Теплоизоляционное покрытие для металлических литейных форм

Авторы патента:

ГОРЕНКО ВАДИМ ГЕОРГИЕВИЧ

РАСПОПИН ИВАН МИХАЙЛОВИЧ

КОВАЛЕВ ОЛЕГ МИХАЙЛОВИЧ

ЗЛОБИН ВАЛЕРИЙ ФИЛИППОВИЧ

ЯКОВЧУК ВАЛЕРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

ДОБРОВОЛЬСКИЙ АНАТОЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

B22C3 - Выбор составов для покрытия поверхности литейных форм, стержней или моделей

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -961841

Союз Советскик

Социалистнчесник

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 100481 (21) 32-,3646!у22 р2 1Я1) М. Кд. в гг с зуро с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153} УДК6 21 ..7 4 4 ..079 (088.8) Опубликовано 3рр982 Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 300982 (72) Авторы . изобретения

В.Г. Горенко, И.М . Распопин,О.PI . Ковалев, В.Ф

В. Е. Яковчук и A. Г. Добровольский (71) Заявитель

Институт проблем литья AH Украинской CCP (54) ТЕЛЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ЛИТЕЙНЫХ фОРИ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам покрытий на основе теплоизоляционных материалов, которые применяются для .защиты рабочей поверхности кокилей при изготовлении чугунных отливок

Известно покрытие для металлических форм, содержащее вспученный перлит, бентонит, серебристый графит, поливинилацетатный клей и воду при заданном соотношении ингредиентов j.1).

Известно так же покрытие, содержащее перлит, вермикулит, бентонит,. рыбный клей и воду при заданном соотношении ингредиентов (2 ).

Указанные покрытия обладают низкой прочностью и смываются металлом при заливке, что приводит к браку отливок.

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является краска, содержащая, мас.%: теплоиэоляционный наполнитель (асбестовый порошок) 38,0-41,0, глинистое свящующее (огнеупорная глина) 45,0-55,0, графит 5,0-10,0, органическое связующее (натриевая соль, карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 250-360 ед) 2,0-4,0 и воду до 1,16-1,20 г/см1 (3).

Однако прн высокой температуре поверхности металлической формд и при соприкосновении струи жидкого чугуна с покрытием оно легко смывается, вследствие быстрой деструкции органического связующего и раэупрочнения покрытия.

Цель изобретения вЂ” повышение стойкости н прочности покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что покрытие, включамщее теплоиэоляционный наполнитель, глинистое свяэуюцее, органическое связующее, графит и воду, .дополнительно содержит мелкодисперсные материалы на основе каменноугольных пеков, продуктов перегонки нефти и очистки природного газа, содержащие резольные вещества, и поверхностно-активное вещество, содержащее гидроксильные и карбоксильные группы, при следующем соотношении.ингредиентов, мас.Ф:

Теплоиэоляционный наполнитель 10, 5-15,5

Глинистое связутщее 7,5-12,0

Органическое свя-зующее 1 8-4,2

Графит О, 5-3,0

Поверхностно-активное вещество, содер.961841

t0 жащее гидроксильные и карбоксильиые группы 0,05-0,35

Иелкодисперсные материалы на основе каменноугольных 3 пеков, продуктов перегонки нефти и очистки природного газа, содержащие резольные вещества 2,0-4,0

Вода Остапьное

Одним из основных условий ликвидации образования отбела на поверх- ности чугунных отливок, изготовляемых в металлических формах, является нанесение на рабочую поверхность

Формы теплоизоляционного покрытия и нагрев формы до определенной температуры. Чем выше температура Формы, тем меньше склонность чугунных отливок к отбелу, но выше определенной температуры происходит деструкция органического связующего и покрытие легко смывается заливаемым чугуном. Поэтому в состав покрытия должны входить мелкодисперсные материалы на основе пеков каменноугольных, продуктов перегонки нефти или очистки газа (нефтебитумный сплав

B-1, тройной сплав или АСИГ-асфальтосмолистый мягчитель гранул), Эти про-30 дукты замедляют разупрочнение покрытия при высоких температурах.

