RU2820856C1 - Применение отработанной кофейной гущи в качестве разупрочняющей технологической добавки для изготовления литейных форм и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем - Google Patents
Применение отработанной кофейной гущи в качестве разупрочняющей технологической добавки для изготовления литейных форм и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820856C1 RU2820856C1 RU2023135401A RU2023135401A RU2820856C1 RU 2820856 C1 RU2820856 C1 RU 2820856C1 RU 2023135401 A RU2023135401 A RU 2023135401A RU 2023135401 A RU2023135401 A RU 2023135401A RU 2820856 C1 RU2820856 C1 RU 2820856C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cores
- coffee grounds
- glass binder
- liquid glass
- sand mixtures
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 244000178993 Brassica juncea Species 0.000 description 2
- 235000011332 Brassica juncea Nutrition 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- ZOJBYZNEUISWFT-UHFFFAOYSA-N allyl isothiocyanate Chemical compound C=CCN=C=S ZOJBYZNEUISWFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000008164 mustard oil Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000533293 Sesbania emerus Species 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Отработанную кофейную гущу применяют в качестве разупрочняющей технологической добавки при изготовлении литейных форм и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем. Добавление в указанную смесь для литейных форм и стержней кофейной гущи способствует снижению остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем после прокалки при температуре оплавления пленки силикатов натрия связующего. Обеспечивается улучшение выбиваемости литейных форм и стержней. 2 табл.
Description
Изобретение относится к ингредиентам песчаной смеси на жидкостекольном связующем, в частности, к применению известного материала – отработанной кофейной гущи (спитой кофе) в качестве разупрочняющей технологической добавки в формовочных и стержневых песчаных смесях на жидкостекольном связующем, и может быть использовано в литейном производстве для изготовления легковыбиваемых литейных форм и стержней.
Известен измельчённый отход силиконовых резин, обеспечивается снижение осыпаемости, остаточной прочности смеси и улучшение выбиваемости формы и стержня (Пат. RU2793659, МПК B22C 1/10, B22C 1/18, 2023).
Известен отход производства керамических изделий, содержащий глину 7-26 масс. %, позволяющий повысить прочностные свойства смеси (Пат. RU2224619, МПК B22C 1/18, 2004).
Известен фильтропрессовый осадок растительного горчичного масла, обеспечивающий улучшение выбиваемости смеси из отливок (Пат. RU2472598, МПК B22C 1/00, 2013).
Недостатком известных ингредиентов является их ограниченная распространенность, необходимость в предварительной переработке и более высокая себестоимость.
Задачей изобретения является расширение арсенала технологических добавок на основе органической составляющей.
Техническим результатом является новая технологическая добавка, обеспечивающая снижение остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем, обеспечивающая улучшение выбиваемости литейных форм и стержней.
Технический результат достигается в применении отработанной кофейной гущи в качестве разупрочняющей технологической добавки для изготовления литейных форм и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем.
Впервые предлагается использовать отработанную кофейную гущу в качестве разупрочняющей технологической добавки в формовочных и стержневых песчаных смесях на жидкостекольном связующем. Предложенная добавка улучшает выбиваемость литейных форм и стержней, не снижая технологические свойства песчаной смеси на жидкостекольном связующем. Кофейная гуща является органической добавкой безвредной для человека, что позволяет использовать ее для изготовления легковыбиваемых литейных форм и стержней, используемых в литейном производстве.
Отработанная кофейная гуща может быть получена путем экстракции кофейного зерна промышленного значения, например, «арабика» или «робуста» со степенью помола от 0,2 мм до 0,8 мм. Готовая отработанная кофейная гуща высушена до постоянной массы.
В процессе приготовления песчаных смесей на жидкостекольном связующем кофейная гуща может использоваться как в сухом виде, так и в виде водных растворов разной концентрации (в зависимости от конкретного состава и заданных параметров получаемых литейных форм).
Элементный состав (EDX) отработанной кофейной гущи на примере сорта «арабика» в масс. %: 0,488 Ca; 0,320 K; 0,239 S; 0,189 P; 0,012 Fe; 0,009 Mn; 0,004 Cu; 0,003 Sr; 0,003 Zn; 98,733 Plastic (С, O, N, H).
Разупрочняющее воздействие отработанной кофейной гущи иллюстрируются на примере стержневой песчаной смеси на жидкостекольном связующем. Стержневая смесь содержит: кварцевый песок марки 2К2О2025 (ГОСТ 2138-91), огнеупорную глину марки П3 (ГОСТ 3226-93), натриевое жидкое стекло с силикатным модулем – 2,8, плотностью 1490 кг/м3 (ГОСТ 13078-81), отработанную кофейную гущу. Гранулометрический состав после просеивания через комплект сит согласно ГОСТ Р 51568-99 на приборе для определения зернового состава модели 029 представлен в таблице 1.
