NO334048B1 - Fremgangsmåte ved fremstilling av koblinger og andre elementer for synkeboksstøping og tilførsel for støpejernformer, samt blandinger for fremstilling av slike koblinger og elementer - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Denne oppfinnelsen gjelder hylser og andre støpehals- og tilførselselementer for støpeformer, egnet for fremstilling av metalliske deler, en fremgangsmåte for å lage dem, og også egnede blandinger for fremstillingen av de samme.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Som det vil være kjent, består fremstillingen av metalliske deler ved forming ved at man heller støpemetallet i en form hvor metallet størkner gjennom kjøling, og deretter fjernes den støpte gjenstanden fra formen eller ved at formen destrueres.

Nevnte former kan være av metall eller de kan være formet av aggregater av forskjellige materialer (keramiske, grafitter og spesielt sand), normalt herdet ved virkningen av agglomeratene. Generelt får man sandformene ved å fylle en pressform med sand.

Nevnte former skal være utstyrt med porter eller åpninger for forbindelsen mellom det innvendige og det utvendige hulrommet, gjennom hvilket man heller støpeme-tallet i modellen eller støpeformen. På samme måte, på grunn av metallets krym-ping under kjølingen, skal formen være utstyrt med vertikale hulrom eller avblå-singskanaler som er fylt med ekstra støpemetall i den hensikt å danne en støpehals som skal kompensere for krympingen eller uttrekkingen av metallet.

Hensikten med støpehalsen er å forsyne material til delen når mediet er krympet i den samme, og på grunn av dette skal metallet holdes i støpehalsen i flytende tilstand lengre tid enn delen. Av denne grunn er avblåsingskanalene normalt dekket med hylser fremstilt av isoterme og til og med eksoterme ildfaste material (isolering) som forsinker kjølingen av metallet i støpehalsene for å sikre fluiditeten når strekkingen i det støpte metallet produseres.

Portene, gjennom hvilke man heller støpemetallet, er også konstruert av ildfast, isolerende og endog eksotermt materiale med en lignende sammensetning som i beslagene.

Egnede ildfaste, isolerende sammensetninger er kjent for fremstillingen av hylser og støpehals- og tilførselselementer for støpeformer, med isolerende egenskaper, konstruert av et ildfast materiale på en måte med partikler, organiske og/eller uorganiske fiber og agglomerater.

Egnede eksoterme ildfaste blandinger er også kjent for fremstillingen av hylser og andre støpehals- og tilførselselementer for støpeformer med eksoterme egenskaper som består av et ildfast fyllstoff materiale i form av fibre eller partikler, agglome-ranter og, valgfritt, utvalgte mengder av et lett oksidiserbart metall og et oksidasjonsmiddel i stand til å oksidere metallet. I tillegg inkluderes i alminnelighet en uorganisk fluorstrøm for å forbedre følsomheten til den eksoterme ildfaste blandingen. Patentene GB 627678, 774491, 889484, og 939541 beskriver eksoterme ildfaste blandinger som inneholder uorganiske fluorider.

I tillegg beskriver PCT-søknaden, publisert med internasjonalt publiseringsnr. W094/23865, en blanding for en støpeform av metaller som består av hule mikrokuler av aluminiumoksid i hvilke aluminiuminnholdet er minst 40 vekt %.

Den største mengden hylser som forbrukes i verden, er fremstilt ved vakuum eller våt forming, fulgt av en tørking og polymerisering av harpiksene ved høy temperatur som nevnt i spansk pat. nr. ES-8403346. En standard fremgangsmåte av denne typen består av følgende trinn: - suspendering i vann av en blanding dannet av de materialene som brukes ved fremstilling av hylsene, som for eksempel aluminosilikatfiber, aluminium, jernoksid og fenolharpikser eller alternativt en blanding dannet av silisiumholdig sand, me-tallslagg av aluminium, cellulose, aluminium og fenolharpikser; - utsugingen av nevnte vandige suspensjon ved hjelp av vakuum gjennom en utvendig og innvendig form; og - avformingen av en grønn eller fuktig hylse som avsettes på et brett som i sin tur innsettes i en ovn hvor det forblir mellom 2 og 4 timer ved en temperatur på ca 200°C og til slutt får lov å kjølne.

Ved visse anledninger finnes ikke alt aluminosilikat materialet i form av fiber, fordi en del av det samme materialet kan være erstattet med hule mikrokuler av nevnte aluminosilikat materiale i den hensikt å redusere den nødvendige mengden av produktet og redusere kostnaden av det endelige produktet. Slike mikrokuler er så brukt som fyllmateriale.

