Самотвердеющая смесь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 0306,81 (21) 3295845/22-02 с присоединением заявки МоГосударственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 070383 Ланин,дов,аев,72) Авторыиэобретени Липецкий политехнич с завод "Цей(71) Заявите 54 ВЕ РДЕЮЩАЯ СИЕСЬ огнеуп своего Изобретение производству, а сей для изготовл форм, стержней быть испольэова также в огнеупо для получения в 5 масс. Известны са держащие смолы зующие: жидкое лину железную,рат, магнезит,Йзвестно пр ления самотвер в виде различи никовой пылиотносится к литейно именно к составам сме ения самотвердеющих Футеровок, и может но в металлургии, а рной промышленности ысокоогнеупорных мотвердеющие смеси, сонеорганические свястекло, цемент, окажелеэорудный концентхромомагнезит 11.именение для приготовдеющих смесей железаых соединений колош 21, плавильной пыли 31, крокуса (4 1.Известные самотвердеющие смеси, содержащие синтететические смолы, жидкое стекло, цемент, магнезит, хромомагнеэит, ферросилиций, феррохромовый шлак, колчеданные огарки, оксалаты и сульфаты железа имеют низкую долговечность.Самотвердеющие смеси, имеющие низкую долговечность, после изготовления из них форм, стержней"и заливки жидким металлом выбрасываются в отвал или в незначительном количестве используются в качестве орного наполнителя вновь дляприготовления.Наиболее близкой по техническойсути и достигаемому эффекту к изобретению является холоднотвердеющаясмесь, включающая огнеупорный наполнитель (например, кварцевый песок)92,0 - 97,8 вес.Ъ окислы железа ввиде порошка магнитного черного0,7-4,0 вес.Ъ и 1,5-4,0 вес.% ортофосфорной кислоты 51.Эта смесь имеет следующие Физикомеханические характеристики: проч ность при изгибе через 1,0 ч 0,00,4 кгс/см 2;,4,0 и 0,1-1,0 кгс/см;24,0 и 0,5-1,5 кгс/см 2; живучесть7-10 мин, температура разогревасмеси 50-60 С.Недостаточная прочность при изгибе в первые часы твердения смеси является причиной высокой хрупкостистержней, приводящей к их поломкепри раскрытии стержневых ящиков.25 кроме того, высокий разогрев смесиприводит к взаимодействию с оснасткой и вызывает ее повышенный износ,Целью изобретения является.повышение прочности смеси при изгибе 30 и снижение ее температуры нагрева.1002080 4,5-12,0 Трифолин 10 Ортофосфорнаякислота 3,5-10,0 Огнеупорный наполнитель Остальное Проход черезсетку 045 1,1-3,5 Проход черезсетку 015, 10,0-18,0 Проход черезсетку 005 40,0-60,0 30 Для достижения поставленной цели самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, вклЫ- чающая окислы железа, ортофосфорную кислоту и огнеупорный наполнитель, в качестве окислов железа содержит 5 трифолин при следующем соотношении ингредиентов, вес.: Причем трифолин имеет следующийхимический состав, вес.: Окись железа 62,0-75,0 Закись железа 25,0-38,0 Трифолин имеет следующий зерновой состав, вес.; Проход черезсетку менее 005 Остальное Тряфолин - неорганический пылевидный материал, состоящий иэ 62,0-75,0 Ге 203 и 25,0-38,0 ГеО. В табл. 1 приведены аналитические 35 данные трифолина и для сравнения данные аналогичных материалов; порошка магнитного черного, крокуса, окалины железной.