Водорастворимое связующее для литейного производства Советский патент 1989 года по МПК B22C1/26 

Изобретение относится к .литейному производству, а именно к составам смесей, ис- нользуюши.хся при изготовлении литейны.х стержней и форм.

Цель изобретения - снижение стоимости связующего, устранение пригара, обеспечение ;ierKoi( выбиваемости смесей, возможности регенерации и повторного использо- вапия компонентов стержневых и ф )рмовоч- Hiiix смесей.

рпменяемы.х в качестве связуюи;е1 о I ид)(;.п.кованные продукты озонодиза (ГГЮ) тяже.1ы пе((1гяьп 1.х остатков, природны.х би- II асфальта или выделенны.х из ни.х cмo lиcт(J-acфa. lьтoвы,x веществ.

Физико-.химические характеристики но- ,1учаемы.х водораствори.мых продуктов озоно- .1итической деструК1Ц1и нефтяны.х высок) о лекудя)ны.х соединени11 колеблются в за висимости от природы ис.ходного сырья и ус,1овий озонирования. С.редние молекчмяр ные массы продуктов озонолиза смол и ас фальтенов из различмы.х нефтей, нриродн, битумов, остатков от заводской нефтеперера ботки, измеренные noc. ie : терификапии не ..vCTB диазометаном тля подав.тения асс: 1иапии мо.текул из-за образования ме/кх о ,текулярны.х водородны.х связей, М1М1Я101ч я от ,380 до 900 а.е. м, чаше всего сосгав.тя, 600- 800 а.е.м. Э,1ементный состав njioixh

СХ)

о

I /« .

TUB колеблется в пределах, мае. /о: С 60,0- 73.0; Н 5,5 10.5; N ().6--1,5; S 0,9- -3,0 (до 4.5 в с:1учае выеок(.)серниетого еырья) О 9.2 :51.4. ЛАолекулы продуктов содержат в среднем 1.3 2,2 группы СООН (в солевой ijiopsie - COONa).

В экспериментах, в качестве водорастворимых связующих были иснользованы продукты озонолитической деструкции остатка (гудрона 540°С) от вакуумной перегонки товарной западносибирской нефтн, а также асфальтита и «бутановых смол, полученных при стунепчатой деасфальтизации то1Ч) же остатка легким бензипом НК -404 и сжи- жеппым бутаном.

(интез продуктов нроводп.тся следующим образом.

Образцы исходного вещества (гудрона, а с (f) а. ИЛ и та. «бутано1 ых смол) )ряли н ((,,, (20 I в 3W) м.:Г|. номещадп pacTBOfi в реакционны сосуд барботажного типа н озо- ни)()вали путем пропускания через раство) (;зо и окис.юрод noil смесп. вырабатьн аемой , 1абораторпым 1 еператором озона. Иог.ю- щеппе озона коптролирова.тн посредством пенрер1явного измерения концентрации О, в отходящем газе с помощью УФ-детектора ана,1нзатора .Л;1( 4 н регистрации показаний на . lenre самонисца. При исполЬ)Зова- ПИИ генератора с производительностью по

ОЗОПу около 2 Г; Ч 11 рОДО. 1 ЖИТеЛ Ь ПОСТ Ь ОЗОНИ)|) состав. я,ч а 1.5 2,0 ч. По оконча- 1П1п озоннроващ1я реакционную смесь посили в круглодонную колбу с мешалкой и обрагпым о.1оди. 1ьннком. прнлива. щ 40 30 мл 10 ; п-но|о раствсфа аОП и при интенсивном нерсменшвании пагрева.ли до кипения в течение 20 30 мин с целью гидро- , Н1тического расщеп.лення озонидов. Затем смесь ох;1аждали. переносили в делительную воронку и после расслое1П1я фаз сливали нижний c.ioii, содержаний ,, водонераст- ворнмые продукты и не11рореагнровавц не компоненты сыр1)Я. С)ставн неся в воронке водпо1це.1очно11 pac iBop п всн.лывнще нри отстаивании смо.юобразные вещества нере- носи. щ в испаригельную чашку. ()тпа|1пвалп воду и по.пученную массу сущилп в вакууме (20 40 мм П.ст.) нри 50 -60°С.

