CZ15498U1 - Přípravek do slévárenských formovacích směsí - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká přípravku do slévárenských formovacích směsí pojených koloidními roztoky sodného silikátu a sloužících k výrobě forem a jader, které jsou vytvrzovány chemicky, např. aplikací CO₂ - procesu, esterů, nebo fyzikálně aplikací horkého vzduchu, metody horkého jademíků, popřípadě mikrovlnného záření.

Dosavadní stav techniky

Slévárenské formy a jádra se vyrábějí ze slévárenských formovacích směsí na bázi ostřiv za použití pojiv organického a anorganického původu.

Velmi rozšířená organická pojivá, především umělé pryskyřice, jsou z pohledu ekologie a hygieny ve slévárnách velmi problematická, a to nejen při přípravě formovací směsi, kdy dochází k ekologicky nežádoucímu odpařování organických rozpustidel, ale i při vytvrzování, při kterém se pracuje se silnými kyselinami, popřípadě s jedovatými výbušnými plynnými tvrdidly, při vlastním lití odlitků, kdy vlivem termodestrukčních procesů vzniká řada exhalací karcinogenní povalí hy. Rovněž i při skladování odpadních písků mají charakter nebezpečných odpadů.

Stále se zpřísňující normy pracovního a životního prostředí vedou současně k pojivům anorganické povahy. K nejrozšířenějším v této oblasti patří bentonitické jíly a koloidní alkalické roztoky křemičitanů, především sodná vodní skla. Toto pojivo bylo však v řadě sléváren vytlačováno organickými pojivý na bázi fenolformaldehydových a furanových pryskyřic, které po vytvrzení skýtají především vyšší primární pevnosti, zlepšenou rozpadavost forem a jader po jej ich tepelné expozici tuhnoucím odlitkem, i snadnější regenerovatelnost křemenných i nekřemenných ostřiv, jako jsou chromit, zirkonsilikát, magnezit, dunit, šamotový lupek atd.

Ke stěžejním nevýhodám formovacích směsí pojených koloidním roztokem sodného silikátu vodním sklem - patří špatná rozpadavost forem a jader, která je způsobena přítomností zbytkové25 ho vodního skla za nízkých teplot v oblasti cca 200 °C, které se dehydratací zpevňuje a při vysokých teplotách cca 800 °C až 900 °C se tvoří křemičitanová skla typu Na₂O - SiO₂ s vysokou chemickou agresivitou vůči ostřivu a za vzniku vysokých zbytkových pevností, a tím i špatné rozpadavosti. Vznik křemičitanových skel nízké viskozity napadajících povrch ostřiv za tvorby monolitu je rovněž příčinou špatné regenerovatelnosti ostřiv.

Řešení špatné rozpadavosti forem a jader probíhá dvojí cestou, jednak úpravou vlastního pojivá, vodního skla, jeho modifikací pomocí organických a anorganických aditiv, způsobem výroby pojivá s cílem upravit strukturu křemičitanů a dosáhnout tak zvýšených primárních pevností forem a jader. To umožňuje snížení koncentrace pojivá ve směsi, snížení celkových alkálií jednak pomocí aplikace kapalných a práškovitých organických nebo anorganických přísad přímo do formovací směsi.

Z organických přísad jsou známy dřevěné piliny, uhelný prach, sacharidy, destilační zbytky ropy atd., které však zkracují životnost formovací směsi, ze směsi vyhoří a příznivě ovlivňují rozpadavost jen částečně při nízkých teplotách prohřátí formy nebo jádra, přitom však značně zhoršují pracovní prostředí sléváren.

Z anorganických přísad jsou známy jíly, bauxit, elektrárenský popílek, jejichž účinek je však omezen pouze na vyšší a přitom úzkou oblast teplot.

Další nezanedbatelnou skutečností je, že výše uvedené aplikace jsou poměrně nákladné.

Podstata technického řešení

Technické řešení si klade za cíl odstranění uvedených nedostatků, nebo alespoň jejich podstatné omezení vytvořením přípravku směsi dvou speciálních anorganických látek, které svým syner- 1 CZ 15498 Ul gickým účinkem zvyšují primární pevnost vytvrzených forem a jader, nezhoršují životnost formovacích směsí a zlepšují rozpadavost v širokém intervalu teplot kolem 200 °C až 900 °C. Při lití neumožňují vznik škodlivých exhalací a snižují adhezní síly pojivových obálek k povrchu zrn ostřiva, což výrazně zlepšuje i jejich regenerovatelnost.

Podstata technického řešení přípravku do slévárenských formovacích směsí pojených koloidními roztoky sodného silikátu a sloužících k výrobě forem a jader spočívá v tom, že je tvořen směsí mletých Kulmských bituminózních břidlic v množství od 2 % do 60 % hmotn. (složka A) a mletého páleného nebo žíhaného břidličnatého kaolinitického jílu v množství od 40 % do 98 % hmotn. (složka B).

