DE1508645B1

DE1508645B1 - Formsandmischung

Info

Publication number: DE1508645B1
Application number: DE1966F0048683
Authority: DE
Inventors: James Beale
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1965-03-18
Filing date: 1966-03-17
Publication date: 1977-06-23
Also published as: US3440066A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Formsandmischun- mit Wasser aufbereiteten Formsandmischlingen mit

gen, die zur Herstellung von grünen Sandformen zum Kohlenstaubzusatz unterlegen, weil das öl zu rasch

Vergießen von Metall brauchbar sind. Der hier ver- verdampft.

wendete Ausdruck »Sand« umfaßt alle an sich für die Aus der USA.-Patentschrift 2 686 727 ist ein Herstellung von Gießereiformen und -kernen be- 5 Zusatzstoff für Formsand bekannt, der aus teilchenkannten Sandarten. Er umfaßt nicht allein Silicium- förmigem Cellulosematerial, wie Holzmehl, und dioxydsand, sondern auch andere Sandarten, wie festen, nicht klebrigen kolloidalen Teilchen von Zirkon- oder Olivinsand. Bitumen und kolloidaler, bituminöser Kohle besteht. Eine »grüne« Sandform besteht aus einer Form, die Zur Herstellung dieses Zusatzstoffes wird z. B. HoIzkeinem Back- oder Härtungsprozeß vor der Aufnahme io mehl mit einer wäßrigen Dispersion des harten, nicht von geschmolzenem Metall bei dem Gießvorgang klebrigen, kolloidalen Bitumens im Kollergang beunterworfen worden ist. Derartige Formen werden handelt und danach die bituminöse Kohle eingearbeitet, aus Formsandmischungen hergestellt, die im wesent- Die Aufbereitung des bekannten Formsands ist sehr liehen Sand, einen Bindemittelzusatz und Wasser ent- aufwendig. Gemäß der USA.-Patentschrift 2 203 471 halten. Wenn diese Mischung in der richtigen Zu- 15 werden benziniinlösliche Harze in Verbindung mit sammensetzung oder in dem richtigen Verhältnis vor- Glyceridölen, wie Leinöl oder Rizinusöl, bzw. davon liegt, besitzt sie eine ausreichende Festigkeit, um die abgeleiteten Fettsäuren als Bindemittel für Gießerei-Herstellung einer Form zu ermöglichen, die dann kerne und aus den USA.-Patentschriften 1 673 356 während des Gießvorganges verwendet werden kann. und 1 673 357 sind Kernbinder aus einem Sulfitpro-Gegebenenfalls können andere Zusätze den grünen 20 dukt, öl, einem Stabilisator und Fischleim oder Formsandmischungen zugegeben werden, um die Dextrin sowie Ton bzw. Getreidekörnern, Öl, einem Formeigenschaften des Sands zu verbessern oder das Stabilisator und Ton bekannt. Derartige Kernbinder Verhalten der Form während des Gießvorganges zu sind nicht zur Herstellung von wasserenthaltenden modifizieren. Zwei zur Modifizierung des Verhaltens Formsandmischungen geeignet,
von grünen Sandformen während des Gießvorgangs, 25 Aus der deutschen Patentschrift 877 055 ist ein insbesondere beim Vergießen von Eisen, verwendeten Verfahren zur Herstellung eines bildsamen, das AnZusätze sind Kohlenstaub und Pech. Bei fortgesetzter fritten verhindernden Formsandes bekannt, bei dem Einwirkung der Metallschmelze neigen Kohlenstaub Ölschiefermehl dem Formsand zugesetzt wird,
und Pech zur Zersetzung unter Bildung von reduzieren- Da das siliciumhaltige Material in dem Ölschiefer den Gasen und eines festen Kohle-Asche-Rück- 30 nicht aktiv ist, ist es notwendig, ein Tonbindemittel Standes. Dieser Rückstand kann eine gewisse Bin- zusammen mit dem Ölschiefer zu verwenden, um einen dungswirkung beitragen und den Zusammenhalt des Formsand zu erzeugen. Die Verwendung des öl-Formmaterials unterstützen. Die durch Zersetzung schiefermehls ergibt in dem Formsand den Aufbau der Kohle oder des Pechs erzeugten reduzierenden von unerwünschten Feinstoffen in der Form von ver-Gase können ein Polster zwischen den Formwänden 35 brauchter Schieferasche, die zu einer nachteiligen und dem geschmolzenen Metall bilden, wodurch die Staubentwicklung führt.

