Результат интеллектуальной деятельности: ВОДНАЯ ПРОТИВОПРИГАРНАЯ ПАСТА ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам водных противопригарных покрытий для литейных форм и стержней.

Известно упрочняющее водное покрытие на основе лигносульфонатов технических, уротропина, водного раствора поливинилового спирта и ортофосфорной кислоты [1] . Такое покрытие при обычной тепловой сушке образует на поверхности литейных форм и стержней прочную термостойкую эластичную пленку, но при заливке на рабочем месте ухудшается состав воздушной среды вследствие термодеструкции органических составляющих покрытия, в особенности при производстве чугунных отливок.

Известен также состав для получения водного противопригарного покрытия на литейных формах и стержнях с применением наполнителя - графита скрытокристаллического, связующего - жидкого стекла и добавок - поливинилового спирта и оксидов железа [2].

Отрицательным следствием применения такого покрытия является плохая выбиваемость стержней из чугунных отливок.

Это явление можно объяснить связующим воздействием в зоне контакта "покрытие стержня - расплав" стекловидной фазы щелочной составляющей силикатного стекла, работающей как плавень при температурном воздействии расплава.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является водная противопригарная паста марки КсТ-1 на основе талька молотого, которая применяется для облегчения извлечения стержней и отливок из форм [3] .

Прототип имеет следующий состав, мас.%:
Тальк молотый - 59,4 - 63,1 (ср. 61,25)
Аэросил - 0,3 - 0,5
Глина формовочная (бентонитовая) - 1,7 - 2,1
Поливинилацетатная дисперсия - 4,2 - 4,9
Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки - 1,7 - 2,1
Формалин - 0,07
или CuSO₄ - 0,08
Вода - остальное
Недостатком данной пасты является то, что она не позволяет получить прочную поверхность литейных форм и стержней, и поэтому на практике дополнительно с этой пастой используют водную противопригарную пасту марки КсП-1 по ТУ 2-043-504-76 на основе кварца молотого пылевидного для упрочнения покрытия стержней и литейных форм. Указанные пасты после разбавления водой используют поочередно или одновременно в смеси 50 на 50%. Однако и такое сочетание паст не дает возможность получить покрытие литейных форм и стержней, которое бы обладало необходимой прочностью после отверждения. В результате, происходит усложнение технологии, увеличение ее стоимости (используются две противопригарные пасты) и ухудшаются условия труда обслуживающего персонала. Еще одним существенным недостатком при применении данных паст является то, что после сборки форм и транспортировки стержней к месту заливки на окрашенных рабочих поверхностях наблюдаются сколы и вмятины, вследствие чего ухудшается чистота поверхности отливок; осложняется выбивание стержней и извлечение отливок из форм; увеличивается брак отливок.

Задачей изобретения является улучшение качества покрытия за счет создания на литейных формах и стержнях покровного защитного слоя, обладающего повышенной поверхностной прочностью, огнеупорностью и способствующего извлечению стержней и отливок при использовании одной противопригарной пасты.

Поставленная задача достигается тем, что противопригарная паста, включающая тальк молотый, аэросил, поливинилацетатную дисперсию, концентрат сульфитно-дрожжевой бражки, консерванты - формалин или CuSO₄ и воду, дополнительно содержит каолин обогащенный, частично замещающий тальк молотый.

При этом ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Тальк молотый - 15,0 - 54,9
Каолин обогащенный - 6,0 - 45,9
Аэросил - 0,3 - 0,5
Поливинилацетатная дисперсия - 4,2 - 4,9
Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки - 1,7 - 2,1
Формалин - 0,07
или CuSO₄ - 0,08
Вода - остальное.

Данную пасту изготавливают путем смешивания сухих компонентов с жидкими составляющими. Процесс изготовления композиции включает две стадии. На первой стадии производят подготовку жидкой композиции, состоящей из воды, аэросила, поливинилацетатной дисперсии, концентрата сульфитно-дрожжевой бражки и консервантов в лопастной мешалке объемом 1,2 м³. На второй стадии производят смешивание сухих компонентов - каолина и талька и подготовленной жидкой композиции в смесителе типа СНП - 200. Дозировку сухих компонентов осуществляют посредством дозаторов типа ДВ 400 - 1000, а жидкой композиции - посредством жидкостных дозирующих устройств. Далее приготовленную пасту в металлургическом цехе разбавляют водой и используют в качестве противопригарной пасты для нанесения на литейные формы и стержни.

Испытания опытного образца пасты с заменой в ней 50% талька на каолин показали, что стойкость опытного покрытия к истиранию составила более чем 1000 г/мм при 200 г/мм у серийной, выпускаемой Балашейским горно-обогатительным комбинатом, пасты - прототипа КсТ.

Полученный результат объясняется структурой и поведением каолина в суспензии и при окрашивании литейных форм и стержней.

Вследствие некоторой седиментационной устойчивости, а также благодаря развитой пластинчатой форме частиц каолина, в суспензии в какой-то степени задерживается осаждение других твердых частиц, например талька, что позволяет исключить из состава пасты глину формовочную.

В то же время, имея высокое содержание фракции - 2 мкм (при содержании фракции - 5 мкм не менее 70%), каолин имеет высокую проникающую способность в поверхностный слой окрашиваемой литейной формы, стержня, предопределяя прочность как покрытия, так и подстилающего его слоя материала (с тенденцией уменьшения его газопроницаемости).

Верхний слой покрытия имеет более развитую черепитчатую структуру из-за преобладания в нем пластинчатых частиц каолина, которые, имея одинаковую с тальком плотность, благодаря своей парусности, отстают при формировании слоя покрытия от аналогичных по размеру зерен талька. Такая структура верхнего слоя уменьшает шероховатость поверхности литейного стержня, формы и, в то же время, с учетом более высокой, чем у талька, адгезионной и когезионной прочности, а также огнеупорности каолин образует устойчивое к истиранию и пригару покрытие.

Содержание в пасте каолина (6,0 и 45,9%) - критическое. При меньшем, чем 6,0% содержании каолина в пасте, повышение прочности (и уменьшение шероховатости) покрытия по сравнению с контрольным несущественно, а при большем 45,9% - на фоне практически отсутствия неровностей и увеличенной прочности покрытия происходит уменьшение необходимой газопроницаемости литейного стержня, формы, с ухудшением извлечения отливки и стержней.

В таблице 1 приведены предлагаемые составы паст, а в таблице 2 - результаты сравнительных испытаний.

Применение данной пасты более выгодно вследствие более низкой стоимости каолина обогащенного по сравнению с тальком и исключения из состава пасты глины формовочной (бентонитовой). Использование заявляемой пасты позволяет уменьшить износ технологического оборудования и улучшить санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1650321.

2. Авторское свидетельство СССР N 1652021.

3. Руководящий технический материал РТМ 043-04-22-81 (Технологический процесс изготовления водного противопригарного покрытия КсТ-1,24,12,81).