RO119517B1

RO119517B1 - Procedeu pentru fabricarea manşoanelor de siguranţă pentru maselote şi alte elemente de alimentare, pentru forme de turnare, şi compoziţie pentru obţinerea acestora

Info

Publication number: RO119517B1
Application number: RO99-00050A
Authority: RO
Inventors: Fernandez Tomas Posada; Gerenabarrena Rafael Sampedro; Maruri Francisco Jose Diaz; Urrestieta Jaime Prat; Urteaga Jose Joaquin Lasa; Hernandez Luis Iglesias
Original assignee: Iberia Ashland Chemical, S.A.
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2004-12-30
Also published as: IL128086A0; SI9720046B; JP4610679B2; CN1111104C; KR20000064241A; US6197850B1; PL331248A1; AU3444597A; MX9802106A; ES2155001A1; CZ294298B6; TW358048B; ES2155001B1; TR199900199T2; EP0913215B2; EP0913215A1; AU729049B2; HU222215B1; ES2134729B1; US6414053B2

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru fabricarea manşoanelor de siguranţă pentru maselote şi alte elemente de alimentare, pentru forme de turnare, şi la o compoziţie pentru obţinerea acestora. Procedeul conform invenţiei cuprinde turnarea manuală sau prin insuflare a unei compoziţii, în care materialul refractar are forma unor microparticule care permit adăugarea oricăror răşini, în matriţa de turnare a compoziţiei fiind introdusă, de asemenea, o inserţie confecţionată dintr-un amestec de metale oxidabile, oxidanţi şi fluxuri anorganice pe bază de fluor şi, opţional, microparticule cave de silicat de aluminiu sau alt element de reducere a exotermicităţii, greutatea inserţiei fiind 5...20% din greutatea totală a elementului de alimentare. Compoziţia conform invenţiei, folosită în cadrul procedeului, cuprinde microparticule din silicat de aluminiu, cu un conţinut în aluminiu 20...38% în greutate, aluminiu 0...10% în greutate şi un aglomerant 1...10% în greutate. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru fabricarea manșoanelor de siguranță, pentru maselote și alte elemente de alimentare pentru forme de turnare, destinate fabricării de piese metalice, precum și la compoziții adecvate procedeului.

După cum este cunoscut, obținerea de piese metalice, prin turnare, cuprinde introducerea metalului topit într-o formă, solidificarea lui prin răcire și extragerea piesei formate prin eliminarea sau distrugerea formei.

Aceste forme pot fi metalice sau constituite din amestecuri de diverse materiale (ceramice, grafituri și în special, nisip), durificate, în mod normal, prin acțiunea unor produse de aglomerare. în general, formele cu nisip sunt obținute prin umplerea unei matrițe de turnare cu nisip.

De asemenea, formele respective trebuie să fie echipate cu deschideri sau orificii pentru comunicarea între cavitatea interioară și cavitatea exterioară, prin care metalul topit se toarnă în formă. în același mod, ca urmare a contracției metalului în timpii răcirii, forma va fi prevăzută ca niște cavități verticale sau canale care sunt umplute cu metal topit de rezervă, destinate a forma o maselotă cu intenția de a compensa contracția sau retragerea metalului.

Scopul maselotei este de a alimenta piesa, atunci când mediul se contractă în aceasta, fenomen datorită căruia metalul trebuie ținut în maselotă sub formă lichidă un timp mai lung decât respectiva piesă, în acest scop, canalele speciale sunt, în mod normal, acoperite cu niște manșoane de siguranță, confecționate din materiale refractare izoterme sau chiar exoterme (izolații), care întârzie răcirea metalului conținut în elementele de alimentare, pentru a-i asigura fluiditatea atunci când se produce contracția în metalul topit.

Elementele deschiderlor prin care se toarnă metalul topit sunt, de asemenea, construite din materiale refractare, izolante și chiar exoterme cu o compoziție similară celei a manșoanelor.

Sunt cunoscute compoziții refractare izolante pentru producerea manșoanelor de siguranță și altor elemente de alimentare destinate formelor de turnare cu proprietăți izolante, confecționate dintr-un material refractar, sub formă de particule, fibre organice și/sau anorganice și agomerante.

Sunt cunoscute, de asemenea, compoziții refractare exotermice, adecvate pentru producerea de manșoane de siguranță și a altor elemente de alimentare, pentru forme de turnare, cu proprietăți exoterme, formate dintr-un material de umplutură refractar din fibre sau particule, produse agomerate și, eventual, încărcături alese dintre un metal ușor oxidabil și un agent de oxidare, capabil să oxideze respectivul metal. în plus, pentru a îmbunătăți sensibilitatea compoziției refractare exoterme, se include, în general, un flux anorganic de fluorină. Compoziții refractare exoterme, care conțin fluoruri anorganice, sunt descrise în brevetele britanice GB 627628; 774491; 889484 și 939541.

