Холоднотвердна суміш для виготовлення ливарних форм і стрижнів

Реферат: Винахід належить до металургії, а саме до ливарного виробництва, зокрема технології приготування холоднотвердних сумішей для виготовлення ливарних форм та стрижнів. Суміш містить, мас. %: дрібнодисперсну алюмінієву пудру - 1,0-4,0, ортофосфорну кислоту - 2,0-5,0, воду - 1,0-2,0, вогнетривкий наповнювач на основі діоксиду кремнію - решта. Суміш має знижений вміст кислоти і отверджувача, дозволяє отримувати форми і стрижні за невеликий проміжок часу, наділена підвищеною загальною і поверхневою міцністю і є придатною для виготовлення чавунних і сталевих виливків. UA 110450 C2 (12) UA 110450 C2 UA 110450 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до області ливарного виробництва, зокрема приготування формувальних сумішей для ливарних форм та стрижнів з використанням неорганічних зв'язувальних компонентів. Відома самотвердна суміш, яка містить 3,5…10,0 % ортофосфорної кислоти, 4,5…12,0 % промислового матеріалу з високим вмістом оксидів заліза (трифоліну) та вогнетривкого наповнювача на основі діоксиду кремнію. Така суміш зміцнюється при кімнатній температурі завдяки утворенню фосфатів заліза [1]. Недоліком суміші є змінний вміст основного компонента (оксидів заліза) у вказаному промисловому продукті та його дефіцитність в ливарному виробництві, а також підвищений вміст кислоти. Також відома сировинна суміш для виробництва легкого вогнетривкого бетону із вмістом 12,0…14,0 % ортофосфорної кислоти 60 %-концентрації, 6,0…7,0 % сірчаної кислоти 72…75 %концентрації, алюмінієвої пудри в кількості 2,0…3,0 % та вогнетривкого наповнювача на основі глиноземистого шлаку і керамзиту (масове співвідношення 2:1). Суміш є самотвердною через здатність алюмінієвої пудри вступати в хімічну реакцію із сумішшю кислот з утворенням відповідних сполук алюмінію [2]. Недоліком при застосуванні подібної рецептури для ливарних стрижнів є підвищений загальний вміст кислот, а також небезпечність використання сірчаної кислоти. Найбільш близькою за складом і технічною суттю до запропонованого винаходу є суміш для виготовлення ливарних стрижнів, яка складається із 2,0…5,0 % алюмохромфосфатного зв'язувального компонента, 0,5…2,0 % алюмінієвої пудри та вогнетривкого наповнювача на основі діоксиду кремнію [3]. Недоліком цієї суміші є необхідність нагрівання форми (стрижня) для її зміцнення до 150…160 °C, що є додатковою технологічною операцією, яка знижує продуктивність праці та підвищує енерговитрати. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення холоднотвердної суміші для виготовлення ливарних форм і стрижнів шляхом поєднання таких компонентів, які при низькому процентному вмісті забезпечують зміцнення стрижнів при кімнатній температурі. Поставлена задача вирішується тим, що в холоднотвердній суміші для виготовлення ливарних форм і стрижнів, яка містить вогнетривкий наповнювач на основі діоксиду кремнію (кварцовий пісок) та дрібнодисперсну алюмінієву пудру, новим є те, що для забезпечення зміцнення стрижнів при кімнатній температурі суміш додатково містить ортофосфорну кислоту та воду при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: дрібнодисперсна алюмінієва пудра 1,0…4,0 ортофосфорна кислота 2,0…5,0 вода 1,0…2,0 вогнетривкий наповнювач на основі діоксиду кремнію решта. В таблиці 1 наведені приклади рецептур формувальної суміші, в таблиці 2 - властивості сумішей в залежності від складу. Основою винаходу є те, що при змішуванні ортофосфорної кислоти з дрібнодисперсною алюмінієвою пудрою відбувається хімічна взаємодія між ними з утворенням фосфатів алюмінію, яким притаманні зв'язувальні властивості, тобто в першу чергу адгезія до вогнетривкого наповнювача. Таким чином, зв'язувальний компонент утворюється безпосередньо в суміші під час її приготування. Співвідношення між ортофосфорною кислотою і дрібнодисперсною пудрою алюмінію необхідно підтримувати на рівні 2:1 для забезпечення найбільш повного проходження хімічної реакції. Оптимальна кількість дрібнодисперсної алюмінієвої пудри в суміші становить 3…4 %. Форми, виготовлені з даної суміші, придатні до використання через 20…30 хв зміцнення на повітрі. Приклад. Приготування суміші здійснюють у ливарних змішувачах коткового типу, але це можливо також у лопатевих і відцентрових змішувачах. Спочатку перемішують сухі компоненти, тобто кварцовий пісок і дрібнодисперсну алюмінієву пудру протягом 0,5…1 хв, після чого додають воду та ортофосфорну кислоту 85 %-ї концентрації і перемішують ще 2…3 хв. З отриманої суміші виготовляють стандартні зразки для визначення основних властивостей за ГОСТ 23409.7-78. Випробування проводять за стандартними методиками (ГОСТ 23409.0-78) через 1, 2 і 24 год. після виготовлення зразків. 1 UA 110450 C2 Таблиця 1 Склад формувальних сумішей № суміші 1 2 3 4 5 5 Вогнетривкий Ортофосфорна Дрібнодисперсна наповнювач на основі Вода, мас. % кислота, мас. % алюмінієва пудра, мас. % діоксиду кремнію, мас. % 3 2 2 решта 3 3 2 решта 3 4 2 решта 3 1 2 решта 4 2 1 решта Використання запропонованих сумішей дозволяє одержувати з нетоксичного, доступного та дешевого матеріалу ливарні форми та стрижні з високою загальною та поверхневою міцністю і задовільною газопроникністю (табл. 2). При цьому вказані властивості можна легко регулювати, змінюючи вміст компонентів у суміші, витрати яких досить низькі (табл. 1). Таблиця 2 Властивості формувальних сумішей Міцність при Міцність при Міцність при Обсипуваність, Газопроникніст № суміші стисканні через 1 стисканні через 2 стисканні через % ь, од. год., МПа год., МПа 24 год., МПа Прототип (після сушки 15 хв при 150 °C) 2,14 0,79 300 1 0,34 0,81 0,90 1,05 219 2 0,34 0,42 0,92 0,31 189 3 0,32 0,47 0,54 0,41 238 4 0.59 0,91 1.31 0,20 186 5 1,40 2,28 2,30 0,13 195 10 15 Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР № 1002080, МПК В 22 С 1/18, С 04 В 35/00 "Самотвердеющая смесь", опубл. 07.03.1983. 2. Патент Российской Федерации № 2102357, МПК С 04 В 28/34 "Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного бетона", опубл. 20.01.1998. 3. Авторское свидетельство СССР № 1077692, МПК В22С1/00, В 22 С1/10 "Смесь для изготовления литейных стержней", опубл. 07.03.1984. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Холоднотвердна суміш для виготовлення ливарних форм і стрижнів, що містить вогнетривкий наповнювач на основі діоксиду кремнію (кварцовий пісок) та дрібнодисперсну алюмінієву пудру, яка відрізняється тим, що додатково містить ортофосфорну кислоту та воду при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: дрібнодисперсна алюмінієва пудра 1,0-4,0 ортофосфорна кислота 2,0-5,0 вода 1,0-2,0 вогнетривкий наповнювач на основі решта. діоксиду кремнію Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2