Экзотермическая смесь для обогре-BA пРибылЕй ОТлиВОК из МЕдНыХ иАлюМиНиЕВыХ СплАВОВ Советский патент 1981 года по МПК B22D27/06 

t

Изобретение относится к литейному роизводству, а именно к составам экзотермических смесей для обогрева прибылей отливок из сплавов на основе меди и алюминия.

Известны экзотермические смеси ля обогрева прибылей отливок, соержащие алюминиевый порошок, железную руду, марганцевую руду, плавиковый шпат, огнеупорную глину, Шс1мот связующее (технический рыбный клей) и воду Ш .

Однако данная экзотермическая смесь имеет высокую температуру начала протекания термохимических реакций, длительный инкубационный период до начала возникновения и самопроизвольного протекания термохимических реакций и мало пригодна для обогрева прибылей отливок из сплавов на медной и алюминиевой основе, кроме того она имеет сравнительно низкие физико-механические свойства.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая смесь для обогрева прибылей отливок из медных и алюминиевых сплавов, содержащая алюминиевый порошок или стружку,крошку из алюминиево-магниевого сплава, железную окалину или железную руду, кислородсодержащий окислитель с температурой разложения ниже 500°С (калиевую селитру), древесный уголь, древесные опилки, гипс строительный, глину огнеупорную, шамот и связующее С21

0

Несмотря на имеющееся указание о начале протекания экзотермических реакций 400-700С, для дальнейшей известной смеси характерно загорание лишь при температуре, со5ответствующей верхнему пределу указанного температурного интервала.

Выбор железной руды или окалины в качестве основного окислителя в экзЪсмеси для обогрева прибылей отли0вок из цветных сплавов приводит к длительному прогреву до начала разложения рудного окислителя и значительному удлинению времени до начала протекания термохимических реакций.

5

Наличие в составе смеси древесных опилок, постепенно коксующихся под действием тепла металла прибыли, способствует затрате кислорода, выделившегося при разложении

0 калиевой силитры, на их горение и ухудииает кислородный баланс термохимических реакций. Строительный гипс в составе сме си повышает гигроскопичность изделий . Кроме того, при сушке изделий при температуре порядка 180°С значительно уменьшается их прочность за счет перехода двугидрата гипса в полугидрат. При высокотемпературном разложе нии гипса, выделяются сернистые га зы, что также является отрицательным фактором. Цель изобретения - повышение эф фективности тепловой работы прибыл применительно к получению отливок из алюминиевых и медных сплавов. Поставленная цель достигается т что экзотермическая смесь для обог рева прибылей отливок из медных и алюминиевых сплавов, включающая восстановитель на основе алюминия и магния, рудный окислитель, кислородсодержащий окислитель с температурой разложения менее , глину огнеупорную, огнеупорный наполнитель и свя.зующее, отличающаяся тем, что. она содержит в качестве рудного окислителя марганце вую руду и дополнительно содержит фтористый при следующем со ношении ингредиентов, вес.% : Восстановитель на основе алюминия и маг13,5-18, ния Марганцевая руда 40,0-52, Кислородсодержащий окислитель с температурой разложения менее 500 С 0,5-6,0 Фтористый натрий 0,5-1,5 4,0-6,5 Глина огнеупорная Огнеупорный наполнитель10,0-25, Связующее4,0-6,0 В качестве восстановителя на ос нове алюминия и магния смесь согла но настоящему изобретению содержит крупку из алюминиево-магниевого сплава с содержанием магния в круп ке 3,5-15,0 вес.%. Выбор в качестве восстановителя крупки из алюминиево-магниевого сплава с определенным содержанием магния (3,5-15,0% Мд)вызван тем, что магний способствует получению на поверхности крупинок рыхлой пле ки, а это обеспечивает снижение температуры начала протекания терм химических реакций.Необходимая для снижения температуры начала реакций пористость получается при содержании в алюминиево-магниевом сплаве не менее 3,5% магния. , При увеличении содержания магни в сплаве выше 15/)% протекание термохимических реакций происходит бурно, что приводит к уменьшению условия металлом прибыли вьщелившегося тепла. При содержании в смеси меньше 13,5% алюминиево-магниевого сплава, термохимические реакции не протекают или протекают очень медленно, что не обеспечивает необходимый нагрев металла в прибыли. При увеличении содержания крупки более 18,5% реакции протекают бурно и выделившееся тепло теряется непроизводительно. Использование в качестве основного окислителя марганцевой руды, состоящей в основном из двуокиси марганца, обусловлено тем, что температура ее разложения с вьщелением кислорода находится в пределах 620-780с, что .значительно ниже температуры разложения кузнечной окалины или железной руды. Совместно с окислителями, имеющими температуру разложения ниже 500°С, марганцевая руда обеспечивает кислородом реакции окисления восстанобителя. При содержании марганцевой руды менее 40,0% выделившегося при ее разложении кислорода оказывается недостаточно для протекания термохимических реакций. Увеличение содержания ее больше 52,0% приводят к избытку количества вьщеляющегося кислорода и к излишне бурному протеканию термохимических реакций. Ввод в состав экзотермических смесей окислителей с температурой разложения, ниже 500 С обусловлен тем, что они облегчают зажигание смеси при температурах залитого в форму алюминия или меди. В табл. 1 представлены химические соединения, которые могут использоваться в качестве окислителей с низкой температурой разложения и приведены температуры их разложения. Благоприятное влияние на температуру начала протекания термохимичесй х реакций эти соединения оказывают при их содержании в смеси более 0,5%. При их содержании более 6,0% выделение кислорода происходит быстро и к моменту приобретения реакционной способности крупкой алюминиево-магниевого сплава кислород удаляется из зоны реакции и практически на ее протекания накакого действия не оказывает. Фтористый натрий вводится в состав смеси для облегчения разрушения ркисной пленки на поверхности крупки восстановителя. Кроме того, его присутствие способствует повышению связующ 1х свойств жидкого стекла и повышению прочностных свойств

