Состав для получения противопригарно-упрочняющего покрытия литейных форм

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.РЕСПУБЛИК 780517 0 4 с. О ы-"Ф Т ПИСАНИ Б АТЕНТ 3-3,53,4-3,81,5-2,01,7-2,0 Изобретение производству, в ч тивопригарных и для получения ше мах при производ ехническойотноситсястности купрочняющк валков встае чугуннпромышлен к литейному оставам проих покрытий есчэных форых валков рености массой ош-3,5 зино-т 2-3 т,Из р ое покрытие е из следую 3,5-4,0Остальноелков резино-тех-РП) массой 2 - Эллом было обнадля ли 12-14 2.5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Украинский научно-исследовательскийинститут металлов и Лутугинский заводпрокатных валков(73) Украинский научно-исследовательскийинститут металлов и Лутугинское объединение по производству валков(56) Авторское свидетельство СССР1016038, кл. В 22 С 3/00, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 1057163, кл, В 22 С 3/ОО, 1982.3. Авторское свидетельство СССРМ 1036431, кл. В 22 С 3/00, 1981,(54) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВОПРИГАРНО-УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯЛИТЕЙНЫХ ФОРМ(57) Использование: в качестве противоприестно противопригарейных Форм, состоящмпонентов, мас. :естовый порошоксорфньв 1 графит гарно-упрочняющего покрытия литейных форм, преимущественно песчаных, при изготовлении валков резино-технической промышленности массой 2 - 3 т. Сущность, покрытие получают из состава, содержащего следующие ингредиенты, мас,7 ь: аморфный графит 6,0-/;0; поваренная соль 3,5-4,5; борная кислота 2,5 - 3,0; асбозурит 5,0 - 6,0; литейный кокс 7,0 - 9.0; технические лигносульфонаты 10,0-12,0; вода - остальное. Асбозурит, используемый в составе, состоит из 12-15% асбеста.и 85-88% диатомита и предсгавляет собой тонкодисперсный материал, легко проникающий в поры смеси, Диатомит, входящий в его состав, уменьшает коробление покрытия, а также шелушение и трещинообразование, увеличивает сопротивление покрытия абразивным воздействиям и повышает седиментационную устойчивость состава, Применение состава по изобретению улучшает качество литейных форм и устраняет брак валков по пригару и засорам, 5 табл,Алюминиевый пор оПоваренная сольОгнеупорная глинаПульвербакелитСуд ьфитно-спиртоваябарда5-ный водный раств карбоксиметилцеллюлозы Вода После окраски форм внической промышленностт, сушки и заливки их метружено довольно большое количество валков с пригаром на шейках и засорами набочках,Для получения чистой поверхностишейки валка необходимо образовать твердую песчаную корку толщиной не менее 6мм, Образование корки зависит от степенипроникновения покрытия внутрь формыкроющей способности,Использование известного покрытия 10для форм, в которых получают шейки валковмассой 2 - 3 т невозможно, так как глубинапроникновения покрытия внутрь формы незначительна и масса металла намного меньше, чем при отливке валков массой 10 - 15 т 15(для которых оно предназначено), и тем самым количество тепла, отданное металломформе, недостаточно для образования толстой песчаной корки,Известно теплоизоляциомное покрытие 20для металлических форм, состоящее из следующих ингредиентов, мас. О(,;Гипс 27,5-29,0Асбестовый порошок 16,0-17,0Сульфитно-спиртовая 25барда 2,0-2,5Перборат натрия 0,2-0,3Вода ОстальноеЭто покрытие предназначено для окраски металлических форм (кокилей) с целью ЗОповышения прочности сцепления покрытияс поверхностью кокиля при температуре нагрева 80-120 С и повышения их стойкостиза счет снижения теплового удара на кокиль, 35При окраске этим покрытием песчаныхформ глубина проникновения покрытия составила 1,5-2,0 мм, что недостаточно, т.