×
13.01.2017
217.015.82ce

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБОГРЕВА ПРИБЫЛЕЙ СТАЛЬНЫХ И ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области литейного производства. Экзотермическая смесь содержит, мас.%: алюминиевый порошок 16,0-27,0, жидкое стекло 6,0-7,0, АЦЭГ 0,6-0,7, шлам селитровых ванн термического производства 2,5-7,5, шлам закалочных баков 13,0-22,0, огнеупорный наполнитель остальное. Использование в составе смеси отходов производства повышает ее жидкоподвижность, что позволяет исключить операцию формовки из технологии изготовления изделий из смеси. Обеспечиваются повышение прочностных характеристик, теплоизоляционных свойств, газопроницаемость и живучесть изделий из смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам экзотермических смесей, используемых для обогрева прибылей стальных и чугунных отливок.

Известна экзотермическая смесь для обогрева прибылей стальных и чугунных отливок, содержащая алюминиевый порошок, окислы железа, криолит, огнеупорный наполнитель и связующее, отличающаяся тем, что дополнительно содержит калиевую селитру, а в качестве связующего содержит самотвердеющую композицию, состоящую из полифенолятной смолы и сложноэфирного отвердителя при следующем содержании ингредиентов, мас. %: алюминиевый порошок 16,0-25,0; оксид железа 8,0-14,0; калиевая селитра 1,5-6,0; криолит 2,0-6,0; огнеупорный наполнитель в виде кварцевого песка или шамотного порошка 5,0-64,0; самотвердеющая композиция 4,0-8,5. При этом экзотермическая смесь дополнительно содержит легковесный наполнитель в виде золосферы или молотого керамзита в соотношении с огнеупорным наполнителем от 4:1 до 1:4 [1].

Однако экзотермическая смесь имеет ряд недостатков. Самотвердеющая композиция на основе полифенолятной смолы и сложных эфиров, предназначенная для изготовления формовочных смесей по α-set-процессу при получении отливок с высокой чистотой поверхности, в данном случае используется с целью получения экзотермических оболочек (вставок, стаканов) для оформления неответственных прибыльных частей отливок, идущих впоследствии на переплав. Это усложняет и удорожает процесс формовки.

Наиболее близкой к изобретению является экзотермическая смесь для обогрева прибыли стальных и чугунных отливок, содержащая алюминиевый порошок, оксид железа, криолит, огнеупорный наполнитель и связующее, отличающаяся тем, что дополнительно содержит калиевую селитру и триполифосфат натрия, а в качестве связующего содержит самотвердеющую композицию из жидкого стекла и сложноэфирного отвердителя при следующем содержании ингредиентов, мас. %: алюминиевый порошок 17,0-27,0; оксид железа 9,0-15,0; калиевая селитра 2,0-6,0; криолит 2,0-6,0; триполифосфат натрия 0,1-0,5; огнеупорный наполнитель 32,0-62,4; самотвердеющая композиция 7,5-13,5. Огнеупорный наполнитель в виде кварцевого песка или шамотного порошка дополнительно содержит легковесный огнеупорный наполнитель в соотношении к объему основного огнеупорного наполнителя от 4:1 до 1:4. В качестве легковесного наполнителя смесь содержит золосферу или молотый керамзит [2].

Однако известная смесь имеет недостатки, а именно применение в ее составе в чистом виде криолита и калиевой селитры в качестве исходного сырья, а также дополнительного количества легковесного наполнителя существенно увеличивает затраты на материалы и трудоемкость формовки и изготовления изделий из них (оболочки, вставки или стаканы).

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Решается задача снижения материальных затрат на приобретение ряда функциональных компонентов экзотермической смеси за счет использования в ее составе отходов производства и сокращения трудоемкости в части исключения операции формовки из технологии изготовления изделий из смеси.

Технический результат - получение экзотермической смеси, обладающей жидкоподвижностью, что позволяет исключить операцию уплотнения смеси в оснастке, высокими прочностными характеристиками, теплоизоляционными свойствами, газопроницаемостью и живучестью, обеспечивающими в комплексе качество изделий из смеси.

