Самотвердеющее связующее Советский патент 1982 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относи тся к литейному производству, к связующим, используемым для получения твердеющих в оснастке футеровок, форм, стержней, и может быть использовано в огнеупорной пpo 1ЫIIшeннocти для получения бетонов и высокоогнеупорных Футеровочных масс.

Известно связующее для приготовления твердеющих в оснастке формовочных смесей из ортофосфорной кислоты и окислов железа в виде окалины железНОЙ .1.

Известно также связующее, в котором используются фосфатные растворы, состоящие из ортофосфорной кислоты и окислов и гидроокислов: алюминия, хрома, натрия, магния, кальция в виде алюмофосфорной, хромофосфатной, магнийфосфатной, кальцийфосфатной и алюмохромфосфатной связок 21.

Известно связующее, включающее 55-84 вес.% крокуса и вес.% ортофосфорной кислоты L3J.

Однако живучесть указанного связующего низкая, а темп твердения чрезвычайно высок, что затрудняет получить из него изделие, требующее длительное время изготовления.

Кроме того, термическая ортофосфорная кислота имеет высокую стоимость и дефицитна, что сдерживает применение ее в качестве основы и связующих для литейного производства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является связующее для литейного производства, включающее орто- . фосфорную кислоту и окислы железа L4j.

10

В качестве кислоты используются ортофосфорные кислоты термическая и экстракционная.

Однако данное связующее имеет не- 5 удовлетворительную продолжительность схватывания.

Целью изобретения является повышение живучести и снижение себестоимости смеси.

20

Для достижения указанной цели самотвердеющее связующее, включающее соединение на основе фосфорного ангидрида и железорудный концентрат, в качестве соединения на основе фос25форного ангидрида содержит отход производства при электроизоляционном покрытии стали при следующем соотношении ингридиентов, вес.%:

Отход производства

30

при электроизоляциQHHOM покрытии стали 10,0-60,0 Железорудный концентрат40,0-90,0, В качестве железорудного концентрата связующее может содержать крокус. В табл. 1 приведены сравнитальные f характеристики отрабртки злектроизоля-ционного фосфатного раствора и ортофосфорной кислоты.

Отход производства при злектроизоляционном Покрытии; стали представляет собой отработку электроизоляцион «ого фосфатного раствора.

Таблица 1

1,56

ГОСТ 233

1067876

Из данных табл. 1 следует, что по химическому составу и стоимости отработка электроизоляционного фосфатног раствора существенно отличается не только от ортофосфорных кислот, но и от известных связок.

Отработка электроизоляционного фосфатного раствора содержит, %; MgO 3,5-5,6j , 1,0-1,2; Сг(МОз)з 0,4-1,0; 0,1-0,5„ тогда как в ортофосфорных кислотах согласно ГОСТ 10668-76 и ТУ МХП 592-41 указанных окислов и борной кислоты нет.

Ортофосфорные кислоты состоят из и из десятых и сотых долей процента хлоридов, сульфатов, нитридов, отработка электроизоляционного фосфатного раствора, кроме указанных окислов и примесей, содержит и ряд других, существенно влияющих на ее свойства.

Наличие в отработке электроизоляционных фосфатных растворах борной кислоты от 0,1 до 0,5% снижает темп взаимодействия ее с окислами железа.

Креме того, в предлагаемой отра ботке электроизоляционных фосфатных растворов содержится MgO 3,5-5,6% и 1,0-2,0%, а в ортофосфорных кислотах и известных фосфатных связках этих окислов в сочетании с борно кислотой не содержится. Добавка в небольших количествах борной кислоты к окислам железа при нагревании способствует их спеканию и повышению прочности. При этом окислы железа Взаимодействуют с окислами магния ,и

4560

с образованием тугоплавких соединений, имеюишх температуру плавения 1713-2400 С.

Поэтому при нагревании связующего, содержащего отработку электроизояционного фосфатного раствора, в отличие от известного связующего, содержащего ортофосфатную кислоту, процесс спекания связующего протекает быстрее. Образующаяся прочность и огнеупорность выше, чем у связующего, состоящего только из ортофосфорной кислоты, например, в случае использования связующих в чистом виде для футеровок.