Denne metoden tillater en å frembringe isolerende eller eksoterme hylser, men den presenterer diverse ulemper, blant hvilke man finner de følgende: - det er umulig å få hylser med tilstrekkelig nøyaktighet når det gjelder utvendige dimensjoner, siden utsugingen av blandingen gjennom formen gir god nøyaktighet når det gjelder den innvendige flaten (den som er i kontakt med formen), men ikke for den andre flaten. Denne unøyaktighet gjør at den utvendige formen på hylsen ikke passer dimensjonsmessig med det innvendige hulrommet på utblåsingskanalene, noe som ofte gjør at det oppstår betydelige vanskeligheter når det gjelder plasseringen og festet. Selv der hvor det er en dobbelt form, er det vanskelig å hol-de seg til målene fordi den senere håndteres i grønn tilstand. I denne forstand er det utviklet teknikker for plassering av hylsene i sine hus, slik som beskrevet i tysk pat. nr. DE P 2923 393.0;

- den krever en lang produksjonstid

- den gir vanskeligheter med hensyn til homogenisering av blandingen; - den gjør det umulig å innføre hurtige forandringer i formuleringen; - den presenterer visse faremoment under fremstillingsprosessen og forurensning av restvannet; og - materialene som brukes i form av fiber, kan forårsake allergiske reaksjoner, som kløe og irritasjon av hud og slimhinner for driftsoperatørene.

En annen fremgangsmåte for fremstilling av hylser består i å blande sand, eksoterme materialer og en spesiell type harpiks, for eksempel ved å blande natriumsilikat og alkalisk eller novolakk fenolharpikser, og deretter gjennomføre en manuell forming eller trykkforming av den frembrakte blandingen. Med nevnte fremgangsmåte kan man fremstille deler med stor nøyaktighet med hensyn til dimensjoner både innvendig og utvendig og med eksoterme egenskaper, skjønt aldri med isolerende egenskaper. Skjønt denne fremgangsmåten er enklere enn våtmetoden, har bruken alvorlige begrensninger siden det på den ene siden ikke er mulig å fremstille hylser med isolerende karakteristika og på den annen side ved at de hylsene som man får, er usedvanlig hygroskopiske.

Endelig beskriver søknaden W094/ 23865 en blåsbar sammensetning basert på hule mikrokuler av aluminiumsilikat, skjønt det kreves at innholdet av aluminiumoksid skal være større enn 40 %, noe som gjør en betydelig del av biproduktene ubrukbare, fordi en viktig del av de hule mikrokulene av aluminiumsilikat som fås som et industrielt biprodukt, har et mindre innhold enn 40 vekt % aluminiumoksid. Som man vil forstå, eksisterer det en prosedyre for fremstilling av beslag med en våt metode og vakuumforming som frembringer hylser som har isolerende eller eksoterme egenskaper, skjønt med dimensjonsmessige unøyaktigheter hvis utvik-ling gir en rekke ulemper, og på den annen side eksisterer det en enklere produk-sjonsmetode på tørr vei ved manuell forming eller pressforming, skjønt dette bare tillater en å få hylser med eksoterme egenskaper, ikke isolerende sådanne, men med dimensjonsmessig nøyaktighet.

Det ville være meget ønskelig å ha hylser og andre støpehals- og tilførselselement med isolerende eller eksoterme egenskaper som ville være dimensjonsmessig nøy-aktige og som i tillegg kunne fremstilles ved en enkel fremgangsmåte som kunne overvinne de ulempene som tidligere er nevnt for kjente fremgangsmåter. Foreliggende oppfinnelse frembringer en løsning på de nevnte problemene som omfatter bruken av et ildfast material som aluminiumsilikat, i form av hule mikrokuler med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt %, ved formuleringen av egnede blandinger for fremstillingen av nevnte hylser og støpehals- og tilførselselementer for støpeformer.

Som en konsekvens av dette utgjøres en gjenstand i henhold til foreliggende oppfinnelse av bruken av hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt% i formuleringen av en blanding som er helt fri for ildfaste, isolerende eller eksoterme material i form av fiber, egnet for fremstilling av hylser og andre støpehals- og tilførselselement for støpeformer, isolerende eller eksoterme.