В качестве мелкодисперсных пористых ячеистых или слоистых теплоизоляционных материалов используются ма-35 териалы с коэффициентом теплопроводности в пределах 0,075-0,115 Вт/м к и размером зерен меньше 0,16 мм.

К этим материалам относятся вспученный перлит марки ПВП (перлит вспу-4Q ченный пылевидный) с объемной массой меньше 180 .кг/м (ГОСТ 1083 2-14) или фильтр порошок с объемной массой, меньше 160 кг/м (PCT Украинской ССР

1344-70); измельченный вермикулит с 45 объемной массой меньше 155 кг/мм, молотая .шлаковая пемза (РТУ Армянской CCP 101-62); шунгизит с объемной массой меньше 200 кг/м (ГОСТ 975965) и др.

Исследования показывают, что для обеспечения оптимальных физико-механических и теплофизических свойств покрытий содержание в них теплоизоляционных материалов должно находиться в пределах 10,5-15,5 мас. 4. При содержании этих материалов меньше

10,Ъ мас.Ъ покрытие имеет большую величину коэффициента теплопроводности и в поверхностых слоях отливки начинают появляться цементные вклю- 60 чения. При повышении содержания в покрытии теплоизоляционных материаfIoB выше 15,5 мас.% происходит повышение плотности покрытия, затрудняет его равномерное нанесение на rioaepx- 65 ность металлической формы и снижает его физико-механические свойства.

Бентонит и огнеупорная глина повышают седиментационную устойчивость, улучшают кроющую способность покрытия и повышают прочность его на отрыв

Ф и срез. При содержании этих связующих меньше 7,5 мас.% снижается седиментацнонная устойчивость и наблюдаются . случаи смыва покрытия струей чугуна в процессе заливки. Повышение содержания огнеупорной глины или бентонита больше 12,0 мас.% приводит к повышению вязкости покрытия и ухудшению его нанесения на поверхность форьы.

Органические связующие в составе теплоизоляционных покрытий обеспечивают получение хорошей кроющей способности, хорошего сцепления с поверхностью формы, высокой седиментационной устойчивости, хороших физикомеханических свойств. В качестве органических связующих могут использоваться декстрин, поливинилацетатный клей, фурановые смолы и др.Ввод в состав покрытия меньше 1,8 мас.% органического связукщего не обеспечивает получения необходиыах его физико-механических свойств. При увеличении содержания связующих больше

4,2 мас.Ъ наблюдается прекращение роста прочности покрытия и незначительный дальнейший рост других свойств.

Скрытокристаллический графит улучшает удаление покрытия с поверхности металлической формы после извлечения из него отливки. При его содержании меньше 0,5 мас.В он мало влияет на очистку поверхности формы. При повышении .содержания графита более

3,0 мас.Ъ происходит уменьшение прочностных свойств покрытия.

Поверхностно-активное вещество вводится в состав покрытия как стабилизатор с целью повышения его седиментационной устойчивости. В качестве стабилизаторов используются поверхностно-активные вещества, содержащие гидроксильные и карбоксильные функциональные группы. К таким веществам относятся альгенат натрия, эфиры целлюлозы, мылонафт и др. При содержании стабилизаторов меньше 0.,05 мас.Ъ седиментационная стойкость покрытий полу- . чается низкой и они распаиваются в процессе отстаивания в емкостях. При повышении содержания стабилизатора больше 0,35 мас.% дальнейшего повышения седиментационной стойкости покрытия не наблюдается и это становится экономически нецелесообразно.

