SU956130A1 - Холоднотвердеющее св зующее - Google Patents

Description

1

ИзоЬретение относитс  к литейному производству, в частности к св зующим , используемым дл  получени  твердеющих в оснастке , футеровок, форм и стержней, и может быть также использовано в огнеупорной промышленности дл  приготовлени  бетонов и высокоогнеупорных футеровочных масс.

Известны холоднотвердеющие .св зующие , содержащие отходы производства , например включающие окисЛы ,железа в виде колчеданных огарков 1, колошниковой пыли 23.

Однако такие св зующие имеют невысокую огнеупорность, термостойкость и начальную сырую ) прочность. Кроме того, издели , изготовленные на таких св зующих с течением времени (.при выдержке на воздухе в течение суток и более) разупрочн ютс .

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к изобретению  вл етс  св зующее дл  литейного производства, включающее металлургическую пыль-отход произ- водства при выплавке чугуна и стали fO,0-85,0% и ортофосфорную кислоту 5 15,0-60,0 3.

Это св зующее имеет сЛеду1Эщие технологические характеристики: живучесть (длительность схватывани ) 2,0-20,0 мин; прочность при сжатии кгс/см после отверждени  при 20 С через 2k ч 2,0; огнеупорность 13350-1550°С; термостойкость -7 воздушных теплосмен.

15 Оно тйкже может быть использовано и в смеси, когда содержит огнеупорный наполнитель (.кварцевый песок) 80,0-95,0 и остальное до 100% св зующее .

