RU2151019C1 - Antipenetration wash for molds and rods - Google Patents
Antipenetration wash for molds and rods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2151019C1 RU2151019C1 RU99113004A RU99113004A RU2151019C1 RU 2151019 C1 RU2151019 C1 RU 2151019C1 RU 99113004 A RU99113004 A RU 99113004A RU 99113004 A RU99113004 A RU 99113004A RU 2151019 C1 RU2151019 C1 RU 2151019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass binder
- liquid glass
- stick
- refractory filler
- stabilizer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению противопригарных покрытий (противопригарных красок) с жидкостекольным связующим на основе огнеупорных наполнителей. The invention relates to foundry, and in particular to the manufacture of non-stick coatings (non-stick paints) with a liquid glass binder based on refractory fillers.
При производстве крупных стальных и чугунных литых заготовок поверхности формы и стержня нередко покрываются термостойкими и негазотворными покрытиями. В качестве таких покрытий широко используются литейные краски на основе как кварцевого огнеупорного наполнителя, так и на основе других огнеупорных оксидов с применением в качестве связующего материала жидкостекольного связующего. In the production of large steel and cast iron cast billets, the surfaces of the mold and the core are often covered with heat-resistant and non-gas coatings. Casting paints based on both quartz refractory filler and other refractory oxides using a liquid glass binder as a binder are widely used as such coatings.
Известные типы красок с жидкостекольной связующей композицией обычно состоят из 60-85% огнеупорного наполнителя (циркон, пылевидный кварц, тальк, дистен-силлиманит и т.п.), 5-8% натриевого или калиевого жидкого стекла плотностью 1.45-1.50 г/см3, 2-4% бентонитовой глины и воды - остальное. Плотность таких противопригарных покрытий (красок) составляет 1.80-1.95 г/см3 с удовлетворительной кроющей способностью и седиментационной устойчивостью.Known types of paints with a liquid glass binder composition usually consist of 60-85% refractory filler (zircon, pulverized quartz, talc, distene sillimanite, etc.), 5-8% sodium or potassium water glass with a density of 1.45-1.50 g / cm 3 , 2-4% of bentonite clay and water - the rest. The density of such non-stick coatings (paints) is 1.80-1.95 g / cm 3 with satisfactory hiding power and sedimentation stability.
Однако щелочeсодержащие связующие композиции, применяемые для литейных красок, за счет низкой температуры плавления силиката (783-800oC) не способствуют улучшению противопригарных свойств покрытий, а использование низкомодульной жидкостекольной связующей композиции (М=2.60-2.80) увеличивает пригар, особенно при производстве чугунного литья.However, alkali-containing binder compositions used for foundry paints, due to the low melting point of silicate (783-800 o C), do not contribute to improving the non-stick properties of coatings, and the use of a low-modulus liquid-glass binder composition (M = 2.60-2.80) increases the stickiness, especially in the production of cast iron casting.
По данным результатов исследований Васина Ю.П., Иткиса З.Я., Валисовского И. В. [1,2,3] и др. и согласно кристаллохимической теории образования пригара [1,4], увеличение количества стекловидной фазы в пригарной корке позволяет легко отделить ее от поверхности отливок. Наличие окислительных добавок в составе противопригарных покрытий способствует образованию легко отделяемой корки от поверхности металла [1]. Это возможно объяснить тем, что при заливке металла в форму, покрытую краской с жидкостекольной связующей композицией, под действием высоких температур расплава образуются легкоплавкие щелочные силикаты. По диаграмме состояния системы Na2O•SiO2•FeO [2] определено, что здесь имеется ряд легкоплавких соединений, причем температура плавления ряда эвтектик лежит ниже 600-750oC. В результате образуется достаточно большое количество жидкой фазы в пригарной корке, и оксиды железа, которые присутствуют на поверхности металла, вступают в физико-химическое взаимодействие с ней. Легкоплавкая силикатная фаза проникает вглубь формы и стержня и при охлаждении увеличивает толщину пригара, а взаимодействие образовавшегося расплава с оксидами железа увеличивает его сцепление с поверхностью отливки. Глубина проникновения жидкой фазы расплавленного металла в форму или в стержень зависит от размера пор и микротрещин, вязкости расплава и степени смачивания металлом поверхности формовочных материалов.According to the results of research by Vasin Yu.P., Itkis Z.Ya., Valisovsky I.V. [1,2,3] and others and according to the crystal-chemical theory of burn formation [1,4], an increase in the amount of the vitreous phase in the burn-in crust makes it easy to separate it from the surface of the castings. The presence of oxidizing additives in the composition of non-stick coatings promotes the formation of an easily detachable crust from the metal surface [1]. This can be explained by the fact that when the metal is poured into a mold coated with a liquid with a glass binder composition, low-melting alkaline silicates are formed under the influence of high melt temperatures. According to the state diagram of the system Na 2 O • SiO 2 • FeO [2], it is determined that there are a number of fusible compounds, and the melting point of a number of eutectics lies below 600-750 o C. As a result, a sufficiently large amount of liquid phase is formed in the stick crust, and iron oxides that are present on the metal surface enter into a physicochemical interaction with it. The fusible silicate phase penetrates deep into the mold and the core and, upon cooling, increases the thickness of the burn, and the interaction of the formed melt with iron oxides increases its adhesion to the casting surface. The depth of penetration of the liquid phase of the molten metal into the mold or rod depends on the size of the pores and microcracks, the viscosity of the melt and the degree of wetting of the surface of the molding materials by the metal.
