SU829316A1

SU829316A1 - Method of calcining ceramic moulds produced with use of investment patterns

Info

Publication number: SU829316A1
Application number: SU792753099A
Authority: SU
Inventors: Борис Абрамович Кириевский; Николай Васильевич Шипулин; Валерий Васильевич Чихачев; Вячеслав Петрович Марфунин; Феликс Михайлович Березовский; Герберт Георгиевич Цайзер
Original assignee: Тульский Оружейный Завод; Институт Проблем Литья Ан Украинскойсср
Priority date: 1979-04-16
Filing date: 1979-04-16
Publication date: 1981-05-15

Description

1one

Изобретение относитс к литейному производству и может быть использовано в литейньох цехах,где примен етс технологи лить по выплавл емым модел м.The invention relates to foundry and can be used in foundry shops where casting technology is used.

Известен способ прОкалки керамических форм, который заключаетс в нагреве формы с наполнителем до , вылер/-:ки при этой температуре fll There is a known method of ceramic ceramic molds, which consists in heating the mold with the filler before, expelled / - ki at this temperature fll

Одной из причин необходимости нагревани до столь высоких температур () и длительной выдержки вл етс требование полного удалени модельного состава с целью исключени литейного брака. Полное удаление продуктов остатка мОдельного состава при известной технологии достигаетс при не менее 900°С. Св зано это с тем, что в атмосфере печи имеет место восстановительна атмосфера (за счет продуктов горени ) и процесс сгорани невозможен. Удаление модельного сотава идет за счет испарени и разлжени продуктов модельного состава а не за счет сгорани .One of the reasons for the need to heat to such high temperatures () and prolonged exposure is the requirement to completely remove the model composition in order to eliminate casting. The complete removal of the products of the residue of the composition with the known technology is achieved at not less than 900 ° C. This is due to the fact that a reducing atmosphere takes place in the furnace atmosphere (due to combustion products) and the combustion process is impossible. The removal of the model sotava is due to evaporation and decomposition of the products of the model composition and not due to combustion.

Известен также способ прокалки, предусматривающий интенсификацию процесса сгорани за счет вводаThere is also known a method of calcining, providing for the intensification of the combustion process by entering

кислородсодержащих веществ, например марганцевой руды, и, как следствие , выгорание остатков модельного состава из керамической оболочки за счет действи на него кислорода Г21.oxygen-containing substances, such as manganese ore, and, as a result, burnout of the remains of the model composition from the ceramic shell due to the effect of G21 oxygen on it.

Данный способ обеспечивает определенную интенсификацию процесса прокалки , однако эта степень весьма незначительна, так как до.ступ кис0 лорода непосредственно к остаткам i oдельного состава затруднен. Попадание его возможно либо через литниковую систему либо через корку. В первом случае возможно интенсивноеThis method provides a certain intensification of the calcination process; however, this degree is very insignificant, since the oxygen content directly to the residues and individual composition is difficult. Its hit is possible either through the gating system or through the crust. In the first case, perhaps intense

5 сгорание остатков модельного состава в полости литника, а не в отливке, особенно в объемах, удаленных от литника. Это приводит к неполному удалению остатков модельного состава, 5 combustion of residues of the model composition in the cavity of the sprue, and not in the casting, especially in volumes remote from the sprue. This leads to incomplete removal of residues of the model composition,

0 к неравномерному удалению, к излишнему расходу окислител и, как следствие , снижению прочности корки. Во втором случае попадание кислорода затруднено, так как оно зависит от 0 to uneven removal, to excessive oxidizer consumption and, as a consequence, to reduce the strength of the peel. In the second case, the entry of oxygen is difficult, since it depends on

5 газопроницаемости формы, и содержа . ние различных микросоединений дл улучшени выбиваемости в данном случае затруднено.5 gas permeability forms, and containing. It is difficult in this case to understand the various micro compounds to improve the knockability.

