обмазка для защиты стальных заготовок от окисления

Формула изобретения

ОБМАЗКА ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК ОТ ОКИСЛЕНИЯ, содержащая оксид кремния, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит натриевое или калиевое стекло и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид кремния - 15 - 35

Натриевое или калиевое стекло - 40 - 60

Жидкое стекло - 15 - 35

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам защиты от окисления стальных заготовок, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных предприятиях.

Известны покрытия для защиты сталей от окисления на основе оксидных композиций.

Недостатками этих покрытий являются ограниченный температурный интервал их защитного действия, низкая эффективность их использования при температурах выше 1200^oC, сильное адгезионное сцепление покрытия с поверхностью стали при нагреве заготовок до температуры выше 1200^oC, что делает практически неосуществимым процесс последующего удаления покрытия. Перечисленные недостатки приводят к непригодности указанных покрытий для защиты стальных заготовок при их нагреве под горячую обработку до температур выше 1200^oC.

Известны обмазки для защиты стали от окисления, в состав которых кроме оксидной композиции входит еще восстановитель, в частности углерод.

Недостатками этих обмазок являются ограниченный температурный интервал их защитного действия, крайне низкая эффективность их использования при температурах выше 1150^oC, сильное сцепление обмазок с поверхностью стали при нагреве до температур выше 1150^oC, что усложняет процесс удаления обмазки после нагрева заготовки.

Наиболее близкой к предлагаемой является противоокислительная обмазка, содержащая оксид кремния, оксид хрома, карбонат натрия и графит при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 30-45; Na₂CO₃ 10-15; графит 35-45; Cr₂O₃ 5-10.

Недостатком описанной обмазки является ограниченный температурный интервал 900-1150^oC ее предохраняющего действия. При температурах выше 1150^oC обмазка быстро выгорает, что в дальнейшем приводит к окислению поверхности заготовок. Кроме того, при температурах выше 1150^oC в некоторых местах на поверхности заготовок происходит растворение значительных количеств углерода, содержащегося в обмазке, что вызывает оплавление поверхности в этих местах и образование чугуноподобных образований на ней. Перечисленные недостатки, с одной стороны, приводят к потере металла, а с другой - к получению больших неровностей на поверхности заготовки, затрудняющих ее дальнейшую обработку. Такая обмазка после нагрева заготовки плохо удаляется с защищаемой поверхности, поэтому при дальнейшей обработке заготовки значительная ее часть вдавливается в сталь в виде инородных включений, что резко снижает качество получаемых изделий.

Целью изобретения является увеличение степени защиты стальных заготовок, в том числе заготовок вагонных колес, от окисления во время технологических нагревов, расширение температурного интервала защитного действия обмазки, а также полное сохранение обмазки после нагрева, которая может выполнять роль технологической смазки при дальнейшей обработке заготовок.

В состав обмазки для защиты заготовок кроме оксида кремния дополнительно вводят натриевое или калиевое стекло (возможно силикатная глыба) и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 15-35; стекло 40-60; жидкое стекло 15-35.

При нагреве стальной заготовки, на поверхность которой нанесена предлагаемая обмазка, происходит образование оксидного расплава, предохраняющего ее поверхность от окисления. Необходимость поддерживать содержание ингредиентов в определенных пределах обусловлена потребность получения оксидного расплава с определенными физико-химическими характеристиками, в частности температурой плавления, вязкостью, поверхностным натяжением. При содержании натриевого или калиевого стекла и жидкого стекла меньше нижнего предела, а SiO₂ больше верхнего предела, оксидный расплав имеет слишком высокую вязкость и высокую температуру плавления, что приводит к комкованию покрытия и нарушению его защитного действия. Содержание натриевого или калиевого стекла и жидкого стекла, превышающее верхний предел, и концентрации SiO₂ меньше нижнего предела, приводят к получению очень жидкотекучего оксидного расплава, что является причиной образования несплошностей в оксидной пленке и частичного окисления поверхности. При содержании жидкого стекла меньше нижнего предела также не удается добиться надежной фиксации обмазки на поверхности, обеспечивающей ее сохранение до помещения заготовки в печь.

П р и м е р. Смесь состава, мас.%: оксид кремния 15; стекло 50; жидкое стекло 35, доводили водой до сметанообразного состояния и наносили на поверхность фланца, изготовленного из СТ.45. Фланец помещали в печь и нагревали до 1250^oC, выдерживали при этой температуре 2,5 ч. Затем фланец извлекали из печи, остужали на воздухе и удаляли нанесенную смесь с поверхности заготовки. Потерю металла в результате окисления определяли по отношению разности веса образца до и после выдержки в печи к весу исходного образца. Она составила 0,7%.

Остальные эксперименты по защите заготовок от окисления производили аналогичным образом. Полученные результаты представлены в таблице, где для сравнения приведены результаты, установленные при использовании обмазки прототипа. Степень удаления обмазки после нагрева образца определяли по соотношению площади поверхности образца, не покрытой обмазкой, к площади всей поверхности.