смесь для изготовления литейных форм

Формула изобретения

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ, включающая железосодержащее вещество и воду, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения себестоимости и повышения стойкости форм, в качестве железосодержащего вещества она содержит бегхоузовую пыль с содержанием оксида железа 45 65% и показателем основности 0,6 2,6 при следующем соотношении компонентов, мас.

Бегхоузовая пыль с содержанием оксида железа 45 65% и показателем основности 0,6 2,6 80 97

Вода 3 20

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления литейных форм при производстве мелкого и среднего литья.

Известна самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм, в которой используется ваграночная гарь в количестве 40-50 мас. [1]

Недостатком данной смеси является необходимость использования дефицитных компонентов и невозможность многократного использования форм из этого материала.

Наиболее близкой к изобретению является смесь для изготовления постоянных форм [2]

Однако в прототипе увлажнение смеси осуществляется насыщенным водным раствором сернокислой меди, что в процессе изготовления формы приводит к появлению легкоплавкой эвтектики Fe-FeS, по границам частиц железного порошка, обуславливающей отрицательное влияние красноломкости, т.е. потери прочности при повышенных температурах.

Цель изобретения уменьшение себестоимости и повышение стойкости форм.

Это достигается тем, что в известной смеси, включающей железосодержащее вещество и воду, в качестве железосодержащего вещества она содержит бегхоузовую пыль с содержанием железа 45-65% и показателем основности в пределах 0,6-2,6 при следующем соотношении компонентов, мас. Бегхоузовая пыль 80-97 Вода 3-20

Формовочную смесь готовят только из увлажненной металлургической пыли, в частности пыли основных дуговых печей для плавки чугуна. Пыль увлажняется и из полученной смеси изготавливают литейную форму с использованием обычных способов уплотнения. Затем форма обжигается 1-5 ч в окислительной или восстановительной атмосфере при температуре 1000-1200^оС. При спекании достигается высокая прочность за счет образования цементного камня и гематитовых металлических мостиков (восстановительный обжиг), позволяющая использовать формы в качестве полупостоянных.

При содержании влаги в формовочной смеси ниже 3% она теряет способность к формованию. Кроме того, при такой влажности в формовочной смеси не может осуществляться механизм нарастания прочности, аналогичный известному процессу твердения цементных форм, протекающего в три этапа. Если влажность формовочной смеси находится в пределах 3-20% то из нее можно изготовить литейную форму с использованием обычных способов уплотнения. При этом находящейся в смеси влаги становится достаточно, чтобы протекал процесс твердения формы. Он обусловлен реагированием кислотных и основных оксидов, содержащихся в бегхоузовой пыли, с водой и последующей сушкой. При этом образующийся цементный камень скрепляют частицы бегхоузовой пыли, что и обуславливает самотвердение предлагаемой смеси. Для того чтобы указанный механизм действовал, к бегхоузовой пыли предъявляются требования по содержанию оксидов железа и к величине показателя основности. При превышении верхнего предела влажности (20% ) смесь также теряет способность к формованию, так как не сохраняется придаваемая ей форма. Этот эффект известен как переувлажнение смеси. В табл. 1 приведены результаты испытаний образцов из заявляемой формовочной смеси при различном содержании влаги в ней.

Для того чтобы процесс твердения формы протекал эффективно, необходимо присутствие в бегхоузовой пыли следующих оксидов: MgO, CaO, SiO₂, Al₂O₃. Скрепляющим частицы бегхоузовой пыли действием указанные оксиды будут обладать при определенном соотношении, соответствующем составу цемента. Опытным путем было установлено, что для обеспечения необходимой прочности формы после сушки показатель основности бегхоузовой пыли

a должен колебаться в пределах 0,6-2,6.

Если показатель а будет ниже, чем 0,6, то количество кислотных оксидов значительно превышает количество основных оксидов; если показатель а будет выше, чем 2,6, то количество основных оксидов значительно превышает количество кислотных оксидов. И в том и в другом случае в улавливаемой из печных газов бегхоузовой пыли количество веществ (3СаО ^. SiO₂2CaO ^.SiO₂; 3CaO ^. Al₂O₃ и др. ), благодаря которым происходит образование цементного камня при взаимодействии с водой и последующей сушке, будет недостаточным для того, чтобы обеспечить необходимую прочность формы.

В табл. 2 приведены данные по прочности образцов, полученных формованием из бегхоузовой пыли с различным показателем основности а.

Кроме СаО, MgO, SiO₂, Al₂O₃ бегхоузовая пыль содержит в значительном количестве оксиды железа. Если концентрация последних превысит 65% то доля СаО, MgO, SiO₂ и Al₂O₃ будет настолько мала, что даже при благоприятном значении показателя основности а прочность формы после сушки окажется недостаточной из-за небольшого количества образующегося связующего цементного камня. Имеется ограничение и нижнего предела содержания оксидов железа, которое составляет 45% Если бегхоузовая пыль имеет концентрацию оксидов железа меньшую, чем нижний предел, то после окислительного или восстановительного обжига форма будет недостаточно прочной, чтобы ее можно было бы использовать многократно. Это объясняется малым количеством гематитовых или металлических мостиков, которые образуются в процессе обжига. Таким образом, бегхоузовая пыль, которая используется как компонент заявляемой формовочной смеси, должна содержать оксиды железа в пределах 45-65%

Данные табл. 3 подтверждают этот вывод, в ней приводятся результаты испытаний образцов на разрыв, изготовленных из бегхоузовой пыли с различным содержанием оксидов железа и подвергнутых восстановительному обжигу при 1000^оС в течение 5 ч.

Предлагаемая формовочная смесь с низкой себестоимостью обеспечивает получение полупостоянных литейных форм, позволяет получать хорошее качество поверхности отливок, обусловленное микронными размерами частиц металлургической пыли. Кроме того, решаются вопросы утилизации отходов металлургического производства, что благоприятно скажется на состоянии окружающей среды.