Смесь для изготовления литейных форм и стержней

(59 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н спроизв 0,5-2, основе Улучше е,льство СССРС /02, 1984.ОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ливок ской шлампозволяе костекоцесса,хромовымстостен ино льГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Белорусский политехническийтитут и Институт общей неорганичекой химии АН БССР(54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТФОРМ И СТЕРЖНЕЙ(5) Изобретение относится к литему производству и может быть испозовано для изготовления литейных форм и стержней из жидкостекольныхсмесей. Цель изобретения - улучшениевыбиваемости смеси из отливок, которая достигается за счет использования в составе смеси разупрочняющейдобавки-шлама штапельного производства. Смесь содержит в своем составе,мас.7: жидкое стекло 5,0-6,0; шламштапельного производства - отход при стве искусственного волокна огнеупорный наполнитель на иоксида кремния - остальное, е выбиваемости смеси из оттакЬй разупрочняющей добава штапельного производства т улучшить выбиваемость жидьных смесей как для СО-проак и для отверждаемых феррошлаком при производстве толых отливок.,3 табл.53562 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 13Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления форм и стержней из жидкостекольных смесей.Цельизобретения - упрощение выбиваемости смеси из отливок.Смесь содержит огнеупорный наполнитель; жидкое стекло и разоупрочняющую добавку.В качестве огнеупорного наполнителя испОльзуют кварцевый песок,жидкое стекло применяют с модулем2,6-2,8 и плотностью 1,4-1,5 г/см3В качестве разупрочняющей добавкиприменяется шлам штапельного производства, являющийся отходом производства искусственного волокна, Шламобразуется при очистке сточных водштапельного производства на локальных очистных сооружениях, котораяосуществляется обработкой щелочнымиреагентами кислых промстоков, последующим осветлением и отделениемвыпавшего осадка,Химический состав шлама в пересчете на абсолютное сухое состояниеприведен в табл. 1,Входящие в состав шлама поливалентные катионы находятся в виденерастворимых в воде карбонатов.(Са , М 8 ), гидрокарбонатов (Еп,Ре, А 1) и сульфидов (Еп , Ре ).Использование в жидкостекольныхсмесях в качестве технологическойдобавки шлама штапельного производства позволяет существенно снизитьэнергию выбивки стержней из толстостенных отливок, т.е. в этом случаекогда происходит глубокий прогревформ и стержней до теклературы свыше 800 С.Известно, что нагревание смесейна основе диоксида кремния и жидкогостекла сопровождается образованиемдвух максимумов прочности, изготовленных из них форм или стержней, Первый максимум, низкотемпературный,расположен в области 300-400 С иобусловлен образованием пленочногожидкостекольного покрытия на поверхности зерен наполнителя.Использование формовочной смесиизвестного состава позволяет избежать появления этого низкотемпературного максимума прочности благодаряинтенсивному выгоранию в этом жетемпературном интервале органической части цинкосодержащего шлама,которое сопровождается газовыделением, вносящим разрушение в сплошность пленочной жидкостекольной связки,Появление второго, высокотемпературного максимума прочности, наблюодаемого при 800 С, обусловлено образованием при этой температуре расплава жидкого стекла и его химическим воздействием с зернами кремнезема.При использовании известной смеси для изготовления массивных отливок, в процессе которого прогревают формы и стержни до е 800 С, эффективность входящей в ее состав технологической добавки - цинксодержащего шлама существенно снижается, что обусловленодвумя причинами. Во-первых, к моменту достижения этой температуры полностью завершается выгораниеорганической еечасти (730 С). Во-вторых, окись цинка,образовавшаяся к этому моменту, нев состоянии связать все количество жидкого стекла в тугоплавкие соединения из-за стехиометрического ее недостатка на эту реакцию. В результате полного исключения разрушающегодействия продуктов окисления органики и незначительной убыли содержаниясвободного жидкого стекла оставшаяся его часть способна образовать расплав, вступающий в химическую реакцию с диоксидом кремния, что сопровождается соединением зерен песка в прочную пространственную структуру,Суммарным выражением этих процессовявляется увеличение энергии выбивкитолстостенных изделий, которая темвыше, чем массивнее отливка,Этим недостатком не обладаетпредлагаемая смесь,в которой в качестве разупрочняющей добавки использован шлам штапельного производства.Как показали термографические исследования, нагревание этого отхода,в отличие от цинксодержащего шламакордного производства, не сопровождается горением его органическойчасти, которое обуславливает интенсивное ее удаление. Окислительныйпроцесс в данном случае протекаетсущественно с меньшей скоростью, Втемпературной области расположенияпервого .