ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ
COLD HARDENING MIXTURE FOR CASTING MOULDS AND RODS

Изобретение относится к холоднотвердеющим смесям, используемым в металлургической промышленности для изготовления литейных форм и стержней.
Фосфатные холоднотвердеющие смеси, разработанные в последнее время, принадлежат к легко выбиваемым, малотоксичным композициям с регулируемым комплексом рабочих свойств. Их широкое внедрение в литейном производстве обеспечивает не только экономию ресурсов, но и улучшение условий труда, оздоровление экологической обстановки.
3
4
2
3
В основе железофосфатных холоднотвердеющих смесей лежит использование в качестве отвердителей железосодержащих материалов, различных по химическим и минералогическим свойствам. Среди них наибольшее распространение получили трифолин, крокус, железорудный концентрат и различные отходы промышленного производства. В качестве жидкого компонента в таких системах используют либо НPO, либо ее модифицированный вариант - хром- или алюмохромфосфатные связки. Недостатками данных холоднотвердеющих смесей являются высокая стоимость, хрупкость и гигроскопичность. Используемые для их отверждения железооксидные материалы характеризуются непостоянством химического состава и, прежде всего, содержанием FeО в альфа- и гамма-модификациях, обладающих различной активностью. По указанной причине проводится разработка алюмохромфосфатных композиций с улучшенным комплексом свойств.
Известна [RU №2187405, кл. В22С 1/16, опубл. 20.08.2002 г., бюлл.23] холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза метилолмочевинами в количестве 0,6-1.1 мас.% и отвердитель - железо-оксидный отход металлургического производства при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
Модифицированное алюмохромфосфатное
связующее
2-6
Железоокисный отход металлургического
производства
1-4
Огнеупорный наполнитель на основе
диоксида кремния
Остальное
К ее недостаткам следует отнести непостоянный состав железоокисного отхода и необходимость его ввода в тонкодисперсном состоянии в формовочные композиции, что вызывает запыленность в производственном помещении.
Известна холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [SU №1028413, кл. В22С 1/16, 1983 г.], включающая огнеупорный наполнитель на основе кремнезема, алюмохромфосфатное вяжущее и отвердитель - триэтаноламин, при использовании которой улучшается чистота поверхности отливок из сплавов на медной основе. Ее существенными недостатками являются высокая токсичность триэтаноламина, малая живучесть и ограниченная область применения.
Наиболее близкой по технической сущности может рассматриваться холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [RU №2241571, кл. В22С 1/16], включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель - аминный модификатор АМ-1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Модифицированное алюмохромфосфатное
связующее
2-6
Аминный модификатор
0.1-3
Огнеупорный наполнитель на основе SiO<sub>2</sub>
Остальное
К ее недостаткам следует отнести повышенную осыпаемость формовочных смесей.
Технической задачей изобретения является оптимизация состава смеси для изготовления литейных форм и стержней с целью уменьшения осыпаемости и сохранения на высоком уровне прочностных характеристик.
Поставленная задача решается тем, что в известной смеси в качестве отвердителя взят огнезащитный состав марки «ОСА-1» по ТУ №2499-024-00206492-06, имеющий следующие показатели качества:
Плотность при 20°С, г/см<sup>3</sup>, не менее
1,12
рН
6.5-8.0
Коэффициент рефракции, не менее
1,405
Применение указанной композиции позволяет повысить прочность формовочных смесей при растяжении через 24 часа и уменьшить их осыпаемость.
Сущностью предлагаемого решения является смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, причем в качестве отвердителя используется огнезащитный состав
«ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Модифицированное алюмохромфосфатное
связующее
2-6
«ОСА-1»
0,1-3,0
Огнеупорный наполнитель на основе SiO<sub>2</sub>
Остальное
Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что с целью повышения прочностных показателей смесей, уменьшения их она в качестве отвердителя содержит огнезащитный состав марки «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Модифицированное алюмохромфосфатное связующее
2-6
Огнезащитный состав «ОСА-1»
0.1-3,0
Огнеупорный наполнитель на основе диоксида
кремния
Остальное
При изготовлении формовочной смеси использовали алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 1,1 мас.% метилолмочевин и отвечающее требованиям ТУ №2149-012-00206492-99 со следующими показателями:
2
3
- массовая доля алюминия в пересчете на AlO, %, в пределах - 6,5-9;
2
3
- массовая доля хрома в пересчете на CrО, %, в пределах - 3.5-4.5;
2
5
- массовая доля фосфатов в пересчете на РO, %, в пределах - 35-39;
2
3
- массовая доля хрома (VI) в пересчете на CrО - отсутствие.
Смешение ингредиентов осуществляли в закрытом катковом смесителе периодического действия в условиях, максимально приближенных к производственным.
Сравнительная характеристика смесей для получения литейных форм и стержней по примерам осуществления предлагаемого способа и по прототипу представлена в таблице.
Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению удается получать смеси для литейных форм и стержней с повышенной прочностью при растяжении через 24 часа и низкой осыпаемостью.
Состав и свойства холоднотвердеющих смесей для литейных форм и стержней по прототипу и предлагаемому способу
I. Состав холоднотвердеющих смесей
Ингредиент
содержание, мас.%
прототип
примеры
1
2
3
Алюмохромфосфатное связующее
4,0
4,0
4,2
4,4
Содержание метилолмочевины в алюмохромфосфатном связующем
0,6-1,1
1,1
1,1
1,1
Отвердитель
АМ-1
ОСА-1
Количество отвердителя
0,25-1,0
0,5
0,75
1,0
Огнеупорный наполнитель на основе SiO<sub>2</sub>
остальное
II. Свойства холоднотвердеющих смесей
Свойства
прототип
примеры
1
2
3
а) до отверждения
Живучесть, мин
30-90
60-90
60-90
60-90
б) после отверждения на воздухе при 23°С
Прочность при растяжении через 24 часа, кгс/см<sup>2</sup>
5,8-9,6
9,7
12,3
11,2
Прочность на сжатие через 24 часа, кгс/см<sup>2</sup>
15,9-42,5
17,0
20,4
21,8
Осыпаемость через 24 часа, %
0,11-0,14
0,10
0,09
0,10
в) после тепловой осушки при 200°С в течение 40 мин.
Прочность при растяжении, кгс/см<sup>2</sup>
10,1-12,7
11,5
12,8
12,7
Прочность на сжатие, кгс/см<sup>2</sup>
24,2-58
48
54
32