смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых конвективной сушкой

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых конвективной сушкой, включающая лигносульфонаты технические, связующее на основе таллового пека, огнеупорный наполнитель, отличающаяся тем, что ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас. %:

Лигносульфонаты технические - 2,0-2,5

Связующее на основе таллового пека - 1,5-2,0

Огнеупорный наполнитель - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литерному производству и может быть использовано при изготовлении стержней.

Известны составы стержневых смесей, отверждаемых конвективной сушкой, в которых в качестве связующих ингредиентов применяются дорогостоящие и дефицитные растительные масла, например льняное или томатное (1). Дефицитность подобных материалов привела к замене их на более доступные и дешевые, чаще всего побочные продукты или отходы различных производств - технический рыбный клей (2), соляровое, веретенные масла, петролятум (3), растворы битумов, гудронов пеков в керосине, уайт-спирите (4, 5), кубовых остатков от дистилляции жирных кислот в уайт-спирите (6), отходов производства синтетического волокна (7) и т.д. Общим недостатком таких смесей, применяющих отходы химических производств, являются низкие прочности в высушенном состоянии, продолжительное время сушки, неудовлетворительные технологические свойства, такие как текучесть, формуемость, очень важные при машинном изготовлении стержней.

Из всех известных в патентной и другой специальной литературе составов стержневых смесей наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам к предлагаемой является смесь на основе связующего ТОП - раствора таллового пека в органическом растворителе, преимущественно в керосине (8). Состав смеси, мас.ч.:

Огнеупорный наполнитель - 100

Талловый пек вместе с растворителем - 4,5

Лигносульфонаты технические - 3,0

Глина огнеупорная - 2,0

Согласно литературным данным состав обеспечивает высокую прочность стержней в высушенном состоянии, однако практически это не подтверждается. Смеси относительно недороги, недефицитны. Существенный недостаток смесей - высокий расход связующих ингредиентов, сложный состав, причем, большое количество связующего ТОП приводит к увеличению влажности, снижению формуемости, избыток влаги замедляет конвективную сушку стержней. Формовочная глина может способствовать появлению трещин в стержнях в процессе их сушки. На практике от глины в стержневых смесях стараются избавляться, т.к. это вредная примесь, которая не только приводит к ухудшению качества стержней, но ухудшает их податливость, что может привести к горячим трещинам в отливках.

По-видимому прототип можно применять только при ручном изготовлении стержней, поскольку суммарное количество добавок не может обеспечить требуемую для машинного изготовления стержней текучесть. Это подтверждается результатами испытаний, приведенных в примерах конкретного выполнения (табл. 2).

Целью изобретения является создание смеси, которая при удовлетворительном пределе прочности при растяжении в высушенном состоянии имела бы влажность в пределах 1,0 - 2,0%, текучесть не менее 60%, формуемость не менее 80%, продолжительность конвективной сушки при температуре 240^oС - не более 25-30 минут.

Для достижения заданного технического результата готовили композиции, включающие каждая от 1 до 4 мас. % лигносульфонатов по ТУ 54-028-00279580-97, от 1 до 4,5 мас. % связующего ТОП по ТУ 2453-004-49548471-98. В качестве огнеупорного наполнителя применяли кварцевый песок марки 2К₂O₂O₂ ГОСТ 2138-91.

Смеси готовили в лабораторных бегунах мод. 017 Усманского комплекта лабораторного оборудования. В бегуны последовательно загружали кварцевый песок, лигносульфонаты, перемешивали 2 мин. Затем вводили связующее ТОП, перемешивали 2 мин и выгружали готовую смесь из бегунов. В каждой смеси определяли влажность, формуемость, текучесть, газопроницаемость. Для определения предела прочности при сжатии и разрыве готовили стандартные образцы - "восьмерки" и "цилиндрические" диаметром и высотой 50 мм. "Восьмерки" сушили в лабораторном сушиле при 240^oС в течение времени, указанного в табл. 2. для каждого состава оптимальную продолжительность сушки подбирали экспериментально. Высушенные образны охлаждали до комнатной температуры и определяли продел прочности при разрыве на польском приборе мод LRU. Предел прочности при сжатии также определяли на приборе LRU. Составы смесей приведены в табл.1, а их свойства - в табл.2.

Из табл. 2 следует, что составы 2 и 3 имеют наиболее высокие значения предела прочности при разрыве, которые превосходят аналогичные показатели прототипа (состав 7). Оптимальная влажность у составов 2, 3, 4. По опыту автозавода смеси с влажностью 1,4-2,0% наиболее технологичны для пескодувного метода изготовления стержней. У смесей 2, 3, 4 оптимальным является предел прочности при сжатии во влажном состоянии. Текучесть оптимальная у составов 1, 2, 3, а формуемость - у составов 1, 2, 3, 4. Самая кратковременная продолжительность сушки - у составов 2, 3. Таким образом, составы 2, 3 по комплексу свойств наиболее предпочтительны для пескодувного изготовления стержней, хотя содержание дорогостоящих связующих материалов значительно уменьшено.

Существенные признаки изобретения, общие с прототипом: одинаковый качественный состав. Как и прототип, предложенная смесь содержит огнеупорный наполнитель, лигносульфонаты и связующее ТОП.

Отличительные признаки - количественный состав. Предложенная смесь содержит 2,0 - 2,5 мас. % лигносульфонатов, вместо 3,0%, т.е. в 1,2 - 1,5 раз меньше; 1,5-2,0 мас. % связующего ТОП, вместо 4,5%, т.е. в 2,2 - 3,0 раз меньше. Кроме того, исключена глина как вредная примесь.

Предложенный состав за счет снижения расхода связующих ингредиентов, повышения производительности труда от сокращения сушки более чем в 2 раза и упрощения состава смеси обеспечивает существенный экономический эффект (более 2 млн. руб. в ценах 2000 года).

К внедрению рекомендована смесь следующего состава, мас.%:

Лигносульфонаты технические - 2,0 - 2,5

Связующее на основе таллового пека ТОН - 1,5 - 2,0

Огнеупорный наполнитель - Остальное

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторские свидетельства (а.с.) СССР 131047, кл. 31 с 1/03, 1960 г.

2. А.с. СССР 143968, кл. 31 С 1/03, 1962 г.

3. А.с. СССР 91175, кл. 31 С 1/03, 1949 г.

4. А.с. СССР 226105, кл. В 22 С 1/26, 1968 г.

5. А.с. СССР 129294, кл. В 22 С 1/24, В 22 С 1/16, 1960 г.

6. А.с. СССР 1553236, кл. В 22 С 1/02, 1980 г.

7. А.с. СССР 163332, кл. В 22 С, 31 С 1/01, 1966 г.

8. Справочник "Формовочные материалы и технология литейной формы" под редакцией С.С. Жуковского. М.: Машиностроение, 1993, г., 432 с.