SU876052A3 - Масса дл изготовлени литейных стержней и форм, а также огнеупорных и абразивных изделий - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к составам масс,композиций или смесей, используемых дл  изготовлени  литейных стержней и форм, а.также огнеупорных и абразившх изделий.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достнгае-, мому результату  вл етс  масса дл  изготовлени  литейных стержней и форм, содержаща  огнеупорный наполнитель и комплексное св зующее на основе фосфата ал1омини , воды и материала на основе окисного соединени  щелочноземельного металла, а именно окиси магни  El

Указанна  масса характеризуетс  недостаточной прочностью сцеплени  частиц огнеупорного наполнител ,в результате чего прн извлечении OT-I верждеНных изделий «з оснастки возникает потенциальна  возможность образовани  трещин в издели х (литейных стержн х, формах,.огнеупорах и абразивных издели х) и резкого ухудшени  их эксплуатационных свойств..

Целью изобретени   вл етс  повышение прочности сцеплени  частиц огнеупорного наполнител  и предотвращение образовани  трещин при извлечении изделий из оснастки.

Дл  достижени  поставленной цели масса длЛ изготовлени  литейных: стержней и форм, а также огнеупорных и абразивных изделий, включающа  огнеупорный наполнитель и комплексное св зукхьее на основе фосфата алюмини , содержит а качестве комплексного св зующего борированный фосфат алюмини  в сочетании с водой и материалом на основе окисного Соединени  щелочноземельного металла при следующем соОтнолениииигредиентов в вес.%:

