Флюс для термохимической очистки стального литья от пригара

 

ФЛЮС ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ОТ ПРИГАРА, включаюпщй хлориц кальция, жидкое стекло, воду, технологическую Добавку , отличающийся тем, что, с целью улучшения чистоты поверхности отливок за счет повышения эффективности растворения пригарной корки и снижения себестоимости флюса , он содержит в качестве технологической добавки антипирен из нефелина , марганцевую руду и дополнительно поверхностно-активное вещество при следующем соотношении ингредиентов , мас.%: 66-77 Хлорид кальция 5-8 Жидкое стекло Антипирен из 0,7-1,5 нефелина 13-18 Марганцевая руда 4-6 Вода Поверхностно0 ,3-0,5 . активное вещество

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 0,7-1,5

13-18

4-6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛ М ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07НРЫТИЙ (21) 3507205/22-02 (22) 01. 11.8R (46) 15.06.84. Бюл. У 22 (72) Б.Н. Богомолов, В.П. Ткаченко, В.А. Самойленко, Е.Н. Мухин, А.П. Пигалов, В.Н. Нестеров, В.В. Бисярин, Ю.А. Курбатов, .Г.П. Дадыкин и С.М. Филонов (71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цеI ментной промышленности (53) 621.747.56(088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР

Му 221899. Кл. С 21 D 1/00) 1966.

2. Авторское свипетельство СССР

В 624913. кл. С 21 D 1/70 19?7.

3. Авторское свипетельство СССР

У 933805> кл. С 23 Q 5/00> 1980. (54)(57) ФЛЮС ПЛЯ ТЕРМОХИИИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ОТ ПРИГАРА, 3tSD С 23 6 5 00" С 21 D 1/70 включающий хлорип кальция) жипкое стекло, вопч> технологического добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшения чистоты поверхности отливок за счет повышения эффективности растворения пригарной корки и. снижения себестоимости фпю" са, он содержит в качестве технологической добавки антипирен из нефелина, марганцевую руду и дополнительно поверхностно-активное вещество при следующем соотношении ин-. гредиентов, мас.Ж:

Хлорид кальция 66-77

Жидкое стекло 5-8

Антипирен из нефелина

Марганцевая руда

Вода

Поверхностноактивное вещество 0,3-0 5

1097714

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам флюсов, используемым для очистки от пригара стального литья в процессе термообработки, и может применяться на металлургических и машиностроительных эаводаъ-.

Известна очистка стального литья от пригара в расплаве шлаков t1) .

Известен флюс j2j. который имеет 10 следующий состав, мас.Ж:

Глинозем 3-8

Хлорид кальция 70-75

Оксид марганца 8-12

Окись никеля 6-12 !5

Вода 3-5

Недостатками вышеуказанныхсоставов являются низкая степень очистки стального литья от пригара, высокая 20 стоимость и дефицитность окиси никеля и оксида марганца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для 25 термохимической очистки крупногабаритных стальных отливок, содержащий мас.X:

Хлорид кальция 2,2-4

Хлорид натрия 0,2-1 85 Зо

Бура 1-2, 5

Борный ангидрид 0,05-0,6

Фторцирконат калия . 0,02-0,3

Огнеупорная глина 0,3-0,65

Жидкое стекло 0,45-0,7

Вода 0,3-0,12

Этот флюс имеет сложный многQKQM понентный состав, наличие дублирующих веществ (хлориды кальция и натрия, бура и борный ангидрид), высокую стоимость исходных материалов, особенно фторцирконата калия, а также обладает низкой эффективностью очистки от пригара внутренних полостей отливок и их -горизонтальн"х верхних плоскостей 45 (при размещении в печи), так как расплав пригара и флюса не может оттуда стекать.

Цель изобретения — улучшение чистоты поверхности отливок за счет повы50 шения эффективности растворения пригарной корки и снижение себестоимости флюса.

Укаэанная цель достигается тем, что в флюсе для термохимической очистки стального литья от пригара, включа55 ющем хлорид кальция, жидкое стекло, воду, технологическую добавку, в качестве технологической добавки содержится антипирен иэ нефелина, марганцевая руда и дополнительно поверхностно-активное вещество при следующем соотношении ингредиентов, мас.X:

Хлорид кальция 66-77

Жидкое стекло 5-8

Антипирен из нефелина О,7-1,5

Марганцевая руда 13-18

Вода 4-6

ПАВ 0,3-0,5

Хлорид кальция выпускается промышленностью по ГОСТ 450-77. Жидкое стекло .содовое используется плотностью 1,47-1,52 г/см с модулем 2,32,4 по ГОСТ 8264-56. Антипирен из нефелина используется марки "Б" по

1ТУ 6-08-340-76 как отвердитель жидкого стекла и как компонент, повышающий прочностные свойства флюса при высоких температурах, и имеет следующий состав, мас.ч.:

PZ0S — 59 5,9

8102 - 17 1,7

М,о - 10 1

Ma 0 — 10 1

ИН3 — 4 0,4

Марганцевая руда используется с содержанием МпО> не менее 86 мас.ч. по ТУ 14-9-50-73, в которой содержится HnC0q - 1 мас.ч.,Nn02 $х024,5 мас.ч. В качестве поверхностноактивного вещества (ПАВ) могут быть использованы как анионоактивные, так и неионогенные вещества (ДС-РАС: кон такт Петрова, мылонафт и др.).

Флюс приготовляют следующим образом.

Марганцевая руда, хлорид кальция и антипирен из нефелина измельчают в мельнице и просеивают через сито, Затем в смеситель загружают порции хлорида кальция, марганцевой руды и антипирена иэ нефелина и перемешивают 2-3 мин. Затем добавляют воду, ПАВ (например, ДС-PAC) и перемешивают 8-10 мин. Непосредственно перед употреблением в полученную смесь добавляют порцию жидкого стекла и перемешивают 3-5 мин. Живучесть флюса после добавки жидкого стекла 2530 мин.

