ПРОТИВОПРИГАРНОЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ Российский патент 2012 года по МПК B22C3/00 

Описание патента на изобретение RU2453391C1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к противопригарным теплоизоляционным краскам, наносимым на внутреннюю поверхность крупногабаритных изложниц при изготовлении массивных (до 5 т) износостойких бандажей методом центробежного литья. Покрытие также может использоваться при производстве стального, чугунного и цветного литья в песчаных и металлических формах (кокили).

При изготовлении подобных заготовок роль разделительного покрытия между изложницей и отливкой становится определяющей, так как ее воздействие сказывается на формировании качества рабочего слоя износостойких бандажей (чистота поверхности, структура, физико-механические свойства, в том числе твердость и прочность, величина припуска на механообработку), а также на эксплуатационную стойкость изложниц.

Основная проблема в этом случае состоит в необходимости разработки такого состава покрытия, которое отличается как высокой термостойкостью и хорошей кроющей способностью, что обеспечивает высокую чистоту поверхности отливки, так и защитными теплоизолирующими свойствами, позволяющими продлить срок службы дорогостоящих крупногабаритных изложниц.

В настоящее время при изготовлении крупногабаритных заготовок из чугуна и стали методом центробежного литья получили широкое применение теплоизоляционные покрытия на основе сыпучих материалов: диатомита и бентонита (патент РФ №2089326) или диоксид циркония с индустриальным маслом (патент РФ №2297300), а также смеси кварцита, окиси магния, окислов кальция, железа, карбида кремния, графита, диоксида циркония и связующего (патент РФ №2258577).

Несмотря на высокие теплоизолирующие свойства указанных покрытий все они обладают рядом серьезных недостатков:

- отсутствие ровной поверхности, бугристость;

- резко выраженный пригар на поверхности отливки;

- сравнительно высокая толщина слоя покрытия (4-8 мм);

- разрушение покрытия и его вымывание при заливке металла;

- высокая трудоемкость при извлечении отливки.

Указанные недостатки приводят к увеличению припуска отливки на механообработку и значительному их браку из-за неравномерного отбела рабочего слоя, а также затрудняют извлечение заготовок из изложницы.

Поэтому наиболее рациональным покрытием, обеспечивающим решение настоящей проблемы, является использование его в виде литейной краски, способной устранить недостатки сыпучего покрытия и в то же время, обладая высокой термостойкостью и защитными теплоизолирующими свойствами, иметь высокие физико-механические свойства, позволяющие противостоять от разрушения усилиям, возникающим при взаимодействии струи металла при ее заливке с поверхностью покрытия на внутренней поверхности вращающейся формы.

В связи с этим требования к литейной краске на внутренней поверхности крупногабаритной изложницы сводятся к следующему:

- высокий уровень прочности к истиранию, в пределах 0,8-1,2 кг/мм2;

- высокая термостойкость, обеспечивающая чистоту поверхности отливки;

- достаточная толщина слоя краски - до 2,0 мм;

- вязкость по ВЗ-4 11,0-12,0 с;

- высокая седиментационная устойчивость 80-85%;

- хорошая кроющая способность;

- отсутствие токсичных компонентов.

Известен состав антипригарной краски, используемой для покраски кокилей при изготовлении чугунных отливок типа мелющих тел (патент РФ №2164457), отличающийся тем, что дополнительно содержит электрокорунд, огнеупорную глину и каолин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

муллиткорундовый шамот 8,1-10,7 электрокорунд 3,6-4,4 циркон 2,9-4,4 огнеупорная глина 1,1-2,1 каолин 1,1-2,9 жидкое стекло 4,3-4,8 вода остальное

Недостатком указанного состава краски является наличие пригара на поверхности отливок, а также низкая прочность сцепления с поверхностью формы, что приводит к вымыванию краски при заливке больших масс металла (10-25 т) и, как следствие, к привариванию отливки к изложнице и ее разрушению.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению (прототипом) является патент РФ №2355505 на состав краски с добавлением диспергатора, в качестве которого используют пенообразователь на основе α-алифинов и пенорегулятор на основе полиметилполисилаксанов в соотношении 1,0:0,1.

Недостатком прототипа является более высокое тепловое сопротивление по сравнению с аналогом, что приводит к снижению скорости кристаллизации наружной рабочей поверхности бандажа, из-за чего растет зерно в рабочем слое бандажа и соответственно снижаются значения твердости и прочности металла, находящегося в этих зонах.