Св зующее обеспечивает смеси следующие технологические свойства: живу . честь 7,0-15,0 мин; газопроницаемость 100-300 ед., осыпаемость О,,0, 3 прочность при сжатии, кгс/см в момент уплотнени  0,05-0,15 через 1 0,8-2,0; 4 ч 8,0; 2 ч 2,0; термо стойкость 1-3 воздушных теплосмен. Данное св зующее имеет среднюю огнеупорность, невысокую термостой кость в 4MctOM виде и низкую термо стойкость в смеси, а также низкую начальную в момент уплотнени  (сыру прочность в смеси. Кроме того, дл  улавливани  плавильной пыли необход мо иметь специальное устройство эксгаустер , которого многие заводы еще не имеют. Это сдерживает применение плавильной пыли в качестве ос новы св зующих дл  литейного производства . Целью изобретени   вл етс  повыш ние огнеупорности, термостойкости, прочности, снижение себестоимости смеси. Дл  этого холоднотвердеющее св  зующее дл  литейного производства, включающее окислы железа и ортофосфорную кислоту, в качестве окис лов железа содержит пыль обнаждачив ни  отливок при следующем соотношении ингредиентов вес.: Пыль обнаждачивани 35-30 Ортофосфорна  кислота Пыль обнаждачивани  отливок имеет следующим состав, вес.: Окислы железа 33)7-86,0 Окислы алюмини 12 ,0-28,0 Окислы кремни 1 ,8-15 Окислы кальци  0,01-0,1 Окислы магни  Остальное Используетс  пыль обнаждачивани  стальных и чугунных отливок. Пыль обнаждачивани  - неорганический , недефицитный материал,  вл  ющийс  отходами производства, образующимис  в значительном количестве (до 50 т при обнаждачивании 20-30 тыс. тонн стальных и чугунных отливок ), которые выбрасываютс  в насто щее врем  в отвал. Пыль обнаждачивани  магнита, основным веществом ее  вл етс  сочета ние окислов , AlO, табл. 1 приведены аналитическ данные пыли обнаждамивани  и других материалов. Из данных табл.1 следует, что пыль обнаждачивани  в отличие от других известных аналогичнь1х материалов содержит в дес тки раз больше окиси, алюмини . Например, наибольшее количество окиси алюмини  содержитс  в огарках 5,0% в металлургической пыли менее 1,0, а в пыли обнаждачивани  12,0-28,0. Указанное отличие  вл етс  существенным, так как такого сочетани  с высоким содержанием РеоО, с Al-jOi как в пыли обиаждачивани  нет не только в перечисленных материалах (табл. и, но и в примен емых в насто щее врем  в промышленности, любых огнеупоров. Как следует из табл.1, пыль обнаждачивани  содержит в небольших количествах инертные окислы, элементы и вредный дл  твердени  окисел СаО до 0,U. Ортофосфорна  кислота по ГОСТ 10678-76 представл ет собой полимерное соединение Y , где отношение Н,0 /РчО измен етс  от О до 3. Дл  приготовлени  предлагаемого св зующего рекомендуетс  50-851-на  Ортофосфорна  кислота как термическа , так и экстракционна . При смешивании пыли обнаждачивани  с ортофосфорной кислотой происходит кислотно-основное взаимодейстAlrj O с вие окислов РелОт, В результате такого взаимодей стви  происходит гидролиз с образованием двойного электрического сло , обеспечивающего повышение прочности св зующего как в чистом виде, так и в смеси в момент их срормовани  (начальна  или сыра  прочность). Дальнейшее повышение прочности уже обеспечиваетс  интенсивным взаимодействием J и FeO с , оставшейс  в несв занном состо нии, в результате чего возникают, растут и срастаютс  гидроферрифосфаты общего состава , m и FeO -n PnOc m HftO, где пит соответственно количество молекул и НпО . Не исключена возможность взаимодействи  Ре. FeO с гидроалюмофосфатами , что также способствует повышению прочности св зующего во врем  его холодного твердени . В пыли обнаждачивани , кроме FerjO, FeO, AloO, содержитс  и S i On в количестве твердени . При нагревании затвердевшего св зукнцего, например в процессе его службы в различных те ловых агрегатах, .вследствие полного структурного соответстви  между SiO и- AlPO, а также FePO образуетс  монолитна  структура с высокими эксплу атационными свойствами. Такое структурное соответствие следует из сравнени  суммы радиусов Р и А1Р04 0, с суммой радиусов 251, имеющих Q,8k°l. Образующийс  при этом AlPO. имеет температуру плавлени  свыше 2000 С, который главным образом и кристаллизуетс  при данном составе св зующего. Данные обсто тельства и обеспечивают более высокую огнеупорность, те мостойкость и прочность предлагаемог св зующего по сравнению с известными аналогичными св зующими. Холоднотвердеющее св зующее дл  литейного производства в соответствии с изобретением может быть исполь зовано как в чистом виде, так и в смеси. Дл  получени  предлагаемого св зующего в чистом виде были приготовлены составы, отличающиес  друг от друга содержанием пыли обнаждачивани . . Каждый состав приготовл лс  в открытой емкости путем смешивани  пыли .обнаждачивани  с ортофосфорной кислотой . Полнота смешивани  контролировалась визуально до получени  одинакового состава по цвету. Образцы дл  испытаний прочности при сжатии получали путем заполнени  металлических разборных гильз. {гиль зы имели стандартные размеры: диаметр 50 мм и высоту 50 мм), а также специальных емкостей дл  прибора Ви ( живучесть св зующего), конусов дл  определени  огнеупорности и текучес ти св зующего. Адгезионна  прочност св зующего определ лась путем нанесени  его на стальные пластины с по ледующим их соединением друг с дру гом. По истечении заданного времени выдержки пластины отрывались друг от друга на стандартных приборах. Вследствие высокой термостойкости за вл емого св зующего число теплосмен , характеризующее термостойкость , определ лось не в воздушной среде, а в водной путем нагрева образца до 1000°С с последующим охлаж дением в воде с температурой 1215°С и определением до потери веса бра.зца, равного 30. Составы св зующего приведены в абл.2. Технологические характеристики св зующего приведены в табл.3. Как следует из табл. 2 и 3 огнеупорность , термостойкость ипрочность предлагаемого св зующего при оптимальном содержании пыли обнаждачивани  (составы 3-5 значительно превышают те же величины известного св зующего (состав 6. Оптимальное содержание пыли обнаждачивани  в св зующем составл ет 35/80. Уменьшение количества пыли обнаждачивани  ниже оптимальной величины (состав 1 увеличивает живучесть и текучесть с одновременным снижением скорости твердени , прочности и термостойкости св зующего что отрицательно вли ет на темп получени  из него качественных изделий . Повышение же содержани  пыли обнаждачивани  в св зующем сверх установленного оптимального количества (состав 5 ) значительно снижает живучесть , текучесть до величины, когда применение его в промышленных услови х становитс  затруднительным. 3 табл. Ц и 5 приведены составы и свойства смесей со св зующим по изобретению и с известным св зующим . В качестве наполнител  исполь .зовалс  кварцевый песок. Каждый состав приготовл лс  отдельно в лопастной мешалке путем смешивани  огнеупорного наполнител  с пылью обнаждачивани  и ортофосфорной кислотой. Полнота смешивани  контролировалась визуально до получени  одинаковой по цвету массы. Образцы дл  испытаний получали путем трехкратного уплотнени , смеси в стандартных гильзах на лабораторном копре . Образцы имели стандартные размеры: диаметр 50 мм, высоту 50 мм. Живучесть ,- огнеупорность определ лись аналогично, как и в случае испытаний свойств св зующего в чистом виде.Термостойкость смеси контроливалась по изменению до 30 веса образца после его нагрева и его охлаждени  на воздухе до 15-20°С. Выбиваемость оценивалась путем определени  прочности при сжатии образцов после их нагре ва и выдержки в течение 2 ч при

