Смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1983 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к области итейного производства, а именно к оставам способа для изготовления итейных форм и стержней.

Известна смесь, для изготовления итейных форм и стержней на основе. железорудных концентратов и ортофосфорной кислоты Cl

Связующими, компонентами в этой композиции являются кислые фосфаты двух- и трехвалентного железа. Дан- , ная смесь характеризуется низкой конечной прочностью, разупрочнением стержней в процессе хранения и затрудненной выбиваемостью из отливок.

Наиболее близ.кой к описываемому изобретению по технической сущности . и достигаемому результату является самоотвердевающая смесь для изготовления литейных форм и стержней, со- . держащая ингредиенты в следующем соотношении, мае. %: материал на основе окисловполивалентных металлов, а , именно; на основе закиси железа (магнетитовый железорудный концентрат ) 5-10; ортофосфорную кислоту плотностью 1,65-1,75 г/см 34-8,- фосфатное связующее, а именно алюмохромофосфат 0,1-1,0; огнеупорный наполнитель остальное C2J.

Указанная смесь характеризуете высоким содержанием фосфора в пересчете на фосфорный ангидрид (2-4%),что приводит к насыщению поверхностного слоя отливок из черных сплавов фосфором; и в связи с этим к ухудшению ударной вязкости металла поверхностного слоя отливки.

Целью изобретения является .уменьшение фосфатации поверхностного слоя отливок из черных сплавов и повышение ударной вязкости металла в поверхностном слое отливки.

Для достижения поставленной цели смесъ- для изгдтовления литейных форми стержней, включающая огнеупорный наполнитель, фосфатное связующее и отвердитель на основе окисловполивалентных металлов, содержит указанные ингредиенты в следующем соотношении , мае.%:

Фосфатное связующее (в пересчете на су- хо.е вещество J 1-5 Отвердитель на ос нове окислов поливалентных металлов 1-10 Огнеупорный напол,нительОстальное

В качестве фосфатного связующего смесь согласно настоящему изобретению содержит алюмохромофосфат или хромофосфат, а в качестве отвердителя на основе окислов поливалент.ных металлов - материал на основе закиси железа или двуокиси марганца.

Хромофосфатная связка готовится смешиванием следующих компонентов

взятых в соотношении, мас.%: окись хрома 10-12, ортофосфорная кислота 40-45, в-ода 45-50, при этом Сг восстанавливается до Сг раствором формалина.

Ллюмохромфосфатная связка выпускается в промышленных масштабах и содержит 50-60% алюмохромофосфата и 40-50% воды. . .

Отвердителями водного раствора.материала, содержащего хромофосфат, взяты окислы преимущественно двухвалентных металлов из ряда переходных поливалентных металлов типа железа или марганца, которые содержатся

5 в таких промьдчленных продуктах, как железная и марганцевая руды, их концентраты, колчеданные огарки (отход производства серной кислоты ), а также марганцовистые шлаки с содержанием, окислов марганца до 20%.Под- робная характеристика материалов приведена в табл. 1.-

Увеличение количества связунмяего и отвердителя свыше верхнего предела приводит к возрастанию прочностных характеристик стержней и форм, но и в то же время значительно ухудшается выбиваемость, уменьшение их содержания ниже нижнего предела резко ухудшает .кинетику отверждения.

Составы смесей и их фиэико-механические характеристики приведены в табл. 2 и 3. Смесь 1 взята за прототип, а смесь 2 за аналог.

Применение в составе смеси связующего, представляющего водный раствор материала, содержащего хромофосфат, в сочетании с окислами переходных пол.ивалентных металлов, типа железа или марганца позволяют наряду с быстрым отверждением, как в холодной, так и- в горячей оснастке, получить высокие кбнечные-прочности, а также хорошую выбиваемость. Так, например, прочность на сжатие стандартных образцов, приготовленных изсмеси, через 10 мин выдержки на воздухе составляет 1-2 кгс/см, а через 1 ч прочности достигают 6-10 кгс/см, чт позволяет через .10 мин раскрыть стержневой ящик, а через 1 ч транспортировать стержни к месту заливки. Конечная прочность стержней порядка 25-30 кгс/см, а работа .выбивки составляет 20-30 Дж. В процессе хранения стержни не разупрочняются, а их осыпаемость находится в предела 0,01-0,1%.

Смеси в описываемом изобретении можно подвергать тепловому отверу. нию, при этом для увеличения жив чести смеси до 3-4 ч количество о. вердителя необходимо уменьшить до 1 вес.%. Применение тепловой обработки дает возможность сократить цикл о.тверждения до 2-5 мин при температуре нагрева 230-250 с. Прочность образцов на растяжение при этом составляет 7-16 кгс/см.

