Смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой Советский патент 1981 года по МПК B22C1/20 

Изобретение относится к литейнс у производству, в частности к изготовлению литейных егержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой, и может быть использовано при производстве отливок из серого и ковкого чугуна в разовых формах. Для изготовления литейньк стержней I широко применяются смеси на основе лигносульфонатов в виде сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) или сульфктно-слиртовой барды (ССБ) в сочетании с мочевиной IT Стержни 03 известных смесей обладают повьппенной гигроскопичностью и имеют небольшую поверхностную прочность, что ухудшает чистоту поверхности отлнш5к Свойства смесей, содержащих водорастворимые лигносульфонаты, могут быть существенно улучшены за счет активация СДБ яли ССБ аминосшфтами . Однако, несмотря на досгш емые улучшения свойств, они не всегда удовлетворяют требованиям современного линейного производства. Известны также смеси со оаязываюшим теппового отверждения на основе крепитепя КО (кубовый остаток от дистилляции синтетических жирных кислот 3J. Указанные смеси х.арактеризуются тем, что обеспечивают недостаточную прочность стержней в сухом состоянии и невысокую прочность в сыром состоянии при знач1ггельнс л времени сушки стержней. Наиболее близкой к преолагаемс лу изобретению по технической сушности в достигаемс 4у результату является смесь для изготовления литейных стержней в форм, отверждаемьтх тепловой сушкой, в которой содержится комплексное связу1О шее в виде 3,0 вес.ч, водорастворимых лигносульфонатов (ССБ или СДБ) и 2,р вес.4. крешггеля КО, а также О,5 вес.4. активирующей добар си в ввдв сухой молотой сопи, например ратрвевой, селитрны, взятых на 1ОО вес.ч. огнеупс):- наго наполвителя, например кварцевого песка 4. c-in с1«ржневая смесь на,основе коми- ЛОКСИ01Ч1 связукяпего КО-ССБ имеет, в осиопним, те же недостатки, что и смеси ча i-icHoBe чнштвидуальных связующих КО и сев. Водорастворимая ССБ или СДБ относится к быстротвердеющим связующим, Неводное же связующее КО затвердевает под воздействием температуры очень мелиснно, поэтому и стержни на основе КО-ССБ обладают низкой скоростью отверждения. Добавки сопей минеральных кислот (азотнокислый натрий, азотнокислый аммоний, персульфат аммоний и хлористый ам -юний) не оказывают существенного вп янк5 на сушку КО - содержащих стержней Так как разложение нитрата Вагрия протекает очень быстро, то выделяющийся кислород в незамкнутой стержневой си стеме не может оказывать заметного вли яния на процессы окисления и поликонден сатш крепителя КО. В этой связи нитрат натрия и подобные ему соли не могут бы э4« сктивными химическими активаторами КО. Стерж-ни с добавками нитрата натрия сохнут лтиь за 20 мин, причем прочност их несколько падает. К тому же, образовавшийся в результате разложения нитрит натрия, из-за образования легкоплавких соединений с кремнеземом, создает возможность образования пригара на отливках. Недостатком стержневой смеси на основе КО-ССБ является также небольшая механическая прочность стержней на растяжение. Последнее является следствием гетерогенности связующей системы КОССБ, которая не обеспечивает образование однородной и сплошной пленки на зернах кварцевого песка, Добавки неорганических солей увеличи вают и без того большую гигроскопичност С1ержней, вспвдствие чего они с течением времени теряют свои физико-механиче ские свойства. Это обстоятельство требует дополнительной подсушки готовых CTe жней, что бывает затруднительно в условиях производства. Цель изобретения - повышение скорости теплового отверждения и прочности стержней и форм в сухом состоянии, а также снижение гштюскопичности стержней и форм. Для достижения поставлениой цели смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых тепловой сушкой, включающая огнеупорный наполнитель комплексное связующее в виде водорастворкмых лигносульфатов и крепителя КО и активирующие добавки, в качестве последних содержит триэтаноламин, декстрин и мочевину при следукяцем соотношении ингредиентов, вес.%: Материал на основе водорастворимых лигносульфонатов2,5-3,5 Крепитель КО1,5-2,5 Триэтаноламин0,ё-О,8 Декстрин0,5-0,7 Мочевина0,3-0,5 Огнеупорный наполнитель Остальное В указанном сочетании в соотношении активирующие добавки резко повышают скорость затвердевания стержневой смеси. Гидроксильные грухты триэтаноламина под действием температуры вступают во взаимодействие с карбоксильными группа /ш синтетических жирньк кислот, ускоряя процесс их поликонденсации и тем самым сокращая время отверждения стержней, Триэтаноламин способствует и более глубокому протеканию реакции поликонденсаиии органических жирных кислот. Это увеличивает прочность стержней в сухом состоянии. Добавка технической мочевины способствует улучшению распределения ССБ или СДВ иа поверхности зерен кварцевого песка и возрастанию связующей способности лигносупьфонатов. Добавка дикстрина вызьшает дополнительное уплотнение лигносульфонатов в пространственной решетке активированного комплексного связующего. Гигроскопичнос гь стержней поэтому уменьшается. Прочность стержней в сухом состоянии зависит от соотношения КО ( в водорастворимый лигносульфонат (ССБ или СДБ) и содержания активируюжих добавок в связуюшем, причем отношение КО (ССБ или СДБ) может изменяться в более или менее широком интервале (1,5/3,5-2,5-2,5), в то время как возможны лишь наибольшие изменения концентр€щии активирующих добавок. Содержание триэтанодамина в смеси определяется его влиянием на отверждение крегоггеля КО, При вводе в смесь триэтаноламина вьш1е верхнего предела (О,8%) скорость реакции отверждения крепителя КО очень велика, возникающие при этом пространственные структуры saaisa/ytca хрупкими и перенапряженными Это приводит к уменьшению механической прочности стержней.