Необходимость ввода в состав покрытия мелкодисперсных материалов на ос" нове каменноугольных пеков, продуктов перегонки нефти и очистки природного газа, содержащих резольные вещества или резорцин, вызвано тем, что они способствуют уменьшению скорости раэ961841

% упрочнения покрытия при высоких температурах. Следует подчеркнуть, что резольные термореактивные материалы переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. При нормальной температуре и начальной стадии повышения температур эти материалы называются реэолом, при промежуточных температурах нагрева-резитолом и при предельных температурах нагрева вЂ” резитом. По мере отверждения и перехода в следукщую 10 стадию уменьшается растворимость и

° плавкость материала и одновременно повышается ее твердость, прочность и термостойкость. При использовании в составе покрытий мелкодисперсных ма- 5 териалов, содержащих в своем составе резольные термореактивные материалы, в процессе нагрева при нанесении покрытия на поверхность нагретой до оптимальной температуры металлической формы происходит частичное оплавление этих веществ и начинается деструкция с образованием механически прочного кокса в процЕссе перехода резола в резитол, что повышает их твердость и прочность и одновременно термостойкость покрытия. При соприкосновении заливаемого в форму металла с поверхностью покрытия процесс деструкции этих веществ протекает быстро, но .медленней, чем деструкция органических связующих. При деструкции этих веществ образуется механически прочный кокс, обеспечивающий повышение прочности покрытия при высоких температурах и ликвидирующий сьыв покрытия в про- 35 . цессе .заливки форм жидким чугуном.

Эти вещества, получаемые при коксовачии каменных углей и перегонке нефти, содержат кроме резола резорцин, который тоже превращается в 49 прочный кокс и уменьшает смыв покрытия.

Продукты очистки природного газа представляют собой материал по составу.подобный пеку. Он также содержит резол и при нагреве частично размягчается и переходит в прочный кокс, повышающий термостойкость покрытия.

При содержании в составе покрытия этих материалов в количестве меньше

2,0 мас.Ъ благоприятного их влияния на повышение термостойкости покрытия в момент заливки чугуна в форму не наблюдается. При повышении их содержания больше 4,0 мас.% дальнейшего повышения термостойкости покрытия не происходит.

Примером таких материалов может служить нефтебитумный сплав В-1 (ТУ

Союзасфальта от 25.03.1946), являющийся сплавом нефтебитума с природным асфальтитом, или тройной сплав (ТУ Главхимпласта 11-50), являющийся продуктом сплавления каменноугольного пека, облагораженного отгоном летучих продуктов со сплавом В-1, или продукт очистки газа (ТУ марки АСМГ).

Для приготовления теплоизоляционного покрытия используют вертикальные лопастные мешалки емкостью 0,251,0 м . Порядок загрузки компонентов

3 следующий. В. мешалку заливают воду и последовательно загружают мелкодисперсный теплоизоляционный материал, огнеупорную глину или бентонит, скрытокристаллический графит, мелкодисперсные материалы на основе каменно угольных пеков, продуктов перегонки нефти или очистки природного газа и перемешивают в течение 4-6 минут.

Затем добавляют органическое связук%цее и ПАВ и дополнительно перемешивают 8-12 минут.

Для нанесения теплоиэоляционного покрытия используют обычные пульверизаторы.

Составы и свойства предлагаемого (составы 2-10 ) и известного покрытий (состав 1) приведены в табл.1 и 2.. 9б1841

nI с

СЧ

ГЧ

I ! Ю

СЧ с

ln lA с с а .Ю -(«-!

\4 с

00 с

П1

C) с

СЧ

LA %4 м Ю с с с 01

Ю ! О

<Ч 00 с с

%! а4 л с

00!

Ч с

Ю м

%-4

Ю с

СЧ

IA с

C) IA IA

Ю ц \ с Ю

Ю СЧ I о (б

О) с

Ю Г

%-4 Ю с с с м

Ю СЧ I

IA с

%-Ф

1 01 !

Ю с м

Ю с (Ч

Ю !