максимума прочности он направлен преимущественно на образование кокса, а не летучих соединений углерода. Эта особенность шламаштапельного производства весьма су 1353562щественна и обусловлена его составом, а именно, присутствием минеральных примесей, активно поглощающих тепловую энергию к моменту достижения температуры вспышки органического компонента, которая не фиксируется на термограмме. Горючесть последнего, как следует из данных термографии, значительно меньше по сравнению сприсутствующей в известной технологической добавке органикой, в которой она представлена преимущественно низкомолекулярными полимерными фор мами целлюлозы (гемицеллюлозой) со степенью полимеризации 150-200. Более высокая молекулярная масса целлюлозных полимеров (степень полимеризации 500) и наличие в шламе штапельного производства значительных количеств минеральных веществ, препятствующих горению, обуславливают смещение экзотермического эффекта окисления углеродистого остатка в высокотемпературную область, которая в этом случае располагается в температурном интервале 500-1000 С.Поскольку этот температурный интервал затрагивает область появлениявторого максимума прочности жидко- стекольной смеси скремнеземным наполнителем, образующаяся при этом связка из расплава жидкого стекла и продуктов его реакции с двуокисью кремния подвергается разрушающему воздействию не только цинкового компонента, но причем в значительной степени и газообразных продуктов окисления углерода, следствием чего является снижение энергии выбивки массивных отливок, прогревающих форо мы и стержни до температуры800 С. Смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащую в качестве разупрочняющей добавки шлам штапельного производства, приготавливают следующим образом.В катковые бегуны загружают песок, цинксодержащий шлам, высушенный прио100 С до влажности 1-37. и перемешивают в течение 1,5-2 мин. Затем вводится жидкое стекло и перемешивание продолжается еще 4-5 мин.Из приготовленной смеси изготавливают стандартные образцы, которые подвергают продувке углекислым газом в течение 60 с и технологическим испытаниям.В табл. 2 приведены составы сме.сей 1-5.Физико-механические свойства смесей приведены а табл. 3.Вместо отверждения углекислымгазом смесь можно отверждать путемвведения в состав отвердителей типаферрохромового шлака,1 О Возможность использования цинксодержащего шлама штапельного производства в составе самотвердеющих смесей подтверждается следущим примером.Приготавливают смесь следующего 15 состава, мас.7.:Песок кварцевый 1 К 02 А 93,5ФеррохромовыйшлакШлам штапельно 4,0 2,5 формула изобретения Смесь для изготовления литейных форм истержней, включающая огнеупор го производства Жидкое стекло (модуль 2,8; плотность 25 1,5 г/см) 6,5 КЧНР 0,3 сверх 100 с Вода 1,5 Прочность на сжатие указанной смеси через 1 ч твердения 0,17- ЗО 0,24 МПа, через 24 ч 1,3-1,5 МПа, работа выбивки при температуре прокалки 800 С 6-10 Дж, работа выбивки при температуре прокалки 1100 С 10-12 Дж. В то время,как исходный состав ЖСС, не содержащий цинксодержащего шлама, имеет прочность на сжатие через 1 ч твердения 0,11-0,13 МПа, через 24 ч - 0,9-1,1 МПа, работу выбивки при температуре прокалки 800 С 35-40 Дж и 4 О работу выбивки при температуре прокалки 1100 С 40-45 Дж.Данные, приведенные в табл. 2 и 3, свидетельствуют о том, что оптимальным условиям соответствуют смеси с содержанием в их составах 5,0- 6,0 мас.7 жидкого стекла и 0,5- 2,5 мас.7. цинксодержащего шлама штапельного производства.Введение добавки цинксодержащегошлама штапельного производства в обус- О ловленных пределах позволяет улучшить выбиваемость жидкостекольных смесей, как для СО -процесса, так и отверждаемых феррохромовым шламом,. при производстве толстостенных отливок.1353562 нове диоксидакремния ОстальноеТаблица Количество,мас.Х 28,3-39,2 17,0-33,0 4,8- 15,2- 3,6-5,2 2,5- 1,2-2,8 0,3- Э 6,05 317 3 3 5 0,4 43,5 Таб л ица 2 Компоненты Смесь (3 (А ( 1 2 Песок кварцевый1 К 02 А 94 эО 93 эО 92 зО 93 ф 5 92 ь 5 Цинксодержащий шлам штапельного0,5 ф 5 2,5 1,5 т 5 производства Жидкое стекло(модуль 2,8;плотность1,5 г/см ) 6,0 5,5 5,0 5,5 5,5 Цинксодержащийшлам кордногопроизводства ТаблицаЗ Смесь 1 физико-механическиесвойства 5 3 Прочность на растяжение после. прбдувк СО ф 0136-Оэ 38 035 Оэ 4 Оь 30 Оф 34 Оэ 30 Оэ 35 Оэ 25 ОэЗ,0-4 4 эОь 4 4 эО5-4,0 Эазотворность, см / 5-3,Работа выбивки после нагрева при800 С, Дж 26 еО ЗОБО 20 эО 25 эО 20 эО 22 эО 8 зО 20 эО 25 эО 30 э Работа выбивки после прогрева при100 С, Дж0 ЗОБО 20 эО 25 эО 20 эО 23 эО 27 фО 30 60-80 ный наполнитель на основе диоксида кремния, жидкое стекло и отход припроизводстве искусственного волокна, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения выбиваемости смеси из отливок, в качестве отхода производства искусственного волокна смесь содержит шлам штапельного производст 1 П ва при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х;Жидкое стекло 5,0-6,0Шлам штапельного производства 0,5-2,5Огнеупорный наполнитель на ос