Изобретением предусматривается возможность приготовления с указанным соотношением ингредиентов смесей в жидкоподвижном состоянии. С этой целью вводится избыточное количество воды (1-4%) и ПАВ (О,1-0,5%N

Смесь по предлагаемому изобретению приготавливают путем смешивания огнеупорного наполнителя с матерИаглами на основе окислов железа или марганца с последующим введением фосфатного связующего (АХФС или ХФС и перемешиванием до его полного равномерного распределения по объему сухих ингредиентов.

При изготовлении самоотверждающе смеси предпочтительно использовать смеситель непрерывного действия.

Изобретение иллюстрируется еледующими примерами.

В табл. 2 приведены составы смесей №№ 1-11 по предлагаемому изобНаименование материалов

Хромофосфатная связка (ХФС) Алюмохромофосфатная связка (АХФС) РоОд(ТУ-6-18-166-78)HjO

Железо-рудный концентрат (ТУ-14982-7-5) Колчеданные огарки (.ТУ-1280-45) Марганцевая руда (пиролюзит) (ТУ-14-9-54-73

Марганцевая руда карбонатная (ТУ-14-9-54-73)

ретению и № 12-14 по известному техническому решению Г2.

В табл. 2 и 3 составы 1-7 согласно настоящему изобретению с/.ужат иллюстрацией достигаемых физико-механических показателей. При среднем содержании ингридиентов, составы №№ 8-11 служат иллюстрацией фосфатирующей способности описываемой смеси и ее влияния на ударную вязкость металла (аналогичные данные приведены для составов г№ 12-14 согласно известному техническому решению С2 И.

Из сравнения показателей фосфатации и ударной вязкости для смесей № 8 и 12 или 9(li; и 13, или №№ 10 и 14 следует, что смесь согласно настоящему изобретению обеспечивает уменьшение фосфатации поверхностного слоя отливок из черных сплавов и повышение ударной вязкости металла .в поверхностном слое отливки. I

Сг,0,- 10-12i Р,Ос- 30-321 Н,.0 -

Ре20э 63-67 Fe О 20-27; Са О .0,5-0,6; /iljOj 0,2-0,6.

Мп 22-25; потери при прокаливании 15-17 v. Таблица ,Содержание основных составляющих мас.% 32-39} AljO В-10; Сг,0, 3,2-,5; kO-kS. Ре„0 70 SiO 23; S не более 3/ Мп i7-52, ЗЮоне более 10; Р 0,20

792699

Таблица 2

Концентрат марганце-выхруд (пиролюзит) 5 - - 5 Марганцевая руда.карбонатная- - 5 Магнетитовый железорудный концентрат - 5 - Ортофосфорная кисло- . та пл. 1,7 г/см - - - Вода- . -. :- - Некаяь - - - Содержание фосфора . , в говерхностном слое отливки при марке . . металла ... сталь 25Л . - - чугун ВЧ 38-17 - . - - Ударная вязкость, кг/см в поверхностном слое отливки при марке металла:

сталь 25Л

чугун. ВЧ 38-17 песок кварцевый 1К02А9891,58591,5. АХФС13,553,5 - хфс , .

Продолжение табл, 2 - - - - - -. - 3 -. - о, 4 - - . по прототипу 90,985,5 81 ОД0,5 1

5,0 10

ритные огарки

Концентрат марганцевых руд (пиролюзит

Марганцевая руда карбонатная .

Магнетитовый железорудный концентрат

Ортофосфорная кислота пл. 1,7 г/см

Вода Некаль

Содержание фосфора в поверхностном слое отливки при марке металла 0,05 0,060- 0,063 0,059 0,062 0,066 сталь

чугун ВЧ 38-17

Ударная вязкость, кг/см в поверхностI ном слое отливки при марке металла г

8,010

5,0

5,0 6,08,0

4,0

0,12- 0,09- 0,11 0,15 0,054- 0,08- 0,09- 0,120,058 0,09 0,11 0,13

792699 Наименование I Показатели свойств ..........l;ill -E Живучесть, 1ИИН3-6 ;10-12Прочность на ежа- . тие|, кг/см через 10 мин1,6-30 мни3,61,54,61ч6,13-54ч .19,08-924 ч2711-1372 ч27,5 13-14.Осыпаемость/ % 0,03 0,10 Газопроницаемость, . ед.: 230 300-400 Работа выбивки, Дж ; 2116-1910Продолжение табл. 3 ля смесей, Ii°LliIin L ir. по прототипу - . « . ----- --- - , - - --- ---- - - - -, - - --