выделенные ГПО-поро1нкообразпые вещества буровато-черного цвета, обладают значительно растворимостью в воде (до 200 г;. 1 и выше). Поданным, полученным при прямом анализе ГПО или после их неревода в кис.чую форму (табл. 1). эти вещества нредставляют co6oii сложную смесь Na-co- лей цо.ти(} ункциона.1ьных органических кислот, (.удя ио ПК- и ПМР-спектрам. в этих кис. ютах. кроме групп (ЮОН (в со.левой форме(X)ONa. в среднем по 1.5 2,0

rpyinH) в расчете на молекулу), содержится ин роки набор карбонильных, гидроксиль- ных (в т.ч. (|.)енольных). сульфоксидных.

суль(})онных и других гетерофункций. Большинство углеродных атомов в матекулах образуют алифатические и алициклические структуры, и не бо.лее 25 7о общего числа ат(к

мов С вхолят в состав ароматических, нре- имун1ественно бензольных, ядер.

П|)и приг отовлении стержневых и фо) мовочных смесей, связующее (в солевой форме) истирали в тонкий норошок н прибав лялп в рас четном количестве к неску марки 1К01(), содержащему 1 /о г.линистых частиц. Смесь неремешивали в бегунах в течение 10 мин. затем добав.чя.лн воду в количестве 4 5°/о от массы сухой смеси и доно.лни- тельно иеремещива.ли в течение ен1,е 10 мин. Пз по.лученной сырой массы формовали об- разць для нроведеиия измерений физико-механических характеристик сог.ласпо ГОСУГ 23409 78. Перед исп1 1тапиями образцы сушили н гермоц1ка1)эу нри ностенеппом новы не щи температур) от до 1.50 (I н течение 45 и 1ос.1едую,ем выдерж ва Н И П)И 150 С. С)б|,ая )ОДОЛЖ 1ТеЛЬ ОСТЬ o6pa3 U)B3 ч.

РезуЛ|/ГаТЬ СП) в

в )име|)ах 1 3 к (. ;)а.1)1ому .лк.) добав.ляли 1 мае./о сухого ид|и)л 1зата )одукто о«)1() 540 Г.

в ipiiMe|)a 4 i 5 2 3 мас. /n fiK) , асфа.льта и i ip ieMepax Ь .

1 3 мае. ; ,I ГПО nvTaiio ibix 3 loi o же гудро 1а.

Во icex 1)имерах ) ei-:iibix (. а сжат1 е растяжепие Bf)3pac галл с уве.лпчен 1ем рас :1Да С ЯЗ 10Щ1. о, доСЛ1 аЯ npl З - /о-ИОЙ Доба(Ке б с;г.сУХ

2() 286,,;,,- 12.2 13.() . Повы1 ен 1е добавки уже сверх 2.5 мае./и цр 1водил к . 1е- бо. 1араста1 ию 1рочпос1и образ 1ов. ()П паемост1) сухих образ1 ов в мерах 2 9 , с уне. добав- К 1.-вязую цего, оставаясь тем ie

160.

()с,1 1аемость образцов пе 1ревь - . 0, 1ри Г- /(,-ной добавке и . ри расхода свя- .

Для изучения 1 оведения ГПО при те)И- ческом воздействии в ipo iecce .литья и качества олучаемых отлив(;к проведе1 а серия

экс 1ериментов со стержнев|)ми смесями. о- лученными добавках 2.0 2.5 мае. /о рол зоваиных 1родуктов оз(чо.лиза 1ефтя- ного -удрона или «бутановых емо.л. к 97,5 98. минера 1Ь 1()Г() 1аиолпите. (неска 1КОИ) с примесью 1 /г, г.). смес1

е1)еме1 1ивали в барабанном смес 1теле в те- 15 мин, затем .юбавля.ли вод в ко- Л1 честве 5 - /о от массы су.хого матер 1а.ла н 1овторно 1ере.меп ивали в тече1 1е 10 ми1.

В разборный стержневой ящик, установленный на чугунной плите, устанавливали модель, засыпали сырую стержневую смесь до верха ящика, тщательно утрамбовывали, удаляли изли1ики смеси и заглаживали поверхность, после чего накрывали ящик второй плитой, переворачивали его на 180°, снимали оказавшуюся сверху плиту, извлекали модель, разбирали стенки стержневого ящика и перепосили полученную форму на чугунной плите в термоп каф. Сущка проводилась в условиях, описанных вьипе. Просуп1ен- ные формы использовали для получения отливок из алюминия: латуни, стали (температура расплавленного металла 730, 1050 и 1560°С соответственно).

По охлаждении прогревшая стержневая смесь легко отделялась от отливок при слабом постукивании как на внешних поверхностях, так и в поднутрениях и отверстиях. Поверхность отливок - гладкая, без следов пригара. Глубина прогорания форм - от 10-15 мм (алюминий, 730°С) до 50-60 мм (сталь, 1560°С) от поверхности отливки.