în plus, cererea PCT, cu numărul de publicație internațional WO94/23865, descrie o compoziție pentru o formă de turnare a metalelor care cuprinde microparticule cave, conținând alumină într-o proporție de cel puțin 40%, în greutate.

Marea majoritate a manșoanelor de siguranță pentru maselote care se consumă la nivel mondial sunt confecționate, prin turnare in vacuum și prin turnare umedă, urmată de uscarea și polimerizarea rășinilor, la temperatură înaltă, conform brevetului spaniol ES-8403346. O procedură standard de acest tip cuprinde următoarele faze:

- suspensia în apă a unui amestec format din materiale folosite la fabricarea de manșoane de siguranță, pentru maselote ca, de exemplu, fibre de aluminosilicat, aluminiu, oxid de fier și rășini fenolice sau, ca alternativă, a unui amestec format din nisipuri silicioase, zgură de aluminiu, celuloză, rășini din aluminiu și fenolice;

- aspirația suspensiei apoase cu vacuum, printr-o formă exterioară și interioară;

RO 119517 Β1

- extragerea unui manșon de maselotă brut sau umed, depus pe o tavă care, la 50 rândul ei, se introduce într-un cuptor unde se lasă 2 - 4 h, la o temperatură de circa 200*C și, în final, se răcește.

Ocazional, tot stocul de material aluminosilicat nu se găsește sub formă de fibre, întrucât o parte din acesta poate să fie înlocuit de microparticule cave din materialul respectiv, în scopul reducerii cantității necesare de produs și reducerii costului produsului final. 55 Astfel de microparticule sunt apoi folosite ca element de încărcare.

Acest procedeu permite obținerea de manșoane pentru maselote izolante sau extoermice, dar are multe dezavantaje dintre care cele mai importante sunt:

- imposibilitatea obținerii de manșoane cu precizie suficientă a dimensiunii exterioare, întrucât aspirația amestecului, prin formă, produce o precizie bună a manșonului numai pe 60 suprafața sa interioară (cea care este în contact cu forma), dar nu și pe cealaltă suprafață. Această imprecizie face conturul exterior al manșonului de maselotă să nu coincidă dimensional cu cavitatea internă a canalelor de turnare, cauzând dificultăți importante în plasarea și atașarea sa. Chiar atunci când există o formă dublă, este dificil să se mențină dimensiunile datorită manevrării ulterioare în stare brută. în acest sens, s-au dezvoltat 65 procedee pentru plasarea manșoanelor maselotelor în locașurile lor, așa cum se descrie în brevetul german DEP 2923393.0. Aceste procedee au următoarele inconveniente:

- este necesar un timp lung de producție;

- prezintă dificultăți în omogenizarea amestecurilor;

- fac imposibilă introducerea de schimbări rapide în compoziție, 70

- pot interveni elemente neprevăzute, în timpul procesului de fabricație, precum și o poluare a apelor reziduale;

- materialele folosite sub formă de fibre pot duce la patologii alergice care afectează operatorii.

Alt procedeu pentru fabricarea de manșoane pentru maselote constă în amestecarea 75 nisipului cu materiale exoterme și cu un anumit tip de rășină, de exemplu, amestecarea silicatului de sodiu cu rășini alcaline sau novolac fenolice, urmată de turnarea manuală sau prin insuflare a amestecului obținut. Se pot obține astfel piese cu o mare exactitate dimensională atât interioară cât și exterioară cu proprietăți exoterme dar niciodată cu proprietăți izolante. Deși este mai simplă decât cea umedă, folosirea ei are serioase limitări din moment 80 ce, pe de o parte, este imposibil să se obțină manșoane cu caracteristici izolante iar, pe de altă parte, manșoanele obținute sunt foarte higroscopice.

Cererea WO94/23865 descrie o compoziție insuflabilă pe bază de microparticule cave din silicat de aluminiu necesitând un conținut de alumină al acestora peste 40% și, ca urmare, face inutilizabilă o parte importantă din acest produs secundar, întrucât o mare parte 85 din particulele de silicat de aluminiu, generate ca produs secundar, au un procent mai mic de 40% alumină.

După cum se poate observa, există un procedeu pentru fabricarea de manșoane pentru maselote, prin mijloace umede și turnare în vacuum, care asigură produse având proprietăți izolante și exoterme, dar cu inexactități dimensionale a căror dezvoltare prezintă 90 numeroase dezavantaje, iar pe de altă parte, există o modalitate mai simplă de producere a manșoanelor prin mijloace uscate și turnare manuală sau cu insuflare care permite obținerea de produse cu proprietăți exoterme, fără izolare, dar cu precizie dimensională.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în realizarea unor manșoane pentru maselote și a altor elemente de alimentare cu proprietăți exoterme și izolante, care 95 să aibă precizie dimensională și care, în plus, să fie fabricate printr-un procedeu simplu.

