Самотвердеющее связующее

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик р 11952407(22) Заявлено 30. 03. 81 (21) 3268324/22-02с присоединением заявки Мо -51 М, Кл,з В 22 С 1/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 742, .486(088.8) Опубликовано 230882. Бюллетень Мо 31 Дата опубликования описания 23,08,82 Е, С, Гамов, В. В. Андреев, И. А. Виноградов,Г, В, Княжеченко, В. С. Колунтаев, Ю, В. Котов, Ю, Т. Ланин,В, Ю, Ланин, В. Ф. Малык, Г. М. Нагорнов, В. В. Серебряков,В, К, Ханин, И. Д. Шумов и Б. П. Кучеренков(72) Авторы изобретения Липецкий политехнический институт и 3 Жпецкий литейный завод фЦентролит"(54) САМОТВЕРДЕЮЩЕЕ СВЯЗУЮЩЕЕ 10 15 20 30 Изобретение относится к литейному производству, к связующим, используемым для получения твердеющих в оснастке футеровок, форм, стержней, и может быть использовано в огнеупорной промышленности для получения бетонов и высокоогнеупорных Футеровочных масс.Известно связующее для приготовления твердеющих в оснастке формовочных смесей из ортофосфорной кислоты и окислов железа в виде окалины железной 13.Известно также связующее, в кото. ром используются фосфатные растворы, состоящие из ортофосфорной кислоты и окислов и гидроокислов: алюминия, хрома, натрия, магния, кальция в виде алюмофосфорной, хромофосфатной, магнийфосфатной, кальцийфосфатной и алюмохромфосфатной связок2 1Известно связующее, включающее 55-84 вес,Ъ крокуса и 45-16 вес.Ъ ортофосфорной кислоты ) 3).Однако живучесть указанного связующего низкая, а темп твердения чрезвычайно высок, что затрудняет получить из него изделие, требующее длительное время изготовления.Кроме того, термическая ортофосфорная кислота имеет высокую стоимость и дефицитна, что сдерживаетприменение ее в качестве основы исвязующих для литейного производства.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомуэффекту является связующее для литейного производства, включающее ортофосфорную кислоту и окислы железа ( 4),В качестве кислоты используютсяортофосфорные кислоты термическая иэкстракционная,Однако данное связующее имеет неудовлетворительную продолжительность схватыванияЦелью изобретения является повышение живучести и снижение себестоимости смеси.Для достижения указанной цели самотвердеющее связующее, включающее соединение на основе фосфорного ангидрида и железорудный концентрат, в качестве соединения на основе фосфорного ангидрида содержит отход производства при электроизоляционном покрытии стали при следующем соотношении ингридиентов, вес.Ъ:Отход производствапри электроизоляци952407 10,0-60,0 ГОСТ и ТУ Стон- Плотмость ность 1 тон- г/см Ф ны вруб,Материал 0,10,3 Термическая ортоФосФорная кислота 4560 1,56 ГОСТ 2331067876 Экстракционнаяортофосфорнаякислота 4060 98 1,40 окном покрытии сталиЖелезорудный концентрат 40,0-90,0, В качестве железорудного концентрата связующее может содержать крокус.В табл. 1 приведены сравнительные 5 характеристики отработки электроизоля- л Отработка электро- Не име-Не име,32 изоляционного фос- ется ется 1,44фатного раствора ТУМХПЮИз данных табл, 1 следует, что похимическому составу и стоимости отработка электроизоляционного фосфатногораствора существенно отличается нетолько от ортофосфорных кислот, нои от известных связок,Отработка электроизоляционногофосфатного раствора содержит,МдО 3,5-5)61 Сгд Оэ 1,0-1,21Сг(ЮЗ)3 0,4-1,01 НВО 0,1-0,535тогда как н ортофосфорных кислотахсогласно ГОСТ 10668-76 и Ту МХП592-41 указанных окислов и борнойкислоты нет.Ортофосфорные кислоты состоят из 40Рд О и из десятых и сотых долей процента хлоридов, сульфатов, нитридов,отработка электроизоляционного Фосфатного раствора, кроме указанныхокислов и примесей, содержит и Ряд 45других, существенно влияющих на еесвойства.Наличие в отработке злектроизоляционных фосфатных растворах борнойкислоты от 0,1 до 0,5 снижает темпвзаимодействия ее с окислами железа,Кроме того, в предлагаемой отработке электроизоляционных Фосфатныхрастворов содержится МяО 3,5-5,6и СгО 1,0-2,0, а в ортофосфорныхкислотах и известных Фосфатных связках этих окислов в сочетании с борнойкислотой не содержится. Добавка в небольших количествах борной кислотык окислам железа при нагревании способствует их спеканию и повышению 60прочности, При этом окислы железавзаимодействуют с окислами магния и ционного Фосфатного раствора и ортофосфорной кислоты. Отход производства при электроиэоляционном покрытии; стали предстанляет собой отработку электроизоляционного Фосфатного раствора.