Противопригарное покрытие для литейных форм

 

091 (11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС1 BY

I (21) 3364567/22-02 (22) 11.12.ф1 (4о) 07.05.83. Вюл. IT 17 (72) Й.С. Филипченко, B,А.. Воронина, Н.А. Будагьянц, 3.С. Церковский и

H.Г. Гриценко (71.) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 6Z1. 744. 37(088. 8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

621443, кл. В 22 С 3/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

11 831336., кл.. В 22 с 3/00, 1979

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3214509/02, кл. В 22 С 3/00, 04.06.81. (54)(57;).ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ

ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ, преимущественно песчаных, дпя получения отливок типа шеек прокатных валков развесом

10-15 т,.включающее асбестовый порошок, гипс, грабит аморфный, поваренную соль, сульФитно-сйиртовую бар-, ду, воду., о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения брака шеек валков по пригару путем получения,на отливах легкоотделимой при:гарной корки, а также повышения термостойкости покрытия, оно дополнительно содержит алюминиевый порошок пульвербакелит, огнеупорную глину и 53-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.ь:

Асбестовый порошок 12,0-14,0

Гипс 6, 0-7,0

ГраФит аморФный 2,0-2,5

Алюминиевый порошок 3,0-.3,5

Поваренная соль 3,4-3,8

Огнеупорная глина

Пуль верба келит

СульФитно-спирто. вая барда

5ь-ный водный раствор каобоксиметилцеллюлоэы 3,5-4,0

Вода -Ост аль ное

1016038

Изобретение относится к отрасли литейного производства, в частности к получению отливок в песчаных формах.

Известны составы покрыти" (1 J, используемые в литейном производстве, содержащие огнеупорный наполнитель, связующие и упрочняющие добавки, применяющиеся для улучшения качества поверхности отливок. К такому типу покрытий относится краска, содержащая следующие ингредиенты, мас, r. :

Асбестовый порошок 40-60

Огнеупорная глина 5-10

5i-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) 4-6

Кокс пековый электродныйй 10-20

Графит аморфный 5 1О

Патока 3-5

Вода Остальное

Для покоаски земляных форм верхних и нижних шеек валков эта краска имеет следующие недостатки: при введении ускоренного (с 1О-12 до 8-9 ч) режима сушки форм за счет повышения температуры сушки с 490 до 500 С на поверхности форм в окрашенном слое образуется большое количество трещин в виде рванин с развернутыми концами внутрь формы. Это обусловлено тем, что при сокращении времени сушки и повышении температуры нагрева идет интенсивное образование и выделение гара и газа из йормы, которые должны пройти через слой краски.

Однако вследствие недостаточной газопроницаемости слоя краски он не успевает пропускать образующиеся пао и газ, что и приводит к образованию трещин в окрашенном слое, особенно в верхней части формы.

Наличие трещин на поверхности земляных Форм после сушки ведет к их браку, а также к ухудшению качества поверхности шеек валков и появлению земляных раковин на бочке валка.

Кроме того, пои необходимой температуре сушки до 500 С на некоторых

Формах слой краскй осыпается,.что свидетельствует о недостаточной прочности сцепления краски с поверхносTblo hopMbl из-за выгорания связующего.- патоки при температуре выше

400 С, а КМЦ при нанесении покрытия на холодную поверхность Формы роль связующего выполняет недостаточно, что и приводит к осыпаемости краски.

Известна также краска P2), жащая следующие ингредиенты, Асбестовый порошок

1(ирконовый концентрат 1

Кокс литейный (Фракции 0,3-0,4 мм)

Графит аморфный

Сульфитно-спиртовая барда (ССБ) 3, 54- ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (KMI j)

Вод а слоя содермас.3:

9-11

4- 16

5-6,5

0-2 5

1О

5-4, 0

3, Ос

0-3,5 тальное

Кроме того, при нагреве поверхности Формы до высоких температур свя зующее ССБ и частично КМЦ выгорают и покрытие теряет своп прочность, что также может частично влиять на образование пригара.

Краска указанного состава не может быть применена для Форм, в которых будут получены отливки шеек валков развесом 10- 15 т, так как после покраски земляных Форм, последующей сушке при 500 С в течение 8-9 ч и заливки их металлом был обнаружен как частный, так и сплошной пригар.

