NL1005627C2

NL1005627C2 - Tubes, preparation thereof and application.

Info

Publication number: NL1005627C2
Application number: NL1005627A
Authority: NL
Inventors: Paulo Roberto Menon
Original assignee: Ashland Inc
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-07-27
Also published as: ITMI970688A1; AU729980B2; GR1003017B; DE69716248D1; JP2000501028A; FR2746332A1; AU2540697A; JP3278168B2; ATE225687T1; PL328966A1; CA2221778A1; ES2134750T1; FR2746332B1; EP0888199B1; GR970100095A; NL1005627A1; EP0888199A1; IE970227A1; DE888199T1; DE69716248T2

Abstract

This invention relates to exothermic and/or insulating sleeves, their method of preparation, and their use. The sleeves are prepared by shaping a sleeve mix comprising (1) a sleeve composition capable of providing a sleeve, and (2) a chemical binder. The sleeves are cured in the presence of a catalyst by the cold-box or no-bake curing process. The invention also relates to a process for casting metal parts using a casting assembly where the sleeves are a component of the casting assembly. Additionally, the invention relates to the metal parts produced by the casting process.

Description

Hulzen, bereiding daarvan en toepassing.Tubes, preparation thereof and application.

Gebied van de uitvindingField of the invention

Deze uitvinding heeft betrekking op exotherme hulzen en/of isola-5 tiehulzen, een werkwijze voor de bereiding daarvan en toepassing daarvan. De hulzen worden vervaardigd door het vormen van een hulsmengsel omvattend (1) een hulssamenstelling waarmee een huls kan worden verkregen en (2) een chemisch reactief bindmateriaal. De hulzen worden uitgehard bij aanwezigheid van een katalysator door middel van de 10 koude doos- of zonder bakken-uithardingswerkwijze. De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het gieten van metalen delen onder gebruikmaking van een gietsamenstel, waarbij de hulzen een bestanddeel zijn van het gietsamenstel. Voorts heeft de uitvinding betrekking op de metalen delen, die worden vervaardigd door middel van 15 de gietwerkwijze.This invention relates to exothermic sleeves and / or insulating sleeves, a process for their preparation and use thereof. The sleeves are manufactured by forming a sleeve mixture comprising (1) a sleeve composition with which to obtain a sleeve and (2) a chemically reactive bonding material. The sleeves are cured in the presence of a catalyst by the cold box or no baking curing method. The invention also relates to a method of casting metal parts using a casting assembly, wherein the sleeves are part of the casting assembly. The invention furthermore relates to the metal parts which are manufactured by means of the casting method.

Achtergrond van de uitvindingBackground of the invention

Een gietsamenstel bestaat uit een schuimkom, een sleutelsysteem (daarbij inbegrepen gietlopen, smoorklep en gietgoot), stijgtrechters, 20 hulzen, gietvormen, gietkernen en andere bestanddelen. Om een metalen gietproduct te vervaardigen wordt metaal in de schuimkom van het gietsamenstel gegoten en passeert het sleutelsysteem naar het gietvorm-en/of gietkernsamenstel, waar het afkoelt en een vaste vorm aanneemt. Het metalen deel wordt vervolgens verwijderd door het te scheiden vein 25 het gietkem- en/of gietvormsamenstel.A casting assembly consists of a foam bowl, a key system (including spouts, throttle and chute), funnels, 20 sleeves, molds, cores and other components. To produce a metal casting product, metal is poured into the foam cup of the casting assembly and the key system passes to the casting and / or casting core assembly, where it cools and takes a solid shape. The metal part is then removed by separating the casting core and / or casting assembly.

De gietvormen en/of gietkernen, die in het gietsamenstel worden gebruikt, zijn gemaakt van zand of ander gietmateriaal en een bindmiddel, veelal door middel van de zonder bakken- of koude doos-werkwijze. Het gietmateriaal wordt gemengd met een chemisch bindmiddel en wordt 30 doorgaans uitgehard bij aanwezigheid van een vloeibare of gasvormige katalysator nadat het is gevormd. Kenmerkende materialen die worden gebruikt voor het maken van gietvormen en/of gietkernen zijn materialen met hoge dichtheden en hoge thermische geleidbaarheid, zoals sili-cazand, olivien, kwarts, zirkoonzand, en magnesiumsilicaatzand. De 35 hoeveelheid bindmateriaal dat wordt gebruikt voor het vervaardigen van gietvormen en/of gietkernen uit deze materialen op commerciële schaal varieert kenmerkend van 1,0 tot 2,25 gew.JÉ gebaseerd op het gewicht en soort van het materiaal.The casting molds and / or casting cores used in the casting assembly are made of sand or other casting material and a binder, usually by the no baking or cold box method. The casting material is mixed with a chemical binder and is usually cured in the presence of a liquid or gaseous catalyst after it has been formed. Typical materials used to make molds and / or cores are high density materials with high thermal conductivity, such as silica sand, olivine, quartz, zircon sand, and magnesium silicate sand. The amount of bonding material used to manufacture molds and / or cores from these materials on a commercial scale typically ranges from 1.0 to 2.25 wt% based on the weight and type of the material.

1005627 21005627 2

De dichtheid van een gietmengsel is kenmerkend 1,2 tot 1,8 g/cm3, terwijl de thermische geleidbaarheid van dergelijke materialen kenmerkend varieert van 0,8 tot 1,0 W/m.K. De resulterende gietvormen en/of gietkernen zijn niet exotherm, omdat zij geen warmte vrijmaken. Of-5 schoon gietvormen en gietkernen isolerende eigenschappen bezitten, zijn zij niet erg effectief als isolatoren. In feite is het kenmerkend voor gietvormen en gietkernen om warmte te absorberen.The density of a casting mixture is typically 1.2 to 1.8 g / cm3, while the thermal conductivity of such materials typically ranges from 0.8 to 1.0 W / m.K. The resulting molds and / or cores are not exothermic because they do not release heat. Although clean molds and cores have insulating properties, they are not very effective as insulators. In fact, it is characteristic of molds and cores to absorb heat.

Stijgtrechters of voertrechters zijn reservoirs die een overmaat aan gesmolten metaal bevatten dat nodig is om te compenseren voor 10 samentrekkingen of leegten van metaal die optreden gedurende de giet-werkwijze. Metaal vanuit de stijgtrechter vult dergelijke leegten in het gietproduct, wanneer metaal van het gietproduct samentrekt. Derhalve kan het metaal vanuit de stijgtrechter langer in de vloeibare toestand blijven, waardoor metaal wordt verschaft aan het gietproduct 15 wanneer dit koelt en een vaste vorm aanneemt. De temperatuur van het gesmolten metaal en de tijdsduur dat het metaal in de stijgtrechter gesmolten blijft is een functie van de hulssamenstelling en de dikte van de wand van de huls naast andere factoren.Riser funnels or feed funnels are reservoirs that contain an excess of molten metal necessary to compensate for metal contractions or voids that occur during the casting process. Metal from the funnel fills such voids in the cast product when metal of the cast product contracts. Therefore, the metal from the funnel can remain in the liquid state longer, providing metal to the casting 15 when it cools and takes on a solid form. The temperature of the molten metal and the length of time that the metal remains molten in the ascending funnel is a function of the sleeve composition and the thickness of the sleeve wall among other factors.

Hulzen worden gebruikt om de stijgtrechter en andere delen van de 20 gietsamenstelling te omgeven of in te kapselen teneinde het gesmolten metaal in de stijgtrechter heet te houden en in de vloeibare toestand te houden. Teneinde dit te bewerkstelligen, moeten de hulzen exotherme en/of isolerende eigenschappen bezitten. De exotherme en isolerende thermische eigenschappen van de huls zijn anders in soort en/of mate 25 dan de thermische eigenschappen van het gietvormsamenstel waarin zij worden gegoten. Met name exotherme hulzen werken door warmte vrij te laten komen die de temperatuur van het gesmolten metaal in de stijgtrechter doet toenemen, waardoor het metaal heet en langer vloeibaar blijft. Isolatiehulzen daarentegen houden het gesmolten metaal in de 30 stijgtrechter door het te isoleren van het omgevende gietvormsamenstel.Tubes are used to surround or encapsulate the riser and other parts of the casting composition to keep the molten metal hot in the riser and in the liquid state. To accomplish this, the sleeves must have exothermic and / or insulating properties. The exothermic and insulating thermal properties of the sleeve are different in type and / or degree than the thermal properties of the casting assembly into which they are cast. In particular, exothermic sleeves work by releasing heat that increases the temperature of the molten metal in the ascending funnel, keeping the metal hot and liquid for longer. Insulation sleeves, on the other hand, keep the molten metal in the funnel by insulating it from the surrounding mold assembly.

Gietvormen en gietkernen hebben niet die thermische eigenschappen die hen in staat stellen de functies van een huls te vervullen. Zij zijn niet exotherm, zijn niet effectief genoeg als isolatoren en ab-35 sorberen te veel warmte om het gesmolten metaal heet en vloeibaar te houden. Samenstellingen die worden gebruikt in gietvormen en gietkernen zijn niet bruikbaar voor het maken van hulzen, omdat zij een hogere dichtheid hebben en omdat hun thermische eigenschappen niet ge- 1005627 3 schikt zijn.Molds and cores do not have those thermal properties that enable them to perform the functions of a sleeve. They are not exothermic, are not effective enough as insulators and absorb too much heat to keep the molten metal hot and liquid. Compositions used in casting molds and cores are not useful for making shells because they have a higher density and their thermal properties are unsuitable.

Karakteristieke materialen die worden gebruikt om hulzen te maken zijn aluminium, oxiderende middelen, vezels, vulstoffen en hittebestendige materialen, in het bijzonder alumina, aluminiumsilicaat en 5 aluminiumsilicaat in de vorm van holle aluminiumsilicaatbollen. Het soort en de hoeveelheid van materialen in het hulsmengsel is afhankelijk van de eigenschappen van de hulzen die gemaakt moeten worden. Kenmerkende dichtheden van hulssamenstellingen variëren van 0,4 tot 0,8 g/ml, terwijl de thermische geleidbaarheid afhankelijk is van of 10 exotherme danwel isolerende eigenschappen zijn gewenst in de huls. Thermische geleidbaarheid voor aluminium is kenmerkend groter dan 200, terwijl de thermische geleidbaarheid voor holle aluminiumsilicaatmi-crobollen bij kamertemperatuur varieert van 0,05 tot 0,5 W/m.K. Tot op zekere hoogte moeten alle hulzen isolerende eigenschappen danwel ge-15 combineerde isolerende en exotherme eigenschappen bezitten teneinde het warmteverlies te minimaliseren en het metaal zolang mogelijk in vloeibare toestand te houden.Characteristic materials used to make sleeves are aluminum, oxidizing agents, fibers, fillers and heat resistant materials, especially alumina, aluminum silicate and aluminum silicate in the form of hollow aluminum silicate spheres. The type and amount of materials in the sleeve mixture depends on the properties of the sleeves to be made. Typical densities of sleeve compositions range from 0.4 to 0.8 g / ml, while thermal conductivity depends on whether exothermic or insulating properties are desired in the sleeve. Thermal conductivity for aluminum is typically greater than 200, while thermal conductivity for aluminum hollow silicate microspheres at room temperature ranges from 0.05 to 0.5 W / m.K. To some extent, all sleeves must have insulating properties or combined insulating and exothermic properties in order to minimize heat loss and keep the metal in a liquid state for as long as possible.