Известен способ прокаливани керамических форм с предварительноThe known method of calcining ceramic forms with pre

введенным непосредственно в состав суспензии активного кислородсодержащего вещества, например бертолето.вой соли (кСЮз) З introduced directly into the composition of the suspension of the active oxygen-containing substance, for example bertoleto.voy salt (kSUz) W

В керамических формах, которые прокалены этим способом и в которых получают отливки, имеющие на поверхности выступы с соотношением толщины или диаметра к длине выступа 0, не происходит полного сгорани остатков модельной композиции в керамической оболочке, что требует увеличени продолжительности прокалки. Это обусловлено тем,что при получении корки (первого сло ) оболочки не обеспечиваетс равномерное распределение окислител на выступающей части отливки.In the ceramic forms, which are calcined in this way and in which castings are obtained, having protrusions on the surface with a ratio of thickness or diameter to the length of the protrusion 0, there is no complete combustion of the remnants of the model composition in the ceramic shell, which requires an increase in the duration of calcination. This is due to the fact that in obtaining the crust (first layer) of the shell, the oxidizer is not evenly distributed on the protruding part of the casting.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ прокалки керамических форм, включающий сушку керамических оболочек, из которых предварительно удалены модели, и введение кислородсодержащего вещества - твердого окислител в керамическую оболочку перед ее прокалкой, в частности в сто к -литниковой системы (0,05-0,2 вес.% от веса заливаемой стали). При прокалке керамической оболочки окислитель выдел ет атомарный кислород, который интенсифицирует сгорание остатков модельной композиции в керамической оболочке и процесс прокалки (уменьшаетс врем прокалки и снижаетс необходима температура прокаливани ) Г43 The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is the method of calcining ceramic forms, including drying the ceramic shells from which the models have been previously removed, and introducing the oxygen-containing substance - a solid oxidant into the ceramic shell before it is calcined, in particular (0.05-0.2 wt.% From the weight of cast steel). When the ceramic shell is calcined, the oxidizer releases atomic oxygen, which intensifies the burning of the remains of the model composition in the ceramic shell and the calcination process (the calcination time is reduced and the calcination temperature is reduced) G43

К числу недостатков данного способа следуетотнести повышенный расход твердого окислител , вызванного тем, что окислитель находитс в сто ке -литниковой системы, а выдел кнцийс при разложении кислород направл етс как во внутреннюю полость формы так и в полость наполнител (через оболочку сто ка). Поэтому расход кислорода , а следовательно, и окислител увеличенный.Among the disadvantages of this method is the increased consumption of solid oxidant, caused by the fact that the oxidant is in the stand of the lye system, and oxygen is released during decomposition and is directed both into the internal cavity of the mold and into the cavity of the filler (through the shell of the sink). Therefore, the consumption of oxygen, and hence the oxidizer increased.

Цель изобретени - повышение вы-, хода годных отливок, имеющих выступы с соотношением высоты выступа к его толщине более 5.The purpose of the invention is to increase the yield of suitable castings having protrusions with a ratio of the height of the protrusion to its thickness of more than 5.

Поставленна . достигаетс тем, что керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор кислородсодержащего вещества с температурой разложени 200-бОО С с последующим удалением упом нутого раствора из керамической оболочки и Сушкой последней.Delivered. is achieved by immersing the ceramic shell in a saturated solution of an oxygen-containing substance with a decomposition temperature of 200-BOO C, followed by removing the said solution from the ceramic shell and drying the latter.

При этом в качестве кислородсодержащего вещества используют перманганат кали или калиевую селитру,или бертолетовую соль, а температуру упом нутого насыщенного раствори кислородсодержащего вещества принимают в. 8-10 раз больше остаточного содержани , модельной композиции в керамической оболочке.In this case, potassium permanganate or potassium nitrate, or bertolet salt is used as the oxygen-containing substance, and the temperature of the said saturated solution of the oxygen-containing substance is taken in. 8-10 times more residual, model composition in a ceramic shell.

Предложенный способ осуществл етс следующим образом.The proposed method is carried out as follows.

