DE3049730C2 - - Google Patents
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Description
J5 Diese? Formstoff zeichnet sich durch eine Lebensdauer von 5 bis 8 s und eine Festigkeit nach 0,5 h von 2,5
kp/cm2 und nach 24 h von 22 kp/cm2 aus.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, durch Auswahl eines Materials auf der Grundlage von
gebranntem Magnesiumoxid den Regulierungsbereich für die Lebensdauer und die Härtungsgeschwindigkeit
des selbsthärtenden Formstoffes zu erweitern und die Festigkeit von Gießkernen und Gießformen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der erfindungsgemäße selbsthärtende FormstoffzurHerrtellung
von Gießformen und Gießkernen, bestehend aus einem feuerfesten Füllstoff, Orthophosphorsäure, einem
Material auf der Grundlage gebrannten Magnesiumsoxides und Wasser, als Material auf der Grundlage
gebrannten Magnesiumsoxides eine bei einer Temperatur von 1600 bis 1900° C im Laufe von 40 bis 1600 h
gebrannte Verbindung der Magnesiaspinellid-Art enthält, wobei das Verhältnis der genannten Bestandteile
wie folgt ist (in Masse-Teilen):
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gießereiproduktion und betrifft insbesondere
einen selbsthärtenden Formstoff zur Herstellung von Gießformen und Gießkernen.
Bekannt ist ein selbsthärtender Formstoffzur Herstellung
von Gießformen und Gießkernen, bestehend aus einem feuerfesten Füllstoff, gemahlenem Erzmagnesit
und Orthophosphorsäure (Beschreibung zu der JP- 4^
Patentanmeldung Nr. 52-23882, Kl. 1IA212, bekanntgemacht 28. Juni, 1977). Der genannte Formstoff zeichnet
sich durch eine verminderte Lebensdauer, eine ungenügende Festigkeit in gehärtetem Zustand und ein erhöhtes
Abbröckelungsvermögen aus.
Bekannt ist ferner ein selbsthärtender Formstoffzur
Herstellung von Gießformen und Gießkernen, bestehend aus einem feuerfesten Füllstoff, Orthophosphorsäure,
Wasser und einem Material auf der Grundlage von gebranntem Magnesiumoxid, nämlich einem
pulverförmigen metallurgischen Magnesit oder Chrommagnesit (SU-Urheberschein, Nr. 605364, Kl. B22c,
1/20).
Der genannte Formstoff zeichnet sich durch eine überaus hohe Reaktionsaktivität des metallurgischen t>o
Magnesits bzw. Chrommagnesits bei der Wechselwirkung mit Orthophosphorsäure aus, wodurch eine Regulierung
der Lebensdauer und der Härtungsgeschwindigkeit des Formstoffes erschwert wird; dies findet Ausdruck
in einem Zunehmen der Festigkeit des Formstof- f>5
fes in den erforderlichen Grenzen und wirkt sich auf die Festigkeit von Gießformen und Gießkernen ungünstig
aus.
Orthophosphorsäure
genannte Verbindung der
Magnesiaspinellid-Art
Wasser
feuerfester Füllstoff
genannte Verbindung der
Magnesiaspinellid-Art
Wasser
feuerfester Füllstoff
2 bis 10
2 bis 20
0,5 bis 6,0 Rest
0,5 bis 6,0 Rest
Die Verwendung der genannten Verbindung der Magnesiaspinellid-Art gestattet es, den Bereich der
Lebensdauer des Formstoffes um das 2- bis 3fache zu erweitern, den Härtungsgeschwindigkeitsbereich um
das 2- bis 4fache zu erweitern und die Festigkeit am Anfang und am Ende der Härtung um das 1,5-bis 2fache
zu erhöhen.
Es empfiehlt sich, daß der selbsthärtende Formstoff als Verbindung der Magnesiaspirellid-Art ein Produkt
der Mahlung verbrauchten Chrommagnesiasteins aus dem feuerfesten Gewölbe von Stahlschmelzaggregaten
enthält.