смесей. При содержании фтористого натрия менее 0,5% его влияние на активацию восстановителя и повышение прочностных свойств смесей незначительное, а при. увеличении его содержания более 1,5 наблюдается снижение прочностных свойств втулок и оболочек.

В качестве огнеупорного наполнителя в состав смеси могут вводиться любые вещества, непосредственно не участвующие в протекании термохимических . реакций. Примером таких наполнителей могут служить кварцевый песок, кизельгур, вспученный перлит и другие материалы. Содержание огнеупорного наполнителя определяет температуру, получаемую при протекании термохимических реакций. Если содержание наполнителей меньше 10,0%,то температура реакций получается высокой, продукты реакци получаются в жидком состоянии и влияние экзотермиче-г ких смесей на сокращение объема прибылей уменьшается. При увеличенк . содержания наполнителей больше 25,0% удельная теплопроизводительность смесей оказывается недостаточной для самопроизвольного протекания термохимических реакций в оболочках и это не позволяет уменьшить размеры обогреваемых прибьшей.

Огнеупорную глину вводят в соста

-меси для получения необходимых прочностных свойств в сыром состоянии. При содержании ее менее 4,0% прочность в сыром состоянии получается низкой, а при увеличении содержания ее больше 6,5% заметного увеличения прочности в сыром, состоянии не наблюдается. Вместо огнеупорной глины может использоваться бентонит.

В качестве основного связующего предусмотрено использование жидкого стекла. При содержании жидкого стекла меньше 4,0% прочностные свойства получаются низкими, а при содержании его больше 6,0% дальнейшего роста прочностных свойств не наблюдается .

В табл. 2 приведены составы смесей известной и предлагаемой.

Свойства смесей приведены в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что предлагаемая экзосмесь имеет пониженную температуру начала протекания термохимической реакции и повышенную теплопроизводительность, что обеспечивает повышение эффективности тепловой работы прибыли при изготовлении отливок из алюминиевых и медных сплавов.

Таблица

Т разложе190

240 ния, «С Алюминиевый порошок или стружка Крупка из алюминиево-магниевого15,0 16,0 сплава13,5 Марганцевая руда 50,0 52,0 48,0 Железная руда Древесный уголь Древесные опилки 0,65 0,8 Фтористый натрий О,5 Натриевая селитра2,0 0,5Марганцево-кислыйкалий 21,85 22,2 Кварцевый песок 24,0 Огнеупорная гли4,0 5,0 на5,0

380

400 535 600

Таблицу 3,0 13-15 17,0 18,0 18,5 40,0 47,0 46,0 10-15 6-12 1,01,251,5 6,04,03,0 25,0 .19,4520,5 6,46,06,5

5,0

6,0 5,04,6 4,3 Объемный вес, кг/см 2,15 2,21 2,24 Прочность на сжатие в сыром состоянии ) кгс/см 0,5 0,52 0,54 Прочность на сжатие в сухом СОСТОЯНИИ; кгс/см 16,0 18,2 17,3 Прочность на растяжение, в сухом состоянии, кгс/см 4,8 4,95 4,7 Температура начала протеФормула изобретения

Продолжение табл. 2

4,0

1-5 30-35

15-20 2

Таблица 3

огнеупорную, огнеупорный наполнитель и связующее, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности тепловой работы прибыли, она содержит в качестве рудного окислителя марганцевую руду и дополнительно содержит фтористый натрий при следующем соотношении ингредиентов, вес. %: 2,27 2,30 0,60 0,62 Не менее 0,3 15,8 15,6 4,1 4,0 Не менее 5,0

.Восстановитель Fia основе алюминия и магния. 13,5-18,5 Марганцевая руда . 40,0-52,0 Кислородсодержащий окислитель с температурой разложения менее 500С0,5-6,0 Фтористый натрий 0,5-1,5 Глина огнеупорная 4,0-6,5 Огнеупорный наполнитель 10,0-25,0 Связующее4,0-6,0 2. Экзотермическая смесь оо п.1 тличающаяся тем, что

в качестве восстановителя на основе алюминия и магния она содержит крупку из алюминиево-магниевого сплава с содержанием магния в крупке 3,515,0 вес.%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Смеси экзотермические для обогрева прибылей отливок из медных сплавов. Составы смесей. Нормали машиностроения МН 2689-61. Стандартгиз, М., 1962.