Огнеупорный аполни- тель60,0-99,5

Комплексное св зующее0 ,5-40,0, причем ингредиенты к 1плексного св зующего, а именно борированный фосфа т алюмини , в сочетании с водой и материалом наоснове окисного соединени  щелочноземельного металла вз ты при следующем соотношении, в вес.%: . Борнрованный фосфат алюмини  25, Вода 5,7-63.,4 Материал на основе окисного соединени  щелочноземельного металла2,6-46,0, при этом содержание бора в борйрован см фосфате алюмини  составл ет 0,08-1,9 вес.% при весовом отношении содержани  фосфора к суммарному содержанию алюмини  и бора (1,98:1) U4,54:l). В качестве материала на основе окисного соединени  щелочноземельного металла предложенна  масса может содержать окись или гидроокись щелочноземельного металла. Примером материала этой группы служит окись магни . В качестве материала на основе окисного соединени  щелочноземельного метсшла предложенна  масса может содержать природные химические соединени  щелочноземельного металла включающие нар ду с щелочноземельным металлом и его окислом окисные соеди нени  элементов, выбранных из группы следующего р да: кремний, алюминий, циркрний, бор, титан. Примером материала этой группы служат силикаты алюмосиликаты, алюминаты, цирконаты бораты, титанаты щелочноземельного металла. В качестве материала на основе окисного соединени  щелочноземельного металла предложенна  масса мож содержать окись или гидроокись щелочноземельного металла в сочетании, с природным химическим соединением щелочноземельного металла, включающим нар ду с щелочноземельным метал лом и его окислом окисные соединени элементов, выбранных из группы следукицего р да: кремний, алюминий,цир коний, бор, титан, при весовом соот ношении (2:1)-(8:1) между окисью или гидроокисьющелочноземельного металла и указанным природным химическим соединением щелочноземельног металла. Перечисленные типы материалов на основе окисного соединени  щелочноземельного металла характеризуютс  удельной поверхностью 0,01-8,5 м /г измеренной методом низкотемпературн адсорбции азота (методом БЕТ). Собственно св зующим материалом  вл етс  борированный фосфат алюмин ( БФА). Он содержит 3-40, преимущественно 5-30, предпочтительно 10 25 грамм-атомных процентов бора в расчете на грамм-атомное количество алюмини , а отношение грамм-атомов фосфора к сумме грамм-атомов алюмини  и бора составл ет в нем (2:1) (4:1).преимущественно (2,5:)-(3,5:1 предпочтительно (2,8:1)-(3,2:1). Дл  получени  БФА используют фос форсодержащий , борсодержащйй и алюм содержащий компоненты. В качестве фосфорсодержащего компонента используют преимущественно ортофосфорную кислоту концентрации 70-86 вес.%, предпочтительно 86%. Возможно использование фосфорного ангидрида, полифосфорной .кислоты и т.п. В.качестве борсодержащего компонента предпочтительно использование борной кислоты, хот  не исключаютс  и другие борсодержащие вещества,на:пример борный ангидрид, бораты щелочных Металлов и т.п. В качестве алюмосодержащего компонента предпочтительно исполь зовать тригидрат окиси алкмини  Ае20з-ЗН20. Реакци  между компонентами,указанными как предпочтительные, протекает с экзотермическим эффектом,поэтому дл  первоначального нагрева достаточно механического перемешивани  этих компонентов. При этом температура реакционной смеси самопроизвольно поднимаетс  до ЭЗ-ИО С. По достижению этой температуры с целью полного завершени  реакции реакционную смесь нагревают в течение 0,52 ч до 105-121 С. Обща  продолжительность реакции полного образовани  ВФА составл ет 1-4 ч, преимущественно 2-3 ч. Другим ингредиентом св зующего  вл етс  вода. Она может быть полностью или частично введена в св зующую систему в виде носител  дл  БФА. Но она также может быть введена в формовочную массу в виде отдельной составной части.Предпочтительным, однако,  вл етс  вариант, когда вода полностью вводитс  в готовый БФА. Содержание воды составл ет 1550 вес.%, преимущественно 2040 вес,%, в расчете на общий вес БФА и воды. В зкость полученного таким образом водного раствора БФА составл ет 100-2000 сП, преимущественно 200-1000 сП. Использование БФА вместо фосфата алюмини , не содержащего атомов бора,,позвол ет повысить конечную прочность изделий из формовочной массы. Бор способствует некоторому замедлению реакции взаимодействи  фосфата алюмини  и окисного соединени  14елочноземельного металла, за счет чего улучшаютс  возможности регулировани  скорости отверждениЯ| формовочной массы в желаемом направлении . Кроме того, бор в составе БФА способствует стабилизации прочности отформованных изделий, преп тству  их разупрочнению при длительной выдержке на воздухе. Наконец,бор в составе БФА способствует существенному повышению стабильности водных растворов БФА при хранении, предотвраща  образование в них осадка. При содержании бора в БФА ниже обусловленного нижнего предела от.меченные эффекты не наблюдаютс  или про вл ютс  в весьма слабой степени , а при содержании его в ВФА выше обусловленного верхнего предела излишне замедл етс  скорость взаимодействи  ВФА с окисными соединени ми щелочноземельных металлов и, соответственно , резко снижаетс  скорость холодного отверждени  изделий в оснастке . Материал на основе окисного с:оеди нени  щелочноземельного металла (ОСЩМ) в системе комплексного св зующего может рассматриватьс  как от вердитель. Примером материалов на основе ОСЩМ  вл ютс  окись магни , окись кальци , силикат кальци , алюминат кальци , кальциЯалюмосиликаты,силикат магни , алюминат магни .