DE1939346A1

DE1939346A1 - Chromite sand used for foundry moulds and - cores

Info

Publication number: DE1939346A1
Application number: DE19691939346
Authority: DE
Inventors: Heinz Mair; Fritz Schaefer
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1968-08-02
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1970-09-03

Abstract

The moulding mass consists of granular fireproof material and a binder containing a synthetic resin precursor and a catalyst to promote reaction of the latter to synthetic resin at room temperature and a second binder which is active at 500 degrees C. Specifically, the second binder is aluminium monoorthophosphate present in quantities of 1-5 parts by weight per 100 parts by weight of mass. The latter contains chromite sand, furan resin precursor orthophosphoric acid and aluminium orthophosphate.

Description

Verfahren und Formmasse zur Herstellung von Formkörpern für Gießereizwecke Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Formkörpern, die aus feuerfesten Materialien, wie Siliciumdioxydsand, feuerfesten Silicaten oder Chromoxyd, insbesondere in der Form von Chromitsand, hergestellt sind. Sie ist von besonderem Wert bei der Herstellung von Formkörpern, wie Formen, Kernen od.dglO, für Giessereizwecke Bei der Herstellung von Gießereiformen und -kernen unter Verwendung von-diesen feuerfesten Stoffen als Grundbestandteil ist es üblich, die Teilchen mittels eines Kunstharzes zusammenzubinden, das so gewählt ist, daß die Mischung von teilchenförmigem Material und Kunstharz, gewöhnlich zusammen mit einem Katalysator, bei Umgebungstemperatur, d.h. ohne Notwendigkeit irgendeiner Wärmebehandlung, zu einem festen Borzkörper-härtet. Obwohl die so hergestellten Formen und Kerne eine angemessene Festigkeit für gewöhnliche Handhabungszwecke haben, sind sie jedoch weniger widerstandsfähig gegenüber Erosion bei hohen Temperaturen als dies erwünscht ist, und dies ist insbesondere auch der prall bei Formen und Kernen aus Chromitsand, d.h. es besteht die Neigung, daß das heiße Metall, welches in der Giesserei zus Gießen mit Chromitsandformen und -kernen verendet wird, einen gewissen Zerfall der Oberfläche der Form oder des Kerns verursacht. Dies gibt nicht nur die Veranlassung zu der Gefahr von Einschlüssen in dem gegossenen Metall, sondern kann auch Gußstücke mit schlechtem Oberflächenzustand ergeben. Process and molding compound for the production of moldings for foundry purposes The invention relates to the production of molded articles made of refractory Materials such as silica sand, refractory silicates or chromium oxide, in particular in the form of chromite sand. It is of particular value in the Production of moldings, such as molds, cores or the like, for foundry purposes the manufacture of foundry molds and cores using these refractories Substances as a basic component, it is common to use a synthetic resin to create the particles to bind together, which is chosen so that the mixture of particulate Material and synthetic resin, usually together with a catalyst, at ambient temperature, i.e. hardens to a solid boron body without the need for any heat treatment. Although the molds and cores so produced have adequate strength for ordinary Have handling purposes, however, they are less resistant to erosion at higher temperatures than is desirable, and in particular this is also the case plump with forms and cores made of chromite sand, i.e. there is a tendency that the hot metal, which is poured in the foundry with chromite sand molds and cores is perished, causes some disintegration of the surface of the mold or the core. This not only gives rise to the risk of inclusions in the cast Metal, but can also result in castings with a poor surface condition.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Mitteln zur Überwindung der vorstehenden Nachteile. The object of the invention is to provide means for overcoming of the above disadvantages.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Bormkörpern, insbesondere Formen und Kerne, für Gießereizwecke vorgesehen, bei welchem man eine Formmasee, die ein teilchenförmiges, feuerfestes Material, ein erstes Bindemittel, das einen Vorläufer für ein Kunstharz und einen Katalysator zur Förderung der Umwandlung des Vorläufers in ein Kunstharz bei Umgebungstemperaturen umfaßt, und ein zweites Bindemittel aufweist, das bei Temperaturen oberhalb 50000 wirksam ist, in die gewünschte Gestalt, z.B. für eine Form oder einen Kern formt. According to the invention is a method for the production of Borm bodies, in particular molds and cores, intended for foundry purposes, in which one Molding compound, which is a particulate refractory material, a first binder, that is a precursor for a synthetic resin and a catalyst for promoting conversion the precursor in a synthetic resin at ambient temperatures, and a second Has binder, which is effective at temperatures above 50,000, in the desired Shape, e.g. for a shape or a core shapes.

