холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

Формула изобретения

Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит огнезащитный состав «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

модифицированное алюмохромфосфатное
связующее	2-6
огнезащитный состав «ОСА-1»	0,1-3,0
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 Н₃PO₄, либо ее модифицированный вариант - хром- или алюмохромфосфатные связки. Недостатками данных холоднотвердеющих смесей являются высокая стоимость, хрупкость и гигроскопичность. Используемые для их отверждения железооксидные материалы характеризуются непостоянством химического состава и, прежде всего, содержанием Fe₂О₃ в альфа- и гамма-модификациях, обладающих различной активностью. По указанной причине проводится разработка алюмохромфосфатных композиций с улучшенным комплексом свойств.

Известна [RU № 2187405, кл. В22С 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.% и отвердитель - железо-оксидный отход металлургического производства при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное
связующее	2-6
Железоокисный 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.

Известна холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [SU № 1028413, кл. В22С 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.

Наиболее близкой по технической сущности может рассматриваться холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней [RU № 2241571, кл. В22С 1/16], включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель - аминный модификатор АМ-1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное
связующее	2-6
Аминный модификатор	0.1-3
Огнеупорный наполнитель на основе SiO2	Остальное

К ее недостаткам следует отнести повышенную осыпаемость формовочных смесей.

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

Поставленная задача решается тем, что в известной смеси в качестве отвердителя взят огнезащитный состав марки «ОСА-1» по ТУ № 2499-024-00206492-06, имеющий следующие показатели качества:

Плотность при 20°С, г/см3, не менее	1,12
рН	6.5-8.0
Коэффициент рефракции, не менее	1,405

Применение указанной композиции позволяет повысить прочность формовочных смесей при растяжении через 24 часа и уменьшить их осыпаемость.

Сущностью предлагаемого решения является смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, модифицированное алюмохромфосфатное связующее и отвердитель, причем в качестве отвердителя используется огнезащитный состав

«ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное
связующее	2-6
«ОСА-1»	0,1-3,0
Огнеупорный наполнитель на основе SiO2	Остальное

Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что с целью повышения прочностных показателей смесей, уменьшения их она в качестве отвердителя содержит огнезащитный состав марки «ОСА-1» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Модифицированное алюмохромфосфатное связующее	2-6
Огнезащитный состав «ОСА-1»	0.1-3,0
Огнеупорный наполнитель на основе диоксида
кремния	Остальное

При изготовлении формовочной смеси использовали алюмохромфосфатное связующее, модифицированное на стадии синтеза 1,1 мас.% метилолмочевин и отвечающее требованиям ТУ № 2149-012-00206492-99 со следующими показателями:

- массовая доля алюминия в пересчете на Al₂O₃ , %, в пределах - 6,5-9;

- массовая доля хрома в пересчете на Cr₂О₃, %, в пределах - 3.5-4.5;

- массовая доля фосфатов в пересчете на Р₂ O₅, %, в пределах - 35-39;

- массовая доля хрома (VI) в пересчете на Cr₂О₃ - отсутствие.

Смешение ингредиентов осуществляли в закрытом катковом смесителе периодического действия в условиях, максимально приближенных к производственным.

Сравнительная характеристика смесей для получения литейных форм и стержней 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 прочностью при растяжении через 24 часа и низкой осыпаемостью.

Состав и свойства холоднотвердеющих смесей для литейных форм и стержней по прототипу и предлагаемому способу
I. Состав холоднотвердеющих смесей
Ингредиент	содержание, мас.%
прототип	примеры
1	2	3
Алюмохромфосфатное связующее	4,0	4,0	4,2	4,4
Содержание метилолмочевины в алюмохромфосфатном связующем	0,6-1,1	1,1	1,1	1,1
Отвердитель	АМ-1	ОСА-1
Количество отвердителя	0,25-1,0	0,5	0,75	1,0
Огнеупорный наполнитель на основе SiO2	остальное
II. Свойства холоднотвердеющих смесей
Свойства	прототип	примеры
1	2	3
а) до отверждения
Живучесть, мин	30-90	60-90	60-90	60-90
б) после отверждения на воздухе при 23°С
Прочность при растяжении через 24 часа, кгс/см2	5,8-9,6	9,7	12,3	11,2
Прочность на сжатие через 24 часа, кгс/см2	15,9-42,5	17,0	20,4	21,8
Осыпаемость через 24 часа, %	0,11-0,14	0,10	0,09	0,10
в) после тепловой осушки при 200°С в течение 40 мин.
Прочность при растяжении, кгс/см2	10,1-12,7	11,5	12,8	12,7
Прочность на сжатие, кгс/см2	24,2-58	48	54	32