На поверхность отливки, поражекную пригаром, флюс наносят шпателем или кистью слоем 3-5 мм и отливки подвергают термообработке.

Каждую отливку перед термообработкой покрывают слоем флюса тол3 10977 щиной 3-5 мм. Флюс наносят на пригарную корку кистью. Все отливки термообрабатывают по следующему режиму. Нагрев со скоростью 100 С/ч о до 900 С, выдержка при этой температуре в течение 3 ч с последующим охлаждением вместе с печью до 600 С, О а затем на воздухе.

После термохимической очистки отливок оставшийся на них пригар очи- .10 щают шпателем и взвешивают. Количество оставшегося пригара на каждой отливке характеризует эффективность флюса.

Испытания показали, что предлагаемый флюс эффективно воздействует на удаление пригара от отливок в процессе их термообработки.

Удаление пригара при помощи предлагаемого флюса происходит следующим ъо образом.

На крупных стальных отливках всегда имеет место механический пригар, образующийся в результате проникновения жидкой ст."ли в поры формовочной смеси. Для устранения такого пригара производится окисление проникшей в формовочную смесь стали оксидом марган ца и хлоридом кальция, входящими в состав флюса.

Иагнетит и гематит, находящиеся в плоскости раздела "отливка-форма", имеют плотное строение и высокие механические свойства. Это обеспечивает прочную связь пригара с отливкой. Для уменьшения этой связи магнетит и гема35 тит необходимо восстановить до низких окислов или перевести их в фаялит. Этот процесс происходит при высоких температурах от взаимодействия

40 высших окислов железа с окисью алюминия, входящей в состав антипирена, и окисью кремния, содержащейся как в антипирене из нефелина, так и в пригарной корке. .Фаялит (2FeO Si0<) и вюстит (Pe0) имеют очень низкие механические свойства и расположены в зоне раздела отливка-пригарная корка образуя разделительный слой между отливкой .и пригаром.

В итоге создаются благоприятные предпосылки для качественной очистки литья °

Для создания наибольших касательных напряжений между отливкой и коркой пригара, возникающих при их нагреве и охлаждении из-за различных

14 4 коэффициентов линейного расширения отливки и пригара и аллотропических превращений кремнезема, необходимо слой пригара перевести в прочное монолитное состояние. Тогда разделительный слой между отливкой и прига» ром, состоящий из фаялита и вюстита, будет иметь большие деформации, что приведет к его разрушению. В результате этого произойдет отделение пригара от отливки.

Прочность пригарной корке придает жидкое стекло, входящее в состав флюса. При взаимодействии жидкого стекла и углекислого газа атмосферы печи

\ образуется гель кремниевой кислоты, который при нагревании превращается в кремнезем и цементирует пригарную корку.

Для обеспечения высоких механических свойств пригарной корки при высоких температурах используется каталитическое действие металлоиммонийфосфатов, содержащихся в анти-. пирене из нефелина. Эти соединения ускоряют рост и увеличивают размеры пространственно сшитых макромолекул геля кремниевой кислоты. В результате этого прочность пригарной корки возрастает до 5-8 кгс/см при 1000 С.

Перечисленные выше взаимодействия флюса с окисленной поверхностью отливки и коркой пригара позволяют производить качественную очистку стального литья пригара, совмещенную по времени с его термообработкой.

Эффективность очистки определяют на образцах, залитых в песчано-глинистые формы, путем взвешивания оставшейся на отливках после термохимической очистки формовочной смеси, которую затем удаляют механическим способом. Масса образцов 180 кг, величина пригара 10-15 мм, время очистки (термообработки) 16 ч. В производственных условиях очищали отливки опорных роликов массой 5 10 и 20 т.

Составы флюсов приведены в табл . 1, а результаты испытаний в табл. 2. (где составы В 1-3 — предлагаемые, а составы В 4 и 5 — известные).

Реализация изобретения позволит производить качественную очистку стальных отливок среднего и крупного литья от пригара в процессе их отжига или нормализации без расплавления пригара.

1097714

Таблица 1

Ингредиенты 4 . 95

Хлорид кальция

72,5

1,85

Хлорид натрия

2,5

Борный ангидрид

0,6

0,02

Фторцирконат калия

Оксид марганца

0,3

0,6

5,5

Глинозем

Огнеупорная глина

Окись никеля

6,5

Жидкое стекло

1,5

0,7

Антипирен из нефелина

13

Марганцевая руда

ПАВ (ДС-PAC) 0,4

0,5

0,3

0,2 5

Вода

Свойства

0,53 образцов 180 кг

0,24

0,44

1,03

2,5

1 5

2,6

3,1

Эффективность очистки литья, кг оставшегося ! пригара, для: отливок опорных роликов ° 5 т

Количественное содержание составов флюсов, мас.ч.

Таблица 2

1 -I- « /Количественные показатели свойств для составов

Г 1.

В 1 Р 2 Ф 3 94 Ó5

1097714

Продолжение табл. 2

Количественные показатели свойств для составов

Свойства

10 т

2,3

1,4

2,8

2,5

20 т

2,3

2,6

Корпуса смесителя

107 кг

0,2

Время очистки (термообработки), ч

32 16

27 16

2.7-36

36 16

Толщина пригара, мм

8-15 10-15 6-10 10-15 5-10 10-15 10

Составитель И. Куницкая

Техред И.Гергель Корректор С. ШекмаР

Редактор П. Макаревич

Заказ 4162/26 Тирам 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4

-т—

ВЗ 94 95