SK104295A3

SK104295A3 - Method and manufacture of a metal part coated with mineral materials, part obtained and use thereof

Info

Publication number: SK104295A3
Application number: SK1042-95A
Authority: SK
Inventors: Didier Perrin; Stephane Ebalard; Pierre Genelot; Simone Rey
Original assignee: Pont A Mousson
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1996-03-06
Also published as: DE69424933T2; BG99883A; PL310406A1; AU6111394A; HRP940138A2; CZ213495A3; RU2131483C1; EP0686212B1; HU9502510D0; NO953355D0; AU678818B2; NO953355L; CA2157008A1; ZA941307B; FR2701963A1; SI9400090A; EP0686212A1; ATE193906T1; TR28278A; ES2147572T3

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka výroby kovovej súčasti, pokrytej minerálnymi látkami. Konkrétne sa jedná o výrobu kovovej súčasti, pokrytej minerálnym povlakom na báze oxidu kremičitého a oxidu sodného.

Doterajší stav techniky

Výroba liatinových predmetov, pokrytých sklom, je už známa (viď, napríklad spis FR-2 495 190) .

Minerálny povlak vytvára účinnú ochranu kovovej súčasti a pri priamom styku s kvapalinou predstavuje dobrú chemickú inertnosť.

Podstata vynálezu

Cieľom je získanie kovovej súčasti, ktorej povlak, zabezpečujúci ochranu a chemickú inertnosť, je priľnavý k podkladu a má malú priestupnosť spôsobenú poréznosťou, takže vytvára pasívnu bariéru medzi tekutinou a podkladom.

Na zníženie poréznosti a zlepšenie priľnavosti (adhézie) minerálneho povlaku ku kovovému podkladu a na zaistenie velmi dobrej nepriepustnosti povlaku na ochranu povrchu proti korózii sa najmä na jednu časť povrchu kovovej súčasti úspešne nanáša niekoľko vrstiev uvedeného minerálneho povlaku. V závislosti na jednotlivých vrstvách sú prvky minerálnej látky prítomné v rôznych pomeroch.

Prvá vrstva povlaku musí byť dostatočne krycia na vytvorenie antioxidačného filmu a táto vrstva musí byť aj dostatočne tenká, aby umožnila odplyňovanie a usadenie bubliniek plynu, vzniknutého v reakcii medzi prvou vrstvou a kovom .

Naviac musí byť prvá vrstva tvorená látkou s požadova2 nou tekutosťou (fluiditou) . Minerálnou látkou, nanášanou na vytvorenie prvej vrstvy povlaku, je teda smalt s nasledujú-

cim	hmotnostným	zložením:
	sío₂	50	až 70 %
	CaO + MgO	5	až 20 %
	^B2°3	<	10 %
	CoO	<	2 %
	^Fe2°3	<	5 %
	^a12°3	<	10 %
	Na₂0 + K₂0	15	až 25 %
	^F2	<	2 %
	NiO	<	2 %
	Prvá vrstva	povlaku sa nanáša	v hrúbke menšej než 200
pm .
	Na vytvorenie povlaku najmenej	čiastočne v dobe, keď má
kov	teplotu vyššiu než 700 °C, sa nanesenie prvej vrstvy vy-

konáva použitím minerálnej látky vo forme prášku, zvlášť suchého prášku.

Počas vytvárania prvej vrstvy povlaku musí byť tekutosť (fluidita) minerálnej látky upravená na zaistenie roztavenia prášku, ktoré je nevyhnutné na potiahnutie podkladu a na priľnutie k nemu a na obmedzenie chemických reakcií medzi podkladom a prvou vrstvou minerálneho povlaku.

Redukujúci podklad, ako u liatiny a prvá vrstva oxidačného povlaku predstavujú riziko oxidačné redukčných reakcií s uvoľňovaním plynu a výskytom nerovnosti.

