Противопригарная краска для кокилей
Союз Советских
Социалистических республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
B 22 С 3/00 Вкударстекккый комитет СССР ко делам нэооретенвй / и открытий (23) Приоритет Опубликовано 30. 08. 82. Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 621. 744..079(088.8) Дата опубликования описания 02 . 09 . 82 И: В.К. Могилев, А.Н. Филипчик, О.И. Лев, Ф. С. Иынй@ 1Щ, -,: Г. Е. Самойленко, А. Н. Протосеня, К.Н. Кулагин и В,ф Яцко ! "".Я IfА.сй i10, < с т".iieetÿ!щ . Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени Ф Г металлургический институт аь 1ИО хай (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРОТИВОПРИГАРНАЯ КРАСКА ДЛЯ КОКИЛЕЙ Изобретение относится к литейному производству, а именно к противопригарным краскам для кокилей при отливка чугунных иэделий ° Известна краска для литейных форм. 5 преимущественно кокилей, содержащая, 3: канальную сажу (газовую) 9; жидкое. стекло 1; воду - остальное. Нанесение этой краски при литье толстостенных чугунных деталей обычно производится непосредственно на кокиль, а при литье тонкостенных - на теплоизоляционный слой. Эти краски обеспечивают отливку тонкостенных иэделий различных профилей, в том числе с глубоко разви-1 той горизонтальной поверхностью (1) . Недостатком такой краски является низкая термическая и механическая прочность покрытия, быстрый. разогрев кокилей. Кроме того, использование в качестве наполнителя дефицитной и до" рогостоящей сажи увеличивает стоимость производства и ухудшает санитарно"гигиенические условия труда. Известна также краска, содержащая,Ф: огнеупорный наполнитель 8"12; жиДкое стекло 2-4; агримус I""3, воду " ос" тальное. Эта краска не содержит сажи и не требует нанесения теплоиэоляционного подслоя (2J . Недостатком данной краски является 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 позволяющим получить год" ную отливку., Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является краска (3), со" держащая, мас.1: 954140 4 2-5 Остальное Графит черный 12 Графит серебристый 8 Кокс молотый 16 Глина огнеупорная 6 Гидрол 6,5 Вода Остальное Указанная краска обеспечивает хорошее качество толстостенных изделий, например прокатных валков. Однако известная краска не может 10 быть применена для отливки тонкостенных изделий, так как при невозможности дегаэации с поверхности или затрудненной эвакуации газов через .литейную форму газы, образующиеся при вза- ts имодействии металла с краской, не успевают выйти из полости отливки, что приводит к браку по газовым раковинам, Недостатком известной краски является также высокое трение метал- 20 ла по ней и ограниченное число заливок металла между покрасками кокиля. Цель изобретения - повышение стойкости краски и улучшение качества поверхности отливок. 25 Поставленная цель достигается тем, что краска, включающая графит черный, кокс, связующее и воду, дополнительно содержит промежуточный продукт про-, изводства толуилендиамина, а в качест-yg ве связующего - алюмохромофосфатное связующее при следующем соотношении ингредиентов, вес.3: Графит черный 2,5-9 Кокс 15-45 Промежуточный продукт производства толуиленди ами на 0,3-0,7 Алюмохромофосфатное связующее 40 Вода Введение в состав краски алюмохромофосфатного связующего (АХФС) обусловлено следующим: в отличие от любых органических связующих при на45 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 образуется покрытие с общей пористостью 60-70,, что обуславливает повышение теплоизоляционных свойств Ф -слоя и создание наиболее благоприятного газового режима литейной формы при контакте с металлом. Причем, обладая высокой термостойкостью (до 1700 С), краска на основе АХФС сохраняет свою пористость при многократном контакте с металлом. Уменьшение количества АХФС ниже 2 мас.