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

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сегез Сфветекик Сециалистичеевиз Рвспубггик(23) Приоритет . (32 14. 11. 73 В 22 С 1/18С 04 В 35/00 Государстееииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий.921(088.8у Дата опубликования описания 23. 10. 81 2) Авторы иэобрете ИностранцыРичард .Х. Тоенискоеттер и Джо(СбА) Спнв ная фирмаОйл Инк" Иност иЭщла(5 МАССА ДЛЯИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ ФОРМ, Я ТАКЖЕ ОГНЕУПОРНЫХ И АБРАЗИВНЫХ ИЗДЕЛИЙИзобретение относится к литейному производству, а именно к составаммасс,композиций или смесей, используемых для изготовления литейныхстержней и форм, а также огнеупорных и абразив х иэделий.Наиболе близкой к изобретению по техниче кой сущности и достигае-,:. мому результату является масса для изготовления литейных стержней н форм, содержащая огнеупорный напол- ннтель и комплексное связующее на основе фосфата алюминия, воды и ма . териала на основе окисного соедине- : ния щелочноэемельного металла, аименно окиси магния 1.укаэанная масса характеризуется недостаточной прочностьв сцепления частиц огнеупорного наполнителя,в результате чего при извлечении от вержденных изделий иэ оснастки возникает потенциальная возможность образования трещин в изделиях (литейных стержнях формах, огнеупо , 25 рах и абразивных иэделиях) и резкого ухудшения их эксплуатационных свойств. Целью изобретения является повыние прочности сцепления частиц огупорного наполнителя и предотвращение образования трещин при извлечении изделий из оснастки.Для достижения поставленной цели масса для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорным и абразивных изделий, включающая ог неупорный наполнитель и комплексное .свяэуюв,ее на основе фосфата алюминия . содержит в качестве комплексногосвязующего борированный фосфат алюминия в сочетании с водой и материалом на основе окнсного соединения щелочноземельного металла при сле" дующем соотношенииингредиентов; в вес. ВгОгнеупорный найолни- .тель 600-99,5Комплексное связующее .0,5-40,0, причем ингредиенты комплексного связующего, а именно борированный фосфат алюминия, в сочетании. с водой и матЬриалом на основе окисного соединения щелочноземельного металла взята при следующем соотношении, в вес. ЪгБорнрованный фосфаталюминия 25,6-873Вода 5,7-634.беэ осадка 1:3 через 1 без осад месяцева 0 ерез 11 месяцеез осадка:3 ереэ 11 месез осаДка рез 10 меся явился осад:3,4 Содержание бора вфосфатеалюминия, % 68-ный водный раствор фосфата алюминия 25 частейИО -Са -алюминатнойсмеси Продолжение табл.366-ный водный раствор фосфата алюминия 25 частей 30 частей МО М(рО-Сд-алю- -СФ-алюминатминатной смеси ной смеси Та блица 4 через 11 месяцевбез осадка через 11 месяцевбеэ осадкачерез 10 месяцевбеэ осадка ереэ,1,5 месяцаез осадка, потомоявляется осадок876052 133,4 75 113,4 0 1 в 3,2 75 1:3,1 10 30 1 фЗ,О 75 68 1 ф 3,0 30 67 30 30 65 20 75 68 20 67 20 65 10 75 1;3,0 10 68 10,67 1 гЗ,О 1:3,0 65 10 75 1 з 3,О 68 1 гЗ,О 67 1:3,0 65 1;3,0 1 зЗ,О 3 68 осадок 1 г 3,0 1 г 3,0 1:3,0 1 юЗ,О 1:3,0 1 зЗ,О 1 з 3,0 Продолаение табл.4 через 2 месяцабез осадка, потомосадок через 1 месяц безосадка, потом осадок через 1 месяц безосадка, потомосадок через 10 месяцевпоявляется осадок без осадка црийерно через12 месяцев без осадка 12 месяцев . минимум 2,5 месяца без осадка,до 6 месяцевосадок минимум 10 месяцевбез осадка, затемосадок минимум 2,5 месяцабез осадка, до6 месяцев осадок минимум 2,5 ме"сяда без осадка,до 6 месяцев осадок:3,0 осадок пример через 2,5 мес 1 с 3,0 осадок примерночерез 2,5 месяца б ф 3,0 минимум 2,5 месяцабез осадка, доб месяцев осадок О 3 0;3 садок примерно ерез 2,5 месяц 0 б;3,0 ебольшой осадоримерно через,5 месяца 0 зобретения мул 6-46, 0борировавляетотношенирному со 1,98:1)" ичаюстве масоеди талла она ись щелочтерн нени соде нозе" У 0чаю в и 5 у 6-87,3 5 у 7-63,4 1. Масса для изготовления литейных стержней и форм, а также огнеупорных и абразивных изделий, включающая огнеупорный наполнитель и ком плексное.связующее на основе фосфат алюминия, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочнос ти сцепления частиц огнеупорного на полнителя и предотвращения образования трещин при извлечении изделий из оснастки, она содержит в качеств кОмплексного связующего борированны фосфат алюминия в сочетании с водой и материалом на основе окисного сое динения щелочноземельного металла пр следующем соотношении ингредиентов вес.В;Огнеупорный наполнитель 60,0-99,5Комплексное с язующее 0,5-40,0Причем ингредиенты комплексного сВязующего, а именно борированныя фосфат алюминия в сочетании с водой и материалом на основе окисного сое кения щелочноэемельного металла, взяты при следующем соотношении в вес.В:Борированный фосфаталюминия 2Вода Материал на основеокисного соединения щелочноэемельного металла 2,При этом содержание бора вном фосфате алюминия соста0 0,08-1,9 вес.