Príliš tekuté zloženie môže vyvolávať odtekanie povlaku, s nasledujúcimi poruchami, ako je strata krycieho účinku a oxidácia podkladu.

Zloženie nedostatočne tekuté neumožňuje dobré roztavenie prášku a má za následok poruchu priľnavosti a zlé pokrytie a tým aj nebezpečie oxidácie podkladu.

Oxidácia podkladu je zvlášť výrazná počas tepelných úprav pri vysokej teplote.

Tekutosť zloženia závisí na obsahu oxidu kremičitého a na obsahu taviva.

Na obmedzenie oxidačné redukčných reakcií medzi povla3 kom a podkladom je minerálna látka redukovaná počas svojho ϊ

S κ

β ι

spracovania.

Na umožnenie roztavenia prášku, na dobré potiahnutie a dobrú priľnavosť sa prvá vrstva povlaku nanáša v hrúbke 100 pm.

Na usadenie minerálnej látky na teplý predmet sa vykonanie druhej vrstvy povlaku uskutočňuje nanesením minerálnej látky vo forme suchého prášku.

Na usadenie minerálnej látky na predmet s teplotou okolia sa vykonanie druhej vrstvy povlaku uskutočňuje nanesením brečky minerálnej látky.

Brečka je veľmi riedka zmes jemne rozdrvenej minerálnej látky a vody s prídavnými látkami, ako sú antioxidačné látky a činidlá, napomáhajúce vzniku suspenzie.

Na to, aby bola adsorbovaná prvá vrstva povlaku, na rozpustenie kôry oxidov železa, vzniknutej na povrchu kovového podkladu, pretože ten je tvorený železom a na vyvolanie povrchového rozkladu podkladu sa druhá vrstva povlaku minerálnej látky vytvára aplikáciou danej minerálnej látky, ktorá je smaltom s nasledujúcim hmotnostným zložením:

sío₂	40 až 60 %
CaO + MgO	< 5 %
lí₂°	< 5 %
tío₂	5 až 15 %
NiO	< 2 %
ZnO	< 2 %
^A12°3	< 10 %
Na20 4* K^O	15 až 20 %
^B2°3	5 až 15 %
CoO	< 2 %
	< 2 %
Na získanie	dobrej pri:

absorpcie, rozpustenia a povrchového rozkladu, ktoré boli definované vyššie, sa druhá vrstva povlaku nanáša v hrúbke väčšej než 100 pm.

Aby sa predišlo tomu, aby druhá vrstva bola príliš porézna, nanáša sa v hrúbke 200 pm.

Na zaistenie dobrej tesnosti povlaku a na získanie pravidelnosti hrúbky povlaku, ktorá obmedzuje priestupnosť spôsobenú poréznosťou a udeluje povlaku hladký povrch, sa pokrytie rotačnej súčasti vykonáva nanesením troch vrstiev minerálnej látky, pričom sa látka, tvoriaca tretiu vrstvu, nanáša vo forme prášku alebo brečky.

Tretia vrstva sa vytvára nanesením smaltu s nasledujúcim hmotnostným zložením:

SiO₂	40	až 60 %
CaO + MgO	<	5 %
Li₂0	<	5 %
tío₂	5	až 15 %
NiO	<	2 %
ZnO	<	2 %
^A12°3	<	10 %
Na₂0 + K₂0	15	až 20 %
^B2°3	5	až 15 %
CoO	<	2 %
Sb₂O₃	<	2 %

Toto zloženie, ktoré môže byť zhodné ako u druhej vrstvy, alebo ktoré sa od nej môže odlišovať, umožňuje prekryť predchádzajúce vrstvy vytvorením krycieho filmu.

Na zaistenie funkcií nepriepustnosti a prekrytia sa tretia vrstva nanáša v hrúbke väčšej než 100 μπι.

Na to, aby sa dosiahlo dobré roztavenie kvôli usadeniu, sa tretia vrstva nanáša v hrúbke 200 pm.

