Способ приготовления жидкостекольных смесей для изготовления литейных стержней и форм пескодувно- пескострельным процессом

Авторы патента:

ЛИНЕЦКИЙ Б.С.

СНЕЖНОЙ Р.Л.

КАНТОР С.Б.

ЖУКОВ А.А.

B22C5/04 - измельчением, смешиванием, растиранием или перемешиванием

B22C1/18 - Изготовление литейных форм (формовка огнеупорных материалов вообще B28B)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) щ) В 22 С 5/04 1/18 у 1. (1 1(Щ. л

11Д;ыс"

f 1 " А

Н ABTGPGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Г21) 2787862/02 (22) 25.06.79 (23) 23 ° 05,92. Бюл. I? 19 (71) Научно-исследовательский институт специальных способов (72) Б.С. Линецкий, Р,Л. Снежной, С.Б. Кантор и А.А, Жуков (53) 6?1.742.4 (088.8) (56) Степанов Н.A. Семенов Р.И,, "Формовочные материалы - N.: Машиностроение, 1969, с. 87, Патент СПА М 3255024, кл. 10638.3, опубл. 1966 (54)(57) 1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

ЖИДКОСТЕКОЛЬННХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ИЗГОТОВ" . ЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ ПЕСКОДУВНО-ПЕСКОСТРЕЛЬНЫМ ПРОЦЕССОМ, включающий загрузку в смесеприготовительный агрегат огнеупорного наполнителя, натриевого или калиевого жид,кого стекла, технологической добавки

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способам приготовления смесей, содержащих в качестве связующего жидкое стекло и используемых для изготов ления литейных стержней и Форм пескодувно-пескострельным процессом.

Известны способы изготовления Формовочных смесей, заключающиеся в перемешивании огнеупорного наполнителя и прочих ингредиентов со связующим, например жидким стеклом, Смеси, полученные указанным способом, являются влажными и непригод2 и перемешивание этих материалов, о твЂ” л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения условий труда и исключения взрывоопасности, технологическую добавку в виде фосфата натрия или калия .предварительно растворяют в жидком стекле и спустя 15-30 с после начала перемешивания материалов в смесеприготовительном агрегате продувают смесь воздухом при расходе пос-леднего 1-3 мз/ч на 1 кг смеси и температуре 2".3-328 K.

?. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве фосФата натрия или калия применяют тринатрийфосфат.

3. Способ по пп.l и 2, о т л ич а ю шийся тем, ч1о, с целью облегчения растворения тринатрийфосФата в жидком стекле, их композицию нагревают до 323-363 К. ными для пескодувно-пескострельного процесса из-за пониженной текучести.

Известен способ изготовления жидкостекольных смесей повышенной текучести, заключающийся в использовании жидкого стекла с модулем не более 1,2. При смешивайии жидкого стекла с огнеупорным наполнителем происходит. разогрев смеси до температур. при которых в дальнейшем восстано- .. вить клеяц|ие . свойства жидкого стекла крайне затруднительно. Для избежания этого необходимо обеспечить

3 йепрерывный контроль температуры смеси и ее охлаждение, что создает эксплуатационные неудобства. Кроме того, использование 504-|-o раствора едкого 1 натра требует соблюдения дополнительных правил по технике безопасности, в том числе и использование дополнительной спецодежды.

Наиболее близок к описываемому изобретению по техническо" сущнос"" ти и достигаемому результату способ приготовления жидкостекольных смесей, по которому после загрузки и перемешивания компонентов (огнеупорного наполнителя, натриевого или калиевого жидкого стекла) в смесь вводится в качестве технологической добавки органический легколетучий растворитель в соотношении примерНо 1:1 к связующему. В качестве такого растворителя используют этанол, ацетон и т.п„. Использование этих материалов требует соблюдения специальных правил пожаро- и взрывобезопасности, Целью изобретения является улучшение условий труда и исключение взрывоопасности способа получения смесей на жидком стекле практически любого модуля для изготовления ли" тейных стержней и форм пескодувнопескострельным процессом.

Лля достижения поставленной цели предлагается способ приготовления жидкостекольных смесей для изготовления литейных стержней и форм пескодувно-пескострельным процессом, включающий технологическую добавку в виде фосфата натрия или калия предварительно растворяют в жидком стекле и спустя 15-30 с после начала перемешивания материалов s смесеприготовительном агрегате продувают смесь воздухом при расходе последнего 1-3 мз/ч на 1 кг смеси и температуре 283-328 K.

В качестве фосфата натрия или калия применяют тринатрийфосфат, при этом для облегчения растворения тринатрийфосфата в жидком стекле их композицию нагревают до температуры

323-363 К.

Способ позволяет получить жидкостекольную смесь в высокосыпучем состоянии, пригодном для пескодувно" пескострельного изготовления стержней и тонкостенных форм.

