ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2014 года по МПК B22C1/00 

Изобретение относиться к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней из самотвердеющих смесей на основе водорастворимого полимера, преимущественно для условий массового производства при изготовлении чугунного и стального литья.

Известен способ получения жидкой самотвердеющей смеси для изготовления литейных форм и стержней (SU 1540923, опубл. 15.01.88). Смесь содержит, мас.%: шлак феррованадиевого производства 3,8…4,5, жидкое стекло 6,0…7,0, пенообразователь 0,1…0,15, огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния остальное. В качестве пенообразователя она содержит анионактивное вещество.

Недостатком способа является присутствие в смеси жидкого стекла, которое дает пригары на готовом литье, что требует дополнительной механической обработки. При разливе возникает задымленность в производственном помещении.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой формовочной смеси является формовочная смесь повышенной текучести (SU 199351, опубл. 13.07.1967), включающая песок, огнеупорную глину или бентонит, сульфитно-спиртовую барду, воду и крепитель КО, представляющий собой кубовые остатки от дистилляции жирных кислот (СЖК), растворенные в уайт-спирите в количестве двух процентов.

Однако связующие добавки не обеспечивают высокой прочности стержней в отвержденном состоянии.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение прочности смеси через 30-40 минут после его приготовления, повышение качества готового литья, уменьшение затрат на регенерирование формовочных и стержневых песков, улучшение качества повторно используемого песка из отработанной смеси, а также улучшение чистоты воздушной среды в производственном помещении.

Формовочная смесь для изготовления литейных форм и стержней включает кварцевый песок, огнеупорную глину или бентонит, воду, природный полимер, при этом она дополнительно содержит водорастворимый полимер-стиромаль в виде 6-8% водного раствора, а в качестве природного полимера используют декстрин.

Предлагаемая формовочная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, % мас.:

Кварцевый песок 82-85 Огнеупорная глина или бентонит 5-8 6-8% водный раствор стиромаля 5-8 Декстрин 2-2,5 Вода 2-5

В процессе промышленных испытаний выявлено, что формовочная смесь с использованием водорастворимого полимера удовлетворят предъявляемым к ней физико-механическим свойствам:

Газопроницаемость не менее 45 ед. Предел прочности по сырому 0,05-0,2 кг/см² Предел прочности по сухому 4-12 кг/см²

Оптически активный полимер (стиромаль) получают при сополимеризации стирола с малеиновым ангидридом. Осуществляют перевод в водорастворимое состояние путем гидролиза ангидридных групп полимера до 15%. Затем для перевода кислотных ангидридных групп в нейтральное положение добавляют жидкое стекло до доведения pH 5,5-6,5. Водорастворимый полимер доводят до концентрации 6-8% мас. в воде, данный водный раствор используют в технологии изготовления стержней в литейном производстве.

Введение в состав смеси водорастворимого полимера (стиромаль) и природного полимера-декстрина приводит к снижению выброса токсичных газов и задымления производственных помещений. Применение данной рецептуры по изготовлению формовочной смеси позволяет повторно использовать без регенерации формовочные и стержневые смеси и пески, так как связующие компоненты сгорают, не оставляя пригаров как на литье, так и на самих формовочных смесях.

Формовочную смесь после отработки смешивают с вновь приготовленной в соотношении отработанного кварцевого песка к новому, равном 1:1. Отработанную формовочную смесь подвергают грохочению по классу 0,8 с получением подрешетчатого продукта, который промывают в спиральном классификаторе, а затем после промывания направляют на оттирку в течение 15-40 минут в оттирочные машины.

Анализ качества отливок на ведущих предприятиях страны показал, что из числа дефектов, обусловленных литейной песчано-глинистой формой, 55-65% составляют засоры, 10-15% - пригар, 15-20% - горячие трещины, 5% - газовые раковины и около 5% - искажение геометрических тел. Также наблюдается специфический дефект, обусловленный спеканием смеси в труднодоступных полостях отливок, если они выполнены стержнями на основе связующих смол с низкой температурой деструкции. Этот дефект возникает в том случае, если связующее при нагреве расплавляется или размягчается. Под давлением металла происходит доуплотнение смеси, выжимание расплавленного связующего в поры и последующее затвердевание при остывании, что приводит к затруднению выбивки стержней из отливок. Применение водорастворимого полимера- стиромаля позволяет минимизировать дефекты отливок, обусловленные литейной песчано-глинистой формой.

В процессе заливки металла в песчано-глинистые формы с использованием стержней на основе стиромаля под воздействием высоких температур водорастворимый полимер распадается на углекислый газ и воду (пар) вследствие чего отсутствуют вредные выбросы в атмосферу. В процессе выбивки отливок из формы стержневая смесь осыпается, фактически не требуется дополнительная очистка отливок от песка. Песок можно использовать повторно без предварительной подготовки. Пригара (так называемой «шубы») на стенках отливки не наблюдается. Водорастворимый полимер-стиромаль может быть использован для замены вредных фенолформальдегидных смол, используемых в технологии получения отливок из черных сплавов.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1.

В смесителях непрерывного действия смешивают в следующей последовательности кварцевый песок в количестве 85% мас. и воду в количестве 2% мас., затем добавляют огнеупорную глину в количестве 6% мас., 6% водный раствор стиромаля в количестве 5% мас., декстрин в количестве 2% мас. и перемешивают до текучего состояния и выливают в форму.

Пример 2.

Приготовленную формовочную смесь на основе кварцевого песка, составляющего 82% мас., бентонита в количестве 7% мас., 8% водного раствора стиромаля в количестве 7% мас., декстрина в количестве 2,0% мас. и воды 2,0% мас., смешивают с отработанной смесью в соотношении нового кварцевого песка к отработанному, равному 1:1. Отработанную формовочную смесь подвергают грохочению по классу 0,8, где отделяют крупные фракции, состоящие из немагнитных включений (скрапа, шлака, окалины и др.). Надрешетчатый материал, содержащий металлические включения, прочные агрегаты песка, зерна шлака и др., направляют в отвал. Подрешетчатый продукт промывают в спиральном классификаторе, затем направляют на оттирку в течение 15-40 минут в оттирочные машины для окончательного разрушения агрегатов и очистки поверхности кварцевых зерен от пленочных образований.

В связи с тем, что формовочная смесь, приготовленная по предлагаемому изобретению, не имеет нагара на зернах кварца (водорастворимый полимер и декстрин сгорают без образования нагара), то подготовка материала облегчена и требует меньших затрат на регенерацию отработанного песка.

Изобретение относиться к литейному производству. Смесь содержит кварцевый песок 82-85 мас.%, огнеупорную глину или бентонит 5-8 мас.%, 6-8% водный раствор стиромаля 5-8 мас.%, декстрин 2-2,5 мас.% и воду 2-5 мас.%. Достигается обеспечение прочности смеси через 30-40 минут после ее приготовления, повышение качества готового литья и повторно используемого песка из отработанной смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Формовочная смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая кварцевый песок, огнеупорную глину или бентонит, воду и природный полимер, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стиромаль в виде 6-8% водного раствора, а в качестве природного полимера содержит декстрин.

2. Формовочная смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Кварцевый песок 82-85 Огнеупорная глина или бентонит 5-8 6-8% водный раствор стиромаля 5-8 Декстрин 2-2,5 Вода 2-5