Способ приготовления жидкостекольного связующего для формовочных и стержневых смесей

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использобано для изготовления форм и стержней изжидкостекольных смесей. Цель изобретения -^ улучшение санитарно-гигиенических усло-вий труда и техники безопасности при приготовлении связующего, устранение разуп-' рочнвния смесей за счет, повышения их общей прочности и снижения осыпаемости,. а также расщИрение объемов производства жидкостекольных смесей. Способ приготовления жидкостеко/^ьного связующего для формовочных и стержневых смесей заключается в том, что ортофосфорную кислоту на первой ступени нейтрализуют триполифОсфатом натрия в количестве 5,0,,,15,0% от ее массы, на второй - количество едкого натра для стадии нейтрализации ортофосфорной кислоты составляет в их массовом соотношении

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ вий труда и техники безопасности при приготовлении свяаующего. устранение разуп- рочнения смесей эа счет повышения их общей прочности и снижения осыпаемости,. а также расширение объемов производства жидкостекольных смесей. Способ приготовления жидкостекольного связующего для формовочных и стержневых смесей заключается s том, что ортофосфорную кислоту на первой ступени нейтрализуют триполифосфатом натрия в количестве 5,0...15,0 от ее массы, на второй — количество едкого натра для стадии нейтрализации ортофосфорной кислоты составляет в их массовом соотношении (3,0.-9,0):1,0, а количество комплексной добавки в жидком стекле 1,0:(4,0-19,0).

Улучшение санитарно гигиенических усло- ф вий труда и техники безопасности, а также повышение физико-механических и улучше. (Л

НМе технологических свойств достигается за счет внедрения фосфатных ионов комплексной добавки в силикатную матрицу жидкого стекла, измельчения и плотной упаковки продуктов твердения, снижения пористости и внутренних напряжений в связующей композиции. 13 табл. ч ние объемов производства жидкостекольных смесей.

В способе приготовления жидкосте, кольного связующего ортофосфорную кислоту перед вводом-в жидкое стекло нейтрализуют двухступенчатым методом.

На первой ступени производят нейтра. лизацию ортофосфорной кислоты триполифосфатом в количестве 5.0-15,0 от массы кислоты, а на второй —. смешивают с едким натром в массовом соотношении 1;(3,0-9,0).

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4241548/02 (22) 05.05;87 (46) 23.02.92. Бюл, N. 7

p1) Институт проблем литья AH УССР и Научно-производственное обьединейие по литейному машиностроению, литейной технологии и автоматизации литейного производства (72) K.È.Øàäðèí, С.С.Жуковский, С.Д.Теп. ляков и А.П.Козлов (53) 621.742.487 (088.8) (56) Кукуй Д.М. Исследование модифицирования водных растворов силиката натрия неорганическими материалами./Сб . Металлургия, — Минск, 1984, с.76-78.

Авторское свидетельство СССР

th 1289583, кл, В 22 С 5/04, 1985. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ФОР-. МОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится .к литейному производству и может. быть использовано для изготовления форм и стержней из жидкостекольных смесей. Цель изобретения— улучшение санитарно-гигиенических услоИзобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления форм и стержней из жидкостекольных смесей.

Цель изобретения — улучшение санитарно-гигиенических условий труда и техники безопасности при приготовлении связую; щего. предотвращение разупрочнения смесей за счет повышения их общей прочности и снижение осыпаемости, а также расшире Ы „1713714A1

