Состав для получения противопригарно-упрочняющего покрытия литейных форм

 

Использование: в качестве противопригарно-упрочняющего покрытия литейных форм, преимущественно песчаных, при изготовлении валков резино-технической промышленности массой 2-3 т. Сущность: покрытие получают из состава, содержащего следующие ингредиенты, мас.%: аморфный графит 6.0-/.0; поваренная соль 3,5-4,5; борная кислота 2,5-3,0; асбозурит 5,0-6,0; литейный кокс 7,0-9.0; технические лигносульфонаты 10,0-12,0; вода - остальное . Асбозурит, используемый в составе, состоит из 12-15% асбеста и 85-88% диатомита и представляет собой тонкодисперсный материал, легко проникающий в поры смеси. Диатомит, входящий в его состав , уменьшает коробление покрытия, а также шелушение и трещинообразование, увеличивает сопротивление покрытия абразивным воздействиям и повышает седиментационную устойчивость состава. Применение состава по изобретению улучшает качество литейных форм и устраняет брак валков по пригару и засорам. 5 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

/

4с,.

ИЗОБРЕТЕНИЯ- .-": .:.„:,::;.,"::.„,. > с

ОПИСАНИЕ

К ПАТЕНТУ, 6д

1 (21) 4898532/02 (22) 26,11.90 (46) 07.12.92. Бюл. № 45 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Лутугинский завод прокатных валков (72) Н.С,Филипченко, С,С.Рыбинская.

В,B.Êoðîáåéíèê, Н.А.Будагьянц, В.И,Кондратенко, Ю,В.Дяченко, А.А.Сирота, Т,В.Шкуро и P Д.Бондарь (73) Украинский научно-исследовательский институт металлов и Лутугинское объединение по производству валков (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1016038, кл. В 22 С 3/00, 1981, Авторское свидетельство СССР

¹ 1057163, кл, В 22 С 3/ОО, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР № 1036431, кл. В 22 С 3/00, 1981. (54) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОПРИГАРНО-УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ (57) Использование: в качестве противоприИзобретение относится к литейному производству, в частности к составам противопригарных и упрочняющих покрытий для получения шеек валков в песчаных формах при производстве чугунных валков резино-технической промышленности массой.

2-3 т, Известно противопригарное покрытие для литейных форм, состоящее из следующих компонентов, мас.%:

Асбестовый порошок . 12-14

Гипс 6 — 7

Аморфньв графит . 2-2.5

„. Ж 1780517 А3 гарно-упрочняющего покрытия литейных форм, преимущественно песчаных, при изготовлении валков резино-технической промышленности массой 2 — 3 т. Сущность. покрытие получают из состава, содержащего следующие ингредиенты, мас,%: аморфный графит 6,0-1 0; поваренная соль

3,5-4,5; борная кислота 2,5-3,0; асбозурит

5,0 — 6,0; литейный кокс 7,0 — 9.0; технические лигносульфонаты 10,0-12,0; вода — остальное. Асбозурит, используемый в составе, состоит из 12-15% асбеста.и 85-88% диатомита и предсгавляет собой тонкодисперсный материал, легко проникающий в поры смеси, Диатомит, входящий в его состав, уменьшает коробление покрытия, а также шелушение и трещинообразование, увеличивает сопротивление покрытия абразивным воздействиям и повышает седиментационную устойчивость состава, Применение состава по изобретению улучшает качество литейных форм и устраняет брак валков по пригару и засорам. 5 табл, Алюминиевый порошок 3-3,5

Поваренная соль 3,4 — 3,8

Огнеупорная глина 1,5-2,0

Пульвербакелит. 1,7-2,0

Сульфитно-спиртовая барда 3.0-3,5

5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 3,5-4,0

Вода Остальное

После окраски форм валков (резино-технической промышленности — РП) массой 2 — Э т, сушки и заливки их металлом было обна1780517 ружено довольно большое количество валков с пригаром на шейках и засорами на бочках, Для получения чистой поверхности шейки валка необходимо образовать твер- 5 дую песчаную корку толщиной не менее 6 мм, Образование корки зависит от степени проникновения покрытия внутрь формы кроющей способности.

