PL100898B1 - Masa do wyrobu form i rdzeni odlewniczych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest masa do wyrobu form i rdzeni odlewniczych, tak sypka jak i ciekla.

W odlewnictwie znane sa masy samoutwardzalne z róznymi spoiwami jak szklo wodne, zywice syntetyczne i cementy. Szczególnie duzo problemów nastreczaja masy zawierajace cement jako spoiwo ze wzgledu na powolne wiazanie i stosunkowo wysoka wilgotnosc po zwiazaniu. Ta wysoka wilgotnosc powoduje ze formy i rdzenie do produkcji ciezkich odlewów zeliwnych i staliwnych wymagaja dlugotrwalego podsuszania lub suszenia. Problem przyspieszania procesu wiazania rozwiazano poprzez stosowanie opisanych sposobów. W opisie patentowym P RL nr 86144 proponuje sie stosowanie jako aktywatora roztworu wodnego wytypowanych sklad¬ ników spieku boksytu, sody kalcynowanej i kamienia wapiennego. Wymienione skladniki spieka sie w temperatu¬ rze 1250°C, zas otrzymany klinkier mielony jest do granulacji okolo 10 mm. W tym stanie jest on traktowany goraca woda. Uzyskany roztwór zawierajacy glównie glinian sodowy rozpuszczalny w wodzie oraz ortokrzemian wapniowy (2CaOSi02) stanowi aktywator wiazania w przedstawionym rozwiazaniu. Glinian sodowy reaguje z krzemianem trójwapniowym zawartym w cemencie w mysl równania: / 2NaAI02 + 3CaO-Si02-aq -? 3CaO'AI203-aq + Na20-Si02 Wytworzony glinian trójwapniowy ulega dalszej hydratacji wedlug równania (S. A.'Mironov, A. V. Lagoida — Be¬ tony tviordujuscije na mrozie, Moskwa, Strojizdat, 1974): 4/3CaOAI203/ + 60H20 -? 3/4CaO-AI203-19H20/ + 2AI/OH/3 Nierozpuszczalne w wodzie produkty reakcji powoduja szybki przyrost wytrzymalosci masy. Takze ortokrzemian wapniowy zawarty w roztworze bedacym aktywatorem powoduje wzbogacenie cementu w sklad¬ niki decydujace o wytrzymalosci masy cementowej (A. Eiger, Tonindustriezeitung, nr 42—44,1932).

W rozwiazaniu wedlug opisu patentowego PRL nr 90201, do standardowej masy cementowej stosuje sie dodatek aktywatora bedacego mieszanina zelazianu sodowego, glinianu sodowego i glinokrzemianów w postaci pylu o powierzchni wlasciwej okolo 3500 cm2 fa. Skladniki aktywatora reaguja z krzemianem trójwapniowym wchodzacym w sklad cementu zgodnie z równaniem: Na20-Fe203 + 4NaAI02 + 2/3CaO-Si02/ + aq -+ 3CaO-AI203 •Fe203-aq + 3CaO-AI203-Si02 + 6NaOH + Si022 100 898 Wytworzony zelazianoglinian wapnia latwo ulega dalszej hydrolizie tworzac glinian wapniowy decydujacy o przyroscie wytrzymalosci masy w pierwszym okresie wiazania (S. A. Mironov, A. V. Lagoida — Betony tviordujuscije na morozie, Moskwa, Strojizdat, 1974).

Inne rozwiazanie (patent PRL nr 86263), polega na zastosowaniu do standardowej masy cementowej z glinianem sodowym jako aktywatorem podstawowym, dodatkowego aktywatora w postaci wodorotlenku sodowego. Dzialanie podstawowego aktywatora polega na wytworzeniu glinianu trójwapniowego w mysl reakcji: 2NaAI02 + 3CaO*Si02 '* aq -? 3CaOAI203*aq + Na20'Si02 Przebieg tej reakcji zaklócony zostaje faktem, ze w wyniku hydrolizy glinianu sodowego zgodnie z równaniem: NaAI02 + 2H20 - NaOH + AI/OH/3 wytraca sie nierozpuszczalny wodorotlenek glinu, wskutek czego oslabia sie dzialanie glinianu sodowego jako aktywatora. Predkosc wytracania sie AI/OH/3 zalezy od tzw. modulu kaustycznego (S. Chodkowski, Metalurgia metali niezelaznych, Wydawnictwo Slask, 1971).

Na20 3k=AI203 i zmniejsza sie z jego wzrostem.

W zwiazku z tym dodanie do masy wodorotlenku sodowego zwieksza modul kau t/c^ny roztworu i przyczynia sie do znacznego zwiekszenia aktywnosci aktywatora podstawowego wskutek zmniejszenia strat w postaci Al/OH/3. W konsekwencji, przy stalej ilosci aktywatora wytworzona zostaje wieksza ilosc glinianów wapniowych decydujacych o predkosci wiazania masy.

W wyniku zastosowania jako aktywatora glinu metalicznego (patent PRL nr 93260), reaguje on z wodoro¬ tlenkiem wapniowym powstajacym podczas hydrolizy cementu zgodnie z reakcja (H. Jatymovin, J. Siejko, G.

