Способ подготовки графитового кристаллизатора Советский патент 1982 года по МПК B22D11/45 B22D11/59 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при непрерывном горизонтальном литье чугунных заготовок.

Известны способы смазки кристаллизатора, например при непрерывной разливке стали, растительным маслом с наполнителем в виде борида металла, образующих при сгорании борный ангидрид, который поглощает большое количество кислорода и предотвращает образование пленки окислов на гладкой поверхности слитка. Известны также способы, включающие нанесение на стенки кристаллизатора твердого пористого слоя, который для повьааения качества слитка пропитывгиот насыщенным раствором соли тиоглолибдата алюминия l .

Наиболее близким к изобретению техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки металлического охлаждаемого кристаллизатора для вакуумного переплава, по которому на рабочую поверхность кристаллизатора наносят покрытие из кремнийалюмоорганических полимерных лаков с минеральными наполнителями из тугоплавких окислов, которое подвергают

просушиванию и полимеризации при 150-бОО С в течение 0,5-4 ч 2.

Известный способ позволяет увеличить эксплуатационную стойкость металлического кристаллизатора без заметного изменения качества поверхности слитка. Однако при использовании графитового материала в качестве кристаллизатора известный способ

10 не позволяет положительно влиять на стойкость контактной поверхности. Это связано с тем, что пленка из кремнийалюмоорганических полимерных лаков с минеральными наполнителями

15 из тугоплавких окислов после полимеризации неустойчива на графитовой поверхности кристаллизатора и в процессе непрерывного литья интенсивно смывается расплавом, обнажая стен20ку кристаллизатора. Вследствие этого происходит изнашивание контактной поверхности графитового кристаллизатора с одновременным ухудшением поверхкоети заготовки и увеличением 25 усилия вытягивания.

Поставленная цель достигается тем, что в способе подготовки графитового охлаждаемого кристаллизатора, включающем нанесение покрытия на

30 его рабочую поверхность и его сушку, на рабочую поверхность графитового кристаллизатора наносят раствор фенол-формальдегидной смолы и паратолуолсульфокислоты с наполнителем из смеси диборида циркония и бора в виде пленки тол11;иной 0,30,5 мм, просушивают 1-2 ч, затем подвергают обжигу при 900-950 0 2-3 ч в восстановительной или нейтральной атмосфере, после чего поверхностную пленку покрывают слоем серебристого графита толщиной 0,050,1 мм.

Сущность способа заключается в упрочнении контактной поверхности графитового кристаллизатора путем нанесения покрытия, имеющего высокую прочность, твердость, теплопроводность, близкий к графиту коэффициент термического расширения и химически инертного к расплаву. Экспериментально установили, что таким требованиям в- значительной мере удовлетворяет диборид циркония.

Раствор фенол-формальдегидной смолы и паратолуолсульфокислоты с наполнителем из смеси диборида циркония с бором наносили на рабочую поверхность кристаллизатора слоем толщиной О,3-0,.5 мм. При этом указанный раствор, обладая высокой смачивающей способностью к графиту, прпитывает на глубину 0,1-0,2 мм поверхностный слой кристаллизатора, создавая тем самьом прочное сцеплени упрочняющего покрытия с контактной зоной.

Толщина слоя покрытия менее О,3 мм не обеспечивает его необходимую эксплуатационную стойкость. При толщине более 0,5 мм наблюдаются местное расплавление покрытия и сколы.

Режим сушки и обжига покрытия подобран экспериментально. Назначение сущки - удаление растворителя (этиловый спирт) из суспензии. Обжи при 900-950°С позволяет сформироват прочную связь между компонентами суспензии и одновременно обеспечить необходимую силу сцепления покрытия с графитовой основой. Тег-шература менее 900°С не обеспечивает спекания компонентов суспензии, а при температуре более 950°С на покрытии образуется сеть мелких трещин. Рабочую поверхность кристаллизатора покрывают слоегл серебристого графита толщиной 0,05-0,1 мм, что обеспечивает снижение усилия вытягивани заготовки. Слой серебристого графит менее 0,05 мм быстро стирается твердой коркой отливки и не оказывает з 1метного влияния на усилие вытягивания. Слой более 0,1 мм существенн увеличивает термическое сопротивление покрытия и снижает скорость затвердевания заготовки в кристаллизаторе. Пример.

Способ реализован для упрочнения 5 контактной поверхности кристаллизаторов из электродного графита и графита моногран для получения различных заготовок в установках непрерывного литья чугуна на Липецком литейном

0 заводе Центролит.

Упрочнение контактной поверхности производили композицией для пропитки углеграфитовых изделий по заявке 2814646/29-33 (положительное решение от 3 марта 1980 г). Применяли композицию из термореактивной смолы, отвердителя и элементарного бора, содержавшую дополнительно диборид циркония при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Термореактивная

смола35

Отвердитель5

Элементарный бор5

5 Диборид циркония 55

В раствор фенол-формальдегидной смолы (термореактивная смола) и паратолуолсульфокислоты (отвердитель),.

разбавленный этиловым спиртом, добавляли мелкодисперсный порошок аморфного бора и диборида циркония в приведенных выше пропорциях. Готовую суспензию наносили на рабочую поверхность кристаллизаторов при постоянном перемешивании, чтобы не допустить оседания тяжелых частиц диборида циркония. Суспензия проникает в поверхностную зону графита на глубину 0,1 мм. После нанесения

0 слоя толщиной 0,4 hiM кристаллизаторы высушивали на воздухе в течение 1,5 ч и обжигали в термической печи при в засыпке из графитовой стружки в течение 2 ч. После остывания кристаллизаторов на покрытую поверхность наносили слой серебристого графита толщиной 0,05 мг/i. Подготовленные кристаллизаторы для отливки чугунных заготовок различного профиля и поперечных размеров (90-150 im; 1120x75 мм; направляющие металлорежущих станков и т.п.) устанавливали в линии непрерывного литья.

В ходе испытаний было отлито около 1500 м различных заготовок из серого чугуна. Проведенные испытания показали, что эксплуатационная стойкость из монограна и электродного графита с упрочненной рабочей поверхностью не уступает в стойкости кристаллизаторам из графита мг-1. При этом стойкость кристаллизаторов повысилась в среднем на 20-25%. Улучшилось качество поверхности заготовки и на 15% уменьшилось усилие вы59790206

тягивания. Это дает возможность широ-тора наносят раствор фенол-формалько использовать при изготовлениидегидной смолы и паратолуолсульфокристаллизатора для непрерывногокислоты.с наполнителем из диборида литья чугуна недефицитные и дешевыециркония и бора в виде пленки толмарки графита взамен дорогостояюгдегощиной 0,3-0,5 мм, обжиг.ают при графита МГ-1. 5900-950 0 2-3 ч в восстановительной

Формула изобретенияили нейтральной атмосфере, после

Способ подготовки графитовогочего кристаллизатор охлаждают и на

кристаллизатора, включающий нанесе- -пленку наносят слой серебристого

ние покрытия на его рабочую поверх-графита толщиной 0,05-0,1 мм. ность и его сушку, отличаю- Источники информации,

щ и и с я тем, что, с целью повыше-принятые во внимание при экспертизе ния эксплуатационной стойкости крис- 1. Патент США 404817,

таллизатора, улучшения качества по-кл. 164-138, опублик. 1978. ,верхности непрерывнолитой заготовки 2. Авторское свидетельство СССР

и уменьшения усилия ее вытягивания, 15№ 435289, кл. В 22 D 11/04, 1973 на рабочую поверхность кристаллиза- прототип).