Композиция для получения защитногопокрытия и способ получения защитногопокрытия ha графитированных электродах

 

"" 827460

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.06.79 (21) 2783119i29-33 с присоединением заявки ¹â€” (51) М Кл

С 04 В 35/84

С 25 В 11,/12

С 04 В 41/06

Н 05 В 7,/085 (53) УДК 666.762..814:621, .35.035. 221.43 (088.8) (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

T В. Костарева, А. T Вавилова, Е. А. Драчук, В. А. Бочарников, И. П. Дашкевич, Т. А. Шелина и Л. Л. Бакман

Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электродной промышленности (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ И СПОСОБ

ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ

НА 1 РАФИТИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДАХ

Государ твенный комитет (23) П

Изобретение относится к электродному производству, в частности, к способам получения на графитированных электродах защитных покрытий, и может быть использовано в металлургической, химической, промышленности, в машиностроении.

Известен способ получения защитного покрытия на графитированных электродах, включающий обмазку электрода смесью матричного материала с огнеупорным наполнителем и последующий электронагрев, например, индукционный (1). В качестве матричного материала может быть использовано стекло, а в качестве наполнителя— борид титана при следующем соотношении, aec %:

Стекло 15 — 90

Т1В2 10 — 85

Однако большое содержание наполнителя борида титана в обмазке приводит к получению неравномерного покрытия.

Кроме того, при изменении формы электрода электрический, в частности, индукционный нагрев не обеспечивает необходимого проникновения индукционного поля для формирования качественного неотслаиваемого покрытия.

Известен способ получения защитного покрытия на графитированных электродах плазменным напылением карбидов, бори2 дов, нитридов металлов и карбидов бора (2j.

Плазменную обработку покрытия проводят по следующему режиму:

5 Температура плазмы, С 5000 — 10000

Подводимая мощность, кВт 30-:-32

Расход плазмообразующего газа фунт

10 мин

Давление газа, 30 дюйм

Скорость подачи материалов дюйм покрытия (в виде прутка), — 8

15 мин

Расстояние от вершины плазменной горелки до электрода, дюйм, 1 — 2

Плазмообразующий газ — смесь

Аг и Н 65 35 —: 50/50

>0 СТолщина получаемого покрытия, дюйм 0,002 — 0,25

Однако этот способ имеет ряд недостатков:

Нет химического взаимодействия материалов покрытия с подложкой (а лишь механическое); для покрытия применяются дорогостоящие материалы, расход материалов большой — толщина покрытия достигает 0,25 дюйма (5 мм); покрытие тол50 щиной 0,002 дюйма (0,05 мм) нестойкое—

827460

4000

3,8

0,7

3 наолюдается прогары покрытия вследствие недостаточной его толщины; толщина покрытия 0,25 дюйма (5 мм) приводит к резкому увеличению удельного электросопрстивления электрода с покрытием, к увеличению контактного сопротивления между покрытым электродом и головкой электрододержателя, что вызывает увеличение расхода электродов при выплавке стали.

Цель изобретения — стабилизация удельного электрического сопротивления покрытия и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для получения защитного покрытия содержит борид титана и жидкое стекло при следующем соотношении, вес. ч.: борид титана 1,6 — 8 и жидкое стекло 100 — 101. Кроме того, в способе получения защитного покрытия ца графитированных электродах путем нанесения композиции на основе борида с последующей термообработкой плазмой при 4000 — 6000 К наносят композицию состава, указанного выше, а термообработку плазмой проводят при анодном напряжении 9 — 10 кВ, анодном токе 3,8 — 5Л, сеточном токе 0,7 — 1,5 А, при длине плазменной струи 20 — 200 мм в течение 3 — 10 мин.

В результате обработки композиции указанного состава в плазме при

4000 — 6000 К происходит химическое взаимодействие компонентов как между собой, так и с графитовой основой. При этом формируется качественное, без дефектов и хорошо сцепленное с подложкой покрытие.

Графитированные электроды с защитным покрытием имеют равномерные физико-химические свойства.