Использование известного покрытия 10 для форм, в которых получают шейки валков массой 2-3 т невозможно, так как глубина проникновения покрытия внутрь формы незначительна и масса металла намного меньше, чем при отливке валков массой 10 — 15 т 15 (для которых оно предназначено), и тем самым количество тепла, отданное металлом форме, недостаточно для образования толстой песчаной корки, Известно теплоизоляциомное покрытие 20 для металлических форм, состоящее из следующих ингредиентов, мас.7;:

Гипс 27,5-29,0

Асбестовый порошок 16,0-17,0

Сульфитно-спиртовая 25 барда 2,0-2,5

Перборат натрия 0,2-0,3

Вода Остальное

Это покрытие предназначено для окраски металлических форм (кокилей) с целью ЗО повышения прочности сцепления покрытия с поверхностью кокиля при температуре нагрева 80-120 С и повышения их стойкости за счет снижения теплового удара на кокиль, 35

При окраске этим покрытием песчаных форм глубина проникновения покрытия составила 1,5-2,0 мм, что недостаточно, т.к, наполнители — асбестовый порошок и гипс остаются на поверхности формы и не про- 40 никают в поры смеси из-за своей волокнистой структуры (асбестовый порошок) и крупной фракции гипса (02). Поэтому данное покрытие невозможно использовать для окраски песчаных форм из-эа малой глу- 45 бины проникновения его в форму и образования тонкой пригарной корки, а следовательно, и образования пригара на поверхности шеек валков, Наиболее близким по техническому су- 50 ществу и достигаемому эффекту к изобретению является противопригарное покрытие для литейных форм. состоящее из следующих компонентов, мас. ф:

Асбестовый порошок 12,0-14,0 55

Гипс 6,0-7,0

Аморфный графит 2,0 — 2,5

Порошкообраэный алюминий 2,2-2,5

Поваренная соль 2,4-3,0

Барная кислота 0,8 — 1,0.

Сульфитно-спиртовая барда 3,0-3,5

Вода Остальное

Покрытие имеет низкую гаэопроницаемость (88 ед.), высокую вязкость (35 с) и плотность (1,27 г/cM"). При окраске этим покрытием форм (нижних шеек) массой 2-3 т для валков РП слоем толщиной 0,6-0 8 мм (вместо 1,0 — 1,2 мм) глубина проникновения покрытия составила 2,5-3,0 мм, седиментационная устойчивость 89 .

После заливки форм металлом образо-, валась земляная корка толщиной только 3-4 мм, которая не смогла препятствовать образованию пригара на поверхности шейки валка. Из отлитых 24 шт, валков массой 2 — 3 т был обнаружен wa 29)(, частичный пригар и 37,5 сплошной пригар и земляные раковины, Образование пригара; вероятнее всего, зависит от того, что глубина проникновения покрытия внутрь формы (шейки валка) была недостаточной иэ-эа более крупных фракций наполнителя, При определении ситового анализа укаэанного покрытия (прототип) установлено, что основная масса материалов распределилась на ситах 04-02 (54,1 ), а на тазике только 25,6, Кроме того, содержание остатка на тазике размером частиц

20-50 мкм составило 82,67, а частиц 20 мкм и менее — 17,4, Этот анализ показывает, что проникающих частиц размером 20 мкм и менее в покрытии прототипа незначительное количество, т,к. при отдельном ситовом анализе асбестового порошка и гипса со- держание их частиц по фракциям в тазике составило 20 и 10 соответственно и в основном фракции 20-50 мкм.

На образование пригара также влияет и кроющая способность покрытия, которая определялась методом потечности и составила 1.49, т.е, покрытие распределяется по поверхности неравномерно.

