Защитное покрытие для изложниц и способ его приготовления

 

(72) Авторы . изобретения

В. И. Дейнеженко, В. М. Масалович, В.А. Рябин„ ова, Г. Н. Плотников, В. Н. Брунов и Е. Ф. шкурко„.

" " : 3Pqq

" 7Щ7щ

11 Г л К Ц $ f; (((5. Б.1. И 0 (7! ) Заявитель

{54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИЗЛОЖНИБ И СПОСОБ

ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области литей ного производства, а именно к замкнутым покрытиям для изложниц, применяемых при разливке стали и чугуна, и способу приготовления покрытий.

В качестве покрытия для защиты поверхности изложниц применяются неорганические огнеупорные материалы, содержащие оксиды магния и кремния (1 и 2).

Недостатком этих покрытий является их слабая адгезия к поверхности изложниц, что обуславливает недостаточные защитные свойства покрытий, приводит к быстрому разрушению сталеразливочной оснастки и появлению на поверхности. слитков дефектов, затрудняет их дальнейшую механическую обработку.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому резо зультату является покрытие для изложниц, содержащее гидроокись металла (гидроокись магния) 30-50% и материал, содержащий окись магния (10,5-14,7%) и

2 окись хрома (39,5-55,3%) (3). Покрытие обладает высокой огнеупорностью, имеет хорошую адгезию к поверхности излож нины.

Однако в известном покрытии используются весьма дефицитные н дорогостоящие материалы, кроме того, известное покрытие обладает недостаточно высокими защитными свойствами из-за содержания в нем около 10% структурной влаги и небольшой толщины защитного слоя.

Целью изобретения явпяется повышение качества поверхности отливок и снижение себестоимости покрытия.

Для достижения цели покрытие, включающее гидроокись металла и материал, содержащий окись хрома и окись магния, содержит в качестве материала, содержаmere окись хрома и окись магния, кромитовую руду и дополнительно хромовый ангидрид при следующем соотношении ингредиентвв, вес.%:

3 О715

Гидроокись металла 14-17

Храмов» . ангидрид 22-25

Хромнтовая руда Остальное

И качестве гидроокиси металла покрытие содержит гидроокись щелочного или щелоч ноэемельного металла.

В способе приготовления покрытия, включающим смещение ингредиентов, хромитовая руда предварительно обрабатывается в щелочной среде при перемешивании IO с гидроокисью металла при 85-100оС s течение 20-40 мин с последующим отделе нием жидкой фазы, после чего вводятся хромовый ангидрид и вода до вязкости покрытия 20о Баме. 15

Хромитая руда, доступный природный материал, содержащий оксид хрома до 48%, оксид магния до 23% (в виде шпинели), окснд алюминия до 8%, оксид кремния до

10%. Обработка хромитовой руды в приве-20 денных выше. условиях приводит к значительной активации поверхности эа счет частичного удаления из кристаллической решетки алюминия и кремния с образованием алюминатов и силнкатов (Или аЛюМо-25 силикатов) металлов.

Более реакционноспособные материалы такие, как гидроокись натрия и: бария, достаточна активируют хромитовую руду за

20 мин при температуре суспензии 85оС 5О

+5, Опытом установлено, что продолжительность обработки более 20 мин существенно не влияет на физико-химические свойства конечного покрытия. Для менее

P8BKIlH0HHocH0c06HbIx PHQôo0KHceé кальция 35 алюминия и т.д. технологически достаточным временем является 40 мин и температура 100ОC. Повышение температуры выше 100 энергетически не целесообразно, так как достижение точки кипении (104оС) приведет к испарению воды с дополнительной затратой энергии, не ускоряя процесс активации руды.

При введении хромового ангидрида по45 следний заполняет активированные центры, что обуславливает значительное повышение поверхностной активности и адгеэион= ной способности материала для покрытия.

Он взаимодействует с металлом изложницы с образованием хромитожелеэного защит ного слоя, принадлежащего покрытию и стенке изложницы.

Расплавленный хромовый ангидрид (температура плавления 196оC) хорошо смачивает поверхность изложниц, чем де- 55 стигается повышенная сплошность покрытия при его нагревании. При.температуре выше 850 С заканчиваются процессы

55 4 перехода хрома из шестивалентного соотояния в трехвалентное. В этот период достигается максимальная активность соединений. Образовавшиеся хромиты железа, щелочных и щелочноземельных металлов, окись хрома более активно взаимодействуют с поверхностью изложницы, чем нанесенные в равновесном состоянии.

Продукты термической обработки покрытия имеют величину частиц 0,3-1 мкм, что . также положительно влияет на увеличение сплошности покрытия.

Содержание хромового ангидрида должна быть достаточным для смачивания в расплавленном состоянии частиц обработанной хромовой руды, поверхности изложниц, образования при нагревании выше

800ОС хромитов Ме и окиси хрома, равномерно распределенной в среде более крупных частиц хромитовой руды. Экспериментально установлено, что минимальным содержанием СПО 5 в покрытии должно быть 22 вес.%. Понижение приводит к сни снижению показателя адгезии покрытия (покрытие хрупкое, ломкое). Повышение . содержания Gr 0> более 25 вес.% экономи-чески нецелесообразно, так как продукт дорогой, а улучшение физико-химических свойств покрытия в этом случае незна» читель ное.

