DE1146621B

DE1146621B - Process for the production of refractory molds for metal casting

Info

Publication number: DE1146621B
Application number: DES43341A
Authority: DE
Inventors: Clifford Shaw
Original assignee: SHAW PROCESSES Ltd
Current assignee: SHAW PROCESSES Ltd
Priority date: 1954-03-31
Filing date: 1955-03-31
Publication date: 1963-04-04

Description

Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formen für den Metallguß Zusatz zum Patent 924 340 Das Verfahren nach Patent 924340 betrifft die Herstellung feuerfester Formen für den Metallguß durch Vermischen der zerkleinerten feuerfesten Stoffe mit einem niederen Alkylsilikat und einem wäßrigen sauren Geliermittel mit dem Kennzeichen, daß sofort nach dem Festwerden der Gießform der Formbehälter von dieser abgestreift wird und an die frei aufgestellte Form von allen Seiten Flammen herangebracht werden, so daß der bei der Hydrolyse des Bindemittels entweichende Alkohol entzündet und abgebrannt wird.Process for the manufacture of refractory molds for metal casting Addendum to Patent 924 340 The method according to Patent 924 340 relates to manufacturing refractory molds for metal casting by mixing the crushed refractories Substances with a lower alkyl silicate and an aqueous acidic gelling agent with the characteristic that immediately after the solidification of the mold the mold container of this is stripped off and flames from all sides to the freely erected form are brought up so that the escaping during hydrolysis of the binder Alcohol is ignited and burned off.

Hierdurch wird eine besonders günstige Struktur der Formmasse erzielt, die bei ausgezeichneten glatten und formgetreuen Gießflächen eine Vielzahl von Mikrorissen im Inneren der Form aufweist, die ein günstiges Entweichen von Gasen beim Metallguß ermöglichen.In this way, a particularly favorable structure of the molding compound is achieved, which with excellent smooth and dimensionally accurate casting surfaces a multitude of micro-cracks has inside the mold, which allows a favorable escape of gases during metal casting enable.

In Weiterbildung dieser Erfindung hat es sich gezeigt, daß es besonders bei der Herstellung großer Gießformen vorteilhaft ist, diese aus zwei Schichten herzustellen, wobei das niedere Alkylsilikat, insbesondere Äthylorthosilikat, nur als Bindemittel für die innere, mit dem Modell bzw. der Metallschmelze in Berührung kommende Schicht verwendet wird.In a further development of this invention, it has been shown that it is particularly When producing large casting molds, it is advantageous to have them made up of two layers to produce, the lower alkyl silicate, especially ethyl orthosilicate, only as a binding agent for the inner, with the model or the molten metal in contact next shift is used.

Hierbei kann als Hinterfüllmasse, also für die zweite äußere Schicht, gewöhnlicher Gießerei-Kernsand mit beliebigen Bindemitteln verwendet werden.This can be used as a backfill, i.e. for the second outer layer, Ordinary foundry core sand can be used with any binding agent.

Wenn die Alkylsilikatschicht durch Hydrolyse und Gelieren des Bindemittels fest geworden ist, zündet man diese Schicht an, um den durch die Hydrolyse freigesetzten Alkohol abzubrennen. Mit dem Ausdruck »niedere Alkylsilikate« sind Alkylsilikate gemeint, die sich von einem Alkohol mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen im Molekül herleiten. In Anbetracht seiner Billigkeit und Zugänglichkeit wird das Äthylorthosilikat bevorzugt verwendet.When the alkyl silicate layer by hydrolysis and gelation of the binder has solidified, this layer is set on fire around the one released by the hydrolysis Burn off alcohol. By the term "lower alkyl silicates" are meant alkyl silicates meant to be different from an alcohol with no more than 5 carbon atoms in the molecule derive. Given its cheapness and accessibility, the ethyl orthosilicate is used preferably used.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Hinterfüllmasse aus gewöhnlichem Gießerei-Kernsand, der mit Natriumsilikat angefeuchtet wurde, z. B. durch Zufügung von 3 bis 10 Gewichtsprozent einer Wasserglaslösung, Es wird Kohlendioxyd durch die poröse Masse geleitet, bis das Natriumsilikat und der Sand zu einer harten Masse abgebunden haben.According to a preferred embodiment of the invention, there is the backfill compound from ordinary foundry core sand that has been moistened with sodium silicate, e.g. B. by adding 3 to 10 percent by weight of a waterglass solution, it becomes carbon dioxide passed through the porous mass until the sodium silicate and sand become hard Have set the mass.