Oxydation der Oberfläche des geschmolzenen Metalls Aus der USA.-Patentsclirift 2 757 095 ist ein Zu- und die Bildung von Eisenperidot oder Eisensilicat schlagmittel für Formsand bekannt, das ein ververhindert oder gehemmt werden, das sich durch brennbares, nichtklebendes und nichtkokendes Mehl, Umsetzung zwischen Eisen, Eisenoxyd und Sand 40 vorzugsweise Weichholzmehl, enthält, das mit einem bilden kann. Erdölderivat auf Paraffin- oder Asphaltbasis imprä-

Die Haftung des Metalls an den Formwänden wird gniert ist. Es ergibt sich dabei jedoch kein brauchbarer

herabgesetzt, und demgemäß treten Oberflächenfehler Formsand, weil das Öl zu rasch bei Berührung mit der

oder Mängel an dem sich ergebenden Gießkörper in Metallschmelze verdampft. Dasselbe erfolgt bei

verringertem Ausmaß auf. 45 Arbeitsweisen, bei denen Öl in Magnesit, Ton und

Aus einer Veröffentlichung in der »Gießerei-Praxis« Oxyde enthaltenden Materialien für Gießformen ver-

(1963), S. 262 bis 264, sind wasserfreie synthetische wendet oder unmittelbar auf Formwände aufgebracht

Formsande bekannt, die Öl und Ton enthalten. Die wird.

Aufbereitung des Formstoffs erfolgt in einem Mischer, Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Formder zur Vermeidung einer nachteiligen und störenden 50 sandmischungen mit Zusätzen, die eine ähnliche Feuchtigkeitsaufnahme vollständig trocken gehalten Wirkung wie Kohlenstaub oder Pech aufweisen, werden muß. Nach dem Beschicken des ebenfalls jedoch wirksamer sind und daher in geringeren Mengen wasserfreien Quarzsandes erfolgt der Zusatz des Ton- zur Anwendung gelangen können und angenehmer und binders. Nach Mischen werden dann 3 % Öl zugesetzt, bequemer als Kohlenstaub im Gebrauch sind und dann wird nochmals eine Zeitlang gemischt, und an- 55 gegenüber den bekannten Öl enthaltenden Formsandschließend wird ein alkoholischer Beschleuniger zu- mischungen überlegene Eigenschaften aufweisen,
gesetzt und noch weiter gemischt, so daß sich ins- Die Formsandmischung gemäß der Erfindung mit gesamt eine lange Aufbereitungszeit ergibt. einem Gehalt an Sand und Wasser ist dadurch ge-

Gemäß der USA.-Patentschrift 2 813 035 wird kennzeichnet, daß sie als Zusatzstoff eine vorgebildete ebenfalls ein wasserfreier Formsand aus Quarzsand, 60 feste Substanz in Teilchenform aus natürlichem, mit Dimethyldioctadecylammoniumbentonil als Gelier- Mineralöl imprägniertem Ton in einem Anteil von mittel, gegebenenfalls Bentonil und Paraffinöl her- 0,5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die endgestellt, wobei alle Bestandteile in üblicher Weise im gültige Formsandmischung, enthält.
Kollergang gemischt werden, wie dies bei gewöhn- Bei der Formsandmischung gemäß der Erfindung lichem. Ton und Wasser enthaltendem Formsand 65 besteht wenigstens ein Teil der vorgebildeten festen üblich ist. Substanz des Zusatzstoffes aus Ton. Es kann irgend-

Diese Öl und Ton enthaltenden Formsandmischun- eine Art von Ton zur Anwendung gelangen, vorzugs-

gen erfüllen nicht ihren Zweck. Sie sind den üblichen, weise wird jedoch für diesen Zweck eine reinere Form

