Состав смеси для изготовления литейных форм и стержней

19 (И) 6 РЕСПУБЛИК 4 В 22 С 1/ ИСА ОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ чающий на осно ве кремводу ижелеза,что, свучестион в ка ю кислоту окислыский и м рочности, жсти смеси,лью по вьвп омол ан,форов содержащегооксит при о ССС 1979, СССР1983 СССР1983 иентов,и,0-71 8,5-10,520,0- 30,00,5-2,5 СИ ДЛЯ ИЗГОТО СТЕРЖНЕЙ, вк ода УДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельст11 339090, кл, В 22 С 1/00,Авторское свидетельствоВ 1002080, кл. В 22 С 1/00Авторское свидетельство1009604, кл. В 22 С 1/00 54)(57) СОСТАИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФО гнеупорный матееэема, ортофосфоатериал, содержо т л и ч а ю щ и гаэопроиицаемоестве материала кислы желеэа, содследующем соотношеас.Х:Огнеупорный матриал на основекремнеземаОртофосфорнаякислотаБокситИзобретение относится к литейномупроизводству и может быть использовано для приготовления форм и стержнейиз металлофосфатных холоднотвердеющих смесей.Цель изобретения - повышение прочности, живучести и газопроницаемостисмеси,Предлагаемая смесь содержит огнеупорный материал, ортофосфорную кислоту, боксит и воду.В качестве огнеупорного материала,содержащего кремнезем, используетсякварцевый песок, который является наполнителем смеси, термическая кислота и боксит.Применяемый в укаэанных смесяхбоксит может взаимодействовать с ортофосфорной кислотой и вызнать твердение смесей с формированием высокихпоказателей прочности, живучести, газопроницаемости и улучшить другиетехнологические свойства,формирование указанных свойствпредопределяется составом боксита,который содержит 28 вес. окисловжелеза, свяэанньх в виде аломиниевыхи силикатных соединений, В силу этогоактивность окислов железа в соединениях по отношению к ортофосфорнойкислоте эна гительно меньше, чем всвободном виде, как это имеет местов материале, приводимом в известномсоставе - ваграночной гари, В связис этим увеличивается инкубационныйпериод твердения, а следовательно,живучесть смеси в цепом, что обеспечивает большую гибкость в организации производства, уменьшение отходовсмеси, возможность изготовления средФних и крупных по массе стержней иформ с равномерцьми свойствами повсему объему изделий.Упрочнецию известных смесей способствуют образуощиеся от взаимодействия ортофофсфорцой кислоты с алюминиевым порошком алюмофосфаты, Впредлагаемой смеси аналогичные аломофосфаты обраэуютсл при взаимодействии ортофосфорной кислоты с бокситом,при котором процесс твердеция смесейпротекает за счет химической реакциизамещения алюминатов и силикатов же-.,леза с образованием комплексных алюможелезофосфатных и кремнежелезофосфатньх коллоидных соединений, предопределяющих их упрочнение с образованием глубоких коагуллционных связей,5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 что обеспечивает высокие прочностныесвойства смесей. При протекании химической реакции между ингредиентамипроисходит массообмен в системе боксит-ортофосфорная кислота, в результате которого происходит структурирование связующего вещества с образованием гаэопроницаемых пор, в силу чегогазопроницаемость смеси увеличивается в 5-6 раз, например с 40 до 200 едпосле 1 ч выдержки свежеприготовленной смеси.Предлагаемый для применения в смесях боксит является материалом широко распространенным, дешевым.В смесях можно применять любыемарки боксита, но предпочтительнымиявляются Би Б, так как они легко раэмалываются в любых применяемыхв литейных цехах катковых смесителяхбез какой-либо предварительной подготовки Боксит можно также предварительно размалывать и применять в виде порошка в шлаковых смесителях непрерывного действия или лопастных мешалках периодического действия,При испытании смесей контролируютследующие параметры: живучесть, прочность и газопроницаемость.Живучесть определяют следующим образом, Готовят порцию смеси массой6 кг и иэ нее через каждые 5-10 мииотбирают порции смеси из расчета изготовления из них трех стандартныхобразцов для испытания на прочность.