Пригрдны также цирконаты, бораты и титанат щелочноземельных металлов. Наиболее предпочтительно примен т свободные окиси щелочноземельных металлов или смеси, состо щие из свободных окисей щелочноземельных метал лов и веществ, которые содержат щелочноземельный металл и окись в комбинации с другими составными част ми например алюминатом кальци . Предпоч тительной окисью щелочноземельного металла  вл етс  окись магни . В качестве окиси магни  применимы например, технические сорта магнезии и кальцинированной окиси магни . При использовании ОСЩМ типа силиката кальци  следует предпочесть волластонит - высокочистый минерал,, который содержит окись кальци  и двуокись кремни  в эквимол рном соот ношении. Технический алюминат кальци , который также  вл етс  одним из примеров ОСЩМ содержит в большинстве случаев примерно от 15 до 40 весовь1Х процентов окиси кальци  и примерно от 35 до 80 весовых процентов окиси алюмини , причем общее количество окиси кальци  и окиси алюмини  составл ет минимум 70 весовых процентов Также можно примен ть алюминаты каль ци  с более высоким содержанием ркиси кальци . Смеси из свободной окиси щелочноземельного металла и вещества, содержащего нар ду со свободной окисью или гидроокисью и щелочноземельным металлом другие составные части,содержат преимущественно от 1 до 10 ве совых частей предпочтительно от 2 до 8 весовых частей свободной окиси щелочноземельного металла на 1 весовую часть вещества, содержащего другие составные части. Преимущественно комбинации подобного типа состо т из окиси магни  и алюмината кальци . Свободна  окись щелочноземельного металла, например окись магни , в первую очередь ответственна в подобных смес х за быструю скорость отверждени , в то врем  как другие компоненты, например, алюминат кальци , главным образом улучшает прочностные свойства изготовленной формы. . Дл  облегчени  в обращении соеди- нени  щёлочноземельных металлов примен ют в некоторых случа х в форме взвесей или суспензий в жидком разбавителе . В качестве примера разбавителей могут быть указаны такие спирты , как этиленгликоль и фуриловый спирт, такие сложные эфиры, как этиленгликольалкилэфироацетаты , такие углеводороды, как керосин и лигроин и жидкие ароматические углеводороды, а также смеси указанных разбавителей, в некоторых случа х с целью стабилизации суспензии в нее добавл ют до 10 вес.%, предпочтительно до 5 вес,% суспендирующего средства, в качестве которого могут быть использованы,например , производные монтмориллонита, высокодисперсна  кремнева  кислота или высокомолекул рные образующие коллоидные растворы, карбоксивинилполимеризаты . Соединени  щелочноземельных металлов и разбавитель смешивают в большинстве случаев в весовом соотношении до 3:1 преимущественно от 1г2 до 2:1. В сравнении с другими разбавител ми непол рные углеводороды привод т к получению св зующих, характеризующихс  лучшими прочностными свойствами . Также такие спирты, как этиленгликоль и фуриловый спирт,  вл ютс  предпочтительными разбавител ми, поскольку они повышают живучесть; формовочных масс без одновременного увеличени  времени отверждени .Однако, в случае применени  таких спиртов,как этиленгликоль и фуриловый спирт, несколько ухудшаютс  прочностные свойства литейных форм. При содержании материала на основе ОСЩМ в составе комплексного св зующего ниже обусловленного нижнего предела наблюдаетс  замедление скорости отвержд и  изделий из формовочной массы,, а -прн содержании его выше обусловленного верхнего предела чрезмерно сокращаетс  живучесть формовочной массы и затрудн етс  ее переработка. Удельна  поверхность материала на основе ОСЩМ, измеренна  методом ни котемперагурной адсорбции a3ova (методом ВЕТ), должна составл ть 0,18 ,5 ,предпочтительно 3 .Чем менее реакционноспособен по отношению к БФА материал на основе ОСЩМ, в частности, чем меньше содержание активной свободной окиси или гидроокиси щелочноземел.ьного металла,теМ вьиие должна выбиратьс  (в указанных пределах) удельна  поверхность. С другой стороны, если материал на основе ОСЩМ преимущественно или пол-, ностью состоит из активной свободной окиси или гидроокиси щелочноземельного металла, его повышенна  (близка  к верхнему указанному пределу) удельна  поверхность может привести jK нежелательному сокращению живучести формовочной . В этом слу чае необходимо использовать современные смесеприготовительные агрега ты, обеспечивающие высокую, интенсивность и минимальную продолжительност перемешивани  ингредиентбв массы. При значении удельной поверхности материалов на основе ОСЩМ ниже и выш обусловленных пределов, наблюдаетс  соответственно, замедление скорости отверждени  и уменьшение живучести формовочной массы. И в том и в другом случа х свойства формовочной массы не отвечают требовани м технологичности. В качестве огнеупорного наполните л  при изготовлении литейнь1х форм и стержней предпочтительно применение кварцевого песка с содержанием двуокиси кремни  не менее 70%, предпочтительно не .менее 85% при среднем размере зерен 0,100-0,290 мм, по крайней мере, дл  80 вес.%, предпочтительно 90 вес.