RU2043820C1

RU2043820C1 - Mixture for manufacturing moulds

Info

Publication number: RU2043820C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Сафронов; В.А. Козин; А.И. Якобсон; С.Г. Кустовский
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1988-12-04
Filing date: 1988-12-04
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: mixture for semi-constant moulds has bag house dust as iron-containing agent and water. Bag house dust has 45-65 per cent of iron and its basicity index is 0,6-2,6. Mixture consisting of 80-97 per cent of bag house dust and 3-20 per cent of water enhances mould resistance and improves ingot surface quality after roasting. EFFECT: improved quality. 2 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления литейных форм при производстве мелкого и среднего литья. The invention relates to foundry, and in particular to compositions of mixtures for the manufacture of foundry molds in the production of small and medium castings.

Известна самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм, в которой используется ваграночная гарь в количестве 40-50 мас. [1]
Недостатком данной смеси является необходимость использования дефицитных компонентов и невозможность многократного использования форм из этого материала.Known self-hardening mixture for the manufacture of molds, which uses cupola cinder in an amount of 40-50 wt. [1]
The disadvantage of this mixture is the need to use scarce components and the inability to reuse forms from this material.

Наиболее близкой к изобретению является смесь для изготовления постоянных форм [2]
Однако в прототипе увлажнение смеси осуществляется насыщенным водным раствором сернокислой меди, что в процессе изготовления формы приводит к появлению легкоплавкой эвтектики Fe-FeS, по границам частиц железного порошка, обуславливающей отрицательное влияние красноломкости, т.е. потери прочности при повышенных температурах.Closest to the invention is a mixture for the manufacture of permanent forms [2]
However, in the prototype, the mixture is moistened with a saturated aqueous solution of copper sulfate, which during the manufacturing process of the mold leads to the appearance of a low-melting eutectic Fe-FeS, along the boundaries of the particles of iron powder, causing a negative effect of red breaking, i.e. loss of strength at elevated temperatures.

Цель изобретения уменьшение себестоимости и повышение стойкости форм. The purpose of the invention is to reduce the cost and increase the durability of the forms.

Это достигается тем, что в известной смеси, включающей железосодержащее вещество и воду, в качестве железосодержащего вещества она содержит бегхоузовую пыль с содержанием железа 45-65% и показателем основности в пределах 0,6-2,6 при следующем соотношении компонентов, мас. Бегхоузовая пыль 80-97 Вода 3-20
Формовочную смесь готовят только из увлажненной металлургической пыли, в частности пыли основных дуговых печей для плавки чугуна. Пыль увлажняется и из полученной смеси изготавливают литейную форму с использованием обычных способов уплотнения. Затем форма обжигается 1-5 ч в окислительной или восстановительной атмосфере при температуре 1000-1200^оС. При спекании достигается высокая прочность за счет образования цементного камня и гематитовых металлических мостиков (восстановительный обжиг), позволяющая использовать формы в качестве полупостоянных.This is achieved by the fact that in the known mixture comprising an iron-containing substance and water, as an iron-containing substance, it contains Boghous dust with an iron content of 45-65% and a basicity index in the range of 0.6-2.6 in the following ratio of components, wt. Beghouse dust 80-97 Water 3-20
The molding mixture is prepared only from moistened metallurgical dust, in particular the dust from the main arc furnaces for cast iron melting. The dust is wetted and a mold is made from the resulting mixture using conventional densification methods. Then the form is fired for 1-5 hours in an oxidizing or reducing atmosphere at a temperature of 1000-1200 ^о С. During sintering, high strength is achieved due to the formation of cement stone and hematite metal bridges (reducing firing), which allows using the forms as semi-permanent.

При содержании влаги в формовочной смеси ниже 3% она теряет способность к формованию. Кроме того, при такой влажности в формовочной смеси не может осуществляться механизм нарастания прочности, аналогичный известному процессу твердения цементных форм, протекающего в три этапа. Если влажность формовочной смеси находится в пределах 3-20% то из нее можно изготовить литейную форму с использованием обычных способов уплотнения. При этом находящейся в смеси влаги становится достаточно, чтобы протекал процесс твердения формы. Он обусловлен реагированием кислотных и основных оксидов, содержащихся в бегхоузовой пыли, с водой и последующей сушкой. При этом образующийся цементный камень скрепляют частицы бегхоузовой пыли, что и обуславливает самотвердение предлагаемой смеси. Для того чтобы указанный механизм действовал, к бегхоузовой пыли предъявляются требования по содержанию оксидов железа и к величине показателя основности. При превышении верхнего предела влажности (20% ) смесь также теряет способность к формованию, так как не сохраняется придаваемая ей форма. Этот эффект известен как переувлажнение смеси. В табл. 1 приведены результаты испытаний образцов из заявляемой формовочной смеси при различном содержании влаги в ней. When the moisture content in the moldable mixture is below 3%, it loses its molding ability. In addition, at such humidity in the moldable mixture, a mechanism for increasing strength cannot be implemented, similar to the well-known process of hardening cement forms, proceeding in three stages. If the moisture content of the moldable mixture is in the range of 3-20%, then a mold can be made from it using conventional sealing methods. At the same time, the moisture in the mixture becomes enough for the process to harden the mold. It is due to the reaction of acidic and basic oxides contained in Behhouse dust with water and subsequent drying. In this case, the cement stone formed is held together by particles of Behhouse dust, which determines the self-hardening of the proposed mixture. In order for this mechanism to work, requirements for the content of iron oxides and for the value of the basicity index are imposed on the behouse dust. When the upper limit of humidity (20%) is exceeded, the mixture also loses its ability to form, since the shape attached to it is not preserved. This effect is known as waterlogging of the mixture. In the table. 1 shows the test results of samples of the inventive molding mixture with different moisture content in it.