Zur Erhöhung der anfänglichen Härtungsgeschwindigkeit und der allgemeinen Festigkeit des Formstoffes
ist es zweckmäßig, daß der selbsthärtcnde Stoff als die genannte Verbindung der Magnesiaspinellid-Art ein
Produkt der Mahlung des von dem genannten Chrommagnesiastein vorabgetrennten Arbeitsteils enthält.
Bevorzugte Durchfuhrungsvariante der Erfindung Erfindungsgemäßen selbsthärtenden Formstoff zur
Herstellung von Gießformen und Gießkernen erhält man wie folgt.
Ein feuerfester Füllstoff, z. B. Quarzsand, oder ein
anderer beliebiger Füllstoff, der in Gießereibetrieben verwendet wird, wird mit einer pulverförmigen bei
Temperaturen von 1600 bis 1900° C im Laufe von 40 bis 1600 h gebrannten Verbindung der Magnesiaspinellid-Art
vermischt. Danach werden Orthophosphorsäure und Wasser zugeführt und die Vermischung dauert
noch 1 bis 2 min an.
Der erfindungsgemäße selbsthärtende Formstoff enthält 2 bis 20 Masse-Teile der Verbindung der Magnesiaspinellid-Art.
Eine Senkung des Gehaltes an der genannten Verbindung unter 2 Masse-Teile gestattet es
nicht, einen Formstoff mit der erforderlichen Festigkeit zu bereiten, während eine Erhöhung der Menge über 20
Masse-Teile unzweckmäßig ist, da die Härtungsgeschwindigkeit des Formstoffes übermäßig hoch ist.
Die Verbindung der Magnesiaspinellid-Art wird bei Temperaturen von 1600 bis 1900° C im Laufe von 40 bis
1600 h vorgebrannt. Bei diesen Brennverhältnissen
kommt es zur Bildung einer Magnesiaspinellidstruktur.
Bei einer Temperatur unter 16000C und einer Brenndauer
von weniger als 40 h bilden sich die genannten Strukturen nicht, bei einer Temperatur über 1900° C
und einer Brenndauer über 1600 h ist das Brennen nicht zweckmäßig, weil qualitative und quantitative Phasen-
und chemische Zusammensetzungen ihre Optimalwerte bereits erreicht haben.
Der erfindungsgemäße selbsthärtende Formstoff enthält
2 bis 10 Masse-Teile Orthophosphorsäure. Der Gehalt an Säure unter 2 Masse-Teile gestattet es nicht,
einen Formstoff mit der erforderlichen Festigkeit zu bereiten, während eine Erhöhung des Gehaltes über 10
Masse-Teile keinen spürbaren Einfluß auf die technologischen Eigenschaften des Formstoffes ausübt.
Die Orthophosphorsäure kann in Form von wäßrigen Lösungen unterschiedlicher Konzentration verwendet
werden. Die Gesamtmenge an Lösung wird so gewählt, daß der Gehalt an der Säure, in verdünnte Säure umgerechnet,
sich in den Grenzen zwischen 2 und 10 Masse-Teilen befindet. Bei der Verwendung von Säure in 40-bis
80%iger Konzentration werden der konzentrierten Säure in 0,5 bis 6,0 Masse-Teile Wasser zugegeben.
In der Zusammensetzung des vorgeschlagenen FormstolTes
wird gemäß der Erfindung als Verbindung der Magnesiaspinellid-Art ein Produkt der Mahlung verbrauchten
Chrommagnesitsteins oder Magnesitchromitsteins aus dem feuerfesten Gewölbe von Stahlschmclzaggregaten
verwendet, das folgende chemische Zusammensetzung in Masse-% hat:
Magnesiumoxide
Eisen(III)-oxyd
Eisen (Il)-oxyd
Chrom(III)-oxyd
Silizium(IV)-oxyd
Aluminiumoxyd
Kalziumoxyd
10
15
20 Die Steine werden auf Standardausrüstungen gemahlen, die üblicherweise zum Herstellen von pulverförmigen
Materialien benutzt werden, wie Kugel-, Strahl-Vibrationsmühlen
usw.
Die spezifische Oberfläche des gewonnenen Produkts der Mahlung des verbrauchten Steins sollte zwischen
500 und 5000 cmVg, vorzugweise zwischen 1200 und 3000 cm2/g liegen, ermittelt nach der Kozeni-Karmann-Methode.
