Масса для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных и абразивных изделий

Сотоз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл. В 22 С 1/18 С 04 В 35/00 С 04 В 31/16 Госцйретеенный комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(33) США Опубликовано 30, 03, 82 бюллетень 1 2 Дата опубликования описания 30,03.82(72) Авторы изобретения ИностранцыРичард Х.Тонискоттер и Джон Дж.Спивак(71) За.явитель 54) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ; А ТАКЖЕ ОГНЕУПОРНЫХ И АБРАЗИВНЫХ ИЗДЕЛИЙИзобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей, используемых для изготовления литейных стержней и форм, а так- же огнеупорных и абразивных изделий.По основному патенту 8 876052 предусмотрено использование массы для изготовления литейных стержней и форм,а также огнеупорных и абразивных . изделий, содержащей 60-99,5 вес.Зогнеу порного наполнителя,например,кварцевого песка и,0,5-40,0 вес.3 комплексного связующего на основе борированного фосфата алюминия в сочетании с водой и материалом на основе окисного со единения щелочноземельного металла.Комплексное связующее содержит, вес.Ф,борированного фосфата алюминия 25,6-87,3; воды 5,07-63,4 и материала на основе окисного соединения щелоч ноземельного металла 2,6-46,0, при" чем содержание бора в борированном фосфате алюминия составляет 0,08- 1,9 вес.3 при весовом отношении содержания фосфата к суммарному содержанию алюминия и бора, равным (1,98:1) - (4,54:1)В качестве материала на основе окисного соединения щелочноземельного металла предусмотрено использование окиси или гидроокиси щелочноземельно го материала, например, окиси магния, природных химических соединений щелочноземельных металлов, включающих наряду с щелочноземельным металлом и его окислом окисные соединения кремния, алюминия, циркония, бора, титана например, силикаты, алюминаты, цирконаты, бораты и танаты щелочноземельных металлов, окиси и гидроокиси щелочноземельного металла, взятых в,Эсочетании с силикатами, алюмината, алюмосиликатами, цирконатами, боратами и титанатами щелочноземельных ме- таллов в весовом соотношении, соответственно (2;1) - (8:1).Иатериалы на основе окисного соединения щелочноземельного металла обладают удельной поверхностью в пределах 0,01-8,5 м/г, измеренную мето"19Формула изобретения 1. Масса для изготовления литейных стержней и Форм, а также огнеупорных и абразивных изделий по патенту У 876352, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности стержней и Форма также огнеупорных и абразивных изделий, она дополнительно содержит твердую добавку много- о атомного спирта или карбоновой кислоты с числом атомов углерода от 2 до 20 и гидроксильных групп, связанных с атомами углерода от 2 до 20 общей Формулы35 Составитель С.ТепляковРедактор Е.Лушникова Техред З,Фанта Корректор С.Шекмар Заказ 1921/79 Тираж 853 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб.,д.4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, ч где Й, Й , Й , Й - радикалы, выбранные из следующего ряда: водород, алкил, замещенный алкил, или Й, Й радикалы, выбранные из следующего ряда: водоро, алкил, замещенный алкил, а Й , Й , взятые вместе, предйставляют собой карбонильный кисло" род, или Й , Й взятые вместе представляют собой карбонильный кисло 3род, а Й , Й - радикалы, выбранные 17686 20из следующего ряда: водоро 1 д, алкил,замещенный лкил, или Й Й взятыеЪУвместе, и Й , Й , взятые вместе,представляют собой карбонильныйкислород при следующем соотношенииингредиентов в составе массы,вес.4:Комплексные связующиена основе борированного Фосфата алюминия всочетании с водой иматериалом на основеокисного соединениящелочноземельногометаллаТвердая добавка многоатомного спирта иликарбоновой кислоты ,0,001-5,0Огнеупорный наполнитель Остальноещ 2. Масса по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем; что, в качестве твердой добавки многоатомного спирта онасодержит сорбит, сахарозу, инвертированный сахар, О -глюкозу,р -глюкозу,2 з 1,2,6-гексантроил,. 