%, кварцевого песка Кроме кварцевого песка возможно использование других огнеупорных напол нителей, например циркона, оливина, хромита, алюмосиликатного песка4 Дл  получени  форм точного лить  выбираетс  огнеупорный наполнитель, который, по крайней мере, на 80%, преимущественно на 90% своей массы состоит из зерен с размером 0,0440 ,074 мм. При этом в качестве огнеупррного наполнител  могут быть применены плавленный кварц, циркон, магнийсиликатный песок, например, оливин и алюмосиликатный песок. Дл  получени  огнеупорных, напри ме керамических изделий выбираетс  порный наполнитель, который, п ей мере, на 80%, преимуществен 90% своей массы, состоит из с размером не более 0/074 мм, предпочтительно не более 0,44 мм. Примен ема  при изготовлении огн упорных материалов формовочна  масс должна выдерживать температуру отверждени  выше , так как огнеупорные материалы, соответствующие цел м их применени  подвергают спеканию . Подход щим дл  подобной цели огнеупорным наполнителем  вл ютс , например, обладающие высокой температурой плавлени  окиси карбиды,н т риды и силициды например силициды алкмини , свинца,хрома, циркони  и окись кремни , а также карбид кре ни , нитрид титана, нитрид бора,силицид молибдена и такое содержащее углерод вещество, как графит. Можно примен ть также комбинации указанных наполнителей или комбинации порошков металлов и керамических веществ. В качестве примера веществ,из которых состо т частицы дл  изготовлени  абразивных материалов могут быть указаны окись алюмини , карбид кремни , карбид ;бора, корунд, гранат и шмиргель, а также их комбинации. Размер абразивных зерен соответствует обычно прин той дл  абразивных изделий величине. К абразивным частицам могут быть добавлены неорганические огнеупорные наполнители, например криолит, плавиковый шпат, двуокись кремни ,состо щие на 85%, преимущественно на 95%. своей массы из зерен с размером не 0,074 мм. В этом случае содержание указанного огнеупорного наполнител  составл ет 1-30 вес.% от суммарного содержани  абразивного материала и огнеупорного наполнител . Предпочтительно дл  всех случаев применени  формовочной масЬы использовать огнеупорный наполнитель с содержанием влаги пор дка 0,3%. Содержание комплексного св зующего в составе формовочной массы составл ет при изготовлении литейных стержней и форм - не более 10 вес.%, преимущественно 0,5-7 вес.%, предпочтительно 1-5 вес.%; при изготовлении стержней и форм дл  точного лить  и при изготовлении огнеупорных изделий - не более 40 вес.%, преимущественно 5-20 вес.%; при изготовлении абразивных изделий - не более 25 вес.%, преимущественно 5-15 вес.%. При содержании комплексного св зующего в составе предложенной формовочной массы ниже обусловленного нижнего предела не достигаетс  необходимой прочности изготавливаемых из массы изделий, а при содержании его выше обусловленного верхнего предела имеет место ненужное удорожание изделий без достижени  каких-, либо новых технологических преимуществ . Предложенное комплексное св зующее , как можно заключить из приведенных сведений, хранитс  и поставл етс  в виде двух отдельных частей, которые приход т в контакт друг с другом только в процессе приготовлени  смеси: перва  часть - ВФА и вода, втора  часть - материеьп на основе ОСЩМ. Обычный пор док приготовлени  формовочной массы подразумевает смешивание материала на основе ОС1ЦМ с огнеупорным наполнителем с последукщим введением и перемешиванием водного раствора БФА. В некоторых с.уча х формовочна  масса может содержать также, известные добавки служебного назначени . например, окись железа, измельченны льн ные волокна, древесную муку,гли и огнеупорные материалы. Литейна  формовочна  масса отвер даетс  при комнатной температуре в процессе химической реакиии без нагревани  извне. Отверждение проис ходит по так называемому механизму air-cure или no-bake. При этом температура отверждени  обычно лежит в интервале примерно lO-SO C. Полученные из предложенной формо вочной массы литейные формы обладаю к моменту извлечени  из оснастки хорошей стойкостью к усадке и высоким сопротивлением в образованию трещин и по этой причине они просты в обращении и могут быть использованы непосредственно после извлечет ни . Областью применени  стержней и форм из предложенной массы  вл етс  литье из черньлх сплавов (преимущест венно чугунное) и лнтье из нежелези тых относительно низкоплавких цветных сплавов (сплавы аммони , меди, например латунь). В отличие от известных формовочных смесей с св зующим силикатом натри  (жидким стеклом) предложенна формовочна  масса, характеризуетс  облегченной выбиваемостью из отливок . В случае лить  Из цветных рпла вов, когда температура прогрева сте ней и форм оказываетс  недостаточно дл  требуемого разупрочнени  предложенно .й формовочной массы, очистка отливок существенно облегчаетс  бла годар  тому, что указанное разупроч нение- происходит после обработки стержней и форм водой. При этом качество поверхности алюминиевого лит  вл етс  весьма высоким. Изобретение иллюстрируетс  приведенными . пpимepa w. Во всех примерах содержание ингредиентов приведе но в весовых част х, а отверждение отформованных образцов дл  испытаНИИ протекает на воздухе при комнат ной температуре. (Кроме специально оговоренных случаев). П р и .м е р 1.