En annen gjenstand i henhold til oppfinnelsen utgjøres av en passende blanding for fremstillingen av hylser og andre støpehals- og tilførselselement for støpeformer som utgjøres av hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminimu-moksid under 38 vekt %, en agglomerant og et valgfritt fyllmiddel. Hylsene og andre støpehals- tilførselselement fremstilt avvikende fra den tidligere nevnte blandingen som kan være isolerende eller eksoterm, så vel som fremstillingsmåten, utgjør ytterligere gjenstander i henhold til denne oppfinnelsen.

Pa den annen side viser industriell erfaring med nodulær støping at det i deler med et silisiuminnhold lik eller over 2,8 %, en tykkelse over 20 mm og et fluorinnhold i grønn sand over 300 ppm (deler pr. million) finner sted en reaksjon som i delene gir hvite porer som gjør dem utjenlige.

Fluoren som forårsaker vrakingen av delene, kan komme fra bentonitten, vannet eller sanden, men hovedsakelig fra fluorderivatene brukt i blandingen for å få eksoterme beslag og på grunn av dette kan, hvis nevnte beslag brukes omfattende, kretsen med grønn sand gjøres slik at man når uønskede grenser med hensyn til fluorinnhold.

Derfor ville det være svært ønskelig at hylsene og andre passende eksoterme element for nodulær støping ikke skulle bidra med fluor eller at bidraget av fluor skulle være betydelig redusert. Oppfinnelsen tilbyr en løsning på nevnte problem som består i bruken av et innlegg, hvis blanding inneholder en uorganisk fluorforbindelse ved fremstillingen av hylser og eksoterme støpehalser og tilførselselement egnet for nodulær støping og som er fiksert på en sone av nevnte hylser og element.

Som en følge utgjøres en ytterligere gjenstand i henhold til oppfinnelsen av en fremgangsmåte for fremstilling av hylser og eksoterme støpehalser og tilførsels-element, egnet for nodulær støping som består av dannelsen og fastsettelsen av et innlegg laget av en uorganisk fluorforbindelse, over en dannet blanding, forløperen for nevnte hylser eller element som utgjøres av hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt%, en agglomerant og valgfrie fyllstoff.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

Figur 1 representerer en praktisk utførelse av støpingen av en metalldel så vel som de viktigste integrerende elementene i prosessen. Som det kan observeres, representerer denne figuren et praktisk og typisk eksempel på den tradisjonelle støpe-prosessen av en del (1), i støpeprosessen i hvilken øvre (2) og sideveis (3) hylser, en port (4) og dets filter (5) har blitt brukt. Delen (1) krymper når den kjøles, idet den absorberer metall fra hylsene (2) og (3) som, for å tillate at nevnte material flyter mot delen, må være forsynt med nevnte støpematerial i væskefase, siden den ellers ikke ville være i stand til å bidra med det material som kreves av delen under dens nedkjøling. Figur 2 er en grafisk fremstilling som viser metallets kjølekurver basert på tykkelsen av de hylsene som er brukt, og som demonstrerer at for den samme utblå-singsdiameter, hvis tykkelsen på hylsene øker, øker størkningstiden for metallet. Markert i nevnte figur er den nedre kurven (nærmest abscisse-aksen) som repre senterer kjølekurven når det ikke brukes noen hylse, og hvordan kjølingen av materialet er usedvanlig hurtig. De øvre kurvene definerer de kjølekurvene som er oppnådd ved å inkorporere hylser med større tykkelse, som således viser hvordan kjølingen blir langsommere jo større tykkelsen på hylsene er.

Figur 3 representerer en praktisk utførelse av en eksoterm hylse egnet for nodulær støping som har en innsats festet til bunnen, omfattende en uorganisk fluorforbindelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Sammenfatningsvis er oppfinnelsen definert slik som gjort rede for i de vedføyde patentkravene.

Oppfinnelsen frembringer en egnet blanding for fremstilling av hylser og andre stø-pehals- og tilførselselement for støpeformer, både isolerende og eksoterme, som omfatter hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid mindre enn 38 vekt %, fortrinnsvis mellom 20 og 38 %, en agglomerant og eventuelt fyllstoff i ikke-fibrøs form, valgt fra gruppen av oksiderbare metaller, oksideringsmidler og uorganiske fluormengder. Nevnte formulering mangler totalt ildfast material i form av fiber.

