Грунтові фрити для електростатичного емалювання побутової техніки з маловуглецевих сталей - Автореферат

Через відсутність в Україні виробництва таких сталей та велику кількість дефектів в покриттях при емалюванні за режимом 2C/1F виробів із звичайних маловуглецевих сталей на вітчизняних підприємствах, що випускають побутову техніку, технологія PUESTA використовувалась лише з окремим випалом ґрунтового та покривного шарів (2C/2F) та готових імпортних емалевих порошків. Необхідність реалізації в Україні енерго-та ресурсозберігаючої технології PUESTA 2C/1F і відмови від імпорту вартісних емалевих порошків обумовила постановку актуальної задачі - розробки наукових основ синтезу ґрунтових фрит на основі сировинної бази України для електростатичного порошкового емалювання вітчизняних маловуглецевих сталей з однократним випалом ґрунтового і покривного шарів та впровадження цієї технології у виробництво побутових плит. Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити наступні задачі: провести аналіз дефектів в таких покриттях, встановити фактори, які відповідальні за їх появу, та розробити основні критерії синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для нанесення на звичайні маловуглецеві сталі за технологією PUESTA 2C/1F; Вперше в Україні розроблено основні критерії синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для технології електростатичного порошкового емалювання звичайних маловуглецевих сталей. Загальні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на Міжнародних науково-технічних конференціях: “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности” (Харків,2002-2005р.); “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоровя” (Харків, 2003-2005р.); на Міжнародних конгресах “Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии” (Бєлгород, 2003р.); “Innovative trends in enamelling technology” (Острава, Чехія, 2004р.); “20.Internationale Email Kongres” (Стамбул, Туреччина, 2005); “Surface treatment in enamelling technology” (Острава, Чехія, 2005р.); на Науково-технічній конференції “Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів” (Дніпропетровськ, 2003р.); на Других наукових читаннях імені академіка НАНУ А.С.Бережного “Физико-химические проблемы в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов” (Харків, 2004р.).За результатами аналізу дефектів в двошарових емалевих покриттях, одержаних за режимом “2C/1F” із порошків основних європейських виробників емалей на вітчизняних маловуглецевих сталях, встановлені фактори, які обумовлюють їх появу: хімічний склад, структура і якість сталевого прокату та співвідношення фізико-хімічних та технологічних властивостей грунтового та покривного емалевих шарів. Розроблені основні критерії синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для нанесення на маловуглецеві сталі за технологією PUESTA 2C/1F, які передбачають забезпечення певних значень реологічних, електричних та теплофізичних характеристик грунтової та покривної емалевих фрит. З метою отримання скломатриці-основи легкотопких ґрунтових фрит з високим питомим електроопором обрано вихідну багатокомпонентну склоутворюючу систему Na2O-K2O-Li2O-BAO-CAO-B2O3-SIO2 . Експериментально встановлене оптимальне співвідношення лужних оксидів для досягнення високого питомого електроопору тонкодисперсних легкотопких склопорошків шляхом забезпечення прояву полілужного ефекту в легкотопких стеклах, мол.%: 2na2o:1К2О:1Li2O. На основі результатів дослідження фізико-хімічних та електричних властивостей модельних стекол розроблено склад скломатриці-основи легкотопких ґрунтових фрит з високим електроопором, мол.%: Na2O-10; K2O-5; Li2O-5; BAO-2,5; CAO-2,5; B2O3-15; SIO2-60. Вперше розроблені наукові принципи синтезу ґрунтової фрити для електростатичного порошкового емалювання маловуглецевих сталей, які полягають в одночасному забезпеченні її високого питомого електроопору та легкотопкості за рахунок полілужного і полікатіонного ефектів, а також в формуванні певної макроструктури ґрунтового шару шляхом регулювання фізико-хімічних властивостей розплаву, що дозволяє нівелювати негативний вплив дефектів сталевого прокату при одержанні двошарового покриття однократного випалу.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої і актуальної науково-практичної задачі: розробці наукових принципів синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для електростатичного порошкового емалювання деталей побутової техніки із маловуглецевих сталей вітчизняного виробництва. Основні висновки: 1. За результатами аналізу дефектів в двошарових емалевих покриттях, одержаних за режимом “2C/1F” із порошків основних європейських виробників емалей на вітчизняних маловуглецевих сталях, встановлені фактори, які обумовлюють їх появу: хімічний склад, структура і якість сталевого прокату та співвідношення фізико-хімічних та технологічних властивостей грунтового та покривного емалевих шарів. Розроблені основні критерії синтезу легкотопкої ґрунтової фрити для нанесення на маловуглецеві сталі за технологією PUESTA 2C/1F, які передбачають забезпечення певних значень реологічних, електричних та теплофізичних характеристик грунтової та покривної емалевих фрит.

