SU1156802A1 - Жидка самотвердеюща смесь дл изготовлени литейных стержней и форм - Google Patents

Abstract

тЩКАЯ САМОТВЕРДЕЮи1АЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ преимущественно с подогревом в процессе смесеприготовлени , включающа  огнеупорный наполнитель, огнеупорную глину, св зующее на основе лигносульфонатов, хромовый ангидрид, пенообразователь и воду, о т л ичающа с  тем,что, с целью повышени  качества стержней и форм за счет повьшени  их прочности на начальном этапе твердени , она дополнительно содержит комплексный электро лит на основе хлорида марганца и карбоната меди при их массовом отношении соответственно

Description

Изобретение относитс  к литейно производству, а именно к составам жидкоподвижных самотвердеющих смесей (ЖСС), используемых дл  изгото лени  стержней и форм чугунного и стального лить  преимущественно эл тропроцессом, заключак цимс  в совмещении смесеприготовлени  с электроподогревом. Известно приготовление гор чих ЖСС в злектросмесител х, что позвол ет сократить продолжительность затвердевани  смесей в оснастке и повысить их прочность на начальном /этапе твердени  1 . Известна также ЖСС дл  изготовлени  литейных стержней и форм, содержаща  огнеупорньй наполнитель огнеупорную глину, св зующее на основе лигносульфонатов, окислитель, хромовый ангидрид, пенообразователь (КЧНР), катализатор (серна  кислота ) и воду 2. Указанна  смесь содержит агрессивный электролит (например, серную или сол ную кислоту), что вызывает коррозию емкостей, трубопроводов, дозирующих устройств и ухудшает санитарно-гигиенические услови  тру да. В составе смеси, кроме агрессивной кислоты, отсутствует дополнительный электролит, что значительно затрудн ет ее использование при эле тропроцессе приготовлени  гор чих ЖСС дл  литейных форм и стержней. Кроме того, указанные кислоты не обеспечивают высокую прочность смес в ранние сроки твердени , так как и вли ние на процесс твердени  смеси происходит не за счет каталитического воздействи  на реакцию гелеобразовани , а за счет снижени  рН смеси. Известна также ЖСС исходного сое тава, в которой агрессивные кислоты заменены хлорной медью р}. Указанна  смесь содержит очень мало электролита (хлорной меди), поэтому удлин етс  врем  приготовле ни  смеси в электросмесителе, не до тигаютс  высока  температура подогрева смеси и скорость твердени . При увеличении длительности перемешивани  смеси ухудшаетс  ее текучесть и живучесть. Кроме того, электролит, выполн ющий одновременн Функцию катализатора, имеет простой состав, что не обеспечивает высокую прочность смеси на сжатие в ранние сроки твердени  и не позвол ет регулироват продолжительность твердени  смеси в широких пределах. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  ЖСС .4 дл  изготовлени  литейных стержней и форм преимущественно с подогревом в процессе смесеприготовлени ,котора  имеет следующий состав, мас.%: . Огнеупорный наполнитель 89,00 Огнеупорна  глина2,00 Св зующее на основе лигносульфонатов сульфитно-дрожжева  бражка марки КБЖ в пересчете на плотность 1,27 ,67 Пенообразователь КЧНР0,45 Хромовый ангидрид0,32 Отработанный травильный раствор (ОТР) 0,36 Вода3,20. Однако ОТР поставл етс  в виде жидкости плотностью 1,45-1,50 г/см. Содержание полезных дл  смеси веществ (трехвалентного железа в виде FeCU и двухвалентной меди в виде CuClt) в ОТР достигает всего 30%, или, в пересчете на состав смеси, всего 0,108%. Растворимость указанных солей в водных растворах лигносульфонатов относительно низка. Вследствие недостаточного содержани  электролита удлин етс  врем  приготовлени  смеси в электросмесителе , не достигаетс  высока  температура и прочность форм и стержней на начальном этапе твердени . Кроме того, ОТР содержит некоторое количество двухвалентного хлористого железа, которое  вл етс  восстановителем хромового ангидрида, в результате чего часть хромового ангидрида может расходоватьс  на окислительно-восстановительную реакцию с ним. Из-за взаимодействи  двухвалентного железа с хромовым ангидридом, интенсивность 3 которого возрастает с повышением те пературы, при приготовлении смеси нельз  предварительно смешивать их вместе. Кроме того, повышение содер жани  ОТР сопровождаетс  увеличение влажности смеси и снижением ее газопроницаемости . ОТР радиотехнической промышленности  вл ютс  агресси ными по отношению к металлу, вызывают коррозию литейного оборудовани транспортировка их осуществл етс  в специальных емкост х. Целью изобретени   вл етс  повышение качества стержней и форм за счет повьш1ени  их прочности на нача ном этапе твердени . Дл  достижени  поставленной цели ЖСС дл  изготовлени  литейных стер ней и форм преимущественно с подогревом в процессе смесеприготовлени , включающа  огнеупорный наполнитель , огнеупорную глину, св зующее на основе лигносульфонатов, хромовый ангидрид, пенообразователь и воду, дополнительно содержит комплексный электролит на основе . хлорида марганца и карбоната меди при их массовом отношении соответст венно (1,5-10,0):1 и при следующем соотношении ингредиентов, в мас.