Invenția asigură o soluție a problemei menționate, prin folosirea unor materiale refractare, cum este silicatul de aluminiu, sub formă de microparticule cave, cu un conținut

RO 119517 Β1 de alumină sub 38% în greutate, la prepararea unei compoziții care este total lipsită de material refractar, izolant și exotermic sub formă de fibre, adecvată fabricării de manșoane pentru maselote și alte elemente de alimentare a formelor de turnare, izolante și exoterme.

Compoziția pentru fabricarea de manșoane pentru maselote și alte elemente de alimentare a formelor de turnare care conține silicat de aluminiu, sub formă de microparticule cave cu un conținut de alumină sub 38%, în greutate, conține, de asemenea, un aglomerant și încărcături opționale. Experiența industrială în turnare arată că în piesele cu conținut de siliciu egal cu sau peste 2,8%, o grosime de peste 20 mm și un conținut de fluor în nisipul brut de peste 300 ppm, are loc o reacție ce provoacă apariția de pori în piesa respectivă, făcând-o nefuncțională.

Fluorul (fluorina) ce determină acest inconvenient poate proveni din bentonită, apă sau nisip, dar, în special, din derivații folosiți în compoziția de manșoane pentru maselote exoterme, din cauza cărora, dacă aceste manșoane se folosesc în mod extensiv, circuitul de nisip brut se poate face până ce se ating limite nedorite în ce privește conținutul în fluor (fluorina).

în consecință, ar fi de dorit ca elementele exoterme adecvate pentru turnarea nodulară să nu conțină fluor sau conținutul în această substanță să fie foarte redus.

Invenția oferă o soluție la această situație, prin folosirea unei inserții a cărei compoziție cuprinde un flux de fluor anorganic în fabricarea elementelor de alimentare adecvate turnării nodulare și care se fixează pe o zonă a acestor maselote sau elemente.

în consecință, procedeul pentru fabricarea de manșoane pentru maselote și alte elemente de alimentare exoterme, adecvate turnării nodulare cuprinde formarea și atașarea unei inserții confecționate dintr-un flux anorganic de fluor, peste o compoziție formată, precursoare a manșonului maselotei și constituită din microparticule cave de silicat de aluminiu cu un conținut de alumină sub 38% în greutate, un aglomerat și, eventual, încărcături.

Invenția este realizată, în continuare, în legătură și cu fig. 1... 3, care reprezintă:

- fig.1, vedere, în perspectivă, cu secțiune parțială, a unei piese turnate cu elementele de alimentare adecvate;

- fig.2, reprezentare grafică, ilustrând curbe de răcire a metalului pentru diferite grosimi ale maselotelor utilizate;

- fig.3, secțiune, în plan vertical, printr-un manșon de maselotă, fabricat conform invenției.

Conform fig. 1, o piesă 1 se toarnă folosind o maselotă superioară, delimitată de un manșon de siguranță 2, o maselotă laterală delimitată de un manșon 3, și o pâlnie de turnare 4 având un filtru 5.

La răcire, piesa 1 se contractă absorbind metalul din maselotele manșoanelor 2 și care, pentru a permite curgerea materialului spre piesă, trebuie ca aceasta să fie în fază lichidă, deoarece în caz contrar el nu ar asigura cantitatea necesară pentru realizarea piesei respective în timpul răcirii ei.

Curbele din fig. 2 ilustrează că, în general, la același diametru al canalului de turnare, dacă grosimea maselotelor crește, timpul de solidificare a metalului crește. Curba cea mai apropiată de abscisă reprezintă evoluția răcirii, atunci când nu se utilizează maselota, răcire care este extrem de rapidă. Curba superioară definește evoluția răcirii, când se încorporează maselote cu grosime mai mare, ilustrând că această răcire este mai lentă atunci când grosimea respectivă crește. i în fig. 3, un manșon 6 pentru o maselota exotermă destinată turnării nodulare are o inserție 7 atașată pe fundul ei, cuprinzând un flux de fluor, anorganic. j i

»

RO 119517 Β1

Compoziția pentru producerea de manșoane de siguranță pentru maselote sau alte elemente de alimentare pentru formele de turnare atât izolante, cât și exoterme, conform invenției, cuprinde microparticule cave de silicat de aluminiu având un conținut de alumină sub 38%, în greutate, de preferință, cuprins între 20 și 38%, un aglomerant și, eventual, 150 încărcături sub formă nefibroasă alese din grupul format din metale oxidabile, oxidanți și fluxuri anorganice cu fluor. Această compoziție este lipsită complet de material refractar sub formă de fibre.