Ъ при весовомсодержания фосфора к суммадержанию алюминия и бора ф((4,54;1),Масса по п.1, о т л я с я тем, что в каче ала на основе окисного я щелочноэемельного ме ржит окись или гидроок мельного металла,Масса по пп. 1 и 2, о т л ищ а я с я тем, что в качествематериала на основе окисного соединения щелочноэемельного металла онасодержит окись магния,55 4. Масса по п.1, от л и ч а ющ а я с я тем, что в, качестве материала на основе окисного соединения щелочноэемельного металла онасодержит природные химические соединения щелочноземельного металла,включающие. наряду с щелочноземель"ным металлом и его окислом окисныесоединения элементов, выбранных иэгруппы следующего ряда: кремний,65 алюминий, цирконий бор, титан,876052 25 26 Составитель С. ТепляковТехред С.Мигунова Корректор М. Демчик Редактор О. Полозка Тираж 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела 4 изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 9393/88 филиал ППП фПатент",.г. Ужгород, ул. Проектная,4 5. Масса по пп. 1-4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве материала на основе окисного соединения щелочноземельного металла она содержит силикаты, алюмосиликаты, алюминаты, цирконаты, бораты, титанаты щелочноземельного металла.6. Масса по и.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве материала на основе окисного соединения щелочноземельного металла она содержит окись или гидроокись щелочноземельного металла в сочетании с природным химическим соединением щелочноземельного металла, включающим наряду с щелочноземельным металлом и его окислом окисные соединения элементов, выбранных из группы .слерующего ряда: кремния, алюминий,цир= коний, бор, титан при весовом соотношении (2:1)-(8:1) между окисью или гидроокнсью щелочноземельного металла ь укаэанным природным химическим соединением щелочноземельного металла.7. Масса по пп. 1-6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что материал на основе окисного соединения щелочноземельного металла имеет удель" ную поверхность 0,01-8,5 м/г,изме" ревную методом ниэкотемпературной адсорбцни азота.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. "Эеопо, 7 . /арап ГоцпЬгущап Ф 5 ос" .1969, 41, 6,415-422.Материал на основеокисного соединениящелочноземельногометалла 2,6-46,0, при этом содержание бора в борированном фосфате алюминия составляет 0,08-1,9 вес.Ъ при весовом отношении содержания фосфора к суммарному содержанию алюминия и бора (1,98:1)- 1(4,54:1). 30 В качестве материала на основеокисного соединения щелочноземельного металла предложенная масса может содержать окись или гидроокисьщелочноземельного металла. Примеромматериала этой группы служит окись 15магния.В качестве материала на основеокисного соединения щелочноземельного металла предложенная масса может содержать природные химические 20соединения щелочноземельного металла,включающие наряду с щелочноземельнымметаллом и его окислом окисные соединения элементов, выбранных из группыследующего ряда: кремний, алюминий,циркрний, бор, титан. Примером материала этой группы служат силикатыалюмосиликаты, алюминаты, цирконаты,бораты, титанаты щелочноземельногометалла.В качестве материала на основеокисного соединения щелочноземельного металла предложенная масса можетсодержать окись или гидроокись щелочноземельного металла в сочетаниис природным химическим соединениемщелочноземельного металла, включающим наряду с щелочноземельным металлом и его окислом окисные соединенияэлементов, выбранных из группы следующего ряда: кремний, алюминий,цирконий, бор, титан, при весовом соотношении (2:1) в (8:1) между окисьюили гидроокисьющелочноземельногометалла и указанным природным химическим соединением щелочноземельного 45металла.Перечисленные. типы материалов наоснове окисного соединения щелочноземельного металла характеризуютсяудельной поверхностью 0,01-8,5 м /г, зО2измеренной методом визкотемпературнойадсорбции азота (методом ВЕТ),Собственно связующим материаломявляется борированный фосфат алюминия(БФА), Он содержит 3-40, преимущественно 5-30, предпочтительно 10- 5525 грамм-атомных процентов бора врасчете на грамм-атомное количествоалюминия, а отношение грамм-атомовфосфора к сумме грамм-атомов алюминия и бора составляет в нем (2:1) - О(4:1),преимущественно (2,5;1)-(3,5:1),предпочтительно (2,8:1)-(3,2:1).Для получения БФА используют фосфорсодержащий, борсодержащий и алюмосодержащий компоненты. 65 В качестве фосфорсодержащего компонента используют преимущественноортофосфорную кислоту концентрации70-86 вес.В, предпочтительно 86.Возможно использование фосфорногоангидрида, полифосфорной .кислоты ит.п.В.качестве борсодержащего компонента предпочтительно использованиеборной кислоты, хотя не исключаютсяи другие борсодержащие вещества,на-,пример борный ангидрид, бораты щелочных металлов и т.п.В качестве алюмосодержащегокомпонента предпочтительно использовать тригидрат окиси алюминияА 320 З ЗНО.Реакция между компонентами, указанными как предпочтительные, протекаетс экзотермическим эффектом, поэтомудля первоначального нагрева достаточно механического перемешиванияэтих компонентов. При этом температура реакционной смеси самопроизвольно поднимается до 93-110 С. По достижению этой температуры с цельюполного завершения реакции реакционную смесь нагревают в течение 0,52 ч до 105-121 С.