Состав для подготовки поверхности чугунных и стальных изделий перед эмалированием

 

СОСТАВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ЧУГУННЫХ И СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕД ЭМАЛИРОВАНИЕМ, содержащий железную руду, мел и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления эмали с металлической поверхностью, он дополнительно содержит окислитель, выбранный из группы: бихромат калия или натрия, нарганцевокислый калий , надсериокислый аммоний или марганец , серноватистокислый натрий, нитрат натрия или свинца, нитрит натрия, перекись марганца или свинца , перкарбонат натрия, соль хлорноватой кислоты и в качестве связующего вещество, выбранное из группы: жидкое стекло, бентонит, глина, бу-I ра, квасцы, цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: Железная руда0,5-10 Мел21-55 Окислитель, выбранный из группы: бихромат калия или натрия, марганцевокислый калий, надсернокислый аммоний или марганец, серноватистокислый натрий,.нитрат натрия или свинца,нитрит (Л натрия,перекись марганца или свинца,перкарбонат натрия,сояь хлорноватой кислоты0,5-1,5 Связующее вещество,выбранное из группы: жидкое стекло,бентонит, Ю глина,бура,квасцы,цеto мент2-8,5 | Вода Остальное ел 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..Я0„„1122753

3(51) С 23 D 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2-8,5

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 2968382/22-02 (22) 01.08. 80 (46) 07. 1. 84. Бюл. М- 41 (72) В.В.Дубров и Ю.А.Дудник. (7!) Институт проблем литья АН Украинской CCP (53) 666. 293 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 350870, кл. С 23 D 3/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

М - 316763, кл. С 23 D 3/00, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

11- 196074, кл. С 21 D 1/74, 1964. (54)(57) СОСТАВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ЧУГУННЫХ И СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

ПЕРЕД ЭИАПИРОВАНИЕМ, содержащий железную руду, мел и воду, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления эмали с металлической поверхностью, он дополнительно содержит окислитель, выбранный из группы: бихромат калия или натрия, марганцевокислый калий, надсернокислый .аммоний или марганец, серноватистокислый натрий, нитрат натрия или свинца, нитрит натрия, перекись марганца или свинца, перкарбонат натрия, соль хлорноватой кислоты и в качестве связующего вещество, выбранное из группы: жидкое стекло, бентонит, глина, бу-! ра, квасцы, цемент при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Железная руда 0,5-10

Мел 21-55

Окислитель, выбранный из группы: бихромат калия или натрия, марганцевокислый калий, надсернокислый аммоний или марганец, серноватистокислый натрий„нитрат натрия или свинца,нитрит натрия, перекись марганца или свинца,перкарбонат натрия, соль хлорноватой кислоты 0,5-1,5

Связующее вещество,выбранное из группы: жидкое стекло,бентонит, глина, бура, квасцы,цемент

Вода

1122753

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно химического, и может быть использовано для получения качественного . эмалевого покрытия на чугунных и 5 ст ал ь ных,из делия х.

Характер подготовки поверхности металлоизделий под эмалирование обуславливает качество эмалевого покрытия по сплошности, механической прочности, термостойкости и другим показателям. Для улучшения . прочности сцепления металла с эмалью стальные и чугунные изделия перед эмалированием подвергают 15 специальной обработке, например, в озонирующем растворе 1.1 посредством термодиффузионного насыщения эле — ментами, оттесняющими углерод в глубь металла Е2 3 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав, содержащий смесь железной руды (40-100X) и мела (60-07), отжиг проводят при 800-1100 С в тече- 25 ние 6-10 ч. Этот состав применяют в производстве чугунной эмалированной арматуры. После механической обработки отливки помещают в печь при

100 †1 С, их укладывают рядами в горшки и засыпают обезуглероживающей смесью. Термообработанные детали опескоструивают и эмалируют мокрым способом. Эмалированные от— ливки контролируются по электростатической сплошности при 8000 В и

35 по термостойкости методом теплосмен 13 j.

Недост атками из ве ст íî Fo сост а— ва являются появление пригаров руды к поверхности чугуннь1х отливок вплоть до спеченных глыб и газообразования при последующем обжиге эмали, наблюдающиеся при колебаниях режима отжига по температуре.

Вследствие большого перепада тем45 ператур в действующих печах камерного типа верхние горшки с деталями прогреваются сильнее, а нижние слабее, что и приводит к различной интенсивно-.ти процесса обезуглероживания. Другой причиной газообразования служит недостаточно плотный контакт между обезуглероживающей смесью и поверхностью детапей, так как средняя фракция дробленой железной руды составляет М-7 мм. Кроме того, обезуглероживающая смесь в некоторых местах осыпается с поверх- .