л; не обеспечивает достаточной адгезии краски к поверхности кокиля, ее устойчивости к смыванию струей расплавленного металла при отливке небольших изделий, сравнительно легко извлекаемых из кокиля. Увеличение количества АХФС сверх 5 мас.3 приводит к тому, что не обеспечивается максимально возможная устойчивость краски к смыванию струей расплавленного металла, а также к механическому разрушению при извле" чении трудноудаляемой отливки из кокиля при. отсутствии трещиноватости и сколов покрытия, и к образованию газовых раковин в отливке. При тонкостенном литье одним из решающих факторов, обеспечивающих качественную отливку изделия, явля" ется скорость заполнения литейной формы металлом, которая увеличивает" ся с ростом восстановительной активности наполнителя и газов, образую" щихся при контакте расплавленного металла с краской. Предварительные лабораторные испытания показывают, что восстановительная активность по отно" шению к вюститу у углеродсодержащих наполнителей уменьшается в следующем порядке: сажа газовая канальная, кокс (пековый или литейный), графит чер" ный, графит серебристый. Поэтому наиболее перспективно применение кокса (пекового или литейного), так как его восстановительная активность высока при сравнительно низкой стоимости. Однако кокс в сочетании,с АХФС за" трудняет 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.4 нежелательно, так как это 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.3 приводит к затруд5 954 нению нанесения краски; при этом из-эа плохой распыливаемости пульверизатором нарушается равномерность покрытия по толщине и увеличивается его шероховатость. Граничные содержания графита в краске определены из условия необходимости сохранения постоянства отношения содержаний кокса и графита. Оптимальное отношение графита черного и коКса в краске определено из усло- 10 вий необходимости обеспечения максимальной скорости заполнения литейной формы металлом за счет создания наиболее благоприятного газового режима литейной формы и легкости съема отлив 15 ки с кокиля. Кокс способствует созданию. наиболее благоприятного газового режима литейной формы,-т.е. наиболее быстрому заполнению формы металлом. Графит черный: уменьшая скорость за- 10 полнения литейной Формы металлом, способствует облегчению удаления отливки с кокиля, выполняя роль смазки, Определяющим в соотношении содержаний кокса и графита черного является со- 2s держание кокса. Эмпирическим путем обнаружено, что это отношение должно находиться в пределах 5-6., Краска на основе кокса, графита черного, АХФС и воды не позволяет осу-зв ществить отливку некоторых видов тонкостенных изделий, что обусловлено сравнительно высоким трением металла по слою краски и неудовлетворительной активностью газовой атмосферы, недостаточной теплоизоляцией вследствие малой газотворности краски. Введение промежуточного продукта производства толуилендиамина (ТДА ), в состав которого входят различные ароматические углеводороды, содержащие радикал алкил и аминогруппы, обеспечивают растворимость ТДА в кислых средах, что необходимо .для обеспече-, ния равномерного газовыделения при контакте краски G металлом. В результате термодеструкции этой краски возможно образование СО, Н>, С-аморфного и различных предельных и непредельных углеводородов. Продукты термодеструкции этой краски способствуют созданию восстановительной 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 га" зовую канальную, на бессажистую углеродсодержащую краску. В конечном ито140 d ге это приводит к улучшению заполняемости формы и повышению качества поверхности отливки. Сочетание ТДА с АХФС, содержащим С О (дегидрирующий катализатор при высоких температурах), способствует образованию сажи на границе раздела расплавленный металл - краска, что придает покрытию свойство сажистой краски. При этом образующаяся сажа частично расходуется на восстановление вюстита (FeO) 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. При снижении содержания ТДА менее Ъ 0,3 мас.4 происходит резкое уменьшение заполняемости Формы металлом вследствие уменьшения газбтворной способности краски. При увеличении содержания ТДА выше 0,7 мас.3 также происходит резкое снижение заполняемости формы металлом, обусловленное черезмерно большой гаэотворной способностью краски, приводящей к турбулентному те" чению металла в форме. Заполняемость Формы металлом носит экстремальную зависимость от газотворной способности краски. Вначале с ростом газотворной способности краски заполняемость формы растет, достигает максимума, за ем начинает падать. В случае использования краски бев ТДА газотворная способность ее намоУ дится в пределах ниже максимума, что не позволяет осуществить заливку металла с максимально возможной скоростью. Для увеличения газотворной способности краски, а следовательно, и повышения скорости заполнения металлом Формы в краску вводится