0-28,0

Окислы кремния 1,8-15,0

Окислы кальция 0,01-0,1

Окислы магния Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

N 477135, кл. С 04 В 31/20, 1972

2. Авторское свидетельство СССР

N 464552, кл. С 04 В 7/26, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2836264/22-02, кл. В 22 С 1/00, С 04 В 29/02, 1980.