Суспензия для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 260179 (21) 2717893/22-02с присоериненмем заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 231080. Бюллетень Мо 39Дата опубликования описания 251080 511 М. Кл. В 22 С 1/00 Государственный комнтет СССР яо делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Институт проблем литья АН Украинской ССР и Тульский оружейный завод(54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению литья в формах по выплавляемым моделям. Эффективная область использования изобретения - получение литья по 5 выплавляемым моделям из углеродистых и легированных сталей.Известна суспензия для изготовления керамических форм, полученных по выплавляеьым моделям, содержащая ог неупорный наполнитель, этилсилиКат, этиловый спирт, неорганическую кислбту, воду и криолит (11. Однако при использовании суспензий укаэанного состава необходим длительный процесс прокалки оболочек, связанный с тем, что выплавление модельного состава иэ полости керамической оболочки не обеспечивает пол ного его удаления иэ формы. Наличие остатка модельной массы в полости формы недопустимо, так как оно приводит к образбванию литейного, брака, связанного со вскипом и гаэовыделе нием. Для удаления остатков модельного состава оболочки прокаливают при высоких температурах (900-1000 С) в течение 6-8 ч, причем остатки модельного состава испаряются и врзгоняют-,30 ся. Кроме того, процесс прокалки длителен.Известна суспензия, в которой в наполнитель введены кислородсодержащие вещества, что обеспечивает определенную интенсификацию процесса прокалки 23Однако доступ кислорода непосредственно к остаткам модельного состава затруднен, так как он зависит от газопроницаемости корки и изменения ее в процессе горения модельного состава (за счет избыточного давления, образуемого продуктами горения).Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является суспензия, содержащая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, спирт, воду, неорганическую кислоту, криолит и окислитель, в качестве которого суспензия содержит бертолетовую соль и флогопит при заданном соотношении (3.Известная суспензия не может быть использована при получении отливок иэ легированных сплавов, особенно содержащих хром, никель и с низким содержанием углерода, например, ОХ 13, Х 18 Н 9 ТЛ, так как процесс обезуглероживания при литье по выплавляемым мо11, 0-13, 0 14,0-16,0 Щ 0,6-1,5 1,0-2,02,4-4,50,01-0,2 0,001-0,01 Выбор указанных окислителей про- ЗОдиктонан тем, что они должны разлагаться и выделять кислород н интернале температур 200-800 С, Температура разложения окислителя должнабыть не менее 200 С, так как это может привести к его преждевременномуразложению, т.е. во время удалениямодельной массы, которое производятгорячим воздухом, либо н расплане модельной массы при 100-200 С. Кроме то.щ 0го, температура разложения не должнапревышать 800 фС, так как это требуеттемпературу прокалки свыше 800 фС и,кроме того, замедляется процесс окисления остатка модельного состава,уменьшается эффективность ввода окислителя, имеется воэможность разупрочнения оболочки,Марганценокислый калий (КМп 04 ) разлагается при 240 С. Однако относительно низкая температура разложения не обеспечивает равномерного (по мере нахождения форм в прокалочной печи и повышения температуры до 700- 900 С) вьщеления кислорода за время прокалки и тем самым приводит к неполному сгоранию модельного состава и возможному повреждению оболочки (при интенсивном газоньщелении).В процессе нагревания оболочек в прокалочной печи н первый этап до 200-450"С происходит полное разложение КМп 04 с выделением атомарного кислорода2 КИпО щ К О + 2 ИпО + 5 Г 01. делям незначителен. Вызвано это, вопервых, невысоким градиентомд 13 концентрации углерода и, как следствие, малой интенсивностью диффузии углерода, а во-вторых, устойчивостью окислов легирующих элементов (хрома). Кроме того, имеет место побочный процесс, снязанный с возможным газовыделением при температуре более 1150 С, что приводит к некоторому ухудшению поверхности отливок.Цель изобретения - повышение чис тоты поверхности и ударной вязкости отливок из нержавеющих сталей.Укаэанная цель достигается тем, что суспензия в качестве кислородсодержащих веществ содержит марганце нокислый калий и пятиокись ванадия при следующем соотношении ингредиентов. нес,ЪЭтилсиликатСпиртНеорганическаякислотаВодаКриолитМарганценокислыйкалийПятиокись ванадияОгнеупорныйнаполнитель Остальное При дальнейшем нагреве оболочекдо 650-800 С начинается разложениеболее термостойкой пятиокиси ванадиягЧ О - 4 ЧО + г(О 3,что обеспечивает йостоянное и болееравномерное выделение кислорода впроцессе прокалки.На чертеже схематически представлена зависимость объема выделившегося кислорода от времени выдержки обо"лочки в прокалочной печи, где 1 -кривая выделения кислорода при разложении КИп 04; 2 - кривая вьщелениякислорода при разложении Ч О ; Г -время разложения Кйп 04, Г - вревщразложения Ч 2 0, Ч 4 - объем кислорода, выделившегося при полном разложении Кйп 04, Чй - полный объем выделившегося кислорода после разложения.,КМпО и ЧО .