ТДА. Предлагаемую краску готовят в обычной цеховой краскомешалке путем смешивания исходных компонентов в указанных пропорциях. Активизирующая добавка, представляющая собой промежуточ" ный продукт производства толуилендиамина (ТДА), предварительно измельчается до порошкообразного состояния с целью лучшего растворения в жидкой компози-. ции. Готовую краску наносят на подогретый до 170-200 С кокиль послойно с 7 954140 8 интервалами, достаточными для полного ном покрытии и технологически необхоудаления влаги. Нанесение краски воз- димую адгезию при однослойном нанесении можно как на предварительно облицован- непосредственно на кокиль. ный кокиль (для тонкостенного литья ), так и непосредственно на металлическую форму. Краска имеет хорошую когезию к слою облицовки при двухслойСоставы и свойства предлагаемых и известных красок приведены в табл. и 2. Т а б л и ц а 1 Состав краски, мас.Ф Ингредиенты Г 11 9 0 11 0 12 0 2,5 6,0 15 30 Графит черный 2,0 45 55 Кокс 0,7 0,9 0,2 0,3 0,5 Алюмохромофосфатное связующее 5,0 6,0 1,5 2,0 3,5 Графит серебристый 8,0 84,3 80,2 60,0 40,3 27,1 51 5 Вода 6 5 Гидрол Таблица 2 Свойства Краска (1 3 . 4 Прототип Плотность, г/см 1,12- 1, 15 1,12- 1,15 1,12- 1,15 1,12"15 1,02»1,15 Вязкость, с 10,8- 11,0 10,8-11,0 10,8- 11,0 10,8- 11,0 10,8"11,0 Седиментационная устойчивость, см 0,74 10 (° -3 Прочность, г/мкм 0,23 0,26 0,23»0,26 0,23-0,26 0 23-0,26 0,23-0,26 Стойкость краски количество ) заливов 8" 12 18" 24 18-23 10-1 5 18" 2Й Промежуточный продукт про" изводства толуилен" диамина 1 ) 2 Прототип 0,74 10 0,74 10 0,74 10 0,74 10™ 954140 Продолжение табл. 2 Краска ) 1 1 Свойства Прототип Брак отливок,3: 1,8 2 3 2,0 по недоливам 6,0 по пригару 4,0 2,0 0,15 0,1 1,5 по газовым раковинам 4,0 1,8 0 5 3,95 6,3 100 2,5 10,0 3,5.общий 03-07 Как видно иэ табл. 2, уменьшение содержания компонентов краски приводит к исключению брака по газовым раковинам, но и к увеличению общего количества брака за счет недоливов, спаев и пригара. Это увеличение (с 1,8 до 6,0 ) обусловлено появлением вскипов при нанесении краски, частичным разрушением теплоизоляционного подслоя излишними парами воды, что приводит к воэможности местных контактрв расплав" ленного 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. Иестные контакты расплавленного металла с теплоизоляционным подслоем приводят к увеличению пригара с 0,1 до О,М. Увеличение содержания компонентов краски приводит к снижению брака по 45 пригару, но к увеличению общего брака за счет газовых раковин до 4,03 при увеличении содержания ТДА и АХВС соответственно с 0,5 до. 0,9 мас.Ф и с 3,5 до 6,0 мас.3, что происходит 50 вследствие повышения газотворнои способности краски. Оптимальным является состав красКиу MBCеФii Графит черный 6,0 Кокс 30;0 АХФС 3 5 ТДА 0 5 Вода 60,0 3 4 5 Реализация изобретения позволит снизить затраты на 1 т годной про" дукции с 3,00 до 0,70 руб; увеличить стойкость покрытия (число эалияок ме талла между покрасками в 2"3-раза; снизить трудоемкость очистки кокилей от покрытия и затраты труда на приготовление краски, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда Формула и зобретения Противопригарная краска для кокилей, используемых преимущественно, для изготовления чугунных отливок, включающая графит черный, кокс, овязующее и воду, о т л и ч а ю щ а.яс я тем, что, с целью повышения стойкости покрытия и улучшения качества поверхности отливок, она дополнительно содержит промежуточный продукт производства толуилендиамина, а в качестве связующего - алюмохромофосфатное связующее при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ф: Графит черный 2,5-9 Кокс 15-45 Промежуточный про. дукт производства толуиленди амина Алюмохромофосфат ное связующее 2-5 Вода Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1! 954140 1. Инструкция N 3 Слуцкого завода сантехоборудования. ММП БССР, 1974. н 2. Авторское свидетельство СССР И 621447, кл. В 22 С 3/00, 1976. 12 3. Технологические инструкции и ормали. Инструкция Ю 31. Приготов" ление формовочных красок. Днепропетровский чугуновальцеделательный завод, МГ М СССР, 1975 с. 82. Составитель И. Волкова РедактоР Л. Филь ТехРед А. Бабинец КоРРектоР А, Гл нко Заказ 5339/7 Тираж 2 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-Я Раушская наб. д. 4/g Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Г
