SU923709A1

SU923709A1 - Смесь для изготовления литейных стержней 1

Info

Publication number: SU923709A1
Application number: SU802985769A
Authority: SU
Inventors: Evgenij N Evstifeev; Vladimir N Smirnov; Yurij S Sinyushin; Yurij L Perevozkin; Mikhail G Grabovskij
Original assignee: Rostovskogo Nii Tech Mash
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1980-09-25
Publication date: 1982-04-30

Description

Изобретение относится к литейному производству, в Частности к составам смесей для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке, которые могут быть использованы для получения отливок из серого и ковкого _чугуна.

Для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке широко :._гприменяются смеси, в которых в качестве связующего содержится мочевиноформальдегидная смола, модифицированная фуриловым спиртом Е13 или алкидная смола, модифицированная оксикислотами с ускорителем отверждения · кегсаметоксиметилмеламин [2], или Феколоспирт (31 с упрочняющей добавкой - кубовые остатки от регенерации раствора моноэтаноламина в сочетании с хлористым аммонием и мочевиной.

В процессе горячего отверждения такие стержневые смеси выделяют в воздушную среду рабочей зоны токсичные и раздражающие вещества - фенол и формальдегид, что приводит.к нарушению норм промышленной санитарии .

Кроме того, низкая термостойкость и высокое содержание азота в

20

10

15

25

30

2

мочевиноформалъдегидных смолах ограничивает их применение в производстве стального и чугунного литья по причине образования газовой пористости в отливках.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных стержней тепловым отверждением Г41, содержащая следующие ингредиенты, вес.ч:

Огнеупорный наполнитель 100

Фенолоспирт 1,5-5,8

Мочевина техническая 0,4-1,5

Известная смесь обладает большой газотворностью, низкой скоростью отверждения и недостаточно высокой прочностью на разрыв.

Цель изобретения - уменьшение гаэотворности смеси, сокращение времени отверждения стержней в горячем состоянии и повышение их прочности.

Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, связующее и упрочняющую добавку, содержит в качестве связующего хромалюмофосфатную связку и в качестве упрочняющей добавки триэта3

Э23709

4

ноламин при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч:

Огнеупорный наполнитель 100

Хромалюмофосфатная

, связка 3,5-5,5 5

Триэтаноламин 0,25-^0,75

Хромалюмофосфатная связка (ХАФС) представляет собой водный раствор кислых фосфорнокислых солей хрома и алюминия .Состав связки может быть пред-10 ставлен следующей брутто-формулой:

СгпАйА-м (Н₂РО_А')_Л1 , где η= 1, 2, 3.

Хромалюмофосфатная связка состоит не только из соединений | 5

СгпАС^.п (Н₂РО^)„₂ , но и небольшого 'количества других фосфатов:

СгпАИ^__и (ΗΡΟί,)_β и СгпАС^п (Р°<»)« ·

При нагревании стержневой смеси на основе ХАФС наблюдается удаление механически примешанной воды, затем связанной воды и, наконец, окончательная дегидратация солей хрома и алюминия.

В качестве упрочняющей добавки хромалюмофосфатной связки используют триэтаноламин, представляющий собой прозрачную маслянистую'жидкость, растворимую в воде; химическая формула - Ы(С₂Н<,ОН)₄.

При воздействии триэтаноламина с фосфорной кислотой, присутствующей в хромалюмофосфатной связке, получаются полные и неполные сложные эфиры

+Η3ΡΟ4

- ОН

Ν-ΰίΗψΟΗ

(*₂Н₄ОН

— 0Р 0 зНг н_го + н— С₂н_чон

^СгНцОН

+ ЗН₃Р0ц

0_гщ-0РО₃н_гЗН_г0 + Н^ С_гН4-ОРО_эН_г

Х_гН4- 0Р0_$Нг

Отщепление воды от триэтаноламина может иметь внутримолекулярный и межмолекулярный характер.

