CS231881B1

CS231881B1 - Protective coating composition for crucibles

Info

Publication number: CS231881B1
Application number: CS833085A
Authority: CS
Inventors: Igor Lanik; Otakar Havelka; Mojmir Vanek; Josef Kara; Vladimir Belik; Jiri Brousek
Original assignee: Igor Lanik; Otakar Havelka; Mojmir Vanek; Josef Kara; Vladimir Belik; Jiri Brousek
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1983-05-02
Publication date: 1984-12-14
Also published as: CS308583A1

Abstract

Vynález se týká ochranné nátěrové hmoty na taviči kelímky, zejména pro tavení slitin hliníku, která je tvořena směsí žáruvzdorného kaolinitického ostřiva, jílového kaolinitického pojivá, grafitu, soli kyseliny fosforečné a disperze koloidního kysličníku křemičitého ve vodě. Podstatou vynálezu je, že hmota obsahuje 40 až 80 hmotnostních dílů lupkového ostřiva, 10 až 30 hmotnostních dílů žárovzdomýoh kaolinitiokých plastických jílů, 5 až 20 hmotnostních dílů grafitu, 2 až 5 hmotnostních dílů fosforečnanu amonného a 1 až 5 hmotnostních dílů koloidního kysličníku křemičitého.The invention relates to a protective coating composition on the crucible, especially for melting of aluminum alloys, which is a refractory mixture kaolinitic clays, clay kaolinic binder, graphite, acid salts phosphorous and a colloidal oxide dispersion of silica in water. It is an object of the invention that the composition comprises 40 to 80 parts by weight of the safflower Sharpener, 10 to 30 parts by weight of refractory kaolinic clay clays, 5 to 20 parts by weight of graphite, 2 to 5 parts by weight of ammonium phosphate and 1 to 5 parts by weight of colloidal oxide silica.

Description

Vynález se týká ochranné nátěrové hmoty na taviči kelímky, zejména pro tavení slitin hliníku.The invention relates to a protective coating composition on a crucible, in particular for melting aluminum alloys.

Pro tavení hliníkových slitin se používají litinové tavící kelímky. Protože hliníková tavenina je vůči železným materiálům agresivní, chrání se vnitřní povrch kelímku před chemickou korozí ochranným nátěrem, který zamezí přímému kontaktu obou materiálů.Cast iron crucibles are used for melting aluminum alloys. Since the aluminum melt is aggressive to ferrous materials, the inner surface of the crucible is protected from chemical corrosion by a protective coating that prevents direct contact of both materials.

V běžné slévárenské praxi se používá celá řada ochranných látek. Velmi rozšířený je nátěr vápenným mlékem. Jiný používaný nátěr je vodní disperze jemné frakce bauxitu. Dále jsou známy nátěry na bázi oxidu křemičitého a oxidu hlinitého, případně s přídavkem grafitu, mletého koksu nebo sazí.A number of preservatives are used in conventional foundry practice. Lime milk coating is very widespread. Another coating used is the aqueous dispersion of the fine fraction of bauxite. Coatings based on silica and alumina are also known, optionally with the addition of graphite, ground coke or carbon black.

Dále je například známa směs mleté křídy, asbestu, vodního skla a vody. Používá se též směs plavené křídy, křemelinové drtě, kyseliny borité a vody.Further, for example, a mixture of ground chalk, asbestos, water glass and water is known. Mixtures of float chalk, diatomaceous earth, boric acid and water are also used.

I když mají všechny známé ochranné prostředky na taviči kelímky určité přednosti, projevuje se při jejich používání řada nevýhod a nedostatků.Although all the known protective means on the crucible have certain advantages, there are a number of disadvantages and drawbacks to their use.

Nevýhodou známých nátěrů je nízká životnost nátěru a smáčivost struskou. Životnost je ovlivňována především nesouladem mezi tepelnými dilatacemi kelímku a ochranné vrstvy a nerovnoměrným ohřevem jednotlivých částí nátěru.The disadvantages of the known coatings are the low lifetime of the coating and the wettability of the slag. The service life is mainly influenced by the mismatch between the thermal dilatations of the crucible and the protective layer and the uneven heating of the individual parts of the coating.

Projevuje se popraskáním a odlupováním ochranné vrstvy. Smáčivost závisí na povrchovém napětí mezi nátěrem, taveninou a struskou. Zejména strusky, vzhledem ke své chemické povaze, reagují s nátěry a nalepují se na povrch kelímku.It is manifested by cracking and peeling of the protective layer. The wettability depends on the surface tension between the coating, the melt and the slag. In particular, the slags, due to their chemical nature, react with the coatings and adhere to the crucible surface.