Целью изобретения для получения валков резино-технической промышленности массой 2-3 т является улучшение качества литейных форм и устранение брака валков по пригару и засорам за счет повышения проникающей спосабности состава, его седиментационной устойчивости и кроющей способности.

Поставленная цель достигается тем, что покрытие, содержащее аморфный графит, поваренную соль, борную кислоту, технические лигносульфонаты и воду, дополнительно содержит асбоэурит и литейный кокс при следующем соотношении ингредиентов, мас, :

1780517

Аморфный графит 6,0 — 7,0

Поваренная соль 3,5-4,5

Барная кислота 2,5 — 3,0

Асбозурит 5,0-6,0

Литейный кокс 7,0-9,0

Технические лигносульфонэты 10,0 — 12,0

Вода Остальное

Асбозурит (ТУ 36-130-77) — изоляционный порошкообразный материал, состоящий из смеси асбеста (12-15%) и тонко измельченного диатомита (85-88%), который обладает высокой маслоемкостью, хорошей прил ипаемостью, уменьшает коробление краски, шелушение, трещинообразование, увеличивает сопротивление краски абразивным воздействиям и не оседает.

Асбозурит применяется в качестве мастичной изоляции поверхности промышленного оборудования и трубопроводов при температуре их нагрева до 900 С. После нагрева его до 1300 С он теряет свои свойства. Химический состав после прокаливания, исследованный в 1979 г„ Я!Ог-77,2;

А!гОз — 5,38; РегОз — 1,32; FeO — 0,22; СаО0,39; КгΠ— 0,93; Mg0-6,23; йагΠ— 0,39; Рг05—

0,32; TI02 — О, 11; ЯОз — 0,34; и, и.и. 6,48.

Исследованный в 1985 r..%: SION-76,2;

А!гОз — 3,35; СаΠ— 1,22; Mg0-7,2; ГегОз-1,1;

50з — 0,35; п.п.п. 10,58, Технические требования.

Для изготовления асбозурита применяется асбест мягкой группы марок К-6-30 или

К-6-20 по ГОСТ 12871 — 67.

В зависимости от величины объемной массы асбоэурит изготавливается марок

600, 700, 800 (табл,1).

Содержание частиц диатомита размером более 10 мм не разрешается, а более 5 мм не более 50% по массе, Содержание неразмокающих частиц асбозурита не должно быть более 15% по массе, Асбозурит повышает эластичность, глубину проникновения покрытия внутрь формы, уменьшает вязкость и увеличивает прочность сцепления с поверхностью формы. Он является стабилизатором и способствует повышению седиментационной устойчивости покрытия и улучшает кроющую способность. При проникновении внутрь формы служит связующим, Кокс литейный (ГОСТ 3340-71) с фракцией помола 0,2-0,3 мм вводится в состав для повышения газопроницаемости слоя краски и тем самым ускоряет удаление влаги из форм и устраняет трещинообразование в слое покрытия при сушке, а также создает защитно-восстановительную атмосферу между поверхностью формы и жид50

55 для прототипа 82,6%, заявляемого 65,2, т.е. меньше в 1,27 раза. размер 10-20 мкм

7 S и 11,1% соответственно, т.е, больше в

1,42 раза и размером менее 10 мкм 9,6 u

23,7 j, ò,å. больше в 2,47 раза. Следовательно. в заявляемом покрытии частиц размером менее 20 мкм больше в 2 раза, чем у прототипа, поэтому оно более эффективно проникает в поры, пропитывая более толстый слой смеси

Для сопоставления некоторых материалов на зерновую основу был проведен ситоким металлом. что обеспечивает уменьшение пригара на отливках.