3. Масса по и. 1, о т л и, ч а ющ а я с я тем, что в качестве твердой добавки карбоновой кислоты онасодержит винную, лимонную, глюконовую,щв щавелевую кислоты.Ф3 91дом низкотемпературной адсорбции азота (метод ВЕТ).Масса обеспечивает получение стерж- ней, форм, огнеупорных и абразивныхизделий с достаточной прочностью.Однако является желательным дальнейшее повышение прочности иэделийна основе этой массы.Цель изобретения - повышение прочности стержней, форм а также огнеупорных и абразивных изделий.Для достижения поставленной целимасса для изготовления литейныхстержней и форм, а также огнеупорныхи абразивных изделий по патенту8 876052 дополнительно содержит твердую добавку многоатомного спирта иликарбоновой кислоты с числом атомовуглерода от 2 до 20 и гидроксильныхгрупп, связанных с атомами углеродаот 2 до 20 общей формулы.ОЯ оН3К-С - С -1р 1 Н 2где Й, Й , Й, Й - радикалы, выбранные из следующего ряда: водород, алкил, замещенный алкил, или Й, Йрадикалы, выбранные из следующегоряда: водород, алкил, замещенный алкил, а Й , Й , взятые вместе, предъставляют собой карбонильный кислород, или Й, Й , взятые вместе, представляют собой карбонильный кислород,а Й Й " радикалы, выбранные из7следующего ряда: водород 1 алкил, замещенный алкил, или Й, Й , взятые23вместе , и Й , Й , взятые вместе,представляют собой карбонильныйкислород при следующем соотношенииингредиентов в составе массы,вес.3:Комплексное связующее на основе борированного фосфатаалюминия в сочетаниис водой и материаломна основе окисногосоединения щелоцноземельного металла 0,5-40,0Твердая добавка многоатомного спирта иликарбоновой кислотыОгнеупорный наполнитель Остальное 7686 50 55 О, 001-5,0 В кацестве твердой добавки многоатомного спирта масса содержит сор 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 бит, сахарозу, инвертированный сахар, О-глюкозу, -глюкозу, 1,2,6- -гексантрол.В качестве твердой добавки карбоновой кислоты - винную, лимонную глюконовую, щавелевую кислоты.Твердую добавку многоатомного спирта или карбоновой кислоты предпочтительно вводить в готовый водный раствор борированного фосфата алюминия.В пересчете на борированный фос" фат алюминия содержание твердой добавки многоатомного спирта или карбоновой кислоты составляет 0,5- 25, предпочтительно 2-153 от суммарного веса борированного фосфата алюминия и добавки.По содержанию твердой добавки многоатомного спирта или карбоновой кис- лоты ниже нижнего предела не наблюдается положительного влияния ее на проч-, ность изделий из формовочной массы,а при содержании ее выше верхнего пределадальнейшего роста прочности изделий не отмечается при одновременном неце-. лесообразном удорожании массы, .Многоатомные спирты, пригодные для использования, содержат по крайней мере два смежных углероДных атома, каждый из которых непосредственно связан с гидроксильной группой. Возможно использование кето-таутомеров многоатомных спиртов. Содержание гидроксильных групп в многоатомных спиртах составляет 2-20, предпочтительно 2-10. Предпочтительно использовать мономерные формы укаэанных много-: атомных спиртов.Примером многоатомного спирта является сорбит.