Tyto nedostatky a nevýhody odstraňuje nátěrová hmota na taviči kelímky podle vynálezu, která je tvořena směsí 40 až 80 hmotnostních dílů kaolinitického jílu, páleného v rozmezí 600 až 1 200 °C, o žárovzdornosti 1 690 až 1 750 °C, 10 až 30 hmotnostních dílů žáruvzdorných plastických kaolinitických jílů, o žárovzdornosti 1 690 až 1 750 °C, 5 až 20 hmotnostních dílů grafitu, o zrnitosti pod 0,160 mm a obsahu uhlíku větším jak 55 J, 2 až 5 hmotnostních dílů fosforečnanu amonného a 1 až 5 hmotnostních dílů disperze koloidního kysličníku křemičitého ve vodě o obsahu sušiny 20 až 50 %.These drawbacks and drawbacks are overcome by the coating composition of the crucible according to the invention, which consists of a mixture of 40 to 80 parts by weight of kaolinite clay, fired in the range of 600 to 1200 ° C, with a refractory of 1690 to 1750 ° C, 10 to 30 parts by weight. Refractory plastic kaolinitic clays, with a refractoriness of 1 690 to 1 750 ° C, 5 to 20 parts by weight of graphite, a grain size below 0.160 mm and a carbon content of more than 55 J, 2 to 5 parts by weight of ammonium phosphate and 1 to 5 parts by weight of a colloidal dispersion of silica in water with a dry matter content of 20 to 50%.

Výhodou nátěrové hmoty na taviči kelímky podle vynálezu je snadnost nanášení na stěny kelímku, dobrá přilnavost, dlouhá životnost a nesmáčivost taveninou a struskou. Použití ostřiva s latentní puzolánovou aktivitou se příznivě projevuje tvorbou stabilnějších typů hydrosilikátu, což má přímý vliv na sníženi opotřebení nátěru.The advantage of the coating composition of the crucible according to the invention is the ease of application to the crucible walls, good adhesion, long life and non-wettability by the melt and slag. The use of grog with latent pozzolanic activity is positively manifested by the formation of more stable types of hydrosilicate, which has a direct effect on reduction of paint wear.

Vzájemný styk mezi taveninou a litinovým kelímkem je prakticky znemožněn a životnost kelímku se prodlužuje. Další výhodou je, že litinový kelímek, opatřený nátěrem podle vynálezu, nahrazuje v mnoha případech grafitové nebo siliciumkarbidové kelímky.The mutual contact between the melt and the cast iron crucible is practically impossible and the crucible lifetime is extended. A further advantage is that the cast iron crucible provided with the coating according to the invention replaces in many cases graphite or silicon carbide crucibles.

Nátěrem podlé vynálezu lze chránit také šamotové vyzdívky pecí a pánví, které jsou ve styku s taveninou hliníkové slitiny. Nátěr je vůči těmto taveninám nesmáčivý a zabraňuje tzv. zarůstání pece nebo pánve.The fireclay linings of furnaces and pans which are in contact with the aluminum alloy melt can also be protected by the coating according to the invention. The coating is non-wettable with respect to these melts and prevents so-called ingrowth of the furnace or ladle.

Složení nátěrové hmoty objasňují následující příklady:The following examples illustrate the composition of the paint:

Příklad 1 hmotnostních dílů lupku páleného v intervalu 600 až 1 200 °C, žárovzdornosti 1 730 °C, obsahujčího 40 % podílů pod 0,09 mm a zbytek pod 1 mm;Example 1 parts by weight of flake fired at a range of 600 to 1200 ° C, a fire resistance of 1,730 ° C, containing 40% fractions below 0.09 mm and the rest below 1 mm;

hmotnostních dílů žárovzdorného plastického kaolinitického jílu o žárovzdornosti 1 710 °C;parts by weight of refractory plastic kaolinitic clay of 1 710 ° C;

hmotnostních dílů práškového grafitu o zrnitosti pod 0,120 mm a obsahu uhlíku větším jak 80 %;parts by weight of graphite powder with a grain size less than 0,120 mm and a carbon content of more than 80%;

hmotnostní díly fosforečnanu amonného; parts by weight of ammonium phosphate;

hmotnostní díly disperze koloidního kysličníku křemičitého ve vodě o obsahu suSinyparts by weight of a dispersion of colloidal silicon dioxide in water containing dry matter

%.%.

Příklad 2 hmotnostních dílů lupku páleného na 1 400 °C, žárovzdornosti 1 750 °C, o zrnitosti pod 1 mm;Example 2 parts by weight of flake fired at 1400 ° C, refractory at 1750 ° C, grain size below 1 mm;

Ostatní složky podle příkladu 1.Other ingredients according to Example 1.

Příklad 3 hmotnostních dílů lupku charakterizovaného v příkladu i;Example 3 parts by weight of shea characterized in Example 1;

hmotnostních dílů žárovzdorného plastického kaolinitického jílu žárovzdornosti 1 710 °C>parts by weight of refractory plastic kaolinitic clay of heat resistance of 1 710 ° C>

hmotnostních dílů grafitu o zrnitosti pod 0,080 mm a obsahu uhlíku 95 %;parts by weight of graphite having a grain size below 0.080 mm and a carbon content of 95%;

hmotnostní díly fosforečnanu amonného;parts by weight of ammonium phosphate;

hmotnostní díly disperze koloidního kysličníku křemičitého ve vodě o obsahu suSiny %parts by weight of a dispersion of colloidal silicon dioxide in water with a dry matter content

Příklad 4 hmotnostních dílů lupku charakterizovaného v příkladu 1;Example 4 parts by weight of shea characterized in Example 1;

hmotnostních dílů žárovzdorného plastického kaolinitického jílu ό žárovzdornosti 1 690 °C;parts by weight of refractory plastic kaolinitic clay ό of refractoriness of 1 690 ° C;

hmotnostních dílů grafitu o zrnitosti pod 0,1 mm a obsahu uhlíku 99 %;parts by weight of graphite having a grain size below 0.1 mm and a carbon content of 99%;

hmotnostní díl disperze koloidního kysličníku křemičitého ve vodě o obsahu sušinypart by weight of the dispersion of colloidal silicon dioxide in water with a dry matter content

%.%.

