"Procédé pour l'extraction de matières de moulage liées au silicate à partir d'un moule rempli de fonte"
Dans la fabrication de moules et de noyaux pour la coulée
de matières métalliques telles que fonte de fer, acier au creuset,
métaux légers, bronzes, etc., on utilise fréquemment une matière de moulage qui contient du sable et un liant au silicate, ordinairement
un verre soluble. Le silicate peut notamment être durci à l'aide
d'un ester organique, comme-par exemple la triacétine, qui est mélangé dans la matière de moulage, ou avec- de l'anhydride carbonique
qu'on fait passer à travers les noyaux ou moules finis. Le. durcis- <EMI ID=1.1>
grains.de' sable, et il-\se déroule ordinairement à la' température ambiante. En cas d'application d'un durcissement avec un ester, on commence d'habitude par mélanger le sable et l'ester, puis' on ajoute le silicate.au mélange de sable et d'ester. Immédiatement après avoir incorporé le silicate, on -façonne la matière de moulage. Le- modèle peut être décoché le plus souvent au bout de 15 à 30 mn, alors que.la coulée n'est possible qu'au bout de quelques heures.
Il e.st généralement reconnu que le problème, avec les matières de moulage liées au silicate, tient à leurs mauvaises caractéristiques de décomposition, ce qui rend nécessaire une opération délicate de décochage de la matière de moulage durcie par des moyens mécaniques, par exemple avec un vibreur ou même un marteau frappeur, pour dégager la pièce coulée.* Le décochage est une opération manuelle pénible dans un milieu poussiéreux et bruyant. Les résidus de moule, qui se composent d'agglomérats de sable de différentes grosseurs liés par le silicate et le fer d'armature, sont transportés au parc à ferraille ou sont soumis à une régénération dans une installation spéciale..
On sait que les propriétés de décomposition de matières de moulage liées au silicate peuvent être améliorées si l'on ajoute à ces matières différentes substances organiques, telles que sucre, dextrine, amidons, farine de bois et poudre de charbon.
Toutefois, l'amélioration des propriétés de décomposition que l'onpeut obtenir par les adjuvants mentionnés est bien loin de résoudre le problème du décochage. Même en cas d'emploi de ces adjuvants, on est obligé d'appliquer des procédés mécaniques.
D'après la présente invention, il s'est révélé possible d'éviter, pour le décochage de matières de moulage liées au silicate, les procédés mécaniques et, par suite, les difficultés et incommodités qui s'y rattachent. Le décochage des'matières de mou-lage et le dégagement d'une pièce coulée de haute qualité peuvent s'en trouver radicalement facilités. En même temps, le procédé de l'invention- offre cet avantage qu'il rend possible, par des méthodes simples, une'régénération des matières de moulage utilisées, de sorte qu'elles peuvent resservir pour la confection de nouveaux moules et noyaux.
En termes plus précis, la présente invention concerne un procédé pour extraire une matière de moulage liée au silicate d'un moule empli de fonte, c'est-à-dire d'un moule contenant une pièce coulée* éventuel-lement muni d'un noyau, procédé qui est caractérisé par le fait que le moule empli de fonte est soumis à l'action d'une solution aqueuse d'une substance alcaline pour décomposer le liant de silicate.
Pour exposer le moule empli de fonte à l'action d'une solution aqueuse alcaline, on peut, entre autres, le plonger dans un bain de cette solution ou encore appliquer la solution aqueuse alcaline par arrosage ou pulvérisation. Dans de nombreux cas, l'arrosage ou la pulvérisation est préférable à l'immersion, car on peut, en appliquant ces techniques, évacuer progressivement la matière
de moulage au fur et à mesure-qu'elle est détachée de la surface
du moule, si bien que la matière de moulage sous-jacente est accessible à la solution aqueuse alcaline qui peut agir sur elle avec plus d'efficacité. S'agissant en particulier du décochage de noyaux, la méthode de la pulvérisation peut être précieuse, du fait que l'évacuation du sable est ordinairement plus difficile pour ces noyaux. Pour la pulvérisation, une pression de l.à 50 atm de la solution aqueuse est appropriée: Si l'on veut mettre à nu en même temps une surface métallique propre sur la pièce coulée, il est nécessaire d'appliquer une pression plus élevée, par exemple de
50 à 300 atm. Pour des raisons économiques, après que la solution aqueuse a été utilisée pour traiter par arrosage.ou pulvérisation le moule empli de fonte, puis séparée du sable dissous, elle peut <EMI ID=2.1>
être recyclée dans l'installation de décochage, pour être utilisée pour l'arrosage ou la pulvérisation de nouveaux moules emplis de fonte .