Microparticulele cave de silicat de aluminiu (AI₂O₃, SiO₂), care pot fi utilizate în această invenție, au un conținut de alumină sub 38%, în greutate, de preferință între 20 și 155 38%, un diametru de particulă de până la 3 mm și, în general, orice grosime de perete. Totuși, într-o variantă preferată a acestei invenții, microgranulele cave din silicat de aluminiu se folosesc cu un diametru mediu sub 1 mm și cu o grosime a peretelui de aproximativ 10% din diametrul particulei.

în funcție, în special, de densitatea microparticulelor cave, se pot obține compoziții 160 adecvate pentru confecționarea manșoanelor pentru maselote și a altor elemente de alimentare pentru forme izolate și exoterme de turnare. Astfel, cu cât este mai mică densitatea particulelor cu atât este mai mare gradul de izolare al manșonului obținut, în timp ce microparticule mai dense determină un grad de izolare mai mic. Un alt factor important pentru alegerea microparticulelor cave este suprafața lor specifică din moment ce pe măsura 165 scăderii acesteia, scade consumul de aglomerant (rășina) și, în consecință, se reduce costul global de fabricație al maselotelor precum și emanația de gaze.

Drept agomerant, se poate folosi orice tip de rășină atât solidă, cât și lichidă, care este polimerizată cu catalizatorul său, adecvat, după insuflarea și turnarea compoziției în matriță fierbinte, în matriță rece sau altfel, prin autoformare. De exemplu, pentru procedeul 170 cu matrița rece se pot utiliza rășini de fenoluretan activate cu amine (gaz), rășini epoxiacrilice activate cu SO₂ (gazos), rășini fenolice alcaline activate cu CO₂ sau format de metil (gaz) și rășini cu silicat de sodiu activate cu SO₂. Pentru procedeul cu matrița fierbinte se pot utiliza rășini turanice, fenolice sau novolac activate cu catalizatori adecvați. în procedeul cu autoformare (umplerea manuală a matriței) se pot folosi rășini cu silicați (de exemplu silicat 175 de sodiu) activate cu un ester ce acționează drept catalizator, rășini alchidice activate cu uretan, rășini turanice sau fenolice activate cu un catalizator acid, rășini fenolice alcaline activate cu ester, rășini fenolice activate cu uretan și rășini fosfat activate cu un oxid metalic. Deși toate aglomerantele menționate anterior sunt adecvate pentru producerea, conform invenției, a manșoanelor și/sau altor elemente de alimentare exoterme și izolante, testele 180 practice recomandă, pe baza costurilor, rezistenței, caracteristicilor mecanice și preciziei dimensionale, rășinile fenol-uretan activate cu amine (gaz) și rășinile epoxiacrilice activate cu SO₂ (gaz).

Compoziția conform invenției poate conține încărcături opționale sub formă nefibroasă alese din grupul constând din metale oxidabile, oxidanți și fluxuri anorganice cu fluor. 185

Drept metal oxidabil poate fi folosit aluminiul, magneziul și siliciul, de preferință, aluminiul. Drept oxidanți se pot utiliza sărurile metalelor alcaline sau alcalino-pământoase, de exemplu, nitratul, clorații și permanganații de metale alcaline sau alcalino-pământoase și oxizii metalici, de exemplu oxizii de fier și mangan, de preferință oxidul de fier. Drept fluxuri de fluor anorganic se pot folosi criolitul (NA₃AIF₆), tetrafluorura de aluminiu și potasiu și 190 hexafluorura de aluminiu și potasiu, de preferință, criolitul.

O compoziție tipică acestei invenții cuprinde microparticule cave de silicat de aluminiu cu un conținut de alumină cuprins între 20 și 38%, în greutaîe, aluminiu, oxid de fier și criolit. în acest caz, când topitura metalică, de exemplu, oțelul, se toarnă în formă, se inițiază o reacție exotermă și, în consecință, oxidarea aluminiului, formându-se alumina suplimentară 195

RO 119517 Β1 care adăugându-se la alumina existentă conținută în microparticulele de silicat de aluminiu îmbunătățește caracteristicile refractare ale oricărui element de alimentare. în acest fel, se pot folosi microparticule cave din silicat de aluminiu cu un conținut scăzut de alumină (sub 38% în greutate) spre deosebire de cele indicate de stadiul tehnicii (cu peste 40%, în greutate, alumină - WO94/23865), care nu au mai fost utilizate anterior drept compus refractar în producția de manșoane pentru maselote sau alte elemente de alimentare datorită conținutului lor scăzut în alumină. în plus, particulele cu conținut scăzut de alumină sunt mai ieftine decât cele cu conținut de alumină mai ridicat și, ca urmare, folosirea lor are un dublu interes: de a folosi un produs secundar provenind în principal din centralele termice și de a reduce costurile de fabricație ale elementelor de alimentare.

Compozițiile conform aceste invenții sunt potrivite pentru obținerea de manșoane pentru maselote sau alte elemente de alimentare pentru forme de turnare, izolante și exoterme. O compoziție tipică, adecvată pentru producția de manșoane pentru maselote și elemente exoterme, este cea identificată prin Nr. I).

