Двухслойное противопригарно-упрочняющее покрытие для литейных стержней Советский патент 1992 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам противопригарно-упрочняющих покрытий для стержней, применяемых преимущественно при производстве сложных чугунных отливок.

Цель изобретения - устранение пригара и ужимин на отливках за счет повышения глубины проникновения покрытия и поверхностной прочности стержней, а также снижения уровня внутренних напряжений покрытий.

Для приготовления покрытий используются следующие материалы.

Тальк (ТМК-28, ТМК-27, ТМК-24) представляет собой магнезиальный силикат, приближающийся по химическому составу к формуле 4SI02 -ЗМдО НаО. Получают путем механического измельчения горной породы талькит или путем механического обогащения горной породы талькомагне- зит, основным компонентом которых является тальк. Огнеупорность талька

1200-1300°С, плотность 2700 кг/м3 В литейном производстве используют тальк, удовлетворяющий следующим требованиям: прокаленный нерастворимый в соляной кислоте остаток, не менее 85%, влажность не более 1,0%. Степень помола: остаток на сите 0090 не более 2%, на сите 014 не нормируется, Применяют в качестве наполнителя красок для чугунного литья. Патока (ОСТ 18-395-82) представляет собой отходы свеклосахарного производства. Содержание - водные растворы сахарозы и несахаристых веществ. Плотность патоки не менее 1300 кг/м , а содержание сухих веществ не менее 50%. Используется в качестве связу- ющего.

Технические лигносульфонаты (ЛСТ) - побочный продукт при переработке древесины на целлюлозу сульфитным способом (ОСТ 13-183-83) марки А. Основные показа- тели ЛСТ: плотность 1230 кг/м . массовая доля сухих веществ не менее 47.0%, массовая доля золы к массе сухих веществ, не менее 18,0, рН 20%-ного раствора не менее 4,4, вязкость условная не более 320°. также используется в качестве связующего.

Мочевина (карбамид) - бесцветное кристаллическое вещество, без запаха хорошо растворимое в воде. Массовая доля мочевины не менее 99,8%. Т.пл. 132-133°С.

Мочевина вводится в качестве упрочняющего компонента, которая увеличивает глубину проникновения упрочняющего и противопригарного слоев.что обуславливает повышение прочности поверхностного слоя и прочность противопригарной краски в целом. Наряду с этим, мочевина, взаимодействуя с ЛСТ, образует мочевинолигнино- вый смолообразный продукт, который дополнительно служит в противопригарно- упрочняющем покрытии как связующий и противопригарный материал.

Глина огнеупорная Нижнеувельского месторождения марки НУ-1.ТУ 14-8-336-80 Плотность 1500 кг/м3. Используется в каче- стве дополнительного неорганического связующего, повышающего огнеупорность покрытия.

Графитизированная фильтровая пыль представляет собой сажеподобный поро- шок черного цвета, на ощупь жирный, достаточно подвижный. По физико-химическим свойствам соответствует требованиям ТУ 4814-24-84, %:

Массовая доля золыНе более 10

Массовая доля карбида

кремнияНе более 5

Массовая доля фракций

с размером частиц 0.071 мм 100

Массовая доля серыНе более 0

Графитизированная фильтровая пыль образуется в результате улавливания специальными фильтрами частиц после механической обработки электродов, прошедших высокотемпературную графитизацию при 2500°С.

Добавка графитированной фильтровой пыли увеличивает противопригарные свойства покрытия. В упрочняющем слое используется графитированная фильтровая пыль с размером частиц не более 0,071 мм.

Ее введение в упрочняющий слой обеспечивает высокое проникновение пыли в поры стержня, что улучшает противопригарные свойства покрытия. Кромеэтого, использование мелкодисперсного углеродсодержащего материала улучшает кроющую способность последующего слоя с образованием однородного покрытия без подтеков на поверхности стержня.

Покрытие на стержнях получают после нанесения на их поверхность состава, приготовленного следующим образом.

Для получения упрочняющего (проникающего) состава в емкость загружают ЛСТ, мочевину, графитированную фильтровую пыль и воду, которые постоянно перемешиваются воздухом за счет барботажа. Приго- товленный состав имеет плотность 1160-1180 кг/м . Для приготовления противопригарного состава в емкость вводят воду, мочевину, патоку, глину, графитированную фильтровую пыль и тальк. Компоненты постоянно перемешиваются механической мешалкой,плотность состава 1380-1420 кг/м. Упрочняющий состав наносят на поверхность стержня пульверизатором. Подсушку стержней с нанесенным составом осуществляют в вертикальном сушиле при 240-280°С в течение 1,5-2.0 ч. После сушки стержни подвергаются финишной обработке с последующим нанесением пульверизатором второго противопригарного состава, после чего стержни собирают в кондукторе и пульверизатором дополнительно окрашивают (противопригарным составом) собранный блок стержней. После этого готовый блок стержней подвергают тепловой обработке в проходном сушиле при 240-280°С в течение 40-60 мин.