Температура плазмы ниже 4000 К не обеспечивает химического взаимодействия компонентов и графитовой подложки, а следовательно, формирования неотслаивающегося качественного покрытия. Термообработка при температуре выше 6000 К приводит к прогарам в формируемом покрытии, кроме того, необходимое для достижения температуры 6000 К увеличение параметров (анодного напряжения, токов анодного и сеточного, расхода плазмообразующего газа) — экономически нецелесообразно.

При длине плазменной струи менее

20 мм происходят прогары покрытия, а длина струи свыше 200 мм не обеспечивает формирование качественного покрытия. С

При увеличении в композиции компонента борида титана выше 8 вес. ч. на

10 вес. ч. жидкого стекла консистенция композиции становится вязкой, нарушается равномерность наносимого слоя по толщине, в результате чего происходит формирование покрытия, неравномерного по толщине и с оплавленными участками.

На термообработку обмазки при формировании защитного покрытия затрачива5

10 5

Зо

4 ют 3 — 10 мин. Продолжительность обработки 3 мин достаточна для получения качественного защитпого покрытия, а увеличение времени обработки свыше 10 мин приводит к прогарам покрытия.

При снижении содержания титана в композиции менее 1,6 вес. ч. на 100 вес. ч. жидкого стекла, а также при толщине слоя менее 0,85 мм на графитировацных электродах формируют тонкую защитную пленку, что при дальнейшей термообработкс приводит к прогару покрытия.

Толщина слоя композиции более 1 мм приводит к неравномерному растеканию ес по поверхности электродов, неравномерному покрытию поверхности электрода защигпым слоем.

В результате обработки в процессе нагревания жидкос стекло с наполцителем— боридом титана ца поверхности графита образует пластичную цепроннцаему о пленку, включающую SiC, SiOg, TiBg, TiOg, TiC, "ак как XBgS10g 10Н;О обсзвоживается jl разлагается до SiO- и затем с графитовой подложкой образует

SiO + 2С вЂ” Si + 2СО 1

Si+ C SiC

Кроме того, борид титана Т1В, взаимодействуя с графитовой подложкой и SiO;, образует TiC, SiC ц Т10, В О;,, 2 Т1В, +

+ 5С + 4SiO,. - TiC + TiOg + 4SiC+2BgO„

Пр и м ер 1. На поверхность графитированного электрода О40 м м, длиной

120 мм, с удельным электросопротивлением

9 Ом мм /м наносят пульверизатором суспензию толщиной 0,85 мм следующего состава: Ха ЯО nH O: TiB = 101 вес. ч.:

1,6 вес. ч.

Для обмазки используют жидкое стекло Na SiO ° 10Н О по ГОСТ 13078 — 67 с плотностью при 20 С, г/см — 1,3 —:1,54 и борид титана. Характеристика борида титана по МРТУ 6-09-6333 — 69, марки «ч».

Для термической обработки в плазме индукционного разряда используют установку, состоящую из плазмотрона с индукционной плазменной горелкой диаметром

100 мм с вихревой подачей газа и профилирующими соплами сечением (7,6 >(2) см и (7,6>:1,0) см и рабочей камеры с устройством для вращения графитированных изделий.

Скорость вращения электрода 7— — 9 об/мин.

Питание индуктора осуществляют от лампового генератора типа ВЧИ-60 с частотой 1,76 мГц. Обработку ведут в инертной среде (аргон, смесь аргона с азотом в соотношении 1: 1. Плазмообразующий газ— аргон. Термообработку ведут по следующему режиму:

Температура плазмы, К

Лнодное напря>кение кВ

Лнодный ток, Л

Сеточный ток, Л

827460 х х с3 о о

v . o « а.о, хц

l с

Ц

ttt о

Л Д Ха

Х о= х а о оо

Я о о а

ttt с с. о х о х

t х о х "t х

oo,=»

v с о

tx о .а

Р (х

>+х

ttt о с

m < с-с а о х о о х х хо

»

t; ä tt о аа

=х=

"ов х о о

voo о„а

Vo= о

i» о хя о «

2 со о» х х с с с х х -„

Э о

ICQ с

». и о

v x о

t" о. о ф о

ct

o t

Л

lo

co х» хИх о

«а схх ххе с ох о

ovo ах „

vî о

&- х

=о. :(„о а

t х

Г х о ох х х со

Щ х а

2 о о

v о. со

tx х ос х

".3 л с

tvî о .О х о v

)» о о х

v го-, v х

go в о х

&. х с

ttl о о о с. х о х о л ос о х х 3 х

„(х (ас ох

7,87

0,07 —.

