Способ подготовки поверхности стальных изделий перед эмалированием

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТОРОДНО дств т и пидаев,елов,ких из Пожидаев А. стальных загот ПСперед бе нием. - Технол производства, (54)(57) СПОСО НОСТИ СТАЛЬНЫХ РОВАНИЕМр вклю овок згру ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР(71) Донецкое научно-произное объединение "ГазоаппарИнститут газа АН УССР(56) Эмалирование металлич делий./ Под ред, В,В.Варги Машиностроение, 1972, с. 9 119. А. и др. Обработкав среде экзогазнтовьж эмалирова огня и организация 1977, Р 4 р с.72-73 Б ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХ- ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕД ЭМАЛИ чающий термохимичес 1)4 С 23 0 3/00Я,р кую обработку в атмосфере экзогаза с начальной выдержкой для обезжиривания поверхности, повторную выдержку при более высокой температуре для восстановления и обезуглероживания металла и окисление в процессе охлаждения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности сцепления эмалевого покрытия с металлом и снижения дефектов покрытия, во время начальной выдержки в экзогаз дополнительно вводят пары воды, кислоты и щелочи при следующем соотношении компонентовроб.Е:8,7-9,5; СО 0,001-1,0; О 0,001- 2, 1; Н, 0,001 в ,0; Н 20 17,4-85,0; ИаОН (или КОН) 0,01-3,0; НСГ или НБО 0,01-3,0; И остальное, а в процессе охлаждения экзогаза дополкительно вводят борно-этиловый эфир (СН Ор)В при следующем соотношении компонентов, обЛ: СОр 5,8-6,2; СО.9,0-10,0; Н 13-15; Н О 2,3-7,8; (СНО 3) В 0,01-2 р 5Изобретение относится к обработкеметаллических изделий в регулируемыхгазовых средах и может быть использовано при производстве стальных эмалированных иэделий, 5Цель изобретения - повышение прочности сцепления эмалевого покрытияс металлом и снижение дефектов покрытия вследствие образования наповерхности металлических изделий 1 Отонкой окисленной пленки стабильного состава с развитым микрорельефом,повышающим адгезию эмали к металлу.На чертеже изображена схема установки для осуществления способа подготовки поверхности стальных изделийперед эмалированием,Образцы, покрытыежировыми загрязнениями,в один из которых зачеканивают для точного замера температуры позонам гибкую хромельалюминиевую термопару 1 (фиг. 1), устанавливают накаретку 2, которую перемещают в газовый горн 3 зоны обезжиривания ипервичного окисления. В горне образцы нагревают до заданной температурыв атмосфере продуктов сгорания природ -ного газа, сжигаемого при разных коэффициентах расхода воздуха с помощьюгазогорелочных устройств 4. Дополнительно для интенсификации обезжиривания в зону нагрева впрыскиваютчерез патрубки 5 влагу, щелочь и кислоту. Отработанная в горне атмосфераудаляется через вытяжной зонт 6.35Затем образцы перемещают в зону вос:тановления и обеэуглероживания, гдев атмосфере экзогаза состава, об.Е:СО 5,8-6,2; СО 9,0-10,0; Н 13,015,0; НО. 2,3-7,8; М остальное,. в муфеле 7 газовой печи 8 образцыотжигают при 750+20 С в течение 610 мин, чтобы обезуглеродить металли восстановить окислы железа на поверхности,45Муфель 7 печи обогревают продуктами сгорания газа, сжигаемого при помощи горелок 9. Дымовые газы удаляются под вытяжной зонт 10, Экзогазв муфель печи подают по патрубку 11.Чтобы исключить подсос наружного воздуха в муфель печи, перед ним установлена горелка 12 газопламеннойзавесы, а рабочее окно перекрытошторной завесой 13. Затем образцыперемещают в холодильник 14,где приохлаждении образца от 750 до 80 Св атмосфере экзогаза, в состав которой дополнительно вводят пары водыи борно-этиловый эфир, осуществляется поверхностное окисление металлаи обогащение оксидной пленки окисьюбора. Вода для охлаждения холодильника подается по патрубку 15, а защитная атмосфера (увлажненный экзогазс борно-этиловым .