Формовочная смесь для получения отливок

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к формовочным и стержневым смесям, и решает задачу повышения прочностных характеристик формовочной смеси при температуре заливаемого металла. Сущность изобретения: формовочная смесь содержит, мас.%: молотый шамот 64,4 - 87,4; зола - унос ТЭЦ 4,6 - 27,6; технические лигносульфонаты остальное. Зола - унос ТЭЦ имеет температуру плавления 1250 - 1350°С и близка к огнеупорному наполнителю. За счет оплавления золы при заливке формы металлом происходит керамическое упрочнение формы. 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к формовочным и стержневым смесям, используемым при получении стальных и чугунных отливок с толщиной стенок до 500 мм.

Известны формовочные смеси, где в качестве огнеупорного наполнителя используется молотый шамот, а в качестве связующего жидкое стекло, лигносульфонаты и др. [1 и 2] Недостатком этих смесей является низкая прочность при температуре заливаемого металла.

Известно, что смеси имеют повышенные прочностные свойства при высоких температурах [3] на основе молотого шамота, при тех же связующих, и в состав которых дополнительно введена огнеупорная глина в количестве 5-10% Однако повышение прочности таких смесей наблюдается при прогреве до 800^оС. При дальнейшем повышении температуры происходит постепенное разупрочнение смеси до полной потери прочности при температуре заливаемого металла. Это приводит к образованию поверхностных дефектов типа "ужимина" и "засор" и др.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является состав формовочной смеси, используемой для получения стального литья и содержащей, мас. Шамотный порошок 90 Глина огнеупорная 10 Вода 6-9 [4] Технический результат формовочной смеси по изобретению состоит в повышении прочностных свойств смеси за счет снижения объемных изменений благодаря образованию сростков-мостиков в результате оплавления золы-уноса при контакте смеси с заливаемым металлом.

Сущность изобретения заключается в том, что смесь содержит следующие ингредиенты в соотношении, мас.

Шамотный порошок 64,4-87,4 Зола-унос ТЭЦ 4,6-27,6 Лигносульфонаты технические Остальное Химический состав золы-уноса ТЭЦ приведен в табл. 1.

Т а б л и ц а 1 Гранулометрический состав золы-уноса ТЭЦ приведен в табл. 2.

Как видно из данных табл. 1 и 2, добавка золы-уноса ТЭЦ представляет собой мелкодисперсное вещество, близкое по своему химическому составу огнеупорному наполнителю. Температура плавления уносов золы ТЭЦ колеблется в пределах 1250-1350^оС.

При заливке литейной формы расплавленным металлом слой формы из смеси известного состава, в котором под действием теплоты заливаемого металла прошли термодеструкционные процессы, полностью теряет свою прочность. Причем, чем больше толщина стенки отливки (т.е. чем длительнее тепловое воздействие), тем большей толщины будет разупрочненный слой. В случае введения в состав смеси добавки уноса золы ТЭЦ происходят оплавление частичек добавки за счет теплоты заливаемого металла и образование "сростков"-мостиков, т.е. происходит керамическое упрочнение формы. В этом случае упрочненный (керамизированный) слой будет тем больше, чем больше время теплового воздействия на форму со стороны заливаемого металла. Таким образом, при введении в состав формовочной смеси добавки золы-уноса ТЭЦ происходит керамизация слоя формы под воздействием теплоты заливаемого металла.

Были исследованы формовочные смеси следующих составов, мас.

П р и м е р 1(а) (прототип). Шамот молотый 92,0; связующее 8,0.

П р и м е р 1(б) (по изобретению) Шамот молотый 89,24; УЗ ТЭЦ 2,76;связующее (лигносульфонаты технические) 8,0.

П р и м е р 2. Шамот молотый 87,4; УЗ ТЭЦ 4,6; связующее 8,0.

П р и м е р 3. Шамот молотый 86,48; УЗ ТЭЦ 5,52; Связующее 8,0.

П р и м е р 4. Шамот молотый 64,4; УЗ ТЭЦ 27,6; связующее 8,0.

П р и м е р 5. Шамот молотый 55,2; УЗ ТЭЦ 36,8; связующее 8,0.

Прочностные свойства формовочных смесей (МПа) составов при 1300^оС составляют соответственно 0,01; 0,05; 0,12; 0,03; 0,007.

Оптимальным количеством является состав формовочной смеси с содержанием золы-уноса ТЭЦ 4,6-27,6 мас. Введение золы менее 4,6 мас. не дает положительного эффекта, а при увеличении свыше 27,6 мас. происходит снижение прочности смеси при температуре заливаемого металла из-за образования в формовочной смеси большого количества жидкой фазы. В качестве связующего смеси из применяемых в настоящее время в литейном производстве предпочтительно использовать связующее на основе технических лигносульфонатов (ЛСТ)ТУ 13-0281036-05-89) или КЛС (ТУ 13-7308001-670-84).

Эти связующие достаточно дешевые, недефицитные, экологически наиболее чистые, обеспечивают хороший отпечаток формы и минимальную остаточную прочность после заливки.

Смесь такого состава дает возможность получать качественные массивные чугунные и стальные отливки (массой до 30 т) большой толщиной (до 500 мм) стенки и смесь может быть использована для формирования литникового хода сифонной проводки при разливке стали, взамен сифонного припаса, изготовленного из формованных огнеупоров.

Формула изобретения

ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК, содержащая шамотный порошок в качестве огнеупорного наполнителя и связующее, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос ТЭЦ, а в качестве связующего лигносульфонаты технические при следующем соотношении компонентов, мас.

Шамотный порошок 64,0 87,4 Зола-унос ТЭЦ 4,6 27,6 Лигносульфонаты технические Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1