SU823438A1 - Способ защиты металлов от окислени пРи НАгРЕВЕ - Google Patents

Description

Изобретение относится к защите металла от окалинообразования и может быть использовано для подготовки поверхности металла перед нагревом под пластическую и термическую обработку.

.Известен способ подготовки поверхности металла перец нагревом, включающий нанесение слоя покрытия на основесуспензии огнеупорной глины и его суш— «У [1]· ,₀

Однако известный способ подготовки поверхности металла перец нагревом включает в себя длительный процесс суш·, ки покрытия, состоящий из предварительного подсушивания на воздухе при о^ыч— ной температуре и окончательного высушивания при температуре ниже 100°С. Общая длительность сушки достигает 1 ч и более. Кроме того, такой процесс подготовки поверхности металла перец наг— 20 ревом имеет низкую произвоцительность и незначительную эффективность защиты Металла от'окалинообразования при нагреве.

Наиболее близким к изобретению является способ подготовки поверхности заготовки из углеродистой стали перец нагревом, заключающийся в нанесении водной суспензии защитного покрытия на основе огнеупорной глины на холодную поверхность заготовки окунанием или распылением и сушке -покрытия^- сначала на воздухе в течение 0,5 - 1,5 ч, а затем в шкафу при температуре загрузки не выше 50-70°С в течение 0,5 - 1,0 ч [2 )

Однако известный способ подготовки поверхности металла перец нагревом имеет низкую производительность из-за малой скорости сушки слоя покрытия и низкую эффективность защиты металла от окалинообразования вследствие того, что потери металла на окалинообразование происходят уже в процессе длительной сушки в атмосфере воздуха при вза- * имодействии воды, входящей в состав покрытия с поверхностью металла. Кроме того, получаемый слой покрытия имеет

623438 большую пористость, что также снижает эффективность защиты металла от окалинообрааования при нагреве.

Отличительной особенностью покрытий на основе водной суспензии огнеупорной глины является то, что их сушка при темтемпературе более 100 С в общем случае невозможна из-за вскипания и разрушения покрытия. Применение вместо воды других суспензирующих жидкостей органического происхождения, которые быстрее высыхают и более химически 'инертны к металлу, практически нецелесообразно в связи с высокой их стоимостью и дефицитностью. Кроме того, эти вещества, как правило, пожаро- и взрывоопасны, а также токсичны.

Цель изобретения - повышение качества защиты покрытия и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты металла.от окисления при нагреве, включающем нанесение на поверхность водной суспензии защитного покрытия на основе огнеупорной глины, сушку производят путем нагрева до температуры выше температуры начала спекания огнеупорной глины в' интервале 1100 - 1300¾ в течение 2050 с.

Пример. Проводят подготовку поверхности образцов перед нагревом по различным режимам и оценивают визуально качество слоя покрытия. Затем проводят нагрев образцов, поверхность которых перед нагревом после нанесения покрытия подготавливают известным и предлагаемым способами. .· При этом определяют эффективность защитного действия покрытия при нагреве. ‘

В качестве покрытия применяют водную суспензию Часов-Ярской огнеупорной глины марки 4-1. Образцы изготавливают из стали марки ст. 3 диаметром 20 мм и длиной 120мм.

Нанесение покрытия проводится на холодную поверхность образцов при 20 С . разовым окунанием.

Для получения слоя покрытия на образцах требуемой толщины 0,05; 0,10; 0,20 и 0,30 мм готовят четыре состава покрытия, отличающихся количеством глины, вводимым в суспензию. Весовое соотношение между глиной и водой в суспензиях для получения слоя покрытия толщиной 0,05; 0,10; 0,20 и 0,30 мм составляет, соответственно, 0,35; 0,40; 0,42 и 0,45 - 1,0.

Перед нанесением покрытие тщательно перемешивается. Для нанесения равномерного слоя покрытия производится встряхивание и переворачивание образцов. Предварительная сушка покрытия на воздухе проводится при 20°С.

Нагрев поверхности образцов после нанесения слоя покрытия до 60 С производится в сушильном шкафу, а до 9001300°С - в силитовой печи.

Нагрева поверхности образцов с покрытием до одной и гой же температуры (1100-1300¾) в течение разного времени добиваются помещением их в печь при разной ее температуре. Например, нагрева поверхности образцов цо 1100¾ за 20, 30, 40 и 50 с добиваются путем помещения их в печь при температуре рабочего пространства в ней, соответственно, 1260, 1200, 1170 и 1130°С.

Измерение температуры поверхности образцов при нагреве их в печи производится непрерывно с помощью фотопиро— метра.

После нагрева образцы охлаждают в воде с комнатной температурой. При охлаждении в воде большая часть покрытия и образовавшейся окалины легко отделяется от образцов. Очистка поверхности образцов.от остатков покрытия и окалины производится механическим способом.

