RU2061572C1 - Self-curing sand for manufacture of casting molds and cores - Google Patents

Abstract

FIELD: foundry. SUBSTANCE: self-curing mix contains, mas>%: finely divided powder in production of periclase powders for electrical engineering 1.0-5.0; orthophosphoric acid 4.0-6.0; oxalic acid 0.1-0.15; the balance, refractory filler. Magnesium-containing powder used in the sand features stable results, both, in dispersity and in chemical composition and contains at least 96 mas.% of magnesium oxide that improves mix properties. EFFECT: extended range of regulation of survivability and speed of mix curing, higher strength of cores and casting molds and improved sand knocking out.

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам самотвердеющих смесей, используемых для изготовления литейных форм и стержней. The invention relates to foundry, and in particular to compositions of self-hardening mixtures used for the manufacture of foundry molds and cores.

Известны самотвердеющие смеси для изготовления литейных форм и стержней, включающие молотый рудный магнезит, ортофосфорную кислоту и огнеупорный наполнитель (1) или огнеупорный наполнитель, ортофосфорную кислоту, воду и материал на основе обожженного оксида магния, а именно порошок металлургического магнезита или хромомагнезита (2). Self-hardening mixtures for the manufacture of foundry molds and cores are known, including ground ore magnesite, phosphoric acid and refractory filler (1) or refractory filler, phosphoric acid, water and material based on calcined magnesium oxide, namely metallurgical magnesite powder or chromomagnesite (2).

Указанные смеси характеризуются неустойчивой живучестью из-за наличия нежелательных примесей. These mixtures are characterized by unstable survivability due to the presence of undesirable impurities.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая ортофосфорную кислоту 2-10% соединение магнезиального и/или магнезиально-шпинелидного типа 2-20% воду 0,5 6% огнеупорный наполнитель остальное (3)
Недостатком известной смеси является колебание содержания оксида магния от 30 до 94% в порошках магнезиального типа и, как следствие этого, увеличение их расхода до 20% а также присутствие нежелательных примесей, таких как оксид кальция, оксид железа, что отрицательно влияет на стабильность скорости затвердевания, живучесть смеси, снижает ее термостойкость, а при изготовлении массивных отливок образуется пригар.The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a self-hardening mixture for the manufacture of foundry molds and cores, including phosphoric acid 2-10% compound of magnesia and / or magnesia-spinel type 2-20% water 0.5 6% refractory filler (3)
A disadvantage of the known mixture is the fluctuation of the content of magnesium oxide from 30 to 94% in powders of the magnesian type and, as a result, an increase in their consumption up to 20% and the presence of undesirable impurities such as calcium oxide, iron oxide, which negatively affects the stability of the solidification rate , the survivability of the mixture, reduces its heat resistance, and in the manufacture of massive castings, a burn is formed.

Кроме того, высокая температура обжига порошка (1600^oС) в известной смеси снижает его реакционную способность к ортофосфорной кислоте H₃PO₄, а наличие воды в составе смеси ухудшает ее прочкостные свойства и увеличивает осыпаемость.In addition, the high temperature of the powder firing (1600 ^o C) in the known mixture reduces its reactivity to orthophosphoric acid H ₃ PO ₄ , and the presence of water in the composition of the mixture degrades its strength properties and increases crumbling.

Реакционная способность порошка также зависит от его удельной поверхности. Чтобы получить порошки магнезиального типа с требуемой тонкостью помола 1900-2100 см²/г, необходимо иметь дробилки крупного и мелкого помола, сита и др. т.е. практически фабрику по подготовке исходного материала магнезиального типа, что в условиях производства связано с большими затратами.The reactivity of a powder also depends on its specific surface. To obtain magnesia-type powders with the required fineness of grinding of 1900-2100 cm ² / g, it is necessary to have crushers of coarse and fine grinding, sieves, etc. almost a factory for the preparation of the starting material of the magnesian type, which in terms of production is associated with high costs.

Цель изобретения расширение пределов регулирования живучести смеси, скорости ее затвердевания, повышение прочности стержней и форм, улучшение выбиваемости за счет использования материала, имеющего стабильно высокую концентрацию оксида магния и постоянную дисперсность помола. The purpose of the invention is the expansion of the regulation of the survivability of the mixture, the speed of its solidification, increasing the strength of the rods and shapes, improving knockability through the use of a material having a consistently high concentration of magnesium oxide and a constant grinding dispersion.