Существующие в настоящее время технологические решения улучшения противопригарных свойств литейных красок с жидкостекольной связующей композицией можно условно разделить на три группы:
добавление в состав литейных красок оксидов железа [1] с целью создания на границе металла с формой слоя оксидов большей толщины и тем самым получения легко отделяемого пригара;
применение высокоогнеупорных противопригарных материалов;
повышение термостойкости жидкостекольной связующей композиции.Existing technological solutions to improve the non-stick properties of foundry paints with a liquid-glass binder composition can be divided into three groups:
the addition of iron oxides [1] to the composition of foundry paints in order to create a thicker oxide layer at the metal border with the form of a layer of oxide and thereby obtain an easily detachable burn-out;
the use of highly refractory non-stick materials;
increasing the heat resistance of the liquid glass binder composition.
В настоящее время известен ряд методов, которые повышают термостойкость жидкостекольной связующей композиции. По данным работ Ю.П. Васина, наиболее эффективным методом получения легко отделимого пригара является введение в формовочные и стержневые смеси окислительных добавок [1]. К таким добавкам относятся сульфат натрия, водный раствор хлорида кальция, гематит и т.п. Currently, a number of methods are known that increase the heat resistance of a liquid glass binder composition. According to the works of Yu.P. Vasin, the most effective method of obtaining easily separable burn is the introduction of oxidizing additives into molding and core mixtures [1]. Such additives include sodium sulfate, an aqueous solution of calcium chloride, hematite, etc.
Известен состав противопригарного покрытия (краски), включающий циркониевый концентрат (огнеупорный наполнитель) - 20-28%, жидкое стекло - 18-20%, молотый шамот - 4-6%, оксид железа - 1-2%, контакт Петрова - 0.10-0.30% и воду - остальное [5]. По утверждению в [5], данная литейная краска снижает пригар на стальных отливках и улучшает условия смачивания противопригарным покрытием литейной формы за счет уменьшения вязкости суспензии. Краска содержит большое количество жидкостекольного связующего (18-20%), что снижает ее термостойкие характеристики. При таком большом количестве жидкостекольного связующего в составе покрытия совместно с оксидом железа и шамотом (содержащего более 60-70% Al2O3) снижается его противопригарный эффект. Это происходит потому, что под действием высокой температуры расплавленного металла образуется промежуточный слой из железной шпинели FeO•Al2O3, которая имеет одинаковую кристаллическую решетку с магнетитом Fe3O4, что увеличивает пригар (теория ориентационного соответствия). Кроме того, образовавшиеся системы FeO-SiO2-Na2O и FeO-Al2O3-SiO2-Na2O образуют легкоплавкие фазы с температурой плавления от 1083 до 1380oC. И, как правило, наибольший пригар в этом случае наблюдается при использовании составов красок содержащих оксид алюминия (более 30%). Следует отметить и то, что такие типы красок (с содержанием шамота и оксидов железа) имеют малую поверхностную прочность с большим количеством микропор и микротрещин, которые при воздействии высокой температуры расплавленного металла раскрываются, нарушая целостность покрытий.Known composition of non-stick coating (paint), including zirconium concentrate (refractory filler) - 20-28%, water glass - 18-20%, ground fireclay - 4-6%, iron oxide - 1-2%, Petrov contact - 0.10- 0.30% and water - the rest [5]. According to the statement in [5], this casting paint reduces burn on steel castings and improves the wetting conditions of the non-stick coating of the mold by reducing the viscosity of the slurry. The paint contains a large amount of liquid glass binder (18-20%), which reduces its heat-resistant characteristics. With such a large amount of a liquid-glass binder in the coating composition, together with iron oxide and chamotte (containing more than 60-70% Al 2 O 3 ), its non-stick effect is reduced. This is because, under the influence of the high temperature of the molten metal, an intermediate layer of iron spinel FeO • Al 2 O 3 is formed , which has the same crystal lattice with magnetite Fe 3 O 4 , which increases the burn-in (theory of orientational matching). In addition, the resulting systems FeO-SiO 2 -Na 2 O and FeO-Al 2 O 3 -SiO 2 -Na 2 O form low-melting phases with a melting point from 1083 to 1380 o C. And, as a rule, the largest burn in this case observed when using paint compositions containing alumina (more than 30%). It should be noted that such types of paints (containing chamotte and iron oxides) have low surface strength with a large number of micropores and microcracks, which open when exposed to high temperature of the molten metal, violating the integrity of the coatings.