Из данных табл. 1 следует, что 40 трифолин в отличие от порошка магнитного черного, крокуса и окалины железной имеет более низкое содержание Ге 03 и более высокое содержание Геб. Трифолин содержит 62,0- 75,0 Ге 20 З, 25,0-38,0 ГеО порошок магнитный черный 92,0-100,0 Ге 03, 0,0-8,0 ГеО, крокус 80,0-90,0 е 2010,0-20,0 ГеО и окалина железная 45,0-55,0 Ге 03, 45,0-55,0 ГеО.50 Сырьем для получения трифолина являются отходы анйлино-красочной промышленности, которые перерабатываются с получением порошка окислов железа с заданным химическим и 55 зерновым составом. В промышленности трифолин используется в области сельского хозяйства, а именно при очистке семян от сорняковПрименение трифолина для получе-, 60 ния связующих безопасно, желательно, так как расширяет область создания и применения нетоксичных, малоотходных самотвердеющих смесей в отечественной промышленносТи. 65 В отличие от порошка магнитногочерного, крокуса, окалины железнойтрифолин имеет рассредоточеннуюстепень дисперсности. У него острого;сите 045 составляет 3,5, а упорошка магнитного черного и крокусаостаток на сите 045 отсутствует,вместе с тем окалина железная представляет собой пластины с размеромдо 55 мм.Трифолин на сите 015 имеет остаток 15,0, порошок магнитный лерныйна этом же сите не имеет остатка,а крокус 5,0. На сите 005 у трифолина остаток составляет 60,0, упорошка магнитного черного10,у крокуса 20,0.Указанные отличия являются :ущ:свенными, так как вследствие болеенизкого содержания Ге 20. и наличиярассредоточенной структуры у трифолина его взаимодействие с ортофосфорной кислотой не приводит к сильному перегреву смеси и процесс от"верждения лежит в более широком временном диапазоне, что значительноснижает хрупкость смеси по сравнениюсо смесью, содержащей порошок магнитный черный, крокус или молотую окалину железную.В качестве огнеупорного наполни-теля рекомендуются формовочные пескина кварцевой основе, порошкообразные - доломит, хромит, цирк н, магнезит, хромомагнеэит замот, корунд,хромитовая руда, молотые ;.:".работанныехромомагнеэитовые и магнез 1 лто.;:"ромит=вые огнеупоры.Ортофосфорная кислота может бььиспользована 50-80-ная как т-рическая, так и экстракционнак,Составы и свойства смесей пр 1 лве".дены соответственно в табл, 2 и 3,.Как видно из табл, 1 и 3 физикомеханические и технологические свой -ства смеси по изобретению эна-:ительно выше свойств известной смеси.Оптимальность химического состава трифолина по граничным эначечи.;миллюстрируется составами и свойствами смесей, которые привед н:.,гоответственно в табл. 4 и 5. Как видно из табл. 3 и 4,риэ:-.:.о" механические и технолс гические;."в,: ства зависят от химического сост.:, ва трифолина.Оптимальный химичеслй ос,ав находится в пределах вес,: о.с, железа (Ге 203) 62,0-7:,О, эа:.ись железа (ГеО) 25,0-380, ,овышен а содержания свыше 75,0 Г.20- л;,х жение содержания ГеО ни:ке ;,О;,ф 3увеличивает хрупкость, снижает живучесть до величин, препятствующи: получению сломаных ";.:Яе. и,ор; Уменьшение в связующем к личес Ге 20 Э ниже 62,0 оптимальной т:-:1002080 Таблица 1 орошок маг- Крокуснитный черный3 Трифолин П2 Окалина. желез- ная Наименованиепоказателей Туб-870-72 ТУ-14-009-79 Туб-483-76 не имеется ГОСТ или технические условия Содержание еь 03,45,0-55,0 92,0-100,0 80,0-90,0 62, 0-75,0 СодержаниеГе О, . 10,0-20,0 45,0-55,0 0,0-8,0 25,0-38,0 ны и одновременно повышение сверх 38,0 ГеО значительно повышает ооыпаемость смеси, что свидетельствует о ее раэупрочнении во времени то есть хранение стержней свыше суток не допускается). 