Смесь для получения керамических форм и стержней

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИК д) 4 В 22 С 1/1 О ДПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К ныи щелокОгнеупорный материална основедиоксидакремния Остально ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Иванов В.Н. Зарецкая Г.М. Литье в керамические формы по постоянным моделям. М.: Машиностроение, 1975, с. 60.Авторское свидетельство СССР У 363548, кл. В 22. С 1/00, 19 О.Авторское свидетельство СССР У 538808, кл. В 22 С 1/10, 1975.Авторское свидетельство СССР Мф 1097433, кл. В 22 С 9/04, 1982. (54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ по постоянным моделям, включающая огнеупорный материал на основе диоксида кремния, гидролизованный этилсиликат и побудитель гелеобразования, о т л и -,801192899 А ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества форм и стержней путем повышения седиментационной устойчивости и живучести смеси, в качестве побудителя гелеобразования смесь содержит щелочные лигносодержащие вещества в виде десульфонированной сульфитно-дрожжевой бражки или натронного сульфатного щелока при следующем соотношении ингредиентов,. мас,Ж:Гидролизованныйзтилсиликат 12,5-18,0десульфонированная суль фитно-дрожжевая бражкаили натронный сульфат 1192899Изобоетение относится к литейному производству, в частности к составам смесей для изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям с применением этилсиликатного связующего.Цель изобретения - улучшение качества форм и стержней путем повышения седиментационной устойчивости и живучести смеси.Используемую в предлагаемой смеси десульфинированную сульфитно-дрожжевую бражку получают путем щелочного гидролиза или оксигидролиза концентратов сульфитно-дрожжевой бражки, которая широко применяется в качестве связующего в литейном производстве СССР.Технология десульфонирования лигносульфопатов заключается в следующем. В исходное сырье добавляют едкий натр из расчета 14-32 . от сухих веществ лигносульфонатов в зависимости от температуры обработки (70-180 С).Щелочную смесь вводят в автоклав, снабженный мешалкой и барботером, и производят тепловую обработку при укаэанных температурах. Для повышения глубины гидролиза через щелочную массу под давлением 2-6 ати пропускается кислород или воздух, В этом случае процесс носит название оксигидролиза, При этом протекает реакция десульфонирования лигнина и превращение его в альдол: й-БО Иа + 2 МаОН -где Е - лигниновый остаток.Процесс десульфонирования можнотакже проводить при атмосферномдавлении. В этом случае содержаниеедкого натра выбирается по верхнемупределу. Положительный эффект также достигается при длительных выдержкахщелочной массы (1-2 сут) при комнатной температуре,Натронный черный щелок является побочным продуктом переработки древесины на целлюлозу натронным способом и представляет собой черную с коричневым оттенком жидкость с содержанием сухого остатка от 15 до 50 , Сухое вещество данного продукта состоит из 30-35 . неорганичес 5 1 О 5 20 25 30 35 4 О 4 50 55 ких и из 60-70 Ж органических веществ.Десульфонированные лигносульфонаты и патронный черный щелок обладают поверхностно-активными свойствами и способствуют увеличению жидко- подвижности суспензии, а следовательно, более качественному заполнению оснастки. Являясь коллоидным раствором, щелочной лигнин увеличивает седиментационную устойчивость суспензий. При прокаливании керамики за счет выгорания органических составляющих гелеобразователя образуется большое количество микропор, равномерно распределенных по объему смеси, не влияющих на качество поверхности отливок, что ведет к увеличению гаэопроницаемости, При этом ведение щелочного лигнина не оказывает существенного влияния на ве - личину усадки смеси.Керамическую предлагаемую смесь приготавливают следующим образом.В смеситель при вращении лопастей последовательно вводят связующее, ,затем наполнитель - огнеупорный материал на основе диоксида кремния и побудитель гелеобразования, После 1-3 мин перемешивания смесь выливают на модельную оснастку. После затвердевания смесь поджигают и затем прокаливают при температуре, близкой к 900 С в течение 1 ч. Формы после выжигания летучих составляющих загружают в печь при 150-200 С, нагрев ведут со скоростью 5-10 С/мин.Составы смесей приведены в табл. 1 и 2, технологические свойства представлены в табл, 3 и ч.Как видно из приведенных таблиц, оптимальным содержанием побудителя гелеобразования в смеси следует считать 2,0-9,0 Ы от веса смеси, Уменьшение содержания ниже нижнего приводит к замедлению скорости твердения, снижению газопроницаемости керамической смеси и ухудшению поверхности керамики. Содержание его выше верхнего предела ведет к снижению живучести, уменьшению седиментационной устойчивости состава и прочности смеси после прокаливания.