Смесь для изготовления литейных форм и стержней

(19) (11) А 9/12 а) В 22 С 1/18,ИЗОБР Ис ЬСТ алли 1,1-1,40,85-0,982,65-3,02 производстческого крЩелочьВодаОгнеупорныиполнитель настальное ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВ ГОРСКОМУ СЕИД(71) Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства(56) 1. Лясс А.М, Быстротвердеющиеформовочные смеси. М., "Машиностроение", 1965, с.290, 319.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2707408/02,кл. В 22 С 1/18, 1979,(54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, отверждаемая газообразным отвердителем, включающая огнеупорный наполнитель и комп лексное связующее - побочный продукт производства кристаллического кремния в сочетании с водой и щелочью, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности и сни-. жения осыпаемости форм и стержней после отверждения газом при сохранении хорошей выбиваемости и высоких противопригарных свойств, смесь содержит указанные ингредиенты при следующем соотношении, вес,Х:Побочный продуктва кристемния807542 1Изобретение относится к области литейного производства, а именно к формовочным и стержневым смесям для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых газообразным отвердителем,Широко известны смеси, отверждае. мые продувкой углекислым. газом, включающие огнеупорный наполнитель, напри мер,кварцевый песок и комплексное свя 1 О зующее на основе жидкого стекла ч вод ного раствора силиката щелочного;металла и 10-203-ных водных растворов . едкого натра 1,1.Наиболее близкой к оиисываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемая газооб-. разным отвердителеш, включающая ог О неупорный наполнитель и комплексное связующее - побочный продукт производства кристаллического уемния в сочетании с водой и щелочью 2 1.Недостатком известной смеси является низкая прочность и осыпаемость форм и стержней после отвержде ния.Целью изобретения является повышение прочностии снижение осыпаемости форм и стержней после отверждения газом при соэранении хорошей выбираемости противопригарных свойств.Для достижения указанной цеди смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемая газообразным от.вердителем, включающая огнеупорный наполнитель и комплексное связующее- побочный продукт производства кристаллического кремния в сочетании с во дой и щелочью содержт указанные ингредиенты при следующем соотношении, вес.7;.Побочный продуктфпроизводства кристаллического кремния, - 1,1-1,4Едкий натр (20 ь-ныйводный раствор) 3,5-4,0Огнеупорный наполнитель ОстальноеОгнеупорный наполнитель - песок формовочный по ГОСТ 2138-74.Побочный продукт производства кристаллического кремния представ" ляет собой тонкую, непористую, высококремнеземистую аморфную пыль обще го химического состава, вес.Х:Углерод 3-10Окись алюминия 1-4 гОкись железа 1,5-1,6Окись кальция 0,3-1,7Двуокись кремния ОстальноеНасыпная масса 160-170 кгс/м угол естественного откоса - 40 ф.Пыль не гигроскопична, склонна к образованию агрегатов, имеет серый цвет.Зерновой состав пыли: Побочный продукт производства кристаллического кремния является основнйм компонентом комплексного кремнеземсодержащего связующего в . предлагаемои смеси.Частицы высококремнеземистой пыли, в частности побочный продукт при производстве кремния иэ кремнеземсодержащих: соединений, являются твердыми частицами гидратированного аморфного кремнезема - силикагеляПри тепловой обработке в щелочной среде силикагель переходит в раз. личные формы высокомолекулярных крем. ниевых кислот в водном растворе, который обладает ярко выраженными коллоиднымн вяжущими свойствами после охлаждения.В качестве щелочной среды в комппексном кремнеземсодержащем связующем предлагаемой смеси использован 207-ный водный раствор едкого натра Водородный показатель среды при выбран ном соотношении компонентов связующего составляет рН = 12,9-13 ед. Это обес- печивает перевод высокомолекулярных кремниевых кислот в состояние с основной формой существования в виде иона Я О - с активнойненасьпцен 2ной двойной связью 51 = О, способной к полимеризации при последующем снижении рН, например за счет продувки углекислым газом, до образования твердой полимерной (вязаной) структуры первоначальных частиц аморфного кремнезема (силикагеля) 810 . При продуке углекислым газом пред. лагаемой смеси кремнекислоты связую 2- щего полимеризируются от формы 80 З до твердых полимерных структур частиц аморфного кремнезема - силикагеля, обладающего исходными размерами частиц побочного. продукта, производства кристаллического кремния. Одновременно в пленке связующего выделяются карбонаты натрия.3 807При продувке углекислым газом известной смеси жидкое стекло-снликат натрия в связующей пленке разлагается с образованием силикагеля с размерами частиц кремнезема в среднем 80 А и карбонатов.УЗначительно большие размеры частиц силикагеля в пленке связующего затвердевшей предлагаемой смеси (3 мкм =493 .10 Х против 80 А в известной) обес- Й печивают им большую энергетическую устойчивость,. т.