7

. Осыпаемость, газопроницае мость и остаточна  влажность определ лись на стандартных приборах и образцах. ,

Как следует из табл. и 5, живучесть , термостойкость огнеупорность и прочность смеси со св зующим по изобретению (состав 1 ) значительно превышают те же величины смеси известным св зу1Э1ДИм (состав 2

Вместе с тем, выбиваемость смеси со св зующим по изобретению лучше, чем смеси на основе известного св зующего . Это объ сн етс  тем, что при изготовлении форм и стержней из смеси на основе за вл емого св зующего , а затем заливке их жидким металлом не происходит ее спекани  из-за недостаточной температуры прорева и времени выдержки.

Из данных табл..4 и 5 также следует , что при равном содержании св 308

зующего в смеси остаточна  влажность и осыпаемость ниже у смеси со св зующим по изобретению, чем у известной.. Более в зка  влажность св зана с меньшим расходом ортофосфорной кислоты на приготовление св зующего ( у предлагаемого kQ%, у известного 50%). Более низка  осыпаемость смеси св зана с образованием большого количества алюмофосфатов, обладающих более высокой адгезионной прочностью, чем у феррифосфатов, которые и центрируют зерна кварцевого песка, преп тству  тем самым их осыпаемости .

Применение св зующего по изобретению в сравнении с известными приведет к повышению качества и снижению стоимости отливок за счет уменьшени  расхода ортофосфорной кислоты на приготовление св зующего.

Таблица 2

Пыль обнажда35 ,0 чивэни  Ортофосфорна  65,0 кислота Неталлургическа  пыль

Прочность при сжатии кгс/см, ..осле отверждени  при через ч

Адгезионна  прочность кгс/см

через час:

Термостойкость число водных теплосмеи

Огнеупорность С

тывани ) мин Текучесть, мм

00

kkQ

Claims (3)

1. 330 350 65,0 80,0 85 35,0 20,0 15 35,0 Ингредиент Св зующее по изобрет ( пыли обнаждачив и , ортофосфорной лоты) . Св зующее известное (50% металлургическо пыли и 5С% ортофосфо ной кислоты) Кварцевый песок Технологические свойства ОсыпаемостьД при продолжительности твердени , равной ,4 Остаточна  влажность Термостойкость, число воздушных теплосмен Огнеупорность,с Быбиваемость кгс/см, после прогрева смеси при IZOO C в течение Прочность при сжатии кгс/см -, после трехкратного уплотнени  смеси на копре (сыра  или начальна  прочность) Прочность смеси при сжатии, кгс/см через час Живучесть (продолжительность формообразовани ), мин Таблица k держание, вес.% Состав :i::::: :::::i::: . 12,0 -12,0 88,0 88,0 Таблица 5 Состав :::::::::i:::: z::::: 0,10,2 2,3 . 3«0 53 1б501550 . Формула изобретени  1. Холоднотвердеющее св зующее дл  литейного производства, включающее окислы железа и ортофосфорную кислоту.отличающеес  тем, что, с целью повышени  огнеупорности , термостойкости, прочности и снижени  себестоимости смеси, в качестве окислов железа холоднотвердеющее св зующее содержит пыль обнаждэчивани  отливок при следующем соотношении игредиеитов, вес.|: Пыль обнаждачива35 ,0-80,0 ни  отЛивок Ортофосфорна  20,0-65,0 кислота 956130 ч жд со $ 10 пр № 15 № по кл 16 2. Св зующее по п.1, о т л и ающеес  тем, что пыль обнаачивани  отливок имеет следующим став, весД: Окислы железа 53,7-86,0 Окислы алюмини  12,0-28,0 Окислы кремни  1,8-15,0 Окислы кальци  0,01-0,1 Окислы магни  Остальное Источники информации, ин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР +77135, кл. С Qi В 31/20, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР , кл. С 0 В 7/26, 1972.
3. 3.Авторское свидетельство СССР за вке № 283626 4/22-02, . В 22 С 1/00, С 04 В 29/02, 1980.