Смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1977 года по МПК B22C1/20 

1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой обработкой.

Известна смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой обработкой, содержащая наряду с огнеупорным наполнителем связующее на основе лигносульфонатов и минеральный активатор отверждения связующего, в качестве которого используется сзльфат натрия 1. Ввиду обратимого характера отверждения связующего на основе лигносульфонатов, характерного для данной смеси, последняя обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к разупрочнению стержней и форм под влиянием влаги, поступающей из окружающей среды.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой обработкой, содержащая наряду с огнеупорным наполнителем связующее на основе лигносульфонатов и минеральный активатор отверждения связующего, в качестве которого используются минеральные соли аммония, например сульфат аммония 2. В процессе сущки стержней и форм из указанной смеси при температуре 280-300°С

имеет место необратимое отверждение связующего на основе лигносульфонатов, вследствие чего повышается прочность и снижается гигроскопичность смеси. Однако желательно и дальше улучшать эти свойства смесей, что позволит повысить скорость сушки, увеличить выпуск стержней и форм, улучшить качество отливок.

Цель изобретения - повышение прочности стержней и форм и снижение их гигроскопичности. Это достигается тем, что смесь содержит в качестве минерального активатора отверждения связующего фосфористую кислоту при следующем соотнощении ингредиентов, рее. %:

Связующ,ее на основе лигносульфонатов1,5-10,5

Фосфористая кислота0,15-5,25

Огнеупорный наполнительОстальное

Стандартная фосфористая кислота (МРТУ 69-6555-70) представляет собой порошкообразное вещество, растворимое в воде. Она может быть использована как в исходном сухом виде, так и в виде водного раствора; химическая формула НзРОз. При содержании фосфористой кислоты в составе смеси ниже 0,15 вес. % нивелируется ее влияние как активатора отверждения связующего, а при содерлсании кислоты более 5,25 вес. % дальнейшего улучшения свойств не. наблюдается.

Примером связующего на основе лигносульфонатов является сульфитно-дрожжевая бражка {ОСТ-81-79-74).

Активацию лигносульфонатов фосфористой кислотой осуществляют в процессе приготовления смеси. Кислота может быть добавлена к наполнителю до или после введения лигносульфонатов. Возможно также предварительное введение фосфористой кислоты в виде порошка или водного раствора в связующее на основе лигносульфонатов.

Стержни и формы из предложенной смеси отверждают тепловой обработкой в температурном интервале 280-300°С. При этом достигается конденсация лигносульфонатов, их перевод из стеклообразного в вязкотекучее состояние, а затем и в необратимое состояние. Тепловая обработка стерж;ней и форм при температуре ниже 280°С не обеспечивает полного перехода лигносульфонатов в необратимое состояние, вследствие чего смеси имеют повышенную гигросконичность. Повышать температуру сушки сверх 300°С неделесообразно, поскольку снижается поверхностная прочность стержней и форм.

Выбор в качестве активатора отверждения лигносульфонатов именно фосфористой кислоты обусловлен тем, что наряду с высокой скоростью отверждения фосфористая кислота обеспечивает и более высокую нрочность смесей после их тепловой обработки при 280- 300°С по сравнению с вариантами использования в качестве активаторов как минеральных солей аммония (например сульфата аммония), так и известных минеральных кислот (например фосфорной или серной).

Пример. Приготавливают смеси № 1-3, содержащие в качестве активатора фосфористую кислоту (согласно изобретению), и смесь № 4, содержащую в качестве активатора сульфат аммония (прототип). Кроме того, для сравнения эффективности действия кислотных активаторов приготавливают смесь № 5 с использованием в качестве активатора ортофосфорной кислоты и смесь № 6, в которой активатором служит серная кислота. Составы смесей № 1-6 приведены в табл. 1. Содержанне связующего и активаторов в

Таблица 1

Таблица 2

смесях № 1-6 выбирают, исходя из их оптимальных значений.

Порядок приготовления смесей соответствует указанному. Из смесей готовят стандартные образцы и отверждают при 280-300°С в течение 7,5; 15; 30; 45; 60 и 75 мин. Прочность смесей на растяжение определяют по стандартной методике, а гигроскопично-сть - по массе влаги, адсорбированной отвержденными образцами в течение 48 ч при 20°С и относительной влажности воздуха 98%.

Прочность и гигроскопичность смесей № 1- 6 приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что при использовании в качестве активатора фосфористой кислоты прочность смеси повышается до 20,60 кгс/см, а продолжительность тепловой обработки сокращается с 45-60 мин до 30 мин. Кроме того, уменьшается гигроскопичность смеси.

Пропорционально повышению скорости отверждения возрастает производительность и снижаются затраты, связанные с тепловой обработкой стержней и форм. Кроме того, снижается склонность смесей к пережогу, повышается поверхностная прочность стержней.

6

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых тепловой обработкой, включающая огнеупорный наполнитель, связующее на основе лигносульфонатов и минеральный активатор отверждения связующего, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности форм и стержней и снижения их гигроскопичности, она содержит в качестве минерального активатора отверждения связующего фосфористую кислоту при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Связующее на основе

лигносульфонатов1,5-10,5

Фосфористая кислота0,15-5,25

Огнеупорный наполнительОстальноеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Сборник научных трудов Челябинского политехнического института, Челябинск, 1975, вып. 155, с. 154-159 (прототип).