Технический результат достигается тем, что экзотермическая смесь для обогрева прибыли стальных и чугунных отливок, содержащая алюминиевый порошок, огнеупорный наполнитель и самотвердеющую композицию на основе жидкого стекла, дополнительно содержит шлам закалочных баков и шлам селитровых ванн термического производства при следующем содержании ингредиентов, мас. %:

алюминиевый порошок: 16,0-27,0
жидкое стекло 6,0-7,0
отвердитель жидкого стекла - АЦЭГ 0,6-0,7
шлам селитровых ванн термического производства 2,5-7,5
шлам закалочных баков 13,0-22,0
огнеупорный наполнитель остальное

Для обеспечения текучести в смесь дополнительно вводится поверхностно-активное вещество (ПАВ) - водный раствор алкилсульфатов триэтаноламина плотностью 1045-1100 кг/м3 в количестве 0,05-0,15% по массе.

Шлам закалочных баков и шлам селитровых ванн термического производства образуются на машиностроительных предприятиях, имеющих в своем составе участки и цеха термической обработки, и в большинстве случаев отправляются непосредственно на полигоны промышленных отходов для захоронения.

Шлам закалочных баков представляет собой эмульсию отработанного масла и окалины с характерным запахом гари и содержит в своем составе до 65-70 мас. % оксидов железа.

Шлам селитровых ванн термического производства представляет собой пасту коричневого цвета высокой плотности с низкой влажностью и содержит в своем составе до 70-80 мас. % нитратов натрия или калия.

Шлам закалочных баков в составах смеси является основным источником оксидов железа, которые в экзотермической реакции являются окислителями.

Шлам селитровых ванн термического производства является источником селитры, наличие которой в составах экзотермической смеси дает возможность для регулирования температуры ее воспламенения и обеспечения стабильности горения.

Использование отходов в качестве компонентов экзотермической смеси обеспечивает расширение сырьевой базы материалов литейно-металлургических технологий, способствует развитию ресурсосбережения и рециклинга промышленных отходов, рационального природопользования.

При этом уменьшаются затраты литейных цехов на приобретение дорогостоящих веществ, а также на мероприятия по захоронению промышленных отходов цехов термической обработки на специальных полигонах.

Алюминиевый порошок обеспечивает протекание экзотермической реакции и горение смеси, выступая в роли восстановителя железа из его оксидов под действием высоких температур.

Огнеупорный наполнитель в виде кварцевого песка является основным компонентом экзотермической смеси и обеспечивает равномерное распределение остальных ее составляющих при смесеприготовлении и их удержание при действии связующего материала.

Самотвердеющая композиция на основе жидкого стекла выступает в качестве связующего в составе экзотермической смеси.

В качестве отвердителя в составе самотвердеющей композиции на основе жидкого стекла использовался АЦЭГ.

Поверхностно-активное вещество вводится для перевода экзотермической смеси в разряд жидкоподвижных самотвердеющих, не требующих уплотнения при формовке в оснастке, а также снижения массы и повышения теплоизолирующих свойств готовых прибыльных оболочек.

Содержание шламов закалочных баков в количестве менее 13%, как и более 22%, нарушает протекание экзотермических реакций, так как оксид железа является основным их компонентом в стехиометрическом соотношении с алюминиевым порошком.

Содержание шламов селитровых ванн в количестве менее 2,5% приводит к повышению температуры начала экзотермической реакции, делая ее близкой к расчетному значению для каждой рассматриваемой химической реакции, в среднем около 900°С. Это может привести к позднему началу работы экзотермической оболочки и снижению эффективности обогрева металла прибыльной части отливки.

Содержание шламов селитровых ванн в количестве более 7,5% значительно уменьшает температуру и резко ускоряет протекание экзотермической реакции в смеси. Это может привести к снижению эффективности работы прибыльных оболочек - экзотермическая реакция пойдет раньше, чем металл в отливке достигнет интервала.

Содержание алюминиевого порошка в количестве менее 16% и более 27% нарушает протекание экзотермической реакции в смеси в стехиометрическом соотношении с железом, так как он является восстановителем железа из оксидов.

Содержание в самотвердеющей композиции на основе жидкого стекла отвердителя АЦЭГ в количестве 0,1 части от массы жидкого стекла обеспечивает схватывание и твердение смеси.

Содержание ПАВ - водного раствора алкилсульфатов триэтаноламина в количестве 0,05-0,15% соответствует рекомендуемому для жидкоподвижных самотвердеющих смесей [3].

