ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2009 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к холоднотвердеющим смесям, используемым в металлургической промышленности для изготовления литейных форм и стержней.

Фосфатные холоднотвердеющие смеси, разработанные в последнее время, принадлежат к легко выбиваемым, малотоксичным композициям с регулируемым комплексом рабочих свойств. Их широкое внедрение в литейном производстве обеспечивает не только экономию ресурсов, но и улучшение условий труда, оздоровление экологической обстановки.

В основе железофосфатных холоднотвердеющих смесей лежит использование в качестве отвердителей железосодержащих материалов, различных по химическим и минералогическим свойствам. Среди них наибольшее распространение получили трифолин, крокус, железорудный концентрат и различные отходы промышленного производства. В качестве жидкого компонента в таких системах используют либо Н₃PO₄, либо ее модифицированный вариант - хром- или алюмохромфосфатные связки. Недостатками данных холоднотвердеющих смесей являются высокая стоимость, хрупкость и гигроскопичность. Используемые для их отверждения железооксидные материалы характеризуются непостоянством химического состава и, прежде всего, содержанием Fe₂О₃ в альфа- и гамма-модификациях, обладающих различной активностью. По указанной причине проводится разработка алюмохромфосфатных композиций с улучшенным комплексом свойств.

Известна [RU №2187405, кл. В22С 1/16, опубл. 20.08.2002 г., бюлл.23] холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза метилолмочевинами в количестве 0,6-1.1 мас.% и отвердитель - железо-оксидный отход металлургического производства при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное   связующее 2-6 Железоокисный отход металлургического   производства 1-4 Огнеупорный наполнитель на основе   диоксида кремния Остальное

К ее недостаткам следует отнести непостоянный состав железоокисного отхода и необходимость его ввода в тонкодисперсном состоянии в формовочные композиции, что вызывает запыленность в производственном помещении.

Известна холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [SU №1028413, кл. В22С 1/16, 1983 г.], включающая огнеупорный наполнитель на основе кремнезема, алюмохромфосфатное вяжущее и отвердитель - триэтаноламин, при использовании которой улучшается чистота поверхности отливок из сплавов на медной основе. Ее существенными недостатками являются высокая токсичность триэтаноламина, малая живучесть и ограниченная область применения.

Наиболее близкой по технической сущности может рассматриваться холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [RU №2241571, кл. В22С 1/16], включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель - аминный модификатор АМ-1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное   связующее 2-6 Аминный модификатор 0.1-3 Огнеупорный наполнитель на основе SiO₂ Остальное

К ее недостаткам следует отнести повышенную осыпаемость формовочных смесей.

Технической задачей изобретения является оптимизация состава смеси для изготовления литейных форм и стержней с целью уменьшения осыпаемости и сохранения на высоком уровне прочностных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в известной смеси в качестве отвердителя взят огнезащитный состав марки «ОСА-1» по ТУ №2499-024-00206492-06, имеющий следующие показатели качества:

Плотность при 20°С, г/см³, не менее 1,12 рН 6.5-8.0 Коэффициент рефракции, не менее 1,405

Применение указанной композиции позволяет повысить прочность формовочных смесей при растяжении через 24 часа и уменьшить их осыпаемость.

Сущностью предлагаемого решения является смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, причем в качестве отвердителя используется огнезащитный состав

«ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное   связующее 2-6 «ОСА-1» 0,1-3,0 Огнеупорный наполнитель на основе SiO₂ Остальное

Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что с целью повышения прочностных показателей смесей, уменьшения их она в качестве отвердителя содержит огнезащитный состав марки «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное связующее 2-6 Огнезащитный состав «ОСА-1» 0.1-3,0 Огнеупорный наполнитель на основе диоксида   кремния Остальное

При изготовлении формовочной смеси использовали алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 1,1 мас.% метилолмочевин и отвечающее требованиям ТУ №2149-012-00206492-99 со следующими показателями:

- массовая доля алюминия в пересчете на Al₂O₃, %, в пределах - 6,5-9;

- массовая доля хрома в пересчете на Cr₂О₃, %, в пределах - 3.5-4.5;

- массовая доля фосфатов в пересчете на Р₂O₅, %, в пределах - 35-39;

- массовая доля хрома (VI) в пересчете на Cr₂О₃ - отсутствие.

Смешение ингредиентов осуществляли в закрытом катковом смесителе периодического действия в условиях, максимально приближенных к производственным.

Сравнительная характеристика смесей для получения литейных форм и стержней по примерам осуществления предлагаемого способа и по прототипу представлена в таблице.

Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению удается получать смеси для литейных форм и стержней с повышенной прочностью при растяжении через 24 часа и низкой осыпаемостью.

Состав и свойства холоднотвердеющих смесей для литейных форм и стержней по прототипу и предлагаемому способу I. Состав холоднотвердеющих смесей Ингредиент содержание, мас.% прототип примеры 1 2 3 Алюмохромфосфатное связующее 4,0 4,0 4,2 4,4 Содержание метилолмочевины в алюмохромфосфатном связующем 0,6-1,1 1,1 1,1 1,1 Отвердитель АМ-1 ОСА-1 Количество отвердителя 0,25-1,0 0,5 0,75 1,0 Огнеупорный наполнитель на основе SiO₂ остальное II. Свойства холоднотвердеющих смесей Свойства прототип примеры 1 2 3 а) до отверждения Живучесть, мин 30-90 60-90 60-90 60-90 б) после отверждения на воздухе при 23°С Прочность при растяжении через 24 часа, кгс/см² 5,8-9,6 9,7 12,3 11,2 Прочность на сжатие через 24 часа, кгс/см² 15,9-42,5 17,0 20,4 21,8 Осыпаемость через 24 часа, % 0,11-0,14 0,10 0,09 0,10 в) после тепловой осушки при 200°С в течение 40 мин. Прочность при растяжении, кгс/см² 10,1-12,7 11,5 12,8 12,7 Прочность на сжатие, кгс/см² 24,2-58 48 54 32

Изобретение относится к области литейного производства. Смесь содержит, мас.%: модифицированное алюмохромфосфатное связующее 2-6, отвердитель 0,1-3,0 и огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния остальное. В качестве отвердителя использован огнезащитный состав «ОСА-1». Достигается повышение прочности при растяжении через 24 часа и снижение осыпаемости смесевых композиций. 1 табл.

Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит огнезащитный состав «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
модифицированное алюмохромфосфатное   связующее 2-6 огнезащитный состав «ОСА-1» 0,1-3,0 огнеупорный наполнитель на основе   диоксида кремния остальное