Другой известный состав противопригарных покрытий [6] представлен следующими ингредиентами: тонкодисперсный циркон 68.2-72.6%, жидкое стекло (плотностью 1.19-1.21 г/см3 с М=2.6-3.0) - 27.1-30.9%, водный раствор продукта конденсации кубовых остатков при производстве нафталинсульфокислоты "дофен" - 0.3-0.9%.Another known composition of non-stick coatings [6] is represented by the following ingredients: finely dispersed zircon 68.2-72.6%, water glass (density 1.19-1.21 g / cm 3 with M = 2.6-3.0) - 27.1-30.9%, an aqueous solution of condensation product of bottoms at the production of naphthalene sulfonic acid "dophen" - 0.3-0.9%.
Недостатком противопригарного покрытия [6] является то, что состав содержит большое количество жидкостекольного связующего. В этом случае при воздействии температуры расплавленного металла возможно образование большого количества силикатной жидкости, что будет снижать противопригарный эффект цирконсодержащего огнеупорного наполнителя из-за образования легкоплавкой системы FeO- SiO2-Na2O. Кроме того, содержащийся в качестве стабилизатора в составе покрытия кубовый остаток не является огнеупорным материалом.The disadvantage of non-stick coating [6] is that the composition contains a large amount of liquid glass binder. In this case, when exposed to the temperature of the molten metal, the formation of a large amount of silicate liquid is possible, which will reduce the non-stick effect of the zircon-containing refractory filler due to the formation of the low-melting FeO-SiO 2 -Na 2 O system. In addition, the bottom residue contained as a stabilizer in the coating composition non refractory.
В качестве прототипа принято противопригарное покрытие следующего состава [7] : огнеупорный наполнитель (доломитовая мука - отход ДМП) - 56.6-60.4%, жидкое стекло (плотностью ρ = 1.19-1.20 г/см3) - 37.5-41.0%, стабилизатор (технический триацетил) - 2.1-2.4%.As a prototype adopted non-stick coating of the following composition [7]: refractory filler (dolomite flour - waste DMP) - 56.6-60.4%, liquid glass (density ρ = 1.19-1.20 g / cm 3 ) - 37.5-41.0%, stabilizer (technical triacetyl) - 2.1-2.4%.
Используемый в прототипе триацетил технический (глицеринтриацетат - (CH3COO)3C3H5) в виде модифицирующей добавки к жидкому стеклу способствует релаксации внутренних напряжений в связующем в процессе его отверждения. За счет этого покрытие имеет высокую поверхностную прочность. За счет модифицирующей добавки жидкостекольное связующее имеет лучшую смачиваемость твердой поверхности огнеупорного наполнителя, что повышает кроющую способность краски. Однако общее количество связующей жидкостекольной композиции в составе покрытия остается еще высоким (в пересчете на сухое вещество силиката натрия - 8.0-8.5%). Применяемая модифицирующая добавка (глицеринтриацетат) является органической составляющей используемой противопригарной краски, которая начинает термическое разложение при относительно низких температурах (300-450oC), что снижает термическую стойкость покрытия.Used in the prototype technical triacetyl (glycerol triacetate - (CH 3 COO) 3 C 3 H 5 ) in the form of a modifying additive to liquid glass promotes relaxation of internal stresses in the binder during its curing. Due to this, the coating has a high surface strength. Due to the modifying additive, the liquid-glass binder has better wettability of the solid surface of the refractory filler, which increases the hiding power of the paint. However, the total amount of the binder liquid-glass composition in the coating composition remains still high (in terms of the dry matter of sodium silicate - 8.0-8.5%). Used modifying additive (glycerol triacetate) is an organic component of the used non-stick paint, which begins thermal decomposition at relatively low temperatures (300-450 o C), which reduces the thermal stability of the coating.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода жидкостекольного связующего в составе противопригарного покрытия, повышение его термической стойкости и улучшение технологических и служебных свойств. The problem to which the invention is directed, is to reduce the consumption of liquid-glass binder in the composition of non-stick coatings, increase its thermal stability and improve technological and service properties.
Решение указанной задачи достигается тем, что противопригарное покрытие для литейных форм и стержней включает в себя огнеупорный наполнитель, стабилизатор и водный раствор жидкостекольной связующей композиции, согласно изобретению дополнительно модифицированной сульфатом алюминия (Al2(SO4)3) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: огнеупорный наполнитель - 42.0-55.5, жидкостекольное связующее - 2.5-6.5, стабилизатор - 4.0-5.0, сульфат алюминия - 0.048-0.08, вода техническая - остальное.The solution to this problem is achieved by the fact that the non-stick coating for foundry molds and cores includes a refractory filler, a stabilizer and an aqueous solution of a liquid-glass binder composition according to the invention additionally modified with aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) in the following ratio of ingredients, wt. %: refractory filler - 42.0-55.5, liquid glass binder - 2.5-6.5, stabilizer - 4.0-5.0, aluminum sulfate - 0.048-0.08, industrial water - the rest.
