RU2027778C1

RU2027778C1 - Doubing to protect steel workpieces from oxidation

Info

Publication number: RU2027778C1
Application number: RU92012677A
Authority: RU
Inventors: Б.Ф. Антипов; А.И. Зайцев; Н.Д. Комаров; А.А. Конышев; С.А. Королев; В.В. Ломоносов; Ю.М. Парышев; В.И. Ульянов
Original assignee: Выксунский металлургический завод
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: metallurgical and machine building enterprises. SUBSTANCE: sodium or potassium glass (maybe silicate lump) and water glass with components (per cent by weight) as follows are additionally introduced in the composition of doubing being applied: 15 - 35 silicon oxide, 40 - 60 glass, 15 - 35 water glass. EFFECT: increased degree of protection for steel workpieces, including workpieces for wheels of railway cars, against oxidation during process heating, broadened temperature interval of protected action of the doubing, as well as complete keeping the doubing after heating, which may play a part of process lubrication at further processing of workpieces. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам защиты от окисления стальных заготовок, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных предприятиях. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods of protection against oxidation of steel billets, and can be used at metallurgical and engineering enterprises.

Известны покрытия для защиты сталей от окисления на основе оксидных композиций. Known coatings for protecting steels from oxidation based on oxide compositions.

Недостатками этих покрытий являются ограниченный температурный интервал их защитного действия, низкая эффективность их использования при температурах выше 1200^oC, сильное адгезионное сцепление покрытия с поверхностью стали при нагреве заготовок до температуры выше 1200^oC, что делает практически неосуществимым процесс последующего удаления покрытия. Перечисленные недостатки приводят к непригодности указанных покрытий для защиты стальных заготовок при их нагреве под горячую обработку до температур выше 1200^oC.The disadvantages of these coatings are the limited temperature range of their protective action, low efficiency of their use at temperatures above 1200 ^o C, strong adhesion of the coating to the surface of the steel when heating the workpieces to a temperature above 1200 ^o C, which makes the process of subsequent removal of the coating practically unfeasible. These shortcomings lead to the unsuitability of these coatings for the protection of steel billets when they are heated for hot processing to temperatures above 1200 ^o C.

Известны обмазки для защиты стали от окисления, в состав которых кроме оксидной композиции входит еще восстановитель, в частности углерод. Known coatings for protecting steel from oxidation, which in addition to the oxide composition also includes a reducing agent, in particular carbon.

Недостатками этих обмазок являются ограниченный температурный интервал их защитного действия, крайне низкая эффективность их использования при температурах выше 1150^oC, сильное сцепление обмазок с поверхностью стали при нагреве до температур выше 1150^oC, что усложняет процесс удаления обмазки после нагрева заготовки.The disadvantages of these coatings are the limited temperature range of their protective action, the extremely low efficiency of their use at temperatures above 1150 ^° C, the strong adhesion of the coatings to the steel surface when heated to temperatures above 1150 ^° C, which complicates the process of removing the coating after heating the workpiece.

Наиболее близкой к предлагаемой является противоокислительная обмазка, содержащая оксид кремния, оксид хрома, карбонат натрия и графит при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 30-45; Na₂CO₃ 10-15; графит 35-45; Cr₂O₃ 5-10.Closest to the proposed is an antioxidant coating containing silicon oxide, chromium oxide, sodium carbonate and graphite in the following ratio of components, wt.%: SiO ₂ 30-45; Na ₂ CO ₃ 10-15; graphite 35-45; Cr ₂ O ₃ 5-10.

Недостатком описанной обмазки является ограниченный температурный интервал 900-1150^oC ее предохраняющего действия. При температурах выше 1150^oC обмазка быстро выгорает, что в дальнейшем приводит к окислению поверхности заготовок. Кроме того, при температурах выше 1150^oC в некоторых местах на поверхности заготовок происходит растворение значительных количеств углерода, содержащегося в обмазке, что вызывает оплавление поверхности в этих местах и образование чугуноподобных образований на ней. Перечисленные недостатки, с одной стороны, приводят к потере металла, а с другой - к получению больших неровностей на поверхности заготовки, затрудняющих ее дальнейшую обработку. Такая обмазка после нагрева заготовки плохо удаляется с защищаемой поверхности, поэтому при дальнейшей обработке заготовки значительная ее часть вдавливается в сталь в виде инородных включений, что резко снижает качество получаемых изделий.The disadvantage of this coating is the limited temperature range of 900-1150 ^o C its protective effect. At temperatures above 1150 ^o C, the coating quickly burns out, which subsequently leads to oxidation of the surface of the workpieces. In addition, at temperatures above 1150 ^o C in some places on the surface of the workpieces there is a dissolution of significant amounts of carbon contained in the coating, which causes fusion of the surface in these places and the formation of cast-like formations on it. These shortcomings, on the one hand, lead to the loss of metal, and on the other, to large irregularities on the surface of the workpiece, which complicate its further processing. Such a coating after heating the workpiece is poorly removed from the surface to be protected, therefore, during further processing of the workpiece, a significant part of it is pressed into the steel in the form of foreign inclusions, which sharply reduces the quality of the resulting products.