Drie basiswerkwijzen worden gebruikt voor de vervaardiging van hulzen, "heien", "vacuüm maken" en "blazen of schieten". Heien en 20 blazen zijn in beginsel werkwijzen voor het compact maken van een hulssamenstelling en bindmiddel tot een hulsvorm. Heien bestaat uit het pakken van een hulsmengsel {hulssamenstelling en bindmiddel) in een gietmodel voor een huls die is gemaakt van hout, kunststof en/of metaal. Vacuüm maken bestaat uit het blootstellen van een waterige 25 slurrie van een hittebestendig materiaal en/of vezels aan een vacuüm en het wegzuigen van overmaat aan water, waarbij een huls wordt gevormd. Kenmerkend is, of nu heien, blazen of vacuüm maken wordt toegepast om de hulsvorm te maken, dat de gevormde hulzen in een oven worden gedroogd om aanwezig water te verwijderen en de gevormde bindmate-30 riaal/hulssamenstelling uit te harden. Als het aanwezige water niet wordt verwijderd, kan het verdampen wanneer het in contact komt met het hete metaal hetgeen resulteert in een veiligheidsrisico. In geen van deze processen wordt de gevormde huls chemisch uitgehard met een vloeibare of gasvormige katalysator.Three basic methods are used for manufacturing sleeves, "driving", "vacuuming" and "blowing or shooting". Piling and blowing are in principle methods of compacting a sleeve composition and binder into a sleeve shape. Piling consists of packing a sleeve mixture (sleeve composition and binder) in a casting model for a sleeve made of wood, plastic and / or metal. Vacuuming consists of exposing an aqueous slurry of a heat resistant material and / or fibers to a vacuum and drawing off excess water to form a sleeve. Typically, whether piling, blowing or vacuuming is used to make the sleeve shape, the shaped sleeves are oven dried to remove any water present and to cure the formed binder / sleeve composition. If the water present is not removed, it can evaporate when it comes into contact with the hot metal, resulting in a safety hazard. In none of these processes, the formed sleeve is chemically cured with a liquid or gaseous catalyst.

35 Deze samenstellingen worden in sommige gevallen gemodificeerd door de gedeeltelijke of volledige vervanging van de vezels door holle aluminiumsilicaatmicrobollen. Zie PCT-publicatie WO 94/23865· Deze procedure maakt het mogelijk om de isolerende eigenschappen van de 1005627 4 hulzen te variëren en reduceert of elimineert het gebruik van vezels die gezondheids- en veiligheidsproblemen kunnen veroorzaken voor arbeiders die de hulzen maken en die de hulzen in het gietproces gebruiken.These compositions are in some cases modified by the partial or complete replacement of the fibers with hollow aluminum silicate microspheres. See PCT Publication WO 94/23865 · This procedure allows to vary the insulating properties of the 1005627 4 sleeves and reduces or eliminates the use of fibers that may cause health and safety problems for workers making the sleeves and the sleeves use in the casting process.

5 Eén van de problemen met hulzen is dat de uitwendige maten van de hulzen niet nauwkeurig zijn. Als gevolg hiervan komt de uitwendige vorm van de hulzen voor wat betreft de maten niet overeen met de interne holte van de gietvorm waarin de huls geplaatst moet worden. Om te compenseren voor de slechte nauwkeurigheid voor wat betreft de 10 maten, is het vaak nodig om "breekribbels" in de gietvorminrichting te vormen of te plaatsen, welke eroderen of deformeren wanneer de hulzen in de holte van de stijgtrechter worden geplaatst om een middel te verschaffen voor het fixeren van de huls op zijn plaats. De hulzen kunnen als alternatief ook op de juiste positie op het gietmodel wor-15 den geplaatst, waarna de gietvorm rondom de hulzen wordt gemaakt. Op deze wijze worden problemen met hulzen die qua maten niet precies passen vermeden.One of the problems with sleeves is that the outside dimensions of the sleeves are not accurate. As a result, the outer shape of the sleeves does not correspond in size to the internal cavity of the mold in which the sleeve is to be placed. To compensate for poor accuracy in terms of 10 sizes, it is often necessary to form or place "crushing ridges" in the casting device, which erode or deform when the sleeves are placed in the cavity of the ascending funnel. for fixing the sleeve in place. Alternatively, the sleeves can also be placed in the correct position on the casting model, after which the mold is made around the sleeves. In this way, problems with sleeves that do not fit exactly in size are avoided.

Een ander probleem met hulzen is dat zij de vereiste thermische eigenschappen ontberen die nodig zijn om het gesmolten metaal in het 20 reservoir van de stijgtrechter in een hete en vloeibare toestand te houden. Het resultaat is dat de hulzen onderhevig zijn aan krimp, hetgeen resulteert in defecten in het gietproduct en in verspilling. Wanneer deze defecten in het gietproduct optreden, moeten zij worden opgeheven door machinale bewerking hetgeen resulteert in een verspil-25 ling van tijd en metaal.Another problem with sleeves is that they lack the required thermal properties necessary to keep the molten metal in the hopper reservoir in a hot and liquid state. The result is that the sleeves are subject to shrinkage, resulting in defects in the casting product and wastage. When these defects occur in the cast product, they must be corrected by machining resulting in a waste of time and metal.

Gietgoten, gietlopen en andere bestanddelen van de gietinrichting kunnen ook gebruik maken van isolatiehulzen en exotherme hulzen als bedekkingen om de temperatuur van het gesmolten metaal, dat daarmee in contact komt, te handhaven.Pouring troughs, spouts, and other components of the casting apparatus may also use insulating sleeves and exothermic sleeves as coverings to maintain the temperature of the molten metal in contact therewith.

3030

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Deze uitvinding heeft betrekking op een zonder bakken- en koude doos-werkwijze voor het maken van exotherme en/of isolerende hulzen, op de hulzen die door deze werkwijze worden gemaakt, en op de toepas-35 sing van de hulzen in het maken van metalen gietproducten. De stappen betrokken bij het vervaardigen van een huls zijn kenmerkend: (A) het inbrengen van een hulsmengsel in een gietmodel voor een huls, waarbij een niet uitgeharde huls wordt gevormd, waarbij het huls- 1005627 5 mengsel omvat: (1) een hulssamenstelling waarmee een huls kan worden gemaakt, waarin de hulssamenstelling omvat: (a) een oxideerbaar metaal en een oxiderend middel dat in 5 staat is een exotherme reactie te genereren; (b) een isolerend hittebestendig materiaal; en (c) mengsels van (a) en (b); (2) een doelmatig bindende hoeveelheid van een chemisch reactief koude doos-bindmiddel; 10 (B) het in contact brengen van de niet uitgeharde huls met een zonder bakken- of koude doos-katalysator om de hulzen in staat te stellen zelf-ondersteunend te worden; en (C) het verwijderen van de huls uit het gietmodel en toelaten dat de huls verder uithardt en een harde, vaste, uitgeharde huls wordt.This invention relates to a non-baking and cold box method for making exothermic and / or insulating sleeves, to the sleeves made by this method, and to the use of the sleeves in metal making castings. The steps involved in manufacturing a sleeve are typically: (A) introducing a sleeve mixture into a sleeve casting model to form an uncured sleeve, the sleeve mixture comprising: (1) a sleeve composition that a sleeve can be made, wherein the sleeve composition comprises: (a) an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of generating an exothermic reaction; (b) an insulating heat resistant material; and (c) mixtures of (a) and (b); (2) an effective binding amount of a chemically reactive cold box binder; (B) contacting the uncured sleeve with a no baking or cold box catalyst to enable the sleeves to become self-supporting; and (C) removing the sleeve from the casting model and allowing the sleeve to further cure and become a hard, solid, cured sleeve.

15 In de zonder bakken-werkwijze is de uithardingskatalysator een vloeistof en wordt hij gemengd met het hulsmengsel, bindmateriaal en andere bestanddelen vóór het vormen. In de koude doos-werkwijze wordt het hulsmengsel eerst gevormd en dan in contact gebracht met een gasvormige uithardingskatalysator. De bestanddelen van de zonder bakken 20 en koude doos hulsmengsels worden uniform gemengd, zodat het mengsel zijn vastheid behoudt.In the no baking process, the curing catalyst is a liquid and is mixed with the sleeve mixture, binder material and other ingredients before molding. In the cold box process, the sleeve mixture is first formed and then contacted with a gaseous curing catalyst. The ingredients of the no bake and cold box casing mixes are mixed uniformly so that the mix retains its consistency.

De zonder bakken en koude doos werkwijzen resulteren in chemisch uitgeharde hulzen. De werkwijzen resulteren in een hogere productie van hulzen per tijdseenheid in vergelijking met de werkwijzen die 25 bekend zijn uit de stand van de techniek. Voorts is er minder risico met betrekking tot gezondheid en veiligheid van arbeiders die in contact komen met de uitgangsmaterialen en hulzen, omdat zij niet worden blootgesteld aan enige vezels die ademhalingsproblemen kunnen veroorzaken wanneer zij worden ingeademd.The no bake and cold box processes result in chemically cured sleeves. The methods result in a higher production of sleeves per unit time compared to the methods known in the art. Furthermore, there is less health and safety risk to workers who come into contact with the starting materials and sleeves because they are not exposed to any fibers that can cause respiratory problems when inhaled.

30 De uitvinding heeft ook betrekking op de hulzen die met behulp van deze werkwijze worden geproduceerd. De hulzen welke door middel van de werkwijze worden vervaardigd zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig. Dit maakt het mogelijk de huls gemakkelijk in de gietvorm te brengen. De hulzen van de stijgtrechter kunnen in het gietvormsamen-35 stel worden gebracht door automatische methoden, waardoor de productiviteit van het gietproces verder wordt verhoogd. Omdat de dichtheid en dikte van de hulzen consistenter en voor wat betreft de maten nauwkeuriger zijn, behoeven de hulzen geen te grote maat te bezitten, noch is 1005627 6 het nodig om "breekribbels" te gebruiken of gietvormen met ribbels om de huls op zijn plaats te houden. Bovendien, omdat de hulzen voldoende thermisch stabiel zijn, krimpen de gietproducten, die zijn gemaakt met behulp van de gietsamenstellen waarin de hulzen zijn gebruikt, niet.The invention also relates to the sleeves produced by this method. The sleeves produced by the method are accurate in their sizes. This makes it possible to easily insert the sleeve into the mold. The sleeves of the riser can be introduced into the casting assembly by automatic methods, further increasing the productivity of the casting process. Because the density and thickness of the sleeves are more consistent and more accurate in size, the sleeves need not be too large in size, nor is it necessary to use "break ribs" or castings with ridges around the sleeve in place hold. In addition, because the sleeves are sufficiently thermally stable, the castings made using the casting assemblies in which the sleeves are used do not shrink.

