Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1982 года по МПК B22C1/16 

1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам самотвердеющих смесей, используемых для изготовления литейных форм и стержней.

Известны самотвердекадие смеси на основе кварцевого песка, включающие связующее на основе водорастворимых лигносульфонатов и отвердитель в виде бихроматов калия или натрия, персульфата аммония, алюмината щелочного или щелочноземельного металла t 11 .

Однако эти смеси не обеспечивают высокой прочности форм и стержней, обладают повышенным влагосодержанием и содержат токсичные компоненты. Известна также самотвердеющая смесь, содержащая кварцевый песок, глину огнеупорную, связующее на основе водорастворимых лигносульфонатов и водный раствор хромового ангидрида 12 .

Недостатки указанной смеси состоят в том, что она не обеспечивает высоких физико-механических характеристик и содержит высоко токсичный хромовый ангидрид.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому

результату является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая,мае.ч.: огнеупорный наполнитель 100; связующее на основе водорастворимых лигносульфонатов 8-10; 18-водный кристаллогидрат сульфата аммония 0,2-0,5; хромовый ангидрид 0,15-0,20; карбамид 0,10,5 и воду 1,0-1,5 3.

10

Однако известная смесь не обеспечивает достижения высокой прочности форм н стержней на конечном этапе затвердевания, обладает повышенной остаточной влажностью, что обуславли15вает необходимость тепловой подсушки форм и стержней, и содержит в своем составе некоторое количество токсичного хромового ангидрида, что ухудшает санитарно-гигиенические условия

20 труда при ее использовании.

Целью изобретения является увеличение прочности форм и стержней на конечном этапе затвердевания, уменьшение остаточной влажности смесн и

25 улучшение санитарно-гигиенических условий труда при использовании смеси.

Для достижения поставленной цели самотвердеющая смесь для изготовления 30 литейных форм и стержней, включающая

огнеупорный наполнитель, связующее на основе водорастворимых лигносульфонатов и материал на основе сульфат алюминия, содержит в качестве упомянутого материала частично обезвоженный кристаллогидрат сульфата алюминия с числом молей кристаллизационно воды 1-12 при следунндем соотношении ингредиентов, мае.ч:

Огнеупорный наполнитель 100 Связующее на основе водорастворимыхлигносульфонатов0,5-10,0

Частично обезвоженный кристаллогидратсульфата алюминия с числом молей кристаллизационной воды 1-120,5-10,0

В качестве частично обезвоженного кристаллогидрата сульфата алюминия с числом молей кристаллизационной воды 1-12 смесь содержит соединение на основе упомянутого кристаллогидрата с числом молей кристаллизационной воды, преимущественно равным 7.

Кристаллогидрат сульфата алюминия по ГОСТ 12966-76 содержит преимущественно 18 молей кристаллизационной воды. Получение на его основе частично обезвоженного кристаллогидрата с числом молей кристаллизационной воды 1-12, преимущественно 7, происходит при его нагреве до 100260°С в течение 2-2,5 ч с последующим остыванием продукта на воздухе. Преимущественное образование 7-водного кристаллогидрата устанавливается с помощью .дериватографических, рентгеновских и петрографических методов анализа...

В результате термического частичного обезвоживания.исходного кускового 18-водного кристаллогидрата образуется высокопористая масса, легко рассыпающаяся в порошок, который предпочтительно использовать с удельной поверхностью порядка 2000 см /г.

Основными процессами структурирования при затвердевании предложенной смеси являются образование 18-водного кристаллогидрата сульфата алюминия за счет гидратации частично обезвоженного кристаллогидрата сульфата алюминия (1-12-водного, предпочтитель но 7-водного) и химическая конденсация водорастворимых лигносульфонатов с участием гидроксильных групп и вы-; соковалентных катионов (в данном случае катионов алюминия).

При содержании частично обезвоженного кристаллогидрата сульфата алюминия менее нижнего предела не достигается требуемой прочности форм и стержней на всех этапах их затвердевания, а при содержании его более верхнего предела смесь обладает пониженной живучестью, что затрудняет ее переработку, особенно при изготовлении крупных форм и стержней.

Пример. Готовят смеси путем перемешивания сухих ингредиентов {песка и частично обезвоженного кристаллогидрата сульфата алюминия) с последукяцим введением и перемешиванием сульфитно-дрожжевой бражки плотностью 1,18 г/см. Частично обезвожен ней кристаллогидрат сульфата алюминия -получен из исходного 18-водного кристаллогидрата нагреванием при 200-250 С в течение 2,5 ч.

Составы смесей приведены в табл.1

Результаты испытаний свойств смесей приведены в табл. 2.

Таким образом, предлагаемая смесь обеспечивает существенное повышение прочности форм и стержней на конечном этапе их затвердевания, а такй(е обладает пониженной остаточной влажностью, что позволяет отказаться от технологической операции тепловой подсушки форм и стержней. Кроме того предлагаемая смесь не содержит высокотоксичных соединений шестивалентного хрома, за счет чего обеспечивает,ся улучшение санитарно-гигиенических условий труда при ее использовании.

Т.а б лица 1

Кварцевый песок 1КО315 (Гомельского месторождения) Связующее на основе водорастворимого лигносульфоната в,виде сульфитнодрожжевой бражки плотностью 1,18 г/см 10,0 8-10

Формула изобретения

Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней,включакхцая огнеупорный наполнитель,связующее на основе водорастворимых лигносульфонатов и материал на основе сульфата алюминия, отличающаяся тем, что, с целью увеличения прочности форм и стержней на конечном этапе затвердевания, уменьшения остаточной влажности смеси и улучшения санитарно-гигиенических условий труда, в качестве материала на основе сульфата алюминия содержит частич-ио обезвоженный кристаллогидрат сульфата гшюминия с чисПродолжение табл. 1

лом молеи кристаллизационной воды

1-12 при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч.: Огнеупорный

наполнитель100

Связукндее на основе водорастворимых лигносульфонатов0,5-10,0 Частично-обезвоженный кристаллогидрат сульфата алкялиния с числом молей кристаллизационной воды от 1

.. ДО 120,5-10,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Борсук П.А., Лясс A.M. Жидкие самотвердеющие смеси. М., Мгшшностроение, 1979, с. 88-89. 2.Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. Л., Лениздат, 1975, с. 27.3. Технический отчет по НИР Неследование и внедрение НСС на основе связующего, содержащего лигносульфонаты, для изготовления стержней чугунного литья взс1мен жидкостекольных смесей.с применением нетоксичных отвердителей, Ждановский металлургический институт. Жданов,1977, Гос. регистрац. 74050232, с. 36-37,133.