Холоднотвердеющее связующее для изготовления литейных стержней и форм,а также огнеупорных изделий

Холоднотвердеющее связующее для изготовления литейных стержней и форм,а также огнеупорных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцмапнстичесннх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 28.04.81 (21) 3281055 22 — 02 с присоединением заявки М (53)М. Кл.

В 22 С 1/18

С 04 В 1/00

Гооуааротмииый комитет

CCCP (23) Приоритет— ло .делам изабретеиий и открытий (аЗ) ЯК 621.742. .4(088.8) Опубликовано 23.09,82. Бюллетень J4 35

Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения

Е. С. Гамов, В. Г. Гусев, 10. Т, Лапин, В. В. С

И. А. Виноградов, В. Е. Ермаков, Г, В. Княжеч и Ю. В. Котов (71) Заявители

Липецкий политехнический институт и Липецки

"Центролит" (54) ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩЕЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ, А ТАКЖЕ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к литейному. произ- водству, в частности к связующим для получения литейных стержней и форм, а также огнеупорных изделий, твердеющих в холодной оснастке, и может быть использовано в огнеупорной промьпнленности для получения бетонов и высокоогнеупориых футеровочных масс.

Известны связующие для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных изделий, состоящие из фосфорнокислого соединения, чаще всего ортофосфорной кислоты, и материалов на основе окислов железа, в качестве которых могут быть названы железная окалина или магнетитовый железорудный концентрат. молотые колчеданные огарки, колошниковая пыль, металлургическая пыль, улавливаемая эксгаустерами в процессе плавки стали (11, (2), (3! и (41 . бднако железная (прокатная и кузнечная) окалина требует домола и, как правило, обезмасливания, рессурсы магнетитовых руд ограничены, а получение из них концентрата требует многоступенчатых операций домола"и обогащения. Колчеданные огарки и колошниковая пыль содержат недостаточное количество окислов железа и избыточное количество бал-. ластной фазы. Металлургическая пыль обладает. высоким содержанием железа (в окисленном и неокисленном виде), однако для ее получения необходимо оснащать плавильные агрегаты эстгаустерами, что далеко не всегда имеет место на практике.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является холоднотвердеющее свяэуняцее для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных изделий, содержащее 5584 вес.% материала на основе окислов железа в виде побочного продукта лакокрасочного производства, называемого крокусом, и 16

45 вес.% фосфорнокислого соединения, в качестве которого используется 50 — 85%-ная ортофосфорная кислота Щ, Крокус содержит до 87% основного вещества, преимущественно окиси жезела .

Это связующее имеет следующие характеристики: живучесть от 2 до 18 мин. прочность

959888

/

Железоокисный шлам — мелкодисперсный магнитный порошок со средней удельной поверхностью 3000 см /г и с влажностью до

10,0%, основным веществом его являются окислы железа (15-25% закиси железа и 7585% окиси железа).

Основным отличием железоокисного шлама от других отходов производства, содержащих окислы железа, является наличие в его составе от 0,05 до 0,40% анилина CqHsNH>.

Указанное отличие является существенным, так как влияет иа свойства связующего. IIpH твердеции связующего анилин взаимодействует с ортофосфорной кислотой или фосфатными растворами, образуя соль CsHsNH4PO4 что изменяет живучесть и скорость твердения связующего.

В процессе эксплуатации связующего анилин взаимодействует с железом, образуя металлические производные CsHs NH,, Fe, что улучшает выбиваемость смесей.

Предельно допустимая концентрация анилина в воздухе рабочей зоны 3 мг/мз, а в водоемах

0,1 мг/л. При использовании железоокисного шлама в предлагаемом техническом решении в воздухе. рабочей эоны содержание вредных веществ не превышает 005 мг/мз.

Отходы, образующиеся при нанесения стекловидного электроизоляционного покрытия электротехнических сталей, представляют собой отработанный фосфатный раствор.

Основной отличительной характеристикой отходов стекловццного покрытия электротехнической стали от известных фосфатных растворов (ортофосфорной кислоты и фосфатных связок) является содержание в них талька. и борной кислоты.

35 — 80

20 — 65

Причем отход анилинового производства в виде железоокисного шлама содержит, вес.%

Окислы железа 75,00 — 97,00

Анилин 0 05 — 0,40

Вода Остальное

4$

Кроме этого, отходы от нанесения стекловидного электроизоляционного покрытия электротехнических сталей имеют следующий состав, вес.%:

Фосфорный ангидрид 40,00-60,00

Тальк 3,50 — 9,00

Хромовый ангидрид 0,20 — 1,00

Борная кислота 0,06 — 0,80

Азотнокислый хром 0,06-0,40

Вода Остальное

Железоокисный шлам — отходы, образующи- еся при производстве анилина, выбрасываемые . а отвал {свяше 60 гыс. тонн железоокисного жлама в год).

3 при сжатии после отверждения от ?30 до

380 кгс/см .