Le moule fait de matière de moulage liée au silicate peut être fabriqué de manière classique. C'est ainsi que la matière de moulage peut être préparée à- partir de sable quartzeux non absor- bant, de sable de chromite, de sable d'olivine ou d'un autre sable utilisé en fonderie. En tant que liant pour le sable, on préférera le verre s.oluble, mais il est également possible d'utiliser d'autres silicates solubles dans l'eau. La proportion.de silicate qui est ajoutée lors de la préparation de la matière de moulage est opportunément de l'ordre de 0,5 à 5 % du poids du sable. Le silicate est ajouté ordinairement sous forme d'une solution aqueuse. Il n'entre pas d'eau dans le calcul de la proportion de silicate mentionnée ci-dessus.
Le durcissement peut être mené de la manière traditionnelle : un durcissement à l'anhydride carbonique et aux esters organiques est particulièrement intéressant, mais on peut appliquer aussi un durcissement avec des substances incorporées dans la matière de moulage autres que des esters organiques, notamment des acides, des ciments, le bisilicate. de calcium ou le silicium. Les esters que l'on utilise fréquemment comme durcissants sont des mélanges de diacétine (diacétate de glycéryle) et de triacétine (triacétate de glycéryle) ou des mélanges de diacétine et
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sont déterminés d'après les temps de durcissement voulus. Les esters mentionnés peuvent êtra également utilisés isolément. D'autres esters sont aussi envisageables, notamment des acétates de ..ycol. La proportion d'ester qui est ajoutée au sable lors de la préparation de la matière de moulage est opportunément comprise <EMI ID=4.1>
moule, en vue du durcissement avec un ester, on peut procéder au mélange des constituants par exemple dans un malaxeur, à vis travaillant en continu; dans ce cas, comme on l'a déjà indiqué, on mélange ordinairement le sable et l'ester avant d'ajouter le silicate. Pour confectionner le moule, on-peut notamment faire couler la matière de moulage sur le modèle après y avoir incorporé le silicate, le modèle étant opportunément vibré ou damé.-Après que le �oule a pu durcir pendant 15 à 30 mn, on peut extraire le modèle. A la suite d'un nouveau durcissement de quelques heures, les parties supérieure et inférieure du moule sont réunies. Le plus souvent, la coulée est effectuée au plus tôt au bout de 6 h. La coulée peut s'effectuer par exemple à partir d'une poche à vidage par le fond. Les
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de la pièce coulée, le moule empli de fonte est traité par la solution aqueuse alcaline, conformément à la présente invention.
La solution aqueuse alcaline peut être préparée par dissolution d'hydroxyde de sodium, d'hydroxyde de potassium et/ou -d'un autre hydroxyde de métal alcalin et/ou d'ammoniac dans l'eau. Il va
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sont énumérées ci-dessus, pourvu qu'elles donnent des solutions aqueuses ayant une alcalinité suffisante. Le pH de la solution aqueuse est opportunément de 12 au moins et, de préférence, de 13 au moins . Si- l'on utilise un hydroxyde de métal alcalin pour obte-
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de métal alcalin s'élève au moins à 0,4 % du poids total d'hydro-
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Une élévation de la température de la solution aqueuse favorise de façon spectaculaire la décomposition. En particulier dans le cas où l'on rencontre des problèmes pour rompre la matière de moulage qui est placée au voisinage de la pièce coulée et, par suite, est exposée à la plus forte chaleur, il peut être important d'élever la température de la solution aqueuse. Si de semblables problèmes existent, il est également conseillé d'adopter une forte teneur d'hydroxyde de métal alcalin dans la solution aqueuse. La température de la solution aqueuse s'élève opportunément à 40[deg.]C au minimum et, au mieux, à 100[deg.]C au maximum, de préférence entre
50 et 80[deg.]C. Normalement, le traitement est_effectué sous la pression atmosphérique pendant une durée comprise entre 1 mn et 1 h.
Après que les pièces coulées ont été débarrassées de la
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çage .
La matière de moulage rompue et détachée, sous forme de sable souillé d'hydroxyde de métal alcalin, peut être nettoyée par lavage répété à l'eau, puis séchée et mise en oeuvre pour la préparation d'une nouvelle matière de moulage, c'est-à-dire que la matière de moulage peut être réutilisée. En cas d'emploi de durcissants à base d'esters, on procède comme décrit précédemment, c'est-à-dire qu'on incorpore dans la matière de moulage purifiée, 'tout d'abord l'ester, puis le verre soluble ou un autre liant au silicate. Après quoi, cette matière est prête pour la fabrication de nouveaux moules.