Compoziția I (Exotermică)

Componente	%în greutate
Microparticule cave din silicat de aluminiu (conținut de alumină între 20 - 38% în greutate)	10-90%
Aluminiu (pulbere sau granule)	7 - 40%
Aglomerant	1 -10%

în plus, compoziția I mai poate, eventual, conține până la 5% în greutate un flux anorganic cu fluor cum ar fi criolitul, și până la 10%, în greutate, un oxidant, cum ar fi oxidul de fier sau permanganatul de potasiu.

O compoziție tipică, adecvată pentru obținerea elementelor de alimentare, este și cea identificată sub reperul II.

Compoziția II (Izolantă)

Componente	% în greutate
Microparticule cave din silicat de aluminiu (conținut în alumină între 20 - 38% în greutate)	85 - 99%
Aluminiu (particule)	0-10%
Aglomerant	1 -10%

Compozițiile conform invenției se pot prepara ușor prin amestecarea componenților lor până la atingerea omogenității lor complete.

Manșoanele pentru maselote și elementele de alimentare conform invenției se pot fabrica fie automat prin insuflarea compoziției menționate sau în alt mod cu ajutorul tehnologiei de auto formare (turnare manuală), atunci când seriile mici de producție nu justifică investiții pentru dotări tehnice.

Procedeul pentru fabricarea de manșoane pentru maselote, sau alte elemente de alimentare pentru forme de turnare izolante și exoterme, folosește una din compozițiile invenției descrise mai înainte drept material de lucru și cuprinde turnarea compozițiilor respective fie

RO 119517 Β1 manual fie în alt mod prin insuflare, cu o mașină convențională de insuflare, polimerizarea 240 rășinii utilizate prin adăugarea catalizatorului adecvat și obținerea manșonului de maselotă într-o scurtă perioadă de timp, în general de câteva secunde. Acuratețea dimensională obținută prin acest procedeu este cu mult superioară celei obținute prin alte procedee tradiționale de turnare, permițând elementelor de alimentare obținute să fie ușor cuplate la forma de turnare după fabricarea lor fără manipulări suplimentare, manual sau automat. 245

Procedeul conform invenției cuprinde turnarea unei compoziții în care materialul refractar (silicatul de aluminiu) are forma unor microparticule în locul unei structuri fibrilare, și la care este posibil să se adauge orice tip de rășini.

Folosirea de materiale solide nefibroase permite obținerea unui amestec omogen cu aparență uscată, care face posibilă realizarea prin insuflare în perioade scurte de timp a unor 250 piese perfecte dimensional atât la interior cât și la exterior.

Acest procedeu permite producția de manșoane pentru maselote sau alte elemente de alimentare pentru forme de turnare, exoterme și izolante folosind compoziții adecvate în fiecare caz numai prin variația densității microparticulelor, astfel încât la densități mici se poate crește gradul de izolare a produsului obținut. De asemenea, prin același procedeu, se 255 pot folosi microparticule cu suprafețe specifice mici, reducându-se consumul de aglomerant și, în consecință, costul de producție a elementului de alimentare.

Atunci când se dorește producerea de maselote cu diametru mare sau pentru turnarea de metal la temperaturi scăzute (aluminiu), capacitatea izolantă trebuie să aibă prioritate. Din contră, când se dorește obținerea de maselote cu diametru mic sau pentru 260 metale cu temperaturi de turnare superioare se acordă prioritate capacității exoterme.

Unul din avantajele acestui procedeu este că el permite folosirea tuturor tipurilor de rășini și nu numai a unor tipuri specifice. Un alt avantaj important se referă la faptul că datorită gradului înalt de precizie a formei atât interioare cât și exterioare a maselotei, plasarea ei înăuntrul canalului fluxului de turnare este extrem de simplă. Un alt avantaj supli- 265 mentar constă în faptul că acest procedeu permite obținerea de manșoane de siguranță pentru maselote izolante și exoterme într-un mod rapid și economic comparativ cu cele produse în mod tradițional din fibre și prin proceduri umede.

Maselotele sau elementele de alimentare oferite de invenție, formate prin insuflare, sunt compuse din microparticule cave din silicat de aluminiu cu un conținut de alumină sub 270 38% în greutate, de preferință, între 20 și 38% și un aglomerant împreună cu alte încărcături opționale în formă nefibroasă. în general, manșoanele respective au exactitate dimensională și, ca urmare, sunt ușor cuplate la forma de turnare după fabricarea lor fără manipulări suplimentare, în mod normal sau automat.