1713714

Полученную комплексную добавку вводят в жидкое стекло в массовом соотношении . 1;(4,0-19,0). улучшение санитарных условий труда и техники безопасности приготовления связующего обеспечивается исключительно за счет нейтрализации ортофосфорной кислоты на первой ступени триполифосфатом натрия. При растворении триполифосфата натрия в ортофосфорной кислоте реакция идет ровно без каких-либо парс-газовых выделений и выбросов. На второй ступени нейтрализации ортофосфорной кислоты едким натром идет дальнейшее образование моно-ди- и тринатрийфосфатов, реакция образования фосфатов идет ровно без выбросов и паро-газовых выделений. Процесс нейтрализации ортофосфорной кислоты по двухступенчатой системе с использованием на первой ступени триполифосфата натрия обеспечивает в отличие от прототипа надежную технику безопасности и санитарные условия в технологии приготовления жидкостекольного связующего. Одновременно такая комплексная модифицирующая добавка для жидкого стекла обеспечивает высокую общую и.поверхностную прочность форм и стержней, нечувствительность смеси к нарушению режимов перепродувки. СОг, что открывает широкую возможность к расширению объемов изготовления стержней и форм из жидкостекольных смесей, Кроме того, смеси, приготовленные согласно изобретению, -не имеют хрупкости,, они не подвергаются сколу и разрушению .. при резких динамических нагрузках. Такое резкое повышение служебных характеристик стержней и форм достигается исключительно за счет внедрения фосфатных ионов в силикатную матрицу, измельчения и плотной упаковки глобулярной структуры продуктов твердения, снижения пористости и внутрикапиллярных напряжений, а также. повышения связей и эластичности между отдельными глобулами.

Связующее может быть использовано для смесей, отверждаемых углекислым газом, и самотвердеющих, жидких и сыпучих.

Составы растворов нейтрализованной ортофосфорной кислоты приведены в табл.1 (на первой ступени) и табл.2 (на второй ступени), жидкостекольного связующего в табл.3.

Пример 1. Смеси по СОг — процессу (табл. 4;5).

Пример 2. Самотвердеющие смеси (табл. 6.7).

П риме р3. Смеси для формистержней теплового отверждения (табл. 8,9), Пример 4, Жидкие самотвержеющие смеси (табл. 10,11).

Пример 5. Смеси холодного отверждения(табл. 12,13).

5 Как видно из приведенных примеров, для смесей, отверждаемых углекислым газом (пример 1) общая и поверхностная прочность выше, чем у смеси по прототипу, в 4-6 раэ, а остаточная прочность ниже

10 на 30-40 j. Для самотвердеющих смесей (пример 2) повышается живучесть и прочностные свойства, вместе с тем представля, ется возможность использовать в качестве . отвердителя наряду с феррохромовым шла15 ком и жидкими отвердителями цементы. Использование цементов. обеспечивает высокие прочностные свойства смеси и хорошую выбивку отливок, что дополнительно позволяет расширить область применения

20 жидкостекольиых смесей для ответственных стержней вместо смесей с жидкими отвердителями на основе сложных эфиров.

Вместе с тем остаточная прочность смесей с цементным отвердителем после прокалки

25 ниже в 3-4 раза, чем у смесей со сложноэфирными отвердителями, а общая и поверхностная прочность смеси с цементным отвердителем удовлетворяет требованиям стержней любой сложности. .30 . Использование связующего для форм и стержней с тепловой подсушкой.(пример 3), и жидких самотвердеющих смесей (пример.

4), показывает, что:прочностные свойства смесей с тепловой сушкой и жидких само35 твердеющих смесей в 1,5-2;0 раза выше, чем у смесей по прототипу, а остаточные прочности у смесей с цементным отвердителем минимальны. В смесях холодного от верждения с. жидкими атвердителями

40 слох<ноэфирного типа (Флодур-1 Польской Народной Республики) позволяет повысить живучесть смеси в 2,0-2,5 раза, а. также прочностные характеристики стержней и . форм на всех стадиях твердения в 2,5-3,0:

45 раза, улучшить выбиваемость смеси из отли-,: вок. Кроме того, использование связующего по изобретению в смесях холодного отвер-: ждения позволяет резко повысить силикат- ный модуль жидкого стекла с 2,30 — 2,40 до

50 3,00, что благоприятно сказывается на снижении трудоемкости выбивки смеси из отливок, так как резко сокращается в связующей композиции количества легкоплавкого компонента — окисл натрия. Термостойкость

