СВЯЗУЮЩЕЕ ТЕПЛОВОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Советский патент 1995 года по МПК B22C1/20 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к связующим материалам на основе водорастворимых лигносульфонатов, применяемых для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых тепловой обработкой в сушильных агрегатах и в нагреваемой оснастке.

Известно связующее для литейных форм и стержней, содержащее водорастворимый лигносульфонат и активатор теплового отверждения в виде формамида.

При использовании этого связующего достигается весьма высокое упрочнение стержней и форм как при сокращенной тепловой обработке (5 мин), так и при тепловой обработке, характерной для конвективной сушки в тепловых агрегатах.

Однако связующее "СДБ-формамид" за 5 мин отверждения при 250^оС не обеспечивает стержням манипуляционной прочности в горячем состоянии и поэтому требует более продолжительной выдержки смеси в нагреваемой оснастке. Кроме того, дефицитность и высокая стоимость формамида затрудняют применение известного связующего.

Известна также активация лигносульфонатного связующего гидроксиламином солянокислым. Смесь на основе этого связующего обладает повышенными показателями прочности в сыром состоянии, из-за чего она не может быть использована в процессе изготовления стержней в нагреваемой оснастке.

Кроме того, из-за гелеобразующего действия гидроксиламина солянокислого на СДБ, известное связующее вводят в состав смеси только в нагретом состоянии, что создает дополнительные технологические трудности на стержневом участке.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является связующее теплового отверждения для изготовления литейных форм и стержней, содержащее, мас.%: Материал на основе водо- растворимых лигносульфо- натов 90-95 Побочный продукт органи- ческого синтеза в виде по- лигликолей 5-10
Известное связующее "СДБ-полигликоли" сообщает стержням достаточную манипуляционную прочность в горячем состоянии. Однако дальнейшее повышение уровня этого свойства смеси является основой при решении задачи создания новых связующих материалов для процесса изготовления стержней в нагреваемой оснастке. Кроме того, пескодувная текучесть смеси по сравнению с известным связующим также нуждается в улучшении.

Целью изобретения является улучшение пескодувной текучести и повышение прочности форм и стержней в горячем состоянии.

Для достижения поставленной цели связующее теплового отверждения для изготовления литейных форм и стержней, включающее материал на основе водорастворимых лигносульфонатов и побочный продукт органического синтеза, содержит в качестве упомянутого побочного продукта кубовый остаток от ректификации метилпирролидона при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Материал на основе водо- растворимых лигносульфо- натов 85-95 Кубовый остаток от ректифи- кации метилпирролидона 5-15
Дополнительный отличительный признак связующего по изобретению, состоит в том, что кубовый остаток от ректификации метилпирролидона содержит, мас.% : Метиламид оксимасляной кислоты 70-90 Метилпирролидон 10-30
Кубовый остаток от ректификации метилпирролидона представляет собой подвижную жидкость коричневого цвета с неограниченной растворимостью в воде. Физические свойства кубовых остатков: плотность при 20^оС 1,018-1,060 г/см³, вязкость при ВЗ-4 при 20^оС. 12-25 с, температура вспышки 98-110^оС.

В настоящее время кубовые остатки (КО) от ректификации метилпирролидона полностью сжигаются, нанося вред окружающей среде. Использование КО для модифицирования технических лигносульфонатов позволит полностью его утилизировать.

Примером материалов на основе водорастворимых лигносульфонатов является сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ). Активатор (КО) значительно снижает вязкость СДБ и тем самым повышает связующую способность лигносульфонатов.

Связующее по изобретению, приготавливают путем совмещения и тщательного перемешивания указанных материалов в течение 2-3 мин. до получения однородной жидкости.

При содержании в СДБ кубового остатка меньше 5% уменьшается прочность стержней и форм, а при содержании активатора больше 15% дальнейшего улучшения свойств не наблюдается. Связующее теплового отверждения, согласно изобретению, является универсальным с точки зрения областей применения. При совмещении его с кварцевым песком получается смесь, обладающая высокой пескодувной текучестью и эффективно отверждающаяся в нагреваемой оснастке. Так же связующее может быть использовано и при отверждении стержней методом тепловой сушки в сушилках. В последнем случае в состав смеси вводят около 3 мас.% глины (для получения прочности в сыром состоянии).