într-un alt aspect al invenției, se produc manșoane pentru maselote și alte elemente 275 de alimentare exoterme, adecvate turnării nodulare putând fi numite și “de proiectare”, capabile să ofere cantități minime de fluor constituit separat, dintr-o compoziție conform invenției, care este potrivită producerii unor astfel de elemente fără fondanți anorganici cu fluor. De aceea, se pornește de la un amestec pe bază de microparticule cave de silicat de aluminiu, cu un conținut de alumină sub 38%, în greutate, de preferință cuprins între 20 și 280 38% și opțional, încărcături alese dintre metale oxidabile și oxidanți, cum sunt cele menționate anterior, amestec care împreună cu rășina aglomerantă se toarnă prin insuflare în formă, atunci când elementul respectiv trebuie format. Operația de insuflare a acestui amestec se utilizează pentru a atașa o inserție pe fundul maselotei sau elementului respectiv sau pe o zonă corespunzătoare a cărei compoziție include un flux anorganic pe bază de 285 fluor, care a fost introdus în matrița de formare, înaintea insuflării amestecului care este lipsit de fluxuri anorganice pe bază de fluor. Această inserție acționează ca un declanșator sau inițiator al reacției exoterme. Inserția care s-a produs fie de către aglomerant, fie prin turnare sub presiune este formată dintr-un amestec de metale oxidabile, oxidanți și fluxuri

RO 119517 Β1 anorganice cu fluor, folosit, în mod obișnuit, în producerea manșoanelor pentru maselote și altor elemente de alimentare împreună cu, eventual, microparticule cave din silicat de aluminiu sau alte elemente adecvate pentru reducerea sau ajustarea exotermicității.

într-o variantă preferată, inserția menționată este confecționată dintr-un amestec pe bază de aluminiu din oxid de fier și criolit și, opțional, dintr-un element de reducere a exotermicității.

Proporția în greutate a inserției față de maselota sau elementul de alimentare în cauza este cuprinsă între 5% și 20%.

în maselote și elemente exoterme “de proiectare”, reacția exotermă se inițiază la contactul metalului topit cu inserția și se extinde rapid și/sau în manieră controlată spre restul maselotei sau elementului respectiv. Totuși, fluorul rezultat din reacția respectivă este minim întrucât el provine exclusiv din inițiatorul reacției exoterme. Aportul de fluor este de aproximativ 5 ori mai mic atunci când se folosește inserția (conform exemplului 2).

în fig. 3, se prezintă un manșon 6 pentru o maselotă exotermică adecvată turnării nodulare, constituit dintr-un amestec de microparticule cave de silicat de aluminiu cu un conținut în alumină cuprins între 20 și 38%, în greutate, un metal oxidabil, un oxidant care conține o inserție 7, inițiatoare a reacției exoterme pe bază de metal oxidabil, un oxidant și un flux anorganic pe bază de fluor.

în consecință, într-o variantă preferată a acestei invenții, se oferă un procedeu pentru producția de elemente de alimentare pentru forme de turnare exoterme, adecvate turnării nodulare cuprinzând următoarele faze:

- introducerea în matrița de turnare a unei inserții confecționate dintr-un amestec format din inserții confecționate dintr-un amestec format din metale oxidabile, oxidanți și fluxuri anorganice, pe bază de fluor și, opțional, microparticule cave din silicat de aluminiu sau alt element de scădere sau ajustare a exotermicității, a cărui greutate este cuprinsă între 5% și 20% din greutatea totală a elementului de generatoare și care acționează ca inițiator al reacției exotermice;

- turnarea, prin insuflare, într-o matriță a unui amestec de microparticule cave din silicat cu aluminiu de un conținut în alumină sub 38% în greutate, de preferință cuprins între 20 și 38%, metale oxidabile și oxidanți, împreună cu un aglomerant; în această operație de insuflare inserția care este inițiatorul reacției exotermice rămâne parțial înglobată în maselotă.

Ulterior, se administrează rășina aglomerantă iar piesa formată prin metode convenționale se extrage.

Exemplul 1. Obținerea manșonului maselotei

Manșoanele pentru maselote exotermice și maselote izolante se fabrică, folosind următoarea compoziție:

1. Solide ale amestecului exotermic

Componentul	% în greutate
Microparticule cave din silicat de aluminiu ^a)(conținut în alumină:20 - 38% în greutate)	55%
Aluminiu¹” (pulbere metalică)	16%
Aluminiu⁰’	17%
Oxid de fier⁰’	7%
Criolit⁶’	5%

a) : Sfere extensibile absorbție în ulei (la 100 g):57,5; densitate: 0,4 g/ml;

b) : Finețe < 200; puritate: 99%AI; --

c) : granulometrie s 1 m; puritate: 96-99% Al;

d) : Fe₃O₄; granulometrie < 150 pm);

e) : granulometrie < 63 pm; puritate: 99%.