Для изучения возможности повторного использования отработанного материала комки разругпепной формы, изготовленной с применением ГПО «бутановых смол и использованный нри получении алюминиевых отливок, измельчали в .лабораторных бегунах пез предварительного разделения прогоревпшх п непрогоревщих участков. Из полученного сыпучего материала при добавках того же свя- зук)Н1, готовили новые смеси, физико-механические характеристики которых приведены в табл. 2 (примеры 12 и 13). По ре- .-1ьтатам испытаний образцы, сформованные из смесей с регенерированным наполнителем, набирают после сушки ту же прочность, что и образцы из с.месей на основе свежего песка, при существенно (на 0.) 1,0 мас.%) меньших расходах связуюию Это свидетельствует о сохранении высок адгезионньгх свойств у соогветствч ч ти органических веществ после литья и lU i

торном проявлении этих свойств при llpliic

товлении новой стержневой смеси. (х) ются достаточно высокая газопроницаемо, i ь и низкая осыпаемость стержней и форм.

Опыты по получению отливок с использованием форм на основе регч нерировапп: материалов дали столь же хорошие резу.г. таты, что и эксперименты по литью с нением свежих напо.тнителей.

Приведенные экспериментальные дани.;:

5 указывают, что такое связующее, а именн ) водорастворимые продукты щелочного ;ч/ ролиза озонированных нефтяных остатк.)и . их смолисто-асфальтовых компонентов, (м печивают при добавках до 3 мас. ш гQ чение качественных стержневых и формин(, i пьгх смесей без применения огнеопасных ii токсичных органических растворителе и к : ких-.:|ибо добавок ины.х реагентов. Or.ir.i Kn H:J цветных и черных металлов, пол чпом.;. с использованием таких CMeceii, хар.чкп ji i

ЗуЮТСЯ точностью ИЗГОТОВ.1еНИЯ, . Id hun I M

биваемостью и отсутствием пригара Ком ч ненты отработанных стержне11 и иг лаются полной (минеральные намол ; ; i IM; или частичной (neiipoi opeBinee сня. ii .iU t 0 рс1-еиерации.

Формула изобретен : я

При.менение Г11дролизов;ипи)1х пи..

продуктов озонолиза смолисто-асфа.п/П . 5 ко.мпонентов нефтей и нефтяпькх OCT, качестве водораствори.мого связующе:и л .т и те ( того производства.

5

Таблица2

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей, использующихся при изготовлении литейных стержней и форм. Цель изобретения - снижение стоимости связующего устранения пригара, обеспечение легкой выбиваемости смесей и возможности регенерации и повторного использования компонентов стержневых и формовочных смесей. В качестве связующего применяют гидролизованные щелочью продукты озонолиза смолисто-асфальтовых компонентов нефтей и нефтяных остатков. Такое связующее позволит при добавках к минеральному наполнителю в количестве до 3 мас.% получение стержневых и формовочных смесей и соответственно сухих стержней и форм, по важнейшим показателям (прочности, газопроницаемости, осыпаемости) не уступающих типичным изделиям на основе водорастворимых синтетических смол. А также получать отливки из цветных и черных металлов, характеризующихся точностью изготовления, легкой выбиваемостью и отсутствием пригара. Кроме того, с таким связующим становится возможным регенерировать минеральный наполнитель и непрогоревшую часть реагента и вторично использовать их для приготовления стержневых и формовочных смесей. 2 табл.

i,-.,.

yi aiioii.;i смолы

Смолы Смолы - КО М

.люиые

смолы

li UU..- I П,-.( Д;)( ,-,Нг-,,1 сня1.Г1- -t--i / сы с у -

-fM-| .-IP с и1 ,02,03,02,0 3,01,02,02,53,03,5- 1,5- 1,52,0

и,г3,0

lllu.4M(c i ь па с ;а-1 ио , сж.

сух, к /см-12,0 22,Р 26,022,7 28,2 И,822,2 25,026,5

Ilpo iiioc i b иа i.c : Гн..кг/см 4,79,6 12,310,1 13,6Д,59,7 11,612,92,8- 1,5- 9,3 12,2

12,0 10,0 Г.1 ii iipniniiiii 21,6 25,f

П, 1

18Л 175 163 180 162 196 180 177 16В 150 80 184 180

0,20 (1,15

i,-.,.

yi aiioii.;i смолы

Смолы Смолы - КО М

21,6 25,f