5 Dit sluit defecten uit die machinale bewerking van het gietproduct noodzakelijk maken en/of verspilde gietproducten uit.5 This excludes defects that necessitate machining of the casting and / or wasted casting.

De uitvinding heeft ook betrekking op de gietproducten van ijzer bevattende en niet ijzer bevattende metalen delen in een gietsamen-stel, waarvan de hulzen een deel zijn en op de delen welke door middel 10 van deze gietwerkwijze worden gemaakt. De gietwerkwijze, waarin gebruik wordt gemaakt van deze hulzen, resulteert in minder verspilling, omdat de hulzen het mogelijk maken de hoeveelheid gesmolten metaal in het reservoir van de huls van de stijgtrechter te reduceren in vergelijking met de hoeveelheid gesmolten metaal dat aanwezig is in het 15 reservoir van een gebruikelijke ruimte van een zandstijgtrechter. Er is dus sprake van een beter gebruik van het metaal in de stijgtrechter en dit maakt het mogelijk meerdere gietproducten te maken uit eenzelfde hoeveelheid gesmolten metaal.The invention also relates to the castings of iron-containing and non-iron-containing metal parts in a casting assembly, of which the sleeves are a part, and to the parts made by this casting method. The casting method using these sleeves results in less wastage, because the sleeves allow to reduce the amount of molten metal in the hopper sleeve reservoir compared to the amount of molten metal present in the reservoir of a usual space of a sand rising funnel. So there is a better use of the metal in the funnel and this makes it possible to make several cast products from the same amount of molten metal.

20 Korte beschrijving van de figuren20 Brief description of the figures

Fig. 1 toont een gietsamenstel met twee stijgtrechterhulzen (een stijgtrechterhuls aan de zijkant en een stijgtrechterhuls aan de bovenkant) geplaatst in het gietvormsamenstel van het gietsamenstel.Fig. 1 shows a casting assembly with two riser funnel sleeves (a riser funnel sleeve on the side and a riser funnel sleeve on the top) placed in the casting assembly of the casting assembly.

Fig. 2 illustreert grafisch het effect van het gebruik van een 25 huls om het gesmolten metaal heet en vloeibaar te houden.Fig. 2 graphically illustrates the effect of using a sleeve to keep the molten metal hot and liquid.

Fig. 3 toont een diagram dat een gietproduct voorstelt, waarbij krimping van het gietproduct is opgetreden als gevolg van de inadequate thermische eigenschappen van de gebruikte huls. Dit gietproduct is ongeschikt en zal worden verschroot als afval.Fig. 3 shows a diagram representing a molding product in which shrinkage of the molding product has occurred due to the inadequate thermal properties of the sleeve used. This cast product is unsuitable and will be scrapped.

30 Fig. 4 is een diagram dat een gietproduct toont, waarbij er plaat selijke krimping van de metalen stijgtrechter is geweest maar geen krimping van het gietproduct. Deze plaatselijke krimping resulteert niet in defecten in het gietproduct en verspilling.FIG. 4 is a diagram showing a cast product where there has been local shrinkage of the metal funnel but no shrinkage of the cast product. This local shrinkage does not result in defects in the cast product and wastage.

35 Definities35 Definitions

De volgende definities zullen worden gebruikt voor uitdrukkingen in de beschrijvingsinleiding en conclusies: 1005627 7The following definitions will be used for expressions in the description introduction and claims: 1005627 7

Gietsamenstel - samenstel vein gietbestemddelen zoals schuimkom, gietloop, sleutelsysteem (giettrechter, gietgoot, smoorklep), gietvormen, gietkernen, stijgtrechters, hulzen, enz. die worden gebruikt om een metalen 5 gietproduct te maken door gesmolten metaal in het gietsamenstel te gieten, waar het naar het giet-vormsamenstel stroomt en afkoelt onder vorming van een metalen deel.Casting assembly - assembly of cast parts such as foam bowl, sprue, key system (pouring funnel, chute, throttle), molds, casting cores, risers, sleeves, etc. used to make a metal casting product by pouring molten metal into the casting assembly, where it flows to the mold assembly and cools to form a metal part.

Chemische bin- 10 ding - binding gevormd door de chemische reactie van een katalysator en een bindmateriaal, dat is gemengd met een hulssamenstelling.Chemical bond - bond formed by the chemical reaction of a catalyst and a bonding material, which is mixed with a sleeve composition.

Koude doos - werkwijze waarin een gietvorm of gietkern wordt gemaakt, waarbij gebruik wordt gemaakt van een gas-15 vormige katalysator om de gietvorm of gietkern uit te harden.Cold Box - process in which a mold or casting core is made using a gaseous catalyst to cure the mold or casting core.

Gietloop - voornaamste voedingskanaal van het gietsamenstel waardoor het gesmolten metaal wordt gegoten.Casting barrel - main feed channel of the casting assembly through which the molten metal is poured.

EXACTCAST™ 20 koude doos bindmiddel - een tweedelig polyurethaan vormend koude doos bind middel, waarbij het eerste deel (deel I) een feno-lische hars is gelijkend op die welke is beschreven in US-3.485.797 opgelost in een mengeel van aroma-25 tische, ester bevattende en alifatische oplosmidde len, een levensduur verlengend middel en een si-laan. Het tweede deel (deel II) is het polyisocya-naatbestanddeel dat polymethyleenpolyfenylisocya-naat omvat en een mengsel van oplosmiddelen dat 30 voornamelijk bestaat uit aromatische oplosmiddelen en een geringe hoeveelheid alifatische oplosmiddelen. De gewichtsverhouding van deel I tot deel II is ongeveer 55:45· EXACTCAST™ 35 zonder bakken bindmiddel - een uit twee delen bestaand polyurethaan vormend zonder bakken bindmiddel, dat lijkt op het EXACTCAST™ koude doos bindmiddel. EXACTCAST™ zonder 1005627 8 bakken bindmiddel bevat geen levensduur verlengend middel of silaan.EXACTCAST ™ 20 Cold Box Binder - A two piece polyurethane forming cold box binder, the first part (Part I) of which is a phenolic resin similar to that described in US 3,485,797 dissolved in a blend of aroma 25 etic, ester containing and aliphatic solvents, a life-extending agent and a silane. The second part (part II) is the polyisocyanate component comprising polymethylene polyphenyl isocyanate and a mixture of solvents consisting mainly of aromatic solvents and a small amount of aliphatic solvents. The weight ratio of Part I to Part II is approximately 55: 45 · EXACTCAST ™ 35 without baking binder - a two-part polyurethane forming without baking binder, similar to the EXACTCAST ™ cold box binder. EXACTCAST ™ without 1005627 8 bin binder does not contain a life-extending agent or silane.

Exotherme huls - een huls die exotherme eigenschappen heeft in vergelijking met het gietvorm/gietkernsamenstel waarin 5 het wordt gestopt. De exotherme eigenschappen van de huls worden gegenereerd door een oxideerbaar metaal (kenmerkend aluminiummetaal) en een redu-ceerbaar metaaloxide, dat kan reageren onder vorming van warmte.Exothermic sleeve - a sleeve that has exothermic properties compared to the casting / casting core assembly into which it is placed. The exothermic properties of the sleeve are generated by an oxidizable metal (typically aluminum metal) and a reducible metal oxide, which can react to form heat.

10 EXTENDOSPHERES10 EXTENDOSPHERES

SG - holle aluminiumsilicaatmicrobollen verkocht door PQSG - hollow aluminum silicate microspheres sold by PQ

Corporation met een deeltjesgrootte van 10-350 pm en een aluminagehalte tussen 28 en 33 gew.% gebaseerd op het gewicht van de microbollen.Corporation with a particle size of 10-350 µm and an alumina content between 28 and 33 wt% based on the weight of the microspheres.

15 EXTENDOSPHERES15 EXTENDOSPHERES

SLG - holle aluminiumsilicaatmicrobollen verkocht door PQSLG - hollow aluminum silicate microspheres sold by PQ

Corporation met een deeltjesgrootte van 10-300 pm en een aluminagehalte van ten minste *f0 gew.% gebaseerd op het gewicht van de microbollen.Corporation with a particle size of 10-300 µm and an alumina content of at least * w0% by weight based on the weight of the microspheres.

20 Sleutelsysteem - systeem waardoor metaal wordt getransporteerd van de schuimkom naar het gietvorm- en/of gietkernsa-menstel. Bestanddelen van het sleutelsysteem omvatten de gietloop, gietgoten, smoorklep, enz.20 Key system - system through which metal is transported from the foam cup to the casting and / or casting core assembly. Components of the wrench system include the spout, chutes, throttle, etc.

Hanteerbaar - huls die getransporteerd kan worden van één plaats 25 naar een andere zonder uitzakkingen te vertonen of te breken.Manageable - sleeve that can be transported from one place to another without showing or breaking sag.

Isolerend hittebestendig materiaal - een hittebestendig materiaal met een thermische 30 geleidbaarheid die kenmerkend minder dan ongeveer 0,7 W/m.K bij kamertemperatuur is, bij voorkeur minder dan ongeveer 0,5 W/m.K.Insulating heat resistant material - a heat resistant material with a thermal conductivity which is typically less than about 0.7 W / m.K at room temperature, preferably less than about 0.5 W / m.K.

Isolatiehuls - een huls met betere isolerende eigenschappen dan het gietvorm/gietkernsamenstel waarin het wordt 35 gestopt. Een isolatiehuls bevat kenmerkend materia len met een lage dichtheid, zoals vezels en/of holle microbollen.Insulation sleeve - a sleeve with better insulating properties than the mold / casting core assembly into which it is placed. An insulating sleeve typically contains low-density materials, such as fibers and / or hollow microspheres.

1005627 91005627 9

Gietvormsamen- stel - een samenstel van gietvormen en/of gietkernen ver vaardigd uit een gietmateriaal (kenmerkend zand) en een gietbindmiddel, dat wordt geplaatst in een 5 gietsamenstel om een vorm voor het gietproduct te verschaffen.Casting assembly - an assembly of casting molds and / or casting cores made from a casting material (typically sand) and a casting binder, which is placed in a casting assembly to provide a mold for the casting product.

Zonder bakken - gietvorm- of gietkern-makende werkwijze waarin gebruik wordt gemaakt van een vloeibare katalysator om de gietvorm of gietkern uit te harden.Without firing - casting or casting core making process using a liquid catalyst to cure the casting or casting core.