к,наполнители - асбестовый порошок и гипсостаются на поверхности формы и не проникают в поры смеси из-за своей волокнистой структуры (асбестовый порошок) икрупной фракции гипса (02), Поэтому данное покрытие невозможно использоватьдля окраски песчаных форм из-эа малой глубины проникновения его в форму и образования тонкой пригарной корки, аследовательно, и образования пригара наповерхности шеек валков,Наиболее близким по техническому существу и достигаемому эффекту к изобретению является противопригарное покрытиедля литейных форм. состоящее из следующих компонентов, мас. :Асбестовый порошок 12,0-14,0 55Гипс 6,0-7,0Аморфный графит 2,0 - 2,5Порошкообразныйалюминий 2,2-2,5Поваренная соль 2,4-3,0 Барная кислота 0,8 - 1,0Сульфитно-спиртоваябарда 3,0-3,5Вода ОстальноеПокрытие имеет низкую газопроницаемость (88 ед.), высокую вязкость (35 с) иплотность (1,27 г/см"). При окраске этимпокрытием форм (нижних шеек) массой 2-3т для валков РП слоем толщиной 0,6-0,8 мм(вместо 1,0 - 1,2 мм) глубина проникновенияпокрытия составила 2,5-3,0 мм, седиментационная устойчивость 897 о.После заливки форм металлом образо-,валась земляная корка толщиной только 3-4мм, которая не смогла препятствовать образованию пригара на поверхности шейкивалка, Из отлитых 24 шт, валков массой 2 - 3т был обнаружен на 29 частичный пригари 37,57 ь сплошной пригар и земляные раковины,Образование пригара; вероятнее всего,зависит от того, что глубина проникновенияпокрытия внутрь формы (шейки валка) быланедостаточной из-эа более крупных фракций наполнителя, При определении ситового анализа укаэанного покрытия (прототип)установлено, что основная масса материалов распределилась на ситах 04-02 (54,1),а на тазике только 25,6%, Кроме того, содержание остатка на тазике размером частиц20-50 мкм составило 82,6, а частиц 20 мкми менее - 17,4, Этот анализ показывает,что проникающих частиц размером 20 мкми менее в покрытии прототипа незначительное количество, т,к. при отдельном ситовоманализе асбестового порошка и гипса со-держание их частиц по фракциям в тазикесоставило 20 и 10 соответственно и в основном фракции 20-50 мкм.На образование пригара также влияет икроющая способность покрытия, котораяопределялась методом потечности и составила 1,49, т,е, покрытие распределяетсяпо поверхности неравномерно,Целью изобретения для получения валков резино-технической промышленностимассой 2-3 т является улучшение качествалитейных форм и устранение брака валковпо пригару и засорам за счет повышенияпроникающей спосабности состава, его седиментационной устойчивости и кроющейспособности. Поставленная цель достигается тем, что покрытие, содержащее аморфный графит, поваренную соль, борную кислоту, технические лигносульфонаты и воду, дополнительно содержит асбоэурит и литейный кокс при следующем соотношении ингредиентов, мас,:Аморфный графит 6,0 - 7,0Поваренная соль 3,5-4,5Барная кислота 2,5 - 3,0Асбозурит 5,0-6,0Литейный кокс 7,0-9,0Технические лигносульфонэты 10,0 - 12,0Вода ОстальноеАсбозурит(ТУ 36-130-77) - изоляционный порошкообразный материал, состоящий из смеси асбеста (12-15 оь) и тонкоизмельченного диатомита (85-88), который обладает высокой маслоемкостью, хорошей прил ипаемостью, уменьшаеткоробление краски, шелушение, трещинообразование, увеличивает сопротивлениекраски абразивным воздействиям и не оседает.Асбозурит применяется в качестве мастичной изоляции поверхности промышленного оборудования и трубопроводов притемпературе их нагрева до 900 С. После нагрева его до 1300 С он теряет свои свойства. Химический состав после прокаливания,исследованный в 1979 гф ЯОг,2;АгОз - 5,38; ГегОз - 1,32; ГеО - 0,22; СаО 0,39; КгО - 0,93; М 90-6,23; йагО - 0,39; Рг 05 -0,32; Т 10 г - О, 11; Я Оз - 0,34; и, и. и. 6,48.Исследованный в 1985 г 7;: 5102-76,2:АгОз - 3,35; СаО - 1,22; М 90-7,2; ГегОз,1:50 з - 0,35; п.п,п, 10,58,Технические требования.Для изготовления асбозурита применяется асбест мягкой группы марок К-30 илиК-20 по ГОСТ 12871 - 67,В зависимости от величины обьемноймассы асбоэурит изготавливается марок600, 700, 800 (табл,1),Содержание частиц диатомита размером более 10 мм не разрешается, а более 5мм не более 50; по массе, Содержаниенеразмокающих частиц асбозурита не должно быть более 15 ф по массе,Асбозурит повышает эластичность, глубину проникновения покрытия внутрь формы, уменьшает вязкость и увеличиваетпрочность сцепления с поверхностью формы. Он является стабилизатором и способствует повышению седиментационнойустойчивости покрытия и улучшает кроющую способность. При проникновениивнутрь формы служит связующим,Кокс литейный (ГОСТ 3340-71) с фракцией помола 0,2-0,3 мм вводится в составдля повышения газопроницаемости слоякраски и тем самым ускоряет удаление влаги из форм и устраняет трещинообразование в слое покрытия при сушке, а такжесоздает защитно-восстановительную атмосферу между поверхностью формы и жид 5055 для прототипа 82,6%, заявляемого 65,2 ф, т.