Bei der Herstellung der Gießformen wird zunächst das feuerfeste Gemisch mit Äthylsilikat in Form eines Breies über die Fläche des Musters oder Modells gegossen, wodurch beim Gelieren eine Schale gebildet wird, die dann vom Modell abgenommen und angezündet wird. Dann wird die Verstärkungs- oder Stützschicht auf der Außenseite der gebildeten Formschale angebracht und in üblicher Weise gebrannt. Hierbei verbinden sich beide Schichten zu einem festen Ganzen. Es werden nun zwei Arten der Herstellung der Form als Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.When making the casting molds, the refractory mixture is used first poured with ethyl silicate in the form of a slurry over the surface of the sample or model, whereby a shell is formed when gelling, which is then removed from the model and is lit. Then the reinforcement or support layer is on the outside attached to the shell formed and fired in the usual way. Connect here both layers become a solid whole. There will now be two types of manufacture of the shape as examples with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt die fünf Stufen der Herstellung eines einfachen Gußstückes nach der Erfindung; Fig.2 zeigt eine geringfügige Abänderung dieses Verfahrens.Fig. 1 shows the five stages in the manufacture of a simple casting according to the invention; Fig. 2 shows a slight modification of this method.

Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1, A bis E) ist eine einfache Form 1 im Schnitt gezeigt. Bei A ist das Modell gezahnt. Dies ist bei B mit einer Hülle 2 umgeben. Um das umhüllte Modell wird ein Gemisch aus Gießereisand und Wasserglas gestampft, das die übliche äußere poröse Gießform bildet. Es wird Kohlendioxyd durch die poröse Hinterfüllmasse geleitet, bis eine harte Masse gebildet wird. Dann wird die äußere Gießform entfernt und die Gipshülle vom Modell abgenommen, und die äußere Formschicht wird nun wieder in Stellung gebracht, wie bei C in Fig. 1 gezeigt. In der äußeren Formschicht ist eine Öffnung 4 angebracht. Nun wird der Zwischenraum zwischen dem Modell 1 und der äußeren Schicht 3 mit einem angesäuerten Gemisch aus Äthylsilikat und hochfeuerfesten Stoffen 5 gefüllt, wie bei D in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn auch diese so gebildete innere Schicht fest geworden ist, wird das Modell entfernt und die Form wie nach Patent 924340 abgebrannt. So ist eine Form geschaffen mit einer Gießfläche aus einem hochfeuerfesten Gemisch, das aus dem Äthylsilikat und der feuerfesten Masse, wie bei E in Fig. 1 gezeigt ist, erhalten wurde. Solch ein Verfahren bietet alle Vorteile einer kostspieligen hochfeuerfesten Form, wie man sie nach Patent 924340 erhält, aber die Hauptmenge des verwendeten Materials; nämlich die ganze Hinterfüllschicht; besteht aus gewöhnlichem Gießereisand.In the first embodiment (Fig. 1, A to E) is a simple one Form 1 shown in section. At A the model is toothed. This is at B with a Sheath 2 surrounded. A mixture of foundry sand and water glass is placed around the encased model tamped, which forms the usual outer porous mold. It gets carbon dioxide through the porous backfill mass passed until a hard mass is formed. Then it will be the outer mold removed and the plaster sheath removed from the model, and the outer The molding layer is now brought into position again, as shown at C in FIG. 1. In an opening 4 is made in the outer molding layer. Now the gap becomes between the model 1 and the outer layer 3 with an acidified mixture Ethyl silicate and highly refractory materials 5 filled, as shown at D in FIG is. If this inner layer formed in this way has also become solid, the model is removed and the mold burned down as in patent 924340. So is a mold created with a pouring surface from a highly refractory mixture that from the ethyl silicate and the refractory mass, as shown at E in Fig. 1, was obtained. Such a process offers all the advantages of an expensive high refractory Form as obtained from patent 924340, but the majority of the one used Materials; namely the entire backfill layer; consists of ordinary foundry sand.

Eine kleine, aber zweckmäßige Abänderung dieses Verfahrens sei an Hand der Fig. 2 erläutert, in der das Modell la angenähert die gleiche Form wie das Modell 1 in der Fig. 1 besitzt, aber es ist um die Stärke der erwünschten hochfeuerfesten Auskleidung überdimensioniert, z. B. um etwa 0,6 bis 0,3 cm. Das Gemisch aus Gicßereisand und Natriumsilikat wird über dies überdimensionierte Modell gestampft, wie bei B in Fig. 2 gezeigt ist. Durch Entfernen des überdimensionierten Modells la und Ersetzen durch das Ursprungsmodell 1 erhält man die gleiche Anordnung, wie sie bei C in Fig. 1 dargestellt ist. Im übrigen ist das Verfahren das gleiche, wie bei Fig. 1 beschrieben ist.A small but appropriate change to this procedure is on Hand of Fig. 2 explained, in which the model la approximately the same shape as the model 1 in Fig. 1 possesses, but it is about the strength of the highly refractory desired Lining oversized, e.g. B. by about 0.6 to 0.3 cm. The mixture of foundry sand and sodium silicate is tamped over this oversized model, as in B is shown in FIG. By removing the oversized model la and replacing it the original model 1 results in the same arrangement as in C in Fig. 1 is shown. Otherwise, the process is the same as that described for FIG is.