В реакционный сосуд, снабженный мешалкой, термометром и редукционным клапаном,загружают при перемешивании 38000 час тей 80%-ного водного раствора ортофосфорной кислоты, 307 частей борйой кислоты и 7720 частей гидратирован ной окиси алюмини . Реакционную смесь нагревают в течение 30 минут до и затем в течение следующих 20 минут провод т взаимодействие без наружного обогрева,причем температура за счет тепла экзотермической реакции повышаетс  до максимальной величины (примерно до ). Непосредственно после этого реакционную смесь дополнительно нагревают в течение 70 минут до 113 С. Давление в реакционной cMecvi повышаетс  до 1,055 ати. Затем реакционную смесь в течение 45 минут охлаждают до , причем к ней одновременно приРавл ют при перемешивании 5900 частей воды. Затем реакционную смесь охлаж- дают при давлении 76 мм рт.ст. до , довод т систему до атмосферного давлени  и в результате получают 52000 частей борированного фосфата алк иини  с содержанием твердого вещества в количестве 66,6% в зкостью от 250 до 300 сП, с грамм-атомньи соотношением фосфора к общему грамматомному количеству алнзмини  и бора 3:1 и содержанием бора 5 грамм-атомных процентов в расчете на грамматомное количество алк 1ини . 100 частей формовочного песка и 0,85 части суспензии из 0,4 частей керосина и 0,45 частей окиси магни  с удельной поверхностью 2,3 . перемешивали в течение 2 минут.Песок содержал 99,98% двуокиси кремни , 0,02% окиси железа, 0,10% окиси алюмини , 0,15% двуокиси титана,О,01% окиси кальци  и 0,005% окиси магни  и обладал следующим фракционным составом: 0,4% более 420 мк, 11,2% более 297 мк, 35,2% более 210 мк, 37,4% более 149 мк, 10,8% более 105 мк, 4,0% более 74 мк, 0,8% более 63 мк, 0,8% более 53 мк, 0,2% более 44 мк и 66,92% тонкоизмельченной (пылевой) фракции (AFS). В смесь вводили 3,,2 части борсодержащего фосфата алюмини  и производили перемешивание в течение еще 2 мин. Полученную формовочную массу дл  литейных форм yплoтн J и вручную в стандартные пробы дл  определени  прочности при раст жении (стандарты AFS). Прочность на раст жение испытуемых образцов при комнатной температуре через 2 часа составл ла .. 5,27 кГс/см через 4 ч -.7,38 кГс/см через 6 ч - 9,84 кГс/см и через 24 ч - 11,95 КГС/СМ.Живучесть (bench (ife) формовочной массы составл ла 10 мин, а врем  отверждени  (до извлечени  из оснастки) составл ло .от 35 до 40 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлечени  из оснастки была повышенной: , а через 2- ч становилась очень высокой. 9 Пример 2. Описанный в примере 1 способ получени  БФА повтор ли и использоволи 3.,5 вес.% этого БФА в расчете на формовочный песок. Прочность на раст жение этой формовочной массы составл ла при комнатной температуре через 2ч 5,27 кГс/смГчерез 4 ч - 8,44 кГс/см, через 6 ч - 10,2 кГс/см и через 24 ч - 11,6 кГс/см. Образцы обладали высокой устойчивостью к образованию трещин через 2 ч. Живучесть массы составл ла 10 мин. Врем  извлечеНИИ образцов из оснастки составл ло от 40 до 45 мин. Пример 3. 5000 частей формо вочного песка и 35 частей вз той в весовом соотношении 2,5:1 смеси, состо шей из окиси магни  и алюмината кальци  с содержанием 58% окиси ллкмкнк  и 33% окиси кальци  перемешивали друг с другом в течение 2 мин, затем производили смешивание со 165 част ми 66%-ного водного рас вора БФА, который получали в соотве ствии с примером 1, после чего смес перемешивали в течение еще 2 мин. Прочность на раст жение при комнатной температуре через 24 ч сое- тавл ла 11,95 кГс/см. Живучесть формовочной массы составл ла 10 мин врем  отверждени  до извлечени  из оснастки составл ло 30 мин. К мо менту извлечени  устойчивость к обр зованию трещин были. хорошей, а спуст  2 ч - отличной. Пример 4. Описанный в примере 3 состав приготавливали при использовании 30 частей смеси окиси магни  и алюмината кальци . Прочность на раст жение при комнатной температуре через 2 ч состав л ла 5,63 кГс/см, через 4ч11 ,25 кГс/см,через 6 ч - 12,55 кГс/с и через 24 ч - 13,8 кГс/см. Живучесть составл ла 15 мин, врем  извле чени  образцов из оснастки составл ло 45 мин./ Приводимые ниже примеры 5-9 по с н ют вли ние удельной поверхности окиси магни  при использовании ее в качестве материала на основе ОСЩМ. Пример 5. 5000 частей квар цевого песка и 25 частей окиси магни  с удельной поверхностью 2,3 смешивали в течение 2 мин. Затем производили добавление 165 частей 66%-ного водного раствора БФА,который получали в (Соответствии с приме ром 1, после чего смесь перемешивали в течение 2 мин. Полученна  формо вочна  масса имела живучесть- от 10 до 20 мин. Пример 6. Описанный в примере 5 состав приготавливали с применением окиси магни  с удельной по верхностью 1,4м vr, а также 1&ФА с содержанием бора и количестве 10 грамм атомных % в расчёте на гра атомное количество алюмини . Живучесть формовочной массы дл  литейны форм составл ла 15 мин. Пример 7. Описанный в примере 6 состав приготавливали с применением окиси магни  с удельной по верхностью 35,2 MVr. Живучесть фор мовочной массы составл5|ла менее 2 мин так что перемешивание в данном случае должно происходить очень быстро. I Пример 8. описанный в 6 состав приготавливали с применением окиси магни  с удельной поверхностью 61,3 MVr. Живучесть формовочной массы составл ла менее 2 мин, так. что необходим очень быстРЫЙ способ перемешивани . Пример 9. Описанный в примере 5 состав приготавливали с применением окиси магни  с удельной поверхностью 8,2 MVr, котора  была получена в результате 24-часового кальцинировани  технического продукта с торговой маркой Мичиган 1782 при 1000°С. Далее производили смешивание с БФА с