Решение задачи достигается также тем, что для чугунного литья противопригарное покрытие содержит в качестве огнеупорного наполнителя пылевидный кварц и кристаллический графит, а в качестве стабилизатора формовочную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: огнеупорный наполнитель (пылевидный кварц) - 42.0-45.0, кристаллический графит - 2.0-2.5, стабилизатор (формовочная глина) - 4.0-5.0, жидкостекольное связующее - 4.0-6.0, модификатор (сульфат алюминия) - 0.048-0.050, вода техническая (растворитель) - остальное. The solution to the problem is also achieved by the fact that for non-ferrous castings the non-stick coating contains pulverized quartz and crystalline graphite as a refractory filler, and molding clay in the following ratio of ingredients, wt. %: refractory filler (silica fume) - 42.0-45.0, crystalline graphite - 2.0-2.5, stabilizer (molding clay) - 4.0-5.0, liquid glass binder - 4.0-6.0, modifier (aluminum sulfate) - 0.048-0.050, industrial water ( solvent) - the rest.
Для стального литья противопригарное покрытие содержит в качестве огнеупорного наполнителя пылевидный кварц, а в качестве стабилизатора формовочную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: огнеупорный наполнитель - 43.0-45.0, стабилизатор (формовочная глина) - 4.0-4.5, жидкостекольное связующее - 5.0-6.5, модификатор (сульфат алюминия) - 0.07-0.08, вода техническая (растворитель) - остальное. For steel casting, the non-stick coating contains dusty quartz as a refractory filler, and molding clay in the following ratio of ingredients as a stabilizer, wt.%: Refractory filler - 43.0-45.0, stabilizer (molding clay) - 4.0-4.5, liquid glass binder - 5.0- 6.5, modifier (aluminum sulfate) - 0.07-0.08, industrial water (solvent) - the rest.
Для стального литья противопригарное покрытие содержит в качестве огнеупорного наполнителя циркониевый концентрат, а в качестве стабилизатора бентонит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: огнеупорный наполнитель (циркониевый концентрат) - 52.0-53.0, стабилизатор (бентонит) - 4.5-5.0, жидкостекольное связующее - 2.5-5.0, модификатор (сульфат алюминия) - 0.07-0.08, вода техническая (растворитель) - остальное. For steel casting, non-stick coating contains zirconium concentrate as a refractory filler, and bentonite as a stabilizer in the following ratio of ingredients, wt%: refractory filler (zirconium concentrate) - 52.0-53.0, stabilizer (bentonite) - 4.5-5.0, liquid glass binder - 2.5-5.0, modifier (aluminum sulfate) - 0.07-0.08, industrial water (solvent) - the rest.
Процесс улучшения вяжущих свойств жидкостекольной связующей композиции происходит за счет модифицирующей добавки - Al2(SO4)3. Происходит уменьшение водородного показателя (pH) жидкостекольной связующей композиции, накапливаются различные продукты взаимодействия составляющих этого связующего, что в целом способствует созданию более прочной силикатной пленки. Влияние модифицирующей добавки и на процесс образования SiO2 - золя кремниевый кислоты, и на улучшение вяжущих свойств жидкостекольной связующей композиции можно объяснить следующим образом. Применяемые соли - Al2(SO4)3 и жидкостекольное связующее (силикат натрия - Na2SiO3) образованы электролитами различной силы. В водной среде такие соединения гидролизуются.The process of improving the astringent properties of the liquid glass binder composition occurs due to the modifying additive - Al 2 (SO 4 ) 3 . There is a decrease in the hydrogen index (pH) of the liquid glass binder composition, various products of the interaction of the components of this binder are accumulated, which generally contributes to the creation of a more durable silicate film. The influence of the modifying additive on the process of formation of SiO 2 - sol of silicic acid, and on the improvement of the astringent properties of the liquid-glass binder composition can be explained as follows. The salts used are Al 2 (SO 4 ) 3 and a liquid glass binder (sodium silicate - Na 2 SiO 3 ) formed by electrolytes of various strengths. In an aqueous medium, such compounds are hydrolyzed.
Гидролиз сульфата алюминия:
Al2(SO4)3 + 6H2O ---> 2Al(OH)3 + 3H2SO4.Hydrolysis of aluminum sulfate:
Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O ---> 2Al (OH) 3 + 3H 2 SO 4 .
Гидролиз силиката натрия:
Na2SiO3 + H2O ---> 2NaOH + H2SiO3.Hydrolysis of sodium silicate:
Na 2 SiO 3 + H 2 O ---> 2NaOH + H 2 SiO 3 .
Образовавшиеся в результате гидролиза серная кислота и гидроксид натрия взаимодействуют между собой с образованием сульфата натрия и воды:
H2SO4 + 2NaOH ---> Na2SO4 + 2H2O.Sulfuric acid and sodium hydroxide formed as a result of hydrolysis interact with each other with the formation of sodium sulfate and water:
H 2 SO 4 + 2NaOH ---> Na 2 SO 4 + 2H 2 O.
