Состав для получения защитного покрытия на литейных формах

 

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТ ,НОГО ПОКРЫТИЯ НА ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ, преимущественно металлических. включающий циркон, асбестовый порошок , 5%-ный водный раствор -карбокри метилцеллюлозы, воду, отличающийся тем, что, с целью повьппения стойкости кокилей путем повышения эрозионной стойкости покрытия и улучшения качества поверхности отливок, он дополнительно содержит карбид бора, ферросилиций, огнеупорную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х: Циркон 20-40 Асбестовый порошок 12-19 Карбид бора 4-8 Ферросилиций 3-6 Огнеупорная глина2-4 5%-ный водный раствор карбоксиметилцелтолозы 12-25 ВодаОстальное СО 4 СЛ Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 В 22

Я

Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2-4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3682608/22-02 (22) 23. 11. 83 (46) 30. 11.85. Бюл. В 44 (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследова тельский институт металлов (72) Д.В.Кириченко, Э.И.Темников, В.К.Парфенюк, Н.С.Филипченко, Л.Н.Вершинина, Н.Н.Овчинников, В.И.Комляков и P.Õ.Ãèìàëåòäèíîâ (53) 621.744.137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

138004, кл. В 22 С 3/00, 1960.

Авторское свидетельство СССР

Р 398322, кл. В 22 С 3/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР и 621443, кл. В 22 С 3/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 831336, кл. В 22 С 3/00, 1979. .(54)(57) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТ.НОГО ПОКРЫТИЯ НА ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ, преимущественно металлических, включающий циркон, асбестовый порошок, 5Х-ный водный раствор карбокси метилцеллюлозы, воду, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения стойкости кокилей путем повышения зрозионной стойкости покрытия и улучшения качества поверхности отливок, дн дополнительно содержит карбид бора, ферросилиций, огнеупорную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Циркон 20-40

Асбестовый порошок 12-1 9

Карбид бора 4-8

Ферросилиций 3-6

Огнеупорная глина

5Х-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 12-25

Вода Остальное

3 11

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам защитных покрытий для металлических форм, преимущественно кокилей.

Целью изобретения является повышение стойкости кокилей путем повышения эрозионной стойкости покрйтия и улучшения качества поверх - ности отливок, В составе по изобретению содержится циркон, который введен в состав покрытия как огнеупорный на полнитель.

Высокотемпературные свойства циркона имеют большое значение, тонкий слой огнеупорного покрытия препятствует физическому и химическому взаимодействию металла и кокиля, предотвращает привар на кокиле.

В сочетании с другими компонентами циркон, имеющий высокотемпературные свойства, препятствует физическому и химическому взаимодействию, создавая защитный зрозионный слой покрытия.

При введении циркона ниже

20 мас.Х не образуется защитный эрозионный слой покрытия. Если циркона больше 40 мас.X то уменьшается заданная прочность сцепления.

Асбест, теплопроводность которого равна 0 5 ккал/м ч С, в сочетании с цирконом улучшает тепловые свойства покрытия, снижает теплопроводность циркона, положительно сказывающаяся на стойкости кокилей и на качестве поверхности отливок. Применение выше 19 мас,X укаэанного компонента оказывает отрицательное воздействие на зрозионную стойкость покрытия и на качестве поверхности отливок, При введении асбеста ниже

12 мас.Х не обеспечиваются заданные теплопроводность и прочность, влияющие на качество отливок.

Карбид бора (как активатор сцепления и как легирующий компонент) способствует повышению стойкости кокилей, вводится в состав покрытия в измельченном состоянии, размер частиц равен 0,05-0,1 мм. Наличие его в количестве 4-8 мас.Х обеспе- чивает технологические свойства покрытия и повышение стойкости кокилей за счет уменьшения сетки разгара. Вор имеет малый ионный радиус (0,20 А), при заливке металла под влиянием тепла диффундирует в кокиль, 94560 повышая прочность поверхностных сло-. ев кокиля. При введении его ниже

4 мас.Х повышение стойкости кокилей не наблюдается, а при содержании его выше 8 мас. ухудшается седиментацнонная устойчивость покрытия.

Ферросилиций вводится в состав покрытия в измельченном состоянии с размером,частиц 0,005-0, 1 мм. Вве1р дение ферросилиция в покрытие в количестве 3 мас.7 способстчует образованию оптимальной шероховатости.

При содержании ферросилиция менее

3 мас,X шероховатость отсутствует, 1 выше 6 мас.Х ухудшается кроющая способность покрытия.

