Противопригарное покрытие для кокилей

Противопригарное покрытие для кокилей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н952408 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 04. 01. 81 (21) 3229865/22-02

Р )М К з с присоединением заявки Мо

В 22 С 3/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (4 УДК 621. 744. .079(088.8) Опубликовано 230882.Бюллетень М9 3"

Дата опубликования описания 23.08.82

В. В. Шевченко, Л. Г. Герасименко, Г. Е. Беязд

И. В. Костицына, В. К. Могилев, A. H. Фили тчик,. О. И. Лев, Ф. С. Мынка, Г. Е. Самойленко, A. Н. Протофеня,.

К, Н. Кулагин и В. К. Яцко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Днепропетровский ордена Трудового Красого - Знамени металлургический институт (54) ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ КОКИЛЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к противопригарным покрытиям для кокилей, используемым при отливке чугунных изделий.

Известны краски для литейных форм, преимущественно кокилей, включающие сажу, жидкое стекло и воду, нанесение которых при литье толстостенных чугунных деталей обычно производится непосредственно на кокиль, а при литье тонкостенных — на теплоизоляционный слой. Эти краски!обеспечивают отливку тонкостенных изделий различных профилей, в том числе с глубоко развитой горизонтальной поверхностью $1).

Недостатками этих красок являются низкая термическая и механическая прочность покрытия, быстрый разогрев кокилей, а использование в качестве наполнителя дефицитной и дорогосто,ящей сажи увеличивает стоимость производства и ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Известны также краски, не содержащие сажи, включающие огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, агримус и воду. Эта краска не содержит сажи и не требует нанесения теплоизоляцион ного подслоя t.2).

Недостатком данной краски являет- ся то, что она может быть использована для отливки ограниченного числа тонкостенных изделий, так как в результате недостаточно быстрого заполнения формы металлом происходит преждевременная кристаллизация его, что приводит к недоливам, спаям и другим дефектам, не гГозволяющим получить годную отливку

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является краска 1 31, содержащая мас.Ъ:

15 Графит чер,й 12

Графит серебристый 8

Кокс молотый 16

Глина огнеупорная б

Гидрол 6,5

Вода Осталь ное

Эта краска обеспечивает хорошее качество толстостенных иэделий, например прокатных валков.

Недостатком краски является то, что она не может быть применена для отливки тонкостенных изделий, так как при невозможности дегазации с поверхности или с затрудненной эвакуацией газов через литейную форму газы, образующиеся при взаимодействии

,952408 металла с краской не успевают выйти иэ полости отливки, что приводит к браку по газовым раковинам. Недостатком является также высокое трение металла по краске и низкая стойкость покрытия (ограниченное число заливок 5 металла между покрасками кокиля).

Целью изобретения является улуч-; пение качества поверхности чугунных отливок и повышение стойкости покрытия. 10

Поставленная цель достигается тем, что покрытие, включающее графит черный, кокс, связующее и воду, дополнительно содержит пасту рафинированную алкиларилсульфонат натрия (паста PAC) 5 а в качестве связующего - апюмохромфосфатное связующее (AXCC) при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Графит черный 2,5-9

Кокс 15-45

Алюмохромфосфатное связующее 2-5

Паста рафинированная алкиларилсульфонат натрия 0,3-0,7

Вода Остальное

Введение в состав краски АХФС обусловлено следующим. В отличие от любых органических связующих при на несении АХФС на нагретый до 180-250 С кокиль создается покрытие, обладающее минимальной газотворной способностью при контакте с металлом: при формировании покрытия, вследствие газовыделения в момент пластичного состояния его, ббразуется покрытие 35 с общей пористостью 60-70%, что обуславливает повышение теплоизоляционных свойств слоя и создание наиболее благоприятного газового режима литейной формы при контакте с металлом, 40

Обладая высокой термостойкостью (до

1700 C) краска на основе АХФС сохраняет свою пористость при многократном контакте с металлом.

Уменьшение количества АХФС ниже

2 мас.Вне обеспечивает достаточную адгезию краски к поверхности кокиля, ее устойчивость к смыванию струей расплавленного металла при отливке небольших изделий, сравнительно легко извлекаемых из кокиля.

Увеличение количества АХФС сверх

5 мас.Ъ приводит к тому, что не обеспечивается максимально возможная устойчивость краски к смыванию струей расплавленного металла; приводит к механическому разрушению при извлечении трудноудаляемой отливки из кокиля при отсутствии трещиноватости и сколов покрытия, а также к образованию газовых раковин в отливке..