Das erste Bindemittel kann aus irgendeinem Vorläufer für ein Kunstharz, z.B. einem Vorkondensationsprodukt von Phenol und Formaldehyd oder Harnstoff und Formaldehyd, oder einem Vorläufer für ein Furanharz zusammen mit einem Katalysator bestehen, der geeignet ist, die Polykondensation oder Polymerisation des Vorläufers zur Bildung des Kunstharzes zu fördern. Besonders bevorzugt ist die Anwendung eines uranharzvorläufers zusammen mit Phosphorsäure als Katalysator für seine Umwandlung zu einem Kunstharz, welches die feuerfesten Teilchen zusammenbindet. The first binder can be any precursor for a synthetic resin, e.g. a precondensation product of phenol and formaldehyde or urea and Formaldehyde, or a precursor for a furan resin together with a catalyst exist, which is suitable, the polycondensation or polymerization of the precursor to promote the formation of the synthetic resin. The use of one is particularly preferred uranium resin precursor along with phosphoric acid as a catalyst for its conversion to a synthetic resin which binds the refractory particles together.

Ein besonders brauchbares zweites Bindemittel ist Aluminiummonoorthophosphat, Al(H2PO4)3 Diese Verbindung verliert H20 bei 180°C und wird zu Aluminiumpolyphosphat Al(PO3)3 umgewandelt. Bei hohen Temperaturen schmilzt diese Substanz und bildet ein sehr starkes oder festes Bindemittel für die Teilchen aus Chromitsand Odedgl. A particularly useful second binder is aluminum monoorthophosphate, Al (H2PO4) 3 This compound loses H20 at 180 ° C and becomes aluminum polyphosphate Al (PO3) 3 converted. At high temperatures this substance melts and forms a very strong or solid binder for the particles of chromite sand Odedgl.

und erzeugt gewöhnlich auch eine äußerst harte, glasartige Schutzschicht an der Oberfläche der sich ergebenden Form oder des sich ergebenden Kerns.and usually also creates an extremely hard, vitreous protective layer on the surface of the resulting shape or core.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Formmasse für die Herstellung von Formkörpern, wie Gießereiformen und -kernen, Chromitsand, einen Furanharzvorläufer, Orthophosphorsäure und Aluminiumorthophosphat. Im allgemeinen werden mit Rücksicht auf die nahe Verwandtschaft zviischen den beiden letztgenannten Komponenten der Pormmasse diese zusammen zugegeben, d.h. es wird eine Mischung von Orthophosphorsäure und ; Aluminiumorthophosphat hergestellt. According to a preferred embodiment of the invention, comprises Molding compound for the production of moldings, such as foundry molds and cores, chromite sand, a furan resin precursor, orthophosphoric acid and aluminum orthophosphate. In general with consideration of the close relationship between the latter two Components of the porm mass these are added together, i.e. a mixture of Orthophosphoric acid and; Aluminum orthophosphate produced.