ío Dalším význakem technického řešení je, že hliník má, ve své struktuře v mletém žíhaném břidličnatém kaolinitickém jílu, koordinační číslo 4.

Žíháním břidličnatého kaolinitického jílu v teplotním intervalu cca 450 °C do cca 700 °C se totiž upraví koordinační číslo hliníku z 6 na 4, čímž je dosahováno jeho vysoké reaktivity s křemičitanovými skly typu Na₂O - SiO₂ a převedení uvedených skel na temámí systém s vysokou visko15 žitou a sníženou reaktivitou vůči ostřivu.

Podle konkrétních potřeb je přípravek obsažen ve formovací směsi s koloidními roztoky sodného silikátu - vodního skla -as případným esterovým tvrdidlem obsažen v množství 0,1 % do 7 % hmotn.

Příklady provedení

Příklady aplikací přísady podle technického řešení ve slévárenských formovacích směsích a jejich výhodných aplikací:

Přípravek je tvořen směsí dvou složek A, B a je přidáván do formovací směsi s vodním sklem a s případným esterovým tvrdidlem. Následně je formovací směs homogenizována mícháním.

Složka A - sestává z mleté Kulmské bituminózní břidlice.

Složka B - sestává z mletého žíhaného břidličnatého kaolinitického jílu.

Příklad 1

95,84 % hmotn. ostřivo - křemenný písek 2,60 % hmotn. vodní sklo o křemičitanovém modulu m = 2,49 0,26 % hmotn. esterové tvrdidlo ve složení diacetin : triacetin =1:1

1,30 % hmotn. přípravek sestávající z 60 % hmotn. složky A a z 40 % hmotn. složky B.

Samotvrdnoucí formovací směs podle Příkladu 1 je určena pro výrobu forem a jader se zvýšenou pevností po vytvrzení, zlepšenou rozpadavostí po odlití a dobrou regenerovatelností ostřiva.

Příklad 2

93 % hmotn. ostřivo - křemenný písek % hmotn. vodní sklo o křemičitanovém modulu m = 2,8 2 % hmotn. přípravek sestávající z 50 % hmotn. složky A a z 50 % hmotn. složky B.

Formovací směs podle Příkladu 2 je určena pro výrobu forem a jader vytvrzovaných CO₂ - pro40 cesem, s dlouhou životností, zvýšenou pevností po vytvrzení, dobrou regenerovatelností ostřiva a vysokou rozpadavostí po odlití.

Příklad 3

96,75 % hmotn. ostřivo - chromit

2,00 % hmotn. vodní sklo o křemičitanovém modulu m = 2,5

-2CZ 15498 Ul

0,25 % hmotn. esterové tvrdidlo ve složení propylencarbonát: triacetin = 7:3 1,00 % hmotn. přípravek sestávající z 30 % hmotn. složky A a z 70 % hmotn. složky B.

Samotvrdnoucí formovací směs podle Příkladu 3 vytvrzovaná estery je určena pro výrobu forem 5 a jader masivních odlitků, zvláště z legovaných ocelí, s vysokou rozpadavostí a regenerovatelností ostřiva.

Příklad 4

95,20 % hmotn. ostřivo - dunit

3,00 % hmotn. vodní sklo o křemičitanovém modulu m = 2,5 ío 0,30 % hmotn. esterové tvrdidlo ve složení diacetin : triacetin = 4:6

1,50 % hmotn. přípravek sestávající z 20 % hmotn. složky A a z 80 % hmotn. složky B.

Samotvrdnoucí formovací směs podle Příkladu 4 vytvrzovaná estery je vhodná pro výrobu forem a jader pro odlitky se sklonem k zapékání. Formy a jádra vyrobená z této formovací směsi se vyznačují vysokou rozpadavostí po odlití a zlepšenou regenerovatelností ostřiva suchou, pneumatickou metodou.

Průmyslová využitelnost

Průmyslová upotřebitelnost přípravků podle technického řešení se týká výrobců chemických slévárenských přípravků a výrobců slévárenských forem a jader, jakož i sléváren používajících formovací směsi na bázi ostřiv a vodního skla, jakožto pojivá.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Přípravek do slévárenských formovacích směsí pojených koloidními roztoky sodného silikátu a sloužící k výrobě forem a jader, vyznačující se tím, že je tvořen směsí mleté Kulmské bituminózní břidlice v množství od 2 % do 60 % hmotn. a mletého žíhaného břidlična25 tého kaolinitického jílu v množství od 40 % do 98 % hmotn.
2. 2. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že hliník má, ve své struktuře v mletém žíhaném břidličnatém kaolinitickém jílu, koordinační číslo 4.
3. 3. Přípravek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je ve formovací směsi s koloidními roztoky sodného silikátu a s případným esterovým tvrdidlem obsažen v množství od

   30 0,1 % do 7 % hmotn.