Применение обработанной хромитовой руды и хромового ангидрида придает покрытию ряд новых физико-химических свойств. Отсутствие структурной воды в покрытии устраняет выделение паров воды при разливке стали, обеспечивает пластичность покрытия на ранних стадиях образования защитной керамической пленки, способствует получению слоя покрытия повышенной толщины (800-1000 мкм), что повышает стойкость изложниц и позволяет повысить качество поверхности отливок (исключить образование на поверхности отливок трещин разгара и раковин).

Непременным условием адгезии является наличие физического и определенного химического сродства между веществами.

Введение гидроокисей Ме fTI, UJ) на стадии активации руды выполняет роль не только частичного выщелачивания хромитовой руды, но и повышает химическое сродство между компонентами стенки изложницы и покрытия, так как при температурах до 200 об зуютси промежуточе ные соединения С1 YI), которые более активно взаимодействуют, чем применяемые в равновесном состоянии окись магния, окись хрома при последующем нагреве изложницы. Минимальное содержание Яе(ОН) „установлено, експериментально 14 вес.%, необходимо для достаточной активации хромовой руды. Повы- 5 шение содержания выше 17 вес.% может быть осуществлено эа счет снижения соТа бл ица 1

65 65 65 65 65

Хромитовая руда 60 60 60 60 65 65 65

14 14 14 14 17 17 17

17

22 22 22 22 25 25 25 25 25 25 25 25

Хромовый ангидрид Окись магния

Окись хрома

»

Структурная вода нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет

10,0, Температура обработки хромовой руды, оС

85 90 85 90 85 90 85 90 90 90 90 90

Время обработки хромитовой руды, мин

20 20 40 40 20 20 40 40 40 40 40 40

Тв блица 2

2050 2050 2030, 2040 2010 2050 2000

2050 2050 2030 2040 2020 2050

Лдгезкя, кг/см

5 5,3 53 55 52 .52 50 52 62 5,7 6,7 6,4 50

Ь

800- 800- 800- 800 800 800- 800- 800» 800» 800 800» 800- 300

1000 1000 1000 1000 1000. 1000

1000 1000 1000 1000 1000 1000

Tomwна

СПИ, мкм

Гидроокись Na

Гидроокись Ва

Гидроокись Са

Гидроокись Mg ь

Гидроокись АВ

55 6 держания в составе хромитовой руды, что приводит к снакеншо защитшах свойств покрытия из-еа его утоньшения.

Составы и свойства покрытия цо иеоб ретевпо при раэличных режимах перемешивания приведены в табл. 1 и 2.

7 i 9715

Состав по табл. 1 и. 1, включающий хромитовую руду, гидроксид натрия и хромовый ангидрид, готовят следующим образом. Берут 60 вес.ч. молотой хромитовой руды с величиной частиц 100- S

150 мкм, 14 вес.ч. гидроксида натрия, добавляют 200 в.ч. воды.

Пример осуществления способа приготовление покрытия.

Молотая хроми руда г„др„,ид 1О металла и вода помещаются в емкость с мешалкой. Содержимое нагревается до 8

85-100оC и перемешивается в течение

20-40 мин при этой температуре. Полученная суспензия фильтруется на нутчфильтре и промывается горячей водой.

Осадок снимается с нутчфильтра, помещается в емкость с мешалкой и вводится хромовый ангидрид, тщательно перемешивается с добавлением воды для обеспече- 6 ния вязкости 20о Боме.

Реализация изобретения позволит повысить стойкость изложниц и качество стальных отливок, исключить образование на поверхности трещин разгара и раковин„ снизить расход металла на изготовление . изложниц и значительно уменьшить себестоимость покрытий, так как в качестве основного сырья используется природный материал — хромитовая руда. 30

Формула изобретения

1. Защитное покрытие для изложниц, включающее гидроокись металла и матери-. ал, содержащий окись хрома и окись магния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества поверхности отливок и снинсения себестоимости покрытия, оно содержит в качестве материала, содержащего окись хрома и окись магния, хромитовую руду и дополнительно хромовый ангидрид при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Гидроокись металла 14-1 7

Хромовый ангидрид 22-25

Хромитовая руда Остальное

2, Покрытие по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в качестве гидроокиси металла оно содержит гидроокись щелочного или щелочноземельного металла.

3. Способ приготовления покрытия по и. 1, включающий смещение ингредиентов, отличающийся тем, что хромитову руду предварительно обрабатывают в щелочной среде при перемешивании с гидроокисью металла при 85-100оС в течение 20-40 мин с последующим отделением жидкой фазы, после чего вводят хромовый ангидрид и воду до вязкости покрытия 20О Боме.

Источники информации, принятые во внимание при эк лертизе

1. Дегтярова В. B. и Кобнарский И.С.

Магнеэиально-силикатные и минеральные огнеупоры. М., Металлургия, 1977. с. 55..

2. Солнцев С.С. и Тулонов А.Г. 3ащитные покрытия при нагреве. М., Машиностроение, 1976, с. 12.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2717855/22-02, кл. В 22 С 3/00, 1979.

Составитель И. Волкова

Редактор Н. Багирова Техред Ж.Кастелевич Корректор М. Шароши

Заказ 8810/22 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4)