Verfahren zur Herstellung einer flüssigen selbsterstarrenden Masse, insbesondere zur Herstellung von
Giesskernen und Giessformen
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Giessereiwesens, d. h. auf ein Verfahren zur Herstellung einer flüssigen, selbsterstarrenden Masse, insbesondere zur Herstellung von Giesskernen und Giessformen.
Im Giessereiwesen ist ein Gewinnungsverfahren für selbsterstarrende Massen bekannt, das als Füllstoff beispielsweise Quarzsand, als Bindemittel Wasserglas, als Erstarren der Masse gewährleistenden Zusatz beispielsweise Dikalziumsilikat und als Schaumbildner beispielsweise Sulfonate verwendet.
Die nach diesem Verfahren hergestellten flüssigen Massen gewährleisten jedoch trotz grosser technologischer Vorteile wie leichtes Füllen der Kernkästen mit flüssiger Masse, die nicht verdichtet wird und die an der Luft automatisch erstarrt, und Verwendung billiger Härter, nicht ausreichend leichtes Ausschlagen der Kerne aus den Gusstücken, was besonders erforderlich für Gusstücke mit komplizierter Gestalt ist.
Ausserdem hat die bekannte Masse nach Ablauf einer Stunde eine Druckfestigkeit von 1,5 bis 2 kp/cm2, was beim Aufbewahren, Befördern und Zusammensetzen der Kerne nicht immer ausreichend ist.
In einer Reihe von Fällen werden beim Herstellen von Kernen mit komplizierter Gestalt und vorspringenden Teilen letztere beim nachfolgenden Zusammenbau vom Kern abgestossen.
Ausserdem darf nicht vergessen werden, dass die nach dem bekannten Verfahren erzeugten Massen durch grosse Erstarrungsdauer (40 bis 50 Min.) gekennzeichnet sind, wodurch der Giessprozess verlängert und es unmöglich wird, diese Massen bei Massenfertigung zu verwenden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die aufgezählten Nachteile zu beseitigen. Weitere Ziele sind aus der Beschreibung ersichtlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gewinnungsverfahren für selbsterstarrende flüssige Massen zu entwickeln, das hohe Festigkeit der erstarrten Masse, hohe Erstarrungsgeschwindigkeit und leichtes Ausschlagen der Kerne aus den Gusstücken gewährleistet.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer flüssigen, selbsterstarrenden Masse, insbesondere zur Herstellung von Giesskernen und Giessformen, die einen Füllstoff, als Bindemittel Wasserglas, als das Erstarren der Masse gewährleistenden Zusatz Dikalziumsilikat oder letzteres enthaltende Materialien und als Schaumbildner eine anionische oder nichtionogene oberflächenaktive Substanz sowie Wasser enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse ausserdem eine wässrige Flüssigkeit, die bei der Furanharzherstellung anfällt, wenn man das Reaktionsprodukt aus Harz und Reaktionsflüssigkeit mit Wasser vermischt und die wässrige Flüssigkeit abtrennt, zugesetzt wird.
Die genannte wässrige Flüssigkeit erhält man bei der Herstellung der Furanharze auf der Grundlage von Furfurol, Phenol, Furfuralkohol und anderen. Bei der Kondensation, die hier stattfindet, erhält man Harz (Teer) und eine Reaktionsflüssigkeit, die einen Teil der nicht durchreagierten Monomeren und Nebenprodukten der Reaktion enthält.
Am Ende des Prozesses wird in den Apparat zum Waschen des Teeres Wasser hinzugefügt, das mit der genannten Reaktionsflüssigkeit gemischt wird.
Dieses Gemisch der reaktionsfähigen Flüssigkeit und des Waschwassers (Spülwasser) stellt die obengenannte wässrige Flüssigkeit dar, die zur Zubereitung der flüssigen selbsterstarrenden Masse gemäss dem Verfahren der Erfindung angewandt wird.
Es hat üblicherweise etwa folgende ungefähre Zusammensetzung: Furfuralkohol (Furyl(2)methanol) Gew.- % 2 - 9 Phenol Gew.-Nc 0,5 - 4,2 Formaldehyd Gew.-% 0,05 - 0,4 Lävulinsäure Gew.- % 2-6 Methylalkohol Gew.- % 1 - 2 und ihre Salze Wasser Rest
Zweckmässigerweise werden 0,3 bis 1,0 Gewichtsteile der wässrigen Flüssigkeit zugesetzt.