Применение воздуха при температу"ре выше 328 К нецелесообразно, так

1365 как,несмотря на дополнительные энергозатраты время перехода смеси в сы пучее состояние практически не уменьшается, а использование воздуха с температурой ниже 283 К приводит к черезмерному увеличению длительности перемешивания до перехода смеси в высокосыпучее состояние, В табл.1 приведены результаты экспериментальной проверки зависимости скорости перехода смеси в сыпучее состояние от температуры ис-- пользуемого воздуха.

Оптимальным является использование воздуха при температурах 303313 КЦелесообраэно расход воздуха ограничить 1-3 м /ч на 1 кг смеси. Увеличение расхода не приводит к ускорению перехода смеси в сыпучее состояние, уменьшение - затягивает процесс, Это подтверждается данными, приведенными в табл.2.

Оптимальным является расход 23 мз/ч воздуха на 1 кг смеси. Продувка воздухом начинается после вве-" дения связующего в смесеприготовитель ный агрегат через 15-30 с, что обеспечивает равномерное распределение связующего по зернам наполнителя.

Продувка ранее чем через 15 с не-целесообразна, так как за это время равномерное распределение связующего не обеспечивается. Перемешивание более 30 с, до начала продувки является неоправданной затяжкой процесса, не влияющей на свойства смеси.

Модуль жидкого стекла рекомендуется 1,6-3,4.

При введении в смесь жидкого стекла с модулем ниже 1,6 наблюдается разогрев смеси до 320 К и более.

С)

При модуле выше 1,8 разогрев практически не наблюдается.

Использование жидкого стекла более высокого модуля нецелесообразно из-за осыпаемости отвержденных образцов (более 1,04), что приводит к засорам в отливках.

Оптимальным является применение жидкого стекла с модулем 2,6-3,0.

Для полного растворения тринатрийфосфата в жидком стекле их композицию нагревают до температур 323363 K.

Т а б л и ц а 1

Температура воздуха, К 283 ?93 303 313 323 333.ДлительнЬсть перемешивания до перехода смеси в сыпучее состояние, мин

25 19

Таблица2

Расход воздуха на 1 кг смеси, мэ/ч

3 3,5 4

0,5 1

Время перехода смеси в сыпучее состояние мин

14 12

36 33

Таблица 3

323 343 353 363 373 о

Температура, С

Скорость растворения, r/ñ

0 17 0,25 0 30 0 32 0 325

5 ЯО

Нагрев до температуры менее 323 К не позволяет полностью растворить тринатрийфосфат в жидком стекле.

Нагрев до температуры выше 363ОК не оказывает ощутимого влияния на скорость растворения тринатрийфосфата.

В табл.3 приведены данные по зависимости скорости растворения тринатрийфосфата в жидком стекле от температуры нагрева.

Практически описываемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Над бегунами устанавливается нагреваемый мерный бак, который заполняют жидким стеклом. Нагревают жидкое стекло до заданной температуры и растворяют в нем тринатрийфосфат.

Бак оборудуют мешалкой. Жидкое стекло в заданном количестве вводится в бегуны после загрузки песка, после чего в процессе перемешивания смеси последнюю продувают теплым воз. духом согласно указанным выше режи мам.

Изобретение иллюстрируется следущим примером.

В смеситель загрузили песок. В нагретое до 353 К жидкое стекло был введен тринатрийфосфат и после его

6 растворения жидкое стекло было зали-

:то в смеситель, включенный в режим перемешивания, через 30 с начали продувку смеси нагретым до 29О К воз духом при расходе 2,2 мз/ч на кг смеси.

Для проведения сравнительных испытанийй были изготовлены смеси сле-!

О дующего состава (см, табл,4), Смеси характеризовались следующими свойствами (см.табл.5)

Как видно из табл.5, хотя длительность приготовления смеси способом возросла с 12 до 19 мин, отвержденные образцы смеси имеют боЛее высокую прочность.

В то we время перевод смеси в высокосыпучее состояние, достаточное для изготовления стержней и тонкостенных форм пескодувно-пескострельным процессом, .отсутствует без использования легколетучих растворителей (ацетона, этанола), как это

25 было предусмотрено в известном техническом решении. За счет этого улучшаются условия труда на смесеприготовительных участках и исключается взрывоопасность процесса, так как

3Q осуществлен выделение паров легколетучих растворителей в воздушную среду.

801365

Та блица 5

Та бли ца 4

Содержание ингреди" ентов, мас.4 свойств полученных:

Пока затели для смесей

Ингредиент

Показатель

$ способом по прототипу (3) способпрототип способом по изобретению предлагаемый спо" соп

Прочность на растяжение отвержденных при

К образцовв, K c/cäÇ

Кварцевый песок К020