Общая продолжительность реакцииполного образования БФА составляет1-4 ч, преимущественно 2-3 ч.Другим ингредиентом связующегоявляется вода. Она может быть полностью или частично введена в связующую систему в виде носителя дляБФА. Но она также может быть введенав формовочную массу в виде отдельнойсоставной части. Предпочтительным,однако, является вариант, когда водаполностью вводится в готовый БФА.Содержание воды составляет 1550 вес.Ъ, преимущественно 2040 вес,Ъ, в расчете на общий вес БФАи воды. Вязкость полученного такимобразом водного раствора БФА составляет 100-2000 сП, преимущественно200-1000 сП.Использование БФА вместо фосфатаалюминия, не содержащего атомовборапозволяет повысить конечнуюпрочность иэделий из формовочноймассы. Бор способствует некоторомузамедлению реакции взаимодействияфосфата алюминия и окисного соединения щелочноземельного металла, засчет чего улучшаются воэможностирегулирования скорости отвержденияформовочной массы в желаемом направлении,Кроме того, бор в составе БФАспособствует стабилизации прочностиотформованных изделий, препятствуяих разупрочнению при длительной выдержке на воздухе. Наконец,бор в.составе БФА способствует существенному повышению стабильности водныхрастворов БФА при хранении, предотвращая образование в них осадка.При содержании бора в БФА ниже обусловленного нижнего предела от.- меченные эффекты не наблюдаются или проявляются в весьма слабой степени, а при содержании его в БФА выше обусловленного верхнего предела излишне замедляется скорость взаимодействия БФА с окисными соединениями щелочноземельных металлов и, соответственно, резко снижается скорость холодного отверждения изделий в ос" настке.Материал на основе окисного соединения щелочноэемельного металла(ОСЩМ) в системе комплексного связующего может рассматриваться как отвердитель.1Примером материалов на основе ОСЩИ являются окись магния, окись кальция, силикат кальция, алюминат кальция, кальцийалюмосиликаты,силикат магния, алюминат магния.Пригод ны также цирконаты, бораты и титанаты щелочноэемельных металлов.Наиболее предпочтительно применять свободные окиси щелочноземельных металлов или смеси, состоящие из сво бодных окисей щелочноэемельных металлов и веществ, которые содержат щелочноземельный металл и окись в комбинации с другими составными частями, например алюминатом кальция. Предпоч- З 0 тительной окисью щелочноземельного металла является окись магния.В качестве окиси магния применимы, например, технические сорта магнезии и кальцинированной окиси магния.При использовании ОСЩМ типа силн" ката кальция следует предпочесть волластонит - высокочистый минерал,. который содержит окись кальция и двуокись кремния в эквимолярном соотношении. Технический алюминат каль ция, который также является одним из примеров ОСЩМ содержит в большинстве случаев примерно от 15 до 40 весовых процентов окиси кальция и примерно от 35 до 80 весовых процентов окиси 45 алюминия, причем общее количество окиси кальция и окиси алюминия составляет минимум 70 весовых процентов. Также можно применять алюминаты кальция с более высоким содержанием окиси кальция.Смеси из свободной окиси щелочно- земельного металла и вещества, содержащего наряду со свободной окисью или гидроокисью и щелочноэемельным металлом другие составные части,содержат преимущественно от 1 до 10 весовых частей предпочтительно от 2 до 8 весовых частей свободной окиси щелочноземельного металла на 1 весовую часть вещества, содержащего другие 60 составные части.Преимущественно комбинации подобного типа состоят из окиси магния и алюмината кальция. Свободная окись щелочноэемельного металла, например 65 окись магния, в первую очередь ответственна в подобных смесях эа быструю скорость отверждения, в то время как другие компоненты, например,алюминат кальция, главным образомулучшает прочностные свойства изготовленной Формы.Для облегчения в обращении соеди.нения щелочноземельных металлов применяют в некоторых случаях в формевзвесей или суспенэий в жидком разбавителе. В качестве примера разбавителей могут быть указаны такие спирты, как этиленгликоль и фуриловыйспирт, такие сложные эфиры, как этиленгликольалкилэфироацетаты, такиеуглеводороды, как керосин и лигроини жидкие ароматические углеводороды,а также емеси укаэанных разбавителей.В некоторых случаях с целью стабилизации суспенэии в нее добавляют до10 вес. В, предпочтительно до 5 вес. Всуспендирующего средства, в качествекоторого могут быть использованы,например, производные монтмориллонита,высокодисперсная кремневая кислотаили высокомолекулярные образующиеколлоидные растворы, карбоксивинилполимериэаты.