55 . связующего повышается также за счет введения фосфатов (моно-, ди-, тринатрийфосфатов и полифосфатов) в жидкое стекло и образования силикофосфатной системы йагО-Р20в-$102, связывания щелочи в кристаллические фазы: 9 На 0 5P20s 6Sl02;

5 1713714 6

5 йээ0 Рта 4 $10э; 15йэ20 5P20sx х 6SKh; Экспериментальными исследовэ- невыхсмесей„включэющийнейтрализацию ниями установлено. что температуре плэв- ортофосфорной кислоты двухступенчатым лемия связующего увеличивается по 15 методом,приэтомнавторойступеникислосравнению с обычйым жидким стеклом нэ. ту обрабатывают едким нэтром, с последу30-50 и состэвляет 1000-1350 С против ющим введением полученной комплексной

760-790©C для: жидкого стекла с модулем добавки в жидков стекло, о т л и ч э ю щ и й2„30-2,50. При этом. сокращается. количест-. с я тем, что, с целью улучшения сенитэрново эвтектического расплава и снижается его 20 гигиенических условий труда и техники безтекучесть,.что предотврэщэет растекание: опасности при приготовлении связующего, расплава по поверхности кварцевою зерне . предотвращения рэзупрочнения смесей эа нэполмителя..: — .. счет повышения.их общей прочности и сни- Улучшениефйзико-мехэническихитех- . жения осыпэемости; э также расширения . мологических свойств у всех тир©в смесей 25 объемов производства жидкостекольных достигается ээ счет внедрения фосфетных, смесей, ортофосфорную кислоту íà первой ионов комплексной.добавки в силикатную - ступени нейтрэлиэу1от триполйфосфэтом матрицу жидкого стекла измельчения и натрия в количестве.5;0.,,15,0® от ее массы, . плотной: упаковки продуктов твердения; количество едкого йэтра для сгэдии нейтрэснижемия пористости и внутренних йэпря- 30 лаизаций ортофосфорной. кислоты состэвляжений всвязуЮ«щей композицйи., .: .. er.. â их массовом:соотношении(3;0-9;О):1;О.

Ф о р му:л.э:и во б р.е т.е н и я:-. э количество комплексной добавки в жидСпесеб приготовленйя жидкостекол«ь-: ком стекле-1,0:(4,0-19;О), ного. связующего для формовочных и стерж35

Т.а блица 1

1 юююе юе ««»««««»»«»«««»««а«

° а « « .«ею»«аюю

Состав раствора

Содержанйе.компонентов, мас.Ф

° ае. ю»ююю «»ю»юе» аю«а««ею«««»»«««

1: - 2 ... 3

° а»» «» «а ° »юю

»ею» ю Ю ° е юа«Ф °

Концентрированная экст-.. ракционная оРтофосфор.-. ная кислота плотностью

j .68 /. 85

90

Триполифосфат натрия

Увеличение объема раствора, Ф

Изменение температуа ры.,раствора, C

Нет

Нет Нет

:. Нет . Нет .

Нет.

\» еа е. »« ° «»«е «ю ее» «ее«ею» «» «ю ° Ее«»ее«

М

Таблица 2

««ю ю» ае а» а »«»»»»»»»»»«««»««««» »«

Состав раствора

; Содержание компонентов,:мас.ч. ее1 а»«еа ю»юа

1. 2 ее а«» ю ею«««» »3»ею ю ююееееееееюеюе» е Ее а а«

Состав раствора ортофосфорной кислоты после

° первой ступени нейтрализации соответственно табл.1

?

