СТЕРЖНЕВАЯ СМЕСЬ СО СВЯЗУЮЩИМ НА ОСНОВЕ СУЛЬФАТА МАГНИЯ
CORE SAND MIX

Изобретение относится к литейному производству, в частности к области изготовления литейных стержней.
4
2
4
2
4
4
Известна стержневая смесь, содержащая в качестве связующего MgSO·7HO (Евстигнеев А.И., Петров В.В., Дмитриев Э.А., Салина М.В. Исследование неорганических связующих на основе сульфата магния // Литейное производство - 2008. №11. - С.27-29). Упрочнение смеси происходит за счет плавления MgSO·7HO при нагревании. Расплав сульфата магния концентрируется, преимущественно, в местах контакта зерен наполнителя. Находясь в расплавленном состоянии, из кристаллической решетки сульфата магния происходит удаление воды, что, в свою очередь, приводит к кристаллизации расплава сульфата магния и, как следствие, связывания зерен огнеупорного наполнителя. Смеси, с использованием в качестве связующего MgSO, экологически безопасны на всех этапах технологического процесса, легко выбиваются и регенерируются при смачивании водой. Однако эти смеси имеют значительный недостаток - низкую прочность в сыром и в отвержденном состоянии. Данный недостаток не позволяет использовать смеси с MgSO для изготовления сложных по конфигурации стержней и использовать их для получения ответственных отливок.
Задачей предлагаемого изобретения является создание стержневой смеси. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств смеси с сохранением способности легко выбиваться и регенерироваться при смачивании водой.
4
2
Для достижения указанного технического результата, смесь для изготовления литейных стержней, включающая огнеупорный наполнитель в виде кварцевого песка, воду и сульфат магния (MgSO·7HO), дополнительно содержит маршалит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Огнеупорный наполнитель
85,5-87,5
MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O
4,0-4,5
Маршалит
3,0-3,5
Вода
5,5-6,5
Наибольшая прочность смеси в отвержденном состоянии достигается при содержании в смеси маршалита в количестве 3,0-3,5% при условии содержания в смеси сульфата магния в количестве от 4,0 до 4,5%. Содержание в смеси маршалита менее 3,0% приведет к снижению прочности, а содержание в смеси более 3,5% маршалита приводит к существенному снижению газопроницаемости смеси.
Эффект значительного повышения прочности смеси как в сыром состоянии, так и в отвержденном за счет ввода в ее состав маршалита достигается в результате армирования маршалитом манжет, связывающих зерна наполнителя. Армирование связывающих зерна наполнителя манжет, состоящих из сульфата магния, маршалитом значительно повышает их вязкость, что приводит к повышению прочности смеси в сыром состоянии. Во время сушки в армированных маршалитом манжетах в меньшей степени проявляются усадочные процессы и, как следствие, снижаются внутренние напряжения возникающие в них. В свою очередь, снижение внутренних напряжений возникающих во время сушки смеси в связующих манжетах приводит к повышению прочности смеси в отвержденном состоянии.
Пример получения заявленной смеси.
4
2
Перед приготовлением смеси готовят связующий раствор путем последовательного растворения в расчетном количестве воды расчетного количества порошка MgSO·7HO. Для более эффективного растворения соли рекомендуемая температура воды 30-35°C. Полученный раствор вводят в кварцевый песок предварительно смешанный с расчетным количеством маршалита и перемешивают полученную смесь в катковом смесителе в течение 5-8 мин. Полученную смесь подают на стержневой участок. В герметичной таре готовая смесь имеет неограниченную живучесть. Отверждение смеси происходит при ее нагревании. Экспериментально установлена оптимальная температура отверждения 140-150°C.
В нижеприведенной таблице 1 приведены составы стержневых смесей.
Таблица 1
Ингредиенты
Состав 1, мас.%
Состав 2, мас.%
Состав 3, мас.%
Огнеупорный наполнитель
85,5
86
87,5
MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O
4,0
4,3
4,5
Маршалит
3,0
3,3
3,5
Вода
5,5
6,0
6,5
В нижеприведенной таблице 2 даны технические характеристики свойств заявляемой стержневой смеси в сравнении с известной смесью. Из представленной таблицы следует, что введение в смесь небольшого количества маршалита, позволяет повысить прочность практически более чем в два раза с сохранением возможности к полной регенерации смеси.
Предлагаемая смесь может использоваться для изготовления литейных стержней в подогреваемых ящиках в условиях различной серийности производства.
Таблица 2
Показатель
Заявляемая смесь с MgSO<sub>4</sub> и маршалитом
Известная смесь с MgSO<sub>4</sub>
Прочность на разрыв, МПа
1,6-2,0
0,65-0,85
Прочность на сжатие в сыром состоянии, МПа
0,04
0
Газопроницаемость, ед
120
160
Оптимальная температура отверждения, °C
140-150
140-150
Термостойкость, °C
1100
1100
Количество циклов регенерации после заливки Al-сплавом
неогр.
неогр.