Указанный недостаток, присущий прототипу, объясняется наличием в нем высокого содержания цирконового порошка 70-75% в составе антипригарной краски.

Предлагаемая краска в заявленном составе позволяет обеспечить наряду с чистотой поверхности отливки и высокие защитные по отношению к изложнице теплоизоляционные свойства, позволяющие наносить необходимые толщиной слои краски на внутреннюю поверхность вращающейся крупногабаритной изложницы при заливке больших масс металла (до 5 т) с высокими прочностными характеристиками.

Указанный технический результат достигается тем, что в противопригарной теплоизоляционной краске для изложниц центробежного литья, содержащей синтетический огнеупорный наполнитель, в качестве которого применяются, карбид титана 39-42%; оксид алюминия 41-43%; оксид магния 5-7%; оксид натрия 7-9%, и лак на основе поливинилового спирта (ПВС-1), содержащий порошок поливинилового спирта 3-5% и воду 97-95% при следующем содержании компонентов, мас.%:

синтетический огнеупорный наполнитель 25-40 лак на основе поливинилового спирта (ПВС-1) 60-75

Добавление в синтетический огнеупорный наполнитель карбида титана (TiC) позволяет регулировать размер зерна металла, находящегося в наружной рабочей поверхности бандажа и соответственно значения его твердости и прочности.

Увеличение содержания карбида титана в синтетическом огнеупорном наполнителе до свыше 42% способствует образованию брака литья по раковинам, а понижение его до менее 39% не позволяет регулировать размер зерна металла, находящегося в поверхностном слое бандажа и выравнивать значения твердости и прочности на его рабочей поверхности.

Наличие в составе синтетического огнеупорного наполнителя оксидов алюминия Al2O3; магния MgO; и натрия Na2O в количествах 41-43%; 5-7% и 7-9% соответственно позволяет придать краске высокую огнеупорность.

При содержании оксидов алюминия, магния и натрия (43+7+9=59%) свыше 59% существенно повышается вязкость покрытия, что приводит к привариванию металла с внутренней поверхностью изложницы, а при понижении до менее (41+5+7=53%) 53% снижается термостойкость краски, что также приводит к привариванию металла с изложницей.

Наличие в составе лака порошка поливинилового спирта в количествах 3-5% позволяет регулировать необходимую вязкость противопригарной краски.

Увеличение порошка поливинилового спирта свыше 5% повышает вязкость противопригарной краски, что приводит к отсутствию ровной наружной поверхности отливки, а понижение его до менее 3% способствует снижению вязкости противопригарной краски и соответственно разрушению покрытия и его вымыванию при заливке металла.

Наличие в составе краски противопригарного лака на основе поливинилового спирта (ПВС-1) в количестве 60-75% обеспечивает высокую прочность краски, что позволяет наносить слой краски на внутренней поверхности изложниц толщиной до 2 мм и этим самым обеспечить защиту изложниц от разрушительного напора заливаемого металла.

При содержании в составе краски лака ПВС-1 более 75% снижается вязкость краски, что способствует преждевременному выходу из строя изложницы, а при понижении его до менее 60% повышается вязкость краски, из-за чего она плохо растекается по внутренней поверхности изложницы, что также приводит к привариванию металла к изложнице.

Наличие в составе краски синтетического наполнителя в количестве 25-40% обеспечивает ее высокую огнеупорность, что позволяет увеличить срок эксплуатации изложниц.

Увеличение содержания синтетического огнеупорного наполнителя краски до свыше 40% повышает вязкость краски сверх требуемых по техническим условиям значениям, а понижение его до менее 25% уменьшает ее.

В таблицах 1 и 2 приведены составы и основные свойства предлагаемой краски по сравнению с прототипом.

Пример пользования предлагаемой краски.

Синтетический огнеупорный наполнитель получают методом экзотермической реакции путем восстановления, он является инертным по отношению к заливаемому металлу.

Предварительно измельченный огнеупорный наполнитель в заявленных количествах смешивается в смесителе валкового типа. В перемешанную сухую смесь добавляется лак ПВС-1 с последующим выстаиванием в течение 20 часов. Затем ее основу перемешивают до получения однородной суспензии.

Лак (ПВС-1) предварительно готовят следующим образом: в нагретую до температуры 100°С воду засыпают порошок поливинилового спирта и одновременно перемешивают до образования прозрачной жидкости.