Живучесть смеси определяют по времени сохранения заданной исходнойпрочности с отклонениями в пределах1 0%,Прочность определяют по стандартной методике при сжатии цилиндрическх образцов размером 50 х 50 мм, уплотненных трехкратным ударом станда 1 тцого копра, Газопроницаемостьопределяют стандартным методом, Контролируют также остаточную прочностьсмесей после предварительного нагрео,ва до 000 С и последующего охлаждения до 25 С,При испытании в составах смесейизменяют содержание сухих ингредиентов кварцевого песка и боксита иэрасчета их суммарного содержания,равного 89 мас. . Содержание ортофосФорной кислоты в составе смесей увеличивакт на 1,0 мас, . на каждые5 мас./ боксита, Причем общее содержание жидких компонентов ортофосфор1235608 ной кислоты и воды в смеси выдерживают постоянным и в сумме равным 11 мас,7, Смеси готовят в катковом лабораторном смесителе порциями массой по 6 кг, 5Результаты испытания, составы смесей и их технологические свойства представлены в таблице. 1 О Из оптимальных составов смесей .изготовлены формы и стержни для стальных отливок катков массой 80 кг. Смеси, готовят на смесителе каткового типа. Порядок ввода материалов следующий: загружают в смеситель пе сок и боксит, заливают ортофосфорную кислоту и воду, Время перемешивания сухих ингредиентов 2,5 мин, после загрузки жидких компонентов 3,54 мин, Готовую смесь высыпают в кю бель (коробку) и транспортируют к .месту изготовления форм или стержней. Изготовление облицованной формы осуществляют на встряхивающей машине. Нанолнительную смесь используют песчано-глинистую сырую с характеристикой:прочность г 1 ри сжатии 0,48 кгс/см газопроницаемость 100 ед, После изготовления формы кратковременно 12- 5 мин) подсушивают переносной газо вой горелкой.Стержни готовят в деревянных ящиках при уплотнении пневмотрамбовкой. Готовые стержни, извлеченные из ящиков, выдерживают (провяливают) на З 5 воздухе в течение 50-60 мин и направляют на сборку форм. Формы заливают углеродистой сталью при 1610 С по пирометру, Полученные отливки признаны годными, имеют хоровую чис тоту поверхности снаружи и внутри;Стержни легко выбиваются на выбивной решетке.Как видно из таблицы, при содержании в смесях 15 мас,7. боксита свойства по исходной прочности сравнительно малы и не удовлетворяют производство. Содержание ингредиентов по примерам составов смесей, мас.7 1 2 3 4 Песок 69 64 Боксит 15 20 25 30 35 Ингредиенты и физико-химические свойства При содержании боксита в смесях более 30 мас.7, заметно снижение в течение 1 ч и недопустимое уменьшение газопроницаемости. Замечено снижениеживучести смеси с увеличением содержания боксита, которое объясняетсявлиянием на химические процессы взаимодействия концентраций реагирующихингредиентов, При содержании в смесибоксита более 30 мас,7 живучесть становится недопустимо мала для условийизготовления средних и крупных форми стержней, Поэтому в составах смесей приняты следующие пределы содержания боксита: нижний предел 20 иверхний предел 30 мас.7,Количество ортофосфорной кислоты,соответствующее оптимальному составусмеси, находится в пределе 8,510,5 мас,7, Содержание кислоты менее8,5 мас,7. приводит к падению исходнойпрочности смеси, а при увеличении содержания кислоты более 10,5 мас.7уменьшается ее газопроницаемость.Количество воды в смеси должно составлять 0,5-2,5 мас,7. Увеличениеводы вьппе 2,5 мас,7 ведет к снижениюпрочности смеси, а снижение содержания менее 0,5 мас,7 приводит к снижению живучести,Количество огнеупорного наполни-,теля должно составлять 57,0-71 мас,7,Реализация изобретения позволяетувеличить прочность смесей, их живучесть и газопроницаемость, а такжеупростить организацию производства сиспользованием самотвердеющих смесейна основе ортофосфорной кислоты,улучшить качество форм и стержней, аследовательно, и литых изделий, сократить отходы смесей, сяизить и стоимость за счет применения дешевогоматериала - боксита , улучшить санитарные условия труда, так как приприготовлении и использовании смесейс бокситом исключаются какие-либовредные выделения н окружающую среду.235608 Продолжение таблицы Ингредиенты и физико-химические свойства 1 3 1 8,5 10,5 2 1,5 30 50 5 Прочность исходная, кгс/см 0,6 1,2 Прочность после 1 ч выдержки, кгс/сма 27 Остаточная прочность,кгс/см 6,2 7,1 Газопроницаемость исходнойсмеси, ед 44 Газопроницаемость через1 ч, ед,250 220 200 180 120 Составитель В, ШуваловРедактор Н, Тупица Техред В.Кадар Корректор М. Максимишинец Заказ 3041/8 Тираж 757 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Ортофосфорная кислотаВодаЖивучесть мин Содержание ингредиентов по примерам составов смесей, мас.Х