По стандартным методикам для формовочных смесей контролировались живучесть; прочность при сжатии: через 1 час, через 3 часа, через 24 часа; газопроницаемость: через 1 час, через 24 часа.

Свойства заявляемых смесей в сравнении с прототипом приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что:

1) живучесть всех заявляемых смесей, как минимум, не уступает прототипу, а в большинстве случаев превышает ее;

2) уровень прочностных свойств заявляемых смесей и прототипа примерно одинаков и при этом соответствует таковому для ЖСС [3];

4) заявляемые смеси обладают высокой газопроницаемостью, что снижает массу прибыльных оболочек и обеспечивает дополнительный теплоизолирующий эффект.

Заявляемые экзотермические смеси обладают преимуществами перед прототипом, поскольку за счет приобретения ими жидкоподвижного вида сокращается цикл изготовления экзотермических оболочек, так как исключается операция уплотнения смеси в оснастке. Кроме того, их использование:

- способствует развитию ресурсосбережения в литейном производстве;

- развивает технологию рециклинга промышленных отходов;

- расширяет сырьевую базу материалов для литейно-металлургических технологий.

Пример 1.

Экзотермическую смесь приготавливали в лабораторном лопастном смесителе периодического действия марки LMR-2e. При этом первыми загружались сухие компоненты в следующем порядке: огнеупорный наполнитель, шлам закалочных баков, шлам селитровых ванн. После перемешивания в течение 2-3 минут вводили алюминиевый порошок. По истечении 1-1,5 минут перемешивания указанных компонентов добавляли жидкое стекло. После ввода жидкого стекла перемешивание проводили 1-1,5 минуты. Для получения экзотермических оболочек приготовленная смесь формовалась в металлической оснастке уплотнением. Состав экзотермической смеси содержал следующее соотношение компонентов, мас. %:

алюминиевый порошок: 25
жидкое стекло 6
отвердитель жидкого стекла - АЦЭГ 0,6
шлам селитровых ванн термического производства 5
шлам закалочных баков 20
огнеупорный наполнитель 43,4
Итого: 100

Отвердитель жидкого стекла АЦЭГ (ТУ 2332-016-05807977-2003) является эфиром уксусной кислоты и этиленгликоля и представляет собой смесь моно- и диацетата этиленгликоля. Промышленно производятся пять марок АЦЭГ: 1Б, 2СБ, 3СМ, 4М, 50М [4].

Состав марок АЦЭГ описывается следующими соотношениями, мас. %:

В составах смесей по примерам 1 и 2 применялся АЦЭГ марки 3СМ.

Пример 2.

Экзотермическую смесь приготавливали в лабораторном лопастном смесителе периодического действия марки LMR-2e по примеру 1. Для перевода смеси в жидкоподвижный вид вводили водный раствор алкилсульфатов триэтаноламина плотностью 1045-1100 кг/м3. С целью получения экзотермических оболочек приготовленная смесь заливалась в металлическую оснастку. При этом уплотнение смеси не проводилось. Для получения состава экзотермической смеси использовалась компоненты в следующем соотношении, мас. %:

алюминиевый порошок: 25,00
жидкое стекло 6,00
отвердитель жидкого стекла - АЦЭГ 0,60
шлам селитровых ванн термического производства 5,00
шлам закалочных баков 20,00
водный раствор алкилсульфатов триэтаноламина 0,15
огнеупорный наполнитель 43,25
Итого: 100

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2369462, B22D 27/06, 2009.

2. Патент на изобретение РФ №2369461, B22D 27/06, 2009 - прототип.

3. Борсук П.А. Жидкие самотвердеющие смеси / П.А. Борсук, A.M. Лясс. - М.: Машиностроение, 1979. - 255 с.