эфиром) - по патрубку 16. Чтобы исключить переток атмосферы в муфель и подсос воздуха взону окисления, с обоих рабочих проемов холодильника установлены затворы 17 и 18. На выходном проеме холодильника установлена газовая горелка19 для дожигания отработанной атмосферы перед ее удалением через зонт 20. После обработки образцы эмалируют шликером грунтовой эмали, высушивают при 100 С и обжигают при 880 С. Дефекты покрытия определяют визуально, а прочность его сцепления с подложкой - величиной разрушающей работы падающего стального шарика диаметром 24 мм.П о и м е р 1, Осуществление способа подготовки поверхности металлических изделий к эмалированию известным способом в атмосфере экзогаза, термохимическую обработку, при которой происходит обезжиривание, восстановление окисной пленки, обезуглероживание и охлаждение изделий проводят при разных параметрах г регулируемой газовой среде экзогаза, для всех операций имеющекации обезжиривания и более полного разложения жировых загрязнений в газовую среду впрыскивают воду, щелочь, и соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, об.7: СО 2 9,5; СО 0,001; 02. 0,001; Н 0,001; НО 17,4; ИаОН 0,01; НС 8 0,01; И остальное.Параллельно с обезжириванием металла идет окисление поверхности, которое продолжается до момента входа изделий в зону восстановления.Обезжиренные изделия с окисленной поверхностью поступают в зону восстановления и обезуглероживания, где в среце (экзогаза) продуктов неполного сжигания, газа состава, об.Е: СО, 6,0; СО 9,5; Н 14,0; НО 2,3; И ос-.2 ос тальное, в течение 8,4 мин при максимальной температуре металла 750 С происходит восстановление тонких окисных пленок до чистого железа и обезуглероживание поверхностных слоев металла. После этого изделия поступают в зону охлаждения, где в газовой среде на поверхности металла формируется. тонкая оксидпая пленка заданной толщины и пористости и происходит обогащение ее окисью бора,), которая является продуктом (В 0разложения борно-этиловогО эфира (Н О ) В. Дополнительную влагу и (С Нборно-этиловый эфир вводят в эон У охлаждения вместе с регулируемой газовой средой, По мере охлаждения изделий их температура понижается и через 8,0 мин при достижении 80 С они выходят из эоны охлаждения с окисленной поверхностью, обогащенной окисью бора. Состав газовой среды зоны охлаждения, следующий, об. : СО 6,.0; СО 9 5; Н 14 0; НО 5,0 р (С Н О)В 0,01; И остальное.Результаты опытов приведены в табл. 3 1196416го постоянный состав, при следующем соотношении компонентов, об.7.:СО 6,2; СО 9,0; Н 14,7; Н 0 4,2;И остальное.Изделия из стали 08 КП с жировыми загрязнениями подвергают термохимическому обезжириванию при наогревании до 450 С в газовой средев течение 7 мин, затем направляютв зону отжига, где происходит восстановление окислов и обезуглероживание. Время отжига 10 мин, максимальная температура нагрева 750 С,С этой температурой изделия поступают в зону охлаждения, где их температура в газовой среде понижаетсядо 180 С.На подготовленные изделия с двухсторон наносится эмалевый шликергрунтовой эмали марки 20-15/35/27, 20затем эмаль сушат при 100 С и обжигают при 880 С в течение 25 мин.Толщина обожженного грунтового слоясоставляет 140 мм.Величину сцепления покрытия с , 25металлом определяют на приборе дляоценки прочности сцепления по относительной величине площади поверхности обнажившейся стали в результате удара. Наличие дефектов эмалевого, Зопокрытия ("рыбья чешуя", прогары идр.) фиксируют визуально,П р и м е р ы 2-9. Подготовкуповерхности металлических изделий кэмалированию согласнопредлагаемому 35способу осуществляют следующим образом.