Однако живучесть известного связующего низкая, а темп твердения черезвычайно высок, что затрудняет получение из него иэделий, требующих длительное время формообразования.

Кроме того, крокус не является материалом, выбрасываемым в отвал. Например, крокус производится из отходов лакокрасочного производства и поставляется по стоимости 45 руб. за 1п

1 т, являясь при этом фондируемым материалом, в свою очередь, ортофосфорная кислота имеет стоимость порядка 233 рубл. за 1 т и достаточно дефицитна, что сдерживает применение ее в связующих для литейного производства.

Цель изобретения — увеличение сроков схватывания связующего, повышение его термостойкости и снижение себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, что холоднотвердеющее связующее для йзготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных изделий, включающее материал на основе окислов железа и фосфорнокислое соединение, в качестве материала на основе окислов железа содержит отход анилинового производства в виде железо — окисного шлама, а в качестве фосфорнокислого соединения — отходы от нанесения стекловидного электроизоляционного покрытия электрических сталей при следующем

30 соотношении ингредиентов, вес.%:

Отход анилинового производства в виде железоокисного шлама

Отходы от нанесения стекловидного электроизоляционного покрытия электротехнических сталей

При смешивании железоокисного шлама с отходами стекловидного покрытия электротехнической стали происходит взаимодействие окислов железа и, анилина с ортофосфорной кислотой с образовапием феррифосфатных кристаллогидратов и анилинофосфатной соли, обеспечивающих повышение живучести связующего.

Содержащая в отходах стекловидного покрытия электротехнической стали борная кислота, с одной стороны,: вследствие адсорбции молекул бора иа окислах железа„повышает живучесть, а с другой стороны, при применении связующего в огнеупорных изделиях (футеровках) облегчает процесс их спекаиия — (за счет пониженной температуры плавления борного ангидрида) .

В процессе эксплуатации связующего, например при нагревании, анилин и хром находятся в связанном состоянии в виде металлических производных анюпша и хромосиликатных соединений, за счет чего применение железоокис9598

10 ного шлама ие приводит к ухудшению сани-, тарно — гигиенических условий труда.

Снижение содержания железоокисного шлама ниже нижнего предела приводит к увеличению живучести с одновременным снижением прочности стержней, форм и огнеупорных изделий, а при повышении содержания железоокисного шлама выше верхнего предела настолько снижается живучесть, что практически трудно осуществить формообразование.

Аналогично, при снижении содержания отходов стекловидного покрытия электротехнической стали в связующем ниже нижнего предела живучесть уменьшается до величины, когда практическое применение связующего затруднительно, а при увеличении их содержания выше верхнего предела значительно снижается темп твердения и прочность отвержденных стержней, форм и огнеупорных изделий.

Предлагаемое холоднотвердеющее связующее 2О для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных иэделий может быть использовано как в чистом виде, так и в составе смеси.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Для получения предлагаемого связующего в чистом виде были приготовлены три состава, отличающиеся друг от друга содержанием железоокисного шлама и отходов стекловидного по- 30 крытия электротехнической стали.

Каждый состав приготовлялся в открытой емкости путем смешивания железоокисного шлама с отходами стекловидного покрытия электротехнической стали. Полнота смешивания контро-З лировалась визуально до получения состава, однородного по цвету.

Образцы для испытаний прочности при сжатии получали путем заполнения металлических, разборных гильз (диаметром 50 мм и высотой 41

50 мм). Термостойкость связующего определялась путем нагрева образца до 1000 С с последую- щим охлаждением в воде с температурой 12-15 С и определением числа теплосмен до потери веса об-" образца, равной 30%.

Составы и технологические характеристики предлагаемого и известного связующего приведены в табл. 1 и 2, Как следует из табл. 1 и 2, время. с7 ватывания (живучесть) и термостойкость предлагае- мого связующего значительно превьппает те же . величины известного связующего.

В случае использования предлагаемого связующего в смеси его содержание находится в

88 6 пределах от 3 до 25 вес.% (остальное — огнеупорный наполнитель), В качестве наполнителя рекомендуются формовочные пески на кварцевой основе, молотые доломит, хромит, циркон, магнезит, шамот, корунд, бой огнеупорных от. работанных кирпичей †. магнезитовых, магнезитохромитовых.

Составы предлагаемых и известных смесей и их свойства приведены соответственно в табл. 3 и 4.

Как видно из табл. 3 и 4, живучесть смесей с предлагаемым связующим значительно выше, а выбиваемоста лучше, чем те же показатели, при использовании смесей с известным связующим (следует сравнивать составы 2 и 4 с одинаковым содержанием связующего) .

Вместе с тем остаточная влажность и стоимость у предлагаемого связующего значительно ниже, чем у известного. Пониженная остаточная влажность смеси связана с меньшим расходом жидкой составляющей у связующего, а более низкая себестоимость ее определяется тем, что в качестве связующего использованы отходы которые до настоящего времени выбрасывались. в отвал.

