Смеси литийсодержащего формовочного материала на основе неорганического связующего для получения форм и стержней для литья металла - RU2016100445A
Код документа: RU2016100445A
Формула
1. Способ получения смеси формовочного материала, где смесь формовочного материала получают путем объединения по меньшей мере трех следующих компонентов, представленных отдельными друг от друга:
компонента (F), содержащего по меньшей мере огнеупорный основной формовочный материал и не содержащего жидкого стекла;
компонента (B), содержащего по меньшей мере жидкое стекло как неорганическое связующее, где жидкое стекло имеет молярное отношение [SiO2] / [M2O] от 1,90 до 2,47 и не содержит гранулированного аморфного SiO2; и
компонента (A), содержащего по меньшей мере гранулированный аморфный SiO2 как добавочный компонент и не содержащего жидкого стекла;
где компоненты (A) и (B) вместе имеют молярное отношение [Li2Oактив.]/ [M2O] от 0,03 до 0,17, где
[M2O] представляет собой количество вещества щелочного металла M в молях, рассчитанное как M2O, где в конечном счете только следующие соединения принимаются в расчет: аморфные силикаты щелочных металлов, оксиды щелочных металлов и гидроксиды щелочных металлов, в том числе их гидраты; где Li включен как часть M без коэффициента активности;
[Li2Oактив.] представляет собой количество вещества Li в молях, рассчитанное как Li2O, где в конечном счете только следующие соединения принимаются в расчет: аморфные силикаты лития, оксиды лития и гидроксид лития, в том числе их гидраты;
[SiO2] представляет собой количество вещества Si в молях, рассчитанное как SiO2, где в конечном счете только следующие соединения принимаются в расчет: аморфные силикаты щелочных металлов;
где коэффициент активности принимается в расчет молярного количества [Li2Oактив.] следующим образом:
[Li2Oактив.]= 1 * аморфные силикаты лития, которые добавляют как составляющие компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как Li2O в молях, +
1 * оксид лития, который добавляют как составляющую компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как Li2O в молях, +
1 * гидроксид лития, который добавляют как составляющую компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как Li2O в молях, +
0,33 * аморфные силикаты лития, которые не добавляют как составляющую компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как Li2O в молях, +
0,33 * оксид лития, который не добавляют как составляющую компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как Li2O в молях, +
0,33 * гидроксид лития, который не добавляют как составляющую компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как Li2O в молях,
в каждом случае включая их гидраты,
где компонент (B) содержит LiO2, LiOH и/или аморфный силикат лития.
2. Способ по п. 1, где гранулированный аморфный SiO2имеет удельную поверхность по BET, которая больше или равна 1 м²/г и меньше или равна 35 м²/г, предпочтительно меньше или равна 17 м²/г и особенно предпочтительно меньше или равна 15 м²/г.
3. Способ по п. 1, где средний диаметр частиц, определенный динамическим рассеянием света, гранулированного аморфного SiO2 в смеси формовочного материала составляет от 0,05 мкм до 10 мкм, в частности от 0,1 мкм до 5 мкм, и особенно предпочтительно от 0,1 мкм до 2 мкм.
4. Способ по п. 1, где смесь формовочного материала содержит гранулированный аморфный SiO2:
в количествах от 0,1 до 2 вес. %, предпочтительно от 0,1 до 1,5 вес. %, в каждом случае на основании основного формовочного материала;
и независимо от этого
от 2 до 60 вес. %, особенно предпочтительно от 4 до 50 вес. %, на основании веса связующего, где доля твердых веществ связующего составляет от 20 до 55 вес. %, предпочтительно от 25 до 50 вес. %.
5. Способ по п. 1, где применяемый аморфный SiO2 имеет содержание воды менее 15 вес. %, в частности менее 5 вес. %, и особенно предпочтительно менее 1 вес. %, и независимо от этого его применяют, в частности, как сыпучий порошок.
6. Способ по п. 1, где смесь формовочного материала содержит максимум 1 вес. %, предпочтительно максимум 0,2 вес. % органических соединений.
7. Способ по п. 1, где компонент (B) неорганического связующего имеет молярное отношение [K2O] / [M2O] от 0,03 до 0,25, предпочтительно от 0,06 до 0,2, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,15 в неорганическом связующем.
8. Способ по п. 1, где жидкое стекло присутствует в формовочном материале
в количестве от 0,2 до 2,5 вес. %, предпочтительно от 0,3 до 2 вес. % растворимых силикатов щелочных металлов относительно основного формовочного материала и при перерасчете на их оксиды;
и /или
связующее имеет долю твердых веществ, которая больше или равна 20 вес. % и меньше или равна 55 вес. %, предпочтительно больше или равна 25 вес. % и меньше или равна 50 вес. %, особенно предпочтительно больше или равна 30 вес. % и меньше или равна 45 вес. %, а также особенно предпочтительно больше или равна 33 вес. % и меньше или равна 42 вес. %, на основании связующего.