Металлические изделия (сталь 08 КП,содержащая 0,083 углерода с жировымизагрязнениями на поверхности поступают в зону обезжиривания, где подвер- фогаются термохимической обработкев течение 0,7 мин при нагреванииметалла до 450 С в регулируемой гаозовой атмосфере продуктов сжиганияприродного газа с коэффициентом расхода воздуха с(,=1,0, Для интенсифи"11964 16 3Вре- Восстановление Обезжиривание, окисление Пример Состав среды, об.7. Состав среды,Н О 02 ИаОН НС 1,2 СО СО Н2 1 (известный 450 70 62 90 147 14,7 4,2 6,2 9,0 0,005 0,005 450 0,7 6,0 9,5 14,0 9,9 9,7 9,5 0,001 0,001 17,4 0;001 0,010,01 450 0,7 6,0 9,5 14,0 4 9,3 0,18 0,2 28,0 0,43 0,52 0,5 450 0,7 6,0 9,5 14,0 9,1 0,42 0,4 40,0 0,88 1,1 1,1 450 0,7 6,0 9,514,0 89 06 06 530 132 1,7 1,7 450 07 60 95140 87 083 08 700 164 22 22 450 07 60 95140 7 3,0 3,0 450 0,7 6,0 9,5 14,0 31 31 450 07 60 95140 8,7 1,0 1 ю 0 850 21 8,5 1,1 11 87,02,2 35 П р и.м е р 10. Металлические заготовки из листовой (толщиной0,8 мм) стали марки 0,8 кп с жировыми загрязнениями на основе эмульсола Тподают в зону обезжиривания, где 40 подвергают нагреву до 450 С в течение 0,5 мин в атмосфере продуктов сгорания природного газа, сжигаемого с коэффициентом расхода воздуха о=1,0, Для интенсификации обезжири вания в газовую среду впрыскивают гидроокись калия. или едкий натр и соляную кислоту. При этом состав газовой среды следующий, об.7: СО 2 9,5;СО 0,02,; 02 0,01; Н 2 0,001; Н 20 50 17,8; МаОН 0,05; НС 0,05; 1 Я остальное,В процессе термохимической обработки в зоне обезжиривания одновременно с обезжириванием происходит поверхностное окисление метанола.Обезжиренные изделия с окисленной поверхностью подают в зону восстановления и обезуглероживания, где в атмосфере продуктов неполного сгорания природного газа, состава, об.7: СО 2 5,9; СО 9,8; Н 2 14,6; Н 20 2,3 (температура точки росы влажной атмосферы= 20 С); М остальное, изделия нагревают до 750 С в течение 8,0 мин. Здесь в процессе обработки . происходит восстановление окислов до чистого железа и ббезуглероживание металла.Обезуглероженные изделия подаюто(с температурой 750 С) в зону охлаждения, где в увлажненную газовую атмосферу продуктов неполного сжигания1196416 Таблица 1 1обезуглероживание Оксидиция, обогащение окисленной поверхности окисью бора Качествоэмалирования Проч- ность об.Е Состав среды, об.7 Дефекты покрытия,7,О 85 2,3 750 8,4 6,2 9,0 35 природного газа дополнительно вводят борно-этиловый эфир в количестве 0,01-2,5 об.7, на поверхности металла формируется пленка окислов железа необходимой толщины и пористости и 4 б осуществляется обогащение ее окисью бора (В 20), являющейся продуктом разложения борно-этилового эфира (С,Н,О,) В.В холодильнике зоны охлаждения температура изделий понижается от 750 до 80 С и они выходят из установки с оксидированной поверхностью, обогащенной окисью бора. В зоне охлаждения состав газовой атмосферы поддерживают на уровне, об.7.: СО 5,9; СО 9,8; Н 14,6; Н 20 5,0 (тем" пература точки росы й33 С); Мо остальное. 80,0 8,0 86,0 0,8-1 Обработанные иэделия покрываютэмалевым шлнкером производственнойгрунтовой эмали мавки 20-15/35/27,высушивают при 100 С и обжигают ватмосфере воздуха в течение 2,5 минопри 880 С. Толщина обожженного слоягрунтовой эмали составляет О, 140 мм.Контроль качества эмалевого покрытия производят аналогично контролю качества покрытия, проводимогодля известного способа,П р и м е р ы 11-19, Приемы подготовки поверхности металлических изделий к эмапированию и их эмалирование грунтом аналогичны примеру 10 Основные технологические параметры обработки поверхности изделий приведены в табл. 2.10 119 б 416 Эона восстановления и Зона обезжиривания и первичного окисления пример Состав атмосферы в зонеоб.