Nachstehend ist ein geeignetes Gemisch für die Herstellung der hochfeuerfesten Auskleidung angegeben. Das verwendete feuerfeste gepulverte Material war feinzerkleinerter Sillimanit (Cyanit) mit nachstehender Kornverteilung: D. S: Siebgröße %-Gehalt - 10 -I-- 16 40,3 - 16 -I- 22 7,6 - 22+ 30 5,8 - 30-I- 44 0,7 - 44+ 60 0,7 - 60+100 4,7 -100 -f- 150 6,4 -150+200 5,4 unter 200 28,4 Zur Herstellung des als Bindemittel verwendeten kolloidalen Sols werden 3437 ccm Äthylsilikat mit 4.5 einem Si0z-Gehalt von 40 bis 45°/0 (d. h. ein Äthylsilikat hergestellt aus technischem Alkohol und teilweise hydrolisiert durch innere Kondensation) mit 800 ccm technischem Alkohol, der mit rohem Holzgeist denaturiert war, vermischt und mit 304 ccm 5o destilliertem Wasser zu 4,551 kolloidalem Kieselsäuresol in Alkohol hydrolysiert.A suitable mixture for the manufacture of the high refractory lining is given below. The refractory powdered material used was finely ground sillimanite (cyanite) with the following particle size distribution: D. S: sieve size% content - 10 -I-- 16 40.3 - 16 -I- 22 7.6 - 22+ 30 5.8 - 30-I- 44 0.7 - 44+ 60 0.7 - 60 + 100 4.7 -100 -f- 150 6.4 -150 + 200 5.4 below 200 28.4 To produce the colloidal sol used as a binding agent, 3437 ccm of ethyl silicate with 4.5 with a Si0z content of 40 to 45 ° / 0 (i.e. an ethyl silicate made from technical alcohol and partially hydrolysed by internal condensation) with 800 ccm of technical alcohol, which is made with raw wood spirit was denatured, mixed and hydrolyzed with 304 cc of 50 distilled water to give 4.551 colloidal silica sol in alcohol.

132 g der feuerfesten Masse wurden mit 100 ccm Sol zu einem Brei angemacht. Es wurden jedoch vor dem Mischen 5 ccm 10°/oige (Gewichtsprozent) wäß- 55 rige Ammoniumcarbonatlösung zum Sol gegeben.132 g of the refractory mass were made into a paste with 100 cc of sol. However, before mixing, 5 cc of 10% (percent by weight) aqueous ammonium carbonate solution were added given to the sol.

Der so erhaltene Brei bleibt für etwa 1 bis 11/a Minuten frei beweglich, während welcher Zeit er in den Raum um das Modell herum eingegossen wird. Nach angenähert 11/2 Minuten geliert er unter Bildung eines 60 zähen, nachgiebigen Gels, das ohne Beschädigung oder Verzerrung vom Modell abgenommen werden kann, wobei es eine Gießform ergibt, die ein exaktes Spiegelbildmuster des Musters oder Modells darstellt; von dem es abgenommen ist.The resulting pulp remains freely mobile for about 1 to 11 / a minutes, during which time it is poured into the space around the model. After approximated It gels for 11/2 minutes to form a tough, resilient gel, without it Damage or distortion can be removed from the model using a casting mold which is an exact mirror image pattern of the pattern or model; from from which it is removed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method of making refractory molds for metal casting from crushed refractories and using lower alkyl silicate as a binder and an aqueous acidic gelling agent which is ignited and burned off by the alcohol that escapes during hydrolysis of the binder is, according to patent 924 340, characterized in that the mold consists of two layers is made, with the lower alkyl silicate only for the interior, with the model layer coming into contact is used.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that as a binder for standing with the model in contact Layer of ethyl orthosilicate is used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized characterized in that ordinary foundry core sand is used as the backfill compound is that with sodium silicate by adding 3 percent by weight of a 10% Sodium silicate solution is moistened, and carbon dioxide through the so formed porous mass is passed until the sodium silicate and sand become hard Have set the mass.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that that the model is first covered with a layer of clay or plaster to create a And then the reinforcement is molded around the encased model and, after the reinforcement has set sufficiently, it is removed without damage to be able to, you remove them and the cover from the model, the model again and the space previously occupied by the shell with a pulp of acidified Ethyl silicate and a highly refractory mass by one for this purpose in the Reinforcement fills opening formed.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized .Identified that two models are used, one of which is the same Dimensions and the same shape is how one wishes to cast and the other oversized to the thickness of the desired liner (e.g. about 0.3 up to 0.6 cm), and that the oversized model first with the reinforcement mixture and, after this has become firm, the oversized model is removed and is replaced by the smaller model and the space around the smaller model with a pulp of unleavened ethyl silicate mass through a for this purpose in the opening formed by the reinforcement is filled. Considered publications: Swiss patents No. 284 506, 207 107; Austrian patents No. 174 442, 25 923; "Gießerei" magazine, 1953, issue 26, pp. 678 to 681: