RU2721974C1 - Method of producing ceramic mixture and ceramic mixture - Google Patents
Method of producing ceramic mixture and ceramic mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721974C1 RU2721974C1 RU2019124721A RU2019124721A RU2721974C1 RU 2721974 C1 RU2721974 C1 RU 2721974C1 RU 2019124721 A RU2019124721 A RU 2019124721A RU 2019124721 A RU2019124721 A RU 2019124721A RU 2721974 C1 RU2721974 C1 RU 2721974C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- temperature
- electrocorundum
- paraffin
- ceramic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/02—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейных технологий, технологии силикатов и может быть использовано для получения керамических стержней для литья по выплавляемым моделям.The invention relates to the field of foundry technology, technology of silicates and can be used to obtain ceramic rods for investment casting.
Известна смесь и способ получения керамической смеси литейных керамических стержней (Патент RU №2662514, МПК: B22C 9/10, B22C 1/00, публ. 26.07.2018), являющаяся аналогом, содержащая электрокорунд, легкоплавкий органический пластификатор на основе парафина с полиэтиленом и кремнийсодержащее связующее, в качестве кремнийсодержащего связующего она содержит плавленую двуокись кремния, при этом дополнительно содержит реакционно-активную анатазную модификацию диоксида титана и карбид кремния при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: электрокорунд зернистостью 30-120 мкм 81-89,7, плавленая двуокись кремния 9,0-14,0, анатазная модификация диоксида титана 0,3-2, карбид кремния 1-3, легкоплавкий пластификатор на основе, парафина с полиэтиленом сверх 100% 10-16.A known mixture and method for producing a ceramic mixture of casting ceramic rods (Patent RU No. 2662514, IPC: B22C 9/10, B22C 1/00, publ. 07.26.2018), which is an analogue containing electrocorundum, a low-melting organic plasticizer based on paraffin with polyethylene and silicon-containing binder, as a silicon-containing binder, it contains fused silica, while additionally containing a reactive anatase modification of titanium dioxide and silicon carbide in the following ratio of ingredients, wt. %: electrocorundum with a granularity of 30-120 μm 81-89.7, fused silica 9.0-14.0, anatase modification of titanium dioxide 0.3-2, silicon carbide 1-3, low-melting plasticizer based on paraffin wax with polyethylene over 100% 10-16.
В обогреваемый конвертор одновременно загружается подготовленная ранее стержневая смесь с мелющими телами в соотношении 1:1, включается обогрев конвертора и зернистый материал перемешивается всухую при температуре 100-120°С в течение 1 часа.The rod mixture prepared previously with grinding media in a ratio of 1: 1 is simultaneously loaded into the heated converter, the converter heating is turned on and the granular material is mixed dry at a temperature of 100-120 ° C for 1 hour.
Недостатком известного патента RU2662514 является недостаточная прочность смеси для керамических стержней для изготовления отливок методом направленной кристаллизации и использование электрокорунда с высокой зернистостью.A disadvantage of the known patent RU2662514 is the insufficient strength of the mixture for ceramic rods for the manufacture of castings by the method of directed crystallization and the use of electrocorundum with high grit.
Известен наиболее близкий аналог по технической сущности (прототип) – керамическая смесь и способ получения керамической смеси (Патент RU 2098220, МПК: B22C 9/10, B21C 1/22, публ. 10.04.1998), по которому смесь из электрокорунда, пластификатора и спекающей добавки дополнительно содержит предварительно прокаленный пылевидный кварц, при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: электрокорунд зернистостью 40-120 мкм 17-40, пылевидный возгон шамотного производства 0,4-1,6, алюминиевый порошок АСД-4 0,5-1,5, пластификатор на основе парафина 13-17, олеиновая кислота 0,4-1,5, пылевидный кварц остальное. При реализации способа в конвертор одновременно загружаются расчетные количества прокаленного пылевидного кварца, электрокорунда, алюминиевого порошка марки АСД-4, пылевидного возгона шамотного производства с мелющими шарами и перемешиваются в течение 1,0 - 1,5 часа, далее тонкой струей вливают олеиновую кислоту и перемешивают в течение 0,5-1,0 часа. Затем, нагревая конвертор до 80 - 90oC, вводят парафин, перемешивают составляющие 0,5-1,0 ч и вливают предварительно расплавленный при 130-140oC пластификатор на основе парафина с полиэтиленом с последующим перемешиванием при температуре 100-110oC в течение 0,5-1,0 ч. Пылевидный кварц перед использованием прокаливают при 1300 ч 1350oC в течение 16 - 24 ч для перевода в-кварца в a-кристобалит.The closest analogue is known by technical essence (prototype) - a ceramic mixture and a method for producing a ceramic mixture (Patent RU 2098220, IPC: B22C 9/10, B21C 1/22, publ. 04/10/1998), according to which the mixture is made of electrocorundum, plasticizer and the sintering additive further comprises a pre-calcined pulverized silica, in the following ratio of ingredients, wt. %: electrocorundum with a granularity of 40-120 microns 17-40, dust-like sublimation of chamotte production 0.4-1.6, aluminum powder ASD-4 0.5-1.5, a plasticizer based on paraffin 13-17, oleic acid 0.4 -1.5, dusty quartz rest. When implementing the method, the calculated quantities of calcined pulverized silica, electrocorundum, aluminum powder of the ASD-4 grade, pulverized sublimation of chamotte production with grinding balls are simultaneously loaded into the converter and mixed for 1.0 - 1.5 hours, then oleic acid is poured into a thin stream and mixed within 0.5-1.0 hours. Then, heating the converter to 80 - 90 o C, paraffin is introduced, the components are mixed for 0.5-1.0 hours and the plasticizer based on paraffin and polyethylene pre-melted at 130-140 o C is poured, followed by stirring at a temperature of 100-110 o C within 0.5-1.0 hours. Dust quartz before use is calcined at 1300 hours 1350 o C for 16 to 24 hours to convert β -quartz to α-cristobalite.
Недостатком данного способа и смеси является процедура предварительной прокалки пылевидного кварца при температуре 1300-1350oC в течение 16-24 ч и использование электрокорунда с высокой зернистостью и олеиновой кислоты, что добавляет дополнительные операции в технологический процесс, обеспечивает повышенную пористость смеси для керамических стержней, что приведет к снижению выхода годных керамических стержней.The disadvantage of this method and mixture is the procedure of preliminary calcination of pulverized silica at a temperature of 1300-1350 o C for 16-24 hours and the use of electrocorundum with high granularity and oleic acid, which adds additional operations to the process, provides increased porosity of the mixture for ceramic rods, which will lead to a decrease in yield of ceramic rods.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемой группы изобретений и не может быть реализовано при использовании прототипа, является пониженная пористость, повышенная плотность и прочность керамической смеси и повышение выхода годных керамических стержней, сокращение технологического процесса.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the proposed group of inventions and cannot be realized using the prototype, is reduced porosity, increased density and strength of the ceramic mixture and increased yield of ceramic rods, reduction of the technological process.
Технической задачей предлагаемого изобретения является приготовление керамической смеси с пониженной пористостью, повышенной прочностью и повышением выхода годных стержней из керамической смеси.The technical task of the invention is the preparation of ceramic mixtures with reduced porosity, increased strength and increased yield of suitable rods from the ceramic mixture.
Техническая задача решается тем, что в способе получения керамической смеси, заключающемся в том, что смешивают электрокорунд, спекающую добавку алюминиевого порошка и легкоплавкий органический пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, все помещают в конвертор, одновременно с этим мелющие тела загружают в конвертор и перемешивают всю смесь при температуре 100÷110 0С не менее 1,0÷1,5 часов, согласно изобретению, применяют электрокорунд по фракционному составу, дополнительно добавляют добавку для снижения температуры спекания в виде анатазной модификации диоксида титана, спекающую добавку алюминиевого порошка, все помещают в конвертор, одновременно с мелющими телами и перемешивают всю массу при температуре 110÷130 0С не менее 1,5÷5 часов, после чего добавляют пластификатор на основе парафина с полиэтиленом и смесь снова перемешивают в течение не менее 1,5÷5 часов, далее керамическая масса сливается в поддон и охлаждается при нормальных условиях температуре 23÷25 0С до полного затвердевания. The technical problem is solved in that in the method for producing a ceramic mixture, which consists in mixing electrocorundum, a sintering additive of aluminum powder and a low-melting organic plasticizer based on paraffin with polyethylene, everything is placed in a converter, at the same time, the grinding bodies are loaded into the converter and mixed all the mixture at a temperature of 100 ÷ 110 0 C for at least 1.0 ÷ 1.5 hours, according to the invention, electrocorundum is used in fractional composition, an additive is added to lower the sintering temperature in the form of anatase modification of titanium dioxide, a sintering additive of aluminum powder, everything is placed in the converter, simultaneously with grinding media, and mix the whole mass at a temperature of 110 ÷ 130 0 C for at least 1.5 ÷ 5 hours, after which a plasticizer based on paraffin with polyethylene is added and the mixture is again mixed for at least 1.5 ÷ 5 hours, Further, the ceramic mass is poured into a pallet and cooled under normal conditions at a temperature of 23 ÷ 25 0 С to full hardening.
Техническая задача решается тем, что керамическая смесь, содержащая электрокорунд, спекающую добавку алюминиевого порошка и легкоплавкий органический пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, согласно изобретению, содержит электрокорунд различных фракций, дополнительно содержит добавку для снижения температуры спекания в виде анатазной модификации диоксида титана, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The technical problem is solved in that the ceramic mixture containing electrocorundum, a sintering additive of aluminum powder and a low-melting organic plasticizer based on paraffin with polyethylene, according to the invention, contains electrocorundum of various fractions, additionally contains an additive to reduce the sintering temperature in the form of anatase modification of titanium dioxide, in the following ratio of ingredients, wt.%:
В предлагаемом изобретении, в отличие от прототипа, применен электрокорунд по фракционному составу. За счет оптимизации фракционного состава повышается плотность структуры керамической смеси и геометрическая стабильность стержня.In the present invention, in contrast to the prototype, electrocorundum is used in fractional composition. By optimizing the fractional composition, the structure density of the ceramic mixture and the geometric stability of the rod are increased.
Применена анатазная модификация диоксида титана, которая снижает температуру спекания алюмосиликатных стержней неэвтектического состава. Диоксид титана является фазой с большой концентрацией вакансий, что является фактором интенсификации диффузионных процессов в стержне при обжиге. Добавка ТiO2 снижает температуру спекания корунда, при этом образуется твердый раствор ТiO2 в Аl2О3, что вызывает искажение кристаллической решетки электрокорунда и, как следствие, более активное спекание и рекристаллизацию материала стержня. The anatase modification of titanium dioxide was used, which reduces the sintering temperature of non-eutectic aluminosilicate rods. Titanium dioxide is a phase with a high concentration of vacancies, which is a factor in the intensification of diffusion processes in the rod during firing. The addition of TiO2 reduces the sintering temperature of corundum, and a solid solution of TiO2 in Al2O3 is formed, which causes distortion of the crystal lattice of electrocorundum and, as a result, more active sintering and recrystallization of the rod material.
При применении в смеси анатазной модификации диоксида титана менее 0,3% не происходит снижение температуры спекания.When anatase modification of titanium dioxide is used in a mixture of less than 0.3%, there is no decrease in sintering temperature.
При применении смеси анатазной модификации диоксида титана более 5% происходит снижение прочности керамических стержней.When using a mixture of anatase modification of titanium dioxide more than 5%, the strength of ceramic rods decreases.
Введение в смесь алюминиевого порошка, например, АСД-4 обеспечивает требуемое спекание электрокорунда, являющегося мелкодисперсной составляющей, релаксирующей возникающие при обжиге смеси напряжения и исключающей трещинообразование при твердофазном спекании, формируя при этом требуемую пористость керамических стержней. При применении в смеси алюминиевого порошка менее 1 % никаких изменений в прочности изделий не наблюдается. При применении в смеси алюминиевого порошка более 9% происходит повышение прочности выше требуемого уровня, что приводит к затруднительному удалению стержней из отливок.The introduction of aluminum powder into the mixture, for example, ASD-4, provides the required sintering of electrocorundum, which is a finely dispersed component, which relaxes the stresses arising during firing of the mixture and excludes crack formation during solid phase sintering, thereby forming the required porosity of ceramic rods. When using aluminum powder in a mixture of less than 1%, no changes in the strength of the products are observed. When using aluminum powder in a mixture of more than 9%, the strength increases above the required level, which leads to the difficult removal of the rods from the castings.
Применен легкоплавкий органический пластификатор на основе парафина с полиэтиленом, вследствие этого создаются условия для повышения прочности керамической смеси после ее обжига. В случае использования пластификатора, например, ПП-10 количество предварительно вводимого парафина дается из расчета получения в керамической смеси пластификатора на основе парафина с 5% полиэтилена. При применении в смеси парафина с полиэтиленом сверх 100% менее 9,8% наблюдается высокая вязкость, непропрессовка, пузырьки воздуха в объёме изделия. При применении в смеси парафина с полиэтиленом сверх 100% свыше 17,8% наблюдается высокая вязкость, замедленное застывание, коробление геометрии изделия.A low-melting organic plasticizer based on paraffin with polyethylene was used, as a result of this, conditions are created to increase the strength of the ceramic mixture after firing it. In the case of using a plasticizer, for example, PP-10, the amount of pre-injected paraffin is given based on the production of a plasticizer based on paraffin with 5% polyethylene in a ceramic mixture. When used in a mixture of paraffin with polyethylene in excess of 100% less than 9.8%, high viscosity, non-pressing, air bubbles in the volume of the product are observed. When used in a mixture of paraffin with polyethylene in excess of 100% over 17.8%, high viscosity, delayed solidification, warping of the product geometry are observed.
