Смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1984 года по МПК B22C1/02 

О О)

:о

XD ND 0 Изобретение относится к литейному производству, а именно к жидкостекольным смесям для изготовления литейных форм и стержней. В литейном производстве для изго товления форм и стержней нашли широ кое применение смеси, связующим в которых служит жидкое стекло. Известна стержневая смесь для из готовления крупных чугунных отливок содержащая, %: кварцевый песок 90,3, едкий натр 1,7, древесно-угольный пек 4, жидкое стекло 4 tl. Недостатком жидкостекольных смесей является их затрудненная выбива емость, что .обусловлено сохранением смесью значительной остаточной проч ности после заливки и кристаллизаци металла в Форме. Это снижает производительность труда в обрубных отде гениях литья. Для улучшения выбиваемости в состав смеси вводят органические или минеральные добавки. Органические добавки, как правило, характеризуют ся повьпиенной газотворностью, что может привести к образованию дефектов на поверхности отливок. Органические добавки/выгорают при низких температурах,а при более высокой температуре в смеси образуется жидкая фаза и происходит процесс спека ния. В этом случае более эффективными оказываются добавки неорганического происхождения Г2J. Известна формовочная смесь, содержащая, мас.%: кварцевый песок 94,7-97,6, огнеупорную глину-3-5, жидкое стекло 5-6, 10%-ный раствор едкого натра 1-1,5, мел 0,3. Мел яв ляется добавкой для улучшения чисто ты и качества поверхности. .Однако указанная смесь используе ся только для изготовления стально литья, что ограничивает область ее применения, имеет недостаточную выбиваемость,так как введение глины б лее 3% при незначительном количеств мела (0,3%) способствует смещению максимума прочности в область более высоких температур {до 1400С),что весьма нежелательно при получении стальных отливок. Кроме того, мел, содержащийся в ее составе, способствуе.т образованию химического пригара. Это объясняется тем, что при разложении мела выделяется окись кальция, которая совместно с окисью алюминия, присутствующей в глине, и кварцевьтм песком может образовать легкоплавкий кальциевый полевой шпа который непосредственно влияет на образование корки химического прига ра на поверхнйсти отливки. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм и стержнё,-включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, воду и в качестве материала на основе сульфата железа побочный продукт при травлении стали СЗ. К недостаткам известной смеси относится сложность технологическоТО процесса, так как он требует проводить, смешивание при температурах не выше . Живучесть смеси при этом весьма мала. С повышением температуры скорость твердения увеличивается, что делает практически невозможным применение смеси при температуре вьпие 15С. Создание же в рабочей зоне пониженных температур, необходимых для использования смеси, способствует ухудшению условий труда рабочих.-Кроме того, смесь имеет неудовлетворительную выбиваемость.. Цель изобретения - улучшение выбиваемости, повышение живучести и упрощение технологического процесса. Для достижения указанной цели смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, воду и материал на основе сульфата железа, дополнительно содержит едкий натр, а в качестве материала на основе сульфата железа - водный сульфат железа,- отход производства титановых белил, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: ; Жидкое стекло 5,0-6,0 Водный сульфат железа - отход производства титановь1х белил4,0-7,0 Вода3-5 Едкий натр1,0-1,5 Огнеупорный наполнитель Остальное В качестве связующего в смеси используется жидкое стекло. Оптимальное количество связующего (5-6%) обеспечивает необходимые прочностные свойства смеси, а увеличение ведет к расходу связующего, а следовательно, к удорожанию стоимости смеси. Водный сульфат железа вводится в смесь как разупрочняющая добавка, улучшающая выбиваемость в виде отходов производства титановых белил.. Эти отходы представляют собой мелкокристаллический порошок салатного цвета, состоят, в основном, из водного сульфата железа - FeSO,nHjC (не менее 96%) и имеют следующий состав, мас.%: FeSO4, 47,5-54,01/ Fe2(SOi. )50,1-3,6,/ 45,13-52,5. Колебание химического состава в указанных пределах используемого отхода производства титановых белил на выбиваемость не оказывает существенного ВЛИЯНИЯ. Разупрочняющее

действие добавки --сульфата железа нач }нает проявляться уже после сушки образцов при 150-250 0. Это объясняется тем, что в результате обезвоживания сульфата железа удаляется вода, что ведет к разрушению связей между зернами и тем самым вызывает разупрочнение смеси. Наиболее интенсивное отделение воды начинается при 120-150 С. При этом удаляется, до шести молекул воды. При 650-750 0 начинает разлагаться сульфат железа с образованием FeO и выделением SOj, который проходит через смесь и разрывает пленку связующего, связь между зернами наполнителя нарушается и смесь еще в большей степени разупрочняется.