е, меньше в 1,27 раза. размер 10-20 мкм 7,8 ф и 11,1 соответственно, т,е, больше в 1,42 раза и размером менее 10 мкм 9,6 О и 23,7, т,е. больше в 2,47 раза, Следовательно. в заявляемом покрытии частиц размером менее 20 мкм больше в 2 раза, чем у прототипа, поэтому оно более эффективно проникает в поры, пропитывая более толстый слой смесиДля сопоставления некоторых материалов на зерновую основу был проведен ситоким металлом, что обеспечивает уменьшение пригара на отливках,По имеющимся данным в известных решениях отсутствуют признаки, сходные со5 всеми признаками, которые отличают отпрототипа заявляемое техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенныеотличия10 Граничные значения аморфного графита, поваренной соли, борной кислоты, асбозурита, литейного кокса и техническоголигносульфоната в заявляемом покрытииопределены экспериментально,15 В краскомешалку наливают 2/3 частинеобходимого количества воды, загружаютасбозурит и поваренную соль, после 25-30мин перемешивания добавляют аморфныйграфит, барную кислоту и литейный кокс.20После 12 - 15 мйн перемешивания добавляют воду до плотности 1,36 - 1,38 г/см, а эазтем вводят технические лигносульфонаты иперемешивают 10 - 15 мин; Плотность покрытия должна быть 1,16 - 1,18 г/см,25 Для определения эффективности состава для получения протиЪопритарно-упрочняющего покрытия в зависимости отколичества введенного аморфного графита,поваренной соли, борной кислоты, асбозу 30 рита, литейного кокса и технических лигносульфонатов были приготовлены составы сграничными и оптимальными соотношениями компонентов, атакже выходящими заграничные новых компонентов.35 Для выбора оптимальных значений былоприготовлено 7 составов смесей и один известного противопригарногопокрытия для литейных форм (прототип), указанных в табл. 2.При определении ситового анализа по 40 крытий прототипа и заявляемого установлено, что средняя величина ф) остатка натаэйк 6 составиладля прототипа 25,6"-,ь, азаявляемого 47,4 (см. табл, 3, и, 1.2). Это,вероятнее всего, зависит от того, что асбо 45 эурит имеет большее количество тонкодисперсных частиц, чем асбест и гипс, т.костаток на тазике распределился по размерам следующим образом: размер 20-50 мкм1780517 П -- 100,вый анализ асбестового порошка. гипса иэсбозуритэ (табл, 3, 4, 5),Как видно иэ табл. 3, остаток на тазикедля асбестового порошка составляет 20, аэсбозурита 55%, что в 2,5 раза выше и распределяется по размерам частиц 10 - 20 мкми менее 10 мкм в сумме 9 и 52% соответственно. Таким образом, в асбозурите тонкодисперсных частиц в шесть раэ больше, чемв асбестовом порошке, потому что асбестявляетсяволокнистым материалом (горныйлен). Он хорошо размягчается водой, но во локнистая структура его нЕ изменяется ипри применении в покрытиях для окраскиповерхности форм и стержней он плохо проникает внутрь и в основном остается на поверхности,Сопоставляя содержание асбестовогопорошка в известном покрытии (прототип12-14%) с содержанием асбозурита в заявляемом (5-6%) количество тонкодисперсных частиц размером 10-20 мкм и менее 10мкм составит в 2 раза больше, т,е. против52 ов эсбозурите, что в три раза меньше,Количество остатка на тазике гипса составило 10% (табл, 3, 4) и распределилось поразмерам 10 - 20 мкм и менее 10 мкм, Поэтому существенной роли на проникновениепокрытия в поры формы гипс не имеет, оностается на поверхности,Как видно из табл, 3, 6, 7, ни кокс, ниалюминиевый порошок на глубину проникновения покрытия в поры формы не влияет,т к. нетчастиц