При осмотре высушенных форм они имели дефекты, т.е. трещины, отслоения, и осыпались.

Образование трещин, отслоений и соответственно пригара происходит из-за того, что при отливке массивных валков, где металл длительное время находится в жидком состоянии, покрытие и песчаная Форма нагреваются до высоких температур, а разные материаль1 при нагреве, особенно при резком, имеют и разные линейные изменения, например кварцевый песок при температуре нагрева 600оС составляет

60 10, графит аморфный на 1ОС—

49;, . -6

3,5 10, цирконовый концентрат при температуре 20-1000 С - 5,5-10 6, а обьемные в -три раза выше, то неравномерност ь расширения может выз ват ь внутренние местные напряжения в материалах, которые могут превысить их

45 прочность сцепления и механическую прочность и вызвать деформацию корки покрытия с образованием трещин, в которые могут попадать окислы ме 0 таллов, образуя такой вид брака как пригар.

12-14

6-7

2,0-2,5

3,0-3,5

3 1016038 4

Причем эта краска дорога по своей Поставленная цель достигается стоимости и неприемлема в производст- тем, что покрытие для литейных Форм, .ве из-за дефицитности цирконового преимущественно песчаных, для получеконцентрата. ния отливок типа,шеек прокатных валНаиболее близким по техническому g ков развесом 10- 15 т, включающее ассуществу и достигаемому эффекту к бестовый порошок, гипс, графит аморфизобретению является противопригар- ный, поваренную соль, сульфитно-спирное покрытие (3 для литейных форм, товую барду, воду, дойолнительно сосодержащее следующие ингредиенты, держит алюминиевый порошок, пульвермас.4: . 1ф бакелит, огнеупорную глину и 5Ж-ный

Асбестовый порошок 16-20 водный раствор карбоксиметилцеллюлоГипс технический 6-8 зы при следующем соотношении ингреГраФит аморфный 2-2,5 диентов, мас.3:

Кокс литейный 5-6 Асбестовый порошок

Поваренная техничес- и Гипс кая соль 5-6 Графит аморфный

Сульфитно-епиртовая Алюминиевый поробарда 4,5-5,0 шок 3,0-3 5

Вода Остальное Поваренная соль 3,4-3,8

Эта краска также не может быть у Огнеупорная глина 1,5-2,0 применена для земляных форм, в кото- Пульвербакелит 1,7 2,0 рых получают отливки шеек валков Сульфит но-спирто{весом 10-15 т.), так как при сушке вая барда (при 470-500 С) в течение 8-9 ч и за- 53-ный водный растливки их металлом часть Форм (154) ду вор карбоксиметилимеет брак по трещинам и отслоениям, - ллюлозы целлюлозы -,5-4,0 кроме того, они осыпаются а брак по

У В ода О стальное пригару составляет 12 53 ° Всего 6— Вводимый в состав покрытия асбесло покрашено и залито 74 шт. форм. товый порошок (ГОСТ 12871-67) повнПричина образования трещин и от- шает огнеупорность и служит наполни слоении на форме, а следовательно, v

30 телем, графит аморФный (ГОСТ 5420и пригара на валках, обусловлена тем, 50) - противопригарыой частью покрычто не образовывалась противопригар- тия., ная корка из-за того, что связующее . ССБ (ГОСТ 8518-57) вводитсЯ в соспри.нагреве Форм до 500 С выгорает . тав для повышения термодеструкции (это:подтверждается его осыпаемостью) 1Е (до 400C), повышениЯ пРочности слоЯ и при заливке таких форм покрытие покрытия, сцепления с поверхностью смывается, оголяя форму и жидкий ме- Формы и его кроющей способностью, талл, непосредственно соприкасается ччто улучшает проникновение покрытия с песком, окисляясь, образуя пригар. в поры уплотненной формовочной смеси, Кроме того, трещины образуются а также для увеличения интервала и из-за того, что покрытие имеет не- схватываемости гипса. достаточную газопроницаемость, так как при резком подъеме температуры Поваренная техническая соль (ЛаС1) сушки начинается интенсивно выделять- (ГОСТ 13830-68) способствует получе" ся пар и газ, которые не успевают нию легкоотделимого пригара, так как проходить через слой покрытия, Раз-. Увеличивает глубину пропитки и создает рыхлую, стекловидную пригарную рушают его.