Hule mikrokuler av aluminiumsilikat (Al203, Si02) som kan brukes i henhold til denne oppfinnelsen, har et innhold av aluminiumoksid mindre enn 38 vekt %, fortrinnsvis mellom 20 og 38%, en partikkeldiameter på opp til 3 mm og generelt en hvilken som helst veggtykkelse. Imidlertid, i en foretrukket utførelse av denne oppfinnelsen, brukes hule mikrokuler av aluminiumsilikat med en midlere diameter under 1 mm og en veggtykkelse på omtrent 10 % av partikkeldiameteren.

Hule mikrokuler av aluminiumsilikat kan anvendes i denne oppfinnelsen med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt% som er kommersielt tilgjengelig.

Hovedsakelig avhengig av densiteten på de hule mikrokulene kan man få passende formuleringer for fremstilling av beslag og andre støpehals- og tilførselselement for isolering eller eksoterme støpeformer. Således, jo lavere densiteten på de hule mikrokulene er, jo større er den isolerende evnen til de oppnådde beslagene, mens de tettere mikrokulene har mindre isolerende evne. En annen viktig faktor når det gjelder valget av de hule mikrokulene er deres spesifikke overflate siden jo mindre de er, jo mindre vil forbruket av agglomerant (harpiks) være, og som en følge vil den globale fremstillingskostnaden av hylsene, støpehalsene og tilførselselemente-ne bli, og jo mindre utviklingen av gasser.

Enhver type harpiks kan brukes som agglomerant, både i fast form og væskeform, som polymeriseres med sine formålstjenlige katalysatorer etter blåsing og forming

av blandingen i den varme kokillen, i en kald kokille eller ellers ved selvherding. For eksempel, for kald herding i kokillen kan man bruke fenol-uretan harpikser aktivert av aminer (gass), epoksy-akryl harpikser aktivert av S02(gass), alkaliske fenolharpikser aktivert av C02eller av metylformiat (gass) og natriumsilikatharpikser aktivert av C02. For varm herding i kokillen kan furan-, fenol- og novolakk-harpikser brukes. I den selvherdende teknikken (manuell fylling av en konveks form) kan man bruke silikat-harpikser (for eksempel natriumsilikat) aktivert av en ester som virker som katalysator, alkyd-harpikser aktivert av uretan, furaniske eller fenoliske harpikser aktivert av en sur katalysator, fenol-alkaliske harpikser aktivert av este-re, fenolharpikser aktivert av uretan og fosfat-arpikser aktivert av et metalloksid. Skjønt alle de nevnte agglomerantene er egnet for produksjonen i henhold til oppfinnelsen av eksoterme eller isolerende hylser, støpehalser eller tilførselselement, anbefaler de praktiske prøvene som er utført basert på kostnader, motstand, me-kaniske karakteristika og nøyaktighet med hensyn til dimensjoner, fenol-uretan harpiksene aktivert av amin (gass) og epoksy-akryl harpiksene aktivert av S02(gass).

Blandingen frembrakt ved denne oppfinnelsen kan inneholde valgfrie fyllstoff i ikke-fibrøs form, valgt fra gruppen av oksiderbare metaller, oksidasjonsmidler og uorganiske fluor-strømmer.

Som oksiderbart metall kan man bruke aluminium, magnesium og silisium, fortrinnsvis aluminium. Som oksidasjonsmiddel kan brukes alkali- eller jordalkalimetallsalter, for eksempel, nitrater, klorater og alkali- og jordalkalipermanganat og metalloksider, for eksempel jern- og manganoksider, fortrinnsvis jernoksid. Som uorganisk fluor flussmiddel kan brukes kryolitt (Na3AIF6), aluminium- og kaliumtetrafluorid og aluminium-og kaliumheksafluorid, fortrinnsvis kryolitt.

En typisk blanding frembrakt ved denne oppfinnelsen omfatter hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid mellom 20 og 38 vekt %, alu minium, jernoksid og kryolitt. I dette tilfelle igangsettes en eksoterm reaksjon når støpemetallet for eksempel stål, helles i formen, og som en følge av dette initieres en oksidasjon av aluminium, noe som gir en ekstra mengde aluminiumoksid som i tillegg til det som finnes i de hule mikrokulene av aluminiumsilikat, forbedrer de ildfaste egenskapene hos hylsene, og en hver støpehals og et hvert tilførselsele-ment. På denne måten kan man bruke hule mikrokuler med et lavt innhold av aluminiumoksid (under 38 vekt%) i forhold til det som læres i henhold til teknikkens stand som anbefalt (over 40 vekt% , W094/ 23865), og som ikke tidligere har vært brukt som ildfast blanding ved fremstilling av hylser og andre innmatings- og tilfør-selselement på grunn av deres lave innhold av aluminiumoksid. I tillegg er de nevnte mikrokulene med lavt innhold av aluminiumoksid billigere enn de som har et større innhold av aluminiumoksid, og på grunn av dette har bruken av dem dobbel interesse: Å gjøre bruk av et biprodukt som hovedsakelig kommer fra et varme-kraftverk og å redusere produksjonskostnadene for hylser og andre innmatings- og tilførselselement.