Установлено, что лишь в случае быстрого нагрева поверхности заготовки с покрытием до 1100—1300 С в течение 20-50 с для всего диапазона рекомендуемых толщин слоя защитного покрытия 0,05 - 0,30 мм, удается получить на поверхности заготовки неразрушившийся и высушенный (спекшийся) слой защитного покрытия. Причем, в этом случае не нужно применять предварительное подсушивание покрытия на воздухе. Температура нагрева поверхности заготовки 1100 - 1300°С - выше температур начала спекания многих огнеупорных глин, например для Часов-Ярской огнеупорной глины различных марок она составляет 1030 - 1200°С.

Временной интеграл нагрева поверхности заготовки с покрытием (20-50 с) до температуры выше температуры начала спекания огнеупорной глины ограничивается тем, что при продолжительности нагрева менее 20 с слой покрытия наименьшей рекомендуемой толщины (О, (0,05 мм) не успевает высохнуть и спечься и разрушается при последующих операциях; при продолжительности на ορο823438 ва более 50 с происходит разрушение слоя покрытия за счет того, что вскипание покрытия при любой рекомендуемой его толщине происходит раньше, чем спекание.

Потери металла на окалинообразова-* ние оцениваются по потере веса образцов, для чего производится их взвешивание цо нагрева перец нанесением слоя покрытия и после нагрева и очистки поверхности образцов от остатков покрытия и окалины. Взвешивание производится на технических весах с точностью до 0,01 г.

Для всех образцов определяется относительная потеря веса.

Степень эффективности защитного действия покрытия определяется для всех образцов как отношение относительной потери веса образцов без покрытия к относительной потере веса образцов с покрытием.

Экспериментально установлено, что при нагреве заготовок с покрытием эффективность защиты металла от окалинообразования в 1,5 раза выше при применении предлагаемого способа подготовки поверхности металла перед нагревом по сравнению с известным способом.

Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки поверхности заготовки из углеродистой стали перец на нагревом позволяет снизить потери металла в окалину при нагреве в 1,5 раза. Кроме того, сокращение времени подго5 товки поверхности металла с покрытием перед нагревом с 1 ч до 20-50 с позволяет примерно в 2 раза увеличить объем заготовок, нагреваемых с защитным покэытием.

Ю ;