Цель достигается тем, что самоотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, ортофосфорную кислоту, материал, содержащий оксид магния, и щавелевую кислоту имеет следующее соотношение ингредиентов, вес
материал, содержащий оксид магния 1,0 5,0
ортофосфорная кислота 3,0 6,0
щавелевая кислота 0,1 0,15
огнеупорный наполнитель остальное.The goal is achieved in that the self-hardening mixture for the manufacture of foundry molds and cores, including a refractory filler, phosphoric acid, a material containing magnesium oxide, and oxalic acid has the following ratio of ingredients, weight
material containing magnesium oxide 1.0 5.0
phosphoric acid 3.0 6.0
oxalic acid 0.1 0.15
refractory filler rest.

В качестве материала, содержащего оксид магния, в смеси используют порошок дисперсностью 0,08 мм, обожженный при 1100^oC в течение 1 ч, полученный с электрофильтров при производстве периклазовых порошков ПППл по ТУ 14-8-448-83. Применяемый порошок имеет следующий химсостав, вес
оксид магния 93,5 96,5
оксид железа III 1,6 2,5
оксид кремния IV 1,5 2,0
Снижение магнийсодержащего материала в смеси ниже 1,0% не дозволяет получить смесь определенной прочности и необходимой живучести, а увеличение содержания более 5,0% нецелесообразно, т.к. скорость затвердевания смеси становится чрезмерной.As a material containing magnesium oxide, a mixture with a dispersion of 0.08 mm, calcined at 1100 ^o C for 1 h, obtained from electrostatic precipitators in the production of periclase PPPl powders according to TU 14-8-448-83, is used in the mixture. The applied powder has the following chemical composition, weight
magnesium oxide 93.5 96.5
iron oxide III 1.6 2.5
silica IV 1.5 2.0
A decrease in the magnesium-containing material in the mixture below 1.0% does not allow to obtain a mixture of a certain strength and necessary survivability, and an increase in the content of more than 5.0% is impractical, because the curing rate of the mixture becomes excessive.

Заявляемое содержание ортофосфорной кислоты в предлагаемой смеси является оптимальным, т. к. ее содержание ниже 3,0% не позволяет приготовить смесь с необходимой прочностью, а повышение содержания более 6% не оказывает заметного влияния на технологические свойства смеси. Ортофосфорную кислоту необходимо использовать техническую 60-70% концентрации. The claimed content of orthophosphoric acid in the proposed mixture is optimal, since its content below 3.0% does not allow to prepare the mixture with the necessary strength, and an increase in the content of more than 6% does not significantly affect the technological properties of the mixture. Phosphoric acid must be used technical 60-70% concentration.

Введение в смесь щавелевой кислоты в указанных пределах снижает ее гигроскопичность, причем увеличение концентрации выше 0,15% не влияет на улучшение показателей гигроскопичности смеси. The introduction of oxalic acid into the mixture within the specified limits reduces its hygroscopicity, and an increase in concentration above 0.15% does not affect the improvement of the hygroscopicity of the mixture.

Улучшение выбиваемости достигается за счет того, что при взаимодействии ортофосфорной кислоты с оксидом магния образуется соединение, представляющее собой двухзамещенный трехводный фосфат магния МgНРО₄ • 3H₂O, легкорастворимый в воде. При погружении отливок в воду стержневая смесь растворяется в течение нескольких минут без применения гидравлического удара, т.е. смесь практически вымывается из отливок, а при хранении готовых стержней происходит их упрочнение.Improving knockout is achieved due to the fact that the interaction of orthophosphoric acid with magnesium oxide forms a compound that is a bisubstituted trihydrous magnesium phosphate MgHPO ₄ • 3H ₂ O, readily soluble in water. When the castings are immersed in water, the core mixture dissolves within a few minutes without the use of water hammer, i.e. the mixture is practically washed out of the castings, and during storage of the finished rods, they are hardened.

Приготовление смеси осуществляют следующим образом: огнеупорный наполнитель и порошок, содержащий оксид магния, перемешивают в бегунах 1-2 мин в сухом состоянии, а затем коробом или пневмотранспортом подают в бункер над установой ХТС (мод. 4727; 19611; 19641 и т.д.). В смеситель установки подают насосами ортофосфорную кислоту и щавелевую и перемешивание продолжают еще 1-1,5 мин. Готовую смесь высыпают в стержневой ящик или опоку. Если имеется смеситель 19665, где предусмотрены бункер и дозатор для сыпучих компонентов, то сдозированные огнеупорный наполнитель и оксид магния подают в смеситель непрерывного действия, где предварительно перемешивают, а затем включают насосы для подачи ортофосфорной и щавелевой кислот. Перемешивание составляющих длится 1,5 2,5 мин. The preparation of the mixture is as follows: the refractory filler and the powder containing magnesium oxide are mixed in the runners for 1-2 minutes in the dry state, and then they are fed into the bunker over the XTS unit by box or pneumatic transport (mod. 4727; 19611; 19641, etc. ) Orthophosphoric acid and oxalic acid are pumped into the mixer of the installation and stirring is continued for another 1-1.5 minutes. The finished mixture is poured into a core box or flask. If there is a mixer 19665, where a hopper and a dispenser for bulk components are provided, then the metered refractory filler and magnesium oxide are fed to a continuous mixer, where they are pre-mixed and then pumps for feeding phosphoric and oxalic acids are turned on. Mixing of the components lasts 1.5 to 2.5 minutes.