10 Schuimkom - ruimte waardoor gesmolten metaal in het gietsamen stel wordt gegoten.10 Foam bowl - space through which molten metal is poured into the casting assembly.

Hittebestendig materiaal - een keramisch materiaal met een thermische geleid baarheid groter dan ongeveer 0,8 W/m.K bij kamer-15 temperatuur, dat extreem hoge temperaturen kan weerstaan zonder wezenlijke verandering wanneer het in contact komt met gesmolten metaal dat een temperatuur kan hebben van bijvoorbeeld 1700°C.Heat resistant material - a ceramic material with a thermal conductivity greater than about 0.8 W / mK at room temperature, which can withstand extremely high temperatures without substantial change when it comes into contact with molten metal that may have a temperature of, for example 1700 ° C.

Stijgtrechter - ruimte verbonden met een gietvorm of gietruimte van 20 het gietsamenstel, die dienst doet als een reser voir voor overmaat gesmolten metaal om holtes in het gietproduct te voorkomen wanneer het samentrekt tijdens het overgaan in vaste vorm. Stijgtrechters kunnen open of zonder opening zijn. Stijgtrechters 25 zijn ook bekend als voertrechters.Riser funnel - space associated with a casting or casting space of the casting assembly, which acts as a reservoir for excess molten metal to prevent voids in the casting as it contracts during solidification. Rising funnels can be open or without opening. Rise hoppers 25 are also known as feed hoppers.

Huls - elke middels gieten te verkrijgen vorm met exother- me en/of isolerende eigenschappen, die is gemaakt van een hulssamenstelling die, geheel of gedeeltelijk, elk bestanddeel van het gietsamenstel dekt, 30 zoals de stijgtrechter, gietgoten, schuimkom, giet- loop enz. of wordt gebruikt als onderdeel van het gietsamenstel. Hulzen kunnen een grote verscheidenheid aan vormen hebben, bijvoorbeeld cilinders, koepels, koppen, platen, kernvormen.Sleeve - any moldable mold having exothermic and / or insulating properties, which is made of a sleeve composition that covers, in whole or in part, any component of the casting assembly, such as the funnel, chutes, foam bowl, casting barrel etc or used as part of the casting assembly. Sleeves can have a wide variety of shapes, for example, cylinders, domes, heads, plates, core shapes.

35 Hulssamenstelling - elke samenstelling die in staat is een huls te ver schaffen met exotherme en/of isolerende eigenschappen. De hulssamenstelling zal doorgaans aluminium- 1005627 10 metaal en/of aluminiumsilicaat, in het bijzonder in de vorm van holle aluminiumsilicaatmicrobollen, of mengsels daarvan bevatten. Afhankelijk vein de gewenste eigenschappen, kan de hulssamenstelling te-5 vens alumina of ander hittebestendig materiaal, een oxiderend middel, fluoriden, vezels en vulstoffen bevatten.Sleeve Composition - Any composition capable of providing a sleeve with exothermic and / or insulating properties. The sleeve composition will usually contain aluminum 1005627 metal and / or aluminum silicate, especially in the form of hollow aluminum silicate microspheres, or mixtures thereof. Depending on the desired properties, the sleeve composition may also contain alumina or other heat resistant material, an oxidizing agent, fluorides, fibers and fillers.

Hulsmengsel - een mengsel omvattend een hulssamenstelling en een chemisch bindmateriaal dat in staat is een huls te 10 vormen door middel van de zonder bakken- of koude doos-werkwij ze.Sleeve mixture - a mixture comprising a sleeve composition and a chemical bonding material capable of forming a sleeve by the no baking or cold box method.

Gedetailleerde beschrijving van de figurenDetailed description of the figures

Fig. 1 toont een eenvoudig gietsamenstel omvattend schuimkom 1, 15 gietloop 2, gietgoot 3. huls voor de giettrechter aan de zijkant 4, giettrechter aan de zijkant 5* huls voor de giettrechter aan de bovenkant 6, giettrechter aan de bovenkant 7. en gietvorm en/of gietkernsa-menstel 8. Gesmolten metaal wordt in de schuimkom 1 gegoten, waar het door de gietloop 2 naar de gietgoot 3 en andere delen van het sleutel-20 systeem loopt, uiteindelijk naar het gietvorm- en gietkemsamenstel 8. De giettrechters 5 en 7 zijn reservoirs voor overmaat gesmolten metaal die beschikbaar is wanneer het gietproduct afkoelt, samentrekt en gesmolten metaal uit de giettrechters onttrekt. De hulzen 4 en 6, welke zijn geplaatst in het gietvorm- en/of gietkemsamenstel 8, omge-25 ven de giettrechters 5 en 7 en beschermen het gesmolten metaal in het reservoir van de giettrechter tegen een te snelle afkoeling.Fig. 1 shows a simple pouring assembly comprising foam bowl 1, 15 pouring spout 2, pouring trough 3. sleeve for the pouring funnel at the side 4, pouring funnel at the side 5 * sleeve for the pouring funnel at the top 6, pouring funnel at the top 7. and mold and / or casting core assembly 8. Molten metal is poured into the foam bowl 1, where it passes through the pouring spout 2 to the pouring trough 3 and other parts of the key-20 system, eventually to the casting and pouring core assembly 8. The pouring hoppers 5 and 7 are excess molten metal reservoirs that are available when the casting cools, contracts and extracts molten metal from the casting funnels. The sleeves 4 and 6, which are placed in the casting mold and / or casting core assembly 8, surround the casting hoppers 5 and 7 and protect the molten metal in the hopper reservoir from too rapid cooling.

Fig. 2 illustreert grafisch het voordelige effect van het gebruik van een huls om het gesmolten metaal heet en vloeibaar te houden.Fig. 2 graphically illustrates the beneficial effect of using a sleeve to keep the molten metal hot and liquid.

Fig. 3 illustreert een huls 3* wanneer er sprake is van krimp 2 30 van het metaal van de giettrechter 1 en het metaal van het gietproduct 3. Dit gietproduct is ondeugdelijk en zal worden verschroot als afval.Fig. 3 illustrates a sleeve 3 * when there is shrinkage 2 of the metal of the pouring funnel 1 and the metal of the casting product 3. This casting product is defective and will be scrapped as waste.

Fig. 4 illustreert een gietproduct 3. waarbij er sprake is van krimp 2 van het metaal van de giettrechter 1, maar waarbij er geen krimp van het metaal in het gietproduct 3 is. Dit gietproduct is niet 35 ondeugdelijk en kan worden gebruikt.Fig. 4 illustrates a casting product 3. where there is shrinkage 2 of the metal of the casting funnel 1, but there is no shrinkage of the metal in the casting product 3. This casting product is not defective and can be used.

1 005 6 27 111 005 6 27 11

Beschrijving van de beste uitvoeringsvorm en andere uitvoeringsvormen van de uitvindingDescription of the best embodiment and other embodiments of the invention

De hulsmengsels die worden gebruikt in de werkwijze volgens de uitvinding bevatten (1) een hulssamenstelling en (2) een doelmatige 5 hoeveelheid van een chemisch reactief bindmateriaal. Het hulsmengsel wordt gevormd en uitgehard door de huls in contact te brengen met een doelmatige hoeveelheid van een uithardingskatalysator.The sleeve blends used in the method of the invention contain (1) a sleeve composition and (2) an effective amount of a chemically reactive binder material. The sleeve mixture is formed and cured by contacting the sleeve with an effective amount of a curing catalyst.

Er is niets nieuws aan de hulssamenstelling die wordt gebruikt voor het maken van de exotherme en/of isolerende hulzen. Elke hulssa-10 menstelling bekend uit de stand van de techniek voor het maken van hulzen kan worden gebruikt om de hulzen te maken. De hulssamenstelling bevat exotherme en/of isolerende materialen, kenmerkend anorganische materialen. De exotherme en/of isolerende materialen zijn kenmerkend aluminium bevattende materialen, bij voorkeur gekozen uit de groep 15 bestaande uit aluminiummetaal, aluminiumsilicaat, alumina, en mengsels daarvan, waarbij het de meeste voorkeur verdient wanneer het aluminiumsilicaat wordt gebruikt in de vorm van holle microbollen.There is nothing new about the sleeve composition used to make the exothermic and / or insulating sleeves. Any sleeve composition known in the art for making sleeves can be used to make the sleeves. The sleeve composition contains exothermic and / or insulating materials, typically inorganic materials. The exothermic and / or insulating materials are typically aluminum-containing materials, preferably selected from the group 15 consisting of aluminum metal, aluminum silicate, alumina, and mixtures thereof, most preferably when the aluminum silicate is used in the form of hollow microspheres.

Het exotherme materiaal is een oxideerbaar metaal en een oxiderend middel dat in staat is een exotherme reactie te genereren tjij de tem-20 peratuur waarbij het materiaal kan worden gegoten. Het oxideerbare metaal is kenmerkend aluminium in de vorm van hetzij poeder hetzij granules, maar magnesium en soortgelijke metalen kunnen ook worden gebruikt. Het isolerende materiaal is kenmerkend aluminiumsilicaat, bij voorkeur aluminiumsilicaat in de vorm van holle microbollen, en 25 mogelijk alumina.The exothermic material is an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of generating an exothermic reaction at the temperature at which the material can be cast. The oxidizable metal is typically aluminum in the form of either powder or granules, but magnesium and similar metals can also be used. The insulating material is typically aluminum silicate, preferably aluminum silicate in the form of hollow microspheres, and possibly alumina.

Wanneer aluminiummetaal wordt gebruikt als het oxideerbare metaal voor de exotherme huls, wordt het kenmerkend gebruikt in de vorm van aluminiumpoeder of aluminiumgranules. Het oxiderend middel dat wordt gebruikt voor de exotherme huls, omvat ijzeroxide, permanganaat, enz. 30 Oxiden behoeven niet aanwezig te zijn in stoichiometrische hoeveelheden om te voldoen aan de hoeveelheid aluminiummetaal, dat het brand-stofbestanddeel vormt. De reden hiervoor is dat de hulzen en gietvormen van de stijgtrechter, waarin zij aanwezig zijn, permeabel zijn. Derhalve wordt zuurstof van de oxiden aangevuld door atmosferische 35 zuurstof, dat wordt gevormd wanneer de aluminiumbrandstof wordt verbrand. De gewichtsverhouding vein aluminium tot oxiderend middel varieert kenmerkend van ongeveer 10:1 tot ongeveer 2:1, bij voorkeur ongeveer 5:1 tot ongeveer 4:1.When aluminum metal is used as the oxidizable metal for the exothermic sleeve, it is typically used in the form of aluminum powder or aluminum granules. The oxidizing agent used for the exothermic sleeve includes iron oxide, permanganate, etc. Oxides need not be present in stoichiometric amounts to meet the amount of aluminum metal that constitutes the fuel component. The reason for this is that the sleeves and molds of the funnel in which they are present are permeable. Therefore, oxygen of the oxides is supplemented by atmospheric oxygen, which is formed when the aluminum fuel is burned. The weight ratio of aluminum to oxidizing agent typically ranges from about 10: 1 to about 2: 1, preferably about 5: 1 to about 4: 1.