менее 10-20 мкм,Кроющую способность состава оценивают по потечности, Изготавливают образ цы в виде пластин (,130 х 25 х 25) изиспытываемого материала. Пластины окрашивают однократным окунанием в испытуемое покрытие с двухсекундной выдержкой,Затем производят 10 мин, сушку при 200 Св вертикальном положении, После охлаждения измеряют толщину окрашенных образцов в верхней и нижней частях пластины нарасстоянии 100 мм друг от друга. Из полученных замеров выводят средние результаты толщины образца с покрытием вверхней и нижней частях пластины (табл. 4),Потечность определяется по формуле где П - потечность покрытия, ;А - средняя толщина пластины С покрытием в верхней ее части, мм.В - средняя толщина пластины с покрытием в нижней ее части, мм;- расстояние между симметричнымиверхними и нижними точками нэ пластине,равное 100 мм,Например, потечность для прототипа5 составляет П = 28,71 - 27,22 100 = 1,49; 100 10 для заявляемого состава 3 27, 15 26,41 100 0 74 о 10015 Как видно иэ полученных значений потечности. онэ в два раза меньше у заявляемого покрытия, Поэтому использование в составе покрытия асбозурита с большим количеством тонкодисперсных частиц, вероят нее всего, способствует уменьшениюпотечности, т.е, улучшению кроющей способности покрытия.В таблице 5 приведены показателисвойств составов для получения противо пригэрйо-упрочняющего покрытия литейных форм и известного (прототипа).Окраска форм производилась с помощью кисти слоем толщиной 0,6-0,8 мм и в двэ последовательных приема, С каждым 30 составом покрытия было отлито по 24 шт.валков массой 2-3 т. Сушка форм производилась при температуре 420-440 С,Согласно данным проведенных исследований и опробований в промышленных 35 условиях заявляемое изобретение с базовым обьектом (прототипом) обладает следующими преимуществами:повышена седиментационная устойчивость покрытия, была 89, стала(в среднем) 40 96 или выше на 8;увеличилась кроющэя способность покрытия, которая определялась методом потечности, была 1,49 , стала (средняя) 0,74% или в два раза меньше;45 повышена глубина проникшего слоя покрытия в форму (проникающая способность), вместо 2,8 мм стала в среднем 7,3 мм или в 2,6 раза выше;увеличилась толщина легкоотделимой 50 земляной корки с 3.5 мм до 7,7 мм, т,е. в двараза выше;брак валков по сплошному и частичномупригару, а также засорам отсутствовал. 55 Формула изобретения Состав для получения противопригэрно-упрочняющего покрытия литейных форм, преимущественно песчаных для получения валков реэинотехнической промышленно.,7 3 3 Продолжение табл,2 итн ова 1 сти массой 2 - 3 т. включающий аморфный графит, поваренную соль, борную кислоту, технические лигносульфонаты и воду, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью улучшения качества литейных форм и устранения брака валков по пригару и засорам за счет повышения проникающей способности состава, его седиментационной устойчивости и кроющей способности, он дополнительно содержит асбозурит и литейный кокс при следующем соотношении мдс, ,:Аморфный графитПоваренная сольБорная кислотаАсбозуритЛитейный коксТехнические лигносульфонатыВода1780517 12 Таблица 3 лжение та блиц одолжение табл,4. бразцах верхних ых на четыре- в числителе среднее значение тол точек образца, а в знаменателеин, полижних1780517 13 Таблица 5 Показатели свойств пок ытий составов Свойства покрытий 1,15 1.24 1,19 1,20 1,16 1,18 1,17 Плотность, г/см Условная вязкость,С Седиментационная устойчивость,% Кроющая способность (потечность),Толщина проникающего слоя (проникающая способность), мм . Толщина легкоотделймой земляной корки, мм Брак валков,сплошной пригар частичный пригар Засо ы1,27 24 20 23 22 23 35 95 96 94 95 97 89 0,71 0,74 1,49 0,77 7,2 7,2 5,6 7,9 6,9 7,3 7,8 2,8 7.7 7,3 5,8 8,1: 3,5 нет нет нет нет нет нет 292512,5 нет нет нетнет нет нет нет нет нет. СоставительН.филипченкоРедактор Т.Орловская Техред М,Моргентал Корректор А,Коэориз Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4444 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5