Výroba rúrkovitých liatinových súčastí, pokrytých sklom, je známa (viď. napríklad spis FR-2 297 817, Demanderesse).

Podlá vynálezu sa výroba kovovej rotačnej súčiastky vykonáva postupom, zahrňujúcim najmenej ďalej uvedené nasledujúce kroky:

- úprava horčíkom

- očkovanie

- postup odstreďovania uvedenej liatiny, počas ktorého sa nanáša prvá vrstva povlaku, definovaného vyššie.

Tento postup umožňuje uloženie povlaku počas výroby ko5 vovej rotačnej súčiastky a využitie tepelnej energie kovu na roztavenie prvej vrstvy.

Zaradenie krokov nanesenia povlaku do priebehu výroby rotačnej kovovej súčiastky dovoľuje znížiť počet výrobných operácií a urobiť tak výrobný postup menej finančne náročným .

Predmetom vynálezu je taktiež dutá kovová rotačná súčiastka, pokrytá na vnútornom povrchu minerálnymi látkami, a ktorá je vyrábaná vyššie opísaným spôsobom podľa vynálezu.

Táto súčiastka umožňuje prepravovať agresívne kvapaliny bez zmeny ich vlastností alebo bez poškodenia dutej rotačnej súčiastky.

Vynález sa týka aj použitia súčiastky, získanej opísaným spôsobom na prepravu agresívnych kvapalín.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Predkladaný vynález je predstavovaný jedným príkladom uskutočnenia prvku vodovodného potrubia alebo ozdravením kujnej liatiny, dokresleným pripojenými obrázkami.

Obr. 1 perspektívne znázorňuje prvok potrubia, získaný spôsobom podľa vynálezu, kde sú vyznačené: prvok potrubia (1), minerálny povlak (2), liatinový podklad (3), jednotlivé vrstvy povlaku (4, 5, 6), hrdlové spojenie (7) a hladké zakončenie (8) .

Obr. 2 je mikrofotografia so stonásobným zväčšením smaltového povlaku strednej zóny liatinového podkladu prvku potrubia, znázorneného na obr. 1.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V tomto príklade výroby prvku potrubia i, s vnútorným povlakom 2, bola kvapalná liatina podrobená pôsobeniu horčíka a potom naočkovaná. Očkovanie liatiny sa vykonáva pomocou očkovadla tak, že sa ferrosilicium zavedie do kvapalnej taveniny vo forme prášku alebo drôtu, spôsobom známym napríklad zo spisu FR-A-2 546 783 (Demanderesse).

Spôsob zahrňuje odstredenie liatiny. Počas tohto odstredenia sa nanáša prvá vrstva 4 povlaku 2 v hrúbke 100 μπι, nanesením redukovaného smaltu s nasledujúcim zložením:

Si0₂	do	100 %
CaO + MgO	10	%
^B2°3	5	%
CoO	1	%
^Fe2°3	2	%
^A12°3	5	%
Na₂0 + K₂O	22	%
^F2	1	%
NiO	1	%
Tento smalt	sa ;	používa vo forme suchého prášku

Po odstredení je prvok potrubia 1 grafitizovaný (pokrytý grafitom). Potom sa vytvára druhá vrstva 5 povlaku 2 s hrúbkou 200 gm, pomocou práškového smaltu, ktorý má nasledujúce hmotnostné zloženie:

Si0₂	do 100 %
CaO + MgO	0,5	%
Li₂0	4 %
Ti0₂	6,5	%
NiO	0,5	%
ZnO	0,5	%
^A12°3	6 %
Na₂0 + K₂0	19 %
B₂°3	11 %
CoO	1,5	%
Sb₂O₃	1 %
Druhá vrstva	5 povlaku

i pri teplote medzi 800 °C a 700 'C. Potom sa vykonáva ferixizácia prvku potrubia pri teplotách do 800 ’C, čo zaisťuje vypálenie druhej vrstvy 5 povlaku 2. Potom sa nanáša tretia vrstva 6 povlaku 2 s hrúbkou 200 gm za použitia smaltu v práškovej forme a s rovnakým zložením, aké bolo vyššie uvedené pre smalt druhej vrstvy 5 povlaku 2. Tento prášok sa nanáša na prvok potrubia i pri teplote do 800 ’C.