Zapotoczna — „Technologiaautoklawinowego betonu komórkowego" Arkady, Warszawa 1975) 2AI + 3Ca/OH/2 + 6H20 -?, 3CaO-AI203-6H20 + 3H2 Powyzsza reakcja ma charakter silnie egzotermiczny. Wysoka temperatura oraz wytwarzanie w wyniku reakcji glinianu wapniowego powoduja znaczne przyspieszenie wiazania masy, zas fakt rozpadu wody na wodór powoduje samowysychanie masy. Wysoka temperatura procesu powoduje jednak miejscowe pekanie masy.

W zwiazku z powyzszym, celem wynalazku jest opracowanie szybkowiazacej masy cementowej, która pozwala na wyeliminowanie procesu podsuszania czy suszenia form i rdzeni do produkcji duzych odlewów.

Istota masy do wyrobu form i rdzeni odlewniczych wedlug wynalazku polega na zastosowaniu dodatku zmielonego na pyl boksytu z dodatkami silnie alkalicznych katalizatorów w postaci soli sodowych, najlepiej wodorotlenku sodowego. Dodatek boksytu stosuje sie w ilosci 0,2 do 6,0 czesci wagowych masy, korzystnie zas 2,0 czesci wagowe, natomiast katalizator w ilosci 0,01 do 2 czesci wagowych, masy, najlepiej 0,5 czesci wagowych.

W wyniku dodania do masy boksytu zawierajacego glównie wodorotlenek glinu, tlenek zelaza i krzemion¬ ke, zachodzi reakcja pomiedzy Al/OH/3 i3CaO*Si02 zawartym w cemencie (Praca zbiorowa —Budownictwo betonowe, cz. I, Arkady, Warszawa 1968) w mysl równania: AI/OH/3 + 3CaO-Si02 -+ 3CaOAI203-3H20 + Si02 s Zelazo zawarte w boksycie nie rozpuszcza sie, krzemionka natomiast reaguje z wodorotlenkiem sodowym dodanym do masy, zgodnie z równaniem: SiO* + 2NaOH -? Na2Si03 + H20 Powstajacy krzemian sodowy powoduje zwiekszenie predkosci wiazania masy (P. W. Czernogorow, A. P.

Nikiforów- O mechanizmie uprocnienija samotviordiejuscich smiesiej. Litiejnoje Proizvodstvo, nr 8 1965).

W wyniku opisanych powyzej procesów chemicznych nastepuje takze szybkie obnizanie zawartosci wody, która nie zostala zwiazana chemicznie. Przyczynia sie to do obnizenia wilgotnosci masy bez koniecznosci jej suszenia. W rezultacie nastepuje istotne skrócenie cyklu wytwarzania formy i odlewu. Brak reakcji egzotermicz¬ nych podczas wiazania masy wedlug wynalazku powoduje eliminacje jej pekniec wskutek naprezen termicznych, oraz niszczenia omodelowania.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w ponizszych przykladach wykonania: Przyklad I. Sypka masa cementowa posiada sklad: piasek - 100 czesci wagowych cement 350 — 8 czesci wagowych woda — 8 czesci wagowych boksyt — 2 czesci wagowe NaOH — 0,5 czesci wagowych100 898 3 Masa uzyskuje wówczas nastepujace wlasnosci wytrzymalosciowe: Rjh = 0,5-M,0 kG/cm2 R;?h = 1,5 ^3,2 kG/cm2 R24h = 7,0^10,0 kG/cm2 Wilgotnosc masy po 24 godzinach wynosi 2,5%.

Przyklad II. Ciekla masa cementowa posiada sklad: piasek — 100 czesci wagowych cement — 10 czesci wagowych woda — 10 czesci wagowych boksyt — 2 czesci wagowe alkiloarylosul- foniansodu — 0,1 czesci wagowych NaOH — 0,5 czesci wagowych Masa ta posiada wysoka cieklosc i uzyskuje nastepujace wlasnosci wytrzymalosciowe: Rjh = 0,4-M,0 kG/cm2 Rj?h = 1,5 ^ 2,0 kG/cm2 R^4h =5,0 -^9,0 kG/cm2 Wilgotnosc masy po 24 godzinach wynosi 2,8%.

Masy wedlug przedstawionych przykladów charakteryzuja sie ponadto wysoka ognioodpornoscia oraz bardzo dobra wybijaInoscia.

Mase wedlug wynalazku sporzadza sie w mieszarkach kraznikowych lub skrzydlowych, mieszajac wstepnie piasek z cementem oraz boksytem. Po wymieszaniu tych skladników do mieszarki dodaje sie wode z wodorotlen¬ kiem sodowym i ewentualnie spieniaczem (alkiloarylosulfonian sodu) w przypadku masy cieklej. Istnieje takze mozliwosc sporzadzania masy w mieszarkach ciaglego dzialania. Masa nadaje sie do wyrobu form i rdzeni do produkcji ciezkich odlewów zeliwnych i staliwnych o nieskomplikowanych ksztaltach.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Masa do wyrobu form i rdzeni odlewniczych, tak sypka jak i ciekla, skladajaca sie z materialu ogniotrwa¬ lego i cementu jako spoiwa, znamienna tym, ze zawiera aktywator w postaci zmielonego na pyl boksytu w ilosci 0,2 do 6,0 czesci wagowych masy, korzystnie 2,0 czesci wagowych wraz z dodatkami katalizatora w postaci alkalicznych soli sodowych, najlepiej wodorotlenku sodowego w ilosci 0,01 do 2,0 czesci wagowych masy, najlepiej 0,5 czesci wagowych.