масса для жаростойкого покрытия

Формула изобретения

МАССА ДЛЯ ЖАРОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ, включающая жидкое стекло, глину, шамот и стеклокомпонент, отличающаяся тем, что в качестве стеклокомпонента она содержит стекловидную фритту следующего состава, мас.

Окись алюминия 1-2

Борный ангидрид 35-36

Окись кальция 7,5-8

Окись магния 4,8-5

Окись натрия 16,5-17

Двуокись кремния Остальное

и дополнительно древесные опилки при следующем соотношении компонентов, мас.

Глина 35-43

Шамот 35-45

Стекловидная фритта указанного состава 5-7

Древесные опилки 3-10

Жидкое стекло Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составу массы для получения покрытия, предотвращающего охлаждение нагретой заготовки в процессе ее деформирования, в частности при раскатке колец из жаропрочных сплавов.

При раскатке кольцевых заготовок вследствие захолаживания поверхности деформируемой заготовки на изделиях образуются трещины, разрывы. Для максимального уменьшения тепловых потерь и сохранения технологической пластичности металла решающее значение приобретают теплоизоляционные покрытия.

Известно трехслойное покрытие, состоящее из стеклоткани асбеста стеклоткани, обеспечивающее сохранение температуры заготовок во время их переноса от печи к месту деформирования [1] Это покрытие обладает токсичностью из-за содержания в составе волокон асбеста.

Известна также масса для жаростойкого покрытия, обладающая теплоизоляционными свойствами [2] Она включает стеклокомпонент в виде кристаллической двуокиси кремния с фриттой, мас.

Кристаллическая дву- окись кремния 50-80 Фритта 20-50 причем фритта содержит, мас. Окись кремния 52-56 Окись алюминия 11-20 Окись кальция 5-20 Окись натрия 1-10 Борный ангидрид Остальное

Недостатком этого покрытия является плохое адгезивное сцепление с поверхностью холодной заготовки, в результате чего во время перемещения заготовки в нагревательной печи нарушается целостность отдельных участков покрытия, что приводит к неравномерному нагреву и охлаждению заготовки, появлению на захоложенных участках дефектов в виде трещин.

Известен состав массы для получения жаростойкого покрытия [3] Масса имеет следующий состав, мас. Чешуйчатый графит 1-5 Стекловидная фритта 95-99, причем фритта имеет состав, мас. Окись алюминия 0,5-4,0 Окись натрия 12,0-16,5 Окись кальция 5,0-7,0 Окись магния 2,0-4,0 Двуокись кремния Остальное.

Вспенивание покрытия при кратковременном нагреве заготовки и образование ячеистой структуры с равномерными по размерам замкнутыми порами способствует сохранению тепла нагретой заготовки. Однако при длительных нагревах заготовок (более 30 мин) при температурах 1150-1160^оС, из-за уменьшения вязкости стекловидной составляющей и выгорания графита, структура вспененного покрытия нарушается, поры исчезают, что приводит к резкому снижению его теплоизоляционных свойств, к захолаживанию поверхности заготовок во время транспортировки к прессу или стану и появлению на изделиях трещин и разрывов, а следовательно, к ухудшению качества изделий.

Известна масса для жаростойкого покрытия [4] имеющая следующий состав, мас. Шамот 46-64 Огнеупорная глина 10-18 Жидкое стекло 16-18 Стеклобой 10-18.

Недостатком известной массы является то, что приготовленное из нее покрытие обладает пониженными теплоизоляционными свойствами, что приводит к захолаживанию поверхности деформируемой заготовки и возникновению разрывов и трещин.

Предлагаемая масса состоит из жидкого стекла, глины, шамота и стеклокомпонента. Отличительным признаком является то, что в массу введены древесные опилки, а стеклосодержащий компонент содержит окись алюминия, окись кальция, окись натрия, борный ангидрид, окись кремния и дополнительно окись магния. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас. Глина 35-45 Шамот 35-45 Древесные опилки 3-10 Стекловидная фритта 5-7 Жидкое стекло Остальное

При этом фритта имеет состав, мас. Окись алюминия 1-2 Борный ангидрид 35-36 Окись кальция 7,5-8 Окись магния 4,8-5 Окись натрия 16,5-17 Двуокись кремния Остальное Отличием от прототипа является то, что в массу дополнительно введены древесные опилки, а в стеклосодержащий компонент, а именно в стекловидную фритту, дополнительно введена окись магния, мас. Глина 35-45 Шамот 35-45 Древесные опилки 3-10 Стекловидная фритта 5-7 Жидкое стекло Остальное Состав предлагаемой фритты, мас. Окись алюминия 1-2 Борный ангидрид 35-36 Окись кальция 7,5-8 Окись магния 4,8-5 Окись натрия 16,5-17 Двуокись кремния Остальное

Предлагаемая масса позволяет получить покрытие с повышенными теплоизоляционными свойствами, вследствие чего за счет снижения тепловых потерь поверхностный слой заготовок при деформировании будет иметь заданную температуру, и в изделиях будут отсутствовать дефекты в виде разрывов и трещин, то есть качество изделий улучшится.

Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при нагреве заготовки с покрытием, сформированным из предлагаемой массы, в результате взаимодействия глины и жидкого стекла образуются эффективные связующие вещества гель кремниевой кислоты и гидросиликат кальция. Выделяющаяся в результате гидролиза щелочь связывает зерна шамота, глины и стекловидной фритты, за счет чего покрытие сохраняет прочность и стабилизирует поры, образующиеся в результате выгорания равномерно распределенных по объему покрытия древесных опилок.

Введение окиси магния в стекловидную фритту и соотношение компонентов последней способствуют появлению в покрытии вязкой стекловидной фазы при нагреве, которая спекает зерна тугоплавких составляющих (шамота и глины), обеспечивает при длительных нагревах сохранение пористой структуры покрытия. За счет этого повышаются теплофизические свойства покрытия, в результате чего, в свою очередь, снижаются потери тепла поверхностью заготовки, деформирование протекает в заданном температурном режиме, предотвращается появление трещин и разрывов и улучшается качество изделий.

Предлагаемое в массе для жаростойкого покрытия содержание компонентов является оптимальным. При уменьшении содержания компонентов против указанного покрытие получается недостаточно пористым, снижаются его теплоизоляционные и фрикционные свойства. Нарушаются температурные условия нагрева заготовок и ухудшаются условия захвата металла валками, что в конечном итоге приводит к ухудшению качества изделий.

Не менее резко снижается качество изделий, если содержание компонентов превысит указанное. Повысится температура спекания составляющих и понизится стойкость покрытия по отношению к термоударам. Это приведет к скалыванию покрытия, нарушению скорости нагрева и охлаждения заготовки.

Основные параметры экспериментальных покрытий и тепловые потери нагретых заготовок представлены в таблице.

В соответствии с предлагаемым изобретением было приготовлено три состава массы (1-3). Составы 4 и 5 были приготовлены с запредельным соотношением компонентов. Одновременно был приготовлен состав 6, соответствующий авт. св. N 1047876. Стекловидные фритты готовились сплавлением при температуре 1200^оС шихт-смесей сырьевых компонентов:

кварцевый песок по ТУ 2339-79 для введения двуокиси кремния;

окись алюминия по ГОСТ 8136-76;

борная кислота по ГОСТ 9556-75 (для введения борного ангидрида);

кальций углекислый по ГОСТ 4530-76 (для введения окиси кальция);

магний углекислый по ГОСТ 4526-75 (для введения окиси магния);

натрий углекислый по ГОСТ 5100-73 (для введения окиси натрия).

Использовался также стеклобой, полученный в результате размола бракованных и битых изделий из стекла примерного состава по таблице.

При составлении шихты дозировка сырьевых материалов проводилась с учетом разложения и летучести компонентов при их сплавлении. Полученные фритты после сухой грануляции измельчались в вибромельнице М-10 до получения частиц не более 50 мкм.

Для приготовления масс использовались:

стекловидная фритта

стеклобой

шамот по ТУ 14-8-82-73

глина по ГОСТ 1032-75

сухие древесные опилки

жидкое стекло с модулем 31 по ГОСТ 13078-81.

Перемешивание проводилось в течение 1 ч, после чего масса считалась готовой к употреблению. Вязкость ее при добавлении воды составляла 140-200 с по ВЗ-4.

Покрытие из масс составов 1-6 наносилось кистью на поверхность кольцевых заготовок диаметром 400 мм, высотой 100 мм из жаропрочного сплава ЭИ-698. Нагрев заготовок под раскатку осуществляли в газовой печи с вращающимся подом при температуре 1160^оС. Раскатку осуществляли до диаметра 850 мм на радиально-осевом кольцепрокатном стане.

Качественная оценка состояния поверхности колец после прокатки осуществлялась визуально. Сравнительная оценка теплоизоляционных свойств покрытий проводилась путем замера тепловых потерь поверхностью заготовок при передаче их из печи на стан, для чего к заготовкам прикрепляли термопары.

Эксперименты показали эффективность применения масс составов 1-3. Температура поверхностных слоев металла за время передачи заготовок от печи к стану 180 с понижалась с 1160 до 1150-1155^о, тогда как заготовки с покрытиями составов 4-6 охлаждались до температуры 1120-1130^оС. Покрытия составов 1-3 позволили прокатать заготовки из жаропрочного труднодеформируемого сплава в заданном температурном режиме и получить кольца хорошего качества. Удовлетворительным был при этом и захват металла валками.

Антифрикционные свойства покрытия состава 6 ухудшили условия захвата металла валками. Валки проскальзывали, увеличилось время прокатки. Поэтому на кольцах появились трещины и разрывы, ухудшившие их качество.

Проведенные эксперименты показали, что покрытия из масс составов 1-3 позволили получить качественные кольцевые изделия и снизить затраты на последующую механическую обработку, уменьшить при механической обработке потери металла.