В случае ввода в суспензию одногоКИп 04 образуется избыток кислорода,который реализуется неэффективно.Связано это с тем, что процесс выделения кислорода обусловлен скоростьюхимической реакции перманганата калия,процесс прокалки оболочек - скоростьюнагрева печи, которая значительно ниже, а процесс сгорания модельного состава лимитируется скоростью подводакислорода к активной поверхности.Поэтому процесс горения, связанный сналичием свободного кислорода, возможен только во время вьщеления кислорода. А так как кислород выделяется (полностью) уже при 250-400 С(применительно к КИп 04 ), то дальнейший нагрев до 700-900 С, необходимыйпо технологическим требованиям,неприводит к горению модельного остатка (ввиду отсутствия свободного кислорода).В случае одновременного вводаокислителей с температурами разложения 200"450 С (КИп 04) и 550-800 С(Ч 20) происходит выделение свободного кислорода в течение всего процес-са нагрева, вначале при низких температурах за счет разложения, напримерКИп 04, а при более высоких - при разложении, например ЧОЗ. Следовательно, н течение всего процесса прокал"ки обеспечивается выделение свободного кислорода и, как следствие, интенсификация процесса горения модельного остатка.Количественные пределы введениядобавок окислителей определяются экспериментально.При введении КИп 04 и Ч О в суспензию в количествах мейее 0,01 вес.Фи 0,001 вес.В, соответственно, эффективного влияния практически не отмечено, так как количество выделяющегося кислорода явно недостаточно.При увеличении добавок КИп 04 иЧОв соответственно свыше 0,2 вес.Фи 0,01 вес.% степень уменьшения времени прокалки оболочек незначителЬна,,б 0,9 О,2 . 22,5 2,4 б да 4 2 рнол Вертолетовсоль Ма анцевокнскалий 0,2 05 О,0050,008 0,01 0,001 0,00 0,4 0,0 ятиокись ва при этом увеличивается глубина обеэуглероженного слоя отливки за счетизбыточного кислорода, имеющегося вполости формы; увеличение количестваокислителя приводит к снижению прочностных свойств оболочки, а также увеличивается их стоимость.Максимальное количество. вводаокислителей должно коррелироватьсяданными по растворимости веществ принормальных температурах.Оптима ьным технологическим процессом приготовления суспеязии является следующий.КИдО, и ЧзО в необходимом количестве растворяют в дистиллированнойводе, подкисленной соляной кислотой. 5Эти вещества с соляной кислотой приданных концентрациях не реагируют,Ввод серной или азотной кислоты воизбежание прохождения реакции междупермаиганатом калия и укаэанной кис"лотой рекомендуетоя производить непосредственно в суспензию. Иода срастворенными в йей окислителями добавляется в гидролизер в процессеприготовления суспенэии. После вытопки модельиож состава оболочки, заформованиые в наполнителе, прокаливаютсяСостав предлагаемой суспензии позволяет снизить температуру прокалкикерамических оболочек с 950-1000 С ЗОдо 750-800 С, а время прокалки с б 8 ч до 2-2,5,Проведенные исследования показывают, что при использовании известной суспензии 33 на поверхности образуютч ся локальные вмятины глубиной 0,1- 0,3 мк, а при использованиипредлагаемой суспенэии поверхность отливки чистая (без вмятин), Образование вмятин связано с тем, что бертолетова сОль (ИС 809), вводимая в состав суспензии, при прокалке разлагается(кислород расходуется на сжигание модельного состава, а соль - КЕВ остается в порак оболочки), При резком разогреве оболочки во время заливки расплава начинается кипение КЕ 1 (температура плавления - 768 С, температура кипения - 1415 С). Выделяющийся хлор способствует образованию вмятин на поверхности. К тому же хлор, насыщая расплав, частично снижает свойст- . ва металла. И табл, 1"3 приведены свойства суспензий и результаты исследований при-, менительно к отливкам нэ стали Н 18 И 9 Т, полученным в формах, изготовленных из предлагаемых суспензий. Из табл, 3 следует, что процесс обезуглероживания существенен применительно, в основном, к углеродистым сталям с новьпиеннам содержанием углерода, при этом отливки получают повыазеиной чистоты с высокой ударной вяз- костью,кл, В 22 С 1/02,Источники иинятые во внимание1. Авторское свид512852, кл. В 222. Авторское свид111562, кл. В 223. Авторское свизаявке Р 267926378. п п 1 Суспензия для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, используемых при получении отливок из 4 легированных сплавов, включающая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, спирт, воду, неорганическую кислоту, криолит, окислитель в виде кислород- содержащего вещества, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения чистоты поверхности н ударной вязкости отливок из нержавеющих сталей, суспензия в качестве кислородсодержащих веществ содержит марганцевокислый калий и пятиокись ванадия при следую щем соотношении ингредиентов, вес.Ъ:Ятилсиликат 11,0-13,0Спирт 14,0-16,0 Неоргани якислотаВодаКриолитКарганцевокислыйкалийПятиокись ванадиОнеупорныйнаполнитель772670 дбоюоем 8 мею дрыг йг Редан акаэ 679 Тираж 889 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 3035, Москва, Ж, РаушПодписго комитета СССий и открытийская наб., д. 4 е ород, ул. Проектная, 4 Филиал П тен Составитель И. КуницкаяРоманенко Техред Н. БабуркаКорректор М, Вигула