Opublikowano dnia 30 kwietnia 1959 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITE] LUDOWEJ OPIS PATENTOWY J/feL M? Nr 41900 Instytut Odleiunictiua *) Kraków, Polska Masa egzotermiczna do otulin nadlewów oraz sposób wykonywania otulin Patent dodatkowy do patentu nr 39128 Patent trwa od dnia 5 wrzesnia 1958 r.W patencie nr 39128 ujawniono zasade sto¬ sowania mas egzotermicznych do nadlewów dla zwiekszenia skutecznosci ich dzialania, a tym saimym ulatwiajacych wykonanie jzdrowego odlewu przy zwiekszonym uzysku. Masa egzo¬ termiczna wedlug tego patenftu jest oparta o re¬ akcje Goldschmidta redukcji tlenków metaii za pomoca aluminium i jego stopów.Praktyczne stosowanie tej masy w przemysle wykazalo szereg niekorzystnych jej wlasnosci, które utrudnialy jej rozpowszechnienie. Otuliny wykonane z tej masy posiadaly niska prze¬ puszczalnosc, co w polaczeniu z gwaltownym przebiegiem reakcji egzotermicznej Goldschmid¬ ta powodowalo niekiedy niekorzystne gotowanie metalu w nadlewie. Równiez wysoka cena ma¬ sy hamowala szersze jej zastosowanie.*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa doc. mgr jnz. Kazi¬ mierz Korecki i mgr inz, Tadeusz Welkens, W wyniku badan opracowano nowe sklady mas egzotermicznych, opartych nie tylko na reakcji Goldschmidta, lecz przede wszys-tkim na reakcji spalania skladników metalicznych sto* pu aluminiowego i magnezowego, krzemu me¬ talicznego, zelazókrzemowapnia lub zelazokrze¬ mu oraz wegla "tlenem powietrza i azotanów.Zgodnie z tym reakcje egzotermiczne w masach bedacych przedmiotem wynalazku, przebiegaja wedlug nastepujacych równan: 4 Al + 3 02= 2 Al2Os+Q1 (la) 2 Mg+02 = 2 MgO+Q2 (Ib) Si+ 02=Sd02+Q3 (lc) 2 Ca+Q2=2 CaO+Q4 (Id) C+02=C02+Q5 (le) 2 Al+ 2 KNO$=Al203+ K20+ 2 NO+Qe (2a) 3 Mg+2 KNOs=3 MgO+K20+ 2 NO+Q7 (2b) 3 Si +4KNOg=3 Si02+2 KtO+4 NO+Q8 (2c) 3 Ca+2 KNOs=3 C*0+K20+2 NO+Q9 (2d) 2 C + 2 KN03= CO2+ CO+K20+ 2 NO+Q10 (2e) 2 Al+Fe203=Al203+2 Fe+Qn tfa) 2 Mg+Fe20|=3 MgO+2 Fe+Qi2 (3b)Dia ulatwienia przebiegu reakcji spalania sto¬ pu aluminiowego przewidziano dodatek kryoiitu.Ze wzgledu n?T J;o, ze reajdje spalania sklad¬ ników metalicznych tlenem przebiegaja z wy¬ dzieleniem wiekszych ilosci ciepla niz w reak¬ cji Gbldischmidta, wykorzystanie w masie egzo¬ termicznej równiez i reakcji la, b, c, d, e, 2a, b, c, d, e zwiekszylo praktycznie efekt cieplny 1 grama masy przeszlo trzykrotnie z okolo 0,5 Kcal/G do okolo 1,7 Kcal/G. • Zmniejszenie udzialu reakcji Goidsehmidta w nowej masie, zmniejsza automatycznie ilosc wyredukowanego zelaza w otulinie i tym sa¬ mym polepsza wybitnie jej dzialanie izolacyj*- ne po reakcji, przedluzajac dodatkowo czas krzepniecia metalu w otulinie.Niezaleznie od wiekszej skutecznosci cieplnej nowych mas, odznaczaja sie one spokojnym przebiegiem reakcji, co przy jednoczesnie uzy¬ skanym wzroscie przepuszczalnosci usunelo nie¬ bezpieczenstwo gotowania metalu w otulinie.Mozliwosc zastosowania stopu aluminiowe¬ go w postaci wiórek (otoczek) pozwolila na obnizenie do minimum ilosci sproszkowanego stopu Al-Mg (najdrozszy skladnik masy), a tym samym na przeszlo dwukrotne obnizenie jej ce¬ ny sprzedaznej.Nadmienic nalezy, ze wprowadzenie do ma¬ sy egzotermicznej stosunkowo grubych, a przez to tanich wiórek aluminiowych bylo mozliwe wlasnie dzieki obecnosci stopu AlMg (ok. 33% lub ok. 50% Mg) w farmie proiszku, który jako nadzwyczaj aktywny zapoczatkowuje lancuch reakcji egzotermicznych i prowadzi je z odpo¬ wiednia szybkoscia. Prawie analogiczna role jak wspomniany stop AlMg spelnia dodatek prosz¬ ku krzemu metalicznego, zelazokrzemowapnia lub zelazokrzemu.Równiez jednoczesne uzyskanie obnizenia cie¬ zaru wlasciwego mas z okolo 2,5 do 2,0 G/cnV zmniejsza koszt otuliny, poprawiajac dalej uzy¬ skane efekty ekonomiczne stosowania tej tech¬ nologii.Masy, bedace przedmiotem wynalazku, moz¬ na stosowac zarówno jako otuliny do nadlewów w odlewach metali lekkich i kolorowych, zeliwa i staliwa, jak równiez na ksztaltki egzotermicz¬ ne nadlewów wlewków stalowych. Ksztaltki te mozna wykonywac albo jako jednolite, wyko¬ nane wylacznie z masy egzotermicznej, albo o scianach podwójnych z masy egzotermicznej od wewnatrz a z odpowiedniej masy rdzenio¬ wej lub formierskiej od zewnatrz.Innym zastosowaniem mas egzotermicznych wedlug wynalazku jest uzycie ich w formie proszku do posypywania nadlewów natychmiast po zalaniu metalu. Podczas gdy otulina z ma¬ sy egzotermicznej ogrzewa metal i izoluje bocz¬ ne sciany nadlewu — masa egzotermiczna, za¬ stosowana jako posypka, ogrzewa i izoluje gór¬ na powierzchnie nadlewu. Dotychczas stosowa¬ ne posypki zwane powszechnie lunkierytami posiadaja — jak wykazuje praktyka — dziala¬ nie prawie wylacznie izolujace, przez co sku¬ tecznosc ich jest nieduza. Masa egzotermiczna, zastosowana jako iuokieryt, oparta o wymie¬ nione reakcje wybitnie egzotermiczne la, b, c, d, e, 2a, b, c, d, e i 3a, b, dostarcza do po¬ wierzchni nadlewu ¦maczne ilosci ciepla, a pro¬ dukt reakcji spelnin dodatkowo role wybitnego izolatora (kruchy, silnie porowaty spiek), obni¬ zajacego skutecznie odpromleniowywanie cie¬ pla z górnej powierzchni nadlewu Masa egzotermiczna moze byc stosowana ja ko lunkiaryt niezaleznie od otulin egzotermicz¬ nych, niemniej najwieksza niezawodnosc otrzy¬ mania zdrowego odlewu i zwiekszenia uzysku metalu z formy osiaga slie przy równoczesnym stosowaniu obu tych technologii.Przyklad skladu masy egzotermicznej do wy¬ konywania otulin wedlug wynalazku: stop Al krzem metaliczny zedaizokrz^mowapn stop Mg ruda zelazna piasek kwarcowy zgary Al kryoJit azotan potasu wegiel drzewny glinka bentonitowa dekstryna 45,0% 2,0% 4,0% 1,0% 14,0% 22,0% 2,0% 2,0% 5,0% 1,0% 1,0% 1,0% Przyklad skladu masy egzotermicznej do po¬ sypywania naolewów: stop Al stop Mg ruda zelazna zgary Al piasek kwarcowy kryoiit azotan potasu wegiel drzewny 25,0% 12,0% 13,0% 10,0% 29,0% 2,0% 6,0% 3,0% PL PL