Поскольку действие разупрочняющей добавки эффективно в широком интервале температур, предлагаемая смесь может быть использована для изизготовления форм и стержней при производстве литья из черных и цветных металлов. . .

Наиболее эффективным является содержание в смеси добавки водного сульфата железа 4-7%, которое обусловлено минимальной работой выбивки. Оптимальное коли есжво добавки 5%. Количество добавки менее 4-% и более 7% ведет к ухудшению выбиваемости смеси.

Омесь увлажняют водой для улучшения процесса набивки форм.

Омесь готовят в бегунах. Он;ачала смешивают огнеупорный наполнитель и водный сульфат железа, затем согласно составу добавляют воду и . 10%-ный раствор едкого натра./После добавления каждого следующего компонента производят перемешивание в течение 1-2 мин. Жидкое стекло вводят последним сразу всей порцией и перемешивают 3-4 мин.

В работе используют жидкое стекло с модулем 2,78 и плотностью 1,410 кг/м.

Готовую смесь уплотняют в оснастке обычными способами. Из полученной смеси готовят стандартные образцы цилиндрической форьея диаметром и высотой 50 юл, которые испыть вают на прочность, выбиваемость и газопроницаемость.

На прочность испытывают образгол сразу после изготовления {сырые) после выдержки на воздухе, подсушки в течение 30 мин при 50-60 С.

Выбиваемость оценивают по затраченной работе на выбивку стержней из отливки. Для этого в песчано-глинистые формы размером .-100 устанавливают стандартные цилиндрические образцы 50x50 мм и заливают сталью и чугуном. Температура расплава стали составляет 15600, а чугуна . После охлаждения металлической отливки проводят выбивку стержней.

Составы и свойства предлагаемых смесей приведены соответственно в табл.1 и 2.

Живучесть известной смеси составляет 10 мин, а выбиваемость при содержании сульфата железа в 15оличестве 2,0 мае..% и жидкого стекла в количестве 5,0 мас.% составляет 40-81.Дж.

Использование изобретения позволяет применять смесь при заливке различными сплавами, упростить технологический процесс, улучшить выбиваемость смеси, использовать отходы химической промышленности, расширить сырьевую базу для получения формовочных смесей за счет использования отходов производства, удешевляет смесь предотвращает загрязнение окружающей среды.

I ,

Экономический эффект от использования предлагаемой смеси по сравнению с базовой в качестве которой выбрана жидкостекОЛЬная смесь, используемая в промышленности, содержащая, мас.%: жидкое стекло 5,5-6,5, 10%-гный раствор едкого натра 1,0-1,5, кварцевый песок остальное, составит 400 тыс, руб. за счет сокращения

трудоемкости обрубно-выбивных работ

при годовом выпуске стального литья 300 тыс. т. Снижение трудоемкости обрубно-выбивных работ, а также расхода электроэнергии позволит снизить себестоимость тонны литья на 30-35 руб..

.Кроме того, ее использование позволит решить ряд важных социальных задач:загрязнение окружающей среды,

наиболее полное использование отходов производства, освобождение капитальных вложений, вьщеляемых на организацию, устройство и техническое обслуживание отвалов, а также

расширение сырьевой базы для литейного производства.

Таблица 1

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, воду и материал на основе сульфата железа, отличающаяся тем, что, с цельюулучшения выбиваеMOCTJJ, повышения живучести и упрощения технологического процесса, она дополнительно содержит едкий натр, а в качестве материала на основе сульфата железа - водный сульфат желе-, за - отход производства титановых белил, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Жидкое стекло 5,0-6,0 Водный сульфат железа - отход произ1водства титановых белил . 4-7 Вода3-5 Едкий натр 1,0-1,5 Огнеупорный наполнитель Остальное