В результате происходит усиление гидролиза и процесс, протекающий по суммарному уравнению
3Na2SiO3 + Al2(SO4)3 + 6H2O ---> 2Al(OH)3 + 3H2SiO + 3Na2SO4,
становится необратимым. Это приводит к снижению и частичной нейтрализации заряженных коллоидных частиц силиката натрия за счет увеличения концентрации свободных водородных ионов [H+] в диффузном слое мицеллы кремниевой кислоты. В результате образуются частицы геля, обладающие более вяжущими свойствами, которые распределены по всему объему связующего.As a result, hydrolysis is enhanced and the process proceeding according to the general equation
3Na 2 SiO 3 + Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O ---> 2Al (OH) 3 + 3H 2 SiO + 3Na 2 SO 4 ,
becomes irreversible. This leads to a decrease and partial neutralization of charged colloidal particles of sodium silicate due to an increase in the concentration of free hydrogen ions [H + ] in the diffuse layer of silicic acid micelle. As a result, gel particles are formed that have more astringent properties that are distributed throughout the binder.
Существенным отличием заявляемых составов противопригарного покрытия является то, что в отличиe от прототипа [7] для достижения требуемых прочностных характеристик покрытия они содержат в 6-7 раз меньше связующего. При этом поверхностная прочность окрашенных разработанными составами образцов (осыпаемость) после тепловой сушки при температуре 200-250oC составила 0.00-0.08%. В целом приведенные показатели физико-механических свойств разработанного покрытия значительно лучше, чем у аналогичных красок и у состава прототипа.A significant difference between the claimed compositions of the non-stick coating is that, in contrast to the prototype [7] to achieve the required strength characteristics of the coating, they contain 6-7 times less binder. In this case, the surface strength of the samples painted by the developed compositions (crumbling) after thermal drying at a temperature of 200-250 o C was 0.00-0.08%. In general, the given indicators of the physicomechanical properties of the developed coating are much better than that of similar paints and the composition of the prototype.
Оптимальное содержание модифицирующей добавки (сульфата алюминия) в составах противопригарного покрытия по разработанным вариантам должно быть в пределах 0.048-0.08%. Несоблюдение этих требований приведет либо к ухудшению прочностных свойств покрытия, либо к нарушению стабилизации живучести красок, к ухудшению условий смачиваемости и их отслаиванию от поверхности формы. The optimal content of the modifying additive (aluminum sulfate) in the non-stick coating compositions according to the developed options should be in the range of 0.048-0.08%. Failure to comply with these requirements will lead either to a deterioration in the strength properties of the coating, or to a violation of the stabilization of the vitality of the paints, to a deterioration in the wettability conditions and their peeling from the surface of the mold.
Увеличение термостойкости противопригарного покрытия и его противопригарных свойств происходит за счет того, что оно в своем составе имеет окислительную добавку - Al2(SO4)3. В сочетании с различными огнеупорными наполнителями модифицированная жидкостекольная композиция, в состав которой входит окислительная добавка, становится более термостойкой. Исследования, проведенные с составами противопригарного покрытия, показали, что разработанное покрытие имеет более широкий температурный интервал падения вязкости по сравнению с другими известными красками с жидкостекольным связующим. Температурный интервал падения вязкости у разработанных составов лежит в пределах 700-1450oC против состава прототипа - 610-980oC.The increase in heat resistance of the non-stick coating and its non-stick properties occurs due to the fact that it has an oxidizing additive - Al 2 (SO 4 ) 3 . In combination with various refractory fillers, the modified liquid-glass composition, which includes an oxidizing additive, becomes more heat-resistant. Studies conducted with non-stick coating compositions showed that the developed coating has a wider temperature range for viscosity drop compared to other known paints with a liquid glass binder. The temperature range of the viscosity drop in the developed compositions lies in the range of 700-1450 o C against the composition of the prototype - 610-980 o C.
Согласно классификации П. А. Ребиндера [8,9] механизм неньютоновского течения дисперсных структур объясняется тиксотропным разрушением. Размягченную силикатную массу, которой присущ высокий порядок значений вязкости и достаточно резкое ее падение при нагревании, можно отнести к твердообразным структурам. С этих позиций деформация при плавлении силикатной массы рассматривается как создание устойчивой равновесной пространственной системы с повышением температуры. Первичный расплав обволакивает частицы огнеупорного наполнителя и твердого нерасплавленного силиката, выполняя двойную функцию: во-первых, за счет сил поверхностного натяжения стягиваются и уплотняются твердые частицы; во-вторых, прослойка расплава облегчает взаимное перемещение этих частиц. Изменение вязкости при этом осуществляется при малых градиентах скорости сдвига и может быть представлено как ряд локальных разрушений, что способствует проникновению металла в поверхностный слой формы. Увеличение напряжений и градиента скорости сдвига соответствует разрушению структуры, поэтому усилия деформации и скорость сдвига должны иметь противоположную направленность и сопровождаться повышением вязкости. В этом и заключается основная причина термостойкости заявляемого противопригарного покрытия. Расширение температурного интервала, в котором происходит падение вязкости, смещает процесс восстановления силикатной прослойки в область более высоких температур, что способствует образованию термостойкой прочной структуры поверхности противопригарного покрытия. According to the classification of P. A. Rebinder [8, 9], the mechanism of the non-Newtonian flow of dispersed structures is explained by thixotropic failure. The softened silicate mass, which is characterized by a high order of viscosity and a fairly sharp drop when heated, can be attributed to solid structures. From these positions, the deformation during melting of the silicate mass is considered as creating a stable equilibrium spatial system with increasing temperature. The primary melt envelops the particles of the refractory filler and solid non-molten silicate, performing a dual function: firstly, due to surface tension forces, solid particles are contracted and compacted; secondly, the melt layer facilitates the mutual movement of these particles. The change in viscosity is carried out at low shear rate gradients and can be represented as a series of local fractures, which facilitates the penetration of metal into the surface layer of the mold. An increase in the stresses and gradient of the shear rate corresponds to the destruction of the structure; therefore, the deformation forces and the shear rate should have the opposite direction and be accompanied by an increase in viscosity. This is the main reason for the heat resistance of the claimed non-stick coating. The expansion of the temperature range in which a decrease in viscosity shifts the process of restoring the silicate layer to the region of higher temperatures, which contributes to the formation of a heat-resistant strong surface structure of the non-stick coating.