Nátěrové hmoty podle uvedených příkladů byly použity k ochraně litinových tavících kelímků. Před vlastním použitím se nátěr rozmíchá s vodou na konzistenci vhodnou k natírání. Obsah vody v hmotě připravené k použití je 25 až 50 %.The coating compositions of the examples were used to protect cast iron crucibles. Prior to use, the coating is mixed with water to a consistency suitable for painting. The water content of the ready-to-use mass is 25 to 50%.

Po nanesení se nátěr vysuší a 2x až 3x opakuje. Hmoty s větším obsahem ostřiva jsou vhodnější pro větší kelímky a pro slitiny s vyšší taviči teplotou. Větší obsah grafitu zlepšuje nesmáčivost a je vhodný pro slitiny s agresivní struskou.After application, the coating is dried and repeated 2 to 3 times. Compounds with a higher grit content are more suitable for larger crucibles and for higher melting temperature alloys. Higher graphite content improves wettability and is suitable for aggressive slag alloys.

Jemnější grafitové frakce vykazují lepší nesmáčivost proti hrubým frakcím, ale mají rychlejší sklon k oxidaci a jejich účinek je krátkodobější. Zjemnění struktury nátěrů volbou komponent o malé zrnitosti se dosáhne hladkého povrchu nátěrů, ale na druhé straně může být v některých případech důvodem k předčasnému opotřebení ochranné vrstvy.The finer graphite fractions show better wettability against the coarse fractions, but have a faster tendency to oxidation and their effect is shorter. The refinement of the coating structure by the selection of low-grained components results in a smooth coating surface, but on the other hand, may in some cases be a reason for premature wear of the protective layer.

Pro různé metalurgické podmínky /velikost tavby, teplotní režim, druh litiny a strusky/ byly vybrány ochranné nátěry z uvedených příkladů, které vykazovaly požadované vlastnosti. Životnost kelímků se zvýšila proti původnímu stavu minimálně o 50 í. rFor various metallurgical conditions (melt size, temperature regime, type of cast iron and slag), the protective coatings of the examples were selected which showed the desired properties. The lifetime of the crucibles increased by at least 50% compared to the original condition. r

Nátěr podle příkladu č. 2, který obsahoval ostřivo klasického typu, vykazoval proti nátěru č. 1 při dodržení ostatních stejných podmínek horší kvalitativní vlastnosti. Ochranný nátěr má lepší přilnavost k litinovému podkladu a delší životnost.The coating according to Example 2, which contained a grog of the classical type, exhibited inferior quality properties in comparison with coating No. 1, while maintaining the same conditions. Protective coating has better adhesion to cast iron base and longer service life.

Nátěr podle příkladu č. 2 byl úspěšně aplikován na šamotové vyzdívky přečerpávacích a licích pánví při prvovýrobě hliníku, kde tavenina obsahuje velký podíl fluorohlinitanu sodného.The coating of Example 2 has been successfully applied to refractory linings of pumping and casting ladles in primary aluminum production, where the melt contains a large proportion of sodium fluoroaluminate.

Nátěr zamezil zarůstání pánví solemi fluorokřemičitohlinitého charakteru, které se jinak velmi houževnatě spojují se šamotovou vyzdívkou a jsou příčinou jejího znehodnocení.The coating prevented the ingrowth of the basins with salts of fluorosilicate-aluminum character, which otherwise very tenaciously associate with fireclay lining and cause its degradation.

Claims

A protective coating composition on a crucible consisting of a mixture of refractory kaolinitic grit, clay kaolinitic binder, graphite, phosphoric acid salt and a dispersion of colloidal silicon dioxide in water, characterized in that it contains 40 to 80 parts by weight of fired refractory kaolinitic clay about refractory

1,690 to 1,750 ° C, as kaolinitic sanding, 10 to 30 parts by weight of refractory kaolinitic plastic clays with a refractoriness of 1,690 to 1,750 ° C, as kaolinitic binder, 5 to 20 parts by weight of graphite having a grain size below 0.160 mm and a carbon content of greater as 55%, 2 to 5 parts by weight of ammonium phosphate and 1 to 5 parts by weight of a colloidal silica dispersion in water having a dry matter content of 20 to 50%.

2. The crucible coating composition according to claim 1, wherein the refractory grit comprises refractory kaolinitic clays fired in the range of 600 to 1200 [deg.] C.