При межмолекулярной дегидрации триэтаноламина получаются окси эфиры

Н^СгОН 4- НО-СгНд.

ν(6₂Η₄0Η)_ζ н(С_гН₄0Н.)₂ Ν(ΰ₂Η4θΗ)₂ К^гНцОН)/

В случае внутримолекулярной дегидратации происходит образование не-40 предельных углеводородов. Все эти химические превращения триэтаноламина под действием хромалюмофосфатной • связки идут с большим выделением тепла, что ведет к сокращению временидз отверждения стержней.

Образующиеся эфиры способствуют упрочнению пленки хромалюмофосфатной связки, что приводит к повыиению прочности стержней.

Пример. Приготавливают стерж- невую смесь на Верхне-Днепровском песке марки 1К02 с содержанием глинистой составляющей до 1,0% приготавливают в лабораторных бегунах модели КЗ 315. Сначала 1 мин перемешива- " ют кварцевый песок, затем добавляют 0,5 вес.ч. триэтаноламина и мешают

2 мин.

После этого вводят 5 вес.ч хромалюмофосфдтной связки и перемешивают

3 мин. Аналогичным образом приготавливают и другие составы.

Для обоснования в смеси предельных отклонений упрочняющей добавки приготавливают составы с одинаковым 65

содержанием хромалюмофосфатной связки от 3 до 6 вес.ч.

Составы предлагаемой и известной 14] смесей приведены в табл.1, причем количество ХАФС соответствует количеству связующего в смеси ί41, а количество триэтаноламина взято в допустимых для предлагаемой смеси пределах (смеси 3-5), а также меньше (смесь 2) и больше (смесь 6) граничных значений.

В табл.2 приведены фиэико-механи•Ческие и технслогические свойства смесей.

Из данных табл.2 видно, что предлагаемые смеси имеют более чем в 2 раза меньше гаэотворность и отверждаются. в 4-5 раз быстрее по сравнению с смесью известного состава.

Прочность стержней после их отверждения зависит от количества триэтаноламина в смеси. При содержании ТЭА в составе смеси ниже 0,25 вес.ч нивелируется его влияние, как упрочняющей добавки, а при содержании его более 0,75 вес.ч скорость сушки стержней уменьшается, на что указыва5

923709

6

ет понижение прочности у стержней с 2,3 и 5 минутной сушкой.

Стержни из оптимального состава 3, содержащего 0,5 вес.ч. триэтаноламина за 5 мин отверждения достигают максимальной прочности - 23 кгс/см², что более чем в 7 раз больше по сравнению с прототипом.

Для оптимального-состава предлагаемой стержневой смеси соотношение ХАФС/ТЭА составляет 10:1. С этим соотношением для обоснования пределов содержания связующего в смеси готовят составы, включающие хромалюмофосфатную связку от 3,0 до 6,0вес.ч15 Составы смесей приведены в табл.З, а физико-механические и технологические свойства в табл.4.

Как следует из табл.4, с уменьшением в смеси ХАФС скорость сушки стержней возрастает, на что указывает повыиение прочности образцов с 2-минутной сушкой. При содержании хромалюмофосфатной связки ниже

3.5 вес.ч. разрывная прочность сухих образцов, становится недостаточно высокой, а при содержании ХАФС более

5.5 вес.ч. дальнейшего улучшения свойств не наблюдается.

Реализация предлагаемой стержневой смеси обеспечивает уменьшение газотворности смеси более чем в 2 раза, повышает производительность процесса изготовления стержней за счет сокращения времени их отверждения в 4-5 раз, а также повышает прочность стержней на разрыв бодее чем в 5-7 раз.

Таблица !