Предлагаемая группа изобретений способа получения керамической смеси и керамической смеси, применяемые для изготовления литейных керамических стержней, успешно прошли экспериментальные испытания по выбору соотношений ингредиентов и в настоящее время проходит подготовка производства, при этом обеспечивается пониженная пористость керамической смеси, повышенная плотность и повышенную прочность, увеличивается выход годных стержней из керамической смеси с меньшей трудоемкостью и материалоемкостью.The proposed group of inventions of a method for producing a ceramic mixture and ceramic mixture used for the manufacture of foundry ceramic rods, successfully passed experimental tests to select the ratio of ingredients and is currently preparing for production, while providing a reduced porosity of the ceramic mixture, increased density and increased strength, increased yield suitable rods made of ceramic mixture with less labor and material consumption.
На фиг. 1 представлена блок-схема процесса получения керамической смеси. Способ реализуется следующим образом. В конвертор при комнатной температуре 23÷25 0С совместно загружаются электрокорунд по фракционному составу, спекающие добавку алюминиевого порошка, добавки для снижения температуры спекания в виде анатазной модификации диоксида титана, мелющие тела, устанавливают температуру 110÷130 0С. При достижении установленной температуры конвертора смесь порошков перемешивается в течение 1,5÷5 часов. После перемешивания порошков в конвертор при той же температуре загружается пластификатор на основе парафина с полиэтиленом и перемешивается еще в течение 1,5÷5 часов. Далее керамическая смесь сливается в поддон и остывает при нормальных условиях при температуре 23÷25 0С до полного затвердевания. In FIG. 1 is a flowchart of a ceramic mixture production process. The method is implemented as follows. Electrocorundum of fractional composition, sintering an additive of aluminum powder, additives to reduce the sintering temperature in the form of anatase modification of titanium dioxide, grinding media set the temperature to 110 ÷ 130 0 C at a temperature of 23 ÷ 25 0 С; the mixture of powders is mixed for 1.5 ÷ 5 hours. After mixing the powders, a paraffin-based plasticizer with polyethylene is loaded into the converter at the same temperature and mixed for another 1.5–5 hours. Next, the ceramic mixture is poured into a tray and cools under normal conditions at a temperature of 23 ÷ 25 0 C until it solidifies.
Пример 1. Применяли соотношение ингредиентов: электрокорунд по фракционному составу 50-90 мкм - 35%, 40-80 мкм - 25 %, 10-50 мкм - 17%, 5-20 мкм - 15%, 1-10 мкм - 2%; анатазная модификация диоксида титана - 2%; алюминиевый порошок - 4%; парафин с полиэтиленом сверх 100% - 16%. Example 1. The ratio of ingredients was used: electrocorundum in the fractional composition of 50-90 microns - 35%, 40-80 microns - 25%, 10-50 microns - 17%, 5-20 microns - 15%, 1-10 microns - 2% ; anatase modification of titanium dioxide - 2%; aluminum powder - 4%; paraffin with polyethylene in excess of 100% - 16%.
Пример 2. Применяли: электрокорунд по фракционному составу 50-90 мкм - 31%, 40-80 мкм - 22%, 10-50 мкм - 16 %, 5-20 мкм - 16 %, 1-10 мкм -5%; анатазная модификация диоксида титана - 5%; алюминиевый порошок - 5%; парафин с полиэтиленом сверх 100% - 17 % по предложенному способу. В приведенных примерах достигается пониженная пористость, повышенная плотность и прочность смеси.Example 2. Used: electrocorundum in the fractional composition of 50-90 microns - 31%, 40-80 microns - 22%, 10-50 microns - 16%, 5-20 microns - 16%, 1-10 microns -5%; anatase modification of titanium dioxide - 5%; aluminum powder - 5%; paraffin with polyethylene in excess of 100% - 17% according to the proposed method. In the above examples, reduced porosity, increased density and strength of the mixture are achieved.