Blandingene frembrakt ved denne oppfinnelsen er egnet for å få hylser og innmatings- og tilførselselement for isolerende eller eksoterme støpeformer. En typisk formulering velegnet for fremstillingen av hylser og eksoterme elementer er den som er identifisert som Formulering (I):

Formulering (I) (Eksoterm)

I tillegg og valgfritt kan formulering (I) inneholde opp til 5 vekt% av et uorganisk fluor flussmiddel som kryolitt, og opp til 10 vekt% av et oksideringsmiddel som jernoksid eller kaliumpermanganat.

En typisk formulering velegnet for fremstillingen av hylser og isolerende innmatingshoder og tilførselselement er den som er beskrevet som Formulering (II):

Blandingene frembrakt ved foreliggende oppfinnelse kan lett fremstilles ved å blande komponentene til de er fullstendig homogene.

Hylsene og innmatings- og tilførselselementene som er frembrakt med foreliggende oppfinnelse, kan enten fremstilles automatisk ved å blåse inn en blanding i henhold til oppfinnelsen eller gjennom den selvherdende støpeteknikken (manuell forming) for å lage hylser og andre elementer, i de tilfellene hvor korte produksjonsserier ikke rettferdiggjør investeringene i utstyr.

Foreliggende oppfinnelse frembringer også en fremgangsmåte for produksjon av hylser og innmatings- og tilførselselement for støpeformer, isolerende eller eksoterme, som benytter en av blandingene fra den tidligere beskrevne oppfinnelsen som utgangsmaterial og består i å forme nevnte blanding enten manuelt eller ved innblåsing med en konvensjonell blåsemaskin, idet man polymeriserer den harpiksen som brukes ved tilsette en passende mengde katalysator og oppnå hylsen etter kort tid, vanligvis rundt noen få sekunder. Nøyaktigheten med hensyn til dimensjo-nene er helt overlegen i forhold til den man fikk med andre tradisjonelle formings-metoder og dette gjør at nevnte hylser og elementer kan betraktes som nøyaktige og følgelig kan de lett koples til støpeformen etter fremstilling uten ekstra håndtering manuelt eller automatisk.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen består i å forme en blanding i hvilken det ildfaste materialet (aluminiumsilikat) har form av hule mikrokuler i stedet for å ha en fibrillær struktur og til hvilken det er mulig å tilsette en hvilken som helst type harpiks. Bruken av ikke-fibrøse faste stoffer tillater en å få en homogen blanding, med tørt utseende, som tillater en å få gjennom blåsing i løpet av korte tider, deler som både innvendig og utvendig er perfekte med hensyn til dimensjoner.

Denne fremgangsmåten tillater produksjon av hylser og innmatings- og tilførsels-element for støpeformer, eksoterme eller isolerende, ved å bruke egnede blanding er i hvert tilfelle ved bare å variere densiteten på mikrokulene på en slik måte at jo lavere densiteten er på mikrokulene, jo større er isoleringsevnen til det ferdige produktet. Fremgangsmåten tillater også bruken av mikrokuler med en liten spesifikk overflate som gir lavere forbruk av agglomerant, og derfor synker produksjonskostnadene for hylsene.

Når det er ønskelig å fremstille hylser med en større diameter eller hylser for me-tallforming ved en lav støpetemperatur (aluminium), må hylsenes isoleringsevne ha prioritet. Når det er ønskelig å produsere hylser med en liten diameter og for høye støpetemperaturer med metaller er det motsatt av interesse å prioritere den eksoterme kapasiteten hos hylsen.

En av fordelene med foreliggende fremgangsmåte er at den tillater bruken av alle typer harpikser og ikke bare bruken av spesifikke typer. En annen viktig fordel med denne fremgangsmåten gjelder det faktum at takket være den store formnøyaktig-heten både innvendig og utvendig hos de fremstilte hylsene, kan plasseringen av disse inne i utblåsingskanalene vise seg å være usedvanlig enkel. En annen ekstra fordel med foreliggende fremgangsmåte ligger i det faktum at den tillater fremstilling av isolerende eller eksoterme hylser på en hurtigere og mer økonomisk måte enn de som ble fremstilt tradisjonelt med fiber og på våt vei.