Отработка элек роизоляционного фосфатного раствора представляет собой жидкость зеленоватого цвета с . плотностью 1,32-1,44 , состоящую, %: Р О 45,,0 MgO 3,55,6; CrtOj 1,0-1,2; CrCNO-j), 0,41,0; Н-ВО 0,1-0,5, и не требует дополнительных операций, например упаривания, нейтрализации при своем использовании в связующих веществах.

Отработка электроизоляционного фосфатного раствора, недефицитного дешевого материала, являющегося отходами производства при электроизоляционном покрытии стали и до сих пор не используемого в полной мере в промышленности для приготовления связующих, твердеющих в оснастке.

Крокус является продуктом отходов лакокрасочного производства, его состав и свойства приведены в табл. 2.

5000

:ТУ 6-14-483-76 Железорудный концентрат по ТУ 14981-75 представляет собой неорганический порошок с размерами зерен 0,01-0,10 мм, получаемый при обогаРе,ц Р 63-68 До 0,02 До

Для приготовления связующего на основе отходов производства трердеющего в оснастке, были приготов лены три состава, отличающиеся друг от друга,содержанием отработки электроизоляционного фосфатного

раствора,

1

Каждый состав приготовлялся в открытой емкости путем смешивания отработки электроизоляционного фосфатного раствора с железорудным концентратом. Полнота смешивания контролировалась визуально до полуИнгредиентыОтработка электроизоляционного фосфатного раст1030вора Ортофосфорная кислота -. Крокус5070 Железорудный концентрат -. СвойстваЖивучесть (длительность 9 15 40 схватывания, Прочность при сжатии, кГС/см после отвердевания при 20 С через 150 420 370 15 ч. Прочность при сжатии, кгс/см, после отвердеТ а б ли ц а

80-90

10-20

12500-1550

чения одинакового состава по цве ту.

Образцы для испытаний получали путем заполнения металлических разборных гильз. Гильзы имели стандартные разме1 а (диаметр 50 мм, высота 50 мм) для испытания образцов при сжатии, а специальных емкостей для прибора Вика (живучесть связующего) и конусов для определейия огнеупорности связующего.

В табл; 4 и 5 представлены соответственно составы и свойства

связующих.

Таблица Химический состав, % S Г С FeO 1 Si02 | , fngO мпО 0,02 До 0,02 20-28 4-14 0,5-0,6 0,2-0,6 0,2-0,4 До 0,2 :i:: :::iij:i:ii::LT:: :: :: :i I -----т--щении железных руд, имеет темпе,ратуру плавления 1300-1570 С. Химический состав железорудного концентрата приведен в табл. 3. Таблица 3 Состав связующего, вес.% 60-103060 -30--- 30 4070 -.907040 70 .Таблица 5 Состав связующего .,„.... riij;:i::i: :; :i: :i:: :: 5 10 36 70 8 380 270 390 200 320 вания и нагрева в течение 2 ч при С 84 280 200 100 47110 300 40102 700 45107 1000 97330 1200 1300-1650 ОгнеупЬрность, С

Как следует из табл. 4 и 5 2€ живучесть и огнеупорность значительно превышают те же величины извест- , ного связующего, а прочность являет ся более оптимальной.

Оптимальное .количество отработки 25 электроизоляционного фосфатного раствора в связующем находится в пределах 10,0-60,0%.

Уменьшение количества отработки электроизоляционного фосфатного раст-,,, вора ниже оптимального количества снижает живучесть с одновременным уменьшением прочности, что отрицательно влияет на характер изготовления из него изделий с одновременным понижением его служебных характеристик. Аналогично повышение количества отработки электроизоляционного

Кварцевый песок

Предлагаемое связующее 40% отработки электроизоляционного фосфатного раствора и 60% крокуса

30% отработки электроизоляционного фосфатного раствора и 70% железорудного концентрата

Известное связующее 45% ортофосфорной кислоты и 55% крокуса 40% ортофосфорной кис, лоты и 60% железорудного концентрата 295 1

фосфатного раствора в связукадем .сверх установленного оптимального количества повышает живучесть и темп твердения до величин, когда получение из него изделий затруднительное

Предлагаемое связующее может быт использовано в промьтпенности как в чистом виде, так и в смеси. В случае использования предлагаемого связующего в смеси, оно находится в пределах 5-20% и к нему добавляется наполнитель. В качестве напонителя рекомендуется формовочные пески на кварцевой основе, порошкообразные доломит, хромит, циркон. Магнезит, шамот, корунд.