Ингредиенты	Содержание в составе, вес.ч.
¹ 1 ² 1	’ 1	⁴		6
Кварцевый песок 1К.02	100 100	100	100	100	100
Фенолоспирт	5,0	-	-	-	-
Хромалюмофосфатная связка	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Мсчевина техническая	1,0 . -	-	-	-	-
Триэтаноламин (ТЭА)	0,15	0,25	0,5	0,75	0,85
				Т а	б л и

2

Показатель	Свойства составов по табл.1
Известный		Пр е дл а га еьый
		1 \|	² 1 ³ 1 ⁴	1 ⁵

Прочность на разрыв, кгс/см²- стандартных образцов, отвержденных при 250*10’с, кгс/см² в течение, мин

2 Образцы

	сырые	6,0	5,5	4,6	3,2	3,2
3	То же	12,0	13,25	12,4	11,8	10,5
5	3,0 (образцы внутри сырые)	16,8	18,6	23,0	20,8	19,2
ю	18,25	7,6	10,8	17,6	18,4	19,0

7

923709

8

. Продолжение табл. 2

	Свойства составов по табл. 1	-----Λς---
Показатель	Известный		Предлагаемый
		. 1	1 ² 1 ³ 1	4	\| 5

Газотворность смеси за 180 с при 900°С, см⁵	20,8	8,8	9,0	9,3	9,7	10,3
Прочность сырой смеси на сжатие, кгс/см⁵	0,027	0,038	0,040	0,45	0,048	0,050
Газопроницаемость сырой смеси, ед.	350	400	380	420	440	450
Осыпаемость стандартных образцов, отвержденных при 250ί10^οΟ в течение 5 мин, %	Образцы . сырые	0,150	0,095	0,023	0,010	0,007

	Таблиц	а 3
Ингредиенты		Состав	, вес.ч
1	1 ² 1	³ 1	⁴ 1	⁵ 1	⁶ 1	7
Кварцевый песок 1К02		100	100	100	100	100	юо	100
фенолоспирт		5,0	-	-	-	-	-	-
Хромалюмофосфатная связка		3,0	3,5	4,0	5,0	5,5	6,0
. Мочевина техническая		1,0	-	-	-	- '	- '	-
Триэтаноламин	-	0,3	0,35	. 0,4	0,5	0,55	0,6
							Т а б	лица 4
Показатель	Свойства составов пс табл.З
	1	1 ² 1	3	1..1.	1

Прочность на разрыв (кгс/см^г) стандартных образцов, отвержденных при 250М0’С, кгс/см^г, в течение/ мин

2

Образцы сырые 0,9

7,8 7,0 4,6 3,2 2,5

Образцы сырые 12,0 13,8 14,5 12,4 10,6 8.8

3

9

923709

10

Продолжение табл. 4

Показатель

Свойства составов по табл. 3 Ξ’ΊΞΞΓΞΞΣΤΞΞ1Ξϊ3ΞΞ."Π

3,0

(образ10

Газотворность смеси за 180 с при 900^еС , см^а

Прочность сырой смеси на сжатие, кгс/см⁴

Газопроницаемость сырой смеси, ед.

Осыпаемость стандартных образцов, отвержденных при 250±10’с в течение 5 мин, %

16.6 19,0

13.6 16,2

7,4 8,0

0,046 0,042

480 440

0,14 0,10

цы

внутри

сырые) 14,2 18,25 11,8

20,8 6,6

0,027 0,048

350 500

Образцы сырые 0,16

23,0 23,5 22,6

17,6 19,75 21,5

9,3 9,8 10,6

0,045 0,045 0,044

420 460 . 500

0,023 .0,020 0,06

Claims

Формула изобретения

35

Смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых в. нагреваемой оснастке и преимущественно используемых при получении отливок из серого и ковкого чугуна, включающая огнеупорный 40 наполнитель, связующее и упрочняющую добавку, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения газотворности смеси, сокращения времени ее отверждения в горячем состоянии' и повышения прочности, смесь в ка-. честве связующего содержит хромалюмофосфатную связку и в качестве упрочняющей добавки триэтаноламин при

следующем соотношении ингредиентов, мае.ч;

Огнеупорный наполнитель 100 Хромалюмофосфатная связка 3,5-5,5

Триэтаноламин 0^25-0,75.