Ч с

LD м

1 1

Р4 с

Ю с-!!

0 )

<Ч с

LA л с с (Ч %-4

%-! с

01 с г"1

CI с

M !

1 1

1 СЧ I

1 I

I вЂ” вЂ” 1

C)! с3 с

ÐI

IA с

00 с т 1

%4 с

CO ч-4

I 1

I х и а

ItI

1 .I

I !

1- х

Ф х

fL !

4 х х

It! х а о

Э х о он н х

3 е а щ а

0 4

3 ф .о ы но о д еа о а оо к н х х о н х б! !

О о

1 о а . u н г, 1

«-! I

1! б 1

«! I

I х 1

t!!

О I

IO 1

1 01 !

0О

1 1

I I !

1 I !

I вЂ” вЂ” !

Ю о з

И 1

el н о о.г вЂ” з

I !

1 rt

Ю IA с Ф Р4

I г4 c-I о

5 о а о

I а н

1 е (О Ю с с! . (Ч Ф

О «1 х 1 3 ах а н н g а-!

ltI Э & 1

Ж Е !1) Щ

СЧ сй

Ю с с л

1 м ю

1 3

«Ч I

1 3! Ю

Ф I м

1 1

«3 1

° 3

Ф4

EV с

° Ф

I. а0 1

Ю «a3

° 3

Ю с

afa

I 30 !

1 о

0 IC «О

О: aII, х !И1

C) «"3 с Ф а о х

lk 1ф а о а о х

1 .. I

1 I

1 ««Ъ 1 ! 1

° 3

\ ъ3

Ю (с3 с

° 3

1 Ф

I !

РЪ

° Ф

Ю с

%-«

° 3

1 !

I .M

0 Э од он. ко

«Ь

« Ъ

Ю с

1О с-3 с т 3 !.

CFl

1 1

1 I а" 3

Саа с

«Ч!

1 1

I 1

f о

I о

3 в Я

1 «е 0,,5 хФ х

3 О х ,33 н н о х а д v Ф.Ф

lk О о Ф. х

v. e о

33 0 н х" О а 33 В

Ф М Р

I33 X

3 О

С4 4й И

1 а

3 и о о о а

I Ф

1 333 н

I C о

1 333 .

v с

333 Ю.

О г с3

aaI а

Ф а

333

a!I . и о о

1:. !

1 .l

C) Ф

Ю с т4

«-3 сФ

Ю с

° 33

an M с с ч««Я

Ю 1 с

%-1, «

«Са с

Ю .Ю

ОЪ с

Ю Ю

° и .ОЪ с с а-3 . е3.«Ч Ю с . с ч-3 «с3. с! ОЪ. с с

М е

М> «Ч с с

«3 а аО с3 с

«ч tn г4 3 с с с .РЪ \«3

961841 а

v и о о х

3 о х о

3с о х Ф у х о х о а

Ф 0

0а Х

3С Н

43 Х н

О a!I о

Р 33 о о о

М х

- и а v

3 а э

Я н н

Ю а

«О an с с

«с3 а . Ю Ю

«с3 ОЪ «с с с с

«Ф « Ъ « 3

an а а

«"Ъ « с с с с3е «Р ° «Ч

Ю Ю и ф с с сй «Ч

Ю Ю an

«Ч Ю Э с с с с3 сЗ .. «с3

an an

«3a < Ъ с с

«М а. Ю . Ю л t o с с с

Ю « 3 CV а Ю гЧ . Гс г3 с с с сР M «я

Ю РЪ

3 «ЪЪ. с с

« Ъ 4

О Ю

С3 1 . с с

961841

СЧ I

I 1

1 ! o

1 ! ! () с

О ) т«

Ю тГ с

С) г«

O) c с с

LA т«

Ln тй т"4

О)

°:)

Ю о («Р с т-4 ()Ъ I

С) (4

С)

С) (4

I о (4 т-(-«т" ( с

o o о л

Г- л с с (o

О) т-1 (Ч !

