Способ получения гипсовой формовочной смеси

ОБРКТЕ ЬС СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССС К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Институт технической теплофизики АН УССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПСОВОЙ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ(57) Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовленииформ для точного питья мелких деталей сложнойконфигурации из цветных и благородных металов.Цель изобретения - улучшение качества смеси засчет увеличения прочностных характеристик и стабилизации ихЭта цель достигается тем, что полу -(19) Я 3.У (11) 1503170 А 1 (51) 5 В 22 С 1 18 В 22 С 10 чают совместно гипсовую формовочную смесь из а и 3 модификации гипса-полугидрата путем автоклавной обработки природного гипсового камня в три этапа. Сначала получают сс =модификацию гипса-полугидрата в автоклаве при выдержке Ъа воздухе при заданных режимах затем идет образование - О модификации гипса - полугидрата при последующем нагреве в атмосфере воздуха с температурой 150 - 170 С в течение определенного времени Такой способ позволяет улучшить технологические свойства формофочных смесей для получения мелких деталей сложной конфигурации из цветных и благородных металлов. 1 табл.Изобретение относится к литейномупроизводству и может быть использованопри изготовлении форм для точного литьямелких деталей сложной конфигурации изцветных и благородных металлов. 5Цель изобретения - улучшение качествасмеси за счет увеличения и стабилизациипрочностных характеристикСущность способа по изобретению состоит в следующем. 1 ОПолучают гипсовую Формовочнуюсмесь, включающую приготовление а- и 3 модификаций гипса-полугидрата и последующее их смешение с кремнеземистым наполнителем. Обе модификации гипсового 15вяжущего получают совместно путем тепловой обработки природного гипсового камняразмером 30-50 мм, содержащего 95-99/,двугидрата сульфата кальция, в три этапа,включающих пропарку в автоклаве насыщенным водяным паром при избыточномдавлении (1,2 - 1,6) 10 Па в течение 240 - 300мин, выдержку на воздухе при 15-25 С втечение 5 - 10 мин и нагрев в атмосфере воздуха при 150 - 170 С в течение 300 - 360 мин.При пропарке в гипсовом камне по всему объему происходит образование гс-попугидрата сульфата кальци я. затем приостывании во время выдержки на воздухе -эатворение наружных слоев полугидратаводой, оставшейся в камне после дегидратации, с превращением обратно в двугидратсульфата кальция. при нагреве горячил воздухом - повторная дегидратация наружныхслоев с образованием /3-полугирата и удаление из центрального горячегс, ядра. являющегося а-полугидратом,свободной влагиПосле окончания процесса тепловой обработки сухой дегидратированный гипсовыйкамень представляет собой а -полугидрат в 4"оболочке -полугидрата. В результате придальнейшем дроблении камня и тонком измельчении (например, в шаровой мельнице)происходит одновременно и качественноеперемешивание обеих модификацией гип 45сового вяжущего, благодаря чему отпадаетнеобходимость в дополнительном смесителе и устраняется опасность неоднородности смеси и связанного с эти л боака Форм иотливок,Установление пределов для величиныизбыточного давления пара е автоклаве1,2 - 1,6) 10 Па обеспечивает воэможность5плавного регулирования темпа теплоподво 55да к камню, а следовательно размергв иформы кристаллов г(-полугидрата. Чем еы.ше давление пара, тем быстрее идет эндотермическая реакция дегидратации двугидрата сульфата кальция и тем тонглн кристаллы гс -полугидрата, количество их больше а получаемое вяжущее ближе по свойсгвам к ниэкопрочному 3-полугидрату, Поэтому верхний предел давления 1,6 105 Па соответствует минимально допустимой по нормам гипсоналивной формовки прочности сырои формовочной массы. Нижний предел давления 1,2 10 Па является грани 5цей технологически целесообразной минимальной скорости реакции и соответствует максимально допустимой прочности формовочной массы после прокаливания, превышение которой отрицательно сказывается на ее выбиваемости из отливок, Нижняя граница времени пропарки 240 мин соответствует минимальнои скорости реакции, при которой е паровой среде с минимально допустимым давлением 1,2 10 Па успевает5полностью прогидратировать по всему своему обьему наиболее крупный камень размером 50 ммВерхняя граница времени пропарки 300 лин обеспечивает одночасовой запас времени, необходимый в случае использования автоклава с встроенным электрическим парогенератором, для разогрева воды и последующей продувки рабочего объема паром. Устэноеление пределов для времени выдержки пропаренного камня на воздухе при нормальных условиях обеспечивает воэложность управления количественным соотношением между а - и /3 -полугидратами сульфата кальция в гипсовом камне, Чем дольше выдержка, тем больше масса камня, осгыеающэя до 1 емпературы обратной реакции гидратации полугидрата и его превращения в двугидрат, который при последующем нагреве в воздушной среде сушильного агрегата превращается уже в р-полугидрат. Поэтому верхний предел вре. мени еыдеркки 10 мин соответствует максимально допустимому содержанию /3 полугидрата в формовочной смеси и ее минимально допустимым величинам прочности и времени схватывания, Нижний пре,еп времени выдержки 5 мин соотее гствуе г максимально допустимому содеркению гс -полугидрата. пассивирующее воздействие на который ортофосфорной кислоты может привести к существенному торможению твердения литейных форм и нарушению регламента Формовки