Физико-механические свойства предлагаемой смеси и известной представлены в табл. 1, 2. Physico-mechanical properties of the proposed mixture and the known are presented in table. 12.

Из данных таблиц 1, 2 видно, что предлагаемые смеси cодержат значительно меньше материала, содержащего оксид магния (максимально 5% вместо 10% в известной) за счет дисперсности материала 0,08 мм и повышенного содержания в нем оксида магния (93,5 96,5%) и улучшенные прочноствые свойства (2,0 мПа через 1 ч и свыше 5,0 мПа через 24 ч) по сравнению с известной, имея при этом хорошую выбиваемость. При окунании в воду отливок со стержнями из предлагаемой смеси последние растворяются без применения электрогидравлического удара. From the data of tables 1, 2 it can be seen that the proposed mixtures contain significantly less material containing magnesium oxide (maximum 5% instead of 10% in the known) due to the dispersion of the material 0.08 mm and an increased content of magnesium oxide in it (93.5 96, 5%) and improved strength properties (2.0 MPa after 1 h and more than 5.0 MPa after 24 hours) compared with the known, while having good knockability. When dipping into water castings with rods from the proposed mixture, the latter dissolve without the use of electrohydraulic shock.

Кроме того, преимущество предлагаемой смеси состоит в том, что процесс термохимической реакции происходит непосредственно в стержневом ящике с выделением тепла и одновременным упрочнением стержня, а при хранении стержней трое и более суток происходит их дальнейшее упрочнение. Стержни из предлагаемой смеси можно проставлять в формы уже через 2 часа после их изготовления без покраски, т. к. пригар в отливках с такими стержнями отсутствует. In addition, the advantage of the proposed mixture is that the process of thermochemical reaction occurs directly in the core box with the release of heat and simultaneous hardening of the rod, and when storing the rods for three or more days, they are further hardened. The rods from the proposed mixture can be put into molds already 2 hours after their manufacture without painting, since there is no stick in castings with such rods.

Данные о результатах испытания образцов смесей подтверждены актом испытаний в производственных условиях. ТТТ1 ТТТ2 Data on the results of testing samples of mixtures are confirmed by the test report in a production environment. TTT1 TTT2

Claims (1)

Самотвердеющая смесь для изготовления форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель на основе кремнезема, порошкообразный материал на основе оксида магния, ортофосфорную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит щавелевую кислоту, а в качестве материала на основе обожженного оксида магния мелкодисперсный порошок с содержанием оксида магния 93,5-96,0 мас. полученный с фильтров при производстве периклазовых порошков для электротехнической промышленности, при следующем соотношении компонентов, мас. Self-hardening mixture for the manufacture of molds and cores, containing a silica-based refractory filler, powdered material based on magnesium oxide, phosphoric acid, characterized in that it additionally contains oxalic acid, and as a material based on calcined magnesium oxide, a finely divided powder containing magnesium oxide 93.5-96.0 wt. obtained from filters in the production of periclase powders for the electrical industry, in the following ratio of components, wt. Указанный мелкодисперсный порошок 1 5
Ортофосфорная кислота 4 6
Щавелевая кислота 0,1 0,15
Огнеупорный наполнитель на основе кремнезема Остальное
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что мелкодисперсный порошок, полученный с фильтров при производстве периклазовых порошков для электротехнической промышленности, имеет следующий состав, мас.The specified fine powder 1 5
Phosphoric acid 4 6
Oxalic acid 0.1 0.15
Silica-based refractory filler
2. The mixture according to claim 1, characterized in that the fine powder obtained from filters in the production of periclase powders for the electrical industry has the following composition, wt. Оксид магния 93,5 96,5
Оксид железа III 1,6 2,5
Оксид кремния 1,5-2,0Magnesium Oxide 93.5 96.5
Iron oxide III 1.6 2.5
Silica 1.5-2.0

Images