Вязкость суспензии проверяется на отобранной пробе и должна составлять по ВЗ-4 10,0-11,0 с. Все применяемые материалы для приготовления краски не обладают токсичностью.

Подготовленная краска наносится методом пульверизации на внутреннюю поверхность предварительно прогретой до температуры 200-250°С изложницы в процессе ее вращения.

Апробирование заявленного состава краски производилось при изготовлении бандажей массой 2-5 т. Поверхность отливок, полученных с применением заявленного состава краски, отличалась ровным рельефом и не имела пригара, а внутренняя поверхность изложницы не имела сетки разгара и других дефектов.

Свойства полученных бандажей с использованием заявленного в изобретении состава противопригарной теплоизоляционной краски отвечали всем предъявленным техническим условиям и требованиям к их качеству.

Таблица 1 Свойства противопригарных теплоизоляционных красок Наименование компонентов покрытия Количество компонентов, мас.% Заниженное содержание Предлагаемый состав Завышенное содержание Прототип Карбид титана 9,5 10 13,4 16,80 17,0 - Оксид алюминия 10,0 10,25 13,7 17,20 18,0 - Оксид магния 1,0 1,25 2,03 2,80 3,0 - Оксид натрия 1.0 1,75 2,70 3,60 4,0 - Цирконовый порошок - - - - - 70-75 Бентонит - - - - - 2,5-4,5 ПАВ (диспергатор), % - - - - - 0,11-0,20 ак на основе водного поливинилового спирта (ПВС-1) 2,5 3,00 4,00 5,00 5,5 -

Таблица 2 Свойства противопригарных теплоизоляционных красок Наименование физико-механических характеристик краски Показатели качественных характеристик краски Заниженное содержание компонентов Предлагаемый состав Завышенное содержание компонентов Прототип Чистота поверхности отливок (наличие пригара), % от площади отливки 6,0 0,0 0,0 0,0 8,0 15,0 Номер зерна в поверхностных рабочих слоях металла отливки 6-8 2-3 2-4 2-4 3-5 8-10 Прочность на истирание, кг/мм2 10 12 20 25 30 16 Толщина слоя, мм 1,0 1,5 1,8 2,0 2,0 2,0 Плотность г/см3 1,8 1,8 1,85 1,9 1,95 1,95

Похожие патенты RU2453391C1

название год авторы номер документа
ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ 2021
  • Гущин Николай Сафонович
  • Кадочников Сергей Владимирович
  • Нуралиев Нурлан Фейзуллаевич
  • Нуралиев Фейзулла Алибала Оглы
  • Ульянов Михаил Васильевич
RU2781346C1
ПРОТИВОПРИГАРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КРАСКА ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ 2007
  • Цыбров Сергей Васильевич
  • Бахметьев Виталий Викторович
  • Мирзоян Генрих Сергеевич
  • Ромашкин Виктор Наумович
  • Авдиенко Андрей Владимирович
  • Степашкин Юрий Андреевич
  • Нуралиев Фейзулла Алибала Оглы
  • Копытов Антон Николаевич
  • Цыбров Дмитрий Сергеевич
RU2355505C1
Противопригарная краска для литейных форм и стержней 2019
  • Вдовин Константин Николаевич
  • Феоктистов Николай Александрович
  • Пивоварова Ксения Григорьевна
  • Пономарёва Татьяна Борисовна
RU2722845C1
Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней 2018
  • Антошкина Елизавета Григорьевна
RU2689473C1
Состав для получения противопригарного покрытия на литейных формах и стержнях 1989
  • Туманова Людмила Петровна
  • Полгур Марина Яковлевна
  • Зверев Александр Михайлович
  • Соколов Виктор Михайлович
SU1652021A1
ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ 2022
  • Гущин Николай Сафонович
  • Андреев Валерий Вячеславович
  • Ковалевич Евгений Владимирович
  • Нуралиев Нурлан Фейзуллаевич
  • Кафтанников Александр Сергеевич
  • Кадочников Сергей Владимирович
  • Нуралиев Фейзулла Алибала Оглы
  • Степашкин Юрий Андреевич
RU2784436C1
Противопригарная краска для литейных форм и стержней 1980
  • Ратуш И.Г.
  • Локотков Л.В.
  • Худобин Ю.И.
  • Каплуновский Г.А.
  • Никифоров А.Д.
  • Харитонов Н.П.
  • Шломин Г.П.
  • Палкин В.Ф.
  • Канина Д.Л.
SU926842A1
ПРОТИВОПРИГАРНАЯ КРАСКА ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК 2009
  • Миляев Владимир Михайлович
  • Гущин Юрий Валерьевич
  • Филиппенков Анатолий Анатольевич
  • Любимов Юрий Андреевич
  • Байков Хакимжан Хамазанович
  • Крупин Михаил Андреевич
  • Шарапов Анатолий Аркадьевич
  • Чащин Андрей Александрович
  • Кузнецов Виталий Евгеньевич
  • Ермолина Фаина Ивановна
  • Удинцев Сергей Леонидович
  • Троп Лариса Анатольевна
RU2414497C1
СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОТИВОПРИГАРНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ И ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ЕГО ОСНОВЕ 2021
  • Моисеев Сергей Владимирович
  • Костромин Евгений Михайлович
RU2763056C1
ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ 1999
  • Гурлев В.Г.
  • Смолко В.А.
  • Дворяшина Ю.С.
  • Виноградов Б.Н.
  • Пакулев В.В.
RU2151019C1