3 ю» а а

»юю»еюеюююеююеююееюеюееюеюеюеюю»»»е

1713714

7.т

Табл и ца 3 а е

Компоненты

Состав связующего, мас.ч, е »»в в юе ю1а» ю а »вааю а ° юа

2 3 4 5 а ю »ею ю ааюю ю ею»» l1,5 . 19

4,0

1,0 в

1,О

° а

1,О-Плотность связующего, г/см

1,42 1,43 1,44

14 16 18

Вязкость по : В3-4, с е »в ю

Наименование компонентов

i е аее ° в еее е е ° ° »»»а

3 . 4 . 5

»»»ее»е ааюа ю а» юа аю» а

4,5.4,5 ю ю

4,5

95,5 95;5 95,5 95,5

95,5

Кварцевый песок

Физико-механические свойства смесей по

СО -процессу

Прочность смеси на разрыв после продувки СО, в течение 1О с/60c, Mila 0, 16/0,28 О, 18/0,.23 О, 20/0,30

Прочность на разрыв через 24 ч, МПа

Осыпаемость, 3

0,98

Îэ15 о о

0,0

0,15

0,0

0,0

0,0

О, 12.

0,10

0,85

0,87 е ев

Жидкое стекло И 2,60, Р-1,44

Комплексная добавка соответственно табл.2:

2

Состав связующего соот ветственно табл.3-.

2

Остаточная прочност-ь после прокалки на сжатие, МПа

400 С

600 С

800 С

1000 С

»ю»вюв ае в»ее еееееювее »»ею ееа

Tàáëè ца 4 е е» е аа е аа е в е е е е е

Составы смесей, мас. Ф

Таблица 5 е »»ею»»е ее»в»»Ф» °

Составы смесей соответственно табл.4 а а

1г ею ю ю .а »ее» .. ю юа.

1,43/1,12 i, 10/0,98 0,90/0,88

0,01/0,01 0,01/0,.05 0,05/0,05

1713714

Таблица 6 ее «Е «е ю ю«е ° В юе «

Составы смесей, мас.3

Компоненты

2 3:4 5 ю «» «««««««««««««««««««««

4,5 е

4,5 е е

4,5

2,5

3,0

2,5 2,5

0,,45 .95,05 - 93,0 92,5 93,0 .

93;О

Кварцевый песок ю е е

Таблица 7 еее «ее««ееюю

Составы. смесеи соответственно табл;6 ю юе ююю е«

20 е еее

«. е««

Живучесть, мин.30

Осыпаемость, 3

1,16 .0,32

0,83 0,.28

2,10 .. 0,53

2 13- . 057 ю в ю е еве еев

Таблица 8 ю

» ее

Компоненты

Составы смесей, мас.Ф е в ю

Состав связующего 1 соответственно табл.3

4,0

4,0

1,0 1,0

0,6

45,0

64,4

92,9

50 30

Состав связующего соответственно табл.3

2

Цемент

Феррохромовый шлак

Нефелиновый шлам

Жидкими отвердительпропиленкарбонат

Физико-механические

-свойства самотвердеющих смесей

Прочность на разрыв, ИПа через

1 ч

3 ч

24 ч

Остаточная прочность на сжатие после прокалки, .

МПа

400 С боа С

8000С

1OOO C

Ка олин

Мазут

Кварцевый песок

Отработанная смесь

0,15

0,28

1,45

0,01

0,40

0,38.

О., б 1

О,63

0,23

0,76

3,23

0,01

4,0

2,5

0,6

0,13

О, 24.

1,56

0,01

I T..

12

1713714 юююа физико-механические свойства смесей

Еа Вааю«аааюаа юююаеююю аююеюееее в»вава»а юеюююююююаюею»ееююеаюеюю

Вава«В«ею ееееаееее ееевавюе

Прочность смеси на саатйе по .сырому, Ийа . т

Прочность смеси на разрыв после сушки при 200 С, МПа

0,02

0,02

0,02

4,45

0,01

4,58

0,01

5,85

9,:01

Осыпаемость, В

Остаточная прочность после прокалки на саатиез

МПа

4ОО4С.

600 С

800 С

1000 С

\ !

1,0.6 0,10

0;0 .. 0,0

:0,0.. :0,0

0,0 ... Оi0

0,30 .