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von Ton, beispielsweise Bentonit, Kaolin oder Fullers- konstanten Höhe gehalten werden, obgleich ein im erde, verwendet. Es wird dabei ein frei fließender Kreislauf zurückgeführter Sand verwendet wird. Zusatzstoff für den Formsand erhalten, der nicht Ein weiterer Vorteil der Verwendung von ölstaubt. Neben dem Ton können auch andere Sub- imprägniertem Ton als Zusatz für eine grüne Formstanzen für die Absorption des flüssigen Öls in dem 5 sandmischung beruht auf der Tatsache, daß anZusatzstoff vorhanden sein, z. B. Kieselgur, Sägemehl scheinend die Anwesenheit des Öls die Feuchtigkeitsoder poröses, feuerfestes Material, wie zerkleinerte beibehaltungs-Eigenschaften der Mischung so verSchamotte. Diese Stoffe dienen dazu, überschüssiges bessert, daß die Plastizität der Tonbindung beibehalten Öl, das nicht in die Tonteilchen gedrungen ist, sondern wird, und die Mischung während einer längeren Zeitsich auf der Oberfläche der Teilchen befindet, auf- io dauer in einem verarbeitungsfähigen Zustand verzusaugen, um das freie Fließen des Zusatzes auch bei bleibt,
großen Ölmengen zu gewährleisten. In der Gießereitechnik führt die Verwendung von

Ein geeigneter Zusatzstoff zur Anwendung bei der Kohlenstaub zu Schwierigkeiten in der Handhabung Formsandmischung gemäß der Erfindung besteht und zu beachtlichen Verlusten an Kohlenstaubfeinaus einem mit Mineralöl imprägnierten Ton mit einem 15 stoffen über Luftkonditionierungssysteme. Derartige Gehalt von wenigstens 5 Gewichtsprozent und vor- Verluste haben etwa eine Größe bis zu 15 Gewichtszugsweise 10 bis 20 Gewichtsprozent eines Mineralöls, prozent. Bei Verwendung von ölimprägniertem Ton wie z. B. Roh- oder Abfallschmieröl. Ein derartiger werden offensichtlich derartige Verluste vermieden, Zusatzstoff wird vorzugsweise in einem Anteil von und das Material kann wesentlich leichter gehandhabt 1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die endgültige 20 werden.
Formsandmischung, verwendet. In den Zusatz können verschiedene andere Sub-

Der Erfolg der Anwendung von ölimprägniertem stanzen für besondere Zwecke aufgenommen werden. Ton in der Formsandmischung gemäß der Erfindung So kann es bisweilen erwünscht sein, weiteres Mineralist völlig überraschend. Die Zugabe von Brennstofföl öl aufzunehmen, insbesondere wenn der Ölgehalt des zu Formsand zur Verhinderung des Anhaftens an dem 25 ölimprägnierten Tons ziemlich niedrig ist. Gegebenen-Modell war bekannt, es wurde jedoch in der Praxis falls kann zusätzlich eine gewisse Menge an pelledie Anwendung von ölimprägniertem Formsand ver- tiertem oder gekörntem Pech, der die Dimensionsmieden, weil allgemein festgestellt worden war, daß Stabilität der Formsandmischung günstig beeinflußt, die Hitze des in die Form gelangenden geschmolzenen zugegeben werden. Stoffe zur Verbesserung der Bin-Metalls eine sehr rasche Verdampfung des Öls herbei- 30 dungseigenschaften der Mischung, z. B. Bentonit, führte und demgemäß eine starke Bewegung des können ebenfalls aufgenommen werden, geschmolzenen Metalls oder sogar ein Auswerfen oder Zur Erleichterung des Vermischens von Wasser mit Verspritzen von geschmolzenem Metall aus der Form der Formsandmischung, die den ölimprägnierten Ton bewirkte. enthält, kann ein Netz- oder Emulgiermittel gebräuch-

Bei Anwendung von ölimprägniertem Ton in der 35 licher Art zur Anwendung gelangen, z. B. eine an-

Formsandmischung wird jedoch vermutlich ein rasches ionische oberflächenaktive Verbindung, wie ein lang-

Verdampfen und Zersetzen des Öls verhindert, weil kettiges Alkylsulfat oder ein Alkylarylsulfonat oder

das Öl in dem Ton absorbiert ist. Ein derartiger Naphthalinsulfonat.