0,23

7,9

7,8

8,1

7,7

Предлагаемый

9,0

Отклонение покрытияя не наблюдается

17

1

2 з

5

Длина плазменной струи, мм 200

Время обработки, мин 10

Общее время, затрачиваемое на получение 1 м защитного покрытия, составляет

20 мин.

Пример 2. Все так же как и в примере 1.

Состав композиции, вес. ч. (NagSiOq °

10Н О): Т1В =- 100: 8. Толшина обмазки

1,0 мм.

Режим термообработки:

Температура плазмы, К 5000

Анодное напряжение, кВ 9,5

Анодный ток, А 4,2

Сеточный ток, А 1,0

Время обработки, мин 7

Длина плазменной струи, мм 120

Общее время, затрачиваемое на получение 1 м защитного покрытия, составляет

17 мин.

Пример 3. Как и в примере 1.

Состав обмазки, вес. ч.: (Na2Si03 °

10Н20): Т1В2 = 100,5: 5. Толщина слоя

0,9 мм.

Режим термообработки:

Температура плазмы, К 6000

Анодное напряжение, кВ 10

Анодный ток, А 5

Сеточный ток, А 1,5

Длина плазменной струи, мм 20

Время обработки, мин 3

Общее время, затрачиваемое на получение 1 м2 защитного покрытия, составляет

15 мин.

Прим ер 4. Как в примере 1.

Состав обмазки, вес. ч.: (Ха2ЯОа 10Н20): TiB> = 100: 3.

Толщина слоя, 1,0 мм.

Режим термообработки:

Температура плазмы, К 4500

Анодное напряжение, кВ 10

Анодный ток, А 4

Сеточный ток, А 0,8

Длина плазменной струи, мм 180

Время обработки, мин 9

Общее время, затрачиваемое на получение 1 м защитного покрытия, составляет

19 мин.

После термообработки определяют физико-химические свойства гр афитированных электродов с защитным покрытием, полученным по предлагаемому способу (примеры 1 — 4): состояние поверхности защитно10 ro покрытия — визуально и удельное электросопротивление графитированных электродов с защитным покрытием — четырехзондовым методом.

Качественные характеристики графитированных электродов с защитным покрытием даны в таблице.

Как видно из таблицы, предложенные

40 композиция и способ позволяют получить графитированные электроды с защитным покрытием с равномерными физико-химическими свойствами: отклонение удельного электросопротивления графитированных

45 электродов с защитным покрытием от средом мм- него значения составляет 0,07 — 0,23 м

Получаемое качественное, прочно связанное с графитовой подложкой неотслаива50 емое защитное покрытие не зависит от формы обрабатываемых графитированных электродов.

Формула изобретения

1. Композиция для получения защитного покрытия, содержащая борид титана и жидкое стекло, отличаю ща я с я тем, что, с целью стабилизации удельного элект50 рического сопротивления покрытия и упрощения процесса, она содержит указанные компоненты при следующем соотношении, вес. ч.:

Борид титана 1,6 — 8

05 жидкое стекло 100 †1

827460

Составитель С. Шахиджанова

Редактор И. Квачадзе Техред И. Заболотнова

Корректор В, Нам

Заказ 3138

Изд. М 296 Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлпсполкогяа

2. Способ получения защитного IIQKpbIтия на графитированных электродах путем нанесения композиции на основе борида с последующей термообработкой плазмой при

4000 — 6000 К, отл и чаю щи йся тем, что наносят указанную композицию, а термообработку плазмой проводят при анодном напряжении 9 — 10 кВ, анодном токе

3,8 — 5 А, сеточном токе 0,7 — 1,5 А, при дли8 не плазменной струи 20 †2 мм в течение

3 — 10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании М 1386611, кл. Н 5 Н, опубл. 1975.

2. Патент Великобритании М 1075655, кл. С 7 F, опубл. 1967.