Таблица 1 Химический состав,Р О МдО Сг О Сг(Ю ) 1 Й. 3 6 33 45- 3,5 1,0- 0,4 60 5,6 1,2 1,0 хрома с образованием тугоплавких со- единений имеющих температуру планвленни 1713-2400 С.Поэтому при нагревании связующего, содержащего отработку электроизоляционного Фосфатного раствора, в отличие от известного связующего, содержащего ортофосфатную кислоту, процесс спекания связующего протекает быстрее. Образующаяся прочность и огиеупорность выше, чем у связующего, состоящего только из ортофосфорной кислоты, например, в случае использования связующих н чистом ниде для Футеровок.Отработка элек 1 роизоляционного фосфатного раствора предстанляет собой жидкость зеленоватого цвета с плотностью 1,32-1,44 см 5/г, состоящую, : Р О . 45,0 60,01 МдО 3,5- 5,6 у СгрО 1,0-1,21 Сг(Ю) 0,4- 1,0 у Н ВО 0,1-0,5, и не требует дополнйтельных операций, например упаривания, нейтрализации при своем использовании в связующих веществах.Отработка электроизоляциониого фосфатного раствора, недефицитного дешевого материала, являющегося отходами производства при электроиэоляционном покрытии стали и до сих пор не используемого в полной мере в промышленности для приготовления связующих, твердеющих н оснастке.Крокус является продуктом отходон лакокрасочного производства, его состав и свойства приведены н табл, 2.952407 Та бли па 2 Химический состав, ФСео Степеньдисперсности см/т ф. Огнеупорность С Технические условия ЕеО 10-20 80-90 12500-1550:,Ту 6-14-483-76 5000 Железорудный концентрат по Ту 14981 75 представляет собой неорганический порошок с размерами зерен 0,01-0,10 мм, получаемый при обогащенки железных руд, имеет температуру плавления 1300-1570 С..Химический состав железорудного концентрата приведен в табл. 3.Таблица 3 Химический состав, В Ре 61 Р Я С РеО В 1 О СаО А 10МцО МпО 63-68 До 0,02 До 0,02 До 0,02 20-28 4-14 0,5-0,6 0,2-0,6 0,2-0,4 До 0,2 Таблица 4,Состав связующего, вес. ВИнгредиенты 1 2 3 4 5 6 7 8 Отработка электроизоляционного фосфатного раст- вора 60 - 10 30 60 10 30 Ортофосфорная кислотаКрокусЖелезорудный концентрат 30 30 50 70 40 70 90 70 40 70 Т а блица 5 Состав связующего Свойства 1 2 3 4 5 6 7 8 Живучесть (длительностьсхватывания, мин. 9 15 40 5 10 36 70 8 Прочисть при сжатии, кгс/см после отвердевания при 20 С через 15 ч 150 420 370 380 270 390 200 320Прочность при сжатии, кгс/см, после отвердеДля приготовления связующего на основе отходов производства твердеющего в оснастке, были приготовлены три состава, отличающиеся друг от друга, содержанием отработки 25 электроиэоляционного фосфатного раствора,Каждый состав приготовлялся в открытой емкости путем смешивания 30 отработки электроизоляционного фосфатного раствора с железорудным концентратом. Полнота смешивания контролировалась визуально до получения одинакового состава по цве ту.Образцы для испытаний получали путем заполнения металлических разборных гильз. Гильзы имели стандартные размеры (диаметр 50 мм, высота 50 мм) для испытания образцов прн сжатии, а такЖ специальных емкос.тей для прибора Вика живучесть связующего) и конусов для определения огнеупорностн связующего.В табл; 4 и 5 представлены соответственно составы и свойства связующих., Продолжение табл. 5 Состав связующего1.1 -1 Свойства 1 2 3 4 5 б 7 8 84 280 200 205 170 250 120 190 47 110 40 102 45 107 97 330 300 700 1000 1200 230 1300-1650 Огнеупорность,С Как следует иэ табл. 4 и 5 20 "живучесть и огнеупорность значительно превышают те же величины известного связующего, а прочность являет" ся более оптимальнОй,Оптимальное количество отработки 25 электроизоляционного фосфатного раст. вора в связующем находится в пределах 10,0-60,0.