ölimprägnierter Ton als Zusatz zu »grünem« Sand Bei Verwendung von im Kreislauf zurückgeführtem wirkt praktisch in der gleichen Weise wie Kohlen- 40 Formsand neigt der Tonbestandteil des Sandes dazu, staub oder Pech, bei dem ein Erweichen bei 400 bis durch die wiederholte Verwendung inaktiv zu werden, 700⁰C und eine Zersetzung bei fortgesetztem Aus- und diese Neigung kann durch Steigerung der gelbilsetzen gegenüber geschmolzenem Metall zur Bildung denden Eigenschaften des Tons mittels eines geeigneten eines Polsters von reduzierenden Gasen und eines Zusatzes für diesen Zweck, z. B. von Magnesiumoxyd, festen oder gebundenen Kohlenstoffrückstandes auf- 45 überwunden werden, dessen Wirkung auf eine Zutritt. Jedoch ist der ölimprägnierte Ton als Formsand- nähme der Grünfestigkeit und des Zerfall- oder Zerzusatz wirksamer; beispielsweise sind 2 Gewichts- reißindexes der gesamten Mischung beruht, prozent eines ölimprägnierten Tons ebenso wirksam Es kann auch zweckmäßig sein, einen Bestandteil, wie 5 Gewichtsprozent Kohlenstaub bei Herstellung der den pH-Wert auf wenigstens 7,0 puffert, aufzuvon großen Gußstücken. Wenn außerdem ein Sand 50 nehmen.

verwendet wird, welchem Ton zugesetzt werden muß, Geeignete Puffermittel sind z. B. Tetranatriumpyroum angemessene Formeigenschaften zu gewährleisten, phosphat (dessen Anwesenheit eine geeignete Disperkann gemäß der Erfindung der Anteil an derartigem gierung des Tons in der Formsandmasse sicherstellt zugesetzten Ton bis zu einer Menge, die der zugesetzten und das bemerkenswert die Trockenfestigkeit der Menge an ölimprägniertem Ton im Verhältnis ent- 55 Formsandmischung zu erhöhen scheint) und Natriumspricht, verringert werden. carbonat.

Es ist eine bekannte Erscheinung bei Verwendung Es können auch noch andere Zusätze in Verbindung von Kohlenstaubzusätzen zu im Kreislauf zurück- mit dem ölimprägnierten Ton gemäß der Erfindung geführtem Gießereisand, daß der Kohlenstoffgehalt zur Anwendung gelangen. Beispielsweise kann Sägezur Anhäufung in Form von Koks neigt. Eine der- 60 mehl mit dem ölimprägnierten Ton zur Verbesserung artige Steigerung des Koksgehalts macht eine Er- seiner Absorptionsfähigkeit vermischt und zur Erhöhung des Wasserzusatzes zu der Formsandmischung möglichung eines hohen Gehaltes an flüchtigem Beerforderlich. Dies hat jedoch einen nachteiligen Ein- standteil (d. h. an öl) unter Beibehaltung der Eigenfluß auf die Formeigenschaften des Sandes und führt schaft eines freien Fließens zugegeben werden, schließlich zum Auftreten von Oberflächenfehlern in 65 Die Formsandmischung gemäß der Erfindung weist den hergestellten Gußstücken. Bei Formsand mit demnach Zusätze, die aus einer festen Substanz (Ton), einem ölimprägnierten Tonzusatz tritt dieser Nachteil die mit einer im wesentlichen nicht flüchtigen und bei nicht auf, und der Wasserzusatz kann auf einer gewöhnlichen Temperaturen stabilen Flüssigkeit (öl)