1005627 121005627 12

De thermische geleidbaarheid van de exotherme huls is zodanig dat warmte gegenereerd zal worden om de temperatuur van het gesmolten metaal in de stijgtrechter te verhogen, waardoor dit metaal heet en vloeibaar blijft. De exotherm is het gevolg van de reactie tussen 5 aluminium en het oxiderend middel in het exotherme hulsmengsel, wanneer het in contact komt met het gesmolten metaal. Een gietvorm en/of gietkern heeft geen exotherme eigenschappen.The thermal conductivity of the exothermic sleeve is such that heat will be generated to raise the temperature of the molten metal in the ascending funnel, keeping this metal hot and liquid. The exotherm results from the reaction between aluminum and the oxidizing agent in the exothermic sleeve mixture when it comes into contact with the molten metal. A mold and / or casting core has no exothermic properties.

Zoals hierboven reeds genoemd, worden de isolerende eigenschappen van de huls bij voorkeur verschaft door holle aluminiumsilicaatmicro-10 bollen, omvattend aluminiumsilicaatzeeobollen. De hulzen die worden gemaakt met holle aluminiumsilicaatmicrobollen hebben een lagere dichtheid, lagere thermische geleidbaarheden en betere isolerende eigenschappen. De exotherme hulzen hebben een hogere thermische geleidbaarheid dan de isolatiehulzen. De isolerende en exotherme eigen-15 schappen van de huls kunnen worden gevarieerd, maar de thermische eigenschappen zijn anders in mate en/of soort dan die van het giet-vormsamenstel waarin de huls zal worden ingébracht.As already mentioned above, the insulating properties of the sleeve are preferably provided by hollow aluminum silicate microspheres, including aluminum silicate seals. The sleeves made with hollow aluminum silicate microspheres have a lower density, lower thermal conductivities and better insulating properties. The exothermic sleeves have a higher thermal conductivity than the insulating sleeves. The insulating and exothermic properties of the sleeve can be varied, but the thermal properties are different in degree and / or type than that of the casting assembly into which the sleeve will be inserted.

Afhankelijk van de mate van de gewenste exotherme eigenschappen van de huls, zal de hoeveelheid aluminium in de huls variëren van 0 20 gew.# tot 50 gew.#, kenmerkend van 5 gew.# tot 40 gew.%, gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling.Depending on the degree of the desired exothermic properties of the sleeve, the amount of aluminum in the sleeve will range from 0 20 wt.% To 50 wt.%, Typically from 5 wt.% To 40 wt.%, Based on the weight of the sleeve composition.

Afhankelijk van de mate van gewenste isolerende eigenschappen van de huls, zal de hoeveelheid van aluminiumsilicaat in de huls, in het bijzonder in de vorm van holle aluminiumsilicaatmicrobollen, variëren 25 van 0 gew.# tot 100 gew.#, kenmerkend van 40 gew.# tot 90 gew.#, gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling. Omdat in de meeste gevallen de hulzen zowel isolerende als exotherme eigenschappen moeten hebben, zullen aluminiummetaal alsmede holle aluminiumsilicaatmicrobollen worden gebruikt in de huls. In hulzen, die zowel isolerende als 30 exotherme eigenschappen moeten hebben, varieert de gewichtsverhouding van aluminiummetaal tot holle aluminiumsilicaatmicrobollen kenmerkend van ongeveer 1:1 tot ongeveer 1:2, bij voorkeur van ongeveer 1:1 tot ongeveer 1:1,5·Depending on the degree of desired insulating properties of the sleeve, the amount of aluminum silicate in the sleeve, particularly in the form of hollow aluminum silicate microspheres, will range from 0 wt. To 100 wt., Typically from 40 wt. up to 90 wt. # based on the weight of the sleeve composition. Since in most cases the sleeves must have both insulating and exothermic properties, aluminum metal as well as aluminum hollow silicate microspheres will be used in the sleeve. In sleeves, which must have both insulating and exothermic properties, the weight ratio of aluminum metal to aluminum hollow silicate microspheres typically ranges from about 1: 1 to about 1: 2, preferably from about 1: 1 to about 1: 1.5

De holle aluminiumsilicaatmicrobollen hebben kenmerkend een deel-35 tjesgrootte van ongeveer 3 mm met elke willekeurige wanddikte. Holle aluminiumsilicaatmicrobollen met een gemiddelde diameter van minder dan 1 mm en een wanddikte vein ongeveer 10# van de deeltjesgrootte hebben de voorkeur. Er wordt van uitgegaan dat holle microbollen die 1005627 13 zijn gemaakt van een ander materiaal en die isolerende eigenschappen hebben, ook gebruikt kunnen worden in plaats van of in combinatie met de holle aluminiumsilicaatmicrobollen.The hollow aluminum silicate microspheres typically have a particle size of about 3 mm with any wall thickness. Hollow aluminum silicate microspheres with an average diameter of less than 1 mm and a wall thickness of about 10 # of the particle size are preferred. It is believed that hollow microspheres 1005627 13 made of a different material and having insulating properties can also be used in place of or in combination with the hollow aluminum silicate microspheres.

De gewichtsverhouding van alumina tot silica (als Si02) in de 5 holle aluminiumsilicaatmicrobollen kan variëren binnen een groot gebied afhankelijk van de toepassing, bij voorkeur van 25:75 tot 75:25, kenmerkend van 33:67 tot 50:50» waarbij deze gewichtsverhouding is gebaseerd op het totale gewicht van de holle microbollen. Uit de literatuur is bekend dat holle aluminiumsilicaatmicrobollen met een hoger 10 aluminagehalte beter geschikt zijn voor het maken van hulzen voor het smelten van metalen, zoals ijzer en staal, die giettemperaturen van 1300*C tot 1700eC hebben, omdat holle aluminiumsilicaatmicrobollen met meer alumina hogere smeltpunten hebben. Derhalve zullen hulzen die zijn gemaakt met behulp van dergelijke microbollen niet zo gemakkelijk 15 degenereren bij hogere temperaturen.The weight ratio of alumina to silica (as SiO 2) in the hollow aluminum silicate microspheres can vary over a wide range depending on the application, preferably from 25:75 to 75:25, typically from 33:67 to 50:50, with this weight ratio is based on the total weight of the hollow microspheres. It is known from the literature that hollow aluminum silicate microspheres with a higher alumina content are more suitable for making sleeves for melting metals, such as iron and steel, which have casting temperatures from 1300 ° C to 1700eC, because hollow aluminum silicate microspheres with more alumina have higher melting points to have. Therefore, sleeves made using such microspheres will not degenerate so easily at higher temperatures.

Hittebestendige materialen, ofschoon niet noodzakelijkerwijs de voorkeur verdienend in termen van prestatie vanwege hun hogere dichtheden en hoge thermische geleidbaarheden, kunnen worden gebruikt in de hulssamenstelling om de hulsmengsels hogere smeltpunten te geven, 20 zodat de huls niet zal degenereren wanneer het in contact komt met het gesmolten metaal gedurende de gietwerkwijze. Voorbeelden van dergelijke hittebestendige materialen omvatten onder andere silica, magnesia, alumina, olivien, chromiet, aluminiumsilicaat en siliciumcarbide. Deze hittebestendige materialen worden bij voorkeur gebruikt in hoeveelhe-25 den van minder dan 50 gew.Ji gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling, waarbij hoeveelheden van minder dan 25 gew.% gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling nog meer de voorkeur verdienen. Wanneer alumina wordt gebruikt als een hittebestendig materiaal, wordt het gebruikt in hoeveelheden van minder dan 50 gew.% gebaseerd op het 30 gewicht van de hulssamenstelling, meer bij voorkeur minder dan 10 gew.% gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling.Heat resistant materials, although not necessarily preferred in terms of performance due to their higher densities and high thermal conductivities, can be used in the sleeve composition to give the sleeve blends higher melting points so that the sleeve will not degenerate when it contacts the molten metal during the casting process. Examples of such heat resistant materials include silica, magnesia, alumina, olivine, chromite, aluminum silicate and silicon carbide, among others. These heat resistant materials are preferably used in amounts of less than 50 weight percent based on the weight of the sleeve composition, with amounts of less than 25 weight percent based on the weight of the sleeve composition being even more preferred. When alumina is used as a heat resistant material, it is used in amounts of less than 50% by weight based on the weight of the sleeve composition, more preferably less than 10% by weight based on the weight of the sleeve composition.

Voorts kan de hulssamenstelling verschillende vulstoffen en toevoegsels bevatten, zoals cryoliet (Na3AlF6), kaliumaluminiumtetrafluo-ride, kaliumaluminiumhexafluoride.Furthermore, the sleeve composition may contain various fillers and additives, such as cryolite (Na3AlF6), potassium aluminum tetrafluoride, potassium aluminum hexafluoride.

35 De dichtheid van de hulssamenstelling varieert kenmerkend van ongeveer 0,1 tot ongeveer 0,9 g/cm3, meer kenmerkend van ongeveer 0,2 tot ongeveer 0,8 g/cm3. Voor exotherme hulzen varieert de dichtheid van de hulssamenstelling kenmerkend van ongeveer 0,3 tot ongeveer 0,9 1005627 14 g/cm3, meer kenmerkend van ongeveer 0,5 tot ongeveer 0,8 g/cm3. Voor isolerende hulzen varieert de dichtheid van de hulssamenstelling kenmerkend van ongeveer 0,1 tot ongeveer 0,7 g/cm3, meer kenmerkend van ongeveer 0,3 tot ongeveer 0,6 g/cm3. Voor exotherme hulzen is de ther-5 mische geleidbaarheid van de hulssamenstelling kenmerkend groter dan 150 W/m.K bij kamertemperatuur, meer kenmerkend groter dan 200 W/m.K. Voor isolerende hulzen varieert de thermische geleidbaarheid van de hulssamenstelling kenmerkend van ongeveer 0,05 tot ongeveer 0,6 W/m.K bij kamertemperatuur, meer kenmerkend van ongeveer 0,1 tot ongeveer 10 0,5 W/m.K.The density of the sleeve composition typically ranges from about 0.1 to about 0.9 g / cm3, more typically from about 0.2 to about 0.8 g / cm3. For exothermic sleeves, the density of the sleeve composition typically ranges from about 0.3 to about 0.9 1005627 14 g / cm3, more typically from about 0.5 to about 0.8 g / cm3. For insulating sleeves, the density of the sleeve composition typically ranges from about 0.1 to about 0.7 g / cm3, more typically from about 0.3 to about 0.6 g / cm3. For exothermic sleeves, the thermal conductivity of the sleeve composition is typically greater than 150 W / m.K at room temperature, more typically greater than 200 W / m.K. For insulating sleeves, the thermal conductivity of the sleeve composition typically ranges from about 0.05 to about 0.6 W / m.K at room temperature, more typically from about 0.1 to about 0.5 W / m.K.

