SU923714A1 - Противопригарное покрытие для литейных форм - Google Patents

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам противопригарных покрытий для песчаных форм.

Известно покрытие [13, используемое в литейном производстве, содер-

жащее, вес. ?
Асбестовый порошок	38-41
Огнеупорная глина	35-55
Серебристый графит	5-10
Соль карбоксиметал-
целлюлозы (КМЦ)	2-4
Вода до удельного
веса суспензии', г/см	1, 16-1,2
При использовании этой	краски

для песчаных форм на отливках образуется пригар. Образование пригара является результатом наличия в составе. краски большого количества огнеупорной глины, которая при высыхании слоя краски дает трещины, в ко- торые проникает жидкий металл и взаимодействует с окислами формы, образуя пригар. Имелись частые случаи отслаивания слоя покрытия от формы при нагреве до 200°С , оголяя окрашенную поверхность, тем самым способствуя образованию как механического, так и химического пригара.Кроме того, краска расслаивалась, так как малое количество вводимой соли КМЦ не стабилизирует раствор и серебристый графит оседает. При нанесении слоя краски на поверхность песчаной ° формы и дальнейшей сушки при 200-300 С краска осыпалась, образуя засоры в отливках. Газопроницаемость этой краски низкая и при нанесении слоя равного 0,9~1,0 мм она равна нулю. Поэтому, для обеспечения качественной поверхности формы необходимо удлинять время сушки их, что увеличивает затраты производства. Из-за низкой газопроницаемости нет возможности применять более сокращенные режимы сушки, так как образуются поверхностные трещины в покрытии.

3 9237.14 4

Известна также краска [23, состоящая из следующих ингредиентов, вес.%:

Цирконовый концентрат 23~25

Дистенсилиманитовый

концентрат 52-55

Лигносульфонаты

(связующее) 4-5

Хлористый натрий 2~3

КМЦ 7-8

Вода - Остальное

При/опробовании этой .краски для песчаных форм и отливки крупных валков весом до Ют на их шейках в некоторых местах образовался пригар, хотя после сушки формы были без дефектов^ имели прочную поверхность· даже при температуре сушки, равной 400®С. Пригар образовался из-за того, что дистенсилиманитовый и цирконовый концентраты имеют разные объемные изменения при резких нагревах и достигают соответственно 0,3% и 0,8% · на Ю0°С нагрева и таким образом разрушают в некоторых частях уже залитую металлом форму. Для более мелких отливок весом до 0,5 т эта краска пригодна’, так как небольшое количество металла не прогревает форму до высоких температур.

Кроме того, эта краска очень дорога по своей стоимости и неприемлема

.в производстве из-за дефицитности

10

15

20

25

30

дистенсилйманитового и цирконового концентратов.

Известна краска СЗЗ, состоящая и
дующих ингредиентов,	вес. %:
Асбестовый порошок	40-60
Огнеупорная глина	5-Ю
5%-ный раствор водный карбоксиметалцеллюлозы
(КМЦ)	4-6
Кокс пековый электрод	-
ный	10-20
Графит аморфный	5-Ю
Патока	3-5
Вода	Остальное
Для покраски земляных	форм верх-

них и нижних шеек валков эта' краска ' имеет следующие недостатки: при введении ускоренного (с 18 до 10-12 ч) ⁵⁰ режима сушки форм за счет повышения температуры сушки с 200°С до 400°С на поверхности форм в окрашенном слое, образовалось большое количество трещин в виде рванины с развернутыми кон·55 цами внутрь формы. Это является следствием того, что при сокращении времени сушки и повышении температуры

нагрева идет интенсивное образование и выделение пара и газа из формы, ко торые должны пройти через слой краски . Однако, как было установлено, вследствие недостаточной газопроницаемости слоя краски он не успевает пропускать образующиеся пар и газ, что и приводит к образованию трещин в окрашенном слое, особенно в верхней части формы.

Наличие трещин на поверхности земляных форм после сушки ведет к их браку, а также к ухудшению качест ва поверхности шеек валков и появления : земляных раковин на бочке валка.

Кроме того, при необходимой температуре сушки до 400°С на некоторых формах слой краски осыпался,что свидетельствует о недостаточной прочности сцепления краски с поверхностью формы из-за выгорания связующего - потоки при температуре выше 200^йС, а КМЦ при нанесении‘покрытия на холодную поверхность формы роль связующего выполняет недостаточно, что и приводит к осыпаемости слоя краски.

Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности и достигаемому результату является противопригарное покрытие для литейных форм С4], состоящее из следующих ингредиентов, вес. %:

Асбестовый порошок 9-11

Цирконовый концентрат 14-16

Кокс литейный (фракции 0,3-0,4 мм) 5,5-6,5 .