Hylsene og innmatings- og tilførselselementene frembrakt ved foreliggende oppfinnelse, formet med blåsing, består av hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt%, fortrinnsvis mellom 20 og 38 %, og med en agglomerant sammen med andre valgfrie tilsetninger i ikke-fibrøs form. Generelt er nevnte hylser dimensjonsmessig nøyaktige, og som følge av dette kan de lett koples til støpeformen etter fremstilling uten ekstra manipulering og på en manuell eller automatisk måte.

I henhold til en annen side av foreliggende oppfinnelse er det utviklet hylser og

eksoterme innmatingshoder og tilførselselement som er egnet for nodulær støping, hylser og elementer som kan kalles "etter design" i stand til å gi minimale mengder fluor som består i å avvike fra en blanding i henhold til oppfinnelsen, som er egnet for fremstillingen av nevnte hylser og elementer, skjønt fri for uorganiske fluorforbindelser. For dette formål går vi ut fra en blanding basert på hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt%, fortrinnsvis mellom 20 og 38 %, og valgfrie fyllmengder valgt fra oksiderbare metaller og oksi-

danter, slike som tidligere anvist, blandinger som sammen med den agglomererende harpiksen blåses inn i støpeformen hvor hylsen eller elementet det gjelder skal formes. Blåsingen av denne blandingen utnyttes for å feste et innlegg til bunnen av hylsen eller elementet det gjelder, eller til et passende område på disse og

innlegget består av en uorganisk fluorforbindelse som er plassert i støpeformen før blåsingen av blandingen som er fri for uorganiske fluorforbindelser. Nevnte innlegg virker som primer eller initiator for den eksoterme reaksjonen. Innlegget som fremstilles enten ved hjelp av agglomeranten eller ved trykkforming, består av en blanding av oksiderbare metaller, oksideringsmidler og uorganiske fluorforbindelser normalt brukt ved produksjonen av de tidligere nevnte hylsene og de andre innmatings- og tilførselselementene sammen med, valgfritt hule mikrokuler av aluminiumsilikat eller andre passende elementer for fortynning eller for å justere den eksoterme effekten.

I en spesiell og foretrukket utførelse er nevnte innlegg laget av en aluminiumbasert blanding av jernoksid og kryolitt og valgfritt av et element som svekker eksotermi-teten.

Forholdet i vekt av innlegget i forhold til hylsen eller elementet det gjelder, ligger mellom 5 og 20 %.

I nevnte design av hylser og eksoterme elementer, settes den eksoterme reaksjonen i gang ved kontakt mellom støpemetallet og innlegget, og den sprer seg hurtig og på en kontrollert måte til resten av hylsen eller elementet. Den fluormengden som frigjøres av nevnte reaksjon,er imidlertid minimal siden den utelukkende kommer fra initiatoren av den eksoterme reaksjonen. Fluorbidraget er omtrent 5 ganger mindre når nevnte innlegg blir brukt (Se Eksempel 2).

I figur 3 er det vist en eksoterm hylse(6) velegnet for nodulær støping, bestående av en blanding av hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid som utgjør mellom 20 og 38 vekt% , et oksiderbart metall og et oksideringsmiddel som inneholder et innlegg (7), en initiator av den eksoterme reaksjonen, basert på et oksiderbart metall, et oksideringsmiddel og en uorganisk fluorforbindelse.

Som en følge av dette er det i en spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelse frembrakt en prosedyre for produksjonen av en hylse eller innmatingshode og til-førselselement velegnet for nodulær støping som omfatter følgende trinn: - innsetting i støpeformen av et innlegg som består av en blanding laget av oksiderbare metaller, oksidasjonsmidler og uorganiske fluorforbindelser, og valgfritt hule mikrokuler av aluminiumsilikat eller andre elementer som svekker eller juste-rer den eksoterme effekten, hvis vekt utgjør mellom 5 og 20 % av den totale vekten av hylsen eller elementet og som virker som initiator av den kjemiske reaksjonen; og - blåsing av en blanding av hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid under 38 vekt%, fortrinnsvis mellom 20 og 38 %, inn i støpefor-men, oksiderbare metaller og oksideringsmidler, sammen med en agglomerant. Ved denne blåseoperasjonen forblir innlegget som er initiatoren av den eksoterme reaksjonen, delvis innkapslet i hylsen.