Уменьшение количества отработки электроизоляционного Фосфатного раствора ниже оптимального количества снижает живучесть с одновременным уменьшением прочности, что отрицательно влияет на характер изготовления иэ него изделий с одновременным понижением его служебных характеристик. Аналогично повышение количества отработки электроизоляционного Таблица 6 смеси, вес.1 1 Г-Т-Ингредиенты 1 2 3 4 5 б 7 8 Кварцевый песок 95 88 80 88 90 85 80 85 5 12 20 30 отработки электро- изоляционного фосфатного раствора и 70 железорудного концент- рата 10 15 20 Известное связующее 45 ортофосфорной кислоты и 55 крокуса 12 40 ортофосфорной кислоты и 60 железорудного концентрата вания и нагрева в течение 2 ч при С100 Предлагаемое связующее40 отработки электроизоляционного Фосфатного раствора и 60 крокуса 80 80 бб 87 54 76 74 73 54 80 49 58 80 78 60 86 50295 270 200 300 180 1250-1550 1300-1500 1240-1400фосфатного раствора в с вяэующемсверх установленного оптимальногоколичества повышает живучесть иснижает темп твердения до величин,когда получение из него изделийзатруднительно.Предлагаемое связующее может бытьиспользовано в промышленности какв чистом виде, так и в смеси.В случае использования предлагаемого связующего в смеси, оно находится в пределах 5-20 и к нему добавляется наполнитель. В качестве наполнителя рекомендуется; формовочныепески на кварцевой основе, порошкообразйые доломит, хромит, циркон,магнезит, шамот, корунд,В табл, б и 7 приведены составыи свойства предлагаемых смесей,15,0 28,0 30,0 24,0 15,0 28,0 33,0 25,0 24 Остаточная прочность, смеси, кгс/см, после ее нагрева в течение 2 ч при 1000 С, характеризующая выбиваемость форм и стерж- ней Оф 7 2 кО 7 еО Ок 8 Ор 7 0,9 1,3 1,6 Формула изобретения Из данных табл. 6 и 7.следует, что предлагаемое в смесях, по сравнению с известным связующим имеет более высокую живучесть, обладает рядом преимуществ и обеспечивает более стабильные технологические свой ства. Смесь на основе предлагаемого связующего имеет более низкую остаточную влагу и незначительное ее колебание. Так у смеси на основе известного связующего (крокуса, желеэоруд ного концентрата и ортофосфорной кислоты) остаточная влага находится в пределах 2,0-3, .а у смеси того же состава на основе предлагаемого связующего 2,0-2,1.45Технология приготовления предлагаемого связующего и на его основе изделий не меняется по сравнению с известными аналогичными связующими.Связующее по предлагаемому изобретению позволяет расширить область малоотходной техйологий в промышленности, когда отработка электроизоляционного фосфатного раствора, образующаяся при обработке стальной ленты, улавливается и идет для приго товления связующего вещества. После использования смесей, содержащих отработку электроизоляционного фосфат+ ного раствора в сочетании с окислами железа, они разрушаются, а скислы железа, вследствие наличия магнитных свойств, магнитом отделяются от огнеупорного наполнителя и вместе с ним (например, кварцевым песком) ВноВЬ поступают для приготоВ ления связующих и смесей, твердеющих в оснастке.Предлагаемое связующее рекомендуется для приготовления формовоч" ных и стержневых смесей, твердеющих в оснастке, обладающих высокой термостойкостью для стального и чугунного литья.Также связующее может быть использовано и для изготовления высокоогнеупорных футеровочных масс, повышает стойкость футеровки в два раза и выше, а также уменьшает трудоемкость выполнения футеровки. 1. Самотвердеющее связующее, включающее . соединение на основе фосфор" ного ангидрида и железорудный концентрат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения живучести и снижения себестоимости смеси, в качестве соединения на основе фосфорного ангидрида связующее содержит отход производства при электро- изоляционном покрытии стали при следующем соотношении ингредиентов, вес,%:Отход производства приэлектроиэоляционномпокрытии стали . 10,0-60,0Железорудный концентрат2 Связующееч а ю щ е е с яЗаказ 6024/15 Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауыская наб д, 4/5Филиал ППП "Патент", г, ужгород, "ул, Проектная, 4 железорудного концентрата оно содержит крокус. Источники информации,принятые во вниманив при экспертизе 1. Патент Великобритании,М 1413779, кл. С 3 М, опублик.2. Сычев М, М. Неорганическиеклен. Л., "Химия", 1974, с. 110-122.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2723591/22-02,кл. В 22 С1/18, 1979.4Патент Великобритании9 1291022, кл. С 3 Х, опублик 1972