5Оптимальность зернового состава предлагаемой смеси иллюстрируется по нижнему пределу по проходу через сетки: 0,45-1,1; 015-18,0; 005- 60,0 а остальное до 100-более мелкая фракция. По промежуточному проходу через сетки: 045-2,2; 015- 14,0; 005-50 а остальное до 100 более мелкая фракция. По верхнему проходу через сетки: 045-3,5; 15 015-10,0 р 005-40,0 р а остальное до 100 более мелкая фракция. Зерновой состав трифолина получен по предварительному его рассеву по фракциям с последующим подбором составов 0 по пределам. Составы смесей и их физико-механические и технологические свойства приведены в табл. 6 и 7,Иэ данных табл. б и 7 следует, что с увеличением степени рассредо точенности связующего физико-механические и технологические свойства смеси стремятся к оптимуму. Так, с повышением дисперсности связующего сверх оптимальной величины повышаются темп твердения, температура разогрева и, как следствие, снижается живучесть, повышаются температурные напряжения, снижающие прочность смеси.Оптимальное количество трифолина в самотвердеющей смеси находится в пределах 4,5-12,0. Уменьшение количества трифолина ниже оптимальной величины повышает хрупкость смеси, что отрицательно влияет на качест во изготовленных иэ нее стержней и Форм. Повышение же количества трифолина в смеси сверх установленного оптимального количества значительно снижает живучесть, повышает стоимость изготовления литейных стержней и форм.Таким образом, предлагаемая само- твердеющая смесь обладает более низкой хрупкостью, меньше разогревается, имеет более высокую живучесть, чем известные аналогичные самотвер-. деющие смеси, В соответствии с изоб- ретением самотвердеющая смесь рекомендуется для изготовления литейныхстержней, форм для сложного чугунного и стального литья, когда возможна поломка тонких перемычек и выступок. Стержни и Формы выбиваются на выбивных решетках, возврат полностью используется для приготовления само- твердеющей смеси, а отливки получаются с чистой поверхностью и без каких-либо дефектов по вине предлагаемой смеси.Использование самотвердеющей смеси для приготовления высокоогнеупорных масс обеспечивает повышение стойкости футеровки в два и более раз, а также значительно снижает трудоемкость выполнения Футеровки.В случае необходимости возврат предлагаемой самотвердеющей смеси легко классифицируется с помощью магнитов на формовочный песок (огнеупорную составляющую ) и трифолин.Попадание в отвал отходов такой самотвердеющей смеси не засоряет землю, воду, воздушное пространство вредными веществами, так как производные фосфатов железа легко усваиваются природой.Ожидаемый годовой экономичрский эффект от максимального объема ис-. пользования изобретения составляет 400-750 тыс.руб.1002080 Продолжение табл,1 345 Внешний вид порошок от черно"о до темно-коричневого цвета 0,0 пластины до 55 мм 015 до 5,0 20,0(температураплавления); С 1400-1550 1590-1595 1450-1590 1370-1400 Таблица 2 Составы смесей, вес. Наименование ингредиентов 4,5 12,0 7,0 ТрифолинПорошок магнитный черный 7,0 Ортофосфорная кислота 6,0 10,0 6,0 3,5 92,0 87,0 78,0 87,0 Степень дисперсности, остаток на ситах: 045 Качество порошка по выявлениюмагнитных частиц,Кварцевый песок е порошок от черного до. темно-коричневого цвета 1 ф 1-Зф 510,0-18,040,0-60,0 0,0 0,0 порошок от черного до темно-коричневогоцвета пластины темно-бурого цве- та,0,03 0,05 0,15 2,5 2,0 3,5 1,2 0,8 0,7 0,5 0,3 Таблица 4 Составы смесей 3 7,0 7,0 7,0 6,0 6,0 6,0 87,0 87,0 87,0 Кварцевый песок физико-механические итехнологические свойствасмесей Прочность при изгибе(хрупкость смеси)кгс/см 2, через 1,0 ч4,0 ч24,0 ч Проч нот ь при сжатии ,к гс /см через 1,0 ч 4,0 ч 24,0 ч Сырая прочность, кгс/омТемпература нагрева (разогрев смеси в процессе ее отверждения); С Газопроницаемость, ед. Остаточная влажность, Ъ Выбиваемость, остаточная прочность, кгс/смг,после прогрева смесипри 1000 фС в течение 3 ч Наименование ингредиен. тов ТрифолинПорошок магнитный черный Окалина