RO 119517 Β1

340

2. Solide ale amestecului izolant

Component	% în greutate
Microparticule cave din silicat de aluminiu “'(conținut în alumină:20 - 38% în greutate)	95%
Aluminiu⁰’ (pulbere metalică)	5%

a): Sfere extensibile absorbția în ulei (la 100 g):57,5; densitate: 0,4 g/ml; și c): granulometrie s 1 m; puritate: 96-99% Al.

345

Aglomerant în ambele cazuri, se folosește un amestec de produs Isocure 323 (rășină fenol uretanică Ashland) și Isocure 623 (Ashland), activabil cu un catalizator din dimetiletilamină (Isocure 702, Ashland) în următoarele proporții:

-100 kg de solide din amestecul exotermic;

- 3 kg de Isocure 323;

- 3 kg de Isocure 623;

- 0,1 kg de Isocure 702.

Amestecul diferitelor componente se realizează într-o mașină de amestecare cu palete și este împușcat peste o matriță poanson metalică, folosind o pușcă Roperwork la o presiune de împușcare de 6 kg/cm². O dată matrița umplută, catalizatorul (gaz) este trecut prin amestecul format deja, întărindu-l în 45 s. în continuare, forma este dezbătută, manșonul de maselotă fiind astfel gata de utilizare.

Datele de duritate la zgârieturi și rezistența la întindere, ale elementelor astfel obținute, sunt rezumate în tabelul următor:

350

355

360

	TS	SH
Produsul matriței	85	73
1 h	94	78
48 h	104	73
1 h aer și 48 h 100% umiditate	41	68

365

370 în care:

- SH-duritate la zgâriere;

Mașina de testare: Dl ETER DETROIT No.674;

TS-rezistența la întindere (tracțiune);

Valori de tracțiune în kg pentru specimene cu secțiunea de 3,5 cm².

Pentru studiul funcționării manșoanelor obținute, se toarnă un cub cu marginea de 97 mm, din oțel, prin procedee cunoscute de formare și turnare.

Contracția cubului este alimentată cu lichid, cu ajutorul unui manșon de maselotă cilindrică cu diametrul de 50 mmși înălțimea de 70 mm, obținut așa cum s-a descris mai înainte. Această maselotă este prevăzută cu un capac superior din același material, ceea ce face inutilă utilizarea unui material de acoperire exotermic.__

Cubul are un modul de solidificare (M) de 1,6 cm și pentru alimentarea lui este necesar un element, având un modul de peste 1,6 cm.

375

380

RO 119517 Β1

Modulul geometric al manșonului maselotei (Mm), folosit, este de 0,5 cm, adică, de

1,7 ori mai mic. întrucât tragerea nu atinge cubul, se poate spune că în condițiile de lucru folosite, factorul de extensie a modulului (FEM) manșonului este:

M

FEM = — = 1,7, mm adică similar indicatorului FEM al manșonului maselotei, fabricat cu fibre prin mijloace umede.

Exemplul 2. Obținerea unui manșon al unei maselote exotermice cu inserție.

Se prepară o inserție cu greutatea de 8 g, având forma tronconică de 20 mm (θ) x mm (h) x 10 mm (Θ) fie prin aglomerare, fie prin presiune, cu următoarea compoziție:

Componente	% în greutate
Aluminiu atomizat	73
Oxid de fier	16
Criolit	11

Inserția se plasează în locașul ales, peste o matriță poanson care servește la producerea manșonului maselotei exotermice (maselota de bază), prin insuflarea unui amestec de solide confecționate din:

Componente	% în greutate
Microparticule cave din silicat de aluminiu (conținut în alumină sub 38%)	60
Aluminiu atomizat	33
Oxid de fier	7

care este aglomerat cu un amestec din 3% în greutate Isocure 323 (Ashland) și 3% greutate Isocure 623 (Ashland). După insuflarea pe matrița poanson, se gazează cu Isocure 702 (Ashland), amestecul devenind tare sub acțiunea gazului.

în final, se obține un manșon de maselota în greutate totală de 113 g, cu o inserție de 8 g în greutate, care va acționa ca declanșator și va preveni sau minimiza necesitatea de a folosi criolit (55%, în greutate conținut de fluor) în manșonul maselotei de bază, în scopul adăugării unei cantități minim posibile de fluor, la circuitul de nisip în care urmează să se facă turnarea piesei, folosind maselota respectivă.

1. Greutatea manșonului maselotei de bază: 105 g

Adaosul de fluor în criolit: 0 g

2. Greutatea inserției: 8 g

Greutatea fluorului 8 x 0,11 x 0,55: 0,48 g

3. Fluor total în manșonul maselotei: 0,48 g.

Totuși, în manșonul maselotei exotermice, obținută conform procedeului din exemplul 1, conținutul în fluor este de 2,585 g adică, de aproximativ 2,5 ori mai mare, cu care aportul în fluor la circuitul de nisip brut va fi substanțial mai mare.