Die relativen Anteile der genannten Bestandteile können in weitem Umfang variiert werden, es ist jedoch gefunden worden, daß es gewöhnlich am zweckmäßigsten ist, auf loo Gew.Teila von teilchenförmigem, feuerfestem Material, das Chromoxyd umfaßt (z.B. loo Gew.-Teile Chromntsand) 1 bis 5 Gew.Teile Aluminiumorthophosphat und l bis 5 Gew.Teile Orthophosphorsäure anzuwenden. The relative proportions of the constituents mentioned can vary widely Scope can be varied, however it is found it common it is most expedient to use 100 parts by weight of particulate, refractory material, the chromium oxide comprises (e.g. 100 parts by weight of chromium sand) 1 to 5 parts by weight of aluminum orthophosphate and 1 to 5 parts by weight of orthophosphoric acid to be used.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher-erläutert. Teile und Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen. The invention is explained in more detail with the aid of the following examples. Parts and percentages are based on weight.

Beispiel 1 loo Teile Chromitsand wurden gründlich mit 2 Teilen Furanharzvorläufer (Fursatil) und 2 Teilen einer aus 25% Aluminiummonoorthophosphat und 75% Orthophosphorsäure (80%ige Konzentration in Wasser) gebildeten Mischung gemischt. Die Mischung wurde bei 40C ausgeführt. Example 1 100 parts of chromite sand were mixed thoroughly with 2 parts of furan resin precursor (Fursatil) and 2 parts of one made from 25% aluminum monoorthophosphate and 75% orthophosphoric acid (80% concentration in water) formed mixture mixed. The mix was run at 40C.

Die Mischung wurde in die Gestalt einer Form oder eines Kerns geformt und durch Stehenlassen härten gelassen.The mixture was molded into the shape of a mold or a core and hardened by standing.

In dem Nachstehenden ist die Festigkeit des sich ergebenden Formkörpers nach Stehenlassen während verschiedener Zeitdauern angegeben.In the following is the strength of the resulting molded article indicated after standing for various periods of time.

Stehenlassen (Stdn.) 1 2 3 24 Biegefestigkeit (kg/cm2) 5 lo 14 21 -Diese Produkte wurden dann 2 Stunden bei loooOC erhitzt und die Biegefestigkeit wurde wieder gemessen. Ein Durchschnittswert von verschiedenen nahe beieinanderliegenden Messungen war 10 kg/cm2.Let stand (hours) 1 2 3 24 Flexural strength (kg / cm2) 5 lo 14 21 -These products were then heated for 2 hours at loooOC and the flexural strength was measured again. An average of several close together Measurements was 10 kg / cm2.

Beispiel 2 Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch zusätzlich zu den angegebenen Mengen von Chromitsand und Furanharzvorläufer 2,5 Teile einer Mischung von 40% Aluminiummonoorthophosphat und 60% Orthophosphorsäure (80%ige Konzentration) angewendet wurden. Example 2 The procedure of Example 1 was repeated, wherein but in addition to the specified amounts of chromite sand and furan resin precursor 2.5 parts of a mixture of 40% aluminum monoorthophosphate and 60% orthophosphoric acid (80% concentration) were applied.

Das Mischen wurde bei 6°C durchgeführt.Mixing was carried out at 6 ° C.

