стержневая смесь со связующим на основе сульфата магния

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных стержней, состоящая из огнеупорного наполнителя в виде кварцевого песка, связующего - MgSO₄ ·7H₂O и воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит маршаллит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Огнеупорный наполнитель	85,5-87,5
MgSO4·7H 2O	4,0-4,5
Маршаллит	3,0-3,5
Вода	5,5-6,5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, в частности к области изготовления литейных стержней.

Известна стержневая смесь, содержащая в качестве связующего MgSO ₄·7H₂O (Евстигнеев А.И., Петров В.В., Дмитриев Э.А., Салина М.В. Исследование неорганических связующих на основе сульфата магния // Литейное производство - 2008. № 11. - С.27-29). Упрочнение смеси происходит за счет плавления MgSO₄·7H₂O при нагревании. Расплав сульфата магния концентрируется, преимущественно, в местах контакта зерен наполнителя. Находясь в расплавленном состоянии, из кристаллической решетки сульфата магния происходит удаление воды, что, в свою очередь, приводит к кристаллизации расплава сульфата магния и, как следствие, связывания зерен огнеупорного наполнителя. Смеси, с использованием в качестве связующего MgSO₄, экологически безопасны на всех этапах технологического процесса, легко выбиваются и регенерируются при смачивании водой. Однако эти смеси имеют значительный недостаток - низкую прочность в сыром и в отвержденном состоянии. Данный недостаток не позволяет использовать смеси с MgSO₄ для изготовления сложных по конфигурации стержней и использовать их для получения ответственных отливок.

Задачей предлагаемого изобретения является создание стержневой смеси. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств смеси с сохранением способности легко выбиваться и регенерироваться при смачивании водой.

Для достижения указанного технического результата, смесь для изготовления литейных стержней, включающая огнеупорный наполнитель в виде кварцевого песка, воду и сульфат магния (MgSO₄·7H₂ O), дополнительно содержит маршалит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Огнеупорный наполнитель	85,5-87,5
MgSO4·7H 2O	4,0-4,5
Маршалит	3,0-3,5
Вода	5,5-6,5

Наибольшая прочность смеси в отвержденном состоянии достигается при содержании в смеси маршалита в количестве 3,0-3,5% при условии содержания в смеси сульфата магния в количестве от 4,0 до 4,5%. Содержание в смеси маршалита менее 3,0% приведет к снижению прочности, а содержание в смеси более 3,5% маршалита приводит к существенному снижению газопроницаемости смеси.

Эффект значительного повышения прочности смеси как в сыром состоянии, так и в отвержденном за счет ввода в ее состав маршалита достигается в результате армирования маршалитом манжет, связывающих зерна наполнителя. Армирование связывающих зерна наполнителя манжет, состоящих из сульфата магния, маршалитом значительно повышает их вязкость, что приводит к повышению прочности смеси в сыром состоянии. Во время сушки в армированных маршалитом манжетах в меньшей степени проявляются усадочные процессы и, как следствие, снижаются внутренние напряжения возникающие в них. В свою очередь, снижение внутренних напряжений возникающих во время сушки смеси в связующих манжетах приводит к повышению прочности смеси в отвержденном состоянии.

Пример получения заявленной смеси.

Перед приготовлением смеси готовят связующий раствор путем последовательного растворения в расчетном количестве воды расчетного количества порошка MgSO₄·7H₂O. Для более эффективного растворения соли рекомендуемая температура воды 30-35°C. Полученный раствор вводят в кварцевый песок предварительно смешанный с расчетным количеством маршалита и перемешивают полученную смесь в катковом смесителе в течение 5-8 мин. Полученную смесь подают на стержневой участок. В герметичной таре готовая смесь имеет неограниченную живучесть. Отверждение смеси происходит при ее нагревании. Экспериментально установлена оптимальная температура отверждения 140-150°C.

В нижеприведенной таблице 1 приведены составы стержневых смесей.

Таблица 1
Ингредиенты	Состав 1, мас.%	Состав 2, мас.%	Состав 3, мас.%
Огнеупорный наполнитель	85,5	86	87,5
MgSO4·7H2 O	4,0	4,3	4,5
Маршалит	3,0	3,3	3,5
Вода	5,5	6,0	6,5

В нижеприведенной таблице 2 даны технические характеристики свойств заявляемой стержневой смеси в сравнении с известной смесью. Из представленной таблицы следует, что введение в смесь небольшого количества маршалита, позволяет повысить прочность практически более чем в два раза с сохранением возможности к полной регенерации смеси.

Предлагаемая смесь может использоваться для изготовления литейных стержней в подогреваемых ящиках в условиях различной серийности производства.

Таблица 2
Показатель	Заявляемая смесь с MgSO 4 и маршалитом	Известная смесь с MgSO4
Прочность на разрыв, МПа	1,6-2,0	0,65-0,85
Прочность на сжатие в сыром состоянии, МПа	0,04	0
Газопроницаемость, ед	120	160
Оптимальная температура отверждения, °C	140-150	140-150
Термостойкость, °C	1100	1100
Количество циклов регенерации после заливки Al-сплавом	неогр.	неогр.