4. Патент на изобретение РФ №2229488, C08L 61/10, C08K 13/02, 2004.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 117.
20.07.2013
№216.012.574e

Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487958
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.10.2013
№216.012.7577

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит шламовый отход производства поливинилхлорида в количестве 97-99 мас.%, содержащий, мас.%: НО 50,2; CaSO·2HO 12,2; Са(ОН) 7,2; NaCl 28,2; NaSO 2,0; NaOH 0,2 и древесные опилки. Связующим в смеси являются кристаллогидраты солей NaCl....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495731
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2014
№216.012.a15f

Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы. Сталь содержит, мас.%: углерод - 0,27÷0,32, титан - 5,8÷6,2, никель - 0,5÷0,9, железо -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507026
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.a9b4

Способ получения отливок из хладостойкого чугуна

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства. Обработку расплава чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509159
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.11.2014
№216.013.0548

Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию. В состав суспензии первого слоя вводят мелкодисперсный модификатор - абразивную пыль полировально-шлифовальной обработки изделий из сплавов черных металлов в количестве 1-2 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532750
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.054b

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание. Начиная со второго слоя оболочки, используют огнеупорную суспензию с кислородсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532753
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0556

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию. Обсыпают его зернистым материалом. В первый слой оболочки, в состав зернистого материала для обсыпки, вводят порошок алюминия в количестве 5-10 мас.%, а начиная со второго слоя оболочки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532764
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0557

Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Обсыпочный материал содержит в мас.%: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо остальное. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532765
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.02.2015
№216.013.2645

Способ изготовления отливок из чугуна

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает выплавку чугуна, разливку в ковш, в который предварительно введены предсфероидизирующий, сфероидизирующий и графитизирующий модификаторы в количестве соответственно 0,2-0,3, 0,4-0,5, 0,4-0,5 мас.% от массы жидкого чугуна в ковше....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541250
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2648

Способ защиты стальных отливок от обезуглероживания при термической обработке

Изобретение относится к литейному производству. Для повышения качества защиты стальных отливок от обезуглероживания, в частности минимизации толщины обезуглероженного слоя, отливки помещают в контейнер и засыпают их карбюризатором, в качестве которого используют смесь древесного угля и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541253
Дата охранного документа: 10.02.2015
Показаны записи 1-10 из 57.
20.10.2013
№216.012.7577

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит шламовый отход производства поливинилхлорида в количестве 97-99 мас.%, содержащий, мас.%: НО 50,2; CaSO·2HO 12,2; Са(ОН) 7,2; NaCl 28,2; NaSO 2,0; NaOH 0,2 и древесные опилки. Связующим в смеси являются кристаллогидраты солей NaCl....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495731
Дата охранного документа: 20.10.2013
10.03.2014
№216.012.a9b4

Способ получения отливок из хладостойкого чугуна

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства. Обработку расплава чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509159
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.11.2014
№216.013.0548

Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию. В состав суспензии первого слоя вводят мелкодисперсный модификатор - абразивную пыль полировально-шлифовальной обработки изделий из сплавов черных металлов в количестве 1-2 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532750
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.054b

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание. Начиная со второго слоя оболочки, используют огнеупорную суспензию с кислородсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532753
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0556

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию. Обсыпают его зернистым материалом. В первый слой оболочки, в состав зернистого материала для обсыпки, вводят порошок алюминия в количестве 5-10 мас.%, а начиная со второго слоя оболочки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532764
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0557

Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Обсыпочный материал содержит в мас.%: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо остальное. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532765
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.02.2015
№216.013.2645

Способ изготовления отливок из чугуна

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает выплавку чугуна, разливку в ковш, в который предварительно введены предсфероидизирующий, сфероидизирующий и графитизирующий модификаторы в количестве соответственно 0,2-0,3, 0,4-0,5, 0,4-0,5 мас.% от массы жидкого чугуна в ковше....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541250
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2648

Способ защиты стальных отливок от обезуглероживания при термической обработке

Изобретение относится к литейному производству. Для повышения качества защиты стальных отливок от обезуглероживания, в частности минимизации толщины обезуглероженного слоя, отливки помещают в контейнер и засыпают их карбюризатором, в качестве которого используют смесь древесного угля и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541253
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.04.2015
№216.013.3cdf

Способ изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Модельный блок послойно обмазывают керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой каждого слоя. В качестве обсыпочного материала используют измельченный бой керамических оболочек, содержащий в своем составе кварц в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547071
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.447b

Брикет для металлургического передела

Изобретение относится к металлургии. Брикет содержит углеродосодержащее вещество и железосодержащий материал, включающий чугунную и стальную стружку, оксиды железа, известковую пыль и пыль системы вентиляции электродуговых печей в качестве источника оксидов железа. Соотношение компонентов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549029
Дата охранного документа: 20.04.2015
+ добавить свой РИД