Таким образом, заявляемые составы противопригарного покрытия для литейных форм и стержней обладают высокой поверхностной термической прочностью и улучшенными за счет этого противопригарными свойствами. Thus, the inventive non-stick coating compositions for foundry molds and cores have high surface thermal strength and improved non-stick properties.
Противопригарное покрытие готовилось следующим образом. В лопастную мешалку наливалось расчетное количество исходного жидкостекольного связующего плотностью ρ = 1.40-1.45 г/см3 с модулем М=2.9-3.0. Затем добавлением воды раствор силиката натрия доводился до плотности ρ = 1.03-1.04 г/см3 (4.0-4.5%-ный раствор). В приготовленный раствор силиката натрия при постоянном перемешивании добавлялся 8%-ный водный раствор сульфата алюминия со скоростью 2-3 об/мин. Такой технологический прием позволяет более равномерно распределить модификатор в объеме связующего с плавным понижением его величины водородного показателя (pH). Затем в рабочую емкость мешалки подавались сухие компоненты (огнеупорные наполнители, стабилизаторы). Перемешивание осуществлялось в течение 10-12 мин при скорости вращения лопастей 18-20 об/мин. Составы и свойства противопригарного покрытия приведены в табл. 1 и 2. Пример практической реализации составов противопригарного покрытия представлен в табл. 3.Nonstick coating was prepared as follows. The calculated quantity of the initial liquid-glass binder with a density ρ = 1.40-1.45 g / cm 3 with a module M = 2.9-3.0 was poured into the paddle mixer. Then, by adding water, the sodium silicate solution was brought to a density ρ = 1.03-1.04 g / cm 3 (4.0-4.5% solution). An 8% aqueous solution of aluminum sulfate was added to the prepared sodium silicate solution with constant stirring at a speed of 2-3 rpm. Such a technological technique makes it possible to more evenly distribute the modifier in the binder volume with a smooth decrease in its pH value. Then dry components (refractory fillers, stabilizers) were fed into the working capacity of the mixer. Mixing was carried out for 10-12 minutes at a blade rotation speed of 18-20 rpm. The compositions and properties of non-stick coatings are given in table. 1 and 2. An example of the practical implementation of non-stick coating compositions is presented in table. 3.
Противопригарное упрочняющее покрытие наносилось на поверхность образцов с помощью краскопульта. Сушка окрашенных образцов из жидкостекольной смеси и смесей с ЛСТ производилась при температуре 200-250oC. В качестве огнеупорного наполнителя использовались следующие материалы: бентонит (ГОСТ 3226-77), нижнеувельская формовочная глина (ТУ-14-8336-80), пылевидный кварц (маршалит), кристаллический графит (ГЛ-1) и пылевидный отход абразивного производства (циркониевый концентрат).A non-stick hardening coating was applied to the surface of the samples using a spray gun. Drying of the painted samples from a liquid-glass mixture and mixtures with LFW was carried out at a temperature of 200-250 o C. The following materials were used as a refractory filler: bentonite (GOST 3226-77), Lower Uvel molding clay (TU-14-8336-80), dust-like quartz (marshalite), crystalline graphite (GL-1) and dusty waste of abrasive production (zirconium concentrate).
В предлагаемых вариантах составов противопригарного покрытия количество модифицированного жидкостекольного связующего находится в пределах 2.5-6.5%, что является оптимальной величиной для обеспечения поверхностной прочности (осыпаемости) и противопригарных свойств. При уменьшении связующего в составе противопригарного покрытия происходит потеря его поверхностной прочности, а при увеличении связующего - противопригарное покрытие ухудшает свои противопригарные свойства. In the proposed embodiments of the non-stick coating compositions, the amount of the modified liquid-glass binder is in the range of 2.5-6.5%, which is the optimal value to ensure surface strength (crumbling) and non-stick properties. With a decrease in the binder in the composition of the non-stick coating, its surface strength is lost, and with an increase in the binder, the non-stick coating worsens its non-stick properties.