По имеющимся данным в известных решениях отсутствуют признаки, сходные со

5 всеми признаками, которые отличают от прототипа заявляемое техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия

10 Граничные значения аморфного графита, поваренной соли, борной кислоты, асбозурита, литейного кокса и технического лигносульфоната в заявляемом покрытии оп ределены экспериментально.

15 В краскомешалку наливают 2/3 части необходимого количества воды, загружают асбозурит и поваренную соль, после 25-30 мин перемешивания добавляют аморфный графит, барную кислоту и литейный кокс.

20 После 12 — 15 мйн перемешивания добавляют воду до плотности 1,36 — 1,38 г/см, а эаз тем вводят технические лигносульфонаты и перемешивают 10 — 15 мин; Плотность покрытия должна быть 1,16 — l,18 г/см, 25 Для определения эффективности состава для получения противопритарно-упрочняющего покрытия в зависимости от количества введенного аморфного графита, поваренной соли, борной кислоты, асбозу30 рита, литейного кокса и технических лигносульфонатов были приготовлены составы с граничными и оптимальными соотношениями компонентов, а также выходящими за граничные новых компонентов.

35 Для выбора оптимальных значений было приготовлено 7 составов смесей и один известного противопригарного покрытия для литейных форм (прототип), указанных в табл. 2.

При определении ситового анализа по40 крытий прототипа и заявляемого установлено, что средняя величина (%) остатка на тазике составила для прототипа 25,6%, а заявляемого 47,4 (см. табл, 3, и, 1.2). Это, вероятнее всего, зависит от того, что асбо45 эурит имеет большее количество тонкодисперсных частиц, чем асбест и гипс, т.к остаток на тазике распределился по размерам следующим образом: размер 20-50 мкм

1780517

В А вый анализ асбестового порошка. гипса и эсбозуритэ (табл. 3, 4, 5).

Как видно иэ табл. 3, остаток на тазике для асбестового порошка составляет 20, а эсбозурита 55, что в 2,5 раза выше и распределяется по размерам частиц 10 — 20 мкм и менее 10 мкм в сумме 9 и 52 соответственно. Таким образом, в асбозурите тонкодисперсных частиц в шесть раэ больше, чем в асбестовом порошке, потому что асбест является волокнистым материалом (горный лен). Он хорошо размягчается водой, но во локнистая структура его нЕ изменяется и при применении в покрытиях для окраски поверхности форм и стержней он плохо проникает внутрь и в основном остается на поверхности, Сопоставляя содержание асбестового порошка в известном покрытии (прототип

12-14 ) с содержанием асбозурита в заявляемом (5-6 ) количество тонкодисперсных частиц размером 10-20 мкм и менее 10 мкм составит в 2 раза больше, т,е. против

52 в эсбозурите, что в три раза меньше, Количество остатка на тазике гипса составило 10 . (табл, 3, 4) и распределилось по размерам 10 — 20 мкм и менее 10 мкм, Поэтому существенной роли на проникновение покрытия в поры формы гипс не имеет, он остается на поверхности, Как видно из табл, 3, 6, 7, ни кокс, ни алюминиевый порошок на глубину проникновения покрытия в поры формы не влияет,т к. нет частиц менее 10-20 мкм, Кроющую способность состава оценивают по потечности, Изготавливают образ цы в виде пластин (130 х 25 х 25) иэ испытываемого материала. Пластины окрашивают однократным окунанием в испытуемое покрытие с двухсекундной выдержкой.

Затем производят 10 мин, сушку при 200 С в вертикальном положении, После охлаждения измеряют толщину окрашенных образцов в верхней и нижней частях пластины на расстоянии 100 мм друг от друга. Из полученных замеров выводят средние результаты толщины образца с покрытием в верхней и нижней частях пластины (табл. 4), Потечность определяется по формуле где П вЂ” потечность покрытия, ;

А — средняя толщина пластины с покрытием в верхней ее части, мм.