содержанием бора 30 грамм-атомных % в расчете на грамм-атомное содержание алюмини . Живучесть формовочной массы составл ла от 2 до 4 мин, так что можно примен ть обычный способ перемешивани . Но дл  некоторых областей применени  эта живучесть может оказатьс  недостаточной. Пример 10. В таблице 1 по сн етс  вли ние содержани  бора в БФА на живучесть и врем  отверждени  формовочных масс дл  литейных форм. Формовочные массы получали посредством двухминутного перемешивани  5000 частей кварцевого песка и указанного в таблице 1 количества вз той в весовом соотношении 2,5:1 смеси окиси магни  и алюмината кальци  с содержанием 58% окиси алюмини  и 33% окиси кальци . Затем в массу добавл ли 165 частей указанного в таблице 1 раствора БФА, который получали при грамм-атомном собтношеНИИ фосфора к общему грамм-атомному количеству алюмини  и бора 3:1. Полученные через 24 ч и через 48 ч отверждени  при комнатной температуре значени  прочности на раст жение приведены в таблицах 2 и 3. Видно,что в большинстве случаев борсодержащий фосфат алюмини  привод т к более высоким значени м предела прочности, чем фосфаталюмини  без бора на раст жение. Кроме того, прочность на раст жение в большинстве случаев увеличиваетс  с повыпением содержани  бора в БФА. Пример 11. По данным таблицы 4 можно сделать вывод об улучшении стабильности при хранении водных растворов фосфата алюмини  при добавлении бора. Следующие примеры 12 и 13 по сн ют улучшенные по сравнению с известными неорганическими св зующими устойчи- . вость к образованию трещин и стойкость к усадке при выемке литейной формы. Пример 12. 20000 частей формовочного песка и 200 частей смеси , состо щей из 60 частей керосина, 85,6 части окиси Магни  и 34,4 части алюмината кальци  с содержанием 58% окиси алюмини  и 33% окиси кальци  перемешивали примерно в течение 2 мин. Затем к смеси прибавл ли 660 частей 66%-ного водного раствор БФА, полученного в соответствии с примером 1с в зкостью от 250 до 300 сП, причем грамм-атомное соотно шен1|е фосфора к общему грам.1-атомно му количеству алюмини  и бора соста л ло 3:1, а содержание бора составл ло 10 грамм-атомных % в расчете на грамм-атомное количество алюмини . Затем смесь перемешивали дополнител но в течение 2 мин. После этого из полученной формювочной массы изготавливали набивкой стержни размером 1,1бх 10,1бх 45,72 и весом примерно 8,62 кГ. Живучесть составл ла 10 мин.. Врем  извлечени  стержней из оснастки составл ло 45 мин. Устойчивость стержней к образованию трещин, условно оцениваема  по твердости, составл ла к моме ту извлечени  85-90 ед,, через 1ч 90-95 ед. После извлечени  из оснастки три стерж.н  помещали горизонтально на край лабораторного стола таким обра зом, чтобы конец длиной 15-24 см выходил за край стола. После 1-часо вой выдержки стержней в указанном по ложении определ ли отклонение по от ношению к горизонтальному положению что составл ло не более 1,59 мм.Другой опыт на определение отклонени  осуществл ли таким образом,что по три стержн  устанавливали либо концами на опоры и не производили закрепление в средней части, либо закрепл ли в средней части, а концы оставл ли свободными. Кроме того, испытывали вертикально устаИо.вленные стержни, которые устанавливали на торцы с поверхностью 10,16 х X 10,16 см. Ни у одного стержн  не было обнаружено заметного оседани . Также при выдерживании в течение 24 ч оседание не происходит. Изготавливали два стержн  с изМерени ми 10,16 X 10,16 X 45,72 см, у которых на рассто нии 7,62 см от каждого конца примерно на глубину 5,08 см вводили крючки. Один из стержней через 30 минут поднимали и подвешивали за концы в горизонтальном положении. Стержень оседает и ломаетс  через 3 мин. Через 45 мин вынимаетс  другой стержень и сразу же устанавливаетс  в горизонтальное положение на двух концах. В течение 24 ч он оставалс  без заметного оседани  в этом положении. Пример 13. 5000 частей формовочного песка и 50 частей продукта состо щего из 20 частей т желого бензина (температура вспышки 53,3 С, область температуры кипени  от 180 до ) и 30 частей смеси окиси магни  и алюмината кальци , котора  содержала 58% окиси алюмини  и 33% окиси кальци , причем окись магни  и алюминат кальци  находились в весовом соотношении 5:1, перемешивали в течение 2 мин. Смесь соедин ли со 165 част ми ;б7%-ного водного раствора БФА с соотношением грамм-атомов фосфора к сумме грамм-атомов алюмини  и бора 3:1 и с содержанием бора в количестве 20 грамм-атомов в расчете на грамматомное количество алюмини  и массу перемешивали в течение 2 мин. Прочность на раст жение составл ла через 2 ч примерно 5,27, через 24 ч - примерно 13,7, через 48 ч примерно 13,2 и через 120 часов- примерно 13,0 кГс/см. Живучесть формовочной классы составл ла 17 мин, а врем  извлечени  образцов из оснастки равн лось 66 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлечени  из оснастки была очень хорошей. П р и м е р 14. Повтор ли пример 13, однако при использовании 20 чаСтей т желого бензина с температурой вспышки 40,6 и областью температур кипени  от 157 до 192с. Прочность на раст жение при комнатной температуре через 2 ч составл ла примерно 4,92, через 24 ч - примерно 13,2, через 48 ч - примерно 13,9 и через 120 ч - примерно 11,2 кГс/смг Живучесть формовочной массы составл ла 16 мин, а врем  извлечени  образцов из оснастки равн лось 62 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлечени  была очень хорошей. Пример 15.