Внедрение заявляемых составов противопригарного покрытия при производстве крупных стальных или чугунных отливок позволит снизить расход жидкостекольного связующего и получить отливки без пригара. Это позволит получить экономический эффект за счет снижения себестоимости производства отливок и за счет сокращения брака литья из-за пригара. The implementation of the inventive compositions of non-stick coatings in the production of large steel or cast iron castings will reduce the consumption of liquid glass binder and get castings without burning. This will allow to obtain an economic effect by reducing the cost of production of castings and by reducing casting defect due to sticking.
Источники информации
1. Васин Ю.П., Иткис З.Я. Окислительные смеси в конвейерном производстве стального литья.- Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1973, 154 с.Sources of information
1. Vasin Yu.P., Itkis Z.Ya. Oxidizing mixtures in the conveyor production of steel casting. - Chelyabinsk: South Ural Book Publishing House, 1973, 154 p.
2. Белянский Д. С., Лапин В.В., Торопов Н.А. Физико-химические системы силикатной технологии.- М.: Промстройиздат, 1954, 372 с. 2. Belyansky D. S., Lapin V.V., Toropov N.A. Physical and chemical systems of silicate technology.- M .: Promstroyizdat, 1954, 372 p.
3. Валисовский И.В. Пригар на отливках.- М.: Машиностроение, 1983, 191 с. 3. Valisovsky I.V. Prigar on castings.- M.: Mechanical Engineering, 1983, 191 p.
4. Дорошенко С. П. , Дробязко В.Н., Ващенко К.И. Получение отливок без пригара в песчаных формах.- М.: Машиностроение, 1978, 203 с. 4. Doroshenko S.P., Drobyazko V.N., Vashchenko K.I. Obtaining castings without stick in sand forms.- M .: Mechanical Engineering, 1978, 203 p.
5. А. c. N 766731 (СССР), кл. B 22 C 3/00. Противопригарные краски для литейных форм и стержней. И.В. Матвеенко и А.З. Исагулов. Опубл. в БИ N 36, 1980. 5. A. c. N 766731 (USSR), cl. B 22
6. А.c. N 1288988 (СССР), кл. B 22 C 3/00. Состав для противопригарного покрытия литейных форм и стержней. Опубл. 30.05.92. 6. A.c. N 1288988 (USSR), cl. B 22
7. А.c. N 1752481 (СССР), кл. B 22 C 3/00. Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней. В.Н. Эктова, В.В. Эктов и др. Опубл. в БИ N 29, 07.08.92. 7. A.c. N 1752481 (USSR), cl. B 22
8. Ребиндер П.А. Взаимосвязь поверхностных и объемных свойств растворов поверхностно-активных веществ. - Сб. трудов: "Успехи коллоидной химии".- М.: Наука, 1973, 26 с. 8. Rebinder P.A. The relationship of surface and bulk properties of solutions of surfactants. - Sat Proceedings: "Advances in Colloidal Chemistry." - M.: Nauka, 1973, 26 p.
9. Михайлов Н.В., Ребиндер П.А. О структурно-механических свойствах дисперсных и высокомолекулярных систем. - Коллоидный журнал, 1955, N 2, 6 с. 9. Mikhailov N.V., Rebinder P.A. On the structural and mechanical properties of disperse and high molecular systems. - Colloid Journal, 1955,
Claims (1)
Огнеупорный наполнитель - 42,0 - 55,5
Жидкостекольное связующее - 2,5 - 6,5
Стабилизатор - 4,0 - 5,0
Сульфат алюминия - 0,048 - 0,08
Вода техническая - Остальное
2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя оно содержит пылевидный кварц и кристаллический графит, а в качестве стабилизатора формовочную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Пылевидный кварц - 42,0 - 45,0
Кристаллический графит - 2,0 - 2,5
Формовочная глина - 4,0 - 5,0
Жидкостекольное связующее - 4,0 - 6,0
Сульфат алюминия - 0,048...0,050
Вода техническая - Остальное
3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя оно содержит пылевидный кварц, а в качестве стабилизатора - формовочную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Пылевидный кварц - 43,0 - 45,0
Формовочная глина - 4,0 - 4,5
Жидкостекольное связующее - 5,0 - 6,5
Сульфат алюминия - 0,07 - 0,08
Вода техническая - Остальное
4. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя оно содержит циркониевый концентрат, а в качестве стабилизатора бентонит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Циркониевый концентрат - 52,0 - 53,0
Бентонит - 4,5 - 5,0
Жидкостекольное связующее - 2,5 - 5,0
Сульфат алюминия - 0,07 - 0,08
Вода техническая - Остальное21. Non-stick coating for foundry molds and cores, including a refractory filler, a liquid glass binder, a stabilizer and water, characterized in that it additionally contains aluminum sulfate as a liquid glass binder modifier in the following ratio of ingredients, wt.%:
Refractory filler - 42.0 - 55.5
Liquid glass binder - 2.5 - 6.5
Stabilizer - 4.0 - 5.0
Aluminum sulfate - 0.048 - 0.08
Industrial water - Other
2. The coating according to claim 1, characterized in that it contains powdered quartz and crystalline graphite as a refractory filler, and molding clay in the following ratio of ingredients, wt. %:
Dust Quartz - 42.0 - 45.0
Crystalline graphite - 2.0 - 2.5
Molding clay - 4.0 - 5.0
Liquid glass binder - 4.0 - 6.0
Aluminum sulfate - 0.048 ... 0.050
Industrial water - Other
3. The coating according to claim 1, characterized in that it contains powdered quartz as a refractory filler, and molding clay as a stabilizer in the following ratio of ingredients, wt.%:
Dust Quartz - 43.0 - 45.0
Molding clay - 4.0 - 4.5