Составы противопригарно-упрочняющего покрытия приведены в табл. 1 (составы 1-3 - упрочняющие, а составы 4-6 - противопригарные), а свойства составов, получаемых из них покрытий, а также качество отливок, приведены в табл. 2.

Применение мочевины в сочетании с водорастворимым органическим связующим в покрытии приводит к снижению его внутренних напряжений за счет увеличения пластических свойств образующегося смолооб- разного продукта, способствующего релаксации возникающих напряжений.

Мочевина также увеличивает глубину проникновения покрытия в смесь, что обус- лавливает повышение прочности поверхностного слоя и прочность противопригарного покрытия в целом. Наряду с этим, мочевина, взаимодействуя с ЛСТ или патокой, образует смолообразный продукт, который выпол- няет роль связующего и дополнительно способствует выделению большого количества кокса. При высоких температурах смолообразный продукт деструктирует с выделением пироуглерода и кокса, которые дополнительно предохраняют отливку от пригара.

Кроме того, наличие в составе покрытия мочевины способствует более глубокому проникновению краски в стержень и обес- печивает тем самым повышение поверхностной прочности. Присутствие же в обоих слоях покрытия мелкодисперсного углеро- досодержащего материала создает условия для защиты тепловых узлов крупных и слож- ных отливок от пригара.

Использование предложенного противопригарно-упрочняющего покрытия снижает брак стержней и отливок, а также уменьшает трудоемкость обрубных и очист- ных операций.

Формула изобретения

Двухслойное противопригарно-упрочняющее покрытие для литейных стержней, используемых преимущественно для изго- товления сложных чугунных отливок, включающее упрочняющий слой, содержащий органическое связующее и жидкостную фазу, и противопригарный слой, содержащий наполнитель, органическое связующее и жидкостную фазу, отличающееся тем, что, с целью устранения пригара и ужимин на отливках за счет повышения глубины проникновения покрытия и поверхностной прочности стержней, а также снижения уровня внутренних напряжений покрытий, упрочняющий слой в качестве органического связующего содержит лигносульфонаты технические и мочевину, в качестве жидкостной фазы воду и дополнительно содержит графитированную фильтровую пыль при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Технические лигносульфонаты69,5-71,5 Графитированная фильтровая пыль 0,5-1,5 Мочевина3,0-4,0 Вода Остальное а противопригарный слой в качестве наполнителя содержит тальк, связующего - пато ку и мочевину, жидкостной фазы - воду и дополнительно содержит графитированную графитную пыль и глину при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Тальк32,9-34,4

Графитированная фильтровая пыль1,0-2,0 Патока 10,1-10,2 Мочевина1,5-2,0 Глина2,8-3,1 Вода Остальное

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам противопригарно-упрочняющих покрытий, применяемых преимущественно при производстве сложных чугунных отливок. Цель изобретения - устранение пригара и ужи- мин на отливках за счет повышения глубины проникновения покрытия и поверхностной прочности стержней, а также снижения уровня внутренних напряжений покрытий. В качестве упрочняющего покрытия, предварительно наносимого на поверхность стержня, используют состав, содержащий следующие ингредиенты, мас.%: технические лигносульфонаты 69,5-71,5; графити- рованная фильтровая пыль 0,5-1,5; мочевина 3-4, вода остальное. Затем на упрочняющий состав наносят противопригарный слой, содержащий следующие ингредиенты, мас.%: тальк 32,9-34,4; гра- фитированная фильтровая пыль 1-2, патока 10,1-10,2; мочевина 1,5-2,0; глина 2,8-3,1; вода остальное. Для упрочняющего слоя используют графитированную фильтровую пыль с размером частиц 0,071 мм. Мочевина в сочетании с органическими связующими приводит к снижению внутренних напряжений в покрытиях за счет увеличения пластических свойств образующего смоло- образного продукта. При этом выделяется большое количество кокса, служащего высокотемпературной связкой. Использование изобретения снижает брак стержней и отливок, а тажке уменьшает трудоемкость очистных и обрубных работ. 2 табл. (Л со CN О vl