- Повтор ли пример 13, однако при использовании керосина с температурой вспышки 48, и с областью температур кипени  в интервале между 171 и . Прочность на раст жение у испытуемых образцов составл ла через 2 ч 6,54, Через 4 ч - 11,9, через 6ч-14,1, через 12 ч - 14,7 и через 96 ч 9 ,5 кГс/см. Живучестьформовочной массы составл ла 16 мин, а врем  до извлечени  образцов из оснастки равн лось 60 мин. Устойчивость к образованию трещин к моменту извлечени  была o4eHb хорошей. Пример 16. В реакционный сосуд, снабженный мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружали 2445 частей 85%-ной фосфорной кислоты. Затем при перемешивании производили добавление 67 частей бората натри  и перемешивание продолжали до образовани  прозрачного раствора. Полученный раствор при перемешивании смешивали с 540 част ми гидратированной окиси алюмини . Взаимодействие протекало в течение примерно 40 мин, причем в реультате протекани  реакции с экзотермическим эффектом температура под нималась до . Посредством дополнительного нагре вани  температуру повышали до и в течение 2 часов поддерживали на указанном уровне дл  завершени  хи лического взаимодействи . После охлаждени  реакционной смеси до комнатной температуры получали 3052 части БФА с содержанием твердого вещества 75%, в зкостью примерно 40000 сП, соотношением грамм-атомов фосфора к сумме грамм-атомов алюмини  и бора 3:1 и содержанием бора в количеств.е примерно 10 грамм-а томных % в расчете на грамм-атомное количество алюмини . 5000 частей формовочного песка и 30 .частей смеси окиси магни  и алюмината кальци  с 58% окиси алюмини  и 33% окиси кальци , причем окись магни  и алйминат кальци  находились в весовом соотношении 2,5:1 перемешивали примерно в течение 2 мин. К смеси прибавл ли 165 частей водного раствора БФА (66% твердого вещества, в зкость от 400 до 500 сП) содержащего 146,5 части полученного указанным вьпие способом. БФА и 18,5 части воды и производили переме шивание в течение еще 2 мин. Прочность на раст жение у испытуемых образцов составл ла при комнатной температуре через 2 ч - 8,8, через 4 ч - 11,6, через 6ч - 11,2 и через 24 4i - 8,4 кГс/см . Твердос испытуемых образцов измер ли на при боре до определени  твердости марки 674 (фирма Дитерт), Лричем она составл ла через 2 ч 75 ед., через . 4 ч - 72 ед., через 6 ч - 74 ед. и через 24 ч - 65 ед. Живучесть фор мовочной массы составл ла 13 мин , врем  выдержки до извлечени  из оснастки равн лось 42 мин. Пример 17. Повтор ли приме 16 однако при использовании фосфат алюмини , не содержащего бора.фосфат алюмини  содержал 3 грамм-атома фосфора на грамм-атом алюмини .. Прочность на раст жение у испыту емых образцов составл ла при комнатной температуре через 2 ч 6,7, через 4 ч и 6 ч - по 10,5 и через 24 часа - 6,7 кГс/см-.Живучесть фор мовочной массы составл ла 12 мин,а врем  выдержки до извлечени  образцов из оснастки равн лось 35 мин. Твердость образцов составл ла через 2 ч 73, через 4 ч - 69, .через 6ч70 и через 24 ч 7 66 ед. Сравнение примеров 16 и 17 показ вает, что твердость и конечна  проч ность литейных Фо1эм из соотпртствую щих насто щему изобретению формовочных масс выше, чем при использовании не содержащего бора фосфата алюмини , 0чем отчетливо свидетельствуют значени  предела прочности при раст жении через 24 ч хранени . Пример 18. 10000 частей формовочного песка и 70 частей смеси, состо щей из окиси магни  и алюмини  кальци  с 58% окиси алюмини  и (33% окиси кальци , причем окись магни  и алюминат кальци  находились в весовом соотношении 2,5:1,перемешивали в течение 2 мин. К смеси прибавл ли 330 частей полученного в соответствии с примером 1раствора БФА (66%-ное содержание твердого вещества, в зкость от 250 до 300 сП) с соотношением грамм-атомов фосфора к сумме грамм-атомов алюмини  и бора 3:1 с содержанием бора в количестве 20 грамм-атомных процентов в расчете на грамм-атомное .количество алюмини , а затем производили перемешивание в течение еще 2 мин. Из полученной формовочной массы дл  литейных форм изготавливали дискообразные образцы диаметром 17,8 см и толщиной 6,35 см. Дискообразные образцы (стержни) с обеих сторон в направлении своей оси имели стержневой знак диаметром 3,17 см и толщиной 1,27 см. Стержень помещали в песчаную форму с дискообразным полым пространством диаметром 20,3 см и высотой Q,9 см, с отверстием 3,17 см по оси и соответствующим отверстием дл  заливки металла. Стержень удерживалс  в нужном положении внутри формы с помощью стержневых знаков. После заливки расплавленного алюмини  с температурой 816 °С металл.; давали возможность охладитьс  в тече- ние 24 часов до комнатной температуры . Непосредственно после этого форму механически ра.зрушали примерно 4 ударами молотка, причем, происходило удаление примерно половины дискообразного стержн . После этого форму выдерживали в воде при комнатной температуре в течение 30 мин и затем устран ли остатки песчаного диска. В результате получали полую ;алюминиевую отливку, обладающую высоким качеством поверхности со стороны стержн .. Таким образом, приведенные примеры нагл дно подтверждают реальность достижени  целей насто щего изобретени , повыиение прочности сцеплени  частиц огнеупорного наполнител  и предотвращение образовани  трещин при извлечении изделий из оснастки.