In der Tabelle sind die Zusammensetzungen und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Formstoffes
im Vergleich zu dem bekannten Formstoff gemäß dem SU-Urheberschein Nr. 605364 angeführt
30
30 bis 94
2,0 bis 40,0
0,01 bis 11,0
1,0 bis 13,0
2,8 bis 8,0
2,0 bis 19,0
0,5 bis 8,0
Selbstverständlich ist die Bildung einer magnesiaspinellidartigen Struktur von den eingesetzten Ausgangsstoffen
abhängig. Beim Brennen von Magnesitchromit- und Chrommagnesitsteinen entsteht eine Periklasspinellidstruktur.
Es ist zweckmäßig, einen Formstoff zu verwenden, der ein Produkt der Mahlung des von dem verbrauchten *r'
Stein im voraus abgetrennten mit dem Innnenraum des Stahlschmelzaggregates kontaktierenden Arbeitsteils,
der z. B. folgende chemische Zusammensetzung in Masse-% hat, enthält:
5(1
Magnesiumoxid 70,26
Eisen(III)-oxid 7,51
Eisen(II)-oxyd 1,96
Chrom(III)-oxyd 8,98
Silizium(IV)-oxyd 6,78
Aluminiumoxyd 3,4
Kalziumoxyd 1,0
Glühverluste 0,11
In dem letzeren Fall hat die Phasenzusammensetzung
des Materials einen erhöhten Gehalt an magnesiaeisenhaltigen Verbindungen vom Typ Magnesiovüstit
und Magnesioferrit und einen verminderten Gehalt an Periklas, während sich die chemische Zusammensetzung
durch eine erhöhte Menge an Eisenoxyd und eine verminderte Menge an Magnesiumoxid im Vergleich
zu den Zusammensetzungen von den Pulvern, die aus der gesamten Steinmasse gewonnen sind, aus-7f>ichnet.
55
| FormstolT-Zusammensetzungen | Gehalt an Bestandteilen, Masse-T | der bekannte Form |
| Benennung | der erfindun?sge- | stofT nach dem |
| der | mäße FormstofT | Urheberschein |
| Bestandteile | Nr. 605364 | |
| 4 | ||
| 2 3 | ||
| 1 | ||
Quarzsand
Orthophosphorsäure
Wasser
Magnesitchromitstein,
Arbeitsteil
Magnesitchromitstein,
Arbeitsteil
Magnesitchromitstein
metallurgischer
Magnesit-
chromit
81
10
81
6
3
3
10
| Eigenschaften | der FormstofTe | 6,2 |
| Druckfestig | 17,3 | |
| keit | 22,5 | |
| kp/cm2 | 27 | |
| nach 0,5 h | 9,5 | |
| nach 1 h | 12,5 | |
| nach 4 h | 16,5 | |
| nach 24 h | 19 | 0,1 |
| Abbröcke- | ||
| lungsver- | 16 | |
| halten, % | ||
| nach 24 h | 0,1 | |
| Lebensdauer, | ||
| min | 15 | |
2,5
13,0
16,5
22
13,0
16,5
22
0,4
5-6
Wie aus der Tabelle zu ersehen ist, übertrifft die Festigkeit der erfindungsgemäße FormstofTe die Festigkeit
des bekannten Formstoffes sowohl in der Anfangsperiode als auch in der Endperiode der Härtung. Es sei
betont, daß die Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen FormstofTe auch bei minimalen Gehalt
an Bestandteilen in der Zusammensetzung des Formstoffes ausreichend hoch bleiben, während bei maximalen
Mengen an Bestandteilen die Festigkeit der FormstofTe auf allen Härtungsstufen die analogen Eigenschaften
des bekannten FormstoffTes übertrifft. Die Abbröckelungsneigung des Formstoffes wird dabei
wesentlich vermindert. Durch die Veränderung der Zusammensetzung in den genannten Grenzen kann die
Lebensdauer für den erfindungsgemiäßen Formstoff von
9 bis 10 auf 20 min geändert werden. Im Vergleich zu dem bekannten Förmstoff ist die Härtungsgeschwindigkeit
des erfindungsgemäßen Formstoffes, deren Wert durch die Festigkeit des Formstoffes nach 0,5 h nach der
Aufbereitung bestimmt wird, viel hoher, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Lebensdauer, die für die
Ausführung des gesamten Komplexes an technologischen Arbeitsgängen zur Herstellung von Gießformen
und Gießkernen hinreichend ist Gleichzeitig damit gewährleistet eine hohe Härtungsgeschwindigkeit auf
der Anfangsstufe eine weitere Erhöhung der Festigkeit auch in den nachfolgenden Härtungsperioden, und man
erreicht hohe Werte nach 24 h, während die bekannten Formstoffe eine relativ niedrige Härtungsgeschwindigkeit
und nicht hohe Festigkeit nach Verlauf von 24 h haben.