железнаяОртофосфорная кислота Количественные характеристики составов смесей, приведенных в табл. 21002080 12 Таблица 5 0,4 0,5 0,7 1,2 1,6 1,0 24,0 ч 1,7 2,0 1,5 28,0 25,0 34,0 30,0 42,0 38,0 32,0 0,08 0,10 0,07 50-65 30 32 Живучесть, мин 3,0 12,0 17,0 120 180 200 0,20 0,05 0,30 2,5 2,0 2,2 0,8 0,5 0,6 Таблица 6 7,0 Физико-механические и технологические свойства смесей Прочность при изгибе (хрупкостьсмеси), кгс/смф, через: 1,0 ч 4,0 ч гПрочность при сжатии, кгс/смчерез 1,0 ч 4,0 ч 24,0 ч Сырая прочность, кгс/см Температура нагрева (разогревасмеси в процессе ее отверждения ), 0 С Газопроницаемость, ед.Осыпаемость,Остаточная влажность,Выбивае.алость, остаточнаяпрочность, кгс/см 2, послепрогрева смеси при 10000 С втечение 3 ч Наименование ингредиентов Трифолин, имеющий зерновойсостав по проходу через сетки045-1,1; 015-18,0;005-60,0, .остальное до100 более мелкая фракция Количественные характеристикисоставов смесей, приведенных втабл, 4 30,0 37.,0 Составы смесей, вес.1 ОО 2 О 8 О 7,0 7,0 6,0 6,0 6,0 87,0 87,0 87,0 0,5 0,7 О,б 1,3 1,6 1,41,8 4,0 ч 24,0 ч 1,7 2,0 30,0 26,0 29,0 33,0 37,0 35,0 39,0 42,0 37, О. 0,07 0,08 0,10 32 37 20,0 17,0 12,0 Живучесть, мин 200,0 220 180 Наименование ингредиентов Трифолин, имеющий зерновойсостав по проходу черезсетки: 045-2,2; 015-14,0;005-50; остальное до 100более мелкая фракция Трифолин, имеющий зерновойсостав по проходу черезсетки: 045-3,5 р 015-10,0 р005-40 р а остальное до100 более мелкая фракция Ортофосфорная кислотаКварцевый песок Физико-механические и технологические свойства смесей Прочность при изгибе (хрупкость смеси), кгс/см , через:1,0 ч Прочность при сжатии, кгс/см2через: 1,0 ч4,0 ч24,0 чСырая прочность, кгс/см 2 Температура нагрева (разогрев смеси в процессе ее отверждения), С Газопроницаемость, ед. Продолжение табл.6 Составы смесей, вес.5 Т а б л и ц а 7 Составы смесей соответственно табл. 6Составы смесей соответственно табл. 6.Осыпаемость, ВОстаточная влажность,0,06 0,07 0,05 2,0 2,0 2,0 Выбиваемость, остаточнаяпрочность, кгс/см, послепрогрева смеси при 1000 С втечение 3 ч 0,7 0,5 0,5 Формула изобретения Проход через сеткуменее 005 Остальное ТриФолйнОртофосФорная кислота 4,5-12,0 3,5-10,0 Огнеупорный наполнитель Остальное 62,0-75,0 25,0-38,0 Окись железаЗакись железа Составитель И, ГончарукРедактор Н, Багирова Техред Ж.Кастелевич Корректор В,Бутяга Заказ 1689/5 Тираж 811 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Самотвердеющая смесь для изготовления литейных Форм и стержней, включающая окислы железа, ортоФосФорную кислоту и огнеупорный. наполнитель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности .смеси при изгибе и снижения ее температуры нагрева, смесь в качестве окислов железа содержит триФолин при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: 2. Смесь по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что трифолин имеет следующий химический состав, вес,В: 25 3. Смесь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что трифолин имеетследующий зарновой состав, вес.Ъ:Проход через сетку 045 1,1-3,5ЗО Проход через сетку 015 10,0-18,0Проход через сетку 005 40,0-60,0 35Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Жуковский С.С. и Лясс А,М.Формы и стержни из холоднотвердею 4 О щих смесей, Машгиз, М., 1978.2. Авторское свидетельство СССР9 464552, кл, С 04 В 7/26, 1972.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2836264, кл.В 22 С 1/18,4 1979.4. Авторское свидетельство СССР9 907929, кл. В 22 С 1/18, 1979.5. Авторское свидетельство СССРФ 807541, кл. В 22 С 1/18, 1979.