Nachstehend wird zur Erläuterung der Erfindung ein Durchführungsbeispiel des Verfahrens angegeben;
Beispiel Nr. 1. Zum Aufbereiten der Masse werden verwandt:
Gew. Teile Füllstoff - Quarzsand 95,0 Bindemittel - Wasserglas (wässrige Lösung von Natriumsilikat), Dichte 1,48 und Modul 2,7 6,0 Erstarrungszusatz der Masse - Dikalziumsilikat in Form von pulverförmiger, bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke 5,0 Schaumbildungszusatz aus der Klasse der anionenaktiven Substanzen - Alkylanylsulfonat (Handelsbezeichnung r4 C-RAC- L)etergent , sowjetisches raffiniertes Alkylarylsulfonat) 0,1 Zusatz - wässrige Flüssigkeit, die bei der Herstellung von Furanharzen gewonnen wird 0,6 Wasser 1,5bis2,0
Die wässrige Flüssigkeit besteht wie vorstehend ersichtlich aus einer wässrigen Lösung,
die von 10 bis 15% aktive Gruppen des Furfurylalkohols, Methylalkohols, Furfurols, Formaldehyds enthält, welche - da sie mit Wasserglas vereint sind bedeutend dessen Bindevermögen steigern.
Trockenbestandteile wie Quarzsand und pulverartige, bei der Ferrochromerzeugung anfallende Schlacke werden in den angegebenen Mengen im Mörtelmischer bei 30 bis 60 U/min im Laufe von 1 bis 2 Min. gemischt. Dann werden die flüssigen Bestandteile wie Bindemittel (Wasserglas), Schaumbildner (Alkylarylsulfonate), Wasser und wässrige Flüssigkeit, die in einem besonderen Gefäss gemischt werden, in den Mörtelmischer überführt, wonach die Masse zusätzlich im Laufe von 2 bis 3 Min., d. h. bis sie dünnflüssig (schaumbildend) wird, gemischt wird.
Die Formmasse, welche einen derartigen flüssigen Zustand erreicht hat, kann in die Kernkästen eingegossen oder mit ihr können die Modelle übergossen werden.
Versuche haben gezeigt, dass durch Zugabe der wässrigen Flüssigkeit in die Masse eine 1,5- bis 2fache Festigkeitserhöhung der Masse (Druckfestigkeit der Versuchsstücke beträgt nach Ablauf einer Stunde 5 bis 6 kp/cm2) im Vergleich mit der Festigkeit der herkömmlichen flüssigen Masse erzielt wird.
Ausserdem wird der Erstarrungsprozess um das 1,5- bis 2fache der Masse beschleunigt und das Ausschlagen der Kerne um 20 bis 30% erleichtert.
Zum Erstarren der Kerne und Giessformen ist kein Warmtrocknen erforderlich und sie können bald nach ihrer Herstellung mit Metall um- bzw. ausgegossen werden.
Giessformen und -kerne, die aus der angegebenen Masse hergestellt sind, können zur Herstellung von Gussstücken aus Stahl, Gusseisen und Nichteisenlegierungen verwandt werden.
Bei anderen Durchführungsbeispielen des Verfahrens kann Wasserglas in Form von wässriger Kaliumsilikat-Lösung und teerhaltigem Gaswasser in einer Menge von 0,3 bis 1,0 Gewichtsteilen verwandt werden.
Die eingeführten schaumbildenden Stoffe können Hundertstel oder Zehntel Prozent des Formmassengewichts betragen.
Hierbei geht die Masse, nachdem sie einige Minuten durchgemischt wurde, aus dem wenig verformbaren in den flüssigen Zustand über.
Zur Schaumbildung werden Stoffe verwandt, die aus der Klasse der oberflächenaktiven anionischen und nichtinogenen Stoffe gewählt sind.
Bei den oberflächenaktiven anionischen Stoffen wird die erforderliche Zähigkeit und Beständigkeit des Schaums durch Alkylarylsulfonate, Alkylsulfonate und Alkylsulfate gewährleistet, die durch Sulfurieren oder Sulfatieren von Veredelungsprodukten aus Erdöl und Schiefer oder auf synthetischem Wege hergestellt werden.
Bei den oberflächenaktiven nichtionogenen Stoffen werden hauptsächlich durch Anlagerung von Äthylenoxyd an organische Verbindungen mit aktivem Wasserstoff erzeugte Substanzen verwandt.
Es können auch Schaumbildner verwandt werden, die aus der Gruppe oxyäthylierter Alkylphenole, Alkohole, Fettsäuren, aliphatischer Amine, Alkylnaphthole und Merkaptane gewählt sind.
Process for the production of a liquid self-solidifying mass, in particular for the production of
Casting cores and molds
The present invention relates to the field of foundry, i. H. to a process for the production of a liquid, self-solidifying mass, in particular for the production of foundry cores and molds.
In the foundry industry, a production process for self-solidifying masses is known which uses quartz sand as a filler, water glass as a binder, an additive such as calcium silicate as a solidifying agent, and sulfonates, for example, as a foaming agent.
The liquid masses produced by this process ensure, despite great technological advantages such as easy filling of the core boxes with liquid mass that is not compressed and which automatically solidifies in the air, and the use of cheap hardeners, not sufficiently easy knocking out of the cores from the castings, what is particularly necessary for castings of complex shape.
In addition, the known mass has a compressive strength of 1.5 to 2 kp / cm2 after one hour, which is not always sufficient when storing, transporting and assembling the cores.