Zu Einern besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sind im weiteren konkrete Durchführungsbeispiele angeführt.
Man vermischt 81 Masse-Teile Quarzsand mit 10 Masse-Teilen Produkt der Mahlung (spez. Oberfläche
1900 bis 2100 cm2/g) des von dem verbrauchten Magnesitchromitstein
im voraus abgegtrennten Arbeitsteils. Das Gemisch wird im Laufe von 1 bis 2 min vermischt,
dann setzt man ihm 6 Masse-Teile Orthophosphorsäure mit einer Dichte von 1,58 bis 1,60 g/cm3 und
3 Masse-Teile Wasser zu. Das Gemisch wird wiederholt im Laufe von 1 bis 2 min durchgemischt. Für die Ermittlung
von Druckfestigkeit fertigt man aus dem gewonnenen Formstoff zylinderförmige Prüfkörper, deren
Durchmesser 50 mm und Höhe 50 mm betragen.
Die Druckfestigkeit wird nach der Standardmethode bestimmt.
Der gewonnene Formstoff hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von 0,5 h 9,5
1 h 19,5
4 h 26,0
24 h 30,0
Lebensdauer 15 min
Abbröckelungsverhalten nach 24 h 0,1%
Der Formstoff wird analog dem Beispiel 1 aufbereitet. Man vermischte 95,5 Masse-Teile Quarzsand, 2 Masse-Teile
Produkt der Mahlung des Arbeitsteils des Magnesitchromitsteins mit der spezifischen Oberfläche wie im
Beispiel 1, 2 Masse-Teile Orthophosphorsäure (mit einer Dichte von 1,58 bis 1,60 g/cm3) und 0,5 Masse-Teile
Wasser. Der gewonnene Formstoff hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von
0,5 h 6,0
1 h 12,5
4 h 16,5
24 h 19,0
Lebensdauer 18 min.
Abbröckelungsverhalten nach 24 h 0,15%.
Der Formstoffwird analog dem Beispiel 1 aufbereitet.
Man vermischt 64 Masse-Teile Quarzsand, 10 Masse-Teile Orthophosphorsäure (mit einer Dichte von 1,58
bis 1,60 g/cm3), 6 Masse-Teile Wasser und 20 Masse-Teile
Produkt der Mahlung des Arbeitsteils des Magnesitchromitsteins, analog dem Beispiel 1.
Der gewonnene Formstoff hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von 0,5 h 12
1 h· 24,5
4 h 32,0
ic 24 h 43,0
Lebensdauer 12 min
Abbröckelungsverhalten nach 24 h 0,1%
Der Formstoffwird analog dem Beispiel 1 aufbereitet. Man vermischt 81 Masse-Teile Quarzsand, 10 Masse-Teile
Produkt der Mahlung verbrauchten Magnesitchromitsteins (spez. Oberfläche 1900 bis 2100 cm2/g),
6 Masse-Teile Orthophosphorsäure (mit einer Dichte von 1,58 bis 1,60 g/cm3) und 3 Masse-Teile Wasser.
Der gewonnene Formstoff hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von
| 0,5 h | 6,2 |
| 1 h | 17,3 |
| 4 h | 22,5 |
| 24 h | 27,0 |
| Lebensdauer | 16 min |
| Abbröckelungsverhalten nach 24 h | 0,1%. |
| Beispiel 5 |
Der Formstoffwird analog dem Beispiel 1 aufbereitet. Man vermischt 86,25 Masse-Teile Quarzsand, 10 Masse-Teile
Produkt der Mahlung des Arbeitsteils des verbrauchten Magnesitchromitsteins (spez. Oberfläche
1900 bis 2100 cmVg), 3 Masse-Teilee Orthophosphorsäure (mit einer Dichte von 1,58 bis 1,60 g/cm3) und
0,75 Masse-Teile Wasser.
