Способ защиты металлов от окисленияпРи НАгРЕВЕ Советский патент 1981 года по МПК C21D1/70 

Изобретение относится к защите ме.талла от окалинообразования и может быть использовано для подготовки поверх ности металла перед нагревом под пластическую и термическую обработку. .Известен способ подготовки поверхности металла перед нагревом, включающий нанесение слоя покрытия на основе суспензии огнеупорной глины и его суш- КУ l. Однако известный способ подготовки поверхности металла перед нагревом включает в себя длительный процесс суш ки покрытия, состоящий из предваритель. нрго подсушивания на воздухе при о ычной температуре и окончательного высушивания при температуре ниже 100°С. Общая длительность сушки достигает 1 ч и более. Кроме того, такой процесс подготовки поверхности металла перед нагревом имеет низкую производительность и незначительную эффективность защиты металла от окалинообразования при наг-, реве. Наиболее близким к изобретению яв ляется способ подготовки поверхности заготовки из углеродистой стали перед нагревом, заключающийся в нанесении водной суспензии защитного покрытия на основе огнеупорной глины на холоднута поверхность заготовки окунанием или распылением и сушке -покрытия сначала на воздухев течение 6,,5 ч, а затем в шкафу при температуре загрузки не выше 5О-7О С в течение 0,5 - 1,0 ч 2J Однако известный способ подготовки поверхности металла перед нагревом имеет низкую производительность малой скорости сушки слоя покрытия и низкую эффективность зашиты металла от окалинообразования вслеаствие того, что потери металла на окалинообразование происходят уже в процессе длительной сушки в атмосфере возпуха при вза- имодействии вооы, входящей в состав покрытия с поверхностью металла. Кроме того, получаемый слой покрытия имеет большую пористость, что также снижает эффективность защиты металла от окалинообрааования при нагреве. Отличительной особенностью покрытий на основе водной суспензии огнеупорной глины является то, что их сушка при тем температуре более 100 С в общем случае невозможна из-за вскипания и раз рушения покрытия. Применение вместо воды других суспензирующих жидкостей органического проискождения, которые быстрее высыхают и более химически инертны к металлу, практически нецелесообразно в связи с высокой их стоимостью и дефицитностью. Кроме того, эти вещества, как правило, пожаро- и взрывоопасны, а такж:е токсичны. Цель изобретения - повышение качест ва защиты Покрытия и повышение производительности. Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты металла.от окисле ния при нагреве, включающем нанесение на поверхность водной суспензии защитного покрытия на основе огнеупорной глины, сушку производят путем нагрева до температуры выше температуры начала спекания огнеупорной глины в интервале 1100 - 1300 С в.течение 2050 с. Пример. Проводят подготовку п верхности образцов перед нагревом по различным режимам и оценивают визуаль но качество слоя покрытия. Затем прово дят нагрев образцов, поверхность которы перед нагревом после нанесения покрыти подготавливают известным и предлагаемым способами.. При этом определяют эффективность защитного действия покры тия при нагреве. В качестве покрытия применяют водную суспензию Часов-Ярской огнеупорно глины марки Ч-1. Образцы изготавливают из стали марки ст. 3 диаметром 20 мм и длиной 120мм. Нанесение покрытия проводится на хо лодную поверхность образцов при 20 С . разовым окунанием. Для получения слоя покрытия на обра цах требуемой толщины 0,05; 0,10; 0,20 и 0,30 мм готовят четыре состав покрытия, отличающихся количеством гли ны, вводимым в суспензию. Весовое соо ношение между глиной и водой в суспен зиях для получения слоя покрытия толщи ной 0,05; 0,10; 0,20 и 0,30 мм соста ляет, соответственно, О,35; 0,4О; О,42 и 0,45 - i.O. 84 Перед нанесением покрытие тщательно перемешивается. Для нанесения равномер ного слоя покрытия производится встряхивание и переворачивание образцов. Предварительная сушка покрытия на воздухе проводится при 20°С. Нагрев поверхности образцов после нанесения слоя покрытия до 60 С производится в сушильном шкафу, а до - в силитовой печи. Нагрева поверхности образцов с покрытием до одной и той же температуры (1100-1300 С) в течение разного времени добиваются помещением их в печь при разной ее температуре. Например, нагрева поверхности образцов цо IIOQ С за 2О, 30, 40 и 50 с добиваются путем помещения их в печь при температуре рабочего пространства в ней, соответственно, 1260, 1200, 1170 и 1130°С. Измерение температуры поверхности образцов при нагреве их в печи производится непрерывно с помощью фотопиро- метра. После нагрева образцы охлаждают в воде с комнатной температурой. При охлаждении в воде большая Часть покрытия и образовавшейся окалины легко отделяется от образцов. Очистка поверхности образцов.от остатков покрытия и окалины производится механическим способом. Установлено, что лишь в случае быстрого нагрева поверхности заготовки с покрытием до 1100-1300 С в течение 2О-50 с для всего диапазона рекомендуемых толщин слоя защитного покрытия 0,05 - 0,30 мм, удается получить на поверхности за,готовки неразрушившийся и высушенный (спекшийся) слой защитного покрытия. Причем, в этом случае не нужно применять предварительное подсушивание покрытия на воздухе. Температура нагрева поверхности заготовки 1100 - 130О°С - выше температур начала спекания многих огнеупорных глин, например для Часов-Ярской огнеупорной глины различных марок она составляет 103О - 120ОС. Временной интеграл нагрева поверхности заготовки с покрытием (20-50 с) до температуры выше температуры начала спекания огнеупорной глины ограничивается тем, что при продолжительности нагрева менее 20 с слой покрытия наименьшей рекомендуемой толщины (О, (0,05 мм) не успевает высохнуть и спечься и разрушается при последующих операциях; при продолжительности нагр(- 5 ва более SO с происходит разрушение слоя покрытия за счет того, что вскипание покрытия при любой рекомендуемой его толщине происходит раньше, чем спекание. Потери металла на окалинообразование оцениваются по потере веса образцов, для чего производится их взвешива ние до нагрева перед нанесением слоя покрытия и после нагрева и очистки поверхности образцов от остатков покрыти и окалины. Взвешивание производится на технических весах с точностью до 0,01 г. Для всех обрезцов определяется относительная потеря веса. Степень эффективности защитного действия покрытия определяется для все образцов как отношение относительной потери веса образцов без покрытия к относительной потере веса образцов с покрытием. Экспериментально установлено, что при нагреве заготовок с покрытием эффективность защиты металла от окалинообразования в 1,5 раза выше при применении предлагаемого способа подготовки поверхности металла перед нагревом по сравнению с известным способом. Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки поверхности 38 заготовки из углеродистой стали перец на нагревом позволяет снизить потери металла в окалину при нагреве в 1,5 раза. Кроме того, сокращение времени под1 отовки поверхности металла с покрытием перед нагревом с 1 ч до 2О-5О с позволяет примерно в 2 раза увеличить объем заготовок, нагреваемых с защитным покэытием. Формула изобретения Способ защить металла от окисления фи нагреве, включающий нанесение на юверхность водной суспензии огнеупорной .глины и сушку покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты металла и повышения производительности, сушку производят путем нагрева до температуры выше температуры начала спекания глины в интервале 1100 - в течение 20 50 с. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Р. Металлургия, 197О, Nj 7. 2.Солнцев С. С. и др. Защитные покрытия металлов при нагреве. М. 1976 с. 74.