Изготавливаетс традиционным методом многослойна оболочка лить по выплавл емым модел м. После операции вытапливани модельного состава в воде, паре или модельном расплаве керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор окислител при 20-100 0. Раствор окислител , например КМп04. или бертолетовой соли , или калиевой селитры, или п тиокись ванади , приготавливают в емкости с подогревом. Температура раствора выбираетс в интервале 20100°С в св зи с необходимостью максимального увеличени содержани окислител в растворе. В зависимости от температуры раствора измен етс согласно данным растворимости и предложенное содержание растворител (насыщенный раствор). После выливани насыщенного раствора из полости оболочки последн подаетс на сушку. При этом часть насыщенного раствора остаетс на стенках формы и внутри ее. При сушке (нагреве) жидкость раствора испар етс и на внутренних стенках оболочки остаетс слой окислител . В процессе прокалки ПРИ нагреве выше 300-700 С окислитель разлагаетс с выделением кислорода . Остатки модельного состава сгорают . Процесс горени идет интенсивно при значительно меньших температурах (по сравнению с испарением).After the operation of melting the model composition in water, steam, or model melt, the ceramic shell is immersed in a saturated oxidizer solution at 20-100 0. The oxidant solution, for example, KMp04. or potassium chlorate, or potassium nitrate, or vanadium pentoxide, is prepared in a heated tank. The temperature of the solution is chosen in the range of 20100 ° C in connection with the need to maximize the content of the oxidizing agent in the solution. Depending on the temperature of the solution, it varies according to the solubility data and the suggested solvent content (saturated solution). After pouring the saturated solution from the cavity of the shell, the latter is applied for drying. In this case, part of the saturated solution remains on the walls of the mold and inside it. When drying (heating), the liquid of the solution evaporates and an oxidant layer remains on the inner walls of the shell. In the process of calcination when heated above 300-700 ° C, the oxidizer decomposes with the release of oxygen. The remains of the model composition are burned. The combustion process proceeds intensively at much lower temperatures (as compared with evaporation).

Количество вводимого окислител при этом существенно уменьшаетс ,так как окислитель равномерно распределе непосредственно в местах содержани остатков модельного состава и возникающий кислород сразу же вступает в реакцию горени модельного состава. Установлено, что если в известном . случае количество вводимого окислител составл ет 0,05-0,2% от веса заливаемой стали, то в предложенном способе количество окислител резко уменьшаетс и составл ет 0,005-0,02.In this case, the amount of oxidant introduced is significantly reduced, since the oxidant is evenly distributed directly at the sites where the residues of the model composition are contained, and the resulting oxygen immediately reacts to the combustion of the model composition. It is established that if in the well-known. If the amount of oxidant introduced is 0.05-0.2% of the weight of the cast steel, then in the proposed method the amount of oxidant decreases sharply and is 0.005-0.02.

При проведении опытных и промышленных исследований сравнивают известный С и предложенный способы прокаливани .In experimental and industrial studies, the known C and the proposed calcination methods are compared.

По известному способу в сто к ввод т 0,05 вес.% КМп04 в твердом виде. По предлагаемому способу оболочку формы окунают в раствор КМпОд при . В растворе содержитс 9,7 вес. КМпОд . После заполнени полости формы насыщенным раствором последний удал етс и форма сушитс при 125с.By a known method, 0.05% by weight of KMnO4 is introduced in solid form. According to the proposed method, the shell of the form is dipped into the solution of KMpOd at. The solution contains 9.7 wt. KMpOd. After the mold cavity is filled with a saturated solution, the latter is removed and the mold is dried at 125 s.

Прокаливание формы в обоих случа х производитс при 800°С. Длительность прокалки 2,5 ч,-Качество отливок специального назначени из стали 50Л в обоих случа х хорошее.In both cases, the mold is calcined at 800 ° C. The duration of calcination is 2.5 hours. The quality of special purpose castings from steel 50L is good in both cases.