Po nanesení tretej vrstvy 6 sa vykonáva glazúrovanie

Ί f;

|· tejto tretej vrstvy, t.j. vypálenie po dobu najviac 5 minút í pri teplote medzi 750 °C a 700 °C.

V prvom variante je liatina, získaná po odstredení, šedou perlitickou liatinou s guľôčkovým grafitom. Postup sa teda líši od skôr opísaného spôsobu tým, že sa nevykonáva grafitizácia prvku potrubia iZa týchto podmienok je možné nanášať druhú vrstvu 5 povlaku 2 počas odstreďovania alebo následne po ňom, nanesením smaltu vo forme suchého prášku.

Prvok potrubia je ďalej podrobený feritizácii pri teplotách do 800 °C a vypálenie druhej vrstvy 5. povlaku 2 sa vykonáva súčasne s feritizáciôu prvku potrubia 1.

V druhom variante je liatina, získaná po odstredení, šedou perlitickou liatinou s guľôčkovým grafitom. Postup sa od postupu prvého variantu líši tým, že sa nevykonáva grafitizácia prvku potrubia 1 a tým, že sa vykonáva vypálenie druhej vrstvy 5 povlaku 2 uvedeného prvku 1 pri teplote medzi 800 °C a 700 “C po nanesení druhej vrstvy _5 povlaku 2.

V treťom variante sa postup líši od skôr opísaného postupu tým, že smalt sa na vytvorenie druhej vrstvy 5. povlaku 2 nanáša vo forme brečky po vykonaní grafitizácie a tým, že prvok potrubia X má teplotu okolia.

Vo štvrtom variante sa postup od prvého variantu líši tým, že smalt sa nanáša vo forme brečky po odstredení a tým, že prvok potrubia má teplotu okolia.

V piatom variante sa tretie vrstva smaltu nanáša vo forme brečky, zatiaľ čo prvok potrubia X má teplotu okolia.

Prvok potrubia X, ktorý je možné získať spôsobom podľa vynálezu, zahrňujúcim päť vyššie opísaných variantov, je ťažná liatinová rúrka 3, vybavená na vnútornon povrchu smaltovým povlakom 2, tvoreným tromi vrstvami 4, 5., 6. Táto rúrka má na jednom konci hladké zakončenie 8. a na druhom konci hrdlové spojenie 7, umožňujúce pripojenie hladkého zakončenia ďalšej rovnakej rúrky.

Mikrofotografia smaltového povlaku 2 stredovej zóny liatinového podkladu, (obr. 2) predstavuje podklad, fázové rozhranie medzi podkladom X a povlakom 2, druhú vrstvu 5 povlaku 2 a tretiu vrstvu 6 povlaku 2. Podklad 3. je feritická liatina s guľôčkovým grafitom. Čo sa týka fázového rozhrania medzi podkladom a povlakom, oxidová kôra bola rozpustená. Prvá vrstva 4 povlaku 2 bola absorbovaná druhou vrstvou 5. povlaku 2. Fázové rozhranie medzi povlakom a liatinovým podkladom je spojité (koherentné) a má malú poréznosť. Miestny povrchový rozklad podkladu vedie k vytvoreniu upevňujúcich, kotviacich miest pre povlak 2.

Druhá vrstva 5_ má obmedzenú poréznosť.

Tretia vrstva 6 povlaku 2 nemá zníženú súdržnosť (kohéziu) s druhou vrstvou 5. povlaku 2. Je slabo porézna, vytvára hladký povrch a veľmi dobré uzavretie povlaku.