Таблица 1
| Размер сторон ячейки сита в свету, мм | Остаток на сите, г | Остаток на сите, % | Частиц размером меньше сторон ячейки сита, % |
| 2,5 | 0 | 0 | 100 |
| 1,6 | 0,26 | 0,52 | 99,48 |
| 1 | 0,84 | 1,68 | 97,8 |
| 0,63 | 9,13 | 18,26 | 79,54 |
| 0,4 | 19,6 | 39,2 | 40,34 |
| 0,315 | 5,78 | 11,56 | 28,78 |
| 0,2 | 6,64 | 13,28 | 15,5 |
| 0,16 | 1,48 | 2,96 | 12,54 |
| 0,1 | 3,1 | 6,2 | 6,34 |
| 0,063 | 3,17 | 6,34 | 0 |
| 0,05 | 0 | 0 | 0 |
| Тазик | 0 | 0 | 0 |
| Всего | 50 | 100 | – |
Стержневые смеси с данными материалами изготавливались в лабораторных смешивающих бегунах модели 018М2. Огнеупорный наполнитель загружался в лабораторные бегуны и перемешивался в течение двух минут, затем добавлялась огнеупорная глина (время перемешивания 2 минуты) и отработанная кофейная гуща (время перемешивания 2 минуты), далее вводилось натриевое жидкое стекло, после чего осуществлялось перемешивание в течение 6 минут. Подготовка образцов и испытания осуществлялись согласно стандартным методам испытаний согласно ГОСТ 23409.6-78; ГОСТ 23409.10-78; ГОСТ 23409.7-78; ГОСТ 23409.9-78.
В качестве разупрочняющей добавки использовалась заявляемая отработанная кофейная гуща - 60 масс. %-ный водный раствор, а также стержневая песчаная смесь на жидкостекольном связующем без разупрочняющей добавки.
Таблица 2
| Компоненты и характеристики смеси | Состав (мас. %) и свойства смесей | ||||||||
| Аналог 1 | Аналог 2 | Аналог 3 | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | |
| Натриевое жидкое стекло | 5 | 7 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| Огнеупорная глина | – | 4 | 4 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 |
| Отход производства керамических изделий | 7 | – | – | – | – | – | – | – | – |
| Фильтропрессовый осадок растительного горчичного масла, разбавленный водой, при соотношении масс. %: 40/60 | – | 2 | – | – | – | – | – | – | – |
| Измельчённые отходы силиконовых резин (размер частиц 0,5 мм) | – | – | 2 | – | – | – | – | – | – |
| Отработанная кофейная гуща | – | – | – | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 |
| Кварцевый песок | 88 | 87 | 88 | 92 | 91 | 90 | 90 | 89 | 88 |
| Гигроскопичность, % | – | 0,91 | – | 0,31 | 0,36 | 0,44 | 0,45 | 0,48 | 0,55 |
| Газопроницаемость, ед. | 380 | 100 | 200 | 277 | 267 | 245 | 240 | 232 | 217 |
| Осыпаемость, % | 0,1 | 0,32 | 0,27 | 0,21 | 0,28 | 0,31 | 0,29 | 0,3 | 0,37 |
| Предел прочности на сжатие во влажном состоянии, МПа | 0,03 | 0,08 | 0,09 | 0,023 | 0,040 | 0,037 | 0,052 | 0,048 | 0,027 |
| Предел прочности на сжатие в отвержденном состоянии, МПа | 1,95 | 3,4 | 1,95 | 2,5 | 2,43 | 2,11 | 2,27 | 2,05 | 1,62 |
| Предел прочности на разрыв в отвержденном состоянии, МПа | 0,82 | 1,6 | 0,81 | 1,44 | 1,21 | 1,10 | 1,16 | 1,07 | 0,81 |
| Остаточная прочность после прокалки при 800°С, МПа | 0,40 | 1,2 | 0,20 | 0,62 | 0,44 | 0,37 | 0,28 | 0,20 | 0,18 |
Примеры составов с использованием заявленной разупрочняющей добавки и известных добавок, используемых в песчаных смесях на жидкостекольном связующем, а также свойства полученных смесей представлены в таблице 2.
Из данных таблицы видно, что свойства стержневой смеси с предлагаемой разупрочняющей добавкой после прокалки при температуре 800°С находятся на уровне со свойствами стержневых смесей, полученных с использованием известных разупрочняющих добавок. Следовательно, отработанная кофейная гуща может использоваться в качестве разупрочняющей добавки и обеспечивает снижение остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем после прокалки при температуре, характерной оплавлению пленки силикатов натрия.