Предлагаемая смесь позволяет увеличить живучесть и седиментационную устойчивость керамического состава, а также газопроницаемость смеси в 2 раза, Высокая седиментационная(песок и пылевидн варцсоотно ении 1;3),9 86,7 850 770 65,0 идролиэанный раство этилси 0 16,5 2,0 5 14,6,0 18,лика 3устойчивость (0,04-0,07%) состава позволяет стабилизировать фиэикомеханические свойства в объеме смеси, уменьшить количество технологических излишков за счет более равномерного распределения составляющих состава. Газопроницаемость смеси достигается .за счет микропор, образующихся в результате выгорания лигнина. Образование сажистого углеро п да на поверхности зерен наполнителя . способствует улучшению противопригарных .свойств керамической смеси. Линейная усадка составляет 0,8%, что обеспечивает получение более 15 точных .геометрических размеров отливок.В табл. 5 приведены данные значений живучести, времени перемешивания и отверждения по сравнению 20 с известной смесью.Приведенное время перемешивания имеет чисто теоретический интерес, а практически длительность перемешивания суспензии составляет 1,0- 25 1,5 мин. Более высокие значения живучести и седиментационной устойчивости керамической суспенэии по сравнению с известной позволяют транспортировать ее на значительные 36 расстояния, что делает процесс изготовления литейных форм и стержней более гибким.При использовании в качестве отвердителя щелочного лигнина в 899 4количестве 2-9% достигается стабили эация технологических свойств керамики (табл. 3 и 4) по прочности 0,63+0,13 К 1 а, по вязкости 23 1 с, по гаэопроницаемости 110+15 ед., по седиментационной устойчивости 0,05+0,1, что говорит о плавном и равномерном процессе отверждения смеси.Величина седиментационной устойчивости суспензии определялась по величине расслоения суспензии в мерном цилиндре емкостью 500 см в течение 2 мин по следующей фор- муле 5: - ЮоНН,ьгде Б - величина седиментационной.устойчивости, %,8 - объем выделившейся жидкости, см 3,Н- общий объем суспензии, смОсновные физико-химические характеристики десульфонированных лигносульфонатов (сульфитно-дрожжеваябражка) и натронного щелока приведены в табл. 6ФРеализация изобретения благодаряхорошей седиментационной устойчивости и живучести смеси позволяеттакже транспортировать ее черезраздаточные емкости на значительныерасстояния, что сделает технологический .процесс изготовления керамических форм и стержней более гибким.Таблица 11192899 Продолжение табл.1 Содержание, мас.7 в смеси Ингредиенты 4 5 6 известоптимальная иая Триэтаноламин в виде40 Х-ного.Таблица 2 Ингредиенты Содержание мас.7 в смеси 3 4 5 (опти- мальная известная Огнеупорный наполвиде407-ного 2,14 7,5 водного раствора Смола пиролиза древесиныоксисан Десульфонированные лигносуль- фонаты нитель (песок и пылевидный кварц в соотнощении 1:3) Гидролизованный, раствор этил- силиката 32 Триэтанол- амин водногораствораСмола пиролиза древесиныоксизанНатронныйщелокчерньй 0,6 0,9 1,0 2,0 . 5,0 7,0 9,0 11,0 87,4 86,9 86,7 85,5 81,0 77,0 73,0 65,0 73,86 12,0 12,2 12,3 12,5 14,0 16,0 18,0 24,0 16,5 0,6 0,9 1,0 2,0 5,0 7,0 9,0 11,01192899 Таблица 3 Смесь Свойства до прокалки 1 э 10 1 э 10 1 э 10 1 э 07 1 в 07 1 э 02 Оэ 98 Ов 80 1 э 161,31 после прокалки 0,67 0,65 0,65 0,65 0,63 0,58 0,50 0,43 0,95 1,08,Линейнаяусадка, 3 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 0,06 0,07 0,10 0,12 Шероховатая с наличием заметных пор Поверхность ровная, без короблений и видимых трещинКачество поверхности керамики Пределпрочностина изгиб,ИПа Вязкость по ВЗ при 20 С, с Газопроницаемостьпосле проСедиментационнаяустойчи-.вость суспензии, % 510 1192899 Таблица 4 Смесь Свойства до прокалки 1, 15 1,12 1,10 1,10 1,10 1,07 0,97 0,78 1,161,31 послепрокалки 0,76 0,74 0,720,72 0,70 0,65 0,68 0,48 0,951,08 25 24 24 22 21 21 20 22-24 26 после 110 115 115 120 142 33-70 прокалки, ед. 78 80 70. Линейная усадка,7,0,8 0,8 0,04 0,04 0,04 0,05 О,О 5 0,05 0,07 0,10 0,12 Качество поверхности кеШероховатая с нали- Поверхность ровная, без коробленийчием заметных пор и видимых трещин рамикн Пределпрочностина Изгиб,МПа Вязкостьпо ВЗ при 20 фС, с Газопро- ницае- мость Седиментационнаяустойчивость суспензии, Х 5арактеристик Десульфонированныелигносульфонаты Внешний вид емно-коричневая жидкость Темно-коричневая жидкость 24 12 Составитель И.КуницкаяРедактор Н,Тупица Техред Ж.Кастелевич рректор С.Ч Заказ 7205/13 Тираж 746 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ Филиал ППП "Патент.", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Времяотверждениясмеси,Вязкостьпо В 3-4, сПлотность, т/ г з Составы по табл. 1 и 2