С) (Ч

Г т-«

C) (О г-4 л о

)4) Л с

Ч Ю л (ч м,-« т-«г-4 с о о о л сГ с с о

1. (Ъ т) т-«т(c-« с с о о

С) (Ч (Ч

Ю т-( (4

ГЧ М г«т г! г ою

I ! Щ I I

1 («) I л

1 1-(1

V I о

1«.) 1 вЂ” Ч

l 1 л о

° т) Ф с (-4 О м с

« » т-« л

ГЧ

1 л т-«

ГЧ

1 !.. (л ч т-« о о

C) I

С) м с

LA т-«

Ю с !Г т-4

С) (с« с LO

c3 с т-(л о ()) м с с ю о т)

ГЧ (Ч

Ю т-« т-«

1 (О (О (-« (.» л т3 .

ГЧ

С) м

ГЧ

ОЪ

СЪ

C) C) м с

1 I

1 1 вЂ” вЂ” 4

l ! )

I 1 (4 ,I I

iA м с

1 ()) M т-«N г« г-! с о о

С)

ОЪ

C) (Ч

ОЪ (Ч

1 I

I . 1 I !

«1 1

1 I 1

1 1

1 I

1 I т-« l

Ю м т-(Ю

1 л (Ч гЧ

С) Ю тй

Оо

Ю с

1 1

I I

1 1

I 1

1 1

I . 1

1 1

1 I

1 1

1 («I

I Д 1

I !.(1 и

1 К о I Д 1

1 О

I I

1 I

I 1

1 l

Г»

ОЪ

С)

«.

Г»

««! !

Ф I

I х

Ц о

Ц о а

1:l

СО

1. I вЂ” 4

I I

I I!

I 1

I I

I Г 1

l 1

1 вЂ” !

1 (О I!

1 (() Я c«I а а х )«.) о .а о

С r. х х (««х

u z» о о х (c) («) о Ф а а 0 о ((I у a.

4! х Ф

«), 7. ()Ъ М Г л (О (О ()!) О:) О с с т4 г(\4) (Ч (О С) с с C) Ю

LO C) с т-«г4 Г (Ч LA О) с ««) LA () с т-«О:) т-« чэ ()) л с Г ОЪ

1 О! Ю с с г4 (С) 00 Ю (О LA О )

О) т< ()Ъ (() г« («) ГЧ LA О Ъ с с . ф т-4 т)

О Ъ т« с с с т"«т-«Ch Ю ()Ъ LA с (Ч «М (г\ с с с т-«ОЪ тО о о л (Ч Г» ° !Г с с с л (ч о

Е о

» о

Ф х

»о о О ) т-« (Ч

«! \

С) Г 4

С! т4 (Ч

ОЪ т-«

«.! х с х х х х о

1-! и о

l о а

И о

«»

Ф !

4 (-( х

Ф х

Л х т)

- Э (c) !.

1 т\ О"\ т-«т-«

-! г« о о

O) г4

Ю ! т-« о о

И ! (О х

«.! о

Q х ц о (!) 14 ь

Ф »

»3Ъ

»4 м

3М

° 4

СЧ

° » В

»4 I

М:3 ! 3tt 1 н

Ф 1

Х I

° 4

Ю (Ч

»Ч

СЧ

4Ч

СЧ

»t3

3 о а о х

Ю . C»

4О а о х

3 о а о

lD ю

<Ч .1

43)

4Ч

»3Ъ

Ю (О

»33

3 о а о х

С»

»-4

3А

1 !

t м.

° 3

СЧ 3» 3»

»Ч.

\Р м

4Ч а о а о

Г 1

Э а о

СЧ

С»!

1 !