В табл. 6 и 7 приведены составы и свойства предлагаемых смесей.

; Таблицаб

80 88 90 85 80 85

10 15 20

12

15 205 170 250 120 73 54 78 60 270 200 0-1550 1300-1500 1240-1400

Живучесть (длительность схватывания), мин 27

Остаточная влага, % 0,6 Газопроницаемость, ед. 250

0,1

Осыпаемость, %

Прочность при сжатии, кгс/см , через ч

10,4

4 24

0,6 15,0

Остаточная прочность, смеси, кгс/см, после ее нагрева в течение 2 ч при , характеризующая выбиваемость форм и стержнейИз данных табл. 6 и 7.следует, что предлагаемое в смесях, по сравнению с известным связующим имеет более высокую живучесть, обладает рядом преимуществ и обеспечивает более стабильные технологические свойства. Смесь на основе предлагаемого связующего имеет более низкую остаточную влагу и незначительное-ее колеба ние. Так у смеси на основе известного связующего (крокуса, железорудного концентрата и ортофосфорной кислоты) остаточная влага находится в пределах 2,0-3%, а у смеси того же состава на основе предлагаемого связующего 2,0-2,1%. Технология приготовления предлагаемого связующего и на его основе изделий не меняется по сравнению с известными аналогичными связующими Связующее по предлагаемому изобре тению позволяет pacшиJзиз:ь область малоотходной технологии в промышленности, когда отработка электроизоляционного фосфатного, раствора, образующаяся при обработке стальной ленты, улавливается и идет для приготовления связующего вещества. После использования смесей, содержащих отработку электроизоляционного фосфат ного раствора в сочетании с окислами железа, они разрушаются, а окис лы железа, вследствие наличия магнит ных свойств, магнитом отделяются от огнеупорного наполнителя и в месте с ним (например, кварцевым песком) вновь поступают для приготовТаблица 7

40

35

20

11

2,0 3,0

2,6 1,0 2,1 3,0 3,0 190 170 200 180 160 150 170

0,06 О.,050,07 0,60,50,40,7

.7,0 8,76,7 0,21,21,51,0

22,0 25,220,0 2,55,79,05,0

28,0 30,024,0 15,028,033,025,0

2,0 7,0

0,8 0,7 0,9 1,3 1,6 ления связующих и смесей, твердеющих в оснастке. Предлагаемое связующее рекомендуется для приготовления формовочных и стержневых смесей, твердеющих в оснастке, обладающих высокой термостойкостью для стального и чугунного литья. Также связующее может быть использовано и для изготовления высокоогнеупорных футеровочных масс, повышает стойкость футеровки в два раза и выше, а также уменьшает трудоемкость выполнения футеровки. Формула изобретения 1.Самотвердеющее связующее, включающее соединение на основе фосфор ного ангидрида и железорудный концентрат, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения живучести и снижения себестоимости смеси, в качестве соединения на основе фосфорного ангидрида связующее содержит отход производства при электроизоляционном покралтии стали при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Отход производства при . электроизоляционном покрытии стали 10,0-60,0 Железорудный концентрат40,0-90,0 2.Связующее по п. 1, о т л ичающееся тем, что в качестве.

1195240712

железорудного концентрата оно солер- 2. Сычев М. М. Неорганические жит крокус.клеи. Л., Хими, 1974, с, 110-122.

Источники информации,по заявке № 2723591/22-02,

принятые во внимание при экспертизе кл. В 22 С 1/18, 1979. 1. Патент Великобритании. 5« 4, Патент Великобритании 1413779, кл. С 3 N, опублик. 1975. 1291022, кл. С 3 N, опублик 1972

3. Авторское свидетельство СССР