Der gewonnene Formstoff hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von 0,5 h 14
24 h 21
Lebensdauer 9 bis 10 min.
Der Formstoffwird analog dem Beispiel 1 aufbereitet. Man vermischt 81 Masse-Teile Quarzsand, 10 Masse-Teile
Produkt der Mahlung des Arbeitsteils des Magnesitchromitsteins, analog dem Beispiel 5, 6 Masse-Teile
Orthophosphorsäure (mit einer Dichte von 1,58 bis 1,60 g/cm3) und 3 Masse-Teile Wasser.
Der gewonnene Formstoft' hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von 0,5 h 9,5
24 h 30
Lebensdauer 15 min.
Der Formstoffwird analog dem Beispiel 1 aufbereitet.
Man vermischt 75,5 Masse-Teile Quarzsand, 10 Masset>5
Teile Produkt der Mahlung des Arbeitsteils des Magnesitchromitsteins analog dem Beispiel 5, 9 Masse-Teile
Orthophosphorsäure (mit einer Dichte von 1,58 bis 1,60 g/cm3) und 5,5 Masse-Teile Wasser.
Der gewonnene FormstofT hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlaul von
0,5 h 7,6
0,5 h 7,6
24 h 38
Lebensdauer 20 min.
Der Formstorf wird analog dem Beispiel 1 aufbereitet.
Man vermischt 81 Masse-Teile Quarzsand (mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,16 bis 0,20 mm),
10 Masse-Teile Produkt der Mahlung verbrauchten Chrommagnesitsteins, 6 Masse-Teile Orthophosphorsäure
(mit einer Dichte von 1.58 bis 1,60 g/cm2) und 3 Masse-Teile Wasser.
Der gewonnene Formstofi" hat folgende Eigenschaften:
Druckfestigkeit (kp/cm2) nach Verlauf von
| 0,5 h | 6,0 |
| 1 h | 15.5 |
| 4 h | 20,0 |
| 14 h | 25.5 |
| Lebensdauer | 15 min. |
| Abbröckelungsverhalten nach 24 h | 0,15% |
industrielle Anwendbarkeit
Die erfindungsgemäßen selbsthärtenden Formstoffe
werden zum Herstellen von Kernen und Formen bei Stahlguß, Roheisenguß und Nichteisen-Metallguß verwendet.
Claims (3)
1. Selbsthärtender Formstoffzur Herstellung von
Gießformen und Gießkernen, bestehend aus einem feuerfesten Füllstoff, Orthophosphorsäure, einem
Material auf der Grundlage von gebranntem Magnesiumoxid und Wasser, dadurch gekennzeichnet,
daß er als Material auf der Grundlage von gebranntem Magnesiumoxid eine Verbindung
der Magnesiaspinellid - Art enthält, die bei einer ">
Temperatur von 1600 bis 1900° C im Laufe von 40 bis 1600 h gebrannt ist, wobei das Verhältnis der genannten
Bestandteile des Formstoffes wie folgt ist (in Massse-T.)
Ortophosphorsäure 2 bis 10
genannte Verbindung der
genannte Verbindung der
Magnesiaspinellid-Art 2 bis 20
Wasser 0,5 bis 6,0
feuerfester Füllstoff Rest χ
2. Selbsthärtender Fonnstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als die genannte
Verbindung der Magnesiaspinellid-Art ein Produkt der Mahlung von verbrauchtem Magnesitchromitstein
aus dem feuerfesten Gewölbe von Stahl-Schmelzaggregaten enthält.
3. Selbsthärtender Formstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als die genannte
Verbindung der Magnesiaspinellid-Art ein Produkt der Mahlung des von dem genannten verbrauchten
Megnesitchromitstein zuvor abgetrennten Arbeitsteils enthält.
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT |
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