199323. lajstromszámú szabadalom • Kötőanyagkombináció és eljárás bentonitos öntőformák és/vagy magok előállítására
1 HU 199323 A A találmány tárgya fékezett porzású kötőanyag-kombináció és eljárás alkalmazásával kőszénpormentes, bentonitkötésű öntőformák és/vagy magok előállítására. Az öntészeti gyakorlatban a nyersformák, magok készítéséhez használatos technológiai keverékek, amelyek kvarchomokból, agyagból és/vagy bentonitból, továbbá kőszénporból és vizből állnak, önmagukban ismeretesek. Ismeretes továbbá, hogy a bentonitos formázókeverékekhez, illetve öntőformákhoz, magokhoz az ásványi eredetű kőszénport a vasöntvények felületminőségének javítására a homokráégések, az ún. penetrációképződés csökkentésére, adalékanyagként alkalmazzák. A bentonitos nyersformázó-keverékek ósszetételbeli összetételben vagy egyéb hibájából adódóan, a formázáskor alkalmazott tőmitö munka nyomán, ha a kvarcszemcsék rosszul illeszkednek egymáshoz, a folyékony vas a szemcsék közötti üregekbe befolyik és megdermedés után a vas a magába zárt kvarchomkot nagy erővel képes az öntvény felületéhez kötni. Az öntészetben ezt a jelenséget mechanikus penetrációként vagy homokráégésként ismerik. A bentonitkötésű nyersforma vagy mag anyagának sziliciumdioxidja és a folyékony fém felületén lévő vasoxid között az öntés hőmérsékletén kémiai reakció játszódhat le, és a vasöntvények felületén különböző öbzszetételű vasszilikát olvadékok képződhetnek. Az öntészeti gyakorlat ezt a jelenséget kémiai penetrációként ismeri, öntvénytisztitáskor a penetrált réteg csak nagyon nehezen, nagyobb munka- és energiabefektetés árán távolítható el az öntvényekről. A penetráció, illetve a horaokráégések képződésének csökkentésére a kőszénpor adalék által kifejtett hatásmechanizmust a kutatók napjainkban háromféle elmélettel is magyarázzák a reális teóriával kapcsolatos egyetértés teljes hiánya miatt (J. Beale. Foundry Trade Journal /1974/ 137 409). Az egyik a redukálóatmoszféra-elmélet, amely feltételezi, hogy ' a bentonitos nyersformában jelenlévő kőszénporból az öntési hó hatására redukáló atmoszféra jön létre, amely megakadályozza a vas oxidációját (E. C. Kirgav, Trans. A. F. S. /1951/, 1945). A másik a gázpárnaelmélet, amely szerint az öntési hő nyomán a kőszénporból gázpárna képződik, amely a folyékony vas és a formafal által határolt felületek. között helyezkedik el és ezáltal megakadályozza azok kölcsönös egymásrahatását (H. Bernd t. Giesserei, December, /1969/). A harmadik a fényeskarbon-elmélet, amely szerint az öntési hó hatása nyomán a kőszénporból nehéz szénhidrogének képződnek, melyekből a kvarcszemcsék felületén fényeskarbon bevonat alakul ki. Ez csökkenti a folyékony vas nedvesítő hatását a kvarc felületén, ezáltal megakadályozza a vasszilikálókat létesítő, Lermokémiai reakciók kialakulását (R. I'. Slandbrigde, AFS Transactions. /1974/, 82., 169-180.) A hagyományos eljárás szerinti bentoni- 5 tos nyersformázó keverékekhez frissítésekor a kószénpor adalék alkalmazott mennyisége általában 2 tömégX-10 tömegX között változik, attól függően, hogy az adott nyersformában kisebb tömegű, vékonyabb szelvényű vagy lO közepes, illetve nagyobb tömegű, vastagabb szelvényméretű öntvényeket kívánnak gyártani. A kószénpor alkalmazásának az ismert fenti előnyei melleLt egyidejűleg azonban, 15 különböző káros fizikai-, kémiai- és kolloidikai folyamatok révén olyan hatások is érvényesülnek, amelyek megítélésünk szerint, a bentonitos nyersformázásnál, magkészitésnél, ill. öntéskor, továbbá a visszajáratott formá- 20 zóhomokok frissítésekor már kifejezetten hátrányosak és nemkívánatosak. Az általános gyakorlat szerinti, ismert összetételű, ásványi eredetű kószénpor adalékot tartalmazó bentonitos nyersformázó-ke- 25 verékek technológiai szilárdsága és gázátbocsájtó-képessége ugyanis általában kicsi. Ez magyarázható azzal, hogy a kőszénpor hidrofób tulajdonságából adódóan nehezen homogenizálható, de az ok nagy valószínűséggel 30 az ásványi eredetű kószénpor hátrányos tulajdonságú égési melléktermékeinek a bentonitos keverékekre kifejtett különösen káros, komplex fizikai-, kémiai- és kolloidikai vonatkozású hatására vezethető vissza. 35 Az öntési hő hatására ugyanis az ásványi eredetű kőszénporból képződő, előnyös tulajdonságot szolgáltató fényeskarbon mellett, a bentonitos keverékrendBzerben egyidejűleg nagyon jelentős, mintegy 18-30 tö- 40 megX mennyiségű por alakú hamu is képződik, amely a körforgalomban visszajáratott bentonitos nyersformázó-keverék gyors elporosodásához vezet. Ez a tendencia a bentonitos formázókeverékek eleve kisértékű gázát- 45 bocsájtó-képességét, a technológiai szilárdságát és formázhatóságát tovább mérsékli, ezáltal az öntvényselejt növelése irányában hat. A bentonitos keverékekben a kőszén- 50 porhamu nemcsak fizikai jelenléte miatt káros, de alapvetően azért nemkivánatos, mert abban egyidejűleg gyorsan növekvő koncentrációban olyan savas kémhatású, vizoldható vegyületek is megjelennek, amelyek a bento- 55 nilos formázókeverékek elektrolitjában jól oldódnak, jól disszociálódnak, és hátrányos kémiai tulajdonságaiknak megfelelően az elektrolitoldat pli-ját az előnyös nátrium- kationé Béréhez szükséges, alkalikus kémha- 50 tású pH-tartoinánnyal ellentételesen, a rendkívül hátrányos, savas kémhatású tartomány felé csökkentik. Ezáltal az aktiv, kötőképes nátriumbentonit előnyös duzzadóképességét mérséklik vagy megszüntetik, mert az elekt- 55 rolitba juttatott jelentős hidrogénion-kon-2 3