При тонкостенном литье одним иэ решающих факторов, обеспечивающих качественную отливку изделия, является скорость заполнения литейной формы металлом, которая увеличивается . 65 с ростом восстановительной активности наполнителя и газов, образующихся при контакте расплавленного металла с покрытием. Предварительные лабораторные испытания показали, что восстановительная активность по отношению к вюститу у углеродсодержащих наполнителей уменьшается в следующем порядке: сажа газовая канальная, кокс (паковый или литейный), графит черный, графит серебристый . Поэтому наиболее ! перспективно применение кокса (пеко.эого или литейного), так как его вов становительная активность высока при сравнительно низкой стоимости. Однако кокс в сочетании с АХФС затрудняет съем отливки с кокиля, вследствие повышенного трения покрытия о поверхность отливки. Поэтому в составе краски для облегчения съема отливки необходимо наличие графита черного, выполняющего в данном случае роль смазки.

Содержание. в краске кокса менее

15 мас.Ъ нежелательно, так как зто приводит к увеличению длительности окраски кокиля, что, в свою очередь, .приводит к резкому изменению температуры кокиля в момент окраски и преждевременному выходу кокиля из строя, вследствие резко возрастающих температурных напряжений.

Увеличение содержания кокса в краске сверх 45 мас.Ъ приводит к затруднению нанесения краски при существующем в настоящее время в производственных условиях оборудовании, из-за плохой распыливаемости пульверизатором нарушается равномерность покрытия по толщине и увеличивается

его шероховатость. Граничные содержания графита в краске определялись из условия необходимости сохранения постоянства отношения содержаний кокса и графита в краске. Оптимальное отношение графита черного и кокса в краске определяется исходя из условий необходимости обеспечения максимальной скорости заполнения литейной формы металлом за счет создания наиболее благоприятного газового режима литейной формы и легкости съема отливки с кокиля. Кокс способствует созданию наиболее благоприятного газового режима литейной формы, т.е. наиболее быстрому заполнению формы металлом. Графит черный, уменьшая скорость заполнения литейной формы металлом, способствует облегчению удаления отливки с кокиля, выполняя роль смазки. Определяющим в соотношении содержаний кокса и графита черного является содержание кокса. Эмпирическим путем обнаружено, что это отношение должно находиться в пределах

5-6.

Краска на основе кокса, графита черного,.АХФС и воды не позволяет

952408

45

При снижении содержания пасты PAC не менее О, 3 мас.% происходит резкое уменьшение заполняемости формы металлом, вследствие уменьшения газотворной способности краски. При увеличении содержания пасты РАС выше

0,7 мас.% также происходит резкое снижение заполняемости формы металлом, обусловленное черезмерно большой газотворной способностью краски, при- 65 осуществить отливку некоторых видов тонкостенных изделий, что обусловлено сравнительно высоким трением металла по слою краски и неудовлетворительным газовым режимом литейной формы, т.е. низкой восстановительной 5 активностью газовой атмосферы, недостаточной теплоизоляцией, вследствие малой газотворности краски.

Введение пасты РАС, представляющей собой алкиларилсульфонат натрия общей )0 формулы С Н4 (С„Н „+„) SO>Na устраняет вышеизложенные недостатки. Функцио нальная .сульфогруппа SO>Na обеспечи вает растворимость пасты PAC в нейтральных, кислых и щелочных водных растворах, что необходимо для обеспечения равномерного газовыделения при контакте краски с металлом. В результате термодеструкции этой краски возможно образование СО, Н, С-аморф- ного и различных предельных и непредельных углеводородов. Продукты термодеструкции этой краски способствуют созданию восстановительной газовой атмосферы, что значительно улучшает скорость заполнения литейной формы металлом и этим самым создает возможность замены в тонкостенном литье красок, содержащих в качестве .основного наполнителя сажу газовую канальную, — на бессажистую углерод30 содержащую краску. В конечном итоге это приводит к улучшению заполняемости формы и повышению качества поверхности отливки.

Сочетание пасты РАС содержащим Сг О.(дегидрирующий катализатор при высоких температурах) способствует образованию сажи на границе раздела расплавленный металлкраска, что придает покрытию свойство сажистой краски. При этом образующая сажа частично расходуется на восстановление вюстита (ЕеО), а частично выгорает.

Таким образом, несмотря на то, что в предлагаемой краске имеет место образование сажи в микроколичествах, она полностью выгорает и. в помещение литейного цеха не попадает.

Последнее позволяет значительно улучшить санитарно-гигиенические условия труда по сравнению с сажистой краской. водящей к турбулентному течению металла в форме.

