холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

Формула изобретения

Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, металлофосфатное связующее и отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве металлофосфатного связующего она содержит алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза метилолмочевинами, взятыми в количестве 0,6-1,10 мас.%, а в качестве отвердителя - аминный модификатор состава, мас.%:

Моноэтаноламин 15-70

Смесь 1-(2оксиэтил)имидазолидона-2

и 1-(2-оксиэтил)этилендиамина Не более 50

Вода Не более 20

при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное

связующее 2-6

Аминный модификатор 0,2-3,0

Огнеупорный наполнитель на основе

диоксида кремния Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холоднотвердеющим смесям, используемым в металлургической промышленности для изготовления литейных форм и стержней.

Фосфатные холоднотвердеющие смеси, разработанные в последнее время, принадлежат к легко выбиваемым, малотоксичным композициям с регулируемым комплексом рабочих свойств. Их широкое внедрение в литейном производстве обеспечивает не только экономию ресурсов, но и улучшение условий труда, оздоровление экологической обстановки.

В основе железофосфатных холоднотвердеющих смесей лежит использование в качестве отвердителей железосодержащих материалов, различных по химическим и минералогическим свойствам. Среди них наибольшее распространение получили трифолин, крокус, железорудный концентрат и различные отходы промышленного производства. В качестве жидкого компонента в таких системах используют либо Н₃РО₄, либо ее модифицированный вариант - хром или алюмохромфосфатные связки. Недостатком данных холоднотвердеющих смесей является высокая стоимость, хрупкость и гигроскопичность. Используемые для их отверждения железо-оксидные материалы характеризуются непостоянством химического состава и, прежде всего, содержания Fе₂О₃ в альфа- и гамма-модификациях, обладающих различной активностью. По указанной причине проводится разработка алюмохромфосфатных композиций с улучшенным комплексом свойств.

Известен [SU №1660830, кл. В 22 С 1/02, 1989 г.] состав смеси для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемой тепловой сушкой, включающий, мас.%: алюмохромфосфатное связующее - 2,5-3,5, соединение на основе полиглицеринов - 0,3-0,9, продукт взаимодействия Y-аминопропилтриэтоксисилана и диэтиленгликоля - 0,1-0,5, огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния - остальное. Смесь характеризуется повышенной живучестью и газопроницаемостью. Ее существенными недостатками являются невысокая термостойкость, дефицитность входящих в нее компонентов, необходимость использования тепловой сушки при отверждении.

Известна [RU №2187405, кл. В 22 С 1/16, опубл. 20.08.2002 г. Бюлл.23] холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза метилолмочевинами в количестве 0,6-1,1 мас.% при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное связующее 2-6

Железо-окисный отход металлургического производства 1-4

Огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния Остальное

К ее недостаткам следует отнести непостоянный состав железоокисного отхода и необходимость его ввода в тонкодисперсном состоянии в формовочные композиции, что вызывает запыленность в производственном помещении.

Наиболее близкой по технической сущности является холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [SU №1028413, кл. В 22 С 1/16, 1983 г.], включающая огнеупорный наполнитель на основе кремнезема, алюмохромфосфатное вяжущее и отвердитель - триэтаноламин, при использовании которой улучшается чистота поверхности отливок из сплавов на медной основе. Ее существенными недостатками являются высокая токсичность триэтаноламина, малая живучесть и ограниченная область применения.

Технической задачей изобретения является оптимизация состава смеси для изготовления литейных форм и стержней с целью повышения ее живучести, уменьшения осыпаемости и сохранения на высоком уровне прочностных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в известной смеси алюмохромфосфатное связующее заменено на модифицированную метилолмочевинами алюмохромфосфатную связку, в которой метилолмочевины и алюмохромфосфаты находятся в виде сложноэфирных соединений, а в качестве отвердителя взят модификатор аминный марки АМ-1 состава, мас.%:

Моноэтаноламин 15-70

Смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2 и

1-(2-оксиэтил)этилендиамина, не более 50

Вода Не более 20

Применение указанной композиции позволяет снизить гигроскопичность литейных форм и стержней, повысить живучесть формовочной композиции, избежать ее разупрочнения после отверждения.

С другой стороны, изменяя содержание метилолмочевин в алюмохромфосфатном вяжущем, можно добиться целенаправленного улучшения рабочих характеристик холоднотвердеющей смеси.

Сущностью предлагаемого решения является смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза метилолмочевинами в количестве 0,6-1,10 мас.% и модификатор аминный, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное связующее 2-6

Модификатор аминный 0,2-3,0

Огнеупорный наполнитель на основе SiO₂ Остальное

Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что с целью повышения живучести смеси, уменьшения осыпаемости и избежания разупрочнения после отверждения, она в качестве металлофосфатного производного содержит алюмохромфосфатную связку, модифицированную на стадии синтеза 0,66-1,1 мас.% метилолмочевин, а отвердителем служит модификатор аминный состава, мас.%:

Моноэтаноламин 15-70

Смесь 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2 и

1-(2-оксиэтил)этилендиамина, не более 50

Вода, не более 20

при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное связующее 2-6

Модификатор аминный 0,2-3,0

Огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния Остальное

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

При изготовлении смеси для литейных форм и стержней использовали алюмохромфосфатное связующее, отвечающее требованиям ТУ №2149-012-00206492-99 со следующими показателями:

- массовая доля алюминия в пересчете на Аl₂О₃, %, в пределах 6,5-9;

- массовая доля хрома в пересчете на Сr₂О ₃, %, в пределах 3,5-4,5;

- массовая доля фосфатов в пересчете на Р₂O₅, %, в пределах 35-39;

- массовая доля хрома (VI) в пересчете на Сr₂ О₃ - отсутствие.

Модификатор аминный соответствовал требованиям ТУ №2423-017-00206492-2002 и имел следующие показатели качества:

Массовая доля моноэтаноламина, % 61,5

Массовая доля 1-(2-оксиэтил)имидазолидона-2 и

1-(2-оксиэтил)этилендиамина, % 29,5

Массовая доля воды, % 9,0

Сравнительная характеристика смесей для получения литейных форм и стержней, изготовленных в закрытом катковом смесителе периодического действия по примерам осуществления предлагаемого способа и по прототипу, представлена в таблице.

Из описания изобретения и таблицы видно, что по заявленному техническому решению удается получать смеси для литейных форм и стержней с повышенной живучестью и улучшенными показателями прочности на разрыв и осыпаемостью.