2. З метою отримання скломатриці-основи легкотопких ґрунтових фрит з високим питомим електроопором обрано вихідну багатокомпонентну склоутворюючу систему Na2O-K2O-Li2O-BAO-CAO-B2O3-SIO2 . Експериментально встановлене оптимальне співвідношення лужних оксидів для досягнення високого питомого електроопору тонкодисперсних легкотопких склопорошків шляхом забезпечення прояву полілужного ефекту в легкотопких стеклах, мол.%: 2na2o:1К2О:1Li2O. Виявлене зростання електроопору модельних стекол до с200?107 Ом·м при додатковому введенні лужноземельних оксидів BAO і CAO в еквімолярній кількості. Встановлено комплексну сумарну дію полілужного та полікатіонного еффектів на підвищення питомого електроопору в легкотопких стеклах - с200?108 Ом·м.

3. Виявлене значне підвищення вологостійкості тонкодисперсних легкотопких склопорошків з 0,3 до 0,07 % (за втратими маси) за рахунок введення лужних і лужноземельних оксидів у встановленому співвідношенні мол.%: 2na2o:1К2О:1Li2O 1BAO:1CAO, а також 8 мол. % ТІО2.

4. На основі результатів дослідження фізико-хімічних та електричних властивостей модельних стекол розроблено склад скломатриці-основи легкотопких ґрунтових фрит з високим електроопором, мол.%: Na2O-10; K2O-5; Li2O-5; BAO-2,5; CAO-2,5; B2O3-15; SIO2-60.

5. Синтезовано легкотопку вологостійку ґрунтову фриту Ф3F з питомим електроопором при с200=1,5·108 Ом·м та температурою випалу 800?С, що має в складі розроблений комплексний активатор зчеплення COO-0,5; NIO-1,0; MNO2-1,5; Fe2O3-3,5.

6. Встановлено механізм зчеплення синтезованого ґрунту Ф3F з маловуглецевими сталями 08кп та 08пс, який полягає в утворенні розвиненої межі сталь-покриття в результаті дії корозійноактивного склорозплаву на сталеву поверхню в процесі випалу двошарового покриття при 800-820?С з наступним закріпленням охолодженого емалевого шару в мікронеоднорідностях, що утворилися.

7. Вперше розроблені наукові принципи синтезу ґрунтової фрити для електростатичного порошкового емалювання маловуглецевих сталей, які полягають в одночасному забезпеченні її високого питомого електроопору та легкотопкості за рахунок полілужного і полікатіонного ефектів, а також в формуванні певної макроструктури ґрунтового шару шляхом регулювання фізико-хімічних властивостей розплаву, що дозволяє нівелювати негативний вплив дефектів сталевого прокату при одержанні двошарового покриття однократного випалу.

8. За результатами дослідно-промислових варок, проведених на ВАТ “НМТЗ” (м.Новомосковськ), розроблено технологічні параметри одержання синтезованого легкотопкого ґрунту Ф3F (t варки1200-1210?С) та ТУ У 27.1-576-2004 на його виробництво. На основі дослідно-промислових і промислових випробувань на автоматизованій лінії електростатичного порошкового емалювання деталей побутових плит в умовах ВАТ “МЗТМ” (ВАТ “Азовмаш”), визначені експлуатаційні властивості емалевих порошків, відпрацьовані технологічні параметри одержання двошарових покриттів однократного випалу при температурі 820?С з розробленого ґрунту Ф3F та покривної емалі ЕК180102.