Liquid glass binder - 5.0 - 6.5
Aluminum sulphate - 0.07 - 0.08
Industrial water - Other
4. The coating according to claim 1, characterized in that it contains zirconium concentrate as a refractory filler, and bentonite as a stabilizer in the following ratio of ingredients, wt.%:
Zirconium concentrate - 52.0 - 53.0
Bentonite - 4.5 - 5.0
Liquid glass binder - 2.5 - 5.0
Aluminum sulphate - 0.07 - 0.08
Industrial water - Other2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99113004A RU2151019C1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Antipenetration wash for molds and rods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99113004A RU2151019C1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Antipenetration wash for molds and rods |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2151019C1 true RU2151019C1 (en) | 2000-06-20 |
Family
ID=20221424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99113004A RU2151019C1 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Antipenetration wash for molds and rods |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2151019C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443502C1 (en) * | 2010-08-31 | 2012-02-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) | Parting paint for moulds and cores |
| RU2461438C1 (en) * | 2011-01-20 | 2012-09-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Nanostructured coat for surface modification of foundry goods |
| RU2489225C2 (en) * | 2011-08-23 | 2013-08-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Non-stick thermally stable paint for sand and metal moulds (versions) |
| RU2574615C1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Parting paint for moulds and cores |
| RU2763056C1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-27 | Сергей Владимирович Моисеев | Composition for preparation of non-stick coating for casting molds and rods and non-stick coating on its basis |
-
1999
- 1999-06-21 RU RU99113004A patent/RU2151019C1/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443502C1 (en) * | 2010-08-31 | 2012-02-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) | Parting paint for moulds and cores |
| RU2461438C1 (en) * | 2011-01-20 | 2012-09-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Nanostructured coat for surface modification of foundry goods |
| EA020821B1 (en) * | 2011-01-20 | 2015-02-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Composition for forming nanostructured coat for surface modification of foundry goods |
| RU2489225C2 (en) * | 2011-08-23 | 2013-08-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Non-stick thermally stable paint for sand and metal moulds (versions) |
| RU2574615C1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Parting paint for moulds and cores |
| RU2763056C1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-27 | Сергей Владимирович Моисеев | Composition for preparation of non-stick coating for casting molds and rods and non-stick coating on its basis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105102147B (en) | The purposes of molding material mixture, mold or mold core and its manufacturing method and barium sulfate containing barium sulfate | |
| CN104259379B (en) | For the defeated and dispersed toughener of sodium silicate sand | |
| US5911269A (en) | Method of making silica sand molds and cores for metal founding | |
| CA1068730A (en) | Cement composition | |
| BRPI0813416B1 (en) | Method for preparing a monolithic refractory | |
| JPS59227794A (en) | Ceramic fiber composition | |
| CN104045361A (en) | Aluminum silica sol composite combined aluminum silicon carbide castable and preparation method thereof | |
| BR0209326B1 (en) | METHOD OF PRODUCTION OF A SAND CORE FOR METAL MOLDING. | |
| RU2151019C1 (en) | Antipenetration wash for molds and rods | |
| Rabbii | Sodium silicate glass as an inorganic binder in foundry industry | |
| WO2009062070A1 (en) | Material used to combat thermal expansion related defects in high temperature casting processes | |
| JPS5844945A (en) | Mold coating material for prevention of carburization and sulfurization used for organic self-hardening mold | |
| WO2009046128A1 (en) | Material used to combat thermal expansion related defects in the metal casting process | |
| JPH01239049A (en) | Binder | |
| RU2148464C1 (en) | Mixture for casting form and rod making | |
| SU863141A1 (en) | Suspension for producing casting ceramic moulds made with use of investment patterns | |
| SU876254A1 (en) | Composition for making ceramic moulds obtaining by investment patterns | |
| JPS6152112B2 (en) | ||
| SU1318345A1 (en) | Liquid self-hardening sand for making moulds and cores | |
| SU1243883A1 (en) | Method of producing silicate binder | |
| SU856643A1 (en) | Sand for producing casting moulds | |
| SU599910A1 (en) | Solution for strengthening ceramic shell moulds | |
| RU2151018C1 (en) | Mix for manufacturing molds and rods (versions) | |
| SU1447522A1 (en) | Method of producing refractory coating bottom plate of ingot moulds | |
| SU944724A1 (en) | Method of producing composition for making casting moulds with use of investment patterns |