Совокупность вводимых ингредиентов (циркона, асбестового порошка, карбида бора и ферросилиция) с раз20 ной величиной зерен дает шероховатую поверхность кокиля, улучшая тем самым прочность сцепления покрытия с кокилем.

Для повышения прочности покрытий и создания химических сил связи используют частицы ингредиентов (циркон, ферросилиций) размером меньше

50 мк, взаимодействие которых оказывает большое влияние на структуЗО ру и прочностные свойства покрытия.

К тому же используемый циркон характеризуется малым линейным коэффициентом расширения, что также влияет на прочность сцепления (покрытие не откалывается от кокиля).

В предлагаемом покрытии прочность сцепления повышается также вводом комплексного связующего: огнеупорная глина и 5Х-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Способность покрытия сохранять свою сплошность и прочную связь с кокилем при высоких температурах, когда органические связующие выгорают (КМЦ), достигается введением связующего неоргани4 ческого происхождения (огнеупорная глина).

5Х-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (ГОСТ 5586-70) является связующим и стабилизатором, О он улучшает технологические свойства покрытий. При введении КИЦ ниже

12 мас.7 ухудшаются связующие свойства покрытия, а при содержании

КМЦ выше 25 мас.7 образуются газо вые раковины на поверхности отливаемых деталей.

Огнеупорная глина (ГОСТ 3226-69) вводится совместно с КМЦ в состав з 11945 покрытия как связующее и стабилизатор. Глина способствует седиментационной устойчивости покрытия. Она вводится в количестве 2-4 мас.7 так как при ее содержании более

4 мас.7 покрытие после сушки имеет мелкие трещины, что приводит к привару на кокиле и пригару на шейках, при содержании глины менее 2 мас.7 покрытие теряет связую- ro щие"свойства.

При выгорании органического связующего при 200-400 С происходит процесс деструирования основной цепи органического связующего с образованием низкомолекулярных продуктов с их возгонкой.

Огнеупорная глина теряет воду при 900-1000 С, происходит перестройка и упрочнение кристаллической 20 решетки с образованием огнеупорного муллита, повышающего термостойкость покрытия и прочность слоя покрытий.

Механизм взаимодействия вводимых компонентов следующий. 25

Совокупность вводимых компонентов циркона, асбестового порошка, карбида бора и ферросилиция, размер частиц которых равен 0,005-0,1 мм, создавая шероховатую поверхность, улучшает сцепление покрытия с поверх- ЗО ностью кокиля повышая эрозионную стойкость покрытия. При затвердевании покрытия дополнительно образуется большое количество пор, благодаря чему появляется возможность це- 5 ленаправленно регулировать теплофизическимн свойствами покрытия для обеспечения требуемой структуры металла в рабочем слое валка.

Содержащиеся в составе компоненты 4О способствуют улучшению качества по- . верхности валков за счет повышения эрозионной стойкости и определенной структуры в рабочем слое валка за счет измерения теплофизических

Ф свойств покрытия.

В табл. 1 приведены составы по изобретению и прототипа. В табл. 2физико-механические и технологические свойства составов по табл. 1.

Состав получают путем смешивания сухих измельченных компонентов в краскомешалке. Для получения устойчивой однородной массы используют компоненты покрытия — циркон, ферро- 5 силиций, карбид бора размером 0,10,005 мм. Чем дисперснее исходные порошки, тем более равномерную смесь получают, которая вследствие химических сил связи образовывает прочный эрозионный слой покрытия. Перемешивание производят 20-30 мин затем вводят суспензию огнеупорной глины в приготовленный 57-ный водный раствор КИЦ и выливают в краскомешалку, перемешивают еще 30 мин и добавляют воду. Получают однородную суспензию компонентов покрытия, которая после нанесения ее на нагретый кокиль, образует после высыхания прочный эрозионный слой покрытия.

Для обеспечения сопоставительного анализа с прототипом готовят состав (30) с известным оптимальным соотно,шением ингредиентов (табл. 1).

Как видно из табл. 2, лучшие свойства имеют составы 5„9 ° 15,16 ° 20 и 29.

Совокупность компонентов в указанных пределах позволяет получить прочный эрозионный слой с повьаиенной прочностью 15,0-15,2 Н/мм, базовьФ

8 Н/мм,вязкостью от 0,4 до 0,8 ° базовый 1,1 на С ° огнеупорность 1720.1760 С, базовый 1650 С, повышенное термоциклирование покрытия 12, базового 6. Покрытия исследуются на кокилях при отливке валков диаметром бочки 710 ° 1400. Температура заливки

:металла 1340 С, Определяют количество наливов в кокили до появления сет ки разгара и полную стойкость кокилей, забракованных вследствие недопустимого развития сетки разгара.