De bindmiddelen die worden gemengd met de hulssamenstelling waarbij het hulsmengsel wordt gevormd zijn bekend uit de stand van de techniek. Elk zonder bakken- of koude doos-bindmiddel, dat het hulsmengsel in voldoende mate samen zal houden in de vorm van een huls en 15 zal polymeriseren bij aanwezigheid van een uithardingskatalysator, is geschikt. Voorbeelden van dergelijke bindmiddelen zijn onder andere fenolische harsen, fenolisch urethaanbindmiddelen, furaanbindmiddelen, alkalische fenolische resolbindmiddelen en epoxyacrylbindmiddelen. In het bijzonder verdienen fenolische urethaanbindmiddelen bekend als 20 EXACTCAST™ (een koude doos-bindmiddel verkocht door Ashland Chemical Company) de voorkeur. Bindmiddelen zoals deze worden beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3-485.497 en 3-409-579- Deze bindmiddelen zijn gebaseerd op een tweedelig systeem, waarvan één deel een fenolische harsbestanddeel is en het andere deel een polyisocyanaatbestand-25 deel is.The binders that are mixed with the sleeve composition to form the sleeve mixture are known in the art. Any one without baking or cold box binder which will sufficiently hold the sleeve mixture together in the form of a sleeve and polymerize in the presence of a curing catalyst is suitable. Examples of such binders include phenolic resins, phenolic urethane binders, furan binders, alkaline phenolic resol binders and epoxy acrylic binders. In particular, phenolic urethane binders known as EXACTCAST ™ (a cold box binder sold by Ashland Chemical Company) are preferred. Binders as described in U.S. Pat. Nos. 3-485,497 and 3-409-579- These binders are based on a two-part system, one part of which is a phenolic resin component and the other part is a polyisocyanate component.

De hoeveelheid benodigd bindmiddel is een doelmatige hoeveelheid om de vorm van de huls te behouden en om een doelmatige uitharding mogelijk te maken. Een doelmatige hoeveelheid is derhalve een hoeveelheid waarmee een huls wordt gemaakt, die kan worden gebruikt of die 30 zichzelf kan ondersteunen na uitharding. Een doelmatige hoeveelheid bindmiddel bedraagt meer dan ongeveer 2 gew.%, bij voorkeur meer dan ongeveer 3 gew.# gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling. Bij voorkeur varieert de hoeveelheid bindmiddel van ongeveer 4 gew.# tot ongeveer 12 gew.#, waarbij het gebied van ongeveer 5 gew.# tot 35 ongeveer 10 gew.# nog meer de voorkeur verdient.The amount of binder required is an effective amount to maintain the shape of the sleeve and to allow effective curing. An effective amount is therefore an amount with which a sleeve is made, which can be used or which can support itself after curing. An effective amount of binder is greater than about 2 wt%, preferably greater than about 3 wt% based on the weight of the sleeve composition. Preferably, the amount of binder ranges from about 4% by weight to about 12% by weight, with the range from about 5% by weight to about 10% by weight being even more preferred.

Het uitharden van de huls door middel van de zonder bakken-werk-wijze vindt plaats door middel van het mengen van een vloeibare uithardingskatalysator met het hulsmengsel (of alternatief door de vloei- 1005627 15 bare uithardingskatalysator eerst te mengen met de hulssamenstelling), het vormen van het hulsmengsel dat de katalysator bevat en toestaan dat de hulsvorm kan uitharden, kenmerkend bij omgevingstemperatuur zonder toevoeging van warmte. De vloeibare uithardingskatalysator die 5 de voorkeur verdient is een tertiair amine en de zonder bakken-uithar-dingswerkwijze die de voorkeur verdient wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3*485.797· Specifieke voorbeelden van dergelijke vloeibare uithardingskatalysatoren omvatten 4-alkylpyridinen, waarin de alkylgroep 1 tot 4 koolstofatomen bevat, isochinoline, arylpyridi-10 nen, zoals fenylpyridine, pyridine, acridine, 2-methoxypyridine, pyri-dazine, 3~chloorpyridine, chinoline, N-methylimidazool, N-ethylimida-zool, 4, 4* -dipyridine, 4-fenylpropylpyridine, 1-methylbenzimidazool en 1,4-thiazine.The curing of the sleeve by the no-bake process is effected by mixing a liquid curing catalyst with the sleeve mixture (or alternatively by first mixing the liquid curing catalyst with the sleeve composition), forming of the jacket mixture containing the catalyst and allow the sleeve form to cure, typically at ambient temperature without adding heat. The preferred liquid curing catalyst is a tertiary amine and the preferred non-firing curing process is described in U.S. Pat. No. 3,485,797. Specific examples of such liquid curing catalysts include 4-alkylpyridines, wherein the alkyl group is 1 to Contains 4 carbon atoms, isoquinoline, arylpyridine-10's, such as phenylpyridine, pyridine, acridine, 2-methoxypyridine, pyridazine, 3-chloropyridine, quinoline, N-methylimidazole, N-ethylimidazole, 4,4 * dipyridine, 4 -phenylpropylpyridine, 1-methylbenzimidazole and 1,4-thiazine.

Het uitharden van de huls door middel van de koude doos-werkwijze 15 vindt plaats door het blazen of heien van het hulsmengsel in een doos met een bepaalde vorm en het in contact brengen van de hulsvorm met een dampvormige of gasvormige katalysator. Verscheidene gassen, zoals tertiaire aminen, koolstofdioxide, methylformaat en zwaveldioxide kunnen worden gebruikt afhankelijk van het gekozen chemisch bindmid-20 del. De deskundige zal weten welke gasvormige uithardingskatalysator geschikt is voor het gebruikte bindmiddel. Een aminegas wordt bijvoorbeeld gebruikt met fenolische urethaanharsen. Zwaveldioxide (in combinatie met een oxiderend middel) wordt gebruikt met epoxyacrylharsen. Zie het Amerikaanse octrooischrift 4.526.219. Koolstofdioxde (zie het 25 Amerikaanse octrooischrift 4.985.489) of methylesters (zie het Amerikaanse octrooischrift 4.750.716) worden gebruikt met alkalische fenol-resolharsen. Koolstofdioxide wordt ook gebruikt met bindmiddelen gebaseerd op silicaten. Zie het Amerikaanse octrooischrift 4.391.642.The curing of the sleeve by the cold box method 15 takes place by blowing or piling the sleeve mixture into a box of a given shape and contacting the sleeve shape with a vaporous or gaseous catalyst. Various gases, such as tertiary amines, carbon dioxide, methyl format and sulfur dioxide can be used depending on the chosen chemical binder. Those skilled in the art will know which gaseous curing catalyst is suitable for the binder used. For example, an amine gas is used with phenolic urethane resins. Sulfur dioxide (in combination with an oxidizing agent) is used with epoxy acrylic resins. See U.S. Patent 4,526,219. Carbon dioxide (see US patent 4,985,489) or methyl esters (see US patent 4,750,716) are used with alkaline phenolic resole resins. Carbon dioxide is also used with silicate based binders. See U.S. Patent 4,391,642.

Bij voorkeur is het bindmiddel een EXACTCAST™ koude doos bindmid-30 del, zoals hiervoor genoemd, en wordt het uitharden uitgevoerd door een tertiair aminegas, zoals een triethylamine, door het gegoten hulsmengsel te leiden op de manier zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.409.579* Kenmerkende begassingstijden variëren van 0,5 tot 3.0 seconden, bij voorkeur van 0,5 tot 2,0 seconden. Door-35 spuittijden variëren van 1,0 tot 30 seconden, bij voorkeur van 1,0 tot 10 seconden.Preferably, the binder is an EXACTCAST ™ cold box binder, as mentioned above, and curing is performed by passing a tertiary amine gas, such as a triethylamine, through the cast sleeve mixture in the manner described in U.S. Patent 3,409. 579 * Typical fumigation times range from 0.5 to 3.0 seconds, preferably from 0.5 to 2.0 seconds. Through-35 spray times range from 1.0 to 30 seconds, preferably from 1.0 to 10 seconds.

1005627 161005627 16

VoorbeeldenExamples

In alle hierna volgende voorbeelden werden de gespecificeerde hulssamenstellingen bereid door het mengen van de bestanddelen in een Hobart N-50 menger gedurende ongeveer 2-4 minuten. Het gebruikte bind-5 middel was een zonder bakken- of koude doos-fenolisch urethaanbindmid-del zoals gespecificeerd, waarbij de verhouding van deel I tot deel II 55/^5 bedroeg. De hulsmengsels werden bereid door het mengen van de hulssamenstelling en het bindmiddel in een Hobart N-50 menger gedurende ongeveer 2-4 minuten. In de zonder bakken-hulssamenstellingen wordt 10 de vloeibare uithardingskatalysator toegevoegd aan het hulsmengsel voordat het wordt gevormd. De bereide hulzen waren cilindrisch gevormd hulzen met een interne diameter van 90 mm, een externe diameter van 130 mm, en een hoogte van 200 mm. De hoeveelheid gebruikt bindmiddel bedroeg in alle gevallen, behalve in vergelijkend voorbeeld A, 8,8 15 gew.# gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling. Alle met een letter aangeduide voorbeelden zijn controle-experimenten, waarbij silicazand werd gebruikt als de hulssamenstelling. Alle genoemde delen zijn gewichtsdelen en alle genoemde percentages zijn gewichtspercenta-ges gebaseerd op het gewicht van de hulssamenstelling, tenzij anders 20 vermeld.In all of the following examples, the specified sleeve compositions were prepared by mixing the ingredients in a Hobart N-50 mixer for about 2-4 minutes. The binder used was a non-baking or cold box phenolic urethane binder as specified, with the ratio of Part I to Part II being 55/5. The sleeve blends were prepared by mixing the sleeve composition and the binder in a Hobart N-50 mixer for about 2-4 minutes. In the no bake sleeve compositions, the liquid curing catalyst is added to the sleeve mixture before it is formed. The prepared sleeves were cylindrical shaped sleeves with an internal diameter of 90 mm, an external diameter of 130 mm, and a height of 200 mm. In all cases, except in Comparative Example A, the amount of binder used was 8.8% by weight based on the weight of the sleeve composition. All examples designated by letter are control experiments, using silica sand as the sleeve composition. All parts mentioned are parts by weight and all percentages mentioned are weight percentages based on the weight of the sleeve composition, unless otherwise stated.