Claims

5 6 imprägniert ist, die bei hohen Temperaturen eine Gewichtsprozent nicht oxydierende Atmosphäre durch Verflüchtigung ölimprägnierter Ton (40% öl) .... 85 oder Zersetzung erzeugt. Insbesondere umfaßt die pelletiertes Pech 12 Erfindung solche Zusätze, die außerdem eine ober- Emulgiermittel 0,75 flächenaktive Verbindung enthalten, und vor allem 5 Magnesiumoxyd 1 ölimprägnierten Ton in Teilchenform, wobei dieses Tetranatriumpyrophosphat 1 Produkt ein weiteres oberflächenaktives Mittel enthält. Natriumcarbonat 0,25 Die Erfindung wird nachstehend an Hand von ^j Beispielen erläutert. ίο 3 Gewichtsteile dieser Zusatzmasse wurden als un- Beispiel 1 mittelbarer Ersatz für die 3 Gewichtsteile von öl- imprägniertem Ton, die vorstehend im Beispiel 1, B Zwei grüne Sandformmischungen wurden aus den angegeben sind, zugegeben. Es wurden wiederum folgenden Bestandteilen hergestellt: Formen aus der Mischung hergestellt, wobei die darin Λ" „ „, . , ., „.,. ..... is erzeugten Gußstücke in gleicher Weise unversehrt A. 80 Gewichtsteile Sihciumdioxydsand und fehlerfrei waren und keine oberflächenfehler 20 Gewichtsteile natürlicher gebundener Sand zeigten, wie dies auch bei den im vorstehenden Bei- 2 Gewichtsteile Ton spiel erhaltenen Produkten der Fall war. 4 Gewichtsteile Wasser Die Erfindung erweist sich nicht nur bei der Her- 8 Gewichtsteile Kohlenstaub ao s7teIIunS von 8rünen. nSa,ndf°rme" wert™U' sonde™ die Zusatzmassen gemäß der Erfindung können auch bei B. 80 Gewichtsteile Siliciumdioxydsand der Herstellung von trockenen Sandformen zur An-20 Gewichtsteile natürlicher gebundener Sand wendung gelangen vorausgesetzt, daß der Ölbestand- ., _ teil von geeigneter Art ist und wahrend des Trocknungs- 0,5 Gewichtstelle Ton 25 vorganges nicht verdampft wird. 3,5 Gewichtsteile Wasser 3 Gewichtsteile ölimprägnierter Ton (40 % Öl) Patentansprüche:

1. Formsandmischung mit einem Gehalt an

Die vorstehend angegebenen beiden Mischungen Sand und Wasser, d a d u r c h ge k e η η ze i c h-

wurden zur Herstellung von grünen Sandformen für 3° net, daß sie als Zusatzstoff eine vorgebildete

die Aufnahme von geschmolzenem Gußeisen zur feste Substanz in Teilchenform aus natürlichem,

Herstellung von Gießkörpern verwendet. Trotz des mit Mineralöl imprägniertem Ton in einem Anteil

Weglassens eines Anteils von Ton und Wasser aus der von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Mischung B waren die Eigenschaften von beiden endgültige Formsandmischung, enthält.

Zusammensetzungen ähnlich, und die Oberfläche der 35

2. Formsandmischung nach Anspruch 1, da-

erzeugten Eisengußstücke war in beiden Fällen in durch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff natür-

gleicher Weise zufriedenstellend und war jeweils von liehen, mit wenigstens 5 Gewichtsprozent, insbe-

Oberflächenfehlern frei. sondere 10 bis 20 Gewichtsprozent, Mineralöl,

Obgleich der ölimprägnierte Tonzusatz in dem vor- wie Mineralschmieröl, imprägnierten Ton enthält,

stehenden Beispiel eine brauchbare Wirkung aufweist, 4°

3. Formsandmischung nach Anspruch 1 oder 2,

kann gegebenenfalls seine kontinuierliche Verwendung dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oberflächen-

als Zusatz zu im Kreislauf zurückgeführtem Gießerei- aktives Mittel enthält.

sand dazu führen, daß ein abweisendes oder abstoßen-

4. Formsandmischung nach einem der Andes Verhalten gegenüber Wasserzugabe in der Form- Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mischung bewirkt wird. Ein verbesserter Zusatz für 45 pelletiertes Kohlenteerpech enthält, eine derartige im Kreislauf zurückgeführte Formsand-

5. Formsandmischung nach einem der Anmischung ist in dem nachstehenden Beispiel be- Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie schrieben. Magnesiumoxyd enthält.

B e i s D i e 1 2 ^^- F°^rrnsanclmischung nach einem der An-

50 sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie

Es wurde eine Zusatzmasse aus den nachfolgend ein pH-Puffermittel, das den pH-Wert auf wenigangegebenen Bestandteilen hergestellt: stens 7,0 puffert, enthält.