Железная руда

Мел

Окислитель, выбранный из группы: бихромат калия или натрия,марганцевокислый калий,надсернокислый аммоний или марганец, серноватистокис— натрии (1а2 $203) нитрат натрия или свинца,нитрит натрия,перекись марганца или свинца,перкарбонат натрия (1а СО4 ЗН О или 4Иа СО+

"Н CO ), соль хлорноватой кислоты (КС10з) 0,5-1,5

Связующее вещество, выбранное из группы: жидкое стекло, бентонит, глина, бура, квасцы, цемент

Вода

0,5-10

21-55

3,0 — 8,5

Остальное

Отливки с нанесенным составом в виде шликера толщиной 3-7 мм сушат на воздухе при 100-150 С в течение 20-30 мин и подвергают термообработке с выдержкой 6-10 ч при

800-1 100 С. Режим отжига зависит от применяемой марки чугуна и стали под эмалирование.

Нанесение обезуглероживающего состава в виде суспензии на изделия осуществляют окунанием, а не засыпкой в горячей печи, что исклюности отливок, что также способствует неравномерной глубине обезуглероженной зоны.

Цель изобрете.ния — повышение проч» ности сцепления эмали с металлической лов ерхност ью.

Цель достигается тем, что состав для подготовки поверхности чугунных . и стальных изделий перед эмалироваванием, содержащий железную руду, мел и воду, дополнительно содержит .окислитель, выбранный из группы. бихромат калия или натрия, марганцево кислый калий, надсернокислый аммоний или марганец, серноватистокислый натрий, нитрат натрия или свинца, нитрит натрия, перекись марганца или свинца, перкарбонат натрия, соль хлорноватой кислоты и в качестве связующего вещество, выбранное из группы: жидкое стекло, бентонит,глина, бура, квасцы, цемент при следующем соотношении компонентов, мас.7:

753

Т аблиц а

3,0

55 Марганцево- 1,5 Жидкое кислый калий стекло

0,5

6,0

1,0 Глина

38 Перекись марганца

l0 з 1122 чает тяжелый физический труд при по-" вышенных температурах и более гиги— енично из-за отсутствия пылевыделений. При этом расход состава уменьшается, так как отпадает необходи— мость в заполнении обезуглероживающей смесью всего внутреннего объема отливок и окружающего пространства между ними.

Железная руда в составе должна . 1п быть более мелкой фракции — от пылевыделенной до 3 мм, а мел молотый. Увеличение содержания мела в составе способствует снижению пригара или его отсутствию и не 15 требует слишком высоких температур нагрева (вьппе 1000 С). Окислитель обеспечивает меньшую чувствитель— ность процесса обезуглероживания к пониженным температурам отжига и колебаниям его режима во времени. При наличии связующего обезуглероживающий состав прочнее удерживается на поверхности эмалируемых деталей и самопроизвольно не сползает с их.поверхности.

При содержании железной руды в составе смеси на нижнем пределе

0,5Х и соответственно максимальном содержании мела 557 на поверхности чугунных и стальных изделий после отжига пригары смеси практически отсутствуют. Увеличение содержания железной руды более IOX при уменьшении содержания мела ниже

21Х способствует повьппению степени

35 пригара, что нежелательно, так как требует больших затрат времени на очистку деталей от спеченной смеси.

Содержание окислителя в составе менее О,SX не оказывает какого-либо заметного влияния на скорость процесса обезуглероживания, тогда как его содержание более 1,5Х уже существенно не улучшает ее. С увеличением содержания мела расход связующего уменьшается, поскольку мел имеет, более мелкую фракцию, чем железная руда. При содержании связующего менее З,OX шликер обезуглероживающей смеси слабо удерживается на поверхности изделий.

Если же содержание связующего превьппает 8,5Х, то шликер обезуглероживающей смеси становится слишком вязким и его кроющая способность ухудшается. При этом степень пригара обезуглероживающей смеси также повьппается.

Пример. Под эмалирование отлита опытная партия чугунных и стальных золотников, диафрагмовых корпусов вентилей с диаметром условного прохода Д„-50, 70, 100 мм и плиток размером 10х60х х100 мм в количестве около 80 шт.

Термообработку литых деталей проводили в камерной электропечи по известному и предложенному способам.

Одну партию деталей помещали в короба и засыпали смесью железной руды и мела в соотношении 9:1 (известный способ) Другую партию деталей покрывали шликером обезуглероживающей смеси, составы и соотношение компонентов которой приведены в табл. 1.