Vergelijkend voorbeeld AComparative example A

(Huls gevormd uit silicazand) 100 delen silicazand werden gebruikt als de hulssamenstelling, die 25 werd gemengd met ongeveer 1,3 gew.# EXACTCAST™ zonder bakken-bindmid-del waarbij een hulsmengsel werd gevormd. Vervolgens wordt ongeveer 1 gew.# van een vloeibaar tertiair amine, POLYCAT 4l katalysator (minder dan 5# (namelijk 2,6%) actief bestanddeel gebaseerd op het deel I), verkocht door Air Products, toegevoegd aan het hulsmengsel. Het resul-30 terende mengsel wordt gevormd tot cilindrische hulzen.(Silica sand sleeve) 100 parts of silica sand were used as the sleeve composition, which was mixed with about 1.3 wt. # EXACTCAST ™ without baking binder to form a sleeve mixture. Then, about 1% by weight of a liquid tertiary amine, POLYCAT 4l catalyst (less than 5 # (i.e. 2.6%) active ingredient based on the part I) sold by Air Products is added to the sleeve mixture. The resulting mixture is formed into cylindrical sleeves.

De trekeigenschappen van de hulzen, die een indicatie vormen voor de sterkte van de hulzen voor gebruik, worden gemeten en zijn weergegeven in tabel I. De treksterkten van de hulzen worden gemeten na 30 minuten, 1 uur, 4 uur, 24 uur en 24 uur bij 100# relatieve vochtigheid 35 (RH) na mengen met POLYCAT 4l katalysator.The tensile properties of the sleeves, which indicate the strength of the sleeves before use, are measured and are shown in Table I. The tensile strengths of the sleeves are measured after 30 minutes, 1 hour, 4 hours, 24 hours and 24 hours. at 100 # relative humidity 35 (RH) after mixing with POLYCAT 4l catalyst.

Hoewel de treksterkten goed waren, vertoonden stalen gietproducten gemaakt met de hulzen een krimp die wordt weergegeven door fig. 3· De krimp trad op omdat de thermische eigenschappen onvoldoende waren voor 1 0 0 5 6 27 17 toepassingen als huls. Deze gietproducten waren ondeugdelijk en werden verschroot.Although the tensile strengths were good, steel castings made with the sleeves showed a shrinkage as shown in Fig. 3. The shrinkage occurred because the thermal properties were insufficient for sleeve applications. These castings were defective and scraped.

Voorbeeld 1 5 (Vervaardiging van isolerende huls door zonder bakken-werkwijze)Example 1 5 (Manufacture of insulating sleeve by no baking method)

De zonder bakken-werkwijze van vergelijkend voorbeeld A werd gevolgd, behalve dat 100 delen van EXTENDOSPHERES SG werden gebruikt als de hulssamenstelling en gemengd met 8,8# van EXACTCAST™ zonder bakkenbindmiddel, waarbij een hulsmengsel werd gevormd. Vervolgens wordt 10 ongeveer 1 gew.# van een vloeibaar tertiair amine, POLYCAT 4l katalysator, toegevoegd aan het hulsmengsel. Het resulterende mengsel wordt gevormd tot een huls.The no baking procedure of Comparative Example A was followed, except that 100 parts of EXTENDOSPHERES SG were used as the sleeve composition and mixed with 8.8 # of EXACTCAST ™ without the baking binder to form a sleeve mixture. Then, about 1 wt.% Of a liquid tertiary amine, POLYCAT 4l catalyst, is added to the sleeve mixture. The resulting mixture is formed into a sleeve.

De trekeigenschappen van de hulzen, die een indicatie vormen voor de sterkte van de hulzen voor gebruik, worden bepaald en zijn weerge-15 geven in tabel I. De treksterkten van de hulzen worden onmiddellijk gemeten 1 uur en 2k uur na het mengen met EXACTCAST™ zonder bakken bindmiddel.The tensile properties of the sleeves, indicative of the strength of the sleeves before use, are determined and are shown in Table I. The tensile strengths of the sleeves are measured immediately 1 hour and 2 hours after mixing with EXACTCAST ™ without baking binder.

De hulzen zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig, zowel extern als intern.The sleeves are accurate in their sizes, both externally and internally.

2020

Voorbeeld 2 (Vervaardiging van isolerende huls bevattend holle aluminiumsilicaat-microbollen door middel van de koude doos-werkwijze) 100 delen EXTENDOSPHERES SG werden gebruikt als de hulssamenstel-25 ling en werden gemengd met 8,8# EXACTCAST™ koude doos-bindmiddel waarbij een hulsmengsel werd gevormd. Het hulsmengsel van voorbeeld 2 wordt in een kamer geblazen met de vorm van een huls en begast met triethylamine in stikstof bij 20 psi volgens de bekende werkwijzen beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.^09.579· Begassingstijd 30 bedraagt 2,5 seconden, gevolgd door doorspuiten met lucht bij 60 psi gedurende ongeveer 60,0 seconden.Example 2 (Manufacture of insulating sleeve containing hollow aluminum silicate microspheres by the cold box method) 100 parts of EXTENDOSPHERES SG were used as the sleeve composition and were mixed with 8.8 # EXACTCAST ™ cold box binder using a sleeve mixture was formed. The sleeve blend of Example 2 is blown into a sleeve-shaped chamber and gassed with triethylamine in nitrogen at 20 psi according to the known methods described in U.S. Pat. No. 3,959,579. Gassing time 30 is 2.5 seconds followed by purge with air at 60 psi for approximately 60.0 seconds.

De treksterkten van de uitgeharde hulzen worden gemeten zoals in voorbeeld 1. De treksterkten van de hulzen zijn weergegeven in tabel I. De hulzen zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig, zowel extern 35 als intern.The tensile strengths of the cured sleeves are measured as in Example 1. The tensile strengths of the sleeves are shown in Table I. The sleeves are accurate in their sizes, both externally and internally.

1005627 181005627 18

Voorbeeld 3 (Voorbeeld 2 met siliconenhars)Example 3 (Example 2 with silicone resin)

Voorbeeld 2 werd gevolgd behalve dat 1,2 gew.% siliconenhars werd toegevoegd aan het hulsmengsel. De treksterkten van de uitgeharde 5 hulzen worden gemeten zoals in voorbeeld 1. De treksterkten van de hulzen zijn weergegeven in tabel I. De hulzen zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig, zowel extern als intern.Example 2 was followed except that 1.2 wt% silicone resin was added to the sleeve mixture. The tensile strengths of the cured sleeves are measured as in Example 1. The tensile strengths of the sleeves are shown in Table I. The sleeves are accurate in their sizes, both externally and internally.

Voorbeeld ^ 10 (Vervaardiging van exotherme huls door de koude doos-werkwijze)Example ^ 10 (Manufacture of exothermic sheath by the cold box method)

De procedure van voorbeeld 2 werd gevolgd behalve dat de gebruikte hulssamenstelling bestond uit 55% EXTENDOSPHERES SLG, 16,5% geatomiseerd aluminium, 16,5% aluminiumpoeder, 7% magnetiet en 5% cryoliet. De treksterkten van de uitgeharde hulzen worden gemeten zoals in voor-15 beeld 1. De treksterkten van de hulzen zijn weergegeven in tabel I. De hulzen zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig, zowel extern als intern.The procedure of Example 2 was followed except that the sleeve composition used consisted of 55% EXTENDOSPHERES SLG, 16.5% atomized aluminum, 16.5% aluminum powder, 7% magnetite and 5% cryolite. The tensile strengths of the cured sleeves are measured as in Example 1. The tensile strengths of the sleeves are shown in Table I. The sleeves are accurate in their sizes, both externally and internally.

Voorbeeld 5 20 (Vervaardiging van exotherme huls bevattend silica door de zonder bakken-werkwi j ze)Example 5 20 (Manufacture of exothermic sleeve-containing silica by the no-bake process)

De procedure van voorbeeld 1 werd gevolgd behalve dat de gebruikte hulssamenstelling bestond uit 50% Wedron 5^0 silicazand, 10% alumina en 40% van het hulsmengsel van voorbeeld De treksterkte van de 25 uitgeharde hulzen wordt gemeten zoals in voorbeeld 1. De treksterkten van de hulzen zijn weergegeven in tabel I. De hulzen zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig, zowel extern als intern.The procedure of Example 1 was followed except that the sleeve composition used consisted of 50% Wedron 5 ^ 0 silica sand, 10% alumina and 40% of the sleeve mixture of Example. The tensile strength of the cured sleeves is measured as in Example 1. The tensile strengths of the sleeves are shown in Table I. The sleeves are accurate in size, both externally and internally.

Voorbeeld 6 30 (Vervaardiging van exotherme huls bevattend silica door de koude dooswerkwijze)Example 6 (Manufacture of exothermic sleeve-containing silica by the cold box process)

De procedure van voorbeeld 2 werd gevolgd behalve dat de gebruikte hulssamenstelling bestond uit 50% Wedron 5^0 silicazand, 10% alumina en k0% van het hulsmengsel van voorbeeld 4. De treksterkte van de 35 uitgeharde hulzen wordt gemeten zoals in voorbeeld 1. De treksterkten van de hulzen zijn weergegeven in tabel I. De hulzen zijn voor wat betreft hun maten nauwkeurig, zowel extern als intern.The procedure of Example 2 was followed except that the sleeve composition used consisted of 50% Wedron 5 ^ 0 silica sand, 10% alumina and 50% of the sleeve mixture of Example 4. The tensile strength of the 35 cured sleeves is measured as in Example 1. The tensile strengths of the sleeves are shown in Table I. The sleeves are accurate in size, both externally and internally.

1005627 191005627 19

Voorbeeld 7 (Hulssamenstelling)Example 7 (Sleeve composition)

Een hulssamenstelling wordt bereid door de volgende bestanddelen te mengen in een Hobart N-50 menger gedurende ongeveer 4 minuten: 5 50% silicazand, 10# ijzeroxide, 10# alumina, 3# natriumnitraat, 20# aluminiumpoeder, en 10 2# houtzaagsel.A sleeve composition is prepared by mixing the following ingredients in a Hobart N-50 mixer for about 4 minutes: 50% silica sand, 10 # iron oxide, 10 # alumina, 3 # sodium nitrate, 20 # aluminum powder, and 10 2 # wood sawdust.

De hulssamenstelling wordt gebruikt om cilindrische hulzen te vervaardigen volgens de zonder bakken- of koude doos-werkwijze. Exotherme en isolerende eigenschappen van de hulzen worden gevarieerd door de hoeveelheid aluminiummetaal en alumina te veranderen.The sleeve composition is used to manufacture cylindrical sleeves by the no bake or cold box process. Exothermic and insulating properties of the sleeves are varied by changing the amount of aluminum metal and alumina.