RO 119517 Β1

Claims

1. Compoziție pentru fabricarea manșoanelor pentru maselote și alte elemente de alimentare, pentru forme de turnare, izolante sau exotermice, având în componență alumină, caracterizată prin aceea că include microparticule cave din silicat de aluminiu cu un conținut de alumină sub 38% în greutate, un aglomerat și, eventual, umpluturi sub formă nefibroasă. 430

2. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că numitele microgranule cave din silicat de aluminiu au un conținut în alumină cuprins între 20% și 38% în greutate.

3. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că numitele microparticule cave din silicat de aluminiu au un diametru de până la 3 mm. 435

4. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că numitul aglomerat este o rășină aleasă din grupul format din rășini pentru tratarea în matriță rece, rășini de tratare în matriță fierbinte și rășini de tratare cu autoformare.

5. Compoziție conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că numitul aglomerant este ales din grupul format din rășini de tratare în matriță rece (rășini fenol uretanice 440 activate cu amine, rășini epoxiacrilice activate cu SO₂, rășini alcaline fenolice activate cu CO₂ sau cu format de metil și rășini de silicat de sodiu activate cu CO₂), rășini de tratament cu matriță fierbinte (rășini furanice, fenolice și novolac) și rășini de tratament la autoformare (rășini de silicat activate cu ester, rășini alchidice activate cu uretan, rășini furanice sau fenolice activate cu un catalizator acid, rășini fenolic-alcaline activate cu ester, rășini fenolice 445 activate cu uretan și rășini fosfatice activate cu un oxid metalic).

6. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că numitele încărcături opționale, sub formă nefibroasă, sunt alese din grupul format din metale oxidabile, oxidanți și fluxuri anorganice cu fluor.

7. Compoziție conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că numitele metale 450 oxidabile sunt alese din grupul format din aluminiu, magneziu și siliciu.

8. Compoziție conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că numiții oxidanți sunt aleși din grupul format de sărurile de metale alcaline sau alcalino-pământoase și oxizii metalici, de preferință, oxizii de fier și mangan.

9. Compoziție conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că fluxurile anor- 455 ganice cu fluor, menționate, alese din grupul format de criolit (Na₃AIF₆), tetrafluorură de aluminiu și potasiu și hexafluorură de aluminiu și potasiu.

10. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că include, în procente de greutate: 10...90% microparticule cave din silicat de aluminiu (cu conținut în alumină între 20...38%), 7...40%, aluminiu (pulbere sau granule și 1 „.10%, aglomerant. 460

11. Compoziție conform revendicării 10, caracterizată prin aceea că mai cuprinde până la 5% în greutate un flux anorganic cu fluor și până la 10% în greutate un oxidant.

12. Compoziție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că include, în pro- cente de greutate: 85...99% microparticule cave din silicat de aluminiu (cu conținut în alumină între 20...38%), 0...10%, aluminiu (granule) și 1....10% aglomerant. 465

13. Procedeu pentru producerea manșoanelor pentru maselote și alte elemente de alimentare, pentru forme de turnare, caracterizat prin aceea că include turnarea manuală sau prin insuflare a unei compoziții conform oricăreia din revendicările 1 ...12 și polimerizarea rășinii utilizate ca aglomerant.

14. Procedeu pentru formarea unui manșon pentru maselote sau element de 470 alimentare, pentru forme de turnare exotermice adecvată turnării nodulare, caracterizată prin aceea că include introducerea în matrița de turnare a unei inserții confecționate dintr-un amestec care cuprinde metale oxidabile, oxidanți și fluxuri anorganice pe bază de fluor și, opțional, microparticule cave de silicat de aluminiu sau alt element adecvat de reducere sau

RO 119517 Β1 ajustare a exotermicității, greutatea inserției fiind cuprinsă între 5 și 20% din greutatea totală a manșonului de maselotă sau elementului de alimentare, inserție ce acționează ca inițiator al reacției exoterme, urmată de insuflarea în matrița de turnare a unui amestec de microparticule de silicat de aluminiu cu un conținut de aluminiu cuprins între 20% și 38% în greutate, metale oxidabile și oxidanți împreună cu un aglomerant, operație în care inserția devine parțial înglobată în masa manșonului de maselotă sau elementului de alimentare.

15. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că numitele metale oxidabile sunt alese din grupul format de aluminiu, magneziu și siliciu.

16. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că numiții oxidanți sunt aleși din grupul format din sărurile de metale alcaline sau alcalino pământoase și oxizii metalici, de preferință, oxizi de fier și mangan.

17. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că numiții compuși anorganici cu fluor sunt aleși din grupul format de criolit (Na₃AIF₆) și tetrafluorură de aluminiu și potasiu.

18. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că numitul aglomerant se alege din grupul format dintr-o rășină de tratare în matriță fierbinte, o rășină de tratare în matriță rece și o rășină de tratare la autoformare.