смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых тепловой сушкой

Формула изобретения

1. Смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых тепловой сушкой, включающая огнеупорный наполнитель, фосфорно-кислое соединение и материал на основе полиглицерина, отличающаяся тем, что она содержит в качестве фосфорно-кислого соединения ортофосфорную кислоту и алюмохромфосфатное связующее в соотношении 1 : 6, а в качестве материала на основе полиглицерина - отход переработки глицерина с содержанием хлорида натрия 14 - 15% при следующих отношениях ингредиентов, мас.%:

Фосфорно-кислое соединение - 3,5 - 4,0

Отход переработки глицерина - 0,5 - 0,7

Огнеупорный наполнитель - Остальное

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что отход переработки глицерина имеет следующий состав, мас.%:

Хлорид натрия - 14,0 - 15,0

Вода - 36,0 - 40,0

Полиглицерин - 50,0 - 40,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам стержневых смесей, отверждаемых тепловой сушкой.

Известна смесь для изготовления форм и стержней, отверждаемых тепловой сушкой, которая содержит в своем составе глину формовочную, алюмохромфосфатное связующее. Лигносульфонаты, крепитель КО и огнеупорный наполнитель. Применение такой смеси позволяет получить образцы с высокими прочностными показателями (_p после сушки достигает 20 кгс/см²) и низкой осыпаемостью (не более 0,02%). Однако стержни и формы из данной смеси требуют длительного цикла сушки (180-200^oC в течение 3-6 часов) и кроме того, при тепловом воздействии в результате взаимодействия лигносульфонатов и КО в атмосферу выделяется бензопирен и акролеин, которые являются сильнодействующими ядами (авторское свидетельство N 954137, кл. В 22 С 1/16, 1982).

Известно связующее для изготовления литейных форм и стержней теплового отверждения, включающее алюмохромфосфатное связующее и соединения на основе полиглицеринов (авторское свидетельство СССР N1159716, кл. В 22 С 1/18, 1983). Применение такого связующего в составе смеси позволяет улучшить качество форм и стержней за счет повышения их прочности. Однако живучесть такой смеси не превышает 30 мин, что создает дополнительные трудности в массовом производстве стержней. Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм и стержней теплового отверждения, содержащая огнеупорный наполнитель, фосфорно-кислое соединение, материал на основе полиглицерина (авторское свидетельство N 1423252, кл. В 22 С 1/16, 1988).

К недостаткам следует отнести недостаточно высокие физико-механические свойства известной смеси.

Изобретение направлено на расширение ассортимента смесей для изготовления литейных стержней, отверждаемых тепловой сушкой, с улучшенными технологическими характеристиками.

Использование в составе смеси H₃PO₄ в сочетании с АХФС и отходом переработки глицерина, при определенном способе ее приготовления позволяет получить технический результат, выражающийся в обеспечении стабильности свойств смеси в течение 6 часов с момент ее приготовления. Реализация указанного технического результата гарантирует получение качественного отпечатка стержня за счет повышения живучести до 6 часов и наличия сырой прочности в пределах 0,10-0,14 кгс/см².

Для достижения указанного технического результата предлагается смесь для изготовления литейных стержней, отверждаемых тепловой сушкой, содержащая огнеупорный наполнитель, фосфорно-кислое соединение и материал на основе полиглицерина, содержит в качестве фосфорно-кислого соединения ортофосфорную кислоту и алюмохромфосфатное связующее в соотношении 1:6, а в качестве материала на основе полиглицерина - отход переработки глицерина с содержанием хлорида натрия 14-15%, при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

Фосфорно-кислое соединение - 3,5 - 4,0

Отходы переработки глицерина - 0,5-0,7

Огнеупорный наполнитель - Остальное

Алюмохромфосфатное связующее представляет собой кислую фосфорно-кислую соль трехвалентного хрома и алюминия (ТУ 6-18-166-83). Исходная плотность 1,55-1,65 г/см³. Ортофосфорная кислота 85%-ной концентрации, исходная плотность 1,68 г/см³. Отход переработки глицерина (ТУ 6-01-023314-92-89) представляет собой жидкость темно-коричневого цвета следующего состава, мас.%: хлорид натрия 14-15: вода 36-40: полиглицерин 40-50. Полиглицерин содержит, мас. %: глицерин 4-5; триглицерин 4-5; тетраглицерин 12-13; вода 5-6; диглицерины остальное.

Фосфорно-кислое соединение готовят путем механического перемешивания алюмохромфосфатного связующего с ортофосфорной кислотой в соотношении 6:1. Указанное соотношение является оптимальным, позволяющим получить необходимые физико-механические показатели смеси.

Для получения оптимальных физико-механических свойств смеси для заявляемого состава предлагается следующий способ приготовления: в огнеупорный наполнитель добавляют отход переработки глицерина и перемешивают 2,0-2,5 мин, затем при постепенном дозировании добавляют фосфорно-кислое соединение и тщательно перемешивают в течение 6,0-6,5 мин. Такой способ приготовления обеспечивает равномерное распределение отхода переработки глицерина вокруг поверхности зерна наполнителя. Жидкая композиция, после ее дозирования в смеситель, обволакивает зерно наполнителя, пропитанное отходом переработки глицерина и при механическом воздействии (при давлении катков смешивающих бегунов) образуется равномерно распределенная пленка на поверхности зерна кварца, при этом содержание влаги в ней уменьшается на 8-12% за счет первоначального взаимодействия ортофосфорной кислоты с хлоридом натрия, присутствующего в отходах переработки глицерина.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Ортофосфорная кислота в сочетании с алюмохромфосфатным связующим снижает ее вязкость и придает более высокую текучесть, что, во-первых, обеспечивает более тщательное распределение вокруг зерен наполнителя, а во-вторых, что самое главное, замедляет процесс взаимодействия гидрофосфатов хрома и алюминия непосредственно с самим полиглицерином, что позволяет сохранить первоначальные свойства смеси в течение 6 часов. Процесс прохождения химической реакции, а именно реакции этерификации между алюмохромфосфатным связующим и полиглицерином происходит только при температурном воздействии. В данном случае рекомендуемый режим обработки стержней - температура в пределах 120-150^oC в течение 15-30 мин.

Отличием предлагаемой смеси является наличие в составе отхода переработки глицерина хлорида натрия, который при первоначальном взаимодействии с ортофосфорной кислотой, способствует снижению влажности смеси, а следовательно и повышению сырой прочности. В табл. 1 и 2 приводятся составы и свойства известного и предлагаемого состава смеси. Предлагаемый количественный состав смеси является оптимальным. При уменьшении содержания составляющих смеси (табл. 2, состав 1) снижаются конечные прочностные показатели, а увеличение содержания тех же составляющих (табл. 1, состав 5) приводит к понижению начальной прочности смеси и повышению ее влажности.

Как видно из табл. 2 заявляемый состав смеси обладает высокими прочностными показателями, необходимой газопроницаемостью и низкой влажностью. Предлагаемый состав смеси и способ ее приготовления обеспечивает наличие сырой прочности в пределах 0,10-0,14 кгс/см² без содержания в составе смеси формовочной глины. Кроме того, заявляемый состав смеси гарантирует ее живучесть в пределах 6 часов, что в совокупности позволяет получить качественный отпечаток стержня.