Соединения щелочноземельных метал лов и разбавитель смешивают в большин" стве случаев в весовом соотношении от 1:3 до 3:1 преимущественно от 1;2 до 2:1, В сравнении с другими разба" вителями неполярные углеводороды приводят к получению связукщих, характеризующихся лучшими прочностными свойствами. Также такие спирты, как этиленгликоль и фуриловый спирт, являются предпочтительными раэбавителями, поскольку они повышают живучесть; формовочных масс беэ одновременного увеличения времени отверждения. Однако, в случае применения таких спиртов,как этиленгликоль и Фуриловый спирт, несколько ухудшаются прочностные свойства литейных форм.При содержании материала на основе ОСЩМ в составе комплексного связующего ниже обусловленного нижнего предела наблюдается реэхое замедление скорости отверждения изделий из формовочной массы,. а при содержании его выше обусловленного верхнего предела чрезмерно сокращается живучесть формовочной массы и затрудняется ее переработка.Удельная поверхность материала на основе ОСЩМ, измеренная методом низ-. котемперагурной адсорбции аэо;а (методом ВЕТ), должна составлять 0,1- 8,5 м /г,предпочтительно 3 м/г. Чем менее реакционноспособен по отношению к БФА материал на основе ОСЩМ, в частности, чем меньше содержание активной свободной окиси или гидро- окиси щелочноэемельного металла,теы выше должна выбираться (в указанных пределах) удельная поверхность. С5 другой стороны, если материал на основе ОСЩМ преимущественно или пол-. ностью состоит иэ активной свободной окиси или гидроокиси щелочноэемельного металла, его повышенная (близкая к верхнему укаэанному пределу) 5 удельная поверхность может привести к нежелательному сокращению живучести формовочной массы. В этом случае необходимо использовать современные смесеприготовительные агрегаты, обеспечивающие. высокую, интенсивность и минимальную продолжительность перемешивания ингредиентбв массы.При значении удельной поверхности материалов на основе ОСЩМ ниже и выше обусловленных пределов, наблюдается, 15 соответственно, замедление скорости отверждения и уменьшение живучести формовочной массы.И в том и в другом случаях свойства Формовочной массы не отвечают 20 требованиям технологичности.В качестве огнеупорного наполнителя при изготовлении литейных форм и стержней предпочтительно применение кварцевого песка с содержанием двуокиси кремния не менее 70, предпочтительно не .менее 85 при среднем размере зерен 0,100-0,290 мм, по крайней мере, для 80 вес., предпоч- тительно 90 вес., кварцевого песка. Кроме кварцевого песка. возможно использование других огнеупорных наполнителей, например циркона., оливина, хромита, алюмосиликатного песка.Для получения форм точного литья выбирается огнеупорный наполнитель, который, по крайней мере, на 80, преимущественно на 90 своей массы состоит из зерен с размером 0,044- 0,074 мм.При этом в качестве огнеупорного 40 наполнителя могут быть применены плавленный кварц, циркон, магнийсиликатный песок, например, оливин и алюмосиликатный песок.Для получения огнеупорных, напри ,.ме керамических изделий выбирается ог порный наполнитель, который, по крей мере, на 80, преимущественно фф 90 своей массы, состоит иэ зер%Й. с размером не более 0,074 мм, предпочтительно не более 0,44 мм.Применяемая при изготовлении огнеупорных материалов формовочная масса должна выдерживать температуру отверждения выше 815 С, так как огнеупорные материалы, соответствующие целям их применения подвергают спеканию. Подходящим для подобной цели огнеупорным наполиителем являются, например, обладающие высокой температурой плавления окиси карбиды,ннт- фО риды и силициды например силициды алюминия, свинца, хрома, циркония и окись кремния, а также карбид кремния, иитрид титана, нитрид бора,силицид молибдена и такое содержащееуглерод вещество, как графит. Можно применять также комбинации указанных наполнителей или комбинации порошков металлов и керамических веществ.В качестве примера веществ,иэ которых состоят частицы для изготовления абразивных материалов могут быть указаны окись алюминия, карбид кремния, карбид бора, корунд, гранат и шмиргель, а также их комбинации, Размер абразивных зерен соответствует обычно принятой для абразивных изделий. величине.К абразивным частицам могут быть ковый шпат, двуокись кремния, состоя- щие на 85, преимущественно на 95. своей массы иэ зерен с размером не более 0,074 мм. В этом случае содержание укаэанного огнеупорного наполнителя составляет 1-30 вес. от суммарного содержания абразивного материала и огнеупорного наполнителя.Предпочтительно для всех случаев применения формовочной массы использовать огнеупорный наполыитель с содержанием влаги порядка 0,3.Содержание комплексного связующего в составе Формовочной массы составляет при изготовлении литейных стержней и форм - не более 10 вес., преимущественно 0,5-7 вес., предпочтительно 1-5 вес. при изготовлении стержней и Форм для точного литья и при изготовлении огнеупорных иэделий - не более 40 вес., преимущественно 5-20 вес.; при изготовлении абразивных изделий - не более 25 вес., преимущественно 5-15 весПри содержании комплексного связующего в составе предложенной формовочной массы ниже обусловленного нижнего предела не достигается необходимой прочности изготавливаемых иэ массы изделий, а при содержании его выше обусловленного верхнего предела имеет место ненужное удорожание иэделий беэ достижения каких- либо новых технологических преимуществ.