%: Огнеупорна  глина 0,60-2,00 Св зующее на основе лигносульфонатов 4,30-5,90 Хромовый ангидрид0,22-0,30 Пенообразователь0 ,30-0,90 Вода2,30-3,20 Комплексный электролит на основе хлорида марганца и карбоната меди 0,20-0,60 Огнеупорный наполнитель Остальное Хлорид марганца ( ) хорошо раствор етс  в лигносульфонатах , растворимость его в в-оде при 20 С в пересчете на безводный хлорид марганца составл ет около А5%. Хлорид марганца широко используетс  в литейных флюсах при рафинирова нии цветных сплавов. В смес х могут использоватьс  также и другие кристаллогидраты хлорида марганца 8024 ( Mncij-2H4o; нпси-н о; и безводный хлорид марганца. Карбонат меди CuCOj имеет невысокую водорастворимость, используетс  при получении химикатов, в смеси выполн ет функцию передатчика кислорода от хромового ангидрида, а также функцию вспенивател . Во врем  приготовлени  смеси в электросмеситепе при протекании электрического тока вследствие омического сопротивлени  смеси последн   нагреваетс . Количество выдел емого .тепла в смеси пр мо пропорционально квадрату силы тока и времени подогрева и выражаетс в соответствии с известным правилом Джоул -Ленца. . При добавлении к смеси электролита при одном и том же источнике , питани  увеличиваетс  сила тока, что приводит к увеличению количества выдел емого тепла и сокращению цикла приготовлени  смеси, при этом смесь прогреваетс  до более высокой температуры . Гор ча  жидка  смесь предрасположена к более интенсивному твердению, так как окислительный потенциал хромового ангидрида зависит от температуры. Кроме того, важно, что при наложении внешнего электрического пол  лигносульфонаты в процессе перемешивани  смеси легко хлорируютс . Карбонат меди (СиСО,), вход щий в комплексный электролит-катализатор под действием внешнего электрического- пол  и кислоты разлагаютс  с выделением СО.. Механизм действи  двух составных частей предложенного комплексного электролита-катализатора на химическое изменение молекул рной структуры сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) и на процесс ее гелеобразовани  представл етс  следующим образом. Известно, что твердение СДБ происходит в результате образовани  поперечных мостиковых св зей между продольными цеп ми молекул лигносульфонатов. Чем больше в СДБ фенольных групп, особенно пирокатехиновых, тем интенсивнее идет процесс полимеризации лигносульфонатов . При добавке хлоридов и наложении электрического пол  происходит увеличение содержани  фенольных гидроксильных групп за счет деметоксилировани  лигносульфонатов под доздействием поглощенного хлора Вход щий в состав комплексного электролита-катализатора катион меди  вл етс , по-видимому передатчиком ки лорода от хромового ангидрида. В жид кой композиции под каталит 1ческим действием меди, но уже за счет кислорода хромового ангидрида, происходит окисление фенольных гидроксипьны групп (дигидрирование) с образование активных радикалов типа хинонметида легко подвергающихс  полимеризации, в результате чего образуютс  поперечные мостиковые св зи. Медь, по-ви димому, сначала восстанавливаетс  до одновалентного состо ни , а затем снова окисл етс  кислородом хромового ангидрида, как это имеет место при аэробном окислении монои диоксифенолов и родственных им соединений. Таким образом, ингредиен ты комплексного электролита-катализатора выполн ют самосто тельные функции при образовании гел , дополн   друг друга, и только при совмест ном их введении и наложении внешнего электр ического пол  достигаетс  качественно новый и существенньй положительный эффект. Кроме того, в результате разложени  карбоната мед и образовани  пузырьков углекислого газа смесь быстро переходит в жидкое состо ние с повьшенной текучестью . При увеличении в ЖСС содержани  комплексного электролита выше верхн го предела снижаетс  ее текучесть, длительность перемешивани  смеси дл достижени  эффекта перегрева, а так уменьшаетс  абсолютное значение перегрева (в с) и снижаетс  степень хлорировани  лигносульфонатов. Это обсто тельство приводит к сниже;нию прочностных характеристик смеси . Огнеупорным наполнителем смеси  вл етс  кварцевый песок, например 1К02А. Песок должен быть сухим, про