1515

Tabel ITable I

(Eigenschappen van testvormen)(Properties of test forms)

Treksterkten van hulzenTensile strengths of sleeves

20 Voor- Huls 30 min 1 uur 4 uur 24 uur @ 100# Vorm beeld RH20 Pre-sleeve 30 min 1 hour 4 hours 24 hours @ 100 # Shape image RH

vgl. B A 208 224 250 290 59 nauwkeurig J 9 1 41 119 129 132 65 nauwkeurig 10 2 133 183 193 212 147 nauwkeurig 25 11 3 140 208 220 232 230 nauwkeurig 12 5 88 89 105 96 88 nauwkeurig 13 6 41 101 99 129 70 nauwkeurig 14 7 99 l40 106 144 125 nauwkeurig — -1 30see BA 208 224 250 290 59 accurate J 9 1 41 119 129 132 65 accurate 10 2 133 183 193 212 147 accurate 25 11 3 140 208 220 232 230 accurate 12 5 88 89 105 96 88 accurate 13 6 41 101 99 129 70 accurate 14 7 99 l40 106 144 125 accurate - -1 30

Voorbeelden 15-20Examples 15-20

In vergelijkend voorbeeld C en voorbeelden 15*20, worden de hulzen van vergelijkend voorbeeld A en voorbeelden 1-6 getest in een gietsa-menstel door deze hulzen te gebruiken om de stijgtrechter aan de bo- 1005627 20 venkant van het gietsamenstel te omgeven. Het metaal dat in het giet-samenstel wordt gegoten is staal en wordt bij een temperatuur van l650cC gegoten. Het gietproduct van vergelijkend voorbeeld C, dat is gemaakt onder gebruikmaking van de huls van vergelijkend voorbeeld A, 5 vertoonde krimp en resulteerde in een ondeugdelijk gietproduct dat werd verschroot als afval. De gietproducten van voorbeelden 15-20, die zijn gemaakt met hulzen 1-7, vertoonden geen krimp zoals geïllustreerd door fig. 4. Fig. 4 toont enige krimp van de giettrechter boven het gietproduct, maar de gietproducten kunnen nog steeds doelmatig worden 10 gebruikt. In alle gevallen waarin de hulzen werden gemaakt door de koude doos en zonder bakken werkwijze, trad geen krimp van het gietproduct op. Deze resultaten zijn samengevat in de hierna volgende tabel II.In Comparative Example C and Examples 15 * 20, the sleeves of Comparative Example A and Examples 1-6 are tested in a casting assembly by using these sleeves to surround the riser funnel at the top of the casting assembly. The metal poured into the casting assembly is steel and is cast at a temperature of 16550CC. The casting product of Comparative Example C, which was made using the sleeve of Comparative Example A, 5, showed shrinkage and resulted in a faulty casting product which was scraped as waste. The castings of Examples 15-20, made with sleeves 1-7, did not shrink as illustrated by Figure 4. FIG. 4 shows some shrinkage of the pouring funnel above the casting product, but the casting products can still be used efficiently. In all cases where the sleeves were made by the cold box and without the baking process, no shrinkage of the cast product occurred. These results are summarized in Table II below.

15 Tabel n15 Table n

Gietresultaten Π/oorbeeld Huls Gietresultaten vgl. C A Krimp van gietproduct resulteert in defect in het gietproduct en afval.Casting results Π / example Sleeve Casting results according to C A Shrinkage of cast product results in defect in the cast product and waste.

20 15 1 Gietproduct vertoont geen krimp. Geen resulterend afval of defect in het gietproduct.20 15 1 Casting product does not shrink. No resulting waste or defect in the casting product.

16 2 Gietproduct vertoont geen krimp. Geen resulterend afval of defect in het gietproduct.16 2 Cast product does not shrink. No resulting waste or defect in the casting product.

17 3 Gietproduct vertoont geen krimp. Geen resulterend afval of defect in het gietproduct.17 3 Molded product does not shrink. No resulting waste or defect in the casting product.

18 4 Gietproduct vertoont geen krimp. Geen resulterend afval of defect in het gietproduct.18 4 Molded product does not shrink. No resulting waste or defect in the casting product.

19 6 Gietproduct vertoont geen krimp. Geen resulterend afval of defect in het gietproduct.19 6 Cast product does not shrink. No resulting waste or defect in the casting product.

25 20 7 Gietproduct vertoont geen krimp. Geen resulterend afval of defect in het gietproduct.25 20 7 Cast product does not shrink. No resulting waste or defect in the casting product.

10056271005627

Claims

A cold box process for the manufacture of sleeves having exothermic properties, insulating properties or both, comprising: (A) introducing a sleeve mixture into a sleeve casting model, wherein the sleeve mixture comprises: (1) a sleeve composition with which a sleeve can be made, wherein the sleeve composition comprises: (a) an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of generating an exothermic reaction; or 10 (b) an insulating heat resistant material; or (c) mixtures of (a) and (b); (2) an effective binding amount of a chemically reactive cold box binder; (B) forming a sleeve by introducing the sleeve mixture into a sleeve casting model; (C) contacting the sleeve made in (B) with a gaseous curing catalyst; (D) allowing the sleeve resulting from (C) to cure until the mold body becomes manageable; and 20 (E) removing the molded body from the casting model.

The method of claim 1, wherein the oxidizable metal and the insulating heat resistant material are aluminum containing materials.

A method according to claim 2, wherein the oxidizable metal 25 is aluminum metal and the insulating heat resistant material is selected from the group consisting of alumina and aluminum silicate.

The method of claim 3. wherein the aluminum metal is used in the form of aluminum powder or aluminum granules.

A method according to claim 1 or 4, wherein the insulating heat-resistant material is aluminum silicate, which is in the form of hollow aluminum silicate microspheres.

The method of claim 5. wherein the binder is selected from the group consisting of phenolic urethane binders and epoxy acrylic binders. The method of claim 6, wherein the amount of binder is from 4 to 12% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 7. wherein the amount of aluminum 1005627 metal in the sleeve composition is from 0 to 40% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 8, wherein an oxidizing agent is present in an effective amount to oxidize any aluminum metal 5 contained in the sleeve composition.

The method of claim 9, wherein the amount of hollow aluminum silicate microspheres in the sleeve composition is from 30 to 100% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 10, wherein the amount of aluminum metal in the sleeve composition is from 9 to 30% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 11, wherein the amount of alumina in the hollow aluminum silicate microspheres in the sleeve composition is from 40 to 80% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 12, wherein the chemical binder is a phenolic urethane binder and the curing catalyst is a gaseous tertiary amine.

The method of claim 12, wherein the chemical binder is an epoxy acrylic binder and the curing catalyst is sulfur dioxide.

15. The method of claim 13 or 14, wherein the weight ratio of aluminum metal to aluminum silicate in the form of aluminum silicate hollow microspheres in the sleeve composition is 1: 1 to 1: 5.

The method of claim 15, wherein the sleeve composition contains a heat resistant material.

The method of claim 16, wherein the heat resistant material is silica. 30 l8. The method of claim 17, wherein the weight ratio of the aluminum-containing material to the heat-resistant material is from 10: 100 to 50: 100.

19. Non-firing method of manufacturing sleeves with exothermic properties, insulating properties or both, which are chemically cured in the presence of a liquid catalyst, the method comprising the steps of: (A) introducing a sleeve mixture into a mold for a sleeve to form a sleeve, the sleeve mixture comprising: 1005627 (1) a sleeve composition for making a sleeve, wherein the sleeve composition comprises: (a) an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of an exothermic reaction to generate; or 5 (b) an insulating heat resistant material; or (c) mixtures of (a) and (b); (2) an effective binding amount of a chemically reactive, without baking binder; and (3) a catalytically effective amount of a liquid catalyst; (B) allowing the sleeve resulting from (A) to cure until the mold body becomes manageable; and (C) removing the molded body from the mold.

The method of claim 19, wherein the oxidizable metal 15 and the insulating heat resistant material are aluminum containing materials.

The method of claim 20, wherein the aluminum-containing oxidizable metal is aluminum metal and wherein the aluminum-containing insulating heat-resistant material is selected from the group 20 consisting of alumina and aluminum silicate.

The method of claim 21, wherein the aluminum metal is used in the form of aluminum powder or aluminum granules.

23. The method of claim 19 or 22, wherein the heat resistant material is aluminum silicate, which is in the form of hollow aluminum silicate microspheres. 2k. The method of claim 23, wherein the binder is a phenolic urethane binder.

The method of claim 2k, wherein the amount of binder is from 4 to 12% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 25, wherein the amount of aluminum in the sleeve composition is from 0 to 40% by weight based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 26, wherein an oxidizing agent 35 is present in an effective amount to oxidize the aluminum metal.

The method of claim 27, wherein the amount of hollow aluminum silicate microspheres in the sleeve composition is from 30 to 100% by weight 1005627 based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 28, wherein the amount of aluminum in the sleeve composition is from 5 to 30 weight percent based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 29, wherein the amount of hollow aluminum silicate microspheres in the sleeve composition is from 40 to 80 weight percent based on the weight of the sleeve composition.

The method of claim 30, wherein the curing catalyst is a liquid tertiary amine.

32. The method of claim 31, wherein the weight ratio of aluminum to aluminum hollow silicate microspheres is about 1: 1 to 1: 5.

The method of claim 32, wherein the sleeve composition contains a heat resistant material.

The method of claim 331 wherein the heat resistant material is silica.

A method according to claim 34, wherein the weight ratio of aluminum-containing material to heat-resistant material is from 10: 100 to 50: 100.

Sleeve manufactured according to one or more of claims 1-35

37. A method of casting a metal part, which method comprises: (1) inserting an insulating sleeve according to claim 36 into a casting assembly with a casting assembly having a higher thermal conductivity than said sleeve; (2) pouring metal, while in the liquid state, into the casting assembly; (3) allow the metal to cool and take a solid form; and (4) then separating the cast metal portion from the casting assembly.

38. Metal part manufactured according to claim 37

A method for casting a metal part, the method comprising: (1) inserting an exothermic sleeve according to claim 36 into a casting assembly with a casting assembly; (2) pouring metal, while in the liquid state, into the casting assembly; (3) allow the metal to cool and take a solid form; and 1005627 (4) then separating the cast metal portion from the casting assembly.

40. Metal part manufactured according to claim 39

41. Sleeve blend comprising: 5 (1) a sleeve composition capable of making a sleeve, the sleeve composition comprising: (a) an oxidizable metal and a reducible metal oxide capable of generating an exothermic reaction, or (b) an insulating heat resistant material, or (c) mixtures of (a) and (b); and (2) an effective binding amount of a chemically reactive binder selected from the group consisting of a phenolic urethane binder and an epoxy acrylic binder.

43 · A method of manufacturing sleeves having exothermic properties, insulating properties or both, said method comprising introducing a formulated sleeve mixture comprising a cold box or without firing chemical binder in a mold to form a sleeve and harden the sleeve by a chemical reaction of the binder using a cold box or no baking catalyst. «« «**» * «1005627