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к защите ме .талла от окалинообразовани  и может быть использовано дл  подготовки поверх ности металла перед нагревом под пластическую и термическую обработку. .Известен способ подготовки поверхности металла перед нагревом, включающий нанесение сло  покрыти  на основе суспензии огнеупорной глины и его суш- КУ l. Однако известный способ подготовки поверхности металла перед нагревом включает в себ  длительный процесс суш ки покрыти , состо щий из предваритель. нрго подсушивани  на воздухе при о ычной температуре и окончательного высушивани  при температуре ниже 100°С. Обща  длительность сушки достигает 1 ч и более. Кроме того, такой процесс подготовки поверхности металла перед нагревом имеет низкую производительность и незначительную эффективность защиты металла от окалинообразовани  при наг-, реве. Наиболее близким к изобретению  в л етс  способ подготовки поверхности заготовки из углеродистой стали перед нагревом, заключающийс  в нанесении водной суспензии защитного покрыти  на основе огнеупорной глины на холоднута поверхность заготовки окунанием или распылением и сушке -покрыти  сначала на воздухев течение 6,,5 ч, а затем в шкафу при температуре загрузки не выше 5О-7О С в течение 0,5 - 1,0 ч 2J Однако известный способ подготовки поверхности металла перед нагревом имеет низкую производительность малой скорости сушки сло  покрыти  и низкую эффективность зашиты металла от окалинообразовани  вслеаствие того, что потери металла на окалинообразование происход т уже в процессе длительной сушки в атмосфере возпуха при вза- имодействии вооы, вход щей в состав покрыти  с поверхностью металла. Кроме того, получаемый слой покрыти  имеет большую пористость, что также снижает эффективность защиты металла от окалинообрааовани  при нагреве. Отличительной особенностью покрытий на основе водной суспензии огнеупорной глины  вл етс  то, что их сушка при тем температуре более 100 С в общем случае невозможна из-за вскипани  и раз рушени  покрыти . Применение вместо воды других суспензирующих жидкостей органического проискождени , которые быстрее высыхают и более химически инертны к металлу, практически нецелесообразно в св зи с высокой их стоимостью и дефицитностью. Кроме того, эти вещества, как правило, пожаро- и взрывоопасны, а такж:е токсичны. Цель изобретени  - повышение качест ва защиты Покрыти  и повышение производительности . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе защиты металла.от окисле ни  при нагреве, включающем нанесение на поверхность водной суспензии защитного покрыти  на основе огнеупорной глины, сушку производ т путем нагрева до температуры выше температуры начала спекани  огнеупорной глины в интервале 1100 - 1300 С в.течение 2050 с. Пример. Провод т подготовку п верхности образцов перед нагревом по различным режимам и оценивают визуаль но качество сло  покрыти . Затем прово д т нагрев образцов, поверхность которы перед нагревом после нанесени  покрыти подготавливают известным и предлагаемым способами.. При этом определ ют эффективность защитного действи  покры ти  при нагреве. В качестве покрыти  примен ют водную суспензию Часов-Ярской огнеупорно глины марки Ч-1. Образцы изготавливают из стали марки ст. 3 диаметром 20 мм и длиной 120мм. Нанесение покрыти  проводитс  на хо лодную поверхность образцов при 20 С . разовым окунанием. Дл  получени  сло  покрыти  на обра цах требуемой толщины 0,05; 0,10; 0,20 и 0,30 мм готов т четыре состав покрыти , отличающихс  количеством гли ны, вводимым в суспензию. Весовое соо ношение между глиной и водой в суспен зи х дл  получени  сло  покрыти  толщи ной 0,05; 0,10; 0,20 и 0,30 мм соста л ет, соответственно, О,35; 0,4О; О,42 и 0,45 - i.O. 84 Перед нанесением покрытие тщательно перемешиваетс . Дл  нанесени  равномер ного сло  покрыти  производитс  встр хивание и переворачивание образцов. Предварительна  сушка покрыти  на воздухе проводитс  при 20°С. Нагрев поверхности образцов после нанесени  сло  покрыти  до 60 С производитс  в сушильном шкафу, а до - в силитовой печи. Нагрева поверхности образцов с покрытием до одной и той же температуры (1100-1300 С) в течение разного времени добиваютс  помещением их в печь при разной ее температуре. Например, нагрева поверхности образцов цо IIOQ С за 2О, 30, 40 и 50 с добиваютс  путем помещени  их в печь при температуре рабочего пространства в ней, соответственно , 1260, 1200, 1170 и 1130°С. Измерение температуры поверхности образцов при нагреве их в печи производитс  непрерывно с помощью фотопиро- метра. После нагрева образцы охлаждают в воде с комнатной температурой. При охлаждении в воде больша  Часть покрыти  и образовавшейс  окалины легко отдел етс  от образцов. Очистка поверхности образцов.от остатков покрыти  и окалины производитс  механическим способом. Установлено, что лишь в случае быстрого нагрева поверхности заготовки с покрытием до 1100-1300 С в течение 2О-50 с дл  всего диапазона рекомендуемых толщин сло  защитного покрыти  0,05 - 0,30 мм, удаетс  получить на поверхности за,готовки неразрушившийс  и высушенный (спекшийс ) слой защитного покрыти . Причем, в этом случае не нужно примен ть предварительное подсушивание покрыти  на воздухе. Температура нагрева поверхности заготовки 1100 - 130О°С - выше температур начала спекани  многих огнеупорных глин, например дл  Часов-Ярской огнеупорной глины различных марок она составл ет 103О - 120ОС. Временной интеграл нагрева поверхности заготовки с покрытием (20-50 с) до температуры выше температуры начала спекани  огнеупорной глины ограничиваетс  тем, что при продолжительности нагрева менее 20 с слой покрыти  наименьшей рекомендуемой толщины (О, (0,05 мм) не успевает высохнуть и спечьс  и разрушаетс  при последующих операци х; при продолжительности нагр(- 5 ва более SO с происходит разрушение сло  покрыти  за счет того, что вскипание покрыти  при любой рекомендуемой его толщине происходит раньше, чем спекание. Потери металла на окалинообразование оцениваютс  по потере веса образцов , дл  чего производитс  их взвешива ние до нагрева перед нанесением сло  покрыти  и после нагрева и очистки поверхности образцов от остатков покрыти и окалины. Взвешивание производитс  на технических весах с точностью до 0,01 г. Дл  всех обрезцов определ етс  относительна  потер  веса. Степень эффективности защитного действи  покрыти  определ етс  дл  все образцов как отношение относительной потери веса образцов без покрыти  к относительной потере веса образцов с покрытием . Экспериментально установлено, что при нагреве заготовок с покрытием эффективность защиты металла от окалинообразовани  в 1,5 раза выше при применении предлагаемого способа подготовки поверхности металла перед нагревом по сравнению с известным способом. Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки поверхности 38 заготовки из углеродистой стали перец на нагревом позвол ет снизить потери металла в окалину при нагреве в 1,5 раза. Кроме того, сокращение времени под1 отовки поверхности металла с покрытием перед нагревом с 1 ч до 2О-5О с позвол ет примерно в 2 раза увеличить объем заготовок, нагреваемых с защитным покэытием . Формула изобретени  Способ защить металла от окислени  фи нагреве, включающий нанесение на юверхность водной суспензии огнеупорной .глины и сушку покрыти , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности защиты металла и повышени  производительности, сушку производ т путем нагрева до температуры выше температуры начала спекани  глины в интервале 1100 - в течение 20 50 с. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Р. Металлурги , 197О, Nj 7.
2. 2.Солнцев С. С. и др. Защитные покрыти  металлов при нагреве. М. 1976 с. 74.