Предложенное комплексноещее, как можно заключить изденных сведений, хранится иляется в виде двух отдельныхкоторые приходят в контакт ддругом только в процессе приния смеси: первая часть - Бфвторая часть - материал на о связую- приве- постав- частей, руг с готовле- А и вода, снове ОСЩМ.Обычный порядок приготовлениформовочной массы подразумеваетшивание материала на основе ОСЩМс огнеупорным наполнителем с подукщим введением и перемешиваниводного раствора БФА.В некоторых случаях формовочмасса может содержать также иэвные добавки служебного назначен ме лем аястягу добавлены неорганические огнеупорные наполнители, например криолит, плавинапример, окись железа, иэмельченнйе льняные волокна, древесную муку, глину и огнеупорные материалы.Литейная формовочная масса отверждается при комнатной температуре в процессе химической реакции беэ нагревания извне. Отверждение проис" ходит по так называемому механизму "а(г-саге" или, "по-Ьа(се". При этом температура отверждения обычно ле-.нт в интервале примерно 10-50 С. 10Полученные из предложенной формовочной массы литейные формы обладают. к моменту извлечения из оснастки хорошей стойкостью к усадке и высоким сопротивлением в образованию трещин и по этой причине они.просты в обращении и могут быть использованы непосредственно после извлече- ния.Областью применения стержней и форм из гредложенной массы является 20 литье иэ черных сплавов (преимущественно чугунное) и литье иэ нежелезистых относительно низкоплавких цветных сплавов (сплавы аммония, меди, например латунь). 25В отличие от известных формовочных смесей с связующим силикатом натрия (жидким стеклом) предложенная формовочная масса характеризуется облегченной выбиваемостью иэ отли" 30 вок. В случае литья из цветных спла вов, когда температура прогрева стержней и форм оказывается недостаточной для требуемого разупрочнения предложенной формовочной массы, очистка отливок существенно облегчается благодаря тому, что указанное раэупрочнение происходит после обработки стержней и форм водой. При этом. качество поверхности. алюминиевого литья является весьма высоким.40Изобретение иллюстрируется приведенными примерами. Во всех приме-. рах содержание ингредиентов приведено в весовых частях, а отверждение отформованных образцов для испыта ний протекает на воздухе при комнатной температуре. (Кроме специально оговоренных случаев).П р и,м е р 1. В реакционный сосуд, снабженный мешалкой, термо метром и редукционным клапаном,загружают при перемешивании 38000 частей 80-ного водного раствора ортофосфорной кислоты, 307 частей борйой кислоты н 7720 частей гидратированной окиси алюминия. Реакционную смесь нагревают в течение 30 минут до 49 еС и затем в течение следующих 20 минут проводят взаимодействиебеэ наружного обогрева, причем теМпература эа счет тепла экэотермической 60 реакции повышается до максимальной величины (примерно до 82 С). Непо" . средственно после этого реакционную смесь дополнительно нагревают в течение 70 минут до 113 С. Давление 65 в реакционной смеси повышается до1,055 ати. Затем реакционную смесьв течение 45 минут охлаждают до68 С, причем к ней одновременно прибавляют при перемешивании 5900 частейводы. Затем реакционную смесь охлаж1 дают при давлении 76 мм рт.ст. до28 фС, доводят систему до атмосферного давления и в результате получают52000 частей борированного фосфатаалюминия с содержанием твердого ве-щества в количестве 66,6 вязкостьюот 250 до 300 сН, с грамм-атомнымсоотношением Фосфора к общему грамматомному количеству алюминия и бора3:1 и содержанием бора 5 грамм-атом"ных процентов в расчете на грамм".атомное количество алюминия.100 частей Формовочного песка и0,85 части суспензии иэ 0,4 частейкеросина и 0,45 частей окиси магнияс удельной поверхностью 2,3,м/гперемешивали в течение 2 минут. Песоксодержал 99,98 двуокиси кремния,0,02 окиси железа, 0,10 окиси алю"миния, 0,15 двуокиси титана,0,01окиси кальция и 0,005 окиси магнияи обладал следующим Фракционным составом: 0,4 более 420 мк, 11,2 более 297 мк, 35,2 более 210 мк,37,4 более 149 мк, 10,8 более105 мк, 4,0 более 74 мк, 0,8 более63 мк, 0,8 более 53 мк, 0,2 более44 мк и 66,92 тонкоиэмельченной(пылевой) Фракции (АГ 5). В смесьвводили 32 части борсодержащего фосфата алюминия и производили пере"мешивание в течение еще 2 мин.Полученную формовочную массу для литейных форм уплотняли вручную в стандартные пробы для определения прочности при растяжении (стандарты АР 5). Прочность на растяжение испытуемых- образцов при комнатной температуре через 2 часа составляла ф .5,27 кГс/сме;через 4 ч - 7,38 кГс/см, через 6 ч - 9,84 кГс/см и через 24 ч - 11,95 кгс/см .Живучесть (ЬепоЬ 1(Ге) формовочной массы составляла 10 мин, а время отверждения (до извлечения иэ оснастки) составляло:от 35 до 40 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлеченияФиз оснастки была повышенной, а через 2 ч становилась очень высокой. МП р и и е р 2. Описанный в примере 1 способ получения БФА повторяли и использовали 35 вес. этого ВФА.