Реферат патента 2012 года ПРОТИВОПРИГАРНОЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к противопригарным теплоизоляционным краскам, наносимым на внутреннюю поверхность крупногабаритных изложниц при изготовлении массивных износостойких бандажей методом центробежного литья. Противопригарная теплоизоляционная краска содержит синтетический огнеупорный наполнитель, в качестве которого используют карбид титана 39-42%, оксид натрия 7-9%, оксид алюминия 5-7%, оксид магния 5-7% и лак, содержащий порошок поливинилового спирта 3-5% и воду 97-95%. Компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%: синтетический огнеупорный наполнитель 25-40, лак на основе поливинилового спирта 60-75. Обеспечивается регулирование скорости кристаллизации и размера зерна наружной рабочей поверхности центробежной отливки, повышение твердости и прочности металла в этой зоне. 2 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 453 391 C1

Противопригарная теплоизоляционная краска для изложниц центробежного литья, содержащая синтетический огнеупорный наполнитель и лак, отличающаяся тем, что в качестве синтетического огнеупорного наполнителя используют карбид титана (TiC) 39-42%, оксид алюминия (Al2O3) 41-43%, оксид магния (MgO) 5-7%, оксид натрия (Na2O) 7-9%, а в качестве лака - лак на основе поливинилового спирта (ПВС-1), содержащий порошок поливинилового спирта 3-5% и воду 97-95%, при следующем содержании компонентов, мас.%:
синтетический огнеупорный наполнитель 25-40 лак (ПВС-1) 60-75

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2453391C1

Противопригарная краска для литейных форм и стержней 1981
  • Крушенко Генрих Гаврилович
  • Жуков Михаил Федорович
  • Михалев Петр Александрович
  • Терскова Татьяна Николаевна
  • Фильков Михаил Николаевич
  • Мирсанова Любовь Петровна
  • Корнилов Александр Александрович
SU980922A1
ПРОТИВОПРИГАРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КРАСКА ДЛЯ ИЗЛОЖНИЦ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ 2007
  • Цыбров Сергей Васильевич
  • Бахметьев Виталий Викторович
  • Мирзоян Генрих Сергеевич
  • Ромашкин Виктор Наумович
  • Авдиенко Андрей Владимирович
  • Степашкин Юрий Андреевич
  • Нуралиев Фейзулла Алибала Оглы
  • Копытов Антон Николаевич
  • Цыбров Дмитрий Сергеевич
RU2355505C1
Рабочий орган для внесения жидких суспензированных удобрений 1976
  • Усов Владимир Викторович
  • Губарев Евгений Афанасьевич
  • Железняк Юрий Федорович
  • Осипов Виктор Григорьевич
  • Пискозуб Збигнев Иосифович
SU649356A1
ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ 2007
  • Антошкина Елизавета Григорьевна
  • Смолко Виталий Анатольевич
  • Лонзингер Татьяна Мопровна
RU2336968C1

RU 2 453 391 C1

Авторы

Ульянов Михаил Васильевич

Гущин Николай Сафонович

Нуралиев Фейзулла Алиба Оглы

Койков Александр Алексеевич

Степашкин Юрий Андреевич

Ульянова Ирина Николаевна

Данилова Анастасия Павловна

Иштокина Оксана Николаевна

Даты

2012-06-20Публикация

2011-06-08Подача