Сопержание тризтанопамина ниже нижнего предела (0,6%) не обеспечивает нормального проведения сшивки молекул синтетических жирных кислот в полимерный продукт; отверждение крепи геля КО происходит медленнее.

Содержание мочевины (от 0,3% до 0,5%) определяется ее влиянием на вязкость ССБ или СДБ и прочность смеси в сухом состоянии.

При содержании мочевишл ниже ниж него предела не достигается необходимого снижения вязкости ССБ или СДБ и повышения прочности стержней в сухом состояЪш, :а при содержанки ее выше верхнего предела повышается газотвррность смеси и насыщенности ее азотом, что может привести к образованию газовых дефектов в отливках.

Оптимальность добавки декстрина определяется не только значениями механической прочности, но и влиянием его на прочность смеси в сьфом состоянии.

При содержанки декстрина ниже нижнего предела (0,5%) не достигается требуемогта повышения прочности в сыром и сухом состоянии, а при содержании его

выше верхнего предела не наблюдается дальнеШиего улучшения указанных характеристик при одновременном возрастании расхода дефицитной добавки и повьш1енки себестоимости смеси.

Пример. Стержневую смесь на Галяминсксм песке (Нижне-Увальского карьера) марки 2К016Б с содержанием глинистой составляющей дс 1,5% приготавливают в лабораторных бегунах с циклом перем иивания 8 мин.

Сначала в сечение 2 мин перемешивают кварцевый песок с дескрнном, затем добавляют крепитель КО совместно с триэтаноламином и мешают еще 3 мин. Потом заливают сульфитно-спиртовую барду в растворе с технической мочевиной и мешают еще 3 мкн, после чего смесь была готова к употреблению.

В табл. 1 приведены составы смесей 1-3 (предлат аемых) и 4 (известной).

Из смеси приготовляли стандартные образцы для испытаний и отверждали их. при .

В табл. 2 приведены физшсо-механяческие свойства стержневых смесей 1-4. Таблица 1

Как вйдво вз таб. 2, стержю1чвосьме1 ки из лредпагаемой смеси сохнут за 5 мин, т.е. скорость сушки увеличилась в 4 раза, по сравнению с известной стержневой смесью.

Таким образсм, использование предлагаемой стержневой смеси обешечИвает достиженне таких npeHMytoecm, как сок раиюнне времени сушк стержней в 4 ра за; повышение механической прочности crepжнeJl в сухом состоянии более чем в 2 раза; 1 еньшение гигроскопичности стержней более чем в 3 раза.

Формула и 3 о б р е т е Щ- я

Смесь для изготовления литейных стержней и фо|я,отверждаемых тепловой сушкой включа1оша цогне: ор1шй наполнитель, км шлексное свяау1сяцее в виде водорастворимых лигнос(Л| фонатьв JR кре шггеля КО и активирующие добввки, отличающаяся тем, (ЧТО, с целью повышения скорости теплового отверждения и прочности стержней и форм в сухомсссгоянии и снижения гвгроскопвчности стеркней и ofM, в качестве активируххпих добавок она содержит триатаноламин, дестрин и мочевину при спедуюшем соотношении ингредиентов, вес,%: Материал на осн(те водорастворимых лигносульфо натов2,,5-3,Ъ

Крепитель КО1,5-2,5

ТриэтаноламинО|в-О,8

Декстрин0«р 7

Мочевина0,3-О,5

Огнеупорный наполнитель рстальное

Исттники информации, принятые во внимание при эк спертиэе 1,Литейное производство , 196 3, 3 10/с. 5/6.

2« Авторское свидетельство СССР по заявке № 2579328/22-02, кл. В 22 С 1/20,1978.

3,Авторское свидетельство СССР № 226106,кл. В 22 с 1/26, 1967.1

4,Литейное производство , 1966, № 6, с. 41-42.