9. Способ по п. 1, где соединение лития добавляют исключительно как составляющую неорганического связующего и независимо от этого, необязательно также в дополнение, [Li2Oактив.] определяют следующим образом:
количество вещества Li в молях, рассчитанное как Li2O, за исключением следующих соединений: аморфных силикатов лития и/или гидроксида лития, в том числе их гидратов.
10. Способ по п. 1, где смесь формовочного материала дополнительно содержит поверхностно-активные вещества, предпочтительно выбранные из группы анионных поверхностно-активных веществ, в частности, с группой сульфоновой кислоты или сульфонатной группой.
11. Способ по п. 10, где поверхностно-активное вещество присутствует в смеси формовочного материала в доле от 0,001 до 1 вес. %, особенно предпочтительно от 0,01 до 0,2 вес. %, на основании веса огнеупорного основного формовочного материала.
12 Способ по п. 1, где молярное отношение [SiO2] / [M2O] составляет от 1,95 до 2,40, предпочтительно от 2 до 2,30.
13. Способ по п. 1, где молярное отношение [Li2Oактив.]/ [M2O] составляет от 0,035 до 0,16, предпочтительно от 0,04 до 0,14.
14. Способ по п. 1, где силикат лития, Li2O и LiOH, в том числе их гидраты, присутствуют в однородном растворе в связующем или в однородном растворе в компоненте (B), и их однородно и полностью растворяют без осадка в водном растворителе как составляющую связующего или компонента (B).
15. Литийсодержащее неорганическое связующее (B), содержащее по меньшей мере жидкое стекло в качестве неорганического связующего и имеющее:
молярное отношение [SiO2] / [M2O] от 1,9 до 2,47 в неорганическом связующем (B); и
молярное отношение [Li2Oактив.] / [M2O] от 0,04 до 0,14 в неорганическом связующем (B);
где
[M2O] представляет собой количество вещества щелочного металла M в молях, рассчитанное как [M2O], где в конечном счете только следующие соединения принимаются в расчет: аморфные силикаты щелочных металлов, оксиды щелочных металлов и гидроксиды щелочных металлов, в том числе их гидраты, где Li включен как часть M без коэффициента активности;
[Li2Oактив.] представляет собой количество вещества Li в молях, рассчитанное как [Li2O], где в конечном счете только следующие соединения принимаются в расчет: аморфные силикаты лития, оксиды лития и гидроксид лития, в том числе их гидраты;
[SiO2] представляет собой количество вещества Si в молях, рассчитанное как [SiO2], где в конечном счете только следующие соединения принимаются в расчет: аморфные силикаты щелочных металлов;
и коэффициент активности включен в [Li2Oактив.] следующим образом:
[Li2Oактив.]= 1 * аморфные силикаты лития, которые добавлены как составляющая компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как [Li2O] в молях, +
1 * оксид лития, который добавлен как составляющая компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как [Li2O] в молях, +
1 * гидроксид лития, который добавлен как составляющая компонента (B) неорганического связующего, рассчитанного как [Li2O] в молях,
в каждом случае включая их гидраты,
и Li2O, LiOH и/или аморфный силикат лития, в том числе их гидраты, присутствуют в однородном растворе в литийсодержащем связующем и полностью без осадка однородно растворены в водном растворителе как составляющая литийсодержащего связующего.
16. Литийсодержащее неорганическое связующее по п. 15, где литийсодержащее неорганическое связующее имеет молярное отношение [SiO2] / [M2O] от 1,95 до 2,40, предпочтительно от 2 до 2,30.
17. Литийсодержащее связующее по пп. 15 или 16, где связующее дополнительно содержит поверхностно-активные вещества, предпочтительно выбранные из группы анионных поверхностно-активных веществ, в частности, с группой сульфоновой кислоты или сульфонатной группой.
18. Литийсодержащее связующее по любому из пп. 15 или 16, где связующее имеет молярное отношение [K2O] / [M2O] от 0,03 до 0,25, предпочтительно от 0,06 до 0,2 и особенно предпочтительно от 0,1 до 0,15.
19. Способ получения литейных форм или стержней, включающий:
способ получения смеси формовочного материала по меньшей мере по одному из пп. 1—14;
введение смеси формовочного материала в форму; и
отверждение смеси формовочного материала.
20. Способ по п. 19, где смесь формовочного материала вводят в форму с помощью пескострельной стержневой машины посредством сжатого воздуха, и форма представляет собой формовочный инструмент, и сквозь формовочный инструмент проходит один или более газов, в частности CO2 или содержащие CO2 газы, предпочтительно CO2, нагретый до температуры выше 60 °C, и/или воздух, нагретый до температуры выше 60 °C.
21. Способ по пп. 19 или 20, где смесь формовочного материала для отверждения подвергают воздействию температуры по меньшей мере 100°C в течение меньше чем 5 мин.
22. Способ по п. 19, где газ, предпочтительно воздух, пропускают через смесь формовочного материала для ее отверждения, и температура указанного газа предпочтительно составляет от 100 до 180 °C, особенно предпочтительно от 120 до 150 °C.