Таким образом, отработанная кофейная гуща является новой технологической добавкой, обеспечивающей снижение остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем и улучшение выбиваемости литейных форм и стержней.
Claims (1)
- Применение отработанной кофейной гущи в качестве разупрочняющей технологической добавки для изготовления литейных форм и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820856C1 true RU2820856C1 (ru) | 2024-06-11 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2097155A1 (ru) * | 1970-07-03 | 1972-03-03 | Aikoh Co | |
| SU1509168A1 (ru) * | 1987-10-21 | 1989-09-23 | Институт проблем литья АН УССР | Способ приготовлени жидкостекольного св зующего дл изготовлени литейных форм и стержней |
| SU1764760A1 (ru) * | 1990-05-21 | 1992-09-30 | Белорусский Политехнический Институт | Смесь дл изготовлени стержней в нагреваемой оснастке |
| DE19643514A1 (de) * | 1996-10-22 | 1998-04-23 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zum Herstellen eines Formsandes für Gießereizwecke |
| RU2111079C1 (ru) * | 1996-08-14 | 1998-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интермет-Сервис и Компания" | Способ получения шихтовой заготовки для металлургического передела |
| RU2472598C1 (ru) * | 2011-08-12 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней |
| RU2526336C2 (ru) * | 2009-02-02 | 2014-08-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Модифицированные бентониты для современных литейных приложений |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2097155A1 (ru) * | 1970-07-03 | 1972-03-03 | Aikoh Co | |
| SU1509168A1 (ru) * | 1987-10-21 | 1989-09-23 | Институт проблем литья АН УССР | Способ приготовлени жидкостекольного св зующего дл изготовлени литейных форм и стержней |
| SU1764760A1 (ru) * | 1990-05-21 | 1992-09-30 | Белорусский Политехнический Институт | Смесь дл изготовлени стержней в нагреваемой оснастке |
| RU2111079C1 (ru) * | 1996-08-14 | 1998-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интермет-Сервис и Компания" | Способ получения шихтовой заготовки для металлургического передела |
| DE19643514A1 (de) * | 1996-10-22 | 1998-04-23 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zum Herstellen eines Formsandes für Gießereizwecke |
| RU2526336C2 (ru) * | 2009-02-02 | 2014-08-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Модифицированные бентониты для современных литейных приложений |
| RU2472598C1 (ru) * | 2011-08-12 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2908968B1 (de) | Formstoffmischungen auf der basis anorganischer bindemittel und verfahren zur herstellung von formen und kerne für den metallguss | |
| RU2820856C1 (ru) | Применение отработанной кофейной гущи в качестве разупрочняющей технологической добавки для изготовления литейных форм и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем | |
| GB2492781A (en) | Slurry for the production of investment moulds | |
| DE807219C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Praezisionsgiessformen | |
| RU2820616C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней | |
| RU2813028C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней и способ её приготовления | |
| RU2392248C1 (ru) | Способ приготовления керамического шликера | |
| DE2024861C3 (de) | Gießereiform- oder -kernmasse | |
| EP3334546B1 (en) | Methods for improving casting quality and mold sand additives | |
| WO1995015229A1 (en) | Foundry binder | |
| RU2445185C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных стержней и форм | |
| KR101185925B1 (ko) | 방사선 차폐블럭 제조용 응고제 조성물을 이용한 방사선 차폐블럭 제조방법 | |
| RU2793659C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней | |
| SU1475758A1 (ru) | Смесь дл изготовлени литейных форм по выплавл емым модел м | |
| SU1724415A1 (ru) | Способ приготовлени жидкостекольного св зующего | |
| RU2643399C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней | |
| SU1235608A1 (ru) | Состав смеси дл изготовлени литейных форм и стержней | |
| RU2458876C2 (ru) | Вяжущее | |
| SU1163958A1 (ru) | Состав дл изготовлени литейный форм и стержней | |
| SU1013081A1 (ru) | Жидка самотвердеюща смесь дл изготовлени литейных форм и стержней | |
| RU2405648C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней | |
| KR101170090B1 (ko) | 방사선 차폐블럭 제조용 응고제 조성물 및 이를 이용한 방사선 차폐블럭 및 그 제조방법 | |
| SU984623A1 (ru) | Самотвердеюща сыпуча смесь дл изготовлени литейных форм и стержней | |
| SU1435365A1 (ru) | Самотвердеюща смесь дл изготовлени литейных форм и стержней | |
| RU2288805C2 (ru) | Смесь для изготовления литейных форм и стержней |