е, меньшую склонность к взаимодействию с карбонатами натрия при обычной температуре, а при заливке жидким металлом - с окислами метал 15 ла на границе металл - форма.В известной смеси цри продувке ее углекислым газом наряду с образованием силикагеля иэ силиката имеет место и обратный процесс при обычной температуре, который ускоряется при более высоком из-эа низкой энерге тической устойчивости частиц силикагеля - продукта разложения жидкогостекла. 25При заливке жидким металлом силикат натрия в известной смеси на грани це металл - форма образует прочные железистые силикаты с окислами жидкого металла, что способствует образованию прочного пригара смеси к отливке. В толще формы или стержня при их прогреве от тепла отливки силикат натрия взаимодействуют с наполните 35 лем - кварцевым песком, образуют прочные монолиты со стертой границей наполнитель - связующее.При заливке жидким металлом предлагаемой смеси образование затвердевшей корки отливки заканчивается ра. нее, чем полное растворение мелких ф и крупных частиц кремнезема в расплавленном карбонате в пленке свя 45 зующего с образованием силикатов на границе металл - форма. Однако от теплосодержания остывающего металла с течением времени силикат натрия в пленке связующего в слое смеси у поверхности отливки образуется полностью, взаимодействует с наполнителем но прочная корка смеси с чет- . ;кой границей имеет толщину не более 2-12 мм при толщине отливки.15-130 мм и имеет низкое сцепление с отливкой. Пригар смеси легко удаляется,В толще смеси за коркой в пленке связующего изменений практически 542 4не происходит. Пленка состоит из твер.дой смеси частиц аморфного кремнезема и карбонатов , с примесью силикатов натрия и легко разрушается. Это .способствует легкой выбиваемостипредлагаемой смеси иэ отливок обычными методами,Связующее приготавливают следующим образом.Едкий натр растворяют в расчетномколичестве воды при комнатной темпераутре. Далее вводят аморфную пыль -побочный продукт производства кристаллического кремния и ведут растворениеее, непрерывно перемешивая до полуГчения однородного раствора при температуре 80-90 С в течение 2,0-2,5 ч,обеспечивая технологически приемлемуювязкость 25-30 сПз.Готовое связующее после охлаждения является устойчивым коллоиднымраствором, в котором частицы побочного продукта производства кристаллического кремния находятся в видевысокомолекулярных кремниевых кислотСмешивание компонентов связующегоосуществляется в мешалке закрытоготипа для предотвращения испарения воды.Предлагаемую смесь приготавливают,в лопастном или катковом смесителеобычного типа, смешивая огнеупорныйнаполнитель по связующим в течение2 мин.Предпочтительный способ иэготовле.ния стержней и форм иэ предлагаемойсмеси продувкой углекислым газом воснастке в условиях крупносерийного,мелкосерийного и массового производ-.ства.Изобретение иллюстрируется соста,вами и свойствами смесей, которые при;ведены в табл.1 и 2.Как следует из таблиц, лучшим комплексом свойств обладают смеси У 1, 3и 4.При содержании компонентов .смесиниже нижнего предела У 1 снижаетсяпрочность после отверждения продувкой углекислым газом, а при содержа-.нии их вьппе верхнего пределах (смесвй 5) наблюдается снижение гаэопроницаемости, некоторое ухудшение выбираеяости и пригораемости.Смесь в соответствии с изобретением обладает более высокими физикомеханическими е технологическими свойствами после продувки углекислым га"зом:прочность на сжатие в 4,2 раза;807542 осыпаемость ниже более чем в 20 раз, при незначйтельной работепо выбираемости и практическом отсутствии пригораемости. Таблица 1Наименованиекомпонентов Составы смесей, вес.Ж Известная смесь 1,25 1,4 0,69 1,0 1,5ф 0,41 0,76 0,85 0915 098 1, 12 Вода техническая 1,65 2,34 2,65 2,735 3,02 3,48 Песок кварцевый по ГОСТ 2138-74 97,25 95,9 95,4 9509 946 93,9 П р и м е р ч а н и е: Приведенные в таблице значения щелочи и воды соответствуют 207.-ному водному раствору едкого натра. Таблица 2 Показатели свойств смесей Физико-механические и технологические свойства91 В 2 18,5 16,8 4,0 10 Газопроницаемостьлосле продувки, ед 252 230 228 230 217 190 35 03 0166,9 0,5 0,36 0,11 0,08 .0,04 0,26 24 ч 019 016 Побочный продукт производства кристаллического кремния Щелочь (едкийнатр по ГОСТ4328-66) Прочность на сжатие после продувки угле- кислым газом в течение 45 с, кгс/см 2 Осыпаемость 7.после продувкичерез 3 ч Известнаясмесь 1"3"807542 Продолжение табл. 2 Физико-механические .и технологическиесвойства Показатели свойств смесей Извест- В 1наясмесь В 2 УЗ 94 10,9 7,0 Повышение сцепления металла скоркойсмеси кам Корректор Г.Решетник Техред Т.Фанта Редактор 0. Стенина Заказ 2479/6 тираж 775 ПодписноеВОИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035,Москва Ж., Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Выбиваемость, кгм(визуальная оценка)к отливкам - образцам толщиной20, 50 и 100 мм Не пригораетк образ"цамотлив 8,0 , Й,З 9,0 9,9 На образцах - отливках смесь удаляется до чистой поверхностиметалла обстукиванием в виде корок смеси, не имеющих сцепленияс отливкой.Под коркой поверхность металлачистая