Как показали испытания, среднее количество наливов беэ сетки разгара кокилей, покрытых предлагаемым составом составляет 12 наливов, а для кокилей покрытых по прототипу 6.

Среднее количество наливов до выбраковки из-за недопустимой сетки разгара составляет соответственно 16 и

11. Количество брака по трещинам отлитых валков составляет для кокилей покрытых предлагаемым составом, 2,5% (в среднем), а по прототипу—

7, 57..

Применение состава по изобретению обеспечивает повышение эрозионной стойкости покрытий прочность сцепления повышается в 1,5-2 раза с

8 до 15 Н/мм, а также снижение теплопроводности покрытия благодаря образованию пористости с 186 до

156 Вт/м .К. При этом среднее количество наливов без сетки разгара ! увеличивается с 6до 12при уменьшении количества бракас 7,5 до 2,57..

1194560

25 4

Остелъное

25 14

То ле

° Ф

20 в

ФФ

° Ф

° Ф

° Ф

f5 5

3 l5 6

15 7

З5 о ю

° Ф

t2

15 5

° Ф

ФФ

15 5

IS 5

15 5

15 5

35

18 6

1В

ФФ

1В в

Зз

15 5

Осталъное

То не

1S $.

ФФ

15 S г1

35

15 5

N гз

1В

24. 45 15

1В

ФФ

18 -7

is 7

35 11

25. з

ФФ

20 5

ФФ

35 15

26

18 з

° Ф

16 10

30 (eyora» тнн) 3,7 з,г

20 t9 б

15 $

1З

15 5

12 3

t5 2

15 З

3S 15 5

35 15 5

35 15 5

29 35 15 5

16 6, 3!

5 7

is

12 в

1О . 7.

1В 7

is 7

1В 7

18 з з . 18 з

i8 9

ts 7

18 7

1В 7

is 7

1В 7

Таблетка I

2,2 остальное

1 94560

1 аблица 2,Т

Свойства составов

Номер состав по табл. 1 оличество ермоциклов

0,4

140

1 3 0,4

1700

14,3

0 ° 4

1,3

0,4

1700

1,4

0,6

1710

0,6

1,4

0,5

1720

0,8

0,6

1730

1 ° 5 0,6

0.,9

14,6

1720 .

159

1О

0 ° 4

0,4

14,0

1,3

1690

158

157

1,4

0,8

0 5

1700

14,3

1,5!

0,6

0,8

1730

156

1730

0,4

1О

0 ° 9

1,5

1О

0,9

1,4 0,5

1700

0,8

1650

1,4

0,4

1640

1,4

0,8!

0,4

15>0

158

14

0,6

1,4

0,4

1660

15,1

157

0 ° 8

1,5

0,6

1730

156.!

5 0

0,5

0,9

159

1,5

1710

15 ° 2

17

0,9

1,5 - 0,5

1720

14,9

10 18

0,8

1,4

0,4

1720

14,8

156

0,8

0,4

1,5

1720!

5,0

156

20

0,8

1,5

0,6

1730

15 ° 0!

12

0,8

1,4

0,4.1720

15,0

165

0,4

0,3

1,,..3

14,6

1620

150

0,3

0,3

1,5

1650!

3 9

145

1760

0,6

1,4

0,4

14,0

1?О

Огнеупор экость, Плотность, Толщина, ность, а с г/см мм С

Прочность Теплопросцепления водность, при 20 С, Вт/м.К

Н/мм

14,4 149

14,6 153

14,8 151

15,0 156

14,7 156

13 ° 9 157

13,8 156

1194560

Продолжение табл. 2;

Свойства составов

Номер состав по табл. 1

Прочность Теплопро- Количество сцепления водность, термоциклов при 20 С, Вт/м.К

Н/мм

Огнеупор олщина, ность, мм С

Плотность, г/см зкость а с

1720

12,5 152

13,0 154, 14,6 156

14,7 154

15,0 156

8,0 186

0,5

0,7

1,5

1700

О, 4

1,4

0,6

1720

0,5

1,5.0,8

1,5

0,45

0,8

1720

1730

0,6

0,8

1 5

1650

0,9

1,8

Составитель И,Куницкая

Редактор М.Келемеш ТехредЛ.Иартяшова КорректорГ.Решетник

Заказ 7353/ 14 Тираж 7.46 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 4