Изобретение иллюстрируется следующим примером. В табл.1 приведены составы связующих 1-3 по изобретению и 4 согласно известному техническому решению.

Для приготовления связующего в примере использовали: жидкий концентрат сульфитно-дрожжевой бражки с натриевым основанием Камского ЦБК, с содержанием сухих веществ 48,0%, плотностью 1,23 г/см³ и вязкостью по ВЗ-4 свыше 2000с; кубовый остаток от ректификации метилпирролидона Новочеркасского завода синтетических продуктов, плотностью 1,027 г/см³, вязкостью по ВЗ-4 14 с и с химическим составом, мас.%: метиламид оксимасляной кислоты - 82, метилпирролидон - 18.

Физические свойства связующего в примере: плотность при 20^оС 1,198-1,217 г/см³, вязкость по ВЗ-4 при 20^оС 43-105 с, температура вспышки 288-306^оС. Вязкость модифицированной СДБ в 20-40 раз меньше вязкости исходной СДБ.

Стержневые смеси на основе песка марки 1КО2А готовили в лабораторных бегунах мод. 1М-1. Составы смесей с связующими, по изобретению и прототипу, содержали 95 мас.% кварцевого песка и 5 мас.% связующего. В течение 1 мин перемешивали кварцевый песок, затем вводили связующее и продолжали перемешивание смеси еще в течение 3 мин.

Физико-механические свойства стержневых смесей со связующими 1-4 приведены в табл.2.

При сопоставлении свойств, приведенных в табл.2, смесь со связующим по прототипу (4) следует сравнивать со смесью, содержащей связующее по изобретению 2, так как в обоих сравниваемых связующих содержится оптимальное количество активатора (10% для связующего 2 и 7% для связующего 4).

Из данных табл.2 видно, что в отличие от полигликолей кубовый остаток от ректификации метилпирролидона (КО МП) обеспечивает стержням повышение прочности в горячем состоянии на 17,5%. За счет этого стержни могут быть извлечены из оснастки при меньшей продолжительности их выдержки, что означает повышение производительности труда на стержневых и формовочных участках.

Смеси, по изобретению, обладают резко уменьшенными показателями прочности в сыром состоянии, что позволяет получить высокую пескодувную текучесть и создает предпосылки для качественного изготовления стержней в нагреваемой оснастке.

При изготовлении стержней, отверждаемых тепловой сушкой в сушилках (методом конвективной сушки) сравниваемые смеси содержали 90 мас.% кварцевого стекла, 3 мас.% формовочной глины и 7 мас.% связующего (2 по изобретению или 4 по прототипу). Результаты испытаний этих смесей приведены в табл.3.

Как видно из данных табл.3, связующее по изобретению можно использовать в процессах конвективной сушки. Уровень прочности стержней хотя и снижается по сравнению с известным техническим решением, но остается достаточно высоким, чтобы удовлетворять требованиям литейного производства.

Сравниваемые связующие примерно одинаково снижают склонность стержней к пережогу, что хорошо видно из низких показателей осыпаемости.

Таким образом, связующее обеспечивает получение более высокой прочности стержней и форм в горячем состоянии и более высокой пескодувной текучести смеси при изготовлении стержней и форм в нагреваемой оснастке. Связующее может быть использовано в составах смесей, отверждаемых тепловой сушкой в сушилках.

1. СВЯЗУЮЩЕЕ ТЕПЛОВОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающее материал на основе водорастворимых лигносульфонатов и побочный продукт органического синтеза, отличающееся тем, что, с целью улучшения пескодувной текучести смеси и повышения прочности форм и стержней в горячем состоянии, оно содержит в качестве побочного продукта органического синтеза кубовый остаток от ректификации метилпирролидона при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Материал на основе водорастворимых лигносульфонатов - 85 - 95
Кубовый остаток от ректификации метилпирролидона - 5 - 15
2. Связующее по п.1, отличающееся тем, что кубовый остаток от ректификации метилпирролидона содержит, мас.%:
Метиламид оксимасляной кислоты - 70 - 90
Метилпирролидон - 10 - 30