Spôsob podľa vynálezu umožňuje potiahnutie aj oxidovaných kovových súčastí, ktoré majú adherentnú oxidovú kôru v hrúbke do 20 pm.

Vďaka spojeniu krokov výroby smaltového povlaku 2 s krokmi výroby rúrky i umožňuje vynález zisk produktivity a tepelnej energie. Vynález umožňuje vynechanie jedného alebo viacerých špecifických krokov vypaľovania smaltu.

Varianty spôsobu výroby, podlá ktorých sa smalt nanáša vo forme brečky, umožňujú zisk veľkej pružnosti výroby.

Takto vyrobené rúrky umožňujú vytvorenie kanalizácie na prepravu agresívnych kvapalín, ako sú kyslé roztoky, roztoky s veľkým obsahom rozpusteného CO2, abrazívne kvapaliny, priemyslové odpady, odpadové vody alebo čistiarenské kaly.

PnO<r2fíf

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby kovovej súčasti, pokrytej minerálnymi látkami na báze oxidu kremičitého a oxidu sodného, vyznačujúci sa tým, že sa postupne nanáša niekoľko vrstiev (4, 5, 6) minerálneho povlaku (
2) na najmenej jednu časť povrchu uvedenej súčasti a prvky minerálnej látky sú prítomné v rôznych pomeroch v závislosti na jednotlivých vrstvách, pričom prvá vrstva (4) povlaku (2) je tvo-

rená smaltom s nasledujúcim hmotnostným zložením: sío₂ CaO + MgO ^Β2θ3 CoO Fe₂°3 ^A12°3 Na₂0 + K₂0 ^F2 NiO a nanáša sa v 50 až 70 % 5 až 20 % < 10 % < 2 % < 5 % < 10 % 15 až 25 % < 2 % < 2 % hrúbke, neprevyšujúcej 200 sa nanáša v hrúbke väčšej pm a druhá než 100 pm. vrstva (5) povlaku (2) 2. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 1, v y z n a č u j úci sa tým, že vytvorenie prvej

vrstvy (4) povlaku (2) sa vykonáva nanesením minerálnej látky vo forme prášku, zvlášť suchého prášku.
3. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že smalt je redukovaný počas svojho spracovania.
4. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 3, v y značujúci sa tým, že prvá vrstva (4) povlaku (2) sa vytvára v hrúbke 100 μπι.
5. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že vytvorenie

- .10 druhej vrstvy (5) povlaku (2) sa vykonáva nanesením minerálnej látky vo forme prášku, zvlášť suchého prášku.
6. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že vytvorenie druhej vrstvy (5) povlaku (2) sa vykonáva nanesením minerál* c.

nej látky vo forme brečky.

7. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že minerálna látka, nanášaná na vytvorenie druhej vrstvy (5) povlaku (2) je smaltom s nasledujúcim hmotnostným zložením:

SiO₂ 40 až 60 % CaO + MgO < 5 % Li₂0 < 5 % tío₂ 5 až 15 % NiO < 2 % ZnO < 2 % ^A12°3 < 10 % 15 až 20 % ^b2°3 5 až 15 % CoO < 2 % ^ΒΒ2θ3 < 2 %

8. Spôsob výroby kovovej súčasti podlá jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že druhá vrstva (5) povlaku (2) sa nanáša v hrúbke 200 pm.
9. Spôsob výroby kovovej súčasti podlá jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že na povrchu súčasti sa vytvára povlak (2) nanesením troch vrstiev (4, 5, 6) minerálnych látok, pričom látka, tvoriaca tretiu vrstvu sa nanáša vo forme prášku alebo brečky.^