Графит аморфный 2,0-2,5

Сульфитно-спиртовая барда (ССБ) 3)5-4,0

5%-ный. водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) 3)0-3,5

Вода Остальное

После покраски земляных форм верх них и нижних шеек валков (весом до 15 т) и сушке при 400^е С в течение 10-12 ч, и заливки.их металлом был обнаружен как частичный, так и сплошной пригар на 7 шт, валков из 196 шт., т.е. 3,6%. По визуальному осмотру форм после сушки трещин и отслоений в покрытии не обнаружено и формы имели прочную поверхность.

При отливке массивных валков,

где металл’длительное время находится в жидком состоянии, покрытие и

5 923714

6

песчаная форма нагреваются до высоких температур, то разные материалы при нагреве имеют и разные линейные изменения, например кварцевый песок при температуре нагрева 600°С ₅

составляет 60-10'⁵ , графит аморфный на 1°С - 3,5-Ю', церконовый концентрат при 20-1000°С - 5,5 Ю'⁶, а объемные в три раза выше, то неравномерность расширения может вызвать ю внутренние местные напряжения в материалах, которые могут превысить их прочность сцепления и механическую прочность и вызвать деформацию корки покрытия с образованием тре- и ;щин, в которые могут попадать окислы металлов, образуя такой вид брака, как пригар.

Кроме того, при нагреве поверхности форм до высоких температур свя~ зующее ССБ и КМЦ выгорает и покрытие теряет свою прочность, что также может частично влиять на образование пригара.

Цель изобретения - обеспечение ц ^образования легко отделимой пригар’ной корки на поверхности крупногабаритных отливок, повышение скорости отвердевания и прочности сцепления покрытия с поверхностью форм и снижение себестоимости покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что покрытие, включающее асбестовый порошок, графит аморфный, кокс литейный, сульфитно-спиртовую барду и воду, дополнительно содержит поваренную соль и гипс при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Асбестовый порошок 16-20

Гипс 6-8

Графит аморфный 2-2,5

Кокс литейный 5^-6

Поваренная соль 5^_6.

Сульфитно-спиртовая барда 4,5-5,0

Вода Остальное

Вводимый в состав покрытия асбестовый порошок (ГОСТ 12871-67) повышает огнеупорность и служит наполнителем, графит аморфный (ГОСТ 5420-50)противопригарной частью покрытия.

Кокс литейный (ГОСТ 3340-71) с фракцией помола 0,2-0,4 мм вводится в состав для повышения газопроницаемости слоя краски и тем самым ускоряет удаление влаги из форм и устраняет трещинообразование в слое покрытия при сушке, а также создает защитно-восстановительную атмосферу

30

35

40

45

50

5$

между поверхностью формы и жидким металлом, что обеспечивает уменьшение пригара на отливках. Сульфитноспиртовая барда (ССП)(ГОСТ 8518-57) или(ЛКБЖ) вводится в состав для повышения термодеструкции (до 400^еС), повышения прочности слоя покрытия, сцепления с поверхностью формы и его кроющей способностью, что улучшает проникновение покрытия в поры уплотненной формовочной смеси» а также для увеличения интервала схватываемости гипса.

Поваренная техническая соль (ΝβΟΙ) (ГОСТ 13830-68) способствует получению легкоотделимого пригара, так как увеличивает глубину пропитки и создает рыхлую, стекловидную пригарную корку между формой и металлом, препятствующую проникновению окислов металла в форму. Кроме того, она повышает прочность и скорость отвердевания покрытия при сушке за счет кристаллизации растворенной соли по зернам покрытия и песка формы и пригарной корки при заливке формы металлом, за счет ее плавления при более высоких температурах и может заменить частично выгоревшее связующее ССБ и тем самым устранить потерю прочности покрытия.

Гипс технический (Са50«Н_а0)(ГОСТ 125“57) с температурой плавления 1400-1450°С вводится в состав покрытия как теплоизоляционный наполнитель и заменитель цирконового концентрата (в данных условиях), так как водородный показатель (рН) ниже, чем у цирконового концентрата (6,1 вместо 6,5 соответственно).

Одним из положительных факторов является то, что он обладает незначительной водозатворностью и начинает терять связанную воду при температуре нагрева 107°С и прекращает при 115°С. Известно, что температура удаления влаги из материалов влияет как на процесс сушки и качество формы, так и на парогазовыделения после заполнения их металлом, которое способствует образованию пригара на отливках. Кроме того, гипс обладает хорошей огнеупорностью, вяжущей способностью и газопроницаемостью.

