Смесь для литейных форм Советский патент 1983 года по МПК B22C3/00 B22C1/00 

О5

со

о Изобретение относится к литейно производству и может использоватьс при изготовлении форм для крупных ( до 80 т J высококачественных отливок. Известна обмазка, в состав кото рой входит огнеупорный наполнитель связующее,, технологическая добавка и углеродсодержащий материал, обла дающий высокой термостойкостью 1 и При производстве крупных отливо с низкий скоростью затвердевания (при имеющихся высоких тепловых и динамических ударах жидкого металла на поверхность литейной формы ) такие смеси не обеспечивают достаточный теплоотвод и получение.качественных без засоров, пригара и др. дефектов отливок. Наиболее близкой к изобретению по ,технической сущности и достигаемому р зультату является смесь 3 для изгот товления литейных форм, включающая, мас.%: . .Отработанная смесь15-40 Шунгит15-50 Глина0,3-0,7 Сульфитноспиртовая. барда 0,5-0,8 Вода 3,7-4,2 Огнеупорный наполнитель Остальное Пластичность смеси минимальная, что не позволяет наносить ее на твердую основу формы с ограниченной толщиной обмазки. Кроме того, из-за низкого содержания связующего в результате подсушки смесь отслаивается и осыпается от поверхности фор мы и стержня. Присутствующий в смеси кварцевый песок способствует сни жению термостойкости и теплопроводности обмазки. В результате этого при тепловом воздействии металла fta форму указанная смесь имеет, склонность к растрескиванию, металл при этом Проникает в макротрещины; на поверхности отливки появляется трудноудалимый пригар. Использование указанной смеси с недостаточной теплопроводностью в качестве обмазк форм и стержней для крупных отливок приводит к снижению скорости затвер девания, в результате чего в структуре массивных отливок появляется феррит, количество графита достигае 10-12% на поверхности шлифа, что, в свою очередь, снижает прочность и твердость. Целью изобретения является улучшение качества отливок за счет уско рения скорости их затвердевания и улучшениячистоты поверхности. Поставленная цель достигается тем, что смесь для литейных форм, преимущественно для облицовки, используемой при изготовлении отливо развесом до 60 т, включающая шунгит, глину, воду, дополнительно содержит карбид кремния при следукяцем соотно шении ингредиентов, мас.%: Глина17-22 Карбид кремния 20-45 Вода16-20 Шунгит Остальное Карбид .кремния,у которого температура плавления имеет достаточно высокие значения 2973 К) и низкий коэффициент термического расширения (4,7-10 /J. позволяет существенно повысить термостойкость обмазки, что необходимо при производстве крупного литья. Кроме того, карбид кремния способствует повышению теплопроводности обмазки.. Повышение теплопроводности смеси приводит к увеличению скорости кристаллизации отливок, что, в свою очередь, благоприятно отражается на формировании структуры металла и на снижений пригара отливок. В структуре чугуна, затвердевающего с высокой скоростью, отсутствует Феррит, который снижает прочностные характеристики. Кроме того, повышение скорости крисуаллизации отливок приводит к тому, что количест во свободного графита и размер го включений в структуре уменьшаются, что также способствует повышению прочности и твердости. При снижении в смеси содержания карбида кремния ниже 20 мас.% не обеспечивает существенного улучшения теплофизических характеристик обмазки. Превышение содержания карбида кремния выше 45 мас.% экономически не выгодно. Кроме того, увеличение содержания карбида кремния выше указанного предела приводит к снижению пластичности и адгезии обмазки к поверхности формы. Содержание в смеси глины огнеупорной находится в пределах 18-22 мас.%. Снижение содержания ниже нижнего предела не обеспечивает достаточной пластичности при нанесении на поверхность формы и стержня. Превышение верхнего предела при водит к растрескиванию обмазки при сушке и снижению ее прочности. Для обеспечения необходимой пластичности, податливости и газопроницаемости обмазки содержание воды выбрано в пределах 16-20 мас.%. Снижение или превышение указанных пределов существенным образом отразится на изменении свойств обмазки, что затруднит проведение технологических операций по нанесению ее на поверхность керамической или металлической формы. В качестве основы выбран шунгит минерал, содержание углерода в котором достигает 70%. Углерод шунгита имеет низкую степень графитации.

При контакте с расплавленным, чугуном такие углеграфитовые материалы имеют низкую скорость растворения, что оьеспечива т высокую термическую стойкость обмазки при длительном взаимодействии с металлом, имеющем место при производстве крупного высококачественного литья. Фор1.И для отливок выкладывалииз кирпича, на поверхность которых нано.сили смеси, известную - методом формовки, щ)едлагаемую - методом обмазки. Толщина облицовочной смеси 10 мм. Перед заливкой форкы сушили при температуре 350 - 370 К в течение 12 ч. Чугун (С, 3,6-3,7%) заливали в формы при 1570 - 1720 К. Для контроля скорости затвердевания в форму устанавливали термопары.

Составы смесей и результаты испытания представлены в таблице.

СМЕСЬ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ, преимущественно для облицовки, используемой при изготовлении отливок развесом до 60 т, включающая шунгит, глину, воду, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества отливок за счет ускорения скорости их затвердевания и улучшения чистоты поверхности, смесь дополнительно содержит карбид кремния при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Глина17-22 Карбид кремния 20-45 Вода , 16-20 ШунгитОстальное g . 9

1 2 3 4 5 6

65

30

1630 1640

0,5 1675 0,5 1690 1700 1710

0,6

Продолжение таблицы

210 212 215 225 240 245

Иэ приведенных данных видно, что предлагаемая смесь, обладая более высокой термостойкостью, обеспечивает возможность использования одно форми для эаливки 2-4 отливок. Кроме, того, обеспечивается более высокая температура заливки без появления пригара на поверхности отливок. Обладая повышенной теплопроводностью обмазка обеспечивает высокую скорость затвердевания крупных отливок, что благоприятно отражается на прочностных характеристиках отливок. Снижение содержания карбида кремния ниже 20 мае.% не обеспечивает существенного улучшения характеристик обмазки.

Превышение содержания карбида кремния выше 45мае.% снижает адгезионную способнбсть обмазки. Кроме того, значительное увеличение

содержания карбида кремния приводит к увеличению стоимости обмазки.

Таким образом, реализация изобретения позволит использовать литейную форму 3-4 раза без замены обмазки, повысить качество поверхности отливок и увеличить прочностные характеристики чугуна.

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект от внедрения облицовочной обмазки по изобретению в литейноМ цехе за счет снижения брака от пригара на 10-15% повышения срока службы крупных деталей, например, бумагоделательной промышленности до 50 лет, может составить 1,75-1,8 руб./т литья, .что при годовом объеме литья 30 тыс.т составит порядка 50 тыс. руб. по сравнению с известной обмазкой.