Deretter herdes den agglomererende harpiksen, og delen dannet ved konvensjonel-le metoder fjernes.

EKSEMPEL 1

Fremstilling av beslagene

Eksoterme hylser og isolerende hylser fremstilles med følgende sammensetning:

1. Faste stoffer i den eksoterme blandingen

2. Faste stoffer i den isolerende blandingen

<a>:SG extendospheres (The P.Q.Corporation), absorpsjon i olje (pr 100 g):57,5; densitet: 0,4 g/ml; og

c: Granulometri:<. lm; renhet: 96-99 % Al

Agglomerant

I begge tilfeller brukes en blanding av Isocure 323 fenol-uretan harpiks (Ashland) og Isocure 623 (Ashland), aktiverbar av en dimetylamin (Isocure 702), Ashland)-basert katalysator i følgende mengder:

- 100 kg eksoterm blanding som fast stoff

- 3 kg Isocure 323;

- 3 kg Isocure 623; og

- 0,1 kg Isocure 702.

Blandingen av de forskjellige komponentene utføres i en blandemaskin med vinger og skytes over i en metallisk hannform med en Roperwork trykksprøyte med et trykk på 588 kPa (6 kg/cm<2>). Når hannformen er fylt, får katalysatoren (gass) pas-sere gjennom blandingen noe som herder denne, allerede i form av en hylse innen 45 sekunder. Deretter fjernes den fra formen og er således klar for bruk.

Hardheten overfor skraping og strekkstyrken karakteristisk for de hylsene som er oppnådd slik, er sammenstilt i følgende tabell:

hvor:

- SH = skrapehårdhet

Prøvemaskin: DIETER DETROIT No. 674

- TS = strekkstyrke

Strekkstyrken er i kg når prøvene har et tverrsnitt på 3,5 cm<2>.

For å studere operasjonen av de fremstilte hylsene ble det laget en formet stålter-ning med 97 mm:s sider, idet man fulgte normal praksis for forming og støping.

Væske- og størkningskrympingen for terningen mates ved hjelp av en sylindrisk hylse, 50 mm i diameter og 70 mm i høyde oppnådd som tidligere indikert. Denne hylsen er utstyrt med et øvre lokk av det samme materialet som hylsen som gjør bruken av et eksotermt dekkende material unødvendig. Terningen har en størk-ningsmodul (M) på 1,6 cm, og for dens innmating er det nødvendig med et innmatingshode med en modul over 1,6 cm.

Den geometriske modulen for hylsen (Mm) brukt, er på 0,95 cm, dvs 1,7 ganger mindre. Ettersom trekkingen ikke når terningen, kan det sies at under de service-betingelsene som brukes, er modulen for hylsens utvidelsesfaktor (FEM):

dvs. tilsvarende FEM for en hylse fremstilt med fibre på våt måte.

EKSEMPEL 2

Oppnåelse av en eksoterm hylse med innlegg

Et innlegg på 8 g i vekt med form som en avkortet kjegle på 20 mm (9) x 30 mm (h) x 10 mm (9) er fremstilt enten ved agglomerering eller trykk med følgende sammensetning:

Innlegget plasseres i det valgte huset over en mannlig form som tjener til å produsere den eksoterme hylsen (basishylsen) ved å blåse en blanding av:

som er agglomerert med en blanding av 3 vekt% Isocure 323 (Ashland) og 3 vekt% Isocure 623 (Ashland). Etter blåsingen til den mannlige formen blir det gas-set med Isocure 702 (Ashland) hvorved blandingen herdes ved effekten av gassen.

Som et endelig resultat fås en hylse på 113 g i total vekt, med et innlegg på 8 g i vekt som skal virke som primer og skal forebygge eller minimere behovet for å bruke kryolitt (fluor innhold 55 vekt %) i basishylsen i den hensikt å bidra med den minste mulige mengden fluor til sandkretsen i hvilken del skal støpes med nevnte hylse.

1. Vekt av basis hylsen: 105 g

Bidrag fra fluor i kryolitten: 0 g

2. Vekt av innlegg: 8 g

Vekt av fluor:8 x 0,11 x 0,55 = 0,48 g

3. Total mengde fluor i hylsen: 0,48 g

Imidlertid, i den eksoterme hylsen oppnådd i henhold til fremgangsmåten beskrevet i Eksempel 1 er fluorinnholdet 2,585 g, dvs. omtrent 5,4 ganger større, og dermed vil også fluorbidraget til den grønne sandkretsen være vesentlig større.