в расчете на формовочный песок.Прочность на растяжение этой формовочной массы составляла при комнатной температуре через 2 ч 5,27 кГс/см,череэ 4 ч - 8,44 кГс/см через 6 ч - 10,2 кГс/см и через 24 ч - 11,6 кГс/см. Образцы обладали высокой устойчивостью к образованию трещин через 2 ч. Живучесть массы составляла 10 мин. Время извлечения образцов из оснастки составляло от 40 до 45 мин.П р и м е р 3. 5000 частей формовочного песка и 35 частей взятой в весовом соотношении 2,5:1 смесй, состоящей из окиси магния и алюмината кальция с содержанием 58 окиси алюминия и 33 окиси кальция, перемешивали друг с другом в течение 2 мин, затем производили смешивание со 165 частями 66-ного водного раст- о вора БФА, который получали в соответствии с примером 1, после чего смесь перемешивали в течение еще 2 мин.Прочность на растяжение при комнатной температуре через 24 ч сос тавляла 11,95 кГс/см. Живучесть формовочной массы составляла 10 мин, время отверждения до извлечения из оснастки составляло 30 мин. К моменту извлечения устойчивость к образованию трещин была хорошей, а 20 спустя 2 ч - отличной.П р и м е р 4. Описанный в примере 3 состав приготавливали при использовании 30 частей смеси окиси магния и алюмината кальция. 35Прочность на растяжение при комнатной температуре через 2 ч состав-, ляла 5,63 кГс/см , через 4 ч 11,25 кГс/смчерез 6 ч - 12,55 кГс/см 1 и через 24 ч - 13 8 кГс/см 9. Живу/30 честь составляла 15 мин, время извлечения образцов из оснастки составляло 45 мин. /Приводимые ниже примеры 5-9 поясняют влияние удельной поверхности окиси магния при использовании ее в качестве материала на основе ОСЩМ.П р и м е р, 5. 5000 частей кварцевого песка и 25 частей окиси магния с удельной поверхностью 2,3 м/г смешивали в течение 2 мин. Затем 40 производили добавление 165 частей 66-ного водного раствора БФА,который получали в соответствии с примером 1, после чего смесь перемешивали в течение 2 мин. Полученная формо вочная масса имела живучесть от 10 до 20 минеП р и м е р 6. Описанный в примере 5 состав приготавливали с применением окиси магния с удельной поверхностью 1,4 м /г, а также ьФА сф содержаниеМ бора в количестве10 грамм-атомныхв расчете на грамм- :атомное количество алюминия. Живучесть формовочной массы для литейных форм составляла 15 мин. , 55П р и м е р 7, Описанный в примере 6 состав приготавливали с применением окиси ма"ния с удельной поверхностью 35,2 м /г. Живучесть формовочной массы составляла менее . щ 2 мин, так что перемешивание в данном случае должно происходить очень быстро.П р и м е р 8. Описанный в примере 6 состав приготавливали с при 65 менением окиси магния с удельной поверхностью 61,3 м/г. Живучесть формовочной массы составляла менее2 мин, так,что необходим очень быстрый способ перемешивания,П р и м е р 9Описанный в примере 5 состав приготавливали с применением окиси магния с удельной поверхностью 8,2 м/г, которая былаполучена в результате 24-часовогокальцинирования технического продукта с торговой маркой "Мичиган 1782"при 1000 С. Далее производили смешивание с БФА с содержанием бора30 грамм-атомныхв расчете награмм-атомное содержание алюминия.Живучесть формовочной массы составляла от 2 до 4 мин, так что можноприменять обычный способ перемешивания. Но для некоторых областей применения эта живучесть может оказатьсянедостаточной.П р и м е р 10. В таблице 1 поясняется влияние содержания бора вБФА на живучесть и время отверждения формовочных масс для литейныхформ. Формовочные массы получалипосредством двухминутного перемешивания 5000 частей кварцевого пескаи укаэанного в таблице 1 количествавзятой в весовом соотношении 2,5:1смеси окиси магния и алюмината кальция с содержанием 58 окиси алюминия и 33 окиси кальция. Затем вмассу добавляли 165 частей указанного в таблице 1 раствора БФА, которыйполучали при грамм-атомном соотноше-нии фосфора к общему грамм-атомномуколичеству алюминия и бора 3:1,Полученные через 24 ч и через48 ч отверждения при комнатной температуре значения прочности на растяжение приведены в таблицах 2и3. Видно,что в большинстве случаев борсодержащий фосфат алюминия приводят к более высоким значениям предела прочности, чем фосфаталюминиябеэ бора на растяжение,Кроме того, прочность на растяжение в большинстве случаев увеличивается с повышением содержания борав БФА.П р и м е р 11. По данным таблицы 4 можно сделать вывод об улучшении стабИльности при хранении водных растворов фосфата алюминия придобавлении бора.Следующие примеры 12 и 13 поясняютулучшенные по сравнению с известныминеорганическими связующими устойчи- ..вость к образованию трещин и стойкость к усадке при выемке литейнойформы.