Для того чтобы процесс твердения формы протекал эффективно, необходимо присутствие в бегхоузовой пыли следующих оксидов: MgO, CaO, SiO₂, Al₂O₃. Скрепляющим частицы бегхоузовой пыли действием указанные оксиды будут обладать при определенном соотношении, соответствующем составу цемента. Опытным путем было установлено, что для обеспечения необходимой прочности формы после сушки показатель основности бегхоузовой пыли
a

должен колебаться в пределах 0,6-2,6.In order for the hardening process of the form to proceed efficiently, the presence of the following oxides in Mg / HF dust is necessary: MgO, CaO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ . These oxides will have a bonding effect on the dust of dust particles at a certain ratio corresponding to the composition of the cement. It has been experimentally established that, to ensure the necessary strength of the mold after drying, an indicator of the basicity of behouse dust
a

should fluctuate between 0.6-2.6.

Если показатель а будет ниже, чем 0,6, то количество кислотных оксидов значительно превышает количество основных оксидов; если показатель а будет выше, чем 2,6, то количество основных оксидов значительно превышает количество кислотных оксидов. И в том и в другом случае в улавливаемой из печных газов бегхоузовой пыли количество веществ (3СаО ^. SiO₂2CaO ^.SiO₂; 3CaO ^. Al₂O₃ и др. ), благодаря которым происходит образование цементного камня при взаимодействии с водой и последующей сушке, будет недостаточным для того, чтобы обеспечить необходимую прочность формы.If the indicator a is lower than 0.6, then the amount of acid oxides significantly exceeds the amount of basic oxides; if indicator a is higher than 2.6, then the amount of basic oxides significantly exceeds the amount of acid oxides. In both cases, the amount of substances (3CaO ^. SiO ₂ 2CaO ^. SiO ₂ ; 3CaO ^. Al ₂ O ₃ and others) in the Beghouse dust collected from furnace gases, due to which the formation of a cement stone occurs upon interaction with water and subsequent drying will not be sufficient to provide the necessary mold strength.

В табл. 2 приведены данные по прочности образцов, полученных формованием из бегхоузовой пыли с различным показателем основности а. In the table. 2 shows data on the strength of the samples obtained by molding from behouse dust with a different basicity index a.

Кроме СаО, MgO, SiO₂, Al₂O₃ бегхоузовая пыль содержит в значительном количестве оксиды железа. Если концентрация последних превысит 65% то доля СаО, MgO, SiO₂ и Al₂O₃ будет настолько мала, что даже при благоприятном значении показателя основности а прочность формы после сушки окажется недостаточной из-за небольшого количества образующегося связующего цементного камня. Имеется ограничение и нижнего предела содержания оксидов железа, которое составляет 45% Если бегхоузовая пыль имеет концентрацию оксидов железа меньшую, чем нижний предел, то после окислительного или восстановительного обжига форма будет недостаточно прочной, чтобы ее можно было бы использовать многократно. Это объясняется малым количеством гематитовых или металлических мостиков, которые образуются в процессе обжига. Таким образом, бегхоузовая пыль, которая используется как компонент заявляемой формовочной смеси, должна содержать оксиды железа в пределах 45-65%
Данные табл. 3 подтверждают этот вывод, в ней приводятся результаты испытаний образцов на разрыв, изготовленных из бегхоузовой пыли с различным содержанием оксидов железа и подвергнутых восстановительному обжигу при 1000^оС в течение 5 ч.In addition to CaO, MgO, SiO ₂ , Al ₂ O _3, behouse dust contains significant amounts of iron oxides. If the concentration of the latter exceeds 65%, then the proportion of CaO, MgO, SiO ₂ and Al ₂ O ₃ will be so small that even with a favorable basicity index and the strength of the form after drying will be insufficient due to the small amount of cement binder formed. There is also a limit to the lower limit of the content of iron oxides, which is 45%. If the boghous dust has a concentration of iron oxides lower than the lower limit, then after oxidative or reduction firing, the form will not be strong enough to be reused. This is due to the small number of hematite or metal bridges that are formed during the firing process. Thus, behouse dust, which is used as a component of the inventive molding sand, must contain iron oxides in the range of 45-65%
The data table. 3 confirm this conclusion, it presents the results of tensile testing specimens made from beghouzovoy dust with various iron oxides and subjected to reductive roasting at 1000 ^C for 5 hours.

Предлагаемая формовочная смесь с низкой себестоимостью обеспечивает получение полупостоянных литейных форм, позволяет получать хорошее качество поверхности отливок, обусловленное микронными размерами частиц металлургической пыли. Кроме того, решаются вопросы утилизации отходов металлургического производства, что благоприятно скажется на состоянии окружающей среды. The proposed molding mixture with low cost provides semi-permanent molds, allows you to get a good surface quality of the castings, due to micron sizes of particles of metallurgical dust. In addition, issues of metallurgical waste disposal are being addressed, which will positively affect the environment.

Claims

MIXTURE FOR THE PRODUCTION OF CASTING FORMS, including iron-containing substance and water, characterized in that, in order to reduce the cost and increase the durability of forms, as the iron-containing substance, it contains boghous dust with an iron oxide content of 45 65% and a basicity index of 0.6 2.6 in the following ratio of components, wt.

Beghouse dust with an iron oxide content of 45 65% and a basicity index of 0.6 2.6 80 97
Water 3 20