Таким образом, это покрытие имеет. корку между формой и металлом, пренизкУю термодеструкцию, т.е. термо- пятствующую проникновению окислов стойкость. В этом и заключается его ® металла в форму. Кроме роме того, она поглавный недостаток, из-за которого вышает прочность и скорость отверде" вания покрытия при сушке за счет кристаллизации растворенной соли по

Целью изобретения является умен - зернам покрытия и песка формы и пришение брака шеек валков по пригару гарной норки при заливке формы метал. путем получения на отливках лекоот- :, лом, за счет ее плавления при более делимой пригарной: корки, а также по- высоких температурах и может заме-! вышение термостоикости покрытия. нить частично выгоревшее связую ее

ССБ и тем самым устранять потерю прочности покрытия, а также она повышает действие покрытия как восстановителя и повышает срок хранения его, так как при вводе в состав алюминиевого порошка покрытие окисляется и начинает бродить .

Гипс технический (ГаЯО Н20) (ГОСТ 125-79) с температурой плавления 1400-1450 С вводится в состав покрытия как теплоизоляционный наполнитель, водородный показатель которого равен 6,1. Одним из положительных факторов является то, что он об1 ладает незначит ель ной водозат ворностью и начинает терять связанную воду при температуре нагрева 107оС и прекращает при 115оС. Известно, что тем.— пература удаления влаги из материалов влияет как на процесс сушки и 20 качество Форм, так и на пара-газовыделение после заполнения их металлом, которое способствует образованию пригара на отливках. Кроме того, гипс обладает хорошей огнеупорностью 2З и вяжущей способностью.

Алюминиевый порошок (ГОСТ 6058-73) фракции 0,2-0,4 мм введен в состав покрытия как астичный заменитель кокса, который повышает газопрони- . 30 цаемость и теплопроводность, чем способствует получению форм без трещин и отслоений, а также образованию толстой противопригарной корки. Кроме того, он является хорошим восстановителем окислов металла, т.е. обладает высокой химической инертностью, и тем самым улучшает качество поверхности отливок.

Огнеупорная глина (каолин)

40 (ГОСТ 3226-65; введена. в состав по-, крытия для повышения термостойкости (термодеструкции), в сочетании с органическим связующим, связующего дей45 ствия и частичной седиментационнои . устойчивости .

Пульвербакелит ПК-104 (ГОСТ 13507-68) - тонкоизмельченная смесь, не растворяющаяся в воде, введен как связующий материал, полимеризующийся при высокой температуре сушки. формы и заполнении ее жидким металлом и тем самым повышает термостойкость

fl0KPbITNR

Ы

КМЦ (5Ô-ный водный раствор) (ГОСТ 5 .588- 70) введена в покрытие как стабилизатор и связующее. КМЦ

38 6 как стабилизатор необходим в покрытии из-за того, что при введении .в покрытие алюминиевого порошка в больших количествах, он начинает выпадать в осадок. Таким образом она повышает седиментационную устойчивость покрытия.

Предложенное покрытие приготавливают следующим образом .

Сухой асбестовый порошок, графит аморфный, алюминиевый порошок, огнеупорную глину, пульвербакелит, ССБ, КМЦ и 1/3 часть необходимой воды загружают в смешивающие бегуны и перемешивают в течение 12-15 мин. Затем добавляют гипс и перемешивают до потери свойств схватывания..

Приготовленную пасту. загружают в краскомешалку, добавляют :поваренную соль и оставшуюся воду, pQ:ïëoòíoñòè

1,26-1,28 г/смз и перемешивают в течение 30-35 мин. Краска после процеживания готова к употреблению.

Составы предлагаемых и известного покрытий приведены в табл . -1.

Лучшая поверхность отливок, масса которых составляет 10-15 т при новом режиме сушки форм, получена при применении состава 2.