Таким образом, предлагаемое связующее может перерабатываться более длительное время ввиду увеличения сроков его схватывания (соответственно, холоднотвердеющие смеси с предлагаемым связующим обладают повышенной живучестью), оно сообщает изделиям (стержням, формам, огнеупорам) более высокую термостойкость, а себестоимость его является уменьшенной (по сравнению с известным).

Изобретение позволяет прекратить выброс в отвал ценного сырья — железоокисного шлама и отходов стекловидного покрытия электротехнических сталей в связи с использованием их для приготовления холоднотвердеющих связую; щих и смесей. ч

Предлагаемое связующее рекомендуется для изготовления литейных стержней и форм, твердеющих. в оснастке, как для чугунного, так и стального литья. Формы и стержни легко выбираются на решетках, а отЛивки получаются чистыми, беэ пригара.

Кроме того, предлагаемое связующее может быть использовано также и для изготовления огнеупорных иэделий, в частности для выполнения высокоогнеупорных футеровок s раэли вочных ковшах, плавильных и нагревательных печах.

959888

Таблица 1 предлагаемых известного

Железоокисный шлам

80,0

60,0

35,00

20,0

40,0

65,0

Крокус

Ортофосфорная кислота

Таблица 2

Состав связующих

Технологические о свойства известного предлагаемых

1 2

108

85

270

262

385

380

110

410

32 108

Огнеупорность, С

1400 — 1500

1480-1500

Отходы стекловидного покрытия электротехнической стали

Живучесть (длительность схватывания), мин

Прочность при сжатии, кгс/см, через:

0,5 ч

3,0 ч

24,0 ч

Прочность при сжатии, кгс/см, после отверждения и нагрева в течение, двух часов при температуре

1000 С

Термостойкость, число водных теплосмен

Содержание ингредиентов, связующих вес.%

959888

Т а б л и ц а 3

Ингредиенты смеси

Е известной

25

12

Кварцевый песок

97 75

Таблица 4

Составю сМесеА предлагаемых известной

2 3

2,0

5,0

25,0

9,0

5,0

Остаточная влага, %

2,6

Q,5

2,0

Газопроннцаемость, ед.

180

350

0,09

0,05

0,1

Осыпаемость, %

0,2

40,0

6,7

1,5 27,0

4 ч

3,7 35,0 .

20,0

57,0

24,0

18,0 42,0

24 ч

0,7

0,8

0,2

0,1

Предлагаемое связующее (65% железоокисного шлама и 35% отходов стекловидного покрытия электротехнической стали) Известное связующее (55% крокуса и 45% ортофосфорной кислоты) Технологические свойства

Живучесть (продолжительность формообразования), мнн

Прочность при сжатии, кгс/см, через:

1 ч

Остаточная прочность смеси, кгс/см, после прогрева ее в течение двух часов при

1000 С, характеризующая выбиваемость форм и стержней

Формула изобретения 1. Холоднотвердеющее связующее для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных изделий, включающее материал на основе окислов железа и фосфорнокислое соединение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения сроков его схватывйния, повышения термостойкости и снижения себестоимости, оно содержит в качестве материала

Содержание ингредиентов смесей, вес.% на основе окислов железа отход анилинового, производства в виде железоокисного шлама, à в качестве фосфорнокислого соединения — отходы от нанесения стекловидного электроизоляциоиного покрытия электротехнических сталей при следующем соотношении, ингредйентов, вес.%:

Отход анилинового производства в виде железоокисного шлама 35--80

959888

Хромовый ангидрид

Борная кислота

Азотнокислый хром

Вода

0,20 — 1,00

0,06 — 0,80

0,06 — 0,40

Остальное

Составитель С, Тепляков

Техред,A. Бабинец

КорректорЛ. Бокшан

Редактор В. Лазаренко

Заказ 7098/13 Тираж 852

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Отходы от нанесения стекловидного электроизоляционного покрытия электротехнических сталей 20 — 65 5

2. Связующее по п. 1, о т л и ч а ю щ,ее с я тем, что отход анилинового производства в виде железоокисного шлама имеет следующий состав, вес.%:

Окислы железа 75,00 — 97,00 . 10

Анилин 0,05 — 0,40

Вода Остальное

З..Связующее по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что отходы от нанесения стекловидного электроизоляЪионного покрытия элек- 15 тротехнических сталей имеют следующий состав, вес.%:

Фосфорный ангидрид 40,00 — 60,00

Тальк 3,50 — 9,00

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии 1т" 1291022, кл. С 3 N, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР У 477135,; кл. С 04 В 31/20, опублик. 1972.

З.,Авторское свидетельство СССР У 464552, кл. С 04 В 7/26, опублик. 1972.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2836264/22 — 02, кл. В-22 С 1/18, опублик. 1979.

5. Авторское свидетельство. СССР по заявке

Х . 2723591, кл. В 22 С l/18, опублик. 1979.