 — средняя толщина пластины с покрытием в нижней ее части. мм;! — расстояние между симметричными верхними и нижними точками нэ пластине. равное 100 мм, Например, потечность для прототипа

5 составляет

П = 28,71 — 27,22 100 = 1,49%

100

10 для заявляемого состава 3

27,15 26,41 100 0 74

15 Как видно иэ полученных значений потечности, онэ в два раза меньше у заявляемого покрытия, Поэтому использование в составе покрытия асбозурита с большим количеством тонкодисперсных частиц, вероят20 нее всего, способствует уменьшению потечности, т.е, улучшению кроющей способности покрытия.

В таблице 5 приведены показатели свойств составов для получения противо25 пригэрйо-упрочняющего покрытия литейных форм и известного (прототипа).

Окраска форм производилась с помощью кисти слоем толщиной 0,6-0,8 мм и в двэ последовательных приема, С каждым

30 составом покрытия было отлито по 24 шт. валков массой 2-3 т. Сушка форм производилась при температуре 420-440 С.

Согласно данным проведенных исследований и опробований в промышленных

35 условиях заявляемое изобретение с базовым обьектом (прототипом) обладает следующими преимуществами: повышена седиментационная устойчивость покрытия, была 89, стала(в среднем)

40 96 или выше на 87;; увеличилась кроющэя способность покрытия, которая определялась методом потечности, была 1,49, стала (средняя) 0,74 или в два раза меньше;

45 повышена глубина проникшего слоя покрытия в форму (проникающая способность), вместо 2,8 мм стала в среднем 7,3 мм или в.2.6 раза выше; увеличилась толщина легкоотделимой

50 земляной корки с 3.5 мм до 7,7 мм, т.е. в два раза выше; брак валков по сплошному и частичному пригару, а также засорам отсутствовал.

55 Формула изобретения

Состав для получения противопригэрНо-упрочняющего покрытия литейных форм, преимущественно песчаных для получения валков реэинотехнической промышленно10

1780г117 ингредиентов, 6,0--7.0

3,5-4.5

2.5-3,0

5.0-6.0

7,0- 9,0

10,0-12.0

Остальное

Таблица 1

9

4

Таблица 2 рная лота

3 ,75

3

Продолжение табл.2 итно овая ода сти массой 2 — 3 т. включающий аморфный графит, поваренную соль, борную кислоту, технические лигносульфонаты и воду, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью улучшения качества литейных форм и устранения брака валков по пригару и засорам за счет повышения проникающей способности состава, его седиментационной устойчивости и кроющей способности, он дополнительно содержит асбозурит и литейный кокс при

0

1

1 следующем соотношении мяс 0, °

Аморфный графит

Поваренная соль

Борная кислота

Асбозурит

Литейный кокс

Технические лигносульфонаты

Вода

1780517

Таблица 3

Продолжение табл.З.

Таблица 4

Продолжение табл,4.

* — в числителе среднее значение толщин, полученных на четырех образцах верхних точек образца, а в знаменателе — нижних точек, Ф

1780517

Таблица 5

Показатели свойств пок ытий составов

Свойства покрытий

1,20 1,15

1.24

1,19

1,16

1,18

1,17

Плотность, гlсм

Условная вязкость, с

Седиментационная устойчивость, %

Кроющая способность (потечность), 7;

Толщина проникающего слоя (проникающая способность), мм

Толщина легкоотделамой земляной корки, мм

Брак валков, сплошной пригар частичный пригар

Засо ы

1,27

20

22

35

96

95

89

0,71

0,77 0,74

1,49

7,2

7,2

5,6

7,9

6,9

7,3

7,8

2,8

7.7

7,7

7,3

5,8

8,1:

3,5 нет нет нет нет нет нет

29

12,5 нет нет нет. нет

4 нет нет

8 нет нет нет нет нет нет нет

/ . Составитель Н.Филипченко

Редактор Т.Орловская Техред М.Моргентал Корректор А.Коэориз

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Заказ 4444 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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