17

876052

18 Таблица 1

римечание:

Прочность на раст жение через 24 ч, кГс/см Прочность на раст жение через 30 12,810,97 20 12,011,53

Таблица 3 в числителе - живучесть, MHHJ в знаменателе - врем  до извлечени  образцов из оснастки, мин.., . ./,/// Таблица 2 48 ч, кГс/см 12,011,.25 10,699,7

Продолжение табл.3

без осадка, потом по вл етс  осадок

1:3,4

1:3,4

1:3,2

68

67 65 75

68

Продолжение табл.4

через 2 мес ца без осадка,потом осадок

через 1 мес ц без осадка, потом осадок

через 1 мес ц без осадка, потом осадок

через 10 мес цев по вл етс  осадок

без осадка приKiepHO через 12 мес цев

без осадка 12 мес цев

МИНИМ1УМ ,5 мес ца без осадка, до 6 мес цев осадок

минимум 10 мес цев без осадка,затем осадок

минимум 2,5 мес ца без осадка, до 6 мес цев осадок

минимум 2,5 мес ца без осадка, до 6 мес цев осёщок

23

876052

24

65 75 68

67

65 75

68

Claims (2)

1. 67 65 Формула изобретени  1. Масса дл  изготовлени  литейных стержней и форм, а также огнеупорных и абразивных изделий, включающа  огнеупорный наполнитель и ком плексное. св зующее на основе фосфата алюмини , отличающа с  тем, что, с целью повышени  прочности сцеплени  частиц -огнеупорного наполнител  и предотвращени  образовани  трещин при извлечении изделий ИЗ оснастки, она содержит в качестве комплексного св зующего борированный фосфат алюмини  в сочетании с водой и материалом на основе окисного сое динени  щелочноземельного металла пр следующем соотношении ингредиентов в вес.%: Огнеупорный наполнитель60 ,0-99,5 Комплексное св зующее0 ,5-40,0 Причем ингредиенты комплексного Св зующего, а именно борированный фосфат алюмини  в сочетании с водой и материалом на основе окисного соед нени  щелочноземельного металла, вз ты при следующем соотношении в вес.%: Борированный фосфат алюмини 25,6-87,3 Вода5,7-6 3,4

   ца без осадка, до 6 мес цев осадок

   осадок примерно через 2,5 мес ца

   осадок примерно через 2,5 мес ца

   минимум 2,5 мес ца без осадка, до 6 мес цев осадок

   осадок примерно через 2,5 мес ца

   О, О

   небольшой осадок примерно через 2,5 мес ца Материал на основе окисного соединени  щелочноземельного металла 2,6-46,0 При этом содержание бора в борированном фосфате алюмини  составл ет О ,08-1,9 вес.% при весовом отношении содержани  фосфора к суммарному содержанию алюмини  и бора (1,98:1) (4,54:1).

   2.Масса по п.1, 6 т л и ч а ющ а   с   тем, что в качестве материала на основе окисного соеди- нени  щелочноземельного металла она содержит окись или гидроокись щелочноземельного металла. 3.Масса по пп. 2, о т л ичающа с  тем, что в качестве материала на основе окисного соединени  щелочноземельного металла она содержит окись магни . 4.Масса по п.1, от л и ч а ющ а   с   тем, что в,качестве материала на основе окисного соединени  щелочноземельного металла она содержит природные химические соединени  щелочноземельного металла, включающие нар ду с щелочноземельным металлом и его окислом окисны.е соединени  элементов, выбранных из группы следуюсцего р да: кремний, алюминий, цирконий бор, титан.
2. 2587605226

   5.Масса по пп. 1-4, о т л и- дующего р да; кремний, алюминий,wjp- чающа с  тем, что в качествеконий, бор, титан при весовом соотматериала на основе окисного соеди-ношении (2:1)-(8 si) между окисью или нени  щелочноземельного металла онагидроокисью щелочноземельного металла содержит силикаты, гипюмосиликаты,к указанным природным химическим алюминаты, цирконаты, вораты, титана- есоединением щелочноземельного металты щелочноземельного металла.ла.

   6.Масса гю п.1,отличаю-7. Масса по пп. 1-6, о т л ищ а   с   тем, что в качестве мате-чающа с  тем, что материал

   риала иа основе окисного соединени на основе окисного соединени  щещелочиоземельного металла она содер- ллочноземельного металла имеет удельжит окись или гидроокись щелочнозе-ную поверхность 0,01-8,5 ,измемельного металла в сочетании с при-ренную методом низкотемпературной

   родным химическим соединеиием ще-адсорбции азота. лочноземельного металла, включающимИсточники информации,

   нар ду с щёлочноземельным металломприн тые во внимание при экспертизе и его окислом окисные соединени  i. Dmono. J . Japan Foundryman «

   элементов, выбранных из группы еле-Sod 1969, 41, 6,415-422.