Экзотермическая смесь для обогрева литейных прибылей Советский патент 1978 года по МПК B22D27/06 

1

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам экзотермических смесей для обогрева прибылей стальных и чугунных отливок.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая смесь для обогрева литейных прибылей, содержащая, вес. %: алюминиевый порошок 18-19; марганцевую руду 5,2-6,1; окислы железа (железную окалину) 22,5-24,3; криолит 1,4-2,3; огнеупорную глину 7-8; связующее (сульфитный щелок плотностью 1,27 г/см) и 3-3,5; огнеупорный наполнитель (кварцевый или шамотный песок) 38-41; воду 3,0-3,5 1.

Однако известная смесь имеет значительную величину отрицательного кислородного баланса состава при низкой газопроницаемости смеси, что не позволяет создать условия для полного окисления дорогостоящего компонента - алюминия, следствием чего является невысокая эффективность применения указанной смеси для обогрева прибылей отливок. Кроме того, эффективность обогрева прибылей такой смесью значительно снижается вследствие повышенной теплопроводности экзотермической смеси в исходном состоянии и невысоких теплоизолирующих свойств продуктов ее сгорания.

Цель изoбpeтe п я - повышение тепловой эффективности экзотермической смеси.

Достигают это тем, что предложенная экзотермическая смесь для обогрева литейных прибылей, включающая алюминиевый порошок, окислы железа, маргапцевую руду, криолит, огнеупорную глину и связующее, содержит указанные ингредиенты в следующем количественном соотношении, вес. %:

Алюминиевый порошок19-23

Марганцевая руда3-5

Окислы железа10-15

Криолит4-6

Огнеупорная глина52-55

Связующее3-5

Увеличение содержания молотой огнеупорной глины до 52-55 вес. %. В составе экзотермической смеси при указаином соотношении остальных ингредиентов способствует повышению ее эффективности за счет улучшения теплоизолирующих свойств смеси в исходном состоянии, а также благодаря повышению теплоизоляционных свойств продуктов ее сгорания. Расширение огнеупорной глины при нагреве нриводит к частичному разрушению структуры смеси и образованию трещин в зоне ее горения, что создает условия для окисления избыточного алюминия кислородом воздуха. Кроме того, кремнезем.

входящий в состав огнеупорной глины, при повышеккой температуре окисляет значительную часть избыточного алюминия и способствует более рациональному нснользозанию дорогостоящего горючего комнонента.

Следствием указанного влияния молотой огнеупорной глнны является повышение температуры и замедление скорости горения смеси, что значительно повышает ее тепловую эффективность.

Для приготовления предложенной смеси используют алюминиевый порошок с содержанием активного алюминия не менее 90% и величиной зерна менее 0,6 мм.

Марганцевую руду вводят в смесь в виде флотоконцентрата или в молотом виде с величиной зерна не более 0,5 мм, нредпочтительно 0,2 мм. Содерлсание марганца в марганцевой руде должно быть не менее 35%.

В качестве окислов железа используют молотые железную окалину кузнечного или прокатного производства или. гематитовую или магнетитовую железные руды с величиной зерна менее 0,5 мм, предпочтительно 0,2 мм.

Суммарное содержание окислов железа и марганцевой руды не доллшо превышать

20 вес. %. При большом содержании этих компонентов в составе смеси продукты ее сгорания будут иметь повышенную теплопроводность, вследствие наличия в них большого количества восстановленных железа и марганца.

При суммарном содержании окислов железа и марганцевой руды менее 13 вес. % экзотермическая реакция в смеси может протекать только при значительном поступлении тепла извне.

Для приготовления экзотермической смеси в качестве катализатора процесса ее горения используют 4-6 вес. % криолита. При содержании криолита менее 4 вес. % смесь имеет высокую температуру воспламенения (более 800°С) и горения (более 1600°С) при большой скорости протекания процесса. Увеличение содержания криолита более 6 вес. % в

составе смеси не оказывает влияния на характеристики ее горения.

В качестве связующих компонентов в экзотермической смеси можно использовать декстрин, сульфитный щелок, жидкое стекло,

синтетические смолы и др.

Составы предложенной и известной смесей приведены в таблице.

Для приготовления экзотермических смесей применяют алюминиевый порошок марки АПВ (ТУ-48-01-73-71).

В качестве окислителей используют флотоконцентрат марганцевой руды (ТУ-14-9- 50-73) и молотую гематитовую железную руду (ТУ-14-9-53-73). Катализатор реакции горения - криолит (ГОСТ 10561-63).

В качестве наполнителя применяют молотую огнеупорную глину (ГОСТ 3226-65), в качестве связующего - декстрин (ГОСТ 6034-51).

Для оценки тепловой эффективности предложенной экзотермической смеси используют коэффициент эффективности (Кзф - отношение продолжительности затвердевания отливки шара диаметром 150 мм, залитой в оболочку из экзотермической смеси толщиной 30 мм, к продолжительности затвердевания такой же отливки в форме из песчано-жидкостекольной смеси).

Заливку форм производят сталью марки 20Л при 1560-1580°С.

Продолжительность затвердевания отливки шара определяют посредством платино-платинородиевой термопары, спай которой устаполости. За навливают в центре шаровой температуру затвердевания принимают 1470°С, что приблизительно соответствует

температуре солидус для данной марки стали.

Значения Кэф для предложенной и известной смесей ПредложеннаяКэф

12,80

23,05

32,95 Известная

(прототип)2,50

Таким образом, предложенная экзотермическая смесь обеспечивает получение следующих технико-экономических .преимуществ:

Повышение тепловой эффективности экзотермической смеси за счет з лучшения теплофизических характеристик исходной смеси и продуктов ее сгорания, а также вследствие повышения коэффициента использования алюминия обеспечивает увеличение выхода годного на 5-8% по сравнению с известными смесями, что соответствует экономии 80- 100 кг жидкого металла на 1 т годных отливок.

Если принять во внимание, что экзотермические смеси для обогрева прибылей отливок находят ограниченное применение на заводах страны, то замена обычных прибылей на обогреваемые предложенной экзотермической смесью позволит повысить выход годного стального и чугунного литья до 80-85%, т. е. сэкономить 400-450 кг жидкого металла на 1 т годных отливок. При этом экономический эффект составит не менее 5 млн. руб. в год.

К экзотермической смеси предлол енного состава предъявляются невысокие требования по газопроницаемости. Это позволяет для приготовления смеси использовать исходные материалы с пониженными требованиями по гранулометрическому составу, что уменьшает стоимость экзотермической смеси.

Отсутствует опасность воздействия смеси и продуктов ее сгорания на химический состав металла прибыли и подприбыльной части отливки.

Формула изобретения

Экзотермическая смесь для обогрева литейных прибылей, включающая алюминиевый порошок, марганцевую руду, окислы железа, криолит, огнеупорную глину и связующее, отличающаяся тем, что, с целью повыщения ее тепловой эффективности, ингредиенты взяты в следующем количественном соотношении; вес. %:

Алюминиевый порошок19-23

Магранцевая руда3-5

Окислы железа10-15

Криолит4-б

Огнеупорная глина52-55

Связующее3-5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №470356, КЛ.2 В 22D 7/10, 13.02.74, 1975.