Таким образом, предлагаемая группа изобретений с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет получить керамическую массу для изготовления керамических стержней без использования предварительно прокаленного пылевидного кварца, с пониженной пористостью и повышенной плотностью керамической смеси и увеличенным выходом годных керамических стержней с меньшей трудоемкостью и материалоемкостью.Thus, the proposed group of inventions with the above distinguishing features, together with the known features, allows to obtain a ceramic mass for the manufacture of ceramic rods without using pre-calcined pulverized quartz, with reduced porosity and increased density of the ceramic mixture and increased yield of ceramic rods with less labor and material consumption.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019124721A RU2721974C1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Method of producing ceramic mixture and ceramic mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019124721A RU2721974C1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Method of producing ceramic mixture and ceramic mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2721974C1 true RU2721974C1 (en) | 2020-05-25 |
Family
ID=70803386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019124721A RU2721974C1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Method of producing ceramic mixture and ceramic mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2721974C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3700023A (en) * | 1970-08-12 | 1972-10-24 | United Aircraft Corp | Casting of directionally solidified articles |
| SU435048A1 (en) * | 1971-08-27 | 1974-07-05 | А. И. Чечеткин, М. Л. Подольский , В. Незаметдинов | CERAMIC MASS FOR THE MAKING OF RODS |
| US4093017A (en) * | 1975-12-29 | 1978-06-06 | Sherwood Refractories, Inc. | Cores for investment casting process |
| SU1468639A1 (en) * | 1986-07-30 | 1989-03-30 | Производственное объединение "Ленинградский завод турбинных лопаток" им.50-летия СССР | Sand for making casting ceramic cores |
| RU2098220C1 (en) * | 1996-05-21 | 1997-12-10 | Челябинский государственный технический университет | Mixture and method for manufacturing casting ceramic cores |
-
2019
- 2019-08-05 RU RU2019124721A patent/RU2721974C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3700023A (en) * | 1970-08-12 | 1972-10-24 | United Aircraft Corp | Casting of directionally solidified articles |
| SU435048A1 (en) * | 1971-08-27 | 1974-07-05 | А. И. Чечеткин, М. Л. Подольский , В. Незаметдинов | CERAMIC MASS FOR THE MAKING OF RODS |
| US4093017A (en) * | 1975-12-29 | 1978-06-06 | Sherwood Refractories, Inc. | Cores for investment casting process |
| SU1468639A1 (en) * | 1986-07-30 | 1989-03-30 | Производственное объединение "Ленинградский завод турбинных лопаток" им.50-летия СССР | Sand for making casting ceramic cores |
| RU2098220C1 (en) * | 1996-05-21 | 1997-12-10 | Челябинский государственный технический университет | Mixture and method for manufacturing casting ceramic cores |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104043770B (en) | A kind of sintering ceramic mold core filler powder | |
| RU2721974C1 (en) | Method of producing ceramic mixture and ceramic mixture | |
| US3473599A (en) | Production of metal castings | |
| CN102161212A (en) | Method for manufacturing low-cost slag blocking dam | |
| Sarkar et al. | Study on the effect of deflocculant variation in high-alumina low-cement castable | |
| RU2206930C1 (en) | Method for producing ceramic materials incorporating ferric oxide, alumina, and silicon dioxide for nuclear-reactor molten core trap | |
| RU2061572C1 (en) | Self-curing sand for manufacture of casting molds and cores | |
| US3690366A (en) | Production of molds | |
| RU2427441C1 (en) | Fluid mix with increased thermochemical stability for pattern casting 3d moulds | |
| RU2371277C1 (en) | Method for making of moulding material for sand-cement moulds | |
| RU2547071C1 (en) | Method to make ceramic shells for casting on removed models | |
| SU1766575A1 (en) | Self-hardening sand for mould and rod producing | |
| SU1468639A1 (en) | Sand for making casting ceramic cores | |
| RU2822232C1 (en) | Method of producing complex-shaped corundum-mullite refractory articles | |
| RU2252103C1 (en) | Pouring self-setting molding sand for making molds and cores at producing castings with use of investment patterns | |
| RU2163854C1 (en) | Sand for making molds and cores with gypsum binder at producing castings of non- ferrous and precious alloys | |
| RU2513072C1 (en) | Method to produce high-density water slip based on quartz glass | |
| RU2129932C1 (en) | Mix for manufacturing ceramic molds and rods in production of non- ferrous and precious alloys and method of preparation thereof | |
| SU1313553A1 (en) | Sand for making moulds and cores | |
| SU1172146A1 (en) | Self-hardening sand for producing moulds and cores | |
| KR890000048B1 (en) | Wax composition for wax mould | |
| RU2326750C1 (en) | Poured self hardening blend on cement binding for fabrication of precision castings | |
| RU2369462C1 (en) | Exothermal mixture for heating heads of steel and iron castings | |
| RU2132760C1 (en) | Sand for making ceramic casting cores | |
| RU2170717C1 (en) | Method of manufacture of corundum crucibles from low-cement refractory concrete |