Физико-механические и технологические свойства составов приведены в табл. 2.

Покраска форм производится слоем толщиной 1,2- 1,5 мм с дальнейшей сушкой при 470-500 0 в течение 8-9 ч.

Формы имеют прочную поверхность без трещин и отслоений, а после заливки их металлом и выбивки валков установлено образование противопригарной корки, толщина которой достаточна для ликвидации брака по пригару на валках, хотя образование более толстой противопригарной корки, вероят" нее всего, не получается из-за того, что часть связующего .выгорает при нагреве до высоких температур. Это свидетельствует о том, что газопроницаемость, теплопроводимость, седиментационная устойчивость, термостойкость при высоких температурах нагрева и восстановительная способность покрытия повышается за счет введения в состав алюминиевого порошка, огнеупорной глины, пульвербакелита в КМЦ.

В Формы, покрашенные противопригарным покрытием состава 1-3 отливают

138 шт, валков весом 10-15 т, из них

8 .1 шт . c использованием состава 2 .

Таблица1

Асбестовый порошок

14.

Графит аморфный

Кокс литеиный

2,2

3,4 3,8

3 2 3 5

3,6

Поваренная соль

Алюминиевый порошок

3,0

Огнеупорная глина

1 7

2,0

185 . 20

Пульвербакелит

Сульфитно-спиртовая барда

4,7

3 -3

3,5 3 в 0

Карбоксиметилцеллюлоза (5Ж-ный водный раствор) 4ф0 Зю7

Вода

Осталь- Осталь- Остальное ное ное

Остальное

7 016038 8

Количество брака по частичному прига- ствует- комплексное связующее, состояру составляет 3 шт. или 2,187,, а сос- щее из органических связующих " ССБ, .тавом 2-1 шт., т.е. 1,126. Это сви- пульвербакелита и КМЦ и неорганичес детельствует о том, что данное покры- кого — огнеупорной глины (каолина), тие имеет лучшие свойетва по сравне- з которые в совокупности повышают темнию с составом 4, где брак форм сос- пературу полимеризации его, а следотавляет .1Я и брак валков по прига- вательно, и температуру нагрева форм. ру 12,53. Таким образом, использование предМеньшее .количество брака форм и ложенного противопригарного покрытия пригара на валках ho сравнению с иэ- Î позволяет получить валки массой вестным покоытием )3 ) получается из- 10-15 т при новом режйме сушки с боза того, что алюминиевый порошок по- лее чистой поверхностью шеек за счет вышает газопроницаемость, теплопро- улучшения качества Форм.. водность и химическую инертность, Экономический эффект от внедрения покрытия, который способствует нагре- >S данного изобретения при производству вйутренних частей формы до более ве 25 тыс. т. валков в год составляет высоких температур, что обуславли- --. 34 тыс. руб.. за счет снижения фасхо" вает образование толстой противопри- . да газа, повьвения производитепьносгарной корки. Повышению термостойкос- ти труда и уменьаения брака- по при-. ти (термодеструкции) покрытия способ- 20 гару.

1016038

10 т

Газопроницаемость при толщине слоя 1,5-1,7 мм Прибор 042 67

42-38

65.

По методу

УКРНИИМет

4,3 4,9

4,6

0,9-1,2

Огнеупорность» С о

Метод .конусов

1585 1585

1600

1590

Кроющая способность по сырому

-Визуально

Седиментационная устойчивость» ч гост 10772-64 4,0 3,8

3,5-4,0

3 5

Вязкость покрытия, с

Вискозиметр

ВЗ-4 . 29

27-31

Плотность, г/см

Гост 1300;74 1,26 1,27

1,28

1,28-1,2

Толщина пригарной корки, мм

Втангенциркуль 12,5 14

Отсутст вует брак форм по трещинам и отслоениям, 3

Визуально

15 .

Брак валков по пригару»

3,45 1,12

12,5

«и»

5»0

Редактор M. 4ылын

Заказ. 327 /11 Тираж 13 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,-. r. Ужго1

Прочность сцепления с поверхностью формы, кг/см

Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая

Составитель И, Куницкая

Техред M. Коштура. Корректор Й.Шароши