Des exemples de réalisation de. l'invention sont décrits ci-après...
Exemple 1-
Une matière de moulage est préparée à partir d'un sable
<EMI ID=15.1> port au sable) d'un durcissant à base d'ester, se composant d'un mélange en parties égales de'diacétine et de triacétine, puis 4 % en poids (par rapport au sable) d'un verre soluble qui contient
40 % en poids de silicate et 60 % en poids d'eau. Après avoir confectionné une lingotière et y avoir coulé de l'acier au creuset selon le mode traditionnel, il faut laisser refroidir le moule empli de fonte jusqu'à ce que la pièce coulée ait une température comprise entre 200[deg.]C et 500[deg.]C. Puis on l'immerge dans un bain chaud à 55-60[deg.]C qui est constitué par une solution à 3 % d'hydroxyde de sodium. Au bout de 5 mn environ, la matière à mouler est rompue
(elle se détache en morceaux) et la pièce coulée est dégagée.
Exemple 2
Un moule empli de fonte est fabriqué de la manière décrite dans l'exemple 1. Puis il est arrosé avec une solution à 3 % d'hydroxyde de sodium chauffée à 55-60[deg.]C. Au bout de quelques minutes, la matière à mouler est rompue et la pièce coulée est dégagée .
Exemple 3
Une lingotière-bouteille est fabriquée de la manière décrite dans l'exemple 1 à partir de la même matière de moulage. Le moule empli de fonte est plongé-dans un bain alcalin du même type que celui qui a été défini dans l'Exemple 1. Dans ce cas également, .la matière de moulage est rapidement rompue et la pièce de fonte est mise à nu. Du fait que la matière de moulage se trouve dans une bouteille, la rupture et la mise à nu demandent toutefois-un peu plus de temps que dans le cas de la li ngotière.
Exemple 4
Une lingotière-bouteille emplie de fonte est fabriquée de la manière décrite dans l'exemple 3. Une solution aqueuse alcaline du genre défini dans l'exemple 1 est pulvérisée sur le moule empli <EMI ID=16.1>
la matière de moulage est rompue et la pièce coulée est rapidement dégagée.
Exemple 5
La matière de'moulage qui a été rompue de la manière décrite dans l'un des exemples 1 à 4 ruisselle dans un récipient qui est empli d'eau et qui est alimenté de manière continue en eau par
un dispositif injecteur au fond du récipient. Grâce à-cette adduction d'eau, on-obtient une turbulence dans le bain et une circulation continue de l'eau. L'eau quitte le récipient par un écoulement au niveau du bord. Dans ces conditions, le sable est lavé lors de son passage à travers l'eau. La fraction fine de la matière de moulage quitte le récipient par l'écoulement situé au bord. Le traitement est mené de sorte que le pH de l'eau soit maintenu au-. dessous de 10. Après l'achèvement du lavage., le sable est extrait du récipient et séché dans un séchoir à sable. Pour être réutilisé, le sable régénéré de cette manière est mélangé, tout d'abord de 0,4 % en poids (par rapport au sable) de durcissant à base d'ester, composé départies égales de diacétine et de triacétine, puis de
4 % en poids (par rapport au sable) d'un verre soluble qui contient
40 % en poids de silicate et 60 % en poids d'eau. La matière de
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après quoi le modèle.est extrait. Après une'période de durcissement
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présente de belles surfaces, et on n'observe aucune tendance à l'inclusion de métal.
Le procédé selon la présente invention est applicable pour le décochage et pour la régénération de matières de moulage liées au silicate pour-différentes sortes de fonte, comme par exemple -la fonte de fer, l'acier au creuset, des métaux légers, des bronzes, etc. En adoptant le procédé de l'invention, on obtient. des <EMI ID=19.1>
creuset.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'extraction de matières de moulage-liées au silicate d'un moule rempli de fonte, caractérisé en ce que le moule rempli de fonte est soumis à l'action d''une solution aqueuse d'une substance alcaline afin de décomposer le liant au silicate et de dégager des grains de la matière de moulage.
"Process for the extraction of silicate-bound molding materials from a mold filled with cast iron"
In the manufacture of molds and cores for casting
metallic materials such as cast iron, crucible steel,
light metals, bronzes, etc., a casting material which contains sand and a silicate binder is frequently used, usually
a water glass. The silicate can in particular be hardened using
of an organic ester, such as, for example, triacetin, which is mixed in the molding material, or with - carbon dioxide
which is passed through the finished cores or molds. The. hardened- <EMI ID = 1.1>
grains of sand, and it usually takes place at room temperature. If an ester cure is applied, the sand and ester are usually mixed first and then the silicate is added to the sand and ester mixture. Immediately after incorporating the silicate, the molding material is shaped. The model can be unchecked most often after 15 to 30 minutes, while casting is only possible after a few hours.