Е Состав атмосферы в зоне, об,Б Времяобра"боткимин ТемпеИаОН ратура на грева изделия, С 0,001 0,001 0,05 0,05 200 2,0 5,9 9,3 23 14,4 7,7 10 925 002 600 1,0 6,0 9,6 2,3 4,0 0019 17,8 0,001 0,01 0,05 0,05 11 9,5129,5 0,05 0,05 450 0,5 6,0 9,6 2,3 14,0 0,019 17,8 0,001 0,01 13 9,35 0,02 18,2 0001 001 0,05 450 0,5 5,8 95 2,30 14,0 1,4 14 9 35 О 02 18 2 О 001 О 01 2 8 О 10 450 О 5 5 8 9 5 2 30 14 О 15 935 О 02 18 2 0001 О 01 О 05 1,4 16 935 О, 02 0,001 0,01 1,4 2,8 18,2 17 9,0 0,5 0,7 0,7 0,5 17,2 1,4 1,4 18 66 68 151 100 19 . 6,6 б,8 15, 1 10,0 1,4 1,4 Данные опробирования показывают, что в зоне обезжиривания оптимальной температурой нагрева изделий является450+ 10 С, Уменьшение температуры нагрева ухудшает обезжиривание (определяют методом смачивания по растеканию капли дистиллированной водьд.а увеличение температуры нагрева по О вышает степень окисления металла, что увеличивает время обработки в зоне восстановления и в некоторых случаях (при образовании отслаивающейс.я от подложки окалины) приводит 15к образованию таких пороков эмалевого 450 0,5 5,8 9,5 2,30 14,0 450 0,5 5,8 9,5 2,30 14,0 450 0,.5 6,0 9,6 2,3 14,2 450 05 60 96 23 142 450 0,5 6,0 9,6 2,3 14,2 покрытия, как прогары и шагреневая кожа Оптимальная температура в зоне восстановления равна 750 вС.Сниже ние температуры увеличивает время обеэуглероживания металла,а ее повышение требует увеличения расхода энергии на обогрев зоны. ВыДача изделий с температурой выше 250 С увеличивает толщину пленки окислов в результате окисления металла на воздухе,что вызывает в дальнейшем дефекты покрытия (прогары, сколы). Также опре1196416 12 Таблица 2 обеэуглеропиваниа Зона .оксидациие т Качествоэмалнрования остен атмосферы в эоне, об,Х Содериание Время обрас 8 с В Тем"пера тура СО СО Темпе"ратура точки росы атмосфеВр мя ох Прочолность сиепуглеродав стали после обработки,2 боткимин,при750 С ы цорытня 1 плеи-;ленияки вшачниэделия,с нияокисмин ловмкм11. 19 8,0 0046 5,8 9,3 23 14,0 1,6 100 20 10,0 0,031 5,8 9,4 2,3 14,0 1)5 120 4 86,0 Нет 2 0,08 82,0 6,0 2 0,08 92,0 -20,О 05 58 94 2 З 140 15 120 043 5,7 9,6 2,3 14,6 1,В 80 8,0 0,075 94,0 2 0,04 5,7 9,3 146 18 80 8;0 0,075 93,0 8,2 0,04 5,7 9,6 2,3 14,6 1,8 80 8,0 0,075 94,0 82 004 57 96 2 З 146 18 80 80 0075 930 18 8,4 0,037 5,7 9,2 2,3141 2,1 80 8,0 0,075 94,018 8,4 0,037 57 9,2 2,3 141 2,4 80 8,0 0,075 90,0 -88,2 0,039 5,4 9, 0 2 3 13,9 3, 0 300 3, 2 2,5 64,0етСоставитель В.Олейниченкедактор Н.Яцола Техред МНадь Корректор, М.Демчик Заказ 7531/25 Тираж 899 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушскаписное ета СССРытийнаб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород ул.Проектная,делено, что не только стали разныхзаводов, но и разных плавок того жезавода имеют при прочих равных условиях разную интенсивность окисления,обезуглероживания, а также наводороживания - факторов, активно влияющих на качество эмалирования, Анализкачества эмалевых покрытий на металлических изделиях, поверхность которых подготовлена к эмалированию попредлагаемому способу, показывает,что прочность сцепления покрытий с металлом значительно увеличиваетсяа дефекты покрытия отсутствуют. Предлагаемый способ подготовкиметалла перед эмалированием обладает следующими преимуществами перед 35известным: улучшается качество покрытий за счет формирования на поверхности изделий слоя, более эффективно взаимодействующего с рас планом эмали при обжиге; сокращается расход энергии на подготовкуизделий; уменьшаются размеры агрегата для подготовки изделий к эмалированию (эа счет снижения времениобработки в зоне восстановления иобезуглероживания).