П р и м е р 12, 20000 частейформовочного песка и 200 частей смеси, состоящей иэ 60 частей керосина,85,6 части окиси магния и 34,4 частиалюмината кальция с содержанием 58окиси алюминия и 33 окиси. кальцияП р и м е р 15. Повторяли пример 13, однако при использовании керосина с температурой вспышки 48,9 Си с областью температур кипения винтервале между 171 и 277 С. Прочность на растяжение у испытуемых образцов составляла через 2 ч 6,54,через 4 ч - 11,9, через б ч - 14,1,через 12 ч - 14,7 и через 96 ч-9,5 кГс/смЖивучесть/Формовочной массы составляла 16 мин, а время до извлечения образцов иэ оснастки равнялось60 мин. Устойчивость к образованиютрещин к моменту извлечения былаочень хорошей,П р и м е р 16. В реакционный1 сосуд, снабженный мешалкой, термометром и обратным холодильником,загружали 2445 частей 85-ной фосфорной кислоты. Затем при перемешивании производили добавление 67 частей бората натрия и перемешиваниепродолжали до образования прозрачного раствора. Полученный растворпри перемешивании смешивали с 540частями гидратированной окиси алюминия. Взаимодействие протекало в течение примерно 40 мин, причем в результате протекания реакции с экзо-. перемешивали примерно в течение2 мин. Затем к смеси прибавляли660 частей 66-ного водного раствораБФА, полученного в соответствии с примером 1 с вязкостью от 250 до300 сП, причем грамм-атомное соотношение фосфора к общему грамм-атомному количеству алюминия и бора составляло 3;1, а содержание бора составляло 10 грамм-атомныхв расчете награмм-атомное количество алюминия.Затем смесь перемешивали дополнитель- Оно в течение 2 мин.После этого из полученной формовочной массы изготавливали набивкойстержни размером 1,16 х 10,16 х 45,72 сми весом примерно 8,62 кГ. Живучесть 5составляла 10 мин., Время извлечениястержней иэ оснастки составляло45 мин. Устойчивость стержней к образованию трещин, условно оцениваемая по твердости, составляла к момен Оту извлечения 85-90 ед., через 1 ч-95 ед.После извлечения из оснастки тристержня помещали горизонтально накрай лабораторного стола таким образом, чтобы конец длиной 15-24 см выходил эа край стола, После 1-часовой выдержки стержней в указанном положении определяли отклонение по отношению к горизонтальному положению, что составляло не более 1,59 мм.Дру Огой опыт на определение отклонения осуществляли таким образом,что по три стержня устанавливали либо концами на опоры и не производили закрепление в средней части, либо 35 закрепляли в средней части, а концыоставляли свободными. КрОме того, испытывали вертикально устаиовленные стержни, которые устанавливали на торцы с поверхностью 10,16 х д) х 10, 16 см. Ни у одного стержняне было обнаружено заметного оседания. Также при выдерживании в течение 24 ч оседание не происходит.Изготавливали два стержня с изме" рениями 10,16 х 10,16 х 45,72 см, у которых на расстоянии 7,62 см от каждого конца примерно на глубину 5,08 см вводили крючки. Один из стержней через 30 минут поднимали и подвешивали эа концы в горизонтальном положении. Стержень оседает и ломается через 3 мин. Через 45 мин вынимается другой стержень и сразу же устанавливается в горизонтальное положение на двух концах, В течение 55 24 ч он оставался беэ заметного осе-дания в этом положении.П р и м е р 13. 5000 частей формовочного песка и 50 частей продукта, состоящего из 20 частей тяжелого ц) бензина (температура вспышки 53,3 С,о область температуры кипения от 180 до 204 фС) и 30 частей смеси окиси магния и алюмината кальция, которая содержала 58 окиси алюминия и 33 окиси кальция, причем окись магния и алюминат кальция находились в весовом соотношении 5:1, перемешивали в течение 2 мин.Смесь соединяли со. 165 частями 67-ного водного раствора БФА с соотношением грамм-атомов фосфора к сумме грамм-атомов алюминия и бора 3;1 и с содержанием бора в количест" ве 20 грамм-атомов в расчете на грамм- атомное количество алюминия и массу перемешивали в течение 2 мин,Прочность на растяжение составляла через 2 ч примерно 5,27, через 24 ч - примерно 13,7, через 48 ч примерно 13,2 и через 120 часов- примерно 13,0 кГс/см . Живучесть формовочной массы составляла 17 мии, а время извлечения образцов из оснастки равнялось 66 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлечения из оснастки была очень хорощей.П р и м е р 14. Повторяли пример 13, однако при использовании 20 чаС- тей тяжелого бензина с температурой вспышки 40,6 ОС и областью температур кипения от 157 до 192 С.Прочность на растяжение при комнатной температуре через 2 ч составляла примерно 4,92, через 24 ч - примерно 13,2, через 48 ч - примерно 13,9 и чере 120 ч - примерно 11,2 кГс/см. Живучесть формовочной массы составляла 16 мин, а время иэ" влечения образцов нэ оснастки равнялось 62 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлечения была очень хорошей.термическим эффектом температура поднималась до 104 С.Посредством дополнительного нагревания температуру повышали до 117 фС и в течение 2 часов поддерживали на указанном уровне для завершения хи Йического взаимодействия. После охлаждения реакционной смеси до ком.натной температуры получали 3052 части БФА с содержанием твердого вещества 75, вязкостью примерно 40000 сП, соотношением грамм-атомов фосфора к сумме грамм-атомов алюминия и бора 3:1 и содержанием бора в количестве примерно 10 грамм-атомныхв расчете на грамм-атомное количество алюминия. 