Температура воздуха 15 - 25 С является технологически оптимальной, так к,зк е этом случае можно совместить выдержку пропаренного камня на воздухе с его перегрузкой из автоклава е сушильный или печной агрега 1, расположенные в одном рабочем полещенииСнижение указанного температурного уровня нежелательно, т е оно может привести к интенсивному охлаждению камня и преобладанию в нем /3 -полугидрата Верхний предел температуры нагрева 170 С соответствует максимально допустимому уровню превышение которого приводит к превращению полугидрата сульфата кальция в одну из форм анидрита пезкп отличающегося по свойствам от гипсового вяжущего Нижний предел 150 С соответствует скорости дегидрэтации и сушки гнижение которой 1 ожет значительно удлинит ь технологический цикл Нижний 1 редел времени нагрева 300 мин соответствует полному удалению химичегки связанной и свободной влаги из наиболее крупного камня размером 50 мм Верхний предел 360 мин введен для учета времени восстановпе ния задалной темпера 1 уры воздуха 150 170 С в случае использования злектропечных камерных агрегатов, рабочий объем которых остывает при открывании и внесении сырого камня Верхний предел размеров гипсового камня 50 мм соответствует 8-11-часовому циклу его тепловой обработки. (т.е, 1 -1 5 рабочим сменам), превышение которого нецелесообразно.Уменьшение размера камня позволяет ускорить технолоическии процесс однако при размерах меньше 30 мм остывание на воздухе пропаренного камня будет стол быстрым, что большая его часть будет впоследствии /3 -полугидратом что отрицательно скажется на прочностных свойствах смеси, Нижний предел содержания в природном гипсовом камне двугидрата сульфата кальция 95 соответствует максимально допустимому содержанию вредньх примесей, взаимодействие которых с ортофосфорной кислотой приводит к нарушению режима твердения литейных Форм Верхний предел 99 соответствует наиболее чистым породам гипсовых месторождении например Каменец-Подольского Кривского и дпугих месторождений.Гипсовую формовочную смесь получают следующим образомПриродный гипсовый каме ьсорта по ГОСТ 4013-82 дробят до Фпл 1,ч "и 5 П лм,5 10 15 25 30 35 40 45 50 помегцают в автоклав, в котором пропарила5ют его при давлении (1,2 -1.6) 10 Па в течение 240-300 мин, после чего давление сбрасывают до атмосферного камень извлекают на воздух и при 15 25"С выдерживают 5-10 мин. после чего помещают в онвективную сушилку или электропечной камерный агрегат, предварительно прогретыи до 150-170 С и при этой температуре выдерживают в течение 300 .360 мин После этого сухой камень-полугидрат дробят и размалывают в шаровой керамической мельнице до порошкообразного состояния, соответствующего остатку на сите 02 не более 2; 1 индекс 1 по ГОСТ 125-79), Полученное гипсовое вяжущее смешивают в пропорции 1:4 или 1.3 с пылевидным кремнеэемистым наполнителем, после чего при з;данном водомассовом соотношении размешивают порошо в воде, в которой предварительно растворена технологическая добавка ортофосфорлой кислоты. Жидкой смесью заполняют технологическую оснастку опоки с моделями отливаемых изделий), в которой масса вакуумируется. твердеет и прокаливается,Для получения сравнительных данных изготавливают формовочную массу из от. дельно прОизведенных компонентов, . а- гипс-полугидрат (высокопрочный) Деконского комбината 15, /3-гипс-полугидрат,строительный) Пешеланского комбината 10 и динас марки ЭД 75. После смешивания компонентов в течение 60 мин изготавливают образцы и испытывают их на прочность Результаты испытаний приведены в таблицеБолее высокие технологические характеристики позволяют обеспечить более эффективное вибровакуумирование при формовке, что подтверждено при опробовании способа приготовления смеси.Реализация способа получения гипсовои формовочной смеси позволит улучшить технологические свойства формовочных смесей в условиях центробежного литья мелких изделий сложной конфигурации из цветн.х и благородных металлов,1503170 Режим обработки Время смешиванияя гипсоЖидкотекучесть по Сумтарду, мм Время за- твердевания по Предел прочности на сжатие. кгс/смв сыром Вика мин состоянии вых вяжущийи/3- модификаций 60 мин 330 мин,160 С180 30 25 14,8 270 раин,1,4 10 Па 7 мин,20 ОС Формула изобретения СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПСОВОЙ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ, используемой для изготовления форм при получении литья иэ цветных и благородных металлов, включающий изготовление а - и-р-модификаций гипса-полугидрата и последующее их смешение с кремнеземистым наполнителем, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества смеси эа счет увеличения прочностных характеристик и стабилиСоставитель И. КуницкаяТехред М,Моргентал КоРРектОР М, МаксимишинецРедактор Заказ 3192 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035; Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Пропарка гипсовогокамня фракции 4 мм насыщенным водяным паром Выдержка Нагрев в пропарен- атмосфеного кам- ре воздуханя навоздухе Технологические показатели формовочной смесизации их, обе модификации гипсового вяжущего получают путем тепловой обработки природного гипсового камня размером 30 - 50 мм, содержащего 95 - 9936 двугидрата сульфата кальция, в три этапа, включающие пропарку в автоклаве насыщенным водяным паром при избыточном давлении(1,2-1,6)10 Па в течение 4-5 ч, выдержку на воздухе при 15 - 25 С в те чение 5 - 10 мин и нагрев в атмосфере воздуха с температурой 150 - 170 С в течение 5-6 ч,