9. За результатами цих випробувань та комплексом одержаних техніко-економічних переваг в порівнянні з закордонними емалями розроблена ґрунтова фрита Ф3F була впроваджена в серійне виробництво побутових плит з переходом ВАТ “Азовмаш” на ресурсоенергозберігаючу технологію 2 шари/1 випал та відмовою від імпорту порошків фірми “Ferro” (Голандія). Економічний ефект від впровадження на ВАТ “МЗТМ” ВАТ “Азовмаш” грунтової емалі Ф3F склав 174772 грн. при обсязі виробництва 38162 шт./рік.

10. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес при підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів за фахом 091606 “Хімічна технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів”.

1. Брагина Л.Л., Шалыгина О.В., Резникова В.В. Классификация факторов, обусловливающих образование водородных дефектов в эмалевых покрытиях // Зб. наук. праць ВАТ “УКРНДІ вогнетривів”.- Харків: Каравела. - 2003.- № 3.- С. 151-157.

Здобувачем проведено аналіз одержаних даних щодо утворення дефектів в двошарових емалевих покриттях однократного випалу із порошків європейських виробників емалей на звичайних маловуглецевих сталях вітчизняного виробництва та здійснена їх класифікація на групи.

2. Шалыгина О.В., Брагина Л.Л., Резникова В.В., Соболь Н.П. Влияние состава и свойств малоуглеродистых сталей на их склонность к образованию водородных дефектов в эмалевых покрытиях // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ” - 2003. - № 15. - С.57-65.

Здобувачем досліджено вплив складу, властивостей, мікроструктури та якості поверхні прокату сталей 08кп і 08пс на їх схильність до утворення газових дефектів в емалевих покриттях.

3. Соболь Н.П., Шалыгина О.В., Иващенко М.Ю. Подготовка поверхности металла при безгрунтовом эмалировании // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ” - № 32.- 2004. - С.92-95.

Здобувачем проведено аналіз методів підготовки поверхні металу перед емалюванням.

4. Специфика процессов формирования стеклоэмалевых покрытий и газовыделения при режимах “2 слоя /1 обжиг” и “2 слоя / 2 обжига” / О.В. Шалыгина, Л.Л. Брагина, В.В. Резникова, И.В. Бердник, В.И. Худяков // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ” - №33. - 2004. - С. 108-113.

Здобувачем встановлено специфіку процесів формування склоемалевих покриттів, одержаних за режимами “2 шари /1 випал” і “2 шари / 2 випали”, та газовиділення при варінні і випалі.

5. Шалыгина О.В., Брагина Л.Л., Резникова В.В. Влияние режимов варки стеклофритт для электростатического эмалирования на их вязкость // Зб. наук. праць ВАТ “УКРНДІ вогнетривів”.- Харків: Каравела. - 2004. - № 104. - С.141-147.

Здобувачем виявлено вплив режимів варки склофрит для технології PUESTA в промислових газових печах, які обертаються, на їх розтікання та вязкість.

6. Шалыгина О.В., Брагина Л.Л., Резникова В.В., Саввова О.В. Легкоплавкие грунтовые стеклоэмали для электростатического нанесения на сталь // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УДХТУ - 2004 г. - № 5. - С. 48-51. Здобувачем встановлено особливості фізико-хімічних і технологічних властивостей грунтових склоемалей для електростатичного нанесення на маловуглецеві сталі.

7. Шалыгина О.В. Влияние поликатионного эффекта в стеклах системы RO-R2O-B2O3-SIO2 на их адгезию к стальной поверхности // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ” - № 14.-2005.-С.115-121.

Размещено на .ru