Die Biegefestigkeit der Produkte nach Verfestigen lassen in der Kälte war wie folgt: Stehenlassen (Stdn.) 1 2 3 li Biegefestigkeit (kg/cm2) 1 9 14 23 Proben dieser Produkte, die 2 Stunden bei 1000°C erhitzt waren, hatten eine Biegefestigkeit von 21 bis 30 kg/cm2 und Proben von diesen Produkten, die 2 Stunden bei 1300°C erhitzt waren, hatten eine Biegefestigkeit von a bis 11- kg/cm2 Beispiel 3 Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde befolgt, wobei jedoch eine Mischung von 50% Aluminiummon@orthophosphat und 50% Orthophosphorsäure (85%ige Konzentration) angewendet wurde. Das Mischen wurde bei 12°C ausgeführt. Es wurden folgende Ergeb@isse erhalten: Stehenlassen (Stdn.) 1 2 3 4 5 Biegefestigkeit (kg/cm2) plastisch 3 7 13 18 Die kalt-verfestigten Produkte hatten die folgenden zusätzlichen Eigenschaften: Gasdurchlässigkeit ........... 80 Scherfestigkeit .............. 4,5 kg/cm2 DruckSestigkeit .............. 20 - 22 kg/cm2 So hergestellte Proben, die 3,5 bis 4 Stunden kaltverfestigt waren, wurden während 2 Stunden bei 1300°C erhitzt. Die Produkte hatten die folgenden Eigenschaften: Biegefestigkeit .............. 12 - 13 kg/cm2 Gasdurchlässigkeit . . . . .. ..... 85 Scherfestigkeit .............. 10 kg/cm2 Druckfestigkeit .............. 130 - 160 kg/cm2. The flexural strength of the products after solidifying leave in the cold was as follows: let stand (hours) 1 2 3 li flexural strength (kg / cm2) 1 9 14 23 Samples of these products heated at 1000 ° C for 2 hours had flexural strength from 21 to 30 kg / cm2 and samples of these products heated for 2 hours at 1300 ° C had a flexural strength of a to 11 kg / cm2. Example 3 The procedure of Example 1 was followed, but using a mixture of 50% aluminum mon @ orthophosphate and 50% orthophosphoric acid (85% concentration) was applied. The mixing was carried out at 12 ° C. The following results were obtained: Let stand (Hours) 1 2 3 4 5 Flexural strength (kg / cm2) plastic 3 7 13 18 The cold-hardened Products had the following additional properties: Gas permeability ........... 80 Shear strength .............. 4.5 kg / cm2 compressive strength .............. 20 - 22 kg / cm2 Samples produced in this way that were work-hardened for 3.5 to 4 hours, were heated at 1300 ° C. for 2 hours. The products had the following properties: Flexural strength .............. 12 - 13 kg / cm2 gas permeability. . . . .. ..... 85 Shear strength .............. 10 kg / cm2 Compressive strength .............. 130 - 160 kg / cm2.

Zum Vergleich mit den vorstehenden Beispielen wurden auch Proben unter Verwendung einer Formmasse aus Chromitsand, Furanharzvorläufer (Pursatil) und Orthophosphorsäure allein (d.h. ohne Aluminiummonoorthophosphat) kalt-verfestigen gelassen und dann 2 Stunden bei 1000°C erhitzt. Das Produkt hatte nur eine Biegefestigkeit von 5 kg/cm2. Samples were also used for comparison with the previous examples using a molding compound made of chromite sand, furan resin precursor (Pursatil) and orthophosphoric acid alone (i.e. without aluminum monoorthophosphate) cold-set left and then heated at 1000 ° C for 2 hours. The product only had flexural strength of 5 kg / cm2.

Claims

-1. Process for the production of ore bodies, such as molds and cores, for foundry purposes, in which a porm mass of a particulate refractory Material and a binder which are a precursor for a synthetic resin and a Catalyst to promote the conversion of the precursor to a synthetic resin at room temperature is formed into the desired shape, characterized in that one Molding compound is used, which contains a second binder that is at temperatures is effective above 500 ° O.

2. The method according to claim 1, characterized in that the second The binder consists of aluminum monoorthophosphate.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that i-chnet the particulate refractory material consists of ohromite flour,

4. Procedure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second binding agent in a proportion of 1 to

5 parts by weight per 100 parts by weight of the particulate refractory Material is available.

50 molding compound for performing the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that they are particulate refractory material and a first binder which is a precursor for a synthetic resin and a catalyst to promote dc conversion of the precursor to a synthetic resin at ambient temperature comprises, and contains a second binder, which at temperatures above 500 ° C is effective.

6. Molding compound according to claim 5, characterized in that it contains chromite sand, Contains furan resin precursors, orthophosphoric acid and aluminum orthophosphate