It is generally recognized that the problem with silicate-bound molding materials is their poor decomposition characteristics, which necessitates a delicate operation of peeling the hardened molding material by mechanical means, for example with a vibrator or even a hammer, to release the casting. * Unhooking is a painful manual operation in a dusty and noisy environment. The mold residues, which consist of agglomerates of sand of different sizes bound by silicate and reinforcing iron, are transported to the scrap yard or are subjected to regeneration in a special facility.
It is known that the decomposition properties of silicate-bonded molding materials can be improved by adding to these materials various organic substances, such as sugar, dextrin, starches, wood flour and charcoal powder.
However, the improvement of the decomposition properties which can be obtained by the mentioned adjuvants is far from solving the problem of release. Even when using these adjuvants, it is necessary to apply mechanical processes.
According to the present invention, it has been found possible to avoid, for the release of silicate-bonded molding materials, the mechanical processes and, therefore, the difficulties and inconveniences associated therewith. The release of the molding materials and the release of a high quality casting can be drastically facilitated. At the same time, the process of the invention offers this advantage that it makes possible, by simple methods, a regeneration of the molding materials used, so that they can be used again for the making of new molds and cores.
In more precise terms, the present invention relates to a method for extracting a molding material bound to silicate from a mold filled with cast iron, that is to say from a mold containing a casting * optionally provided with a core, a method which is characterized in that the mold filled with cast iron is subjected to the action of an aqueous solution of an alkaline substance to decompose the silicate binder.
To expose the mold filled with cast iron to the action of an alkaline aqueous solution, it is possible, among other things, to immerse it in a bath of this solution or to apply the alkaline aqueous solution by watering or spraying. In many cases, watering or spraying is preferable to immersion, as these techniques can gradually remove the material.
of molding as it is loosened from the surface
from the mold so that the underlying molding material is accessible to the aqueous alkaline solution which can act on it more effectively. Particularly with regard to the release of pits, the spray method can be valuable, since sand removal is usually more difficult for these pits. For spraying, a pressure of from 1 to 50 atm of the aqueous solution is suitable: If one wants to expose at the same time a clean metal surface on the casting, it is necessary to apply a higher pressure, for example from
50 to 300 atm. For economic reasons, after the aqueous solution has been used to spray or spray the mold filled with cast iron, and then separated from the dissolved sand, it can <EMI ID = 2.1>
be recycled in the deheating installation, to be used for spraying or spraying new molds filled with cast iron.
The mold made of silicate bonded molding material can be manufactured in a conventional manner. Thus, the molding material can be prepared from nonabsorbent quartz sand, chromite sand, olivine sand or other sand used in foundry. As a binder for the sand, soluble glass will be preferred, but it is also possible to use other water-soluble silicates. The proportion of silicate which is added during the preparation of the molding material is suitably of the order of 0.5 to 5% by weight of the sand. The silicate is usually added as an aqueous solution. Water does not enter into the calculation of the silicate proportion mentioned above.
The hardening can be carried out in the traditional way: hardening with carbon dioxide and organic esters is of particular interest, but hardening can also be applied with substances incorporated in the molding material other than organic esters, in particular acids. , cements, bisilicate. calcium or silicon. Esters which are frequently used as hardeners are mixtures of diacetin (glyceryl diacetate) and triacetin (glyceryl triacetate) or mixtures of diacetin and
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are determined according to the desired curing times. The esters mentioned can also be used in isolation. Other esters can also be envisaged, in particular acetates of ..ycol. The proportion of ester which is added to the sand during the preparation of the molding material is conveniently understood <EMI ID = 4.1>
mold, with a view to curing with an ester, the constituents can be mixed, for example in a mixer, with a screw working continuously; in this case, as already indicated, the sand and the ester are usually mixed before adding the silicate. To make the mold, we can in particular run the molding material on the model after incorporating the silicate, the model being suitably vibrated or tamped.-After the oule has been able to harden for 15 to 30 minutes , we can extract the model. After a further hardening of a few hours, the upper and lower parts of the mold are brought together. Most often, casting is carried out at the earliest after 6 hours. Pouring can take place, for example, from a bottom emptying ladle. The
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of the casting, the mold filled with cast iron is treated with the alkaline aqueous solution, in accordance with the present invention.