1122753

Продолжение табл. !

21 Надсернокис- 1,5 Цемент 8,5 лый аммоний

3

5,3

35 Серноватис- 0,7 Бура токислый натрий

42 Аз от иоки слый О, 5 Квасцы 4, 5 натрий

Известный

90

Состав

Железная Мел руда

Г ,1 0 5 55 1,5

2 4 38 1,0

Т аблиц а 2

Содержание компонентов, 1

Окислитель Неорга- Вода ническое связующее

3,0

7,0

Для указанных 5 составов в качестве окислителя последоватепьно использовали марганцевокислый калий, перекись марганца, надсернокислый аммоний, серноватистокислый натрий, азотнокислый натрий, а неорганическим связующим соответственно было жидкое стекло, глина, цемент, бура, квасцы. Детали со слоем шликера толщиной 3-7 мм высушивали при 100-150 С в течение 20-30 мин

Для сравнения предлагаемого состава с известным проводили термообработку деталей из чугуна и стапи различных марок. Одну партию деталей помещапн в короба и засыпали

30 сме сью железной руды и мел а в соотношении 9:1 (известный способ ), другую покрывали шликером предло- . женного состава, который приведен в табл. 2. Для укаэанных 3 составов в качестве окислителя бып

35 использован, например, маргунцевокислый калий, а неорганическим связующим было жидкое стекло. Детали, покрытые шликером, высушивали при 100-150 С в течение 2040 30 мин, толщина слоя шликера составляла 3-7 мм. Обе партии деталей выдерживали при 1000-1040 С в

4 течение 8 ч.! l?2753

Содержание компонентов, Х

Состав

Вода

Неоргаиическое

Свя9 gjlO щее

Жел ез н ая .Мел руда кислитель

8,5

0,5

l0

Известный

90

Bes Hs- Веэ изме- Веэ изме- 238 менений лений лений

СЧ IS-36 На 3-й теплосмене 2. от кола эмали

175

СЧ 24-44 На 5-й теплосиене 1 откол эмали

То ае То ае То ие

194

242

247

ВЧ 45-5

I°

На 5-й теплосмене 2 откола эмали

201

ВЧ 42-)2

На 4-й теплосмене 1 откол эмали

209

254

На 5-й теплосмене 1 откол эмали

212

255

На 4-й теплосиене 2 откола эмали

Ст. 40Л

217

267

Термообработанные детали опескоструивали и эмалировапи мокрым способом — грунтовой и покровной эмалями 3132 и 92Т. Эмалированные детали после контроля сплошности покрытия при 9000 В испытывали на термостойкость — 5 теплосмен от 250 С о с последующим охлаждением. в воде поспе двухмесячной вылежки, т. е. в условиях, более ужесточенных по сравнению со стандартными (3 дня вы— лежки, 3 теплосмены c:T 200 С с по—

Продолжение табл. 2 следующим охлаждением в воде) . Параллельно для оценки прочности сцепления методом сдвига готовили парные образцы с эмалевым покрытием между ними. Результаты испытаний прочности сцепления металла с эмалевым покрытием по термостойкости и напряжениям сдвига после подготовки поверхности чугунных и стальных изделий под эмалирование с применением известного и предлагаемого составов приведены в табл. 3.

Т абаиц а 3

1122753

Сост авит ель В. Олей ниченко

Техред М.Надь Корре ктор N. Мак симишинец

Редактор Т. Кугрьппев а .

Заказ 8105/26 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, ч

Из данных табл.3 видно, что прочность сцепления металла с эмале.вым покрытием при испытании на термостойкость в ужесточенных условиях была после обработки в предлагаемом составе,. так как при отжиге на 3-5-й теппосменах при 250 С появлялись ото колы эмали на деталях. Наряду с этим после подготовки поверхности образцов под эмапирование в предлагаемом

10 составе напряжение сдвига между эмалевым покрытием и металлом увеличилось в среднем на 20-25Х.

Использование предлагаемого состава позволяет улучшить качество эмалированных изделий. Преимущество этого состава также состоит в возможности механизации операции нанесе— ния обезуглероживающей смеси на эмалируемые детали перед отжигом, например, путем конвейерного окунания из делий в ванне со шликером или пульвериэ ацией сме си на крупногабаритные изделия. Обработка предлагаемого состава более гигиенична вследствие отсутствия пылевыделений, со.став пригоден для печей любой конструкции. По предварительным расчетам ожидаемая экономия на 1 т эмалированных изделий от сокраще— ния расхода состава на 50-70Х и снижения трудозатрат по очистке деталей от спеченной смеси на 1020Х составит 30-50 руб.