Карбоновые кислоты, пригодные для использования, содержат по крайней мере два функциональных заместителя, по меньшей мере один из которых представляет собой карбоксильную группу, а другой - или карбоксильную группу, или гидроксильную группу, или их кето-таутомер. Максимальное число подобных функциональных заместителейсоставляет 20,предпочтительноеот 2 до 10. Предпочтительным типомуказанных карбоновых кислот являютсямономериые формы насыщенных алифатических карбокислот. Другим структурным признаком, характеризующим пригодные для использования, карбоновые кислоты, является наличие в них, покрайней мере., двух углеродных атомов,9176 5каждый из которых непосредственносвязан с карбоксильной или гидроксильной группой.Примером карбоновой кислоты является винная (диоксиянтарная) кислота,Изобретение иллюстрируется следующим примером.Сначала приготавливают алюмоборфосфатное связующее, В круглодонную 1 о.3-х горлую колбу емкостью 3 л, снабженную нагревательной рубашкой,механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 1650 г 853-ой ортофосфорной 1 зкислоты и затем при слабом помешивании равномерным потоком вводят 50 ггранулированной борной кислоты. Кобразуемой дисперсии постепенно добавляют 310 г порошка гидрата окисиалюминия. Реакционную массу нагревают до 110-120 Ф (13-50 С) в течении 30 мин, после этого отключаютнагрев и за счет экзотермической реакции температура самопроизвольно по-вышается до 220-230 ф (105-110 С).Через 20-30 мин вновь подают внешнийнагрев и доводят реакционную массудо кипения при 2 Й 5-250 Ф (118-122 С).Выдерживают кипящую реакционную массу Зов течение 1,5-2 ч для обеспечения полноты пьротекания реакции и охлаждаютдо 200 Ф (105 С) в течение М 5 мин,. добавляют при медленном помешивании260 г воды и температуру реакционноймассы снижают до 150-160 ф .(65-75 С).2270 г полученного продукта отбирают в полипропиленовый контейнер,Про"дукт представляет собой борированныйфосфат алюминия с содержанием твердо-го вещества 66,6 Ж вязкостью 700-750 сПмолярным отношением фосфата к сумме 86алюминия и бора 3:1 и молярным содержанием бора 20 мол.4 от алюминия, показателем водородных ионов рН 0,52,0.Полученный продукт используютдля приготовления формовочной массы,Формовочную массу приготавливаютследующим образом, Кварцевый песоксмешивают в течение 2 мин с отвердителем на основе окиси магния и алюмината кальция при весовом отношенииокиси магния к алюминату кальция 5:1,После этого вводят водный растворборированного фосфата алюминия, вкотором предварительно растворенатвердая добавка многоатомного спиртаили карбоновой кислоты, и перемешивают еще в течение 2 мин, после чегосмесь готова к употреблению.Из полученной смеси согласно стандарту АГЯ ручным трамбованием формуютобразцы для определения прочностина растяжение,В.табл. 1 представлено содержаниеингредиентов известной и предлагаемойформовочной массы в вес.ч, на5000 вес.ч, кварцевого песка, Технологические свойства формовочных массприведены в табл. 2. Из данных табл. 2 видно, что введение в формовочную массу твердых добавок многоатомных спиртов или карбоновых кислот позволяет повысить прочность и твердость изделий из формовочной массы (литей-ных форм, стержней, а также огнеупорных и абразивных изделий)прежде всего на завершающих этапах затвердевания (через 21-72 ч). Благодаря этому улучшаются эксплуатационные свойства указанных изделий.(О Эоо о 1 Х 1 (О 1 а аэ ей хх ех о 1о 1 (ЧлС Б Э О 1 1 1 1 1 3 1 1 цЪ Х Э гх ой ты оаС (.3-Фв(Ч о сч оФЬ 3 Ъ й Стх ощо аЩ О. 1 о щ о 9 оо о Е Х 1 1 1 1 11 а 1 1 оХ 1 Е9ой ео а Ъ м1 1 9 9 й Х1 1о о 1 3 чоС йХХ БЕБХЩ 1 О 3о 1 аХ 1 аьсоф К).1 Х ф"О.оМ 0 ю й а 1 11 ой о33 Е1 ф 4 4 СО ОЪ с 11ф1С 1ОЩ 1ЧСО СО С 0 о оСО СО СО и со л со Ч ГО Ш 1 ОЪ1 1 1 1 1 1 1 1, 3 1 1 Э 1 1 а 1 Э 1 1 У 1 1 1 л 1 У1 1 Е3э 11 д С,-3Ча33 эа З 11 СО, СОМ" со1111 цЪ ЧСО СО с а о СО С 0