155000 частей формовочного песка и 30,частей смеси окиси магния и алюмината кальция с 58 окиси алюминия и 33 окиси кальция, причем окись магния и алюминат кальция на ходились в весовом соотношении 2,5:1, перемешивали примерно в течение 2 мин. К смеси прибавляли 165 частей водного раствора БФА (66 твердого вещества, вязкость от 400 до 500 сП), э 5 содержащего 146,5 части полученного указанным выше способом. БФА и 18,5 части воды и производили переме- шивание в течение еще 2 мин.Прочность на растяжение у испытуемых образцов составляла при комнатной температуре через 2 ч - 8,8, через 4 ч - 11,6, через б ч - 11,2 и через 24 ч - 8,4 кГс/см . Твердость испытуемых образцов измеряли на приборе до определения твердости марки 674 (фирма "Дитерт"), йричем она составляла через 2 ч 75 ед., через . 4 ч - 72 ед., через б ч - 74 ед, и через 24 ч - 65 ед. Живучесть формовочной массы составляла 13 мин , а 40 время выдержки до извлечения из оснастки равнялось 42 мин.Н р и м е р 17. Повторяли пример 16, однако при использовании фосфата алюминия, не содержащего бора. Фосфат алюминия содержал 3 грамм-атома фосфора на грамм-атом алюминияПрочность на растяжение у испытуемых образцов составляла при комнатной температуре через 2 ч 6,7, через 4 ч и б ч - по 10,5 и через 24 часа - 6,7 кГс/см 2.Живучесть формовочной массы составляла 12 мин,а время выдержки до извлечения образцов из оснастки равнялось 35 мин. Твердость образцов составляла через 55 2 ч 73, через 4 ч - 69 через б ч ,70 и через 24 ч - 66 ед.Сравнение примеров 16 и 17 показывает, что твердость и конечная прочность литейных Фоом из соответствую- бО щих настоящему изобретению формовочных масс выше, чем При использованиине содержащего бора Фосфата алюминия,о чем отчетливо свидетельствуют значения предела прочности при растяжении через 24 ч хранения,П р и м е р 18. 10000 частей Формовочного песка и 70 частей смеси,состоящей иэ окиси магния и алюминия кальция с 58 окиси алюминия и33 окиси кальция, причем окись магния и алюминат кальция находилисьв весовом соотношении 2,5:1,перемешивали в течение 2 мин.К смеси прибавляли 330 частей полученного в соответствии с примером1 раствора БФА (66-ное содержаниетвердого вещества, вязкость от 250до 300 сП) с соотношением грамм-атомов Фосфора к сумме грамм-атомов алюминия и бора 3:1 с содержанием борав количестве 20 грамм-атомных процентов в расчете на грамм-атомное .количество алюминия, а затем производилиперемешивание в течение еще 2 мин.Из полученной формовочной массыдля литейных форм иэготавливаЛи дискообразные образцы диаметром 17,8 сми толщиной 6,35 см. Дискообразныеобразцы (стержни) с обеих сторон внаправлении своей оси имели стержневой знак диаметром 3,17 см и толщи-ной 1,27 см. Стержень помещали в песчаную форму с дискообраэным полымпространством диаметром 20,3 см и высотой 8,9 см, с отверстием 3,17 смпо оси и соответствующим отверстиемдля заливки металла, Стержень удерживался в нужном положении внутриформы с помощью стержневых знаков.После заливки расплавленного алюминия с температурой 816 С метал., давали возможность охладиться в тече"ние 24 часов до комнатной температуры. Непосредственно после этого форму механически разрушали примерно 4ударами молотка, причем, происходилоудаление примерно половины дискообразного стержня. После этого формувыдерживали в воде при комнатной температуре в течение 30 мин и затемустраняли остатки песчаного диска.В результате получали полую .алюминиевую отливку, обладающую высокимкачеством поверхности со стороныстержня. Таким образом, приведенные примеры наглядно подтверждают реальность достижения целей настоящего изобретения, повышение прочности сцепления частиц огнеупорного наполнителя и предотвращение образования трещин при извлечении .иэделий иэ оснастки,876052 18 Таблица 1 68-ный водный раствор фосфата алюминия Содержание борав БФА,66-ный водный раствор фосфата алюминия 30 частейМ 90"Са-алюминатной смеси 25 частейМдО-Са-алюминатнойсмеси,30 частейНдО-Са-алюминатной смеси 30 25/150 30/Э 90 20/80 15/75 20 15/70 10 10/55 15/75 10/65 10/70 0 10/65 10/65 П р н м е ч а н и еф в числителе - живучесть, мин в знаменателе - время до извлечения образцов иэоснастки,мин,. ФУТаблица 3 68-ный водный раствор фосфата алюминияСодержание бора вфосфате алюминия,66-ный водный раствор фосФата алюминия 30 частейМдО-Са-алюминатной смеси 25 частей 30 частейМдО-Са-алю- МдО-Са-алюминатной сме- минатнойси смеси 25 частейИдО"Са-алю"минатнойсмеси ч, кГс/см Прочность на растяжение через 24 11,53 11,17 11,39 12,33 30 12,8 20 11,74 12,23 9,28 10 9,49 9,84 11,6 9,84 10,55 11,04 8,72 11,39 11,04 7,24 10,55 0 Таблица 3 66-ный водный раствор фосфата алюминия 68-ный водный раствор фосфата алюминия-Са-алюминатной смеси Прочность на растяжение через 48 ч, кГс/ем112,8 10,97 12,0 1125 30 9,7 10,69 11,53 12,0 20 1725 частейМ 90-Са-алюминатнойсмеси 30/10025/10020/9015/7515/7510/70 13,36 12,73 11,95 11,39 20/80 15/60 15/60 10/60 10/55 10/50 10/50 12,0910,269,3510,33 10/50 10/50 10/50 10/50