СЧ

3»4 (Ч

1 »3» 1

1 н

° 3Ъ

3 х

Ф а и

ОЪ

СЧ

4Ч

1 (О

3Ч

3 М

1 1

f .4 1 вЂ” 4

i, .I 1

1 I l 3 1 N I

1 1

t 1

1 . I

1 1

3 Т

1 1

1 1»-» I

I 1. ь м (Ч

МЪ

ЪО

° 4

Ф а о

tt;

34 и а Ф. 8нP ий

1н

Ë3

»3 .. н

CO.

»О

l. СЧ

1 и в»33

Р а

l х

5 н и а о е х е

З н и

Р» о

М н

v о ж о о

4» о а

»»Ъ о и о х а

I »33

I 03

1 Н

1 V

3 CC

3 О

I ft3

I O

Ф и

3 о о

R x

Д Ц ц о

I I

О Й

333 М

Н 34

О 333 н м

v ц ь .о о

Р»

X 1

Ф 1

44 1 о !

Ц о и 1

1.1

1..1

I.I

1. 1 333! Ф! н и о

1О

3 I ! l

1 I

3Ю1

1»-» .Ъ3

t I

I 1 43Ъ !

I СО

0 вЂ” -4.

1 .-1

I 1 !

1 .1t

1 1

3 3 t

I ! ! О! !

1 1

I 1

1 вЂ” -4 ! 1

1»»Ъ

1 1

4 !

1 3.

IL М

R х. о

Н 3» а е

»0 н Ф и х й. и

oâ€”

961841 р о

t б

I !

»3 1

»3Ъ (»Ч (I

I 1

961841

7,5-12,0

0,05-0,35

Формула изобретения

Составитель И.Волкова

Редактор М.Янович Техред С.Мигунова

Корректор Г.Решетник

Эакаэ 7358/14 Тираж 852 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

Реализация предлагаемого состава позволит повысить прочность красочного слоя на истирание с 65 до 106-123 r седиментационную устойчивость .через

4 ч с 3,1 до 0-1,4 см3 и через

24 "i с 6,7 до 0,8-2,0 см, равномерность оптимальной толщины слоя покрытия, предел прочности слоя покрытия на разрыв в среднем на 200-1000%, предел прочности покрытия на срез в среднем на 80-345%, полностью ликви- lO дировать смыв. покрытия в процессе заливки центробежных металлических форм жидким металлом, уменьшить объемный вес в сухом состоянии с 285295 до 205-225 кг/м, уменьши ц, коэф- )$ фициент теплопроводности с 0,125-0,130 до 0,109-0,113 Вт/мК,получить совершенно гладкую поверхность наружной части центробежной отливки (R> до 75115 мк), ликвидировать возможность появления структурносвободного цементита в отливке, улучшить форму графитовых включений и повысить прочностйые свойства чугуна отливок при растяжении с 212-216 до 234-254 МПа.

Теплоиэоляционное покрытие для металлических литейных форм, используемых преимущественно при изготовлении чугунных отливок, включающее теплоизоляционный наполнитель, глинистое связующее, органическое связующее, графит и воду, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы- 1З шения стойкости и прочности покрытия, оНо дополнительно содержит мелкодисперсные материалы на основе каменноугольных пеков, продуктов перегонки нефти и очистки природного газа, содержащие резольные вещества, и поверхностна-активное вещество, содержащее гидроксильные и карбоксильные группы, при следующем соотношении ингредиентов, мас.В:

Теплоиэоляционный наполнитель 10, 5-15,5

Глинистое связующее

Органическое связующее 1,8-4,2

Графит 0,5-3,0

Поверхностно-активное вещество, содержащее гидроксильные и карбоксильные группы

Мелкодисперсные материалы на основе каменноугольных.пеков, продуктов перегонки нефти и очистки природного газа, содержащие резольные вещества 2,0-4,0

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 442002, кл. В 22 С 3/00, 197.3.

2. Авторское свидетельство СССР

9 507392, кл. В 22 С 3/00, 1973.