In a number of cases, when making cores of complex shape and protruding parts, the latter are repelled from the core during subsequent assembly.
In addition, it must not be forgotten that the masses produced by the known method are characterized by a long solidification time (40 to 50 minutes), which lengthens the casting process and makes it impossible to use these masses in mass production.
It is the aim of the present invention to eliminate the disadvantages mentioned. Further goals are evident from the description.
The invention is based on the object of developing a recovery process for self-solidifying liquid masses which ensures high strength of the solidified mass, high solidification speed and easy knocking out of the cores from the castings.
The invention therefore relates to a process for the production of a liquid, self-solidifying mass, in particular for the production of foundry cores and casting molds, which contain a filler, water glass as the binding agent, dicalcium silicate as an additive which ensures the solidification of the mass, and an anionic or non-ionic foaming agent contains surface-active substance and water, characterized in that an aqueous liquid, which is obtained in the production of furan resin when the reaction product of resin and reaction liquid is mixed with water and the aqueous liquid is separated off, is added to the mass.
The aforementioned aqueous liquid is obtained in the manufacture of furan resins based on furfural, phenol, furfural alcohol and others. The condensation that takes place here results in resin (tar) and a reaction liquid that contains some of the unreacted monomers and by-products of the reaction.
At the end of the process, water is added to the tar washing apparatus, which is mixed with said reaction liquid.
This mixture of the reactive liquid and the washing water (rinsing water) represents the abovementioned aqueous liquid which is used for preparing the liquid self-solidifying mass according to the method of the invention.
It usually has the following approximate composition: Furfural alcohol (furyl (2) methanol)% by weight 2 - 9 phenol Nc 0.5-4.2 formaldehyde% by weight 0.05-0.4 levulinic acid% by weight -% 2-6 methyl alcohol% by weight 1 - 2 and their salts water remainder
Expediently, 0.3 to 1.0 part by weight of the aqueous liquid is added.
An example of how the method can be carried out is given below to explain the invention;
Example no.1. The following are used to prepare the mass:
Parts by weight of filler - quartz sand 95.0 binder - water glass (aqueous solution of sodium silicate), density 1.48 and modulus 2.7 6.0 solidification additive of the mass - dipicalcium silicate in the form of powdery slag produced during ferrochrome production 5.0 foaming additive from the class of anion-active substances - alkylanylsulfonate (trade name r4 C-RAC-L) detergent, Soviet refined alkylarylsulfonate) 0.1 additive - aqueous liquid obtained in the manufacture of furan resins 0.6 water 1.5-2.0
As can be seen above, the aqueous liquid consists of an aqueous solution,
which contains from 10 to 15% active groups of furfuryl alcohol, methyl alcohol, furfurol, formaldehyde, which - since they are combined with water glass, significantly increase its binding capacity.
Dry components such as quartz sand and powdery slag from ferrochrome production are mixed in the specified amounts in a mortar mixer at 30 to 60 rpm for 1 to 2 minutes. Then the liquid components such as binding agents (water glass), foaming agents (alkylarylsulfonates), water and aqueous liquid, which are mixed in a special container, are transferred to the mortar mixer, after which the mass is additionally added over the course of 2 to 3 minutes, i.e. H. until it becomes thin (foaming), is mixed.
The molding compound, which has reached such a liquid state, can be poured into the core boxes or it can be poured over the models.
Tests have shown that by adding the aqueous liquid to the mass, a 1.5 to 2-fold increase in the strength of the mass (compressive strength of the test pieces is 5 to 6 kp / cm2 after one hour) compared to the strength of the conventional liquid mass is achieved .
In addition, the solidification process is accelerated by 1.5 to 2 times the mass and the knocking out of the cores is made easier by 20 to 30%.
No hot drying is required to solidify the cores and casting molds, and metal can be poured around them or poured out soon after their production.
Casting molds and cores made from the specified mass can be used to produce castings made of steel, cast iron and non-ferrous alloys.
In other implementation examples of the method, water glass in the form of aqueous potassium silicate solution and tar-containing gas water can be used in an amount of 0.3 to 1.0 part by weight.
The foam-forming substances introduced can amount to hundredths or tenths of a percent of the weight of the molding compound.
Here, after being mixed for a few minutes, the mass changes from the less deformable to the liquid state.
Substances selected from the class of surface-active anionic and noninogenic substances are used for foam formation.
In the case of surface-active anionic substances, the required toughness and resistance of the foam is ensured by alkylarylsulfonates, alkylsulfonates and alkylsulfates, which are produced by sulphurizing or sulphating refined products from petroleum and shale or synthetically.
In the case of surface-active non-ionic substances, substances produced by the addition of ethylene oxide to organic compounds with active hydrogen are mainly used.
Foaming agents selected from the group consisting of oxyethylated alkylphenols, alcohols, fatty acids, aliphatic amines, alkylnaphthols and mercaptans can also be used.