Заполняемость формы металлом носит экстремальную зависимость от гаэотворной способности краски. Вначале, с ростом газотворной способности заполняеяость формы растет, достигает максимума, затем начинает падать. В случае использования краски без пасты

РАС, используемой в качестве активизирующей добавки, газотворная способность краски находится в пределах ниже максимума, что не позволяет осуществить заливку металла с максимально возможной скоростью. Для увеличения газотворной способности красц и, а, следовательно, и повышения скорости заполнения металлом формы в краску вводится паста PAC.

Составы и свойства покрытия по изобретению приведены в табл. 1 и 2.

На внутреннюю поверхность кокилей покрытие наносится после нанесения теплоизоляционного подслоя с помощью пневматического распылителя.

Из табл. 2 следует, что уменьшение содержания компонентов краски приводит к исключению брака по газовым раковинам, но к увеличению общего количества брака за счет повышения его по недоливкам, спали и пригару. Это увеличение (с 1,8% до 6,0%) обусловлено появлением вскипов при нанесении краски, частичным разрушением теплоизоляционного подслоя излишними парами воды, что приводит к возможности местных контактов расплавленного металла с подслоем и, как следствие этого, уменьшению скорости заполнения металлом литейной формы, преждевременной кристаллизации металла, что и приводит к незаполняемости формы металлом (недоливы) и спаям. Местные контакты расплавленного металла с теплоизо-ляционным подслоем приводят к увеличению пригара с 0,1 до 4,0%.

Увеличение содержания компонентов краски приводит к снижению брака по пригару, но — к увеличению общего брака эа счет роста брака по газовьм раковинам до 4,0%, что при увеличении содержания пасты РАС и АХФС соответственно с 0,5 до 0,9 мас. % и с 3,5 до 6,0 мас.% происходит вследствие повышения гаэотворной способности краски.

Оптимальным составом краски является, мас.% °

Графит черный 6,0

Кокс 30,0

АХФС 3 5 . Паста PAC 0,5

Вода 60,0

Реализация изобретения позволит снизить затраты на 1 т годной продукции с 3,00 .до 0,70 руб„. увеличить число заливок между покрасками в

952408

Состав покрытия, мас.%

Х (1 l

Ингредиенты

1 2 3 4 5 Известный

11,0

2 5

6,0

9,0

12,0

2,0

Графит черный

Кокс

15,0

30,0

45,0

55,0

16,0

12,0

2,0

1,5

3 5

5 0

6,0

АХФС

Паста PAC

Вода

0,7

0,9

0,2

О,3

0,5

27,1

80,2

60,0 40,3

84,3

51,5

Глина огнеупорная

6,0

8,0

Графит серебристый

Гидрол

6,5

Таблица 2

Показатели свойств для составов

Свойства

1 Г I t 1

1 2 3 4 5 Известный

Стойкость покрытия (количество заливок между покрытиями) 8-12 10-15 18-24 18-24 18-23

Брак отливок, % по недоливам и спаям

1,8 2 0 2,3

2,0

6,0

1,5 0,1 0,15

4,0 по пригару по газовым раковинам

0,5 1,8 4,0,Качество поверхности отливок, % брака отливок 10,0

2,4

3,5

3,95

6,3

100,0

Формула изобретения

JUUlUH Эакаа 6024 15

Филиал ППП ".Патент", r

2-3 раза, снизить трудоемкость очистки кокилей от покрытия и затраты труда на приготовление краски, улучПротивопрнгарное покрытие для кокилей, включающее графит черный, кокс, связующее и воду, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с -целью улучшения качества поверхности чугунных отливок и повышения стойкости покрытия, оно дополнительно содержит пасту ьафинированную — алкиларилсульфонат натрия, а в качестве свяэующегоалюмохромфосфатное связующее при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Графит черный 2,5-9

Кокс 15-45

Алюмохромфосфатное шить санитарно-гигиенические условия труда, улучши b качество поверхности чугунных отливок.

Т а б л и ц а 1 а связующее 2-5

Паста рафинированная алкиларилсульфонат 0,3-0,7

50 Натрия 0,3-0,7

Вода Осталь ное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инструкция М 3 Слуцкого завода

"Сантехоборудование", MMII, БССР, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 621447, кл. С 22 С 3/00, 1977.

3. Приготовление формовочных красок. Инструкция 9 31 — "Технологичес60 кие инструкции и нормали по производству валков. Днепропетровский чугуновальцедетальный завод ИЧМ СССР, 1975, с. 82.

Тираж 852 Подписное

Ужгород, yacc. Проектная,4