0,0

0,0

0,0

В ааееюаюеаюееею еаею еа ееювеевеееев аюаееевЮЮВЮВЮВФЧ

Табли::ца 10 юююеюа

Компоненты.

Состав связующего 1 по табл.3 ю

Вода. а ае вав ааааа

6,0

2,0

0,1

6,0

,0

О,-1. 6,0

0,1

Пенаобразователь ДС-PAC

3 0

Цемент ..

Фе ррохромовый алак .

Каолин е

88.,9

Кварцевый лесок:.

«««в Ва«вввааавейеевеееееееевееаеваеевееввеаеавееееа. Li f e.е Э Э .11

Фчечеееееемччесече сео4стее,еесе4

«%. В О Ф

° ° ° °

Состееч сеесе4 соотеет.семм ТЭ.14

Ю «В В! .1 )2 33 у е 3 гЗЭ.

Э 94

3,67, 3,S

si

°,О1

Э,C3 =1,OO зттз

3.$

12

O,O!

4,62

1,14

3,96

3;$ !

° Э!

° .42 Э ЭЗ Э 9l

Э, 39, Э, 12 °,24

°,S1 . °,Э 1,14

Э, $З °,°: 1, 1$

Ф Ф

Qpl8е10Фтб не сееемет

ЙПВ, чеоее

1 ч

3 ч .2ч ч.

Элетюостб, Ф.

Устоечйеестб ° wol

Осчееечостб, 2

Остето мое поочестб че счатче НЬ ооаос:

" Эоо с . Эоо с

1ООО С.

Таблица 9 юююеююееюеюаееевюевюаеааюееюв

Составы .смесей соответстйен-. но табл.8

« е ееаеееееавеаеееафеюееею

Состав смесей, иасА !

«ааааа» еееаеаевае аееюеваее

1 . 2 . ... 3

«вава«ее юеаеевееаееееаееееее а е

I °

4,0.. 4,0

3.,0

84,9 87,1

1713714

Таблица 12е е е

Ю ° » Ю Ю еававее ее еююююеююею ав ее»ВФЮ» е

Компоненты

Составы смесей, мас.Ф ва

° в

Жидкий отвердитель, ацетаты этиленгликоля (флодур 5, ПНР)

Каолин

0,45

0,25

0,35

2,0 а

Мазут

Кварцевый песок

95,65

Ю

95,75

93,65

93,15

+Жидкое стекло с силикатным модулем, 3.,00.

Жидкое стекло с силикатным модулем 2.,75 .

Таблица13 е ° ° ю ю юююю Фюю

Физико-механические свойства смесей

Составы смесей соответственно табл. 12

Ф

° °

Живучесть„.мин

Ю ° . «ЮЮ ФВ»еею Е

Ю В Ю

10 .12 12

0,.18

0,32 I, 25

0,16 0.,17

0,38: 0,29

1,25 1,35

0,20

0,40

1 45

0,23:

0,44

1,41

0,0

0i10

0,23

0,38.О, 25

0,15

0,0

0,0

0,25

0,32 .

0,54 .0,62

0,ã4

0,27

0,47

0,58

0,0

0,0

Ою0

0,0

«е в юе» °

Редактор О.Стенина

Заказ 650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Рауеская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. yn,Ãàãàðèíà, 101

Составы связующего по табл.1

2

Жидкое стекло

М"2,40

Прочность на разрыв, ИПа,.через 1 ч

3 ч

24 ч

Остаточная прочность на сжатие после прокалки, МПа

400ОС

600лс:

800 С

1000 С юеююав вав ФФ Фююваюю ю юююавваюю»

1 2 . 3 4 5 ююю ю юю юююю Ф вююееюв ею»Фа ° юее»ююеч в в ю»

0,45, 0,45.

2,0

0,40 0-,40

95,15

Составитель ВФ Шувалов

Техред M.Mîðãeíòàë . Корректор ЭФЛончакова