Claims (18)

1. En formulering egnet for fremstilling ved blåsestøping og kald pressform-herding av isolerende eller eksoterme hylser og andre innmatingshoder og tilførselselementer for støpeformer, karakterisert vedå omfatte: (i) hule mikrokuler av aluminiumsilikat med et innhold av aluminiumoksid på mellom 20 og 38 vekt %; (ii) bindemiddel for kaldform-herding; og (iii) i tilfelle av eksoterme hylse-fyllstoffer er nevnte fyllstoffer av ikke-flbrøs form og omfatter oksiderbare metaller og eventuelt oksidasjonsmidler.

2. Formulering i henhold til krav 1, hvor nevnte hule mikrokuler av aluminiumsilikat har en kornstørrelse på opp til 3 mm.

3. Formulering i henhold til krav 1, hvor nevnte agglomerant er en harpiks valgt fra fenol-uretan harpikser, epoksy-akryl harpikser aktivert av S02, alkaliske fenolharpikser aktivert av C02eller av metylformiat, og natriumsilikatharpikser aktivert av C02.

4. Formulering i henhold til krav 1, hvor nevnte valgfrie fyllstoff i ikke-fibrøs form velges fra gruppen dannet av oksiderbare metaller, oksidasjonsmidler og uorganiske fluorforbindelser.

5. Formulering i henhold til krav 4, hvor nevnte oksiderbare metaller er valgt fra gruppen bestående av aluminium, magnesium og silisium.

6. Formulering i henhold til krav 4, hvor nevnte oksidasjonsmiddel er valgt fra gruppen dannet av alkali- eller jordalkalimetallsalter og oksider.

7. Formulering i henhold til krav 6, hvor nevnte oksidasjonsmiddel er valgt fra jern- og manganoksider.

8. Formulering i henhold til krav 4, hvor nevnte uorganiske fluorforbindelse er valgt fra gruppen dannet av kryolitt (Na3AIF6), aluminium- og kaliumtetrafluorid, og aluminium- og kaliumheksafluorid.

9. Formulering i henhold til krav 1 som omfatter:

10. Formulering i henhold til krav 9 som også omfatter opptil 5 vekt % av en uorganisk fluorforbindelse og opp til 10% av et oksidasjonsmiddel.

11. Formulering i henhold til krav 1 som omfatter:

12. En fremgangsmåte for fremstilling av isolerende eller eksoterme hylser og andre innmatingshoder og tilførselselementer for støpeformer ved blåsestøping og kald pressform-herding, nevnte fremgangsmåte omfatter å: (A) innføre, ved innblåsing i en støpeform, en formulering i henhold til enhver av kravene 1-11 for å forme et ikke-herdet støpt produkt; (B) sette det ikke-herdete støpte produktet i kontakt med en katalysator for å herde nevnte produkt; og (C) fjerne det støpte produktet fra pressformen.

13. En fremgangsmåte for fremstilling av en eksoterm hylse eller innmatingshode og tilførselselement for støpeformer, velegnet for nodulær støping, som omfatter trinnene: innsetting i pressformen av et innlegg laget av en blanding som omfatter oksiderbare metaller, oksidasjonsmidler og uorganiske fluorforbindelser og valgfritt hule mikrokuler av aluminiumsilikat eller andre passende elementer for å svekke eller justere den eksoterme effekten, hvor vekten av innlegget ligger mellom 5 og 20 % av den totale vekten av hylsen eller innatingshodet og tilførselselementet, og hvor innlegget virker som initiator for den eksoterme reaksjonen; og innblåsing i pressformen av en formulering ifølge et av kravene 1-11, hvor nevnte fyllstoff er valgt fra oksiderbare metaller og oksidasjonsmidler, slik at innlegget blir delvis innkapslet i massen til hylsen eller elementet.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, hvor nevnte oksiderbare metall er valgt fra gruppen dannet av aluminium, magnesium og silisium.

15. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, hvor nevnte oksidasjonsmidler er valgt fra gruppen bestående av alkali- og jordalkalimetaller og metalloksider.

16. Fremgangsmåte i henhold til krav 15, hvor nevnte oksidasjonsmidler er valgt fra gruppen bestående av jern- og manganoksider.

17. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, hvor nevnte uorganiske fluorforbindelser er valgt fra gruppen dannet av kryolitt (Na3AIF6) og aluminium- og kaliumtetrafluorid.

18. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, hvor nevnte agglomerant er valgt fra gruppen dannet av harpikser som herder i kald pressform.