Целью изобретения является увеличение степени защиты стальных заготовок, в том числе заготовок вагонных колес, от окисления во время технологических нагревов, расширение температурного интервала защитного действия обмазки, а также полное сохранение обмазки после нагрева, которая может выполнять роль технологической смазки при дальнейшей обработке заготовок. The aim of the invention is to increase the degree of protection of steel billets, including billets of wagon wheels, from oxidation during technological heating, the expansion of the temperature range of the protective action of the coating, as well as the complete preservation of the coating after heating, which can play the role of technological lubrication during further processing of the workpieces.

В состав обмазки для защиты заготовок кроме оксида кремния дополнительно вводят натриевое или калиевое стекло (возможно силикатная глыба) и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 15-35; стекло 40-60; жидкое стекло 15-35.In addition to silicon oxide, sodium or potassium glass (possibly a silicate block) and liquid glass are additionally added to the composition of the coating to protect the workpieces with the following ratio of components, wt.%: SiO ₂ 15-35; glass 40-60; liquid glass 15-35.

При нагреве стальной заготовки, на поверхность которой нанесена предлагаемая обмазка, происходит образование оксидного расплава, предохраняющего ее поверхность от окисления. Необходимость поддерживать содержание ингредиентов в определенных пределах обусловлена потребность получения оксидного расплава с определенными физико-химическими характеристиками, в частности температурой плавления, вязкостью, поверхностным натяжением. При содержании натриевого или калиевого стекла и жидкого стекла меньше нижнего предела, а SiO₂ больше верхнего предела, оксидный расплав имеет слишком высокую вязкость и высокую температуру плавления, что приводит к комкованию покрытия и нарушению его защитного действия. Содержание натриевого или калиевого стекла и жидкого стекла, превышающее верхний предел, и концентрации SiO₂ меньше нижнего предела, приводят к получению очень жидкотекучего оксидного расплава, что является причиной образования несплошностей в оксидной пленке и частичного окисления поверхности. При содержании жидкого стекла меньше нижнего предела также не удается добиться надежной фиксации обмазки на поверхности, обеспечивающей ее сохранение до помещения заготовки в печь.When heating a steel billet, on the surface of which the proposed coating is applied, an oxide melt forms, which protects its surface from oxidation. The need to maintain the content of ingredients within certain limits is due to the need to obtain an oxide melt with certain physicochemical characteristics, in particular, melting point, viscosity, surface tension. When the content of sodium or potassium glass and liquid glass is less than the lower limit, and SiO _{2 is} greater than the upper limit, the oxide melt has too high viscosity and a high melting point, which leads to clumping of the coating and violation of its protective effect. The content of sodium or potassium glass and liquid glass, exceeding the upper limit, and the concentration of SiO ₂ less than the lower limit, lead to a very fluid oxide oxide melt, which causes the formation of discontinuities in the oxide film and partial oxidation of the surface. When the content of liquid glass is less than the lower limit, it is also not possible to achieve reliable fixation of the coating on the surface, ensuring its preservation until the workpiece is placed in the furnace.

П р и м е р. Смесь состава, мас.%: оксид кремния 15; стекло 50; жидкое стекло 35, доводили водой до сметанообразного состояния и наносили на поверхность фланца, изготовленного из СТ.45. Фланец помещали в печь и нагревали до 1250^oC, выдерживали при этой температуре 2,5 ч. Затем фланец извлекали из печи, остужали на воздухе и удаляли нанесенную смесь с поверхности заготовки. Потерю металла в результате окисления определяли по отношению разности веса образца до и после выдержки в печи к весу исходного образца. Она составила 0,7%.PRI me R. A mixture of the composition, wt.%: Silicon oxide 15; glass 50; water glass 35, adjusted to a creamy state with water and applied to the surface of a flange made from ST.45. The flange was placed in a furnace and heated to 1250 ^° C, kept at this temperature for 2.5 hours. Then the flange was removed from the furnace, cooled in air and the applied mixture was removed from the surface of the workpiece. The loss of metal due to oxidation was determined by the ratio of the difference in the weight of the sample before and after exposure to the furnace to the weight of the original sample. It amounted to 0.7%.

Остальные эксперименты по защите заготовок от окисления производили аналогичным образом. Полученные результаты представлены в таблице, где для сравнения приведены результаты, установленные при использовании обмазки прототипа. Степень удаления обмазки после нагрева образца определяли по соотношению площади поверхности образца, не покрытой обмазкой, к площади всей поверхности. Other experiments to protect the workpieces from oxidation were carried out in a similar manner. The results are presented in the table, where, for comparison, the results are shown that were established when using the prototype coating. The degree of removal of the coating after heating the sample was determined by the ratio of the surface area of the sample not coated with coating, to the area of the entire surface.

Claims

SPRAY FOR PROTECTION OF STEEL Billets from oxidation, containing silicon oxide, characterized in that it additionally contains sodium or potassium glass and liquid glass in the following ratio, wt.%:
Silica - 15 - 35
Sodium or potassium glass - 40 - 60
Liquid glass - 15 - 35