СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ ТЕПЛОВОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК B22C1/20 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к связующим материалам на основе водорастворимых лигносульфонатов, применяемым для изготовления литейных стержней и форм, отвеpждаемых тепловой обработкой конвективным способом.

Целью изобретения является повышение скорости теплового отверждения форм и стержней и улучшение их качества за счет снижения осыпаемости.

Сущность изобретения заключается в следующем. Кубовый остаток от производства 1,4-бутандиола представляет собой вязкую со специфическим запахом темно-коричневую жидкость плотностью (при 20^оС) 1,13-1,18 г/см³, условной вязкостью (по ВЗ-4 при 20^оС) 1200-18000 с, содержанием сухих веществ 60-95 мас.%. С водой кубовые остатки 1,4-бутандиола смешиваются неограниченно.

1,4-Бутандиол - двухатомный спирт алифатического ряда. Бесцветная почти непахнущая вязкая жидкость со сладким вкусом, хорошо растворимая в воде и спиртах. Химическая формула
-CH₂-CH₂-
Осмоленные продукты (олигомеры) - смесь высококипящих органических веществ, образующихся в результате термической полимеризации 1,4-бутандиола.

Производство 1,4-бутандиола представляет собой многостадийный синтез органических продуктов. Первоначально в реакторе в присутствии медно-висмутового катализатора протекает реакция между формальдегидом и ацетиленом с образованием 1,4-бутандиола. Образование 1,4-бутандиола из ацетилена и формальдегида происходит в две стадии: сначала образуется пропаргиловый спирт, а затем 1,4-бутандиол.

После ректификации и очистки 1,4-бутандиол подвергают гидрированию до образования 1,4-бутандиола.

На стадии ректификации 1,4-бутандиола, сущность которого заключается в отгоне воды, спиртов и других промежуточных продуктов от 1,4-бутандиола, выделяется побочный продукт в виде пастообразной массы.

Технологической схемой предусмотрено сжигание кубового остатка в установке термического обезвреживания. Утилизация кубового остатка, предусмотренная изобретением, позволяет отказаться от дорогостоящей операции его сжигания.

При использовании потребителем данного продукта в качестве модификатора СДБ разбавления его водой не требуется.

Примером материала на основе водорастворимых лигносульфонатов служит сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) согласно ОСТ 13-183-83.

Предлагаемое связующее приготавливают путем совмещения и тщательного перемешивания указанных материалов в течение 3-5 мин до получения однородной жидкости.

Связующее "СДБ-КО 1,4-бутандиола" может быть использовано для изготовления стержней и форм ручной и машинной формовкой с последующей тепловой сушкой в сушилках.

Оптимальное содержание модификатора КО 1,4-бутандиола находится в диапазоне 10-25 мас. %. При содержании кубовых остатков от производства 1,4-бутандиола в составе связующего ниже 10% и выше 25% резко возрастает осыпаемость стержней.

В табл.1 приведены составы 1-3 связующих по изобретению и 4 - по прототипу.

П р и м е р. Для приготовления предлагаемого связующего использовали жидкий концентрат сульфатно-дрожжевой бражки с натриевым основанием Камского ЦБК с содержанием сухих веществ 54,0%, плотностью 1,237 г/см³ и вязкостью по ВЗ-4 при 20^оС выше 3200 с; кубовый остаток от производства 1,4-бутандиола плотностью 1,14 г/см³ при 20^оС, вязкостью 2600 с по ВЗ-4 при 20^оС и с химическим составом, мас.%: 1,4-бутандиол 27, осмоленные продукты 73.

Стержневые смеси на основе кварцевого песка марки 1КО2А готовили в лабораторных бегунах. Составы смесей со связующими (1-4) содержали 92 мас.% кварцевого песка, 2 мас.% асбестовой крошки N 7 (ГОСТ 7-70) и 6 мас.% связующего.

В течение 1-2 мин перемешивали кварцевый песок с асбестовой крошкой, затем вводили связующее и продолжали перемешивание смеси в течение 10-12 мин.

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

Как видно из табл.2, стержни на основе предлагаемого связующего после 5 мин отверждения при 250±10^оС и последующего охлаждения до комнатной температуры превосходят по прочности на разрыв аналоговые стержни из смеси известного состава почти в 2 раза. Наилучшие показатели получены при использовании связующих составов 2 и 3, содержащие соответственно 15 и 25 мас. % КО 1,4-бутандиола. Эти составы связующего сообщают стержням максимальную прочность (15,5-16,6 кгс/см²) всего за 5 мин сушки, тогда как стержни на основе связующего по прототипу получают максимальную прочность (11,8 кгс/см²) лишь за 20 мин отверждения при тех же условиях.

Это свидетельствует о преимуществе описываемого связующего перед известным по скорости теплового отверждения.

Из данных табл.2 следует, что предлагаемое связующее сообщает стержням значительно меньшую осыпаемость, чем известное связующее.

Предлагаемое связующее может быть использовано для изготовления форм и стержней широкой номенклатуры чугунных, стальных и цветных отливок.

Использование предлагаемого связующего в сравнении с известным обеспечивает повышение скорости теплового отверждения форм и стержней в 4 раза; существенное снижение осыпаемости стержней и форм.

1. СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ ТЕПЛОВОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ, включающее материал на основе водорастворимых лигносульфонатов и побочный продукт органического синтеза, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости теплового отверждения форм и стержней и улучшения их качества за счет снижения осыпаемости, связующее содержит в качестве побочного продукта органического синтеза кубовый остаток от производства 1,4-бутандиола на основе осмоленных продуктов, образуемых при термической полимеризации 1,4-бутандиола, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Материал на основе водорастворимых лигносульфонатов 75 - 90
Кубовый остаток от производства 1,4-бутандиола 10 - 25
2. Связующее по п.1, отличающееся тем, что кубовый остаток от производства 1,4-бутандиола содержит, мас.%:
1,4-Бутандиола 5 - 40
Осмоленные продукты, образуемые при термической полимеризации 1,4-бу
тандиола 60 - 95