Таблица 1 26 се нным.Огнеупорна  глина примен етс  в порошкообразном состо нии. Лигносульфонатное св зующее, например СДБ, примен етс  с предпочти тельной плотностью 1,24-1,2 г/см. Пенообразователем могут служить технические продукты КЧНР, ДС-РАС, контакт Петрова, сульфонол и др. В качестве окислител  используетс  хромовый ангидрид. Приготовление смеси осуществл етс  в смесител х, снабженных системой электроподогрева. Составл ющие ввод тс  в следующей последовательности: наполнитель, затем огнеупорна  глина, Лигносульфонатное св зующее с добавкой воды и пенообразовател , после чего комплексный электролит отвердитель - хромовый . ангидрид. Предлагаема  смесь может примен тьс  не только в виде ЖСС, но и в пластичном состо нии. В последнем варианте уменьшаетс  или исключаетс  содержание пенообразовател  и снижаетс  содержание воды. В Табл. 1 приведены составы предлагаемых смесей 1-3 и известной 4, в табл. 2 - характеристики параметров смесеприготовлени  и свойства ЖСС. Как видно из данных табл. 1 и 2, введение комплексного электролита-катализатора позвол ет сократить продолжительность обработки смеси электротоком в три раза, повысить температуру смеси в 1,7 раза и тем самым уменьшить энергозатраты на ее приготовление, а также сократить врем  твердени  и повысить прочность в ранние сроки твердени  в 1,9-2,7 раза . Экономический эффект за счет сокращени  цикла изготовлени  стержней , увеличени  оборачиваемости модельно-опочной оснастки, сокращени  ее комплектов, уменьшени  бо  стержней составит не менее 1 руб./т лить .

8

1J 56802 Продолжение табл. J

Лигносульфонатное св зующее плотностью 1,27 г/см

Хромовый ангидрид ОТР

Комплексный электролит-катализатор : Хлорид марганца (в пересчете на

Врем  перемешивани  воздействием электр

Температура ЖСС на выпуске, С

Текучесть по конусу СтройЦНИЛ, мм

Прочность на сжатие кгс/см, через

0,3 ч

3ч

24 ч

Газопроницаемость, ед. через

1ч

4,67

5,90 С,32 0,30 0,36

Таблица 2

60

180

60

50

32

30

100

80

110

1,1

2 5,0

7.0

120

115

100

f

Характеоистшса   свойства ЖСС 2ч130 110 2 ч140 130

Показатели,свойств дл  смесей

:Ei:ii:zin 120 140 130 150

Claims (2)

1. ЖИДКАЯ САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ ' И ФОРМ преимущественно с подогревом в процессе смесеприготовления, включающая огнеупорный наполнитель, огнеупорную глину, связующее на основе лигносульфонатов, хромовый ангидрид, пенообразователь и воду, о т л и*чающаяся тем,что, с целью повышения качества стержней и форм за счет повышения их прочности на начальном этапе твердения, она дополнительно содержит комплексный электро лит на основе хлорида марганца и карбоната меди при их массовом отношении соответственно (1,5-10,0):1 и при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Огнеупорная глина Связующее на основе лигносульфонатов Хромовый ангидрид Пенообразователь Вода Комплексный электролит на основе хлорида марганца и карбоната меди Огнеупорный наполнитель

   0,60-2,00

   4.30- 5,90

   0,22-0,30

   0,30-0,90
2. 2.30- 3,20

   0,20-0,60

   Остальное

   SU „ 1156802