Составы и свойства предлагаемого покрытия приведены в.табл. 1 и 2.

7

923714

3

Таблица 1

		_________1. Состав,	вес. %
Ингредиенты	Предлагаемый	Известный
	1	А„л......	1 3
Асбест·, вый порошок	18	16^	20		10
Цирконовый концентрат	-	-	-		.16
Кокс литейный (Фракция 0,3" 0,4 мм)	5,5	6	5		6
Графит аморфный	2,5	2	2,2		2,2
Сульфитно-спиртовая барда КМЦ	4,5	4,7	5,0		3,7
КМЦ (5%-ный раствор)	-	-	-		3,2
П1лс технический	7	8	6		-
Поваренная техническая соль	5	6	5,5		-
Вода	57,5	57,3	^56,3		58,9
			Табл	и ц а 2
		Свойства	состава
Показатель	Предлагаемый	Известный
	1		1 3

Г азопроницаемость (при толщине 1,5-

2,0 мм)	40	45	38 .	32-38
Прочность сцепления с поверхностью формы, кг/смг	8,0.	9,0	8,4	6-7
Огнеупорность,°С	1600	1580	1590	1600-1650

Кроющая способ-

ность	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Хорошая
Седиментационная устойчивость,ч	3,5	3,8	4,0	3-3,5
Вязкость, с	29	27	31	30-35

9

923714

10

Продолжение табл. 2

Свойства составов

Показатель	1	Предлагаемый ......]	3	Известный
Толщина пригарной корки, мм	14	1 16	15	7*8
Брак валков по
пригару, %	2,2	1,23	2,5	3,6
Плотность, г/смь	1,28	1,3	1,32	1,27-1,32

Покрытие приготавливают следующим образом. 20

Сухой асбестовый порошок и сульфитно-спиртовую барду перемешивают с водой в смешивающих бегунах до консистенции жидкой сметаны и добавляют гипс. Перемешивают в течение 20- 25

25 мин до потери гипсом свойств схватывания. Затем приготовленную пасту загружают в краскомешалку и добавляют воду до плотности 1,28-1,32 г/см^2- и перемешивают еще 20-25 мин. χ

Покраска форм производится слоем толщиной 1,5*1,7 мм с дальнейшей сушкой при 400°С в течение 10-12 ч.

Формы имеют очень прочную поверхность за счет введения в состав пок~ рытия поваренной соли. Исследуя высушенные формы верхних и нижних шеек валиков, устанавливают, что увеличивается глубина пропитки покрытием,а после выбивки валков образовывается ₄₀ толстый пригарный слой (корка), препятствующий проникновению окислов металла вглубь формы, но сам этот ' слой легко разрушается.

Оптимальным составом покрытия ’ является состав 2.

Количество брака отливок по пригару составляет 1,95%, а при использовании состава 2-1,23%.

Меньшее количество брака по притару по сравнению с известным прототипом, вероятнее всего получается из-за меньшей разности линейных и объемных изменений, происходящих внутри покрытия при нагреве его. до высоких температур, так как гипс ⁵⁵

имеет линейное расширение всего 0,2%, что уменьшает неравномерность расширения и создания местных внутренних

напряжений;' а следовательно и разрушения формы при заполнении ее жидким металлом.

Замена дефицитного и дорогостоящего цирконового концентрата гипсом техническим и замена КМЦ поваренной солью позволяет снизить стоимость пок рытия в 3~3,5 раза.

Кроме того, это покрытие можно использовать в сокращенном режиме сушки форм, т.е. при 500-550°С в течение 7*8 ч.

Реализация предлагаемого покрытия позволяет получить валки с более чистой поверхностью шеек, за счет улучшения качества форм, а также уменьшить себестоимость покрытий.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Противопригарное покрытие для литейных форм, преимущественно песчаных, включающее асбестовый порошок, графит аморфный, кокс литейный, сульфитно-спиртовую барду и воду,отличающееся тем,что, с целью обеспечения образования легко отделимой пригарной корки на поверхности крупногабаритных отливок, повышения скорости отвердевания и прочности сцепления покрытия с поверхностью форм и снижения себестоимости покрытий, оно дополнительно содержит поваренную соль и гипс при следующем соотношении ингредиентов,

   вес. %:

   Асбестовый порошок 16-20

   Гипс 6-8

   Графит аморфный 2,0-2,5

   Кокс литейный 5*6

   923714

   11

   Поваренная соль 5~6

   Сульфитно-спиртовая барда 4,5-5,0

   Вода Остальное