The alkaline aqueous solution can be prepared by dissolving sodium hydroxide, potassium hydroxide and / or other alkali metal hydroxide and / or ammonia in water. he goes
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are listed above, provided that they give aqueous solutions of sufficient alkalinity. The pH of the aqueous solution is suitably at least 12 and, preferably, at least 13. If- an alkali metal hydroxide is used to obtain
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of alkali metal amounts to at least 0.4% of the total weight of hydro-
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Raising the temperature of the aqueous solution dramatically promotes decomposition. Particularly in the case where problems are encountered in breaking up the molding material which is placed in the vicinity of the casting and therefore is exposed to the highest heat, it may be important to raise the temperature of the casting. the aqueous solution. If such problems exist, it is also advisable to adopt a high content of alkali metal hydroxide in the aqueous solution. The temperature of the aqueous solution is suitably at least 40 [deg.] C and, at best, 100 [deg.] C at most, preferably between
50 and 80 [deg.] C. Normally, the treatment is carried out under atmospheric pressure for a period of between 1 min and 1 h.
After the castings have been cleared of the
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cage .
The broken and loosened molding material, in the form of sand soiled with alkali metal hydroxide, can be cleaned by repeated washing with water, then dried and processed for the preparation of a new molding material, ie. that is, the molding material can be reused. If ester-based hardeners are used, the procedure is as described above, i.e. incorporating into the purified molding material, 'first the ester, then the water glass. or another silicate binder. After that, this material is ready for the manufacture of new molds.
Examples of realization of. the invention are described below ...
Example 1-
A molding material is prepared from a sand
<EMI ID = 15.1> sanding) of an ester-based hardener, consisting of a mixture of equal parts of diacetin and triacetin, then 4% by weight (based on sand) of a water-soluble glass that contains
40% by weight of silicate and 60% by weight of water. After having made an ingot mold and having poured steel in the crucible in the traditional way, the mold filled with cast iron must be allowed to cool until the casting has a temperature between 200 [deg.] C and 500 [deg.] C and 500. [deg.] C. Then it is immersed in a hot bath at 55-60 [deg.] C which consists of a 3% solution of sodium hydroxide. After about 5 minutes, the material to be molded is broken
(it comes off in pieces) and the casting is released.
Example 2
A mold filled with cast iron is made as described in Example 1. Then it is sprinkled with a 3% sodium hydroxide solution heated to 55-60 [deg.] C. After a few minutes, the molding material is broken and the casting is released.
Example 3
An ingot-bottle mold is made as described in Example 1 from the same molding material. The mold filled with cast iron is immersed in an alkaline bath of the same type as that defined in Example 1. In this case too, the casting material is quickly broken and the piece of cast iron is exposed. Because the molding material is in a bottle, however, breaking and exposing takes a little longer than in the case of the bottle.
Example 4
A mold-bottle filled with cast iron is produced as described in Example 3. An alkaline aqueous solution of the type defined in Example 1 is sprayed onto the filled mold <EMI ID = 16.1>
the casting material is ruptured and the casting is quickly released.
Example 5
The molding material which has been broken up as described in one of Examples 1 to 4 flows into a container which is filled with water and which is continuously supplied with water by
an injector device at the bottom of the container. Thanks to this water supply, turbulence is obtained in the bath and a continuous circulation of the water. The water leaves the container by a flow at the edge. Under these conditions, the sand is washed as it passes through the water. The fine fraction of the molding material leaves the container through the flow at the edge. The treatment is carried out so that the pH of the water is kept at-. below 10. After the washing is completed, the sand is taken out of the container and dried in a sand dryer. To be reused, the sand regenerated in this way is mixed, first of 0.4% by weight (based on the sand) of ester-based hardener, composed of equal parts of diacetin and triacetin, then of
4% by weight (based on sand) of a water glass which contains
40% by weight of silicate and 60% by weight of water. The material of
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after which the model is extracted. After a hardening period
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has good surfaces, and no tendency to include metal is observed.
The method according to the present invention is applicable for the deheating and for the regeneration of molding materials bound to silicate for different kinds of castings, such as for example -melting iron, crucible steel, light metals, bronzes. , etc. By adopting the method of the invention, one obtains. of <EMI ID = 19.1>
crucible.
CLAIMS
A method for extracting mold-bonded silicate materials from a mold filled with cast iron, characterized in that the mold filled with cast iron is subjected to the action of an aqueous solution of an alkaline substance in order to to decompose the silicate binder and to release grains of the molding material.