В зависимости от используемой среды дл выплавки моделей в керамической оболочке остаютс остатки модельной композиции,которые дл вод ной среды составл ют 2-5%,при этом температура раствора с введенным в н го активным окислителем - пермангана том (али ( КМпОд) .калиевой селитрой (KNjDj) .бертолетовой солью (KClOg) и др. принимают 20-50°С.Дл выплавл ющей модельной среды остатки модельно композиции в керамической оболочке составл ют 4-12%,температуру раствор принимают 40-100С, а дл выплавл ют шей среды - гор чий воздух - остатки модельной композиции составл ют 510% , температуру раствора принимают 75-100°С. Затем провод т сравнительные испытани на отливке из стали 20Л, имеющий выступ и производ т прокаливание согласно известному способу fs. Результаты испытаний приведены в табл , 1. При сопоставлении известного способа прокаливани форм с предварительным размещением твердого окислител в сто ке 4} и предложенного способа показывает, что выдел ющийс при разложении окислител кислород расходуетс неодинаково. Выделившийс кислород из кислородсодержащего вещества не полностью попадает в полость оболочек и расходуетс на окис лени остатков модельного состава, наход щихс в сто ке формы. Согласно предложенному способу окислитель распредел етс более равномерно по всей полости формы и в большей степени задерживаетс в местах выступов и узких част х оболочки, именно там, где отмечаютс наибольшие скоплени остатков модельного состава. Результаты-испытаний сведены в табл. 2. Результаты промышленных испытаний показывают, что предложенный способ позвол ет.,почти в 5-10 раз уменьшить расход окислител бе# изменени качества процесса прокаливани и увеличить выход годного лити , имеющего выступы, у которых отношение высоты выступа к его толщине больше 5. Таблица 1 Отливка с выступом 3,5 2,0 850 750 Отливка без выступа 2,0 2,0 750750Depending on the medium used for smelting the models in the ceramic shell, the remains of the model composition remain, which for the aqueous medium is 2-5%, while the temperature of the solution with permanganate (ali (KMnO)) potassium nitrate introduced into the active oxidant. (KNjDj). The helicopter salt (KClOg) and others take 20–50 ° C. For the melting model medium, the residue of the model composition in the ceramic shell is 4–12%, the temperature of the solution is 40–100 ° C, and - hot air - remnants of a model composition with left to 510%, the temperature of the solution is 75-100 ° C. Then comparative tests are carried out on a 20L steel casting with a protrusion and calcined according to a known method fs. The test results are shown in Table 1. In comparing the known method of calcining with preliminary placement of the solid oxidant in the stand 4} and the proposed method shows that the oxygen evolved during the decomposition of the oxidant is consumed unequally. The released oxygen from the oxygen-containing substance does not completely fall into the cavity of the shells and is used for oxidizing the residues of the model composition that are in the stand of the mold. According to the proposed method, the oxidizing agent is distributed more evenly throughout the entire cavity of the mold and is mostly retained in the areas of the projections and narrow parts of the shell, precisely where the largest accumulations of residues of the model composition are noted. The test results are summarized in table. 2. The results of industrial tests show that the proposed method makes it possible to reduce the consumption of oxidizing agent by a factor of 5–10 and change the quality of the calcination process and increase the yield of lithium, which has projections, which have a ratio of the height of the protrusion to its thickness greater than 5. Table 1 Casting with overhang 3.5 2.0 850 750 Casting without overhang 2.0 2.0 750750

оabout

1Л1L

II

о about

оabout

1Л1L

II

оabout

гоgo

NN

тЧPM

II

оabout

Ч-1H-1

м оm o

о Iabout i

1Л1L

о оoh oh

if:if:

Claims

Formula of the invention. 1. A method of calcining ceramic molds obtained by melted models, including the drying of a ceramic shell from which the models have been previously removed, and the introduction of an oxygen-containing substance into a ceramic shell before it is calcined. In order to increase the yield of castings with protrusions, in which the ratio of the height to the thickness of the protrusion is greater than 5, the ceramic shell is immersed in a saturated solution of an oxygen-containing substance with a decomposition temperature of 200-600 ° C, followed by removal of washed solution from the cavities of the ceramic shell and drying the latter. 2. A method according to claim 1, characterized in that potassium permanganate or sodium nitrate, or bertolet salt is used as the oxygen-containing substance. 3. The method according to PP1. and 2, characterized in that the temperature of said saturated solution of oxygen-containing substance is 8-10 times higher than the residual content of the model composition in the ceramic shell. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 223268, cl. B 22 C 9/12, 1966.

2. Patent Czechoslovakia No. 111562, cl. In 22 Since 1/01, pub. 1964.

3. USSR author's certificate for application number 2679263/02, cl. B 22 C 1/16, 01.29.79.

4. USSR author's certificate according to the application No. 2648443/02, cl. B 22 C 9/12, 1978.