10. Spôsob výroby kovovej súčasti podlá nároku 9, vyznačujúci sa tým, že tretia vrstva (6) povlaku (2) sa vytvára nanesením smaltu s nasledujúcim hmotnostným

zložením: sío₂ 40 až 60 % CaO + MgO < 5 % Li₂0 < 5 % tío₂ 5 až 15 % NiO < 2 % ZnO < 2 % ^a12°3 < 10 % Νθ-2θ + 15 až 20 % ^B2°3 5 až 15 % CoO < 2 % Sb2O^ < 2 % 11. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z náro- kov 9 alebo 10, vyznačuj úc i s a tým, že tretia vrstva (6) povlaku (2) sa nanáša v hrúbke väčšej než 100 gm. 12. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa predchádzajúce- ho nároku, v yznačuj úci s a tým, že tretia vrstva (6) povlaku (2) sa vytvára v hrúbke 200 μπι. 13. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 1, vy- značuj úc i sa tým, že výroba kovovej súčasti,

počínajúc kvapalnou liatinou, zahrňuje najmenej ďalej uvedené nasledujúce kroky:

- úprava horčíkom

- očkovanie

- postup odstreďovania uvedenej liatiny, počas ktorého sa nanáša prvá vrstva (4) povlaku (2) postupom zodpovedajúcim jednému z nárokov 1 až 5.

14. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že liatina v dobe, keď sa nanáša druhá vrstva (5) povlaku (2) postupom zodpovedajúcim jednému z nárokov 5, 7, 8 alebo 9, má teplotu medzi 950 °C a 700 C.
15. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že liatina v dobe, keď sa nanáša druhá vrstva (5) povlaku (2) postupom zodpovedajúcim nároku 6, má teplotu okolia.
16. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 14 alebo 15, vyznačujúci sa tým, že po vytvorení prvej vrstvy (4) povlaku (2) sa na súčasť nanáša druhá vrstva (5) povlaku (2) po odstredení.
17. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa nároku 14, vyznačujúci sa tým, že po vytvorení prvej vrstvy (4) povlaku (2) sa druhá vrstva (5) povlaku (2) nanáša v priebehu odstreďovania.
18. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 14 až 17, vyznačujúci sa tým, že po vytvorení druhej vrstvy (5) povlaku (2) sa vykonáva tepelná úprava feritizáciou súčasti pri teplotách neprevyšujúcich 800 °C a po uvedenej tepelnej feritizačnej úprave nasleduje vytvorenie tretej vrstvy (6) povlaku (2) postupom zodpovedajúcim jednému z nárokov 9 až 11.
19. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 14 až 16, vyznačujúci sa tým, že po úkone odstredenia liatiny a pred vytvorením druhej vrstvy (5) povlaku (2) sa vykonáva tepelná úprava grafitizácie liatiny.
20. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa jedného z nárokov 14 až 17, vyznačujúci sa tým, že po vytvorení druhej vrstvy (5) povlaku (2) sa vykonáva úkon vypaľovania súčasti pri teplote medzi 800 °C a 700 ’C.
21. Spôsob výroby kovovej súčasti podľa predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že po vypaľovaní. sa nanáša tretia vrstva (6) povlaku (2) postupom, zodpovedajúcim jednému z nárokov 9 až 12.

í .¾
22. Spôsob výroby kovovej súčasti 21, vyznačujúci sa tým, vrstvy (6) povlaku (2) vo forme brečky nie povlaku pri teplote medzi 750 ’C a podlá nároku 18 alebo že po uložení tretej sa vykonáva vypalova700 ’C.
23. Dutá kovová rotačná súčasť (1), pokrytá na vnútornom povrchu najmenej jednou minerálnou látkou, vyznačujúca sa tým, že je vyrábaná spôsobom zodpovedajúcim ktorémukoľvek z nárokov 1 až 22.
24. Použitie dutej kovovej rotačnej súčasti (1) podľa nároku 23 na prepravu agresívnych kvapalín, najmä kyslých roztokov, roztokov s vysokým obsahom rozpusteného C0₂, abrazívnych kvapalín, priemyselných odpadov, odpadových vôd a čistiarenských kalov.