一種無氟發(fā)熱保溫冒口及其制備方法
【專利摘要】一種無氟發(fā)熱保溫冒口及其制備方法，它涉及一種保溫冒口及其制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有冒口發(fā)熱不足、保溫效果差、會有縮孔、縮松鑄造缺陷、易污染回用砂，以及成型、生產(chǎn)周期長和成本高的技術(shù)問題。無氟發(fā)熱保溫冒口由膨脹珍珠巖、石英砂、鋁粉、鎂粉、氧化鐵粉、硝酸鉀、氯化鈉、堿性酚醛樹脂、有機(jī)酯和偶聯(lián)劑制成；其制備方法為：一、稱取原料；二、制備混制好的坯料；三、制備無氟發(fā)熱保溫冒口。本發(fā)明應(yīng)用于制備球墨鑄鐵。
【專利說明】一種無氟發(fā)熱保溫冒口及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保溫冒口及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。液態(tài)收縮和凝固收縮是球墨鑄鐵冷卻過程中必須經(jīng)歷的兩個過程，在這兩個過程中，如果得不到及時補(bǔ)償，往往造成縮孔、縮松等鑄造缺陷，致使鑄件報廢。而冒口是解決這類鑄造缺陷的有效手段之一，并被廣泛使用。但隨著對鑄件質(zhì)量要求的不斷提高，現(xiàn)有發(fā)熱冒口、保溫冒口或發(fā)熱保溫冒口由于發(fā)熱不足、保溫效果差等缺點，難以滿足高補(bǔ)縮和高排渣能力的要求，也會出現(xiàn)縮孔和縮松等鑄造缺陷，鑄件出品率也隨之降低。此外，在傳統(tǒng)工藝制作的冒口中，為了有效增強(qiáng)發(fā)熱材料的燃燒活性，提高放熱反應(yīng)速度，都加入了氟化物，然而，氟元素的聚集會污染回用砂，嚴(yán)重情況下使球墨鑄鐵中形成魚眼缺陷；另外，現(xiàn)有多數(shù)發(fā)熱保溫冒口是在外加輔助能源(力口熱、吹氣或吹霧等)條件下成型，生產(chǎn)周期長，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有冒口發(fā)熱不足、保溫效果差、會有縮孔、縮松鑄造缺陷、易污染回用砂，以及成型、生產(chǎn)周期長和成本高的技術(shù)問題，從而提供一種無氟發(fā)熱保溫冒口及其制備方法。
[0004]本發(fā)明的一種無氟發(fā)熱保溫冒口按重量分?jǐn)?shù)是由20?28份的膨脹珍珠巖、10?25份的石英砂、18?25份的鋁粉、4?6份的鎂粉、18?25份的氧化鐵粉、2?4份的硝酸鉀、3?5份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?1.0份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑制成。
[0005]本發(fā)明的一種無氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0006]一、按重量分?jǐn)?shù)稱取20?28份的膨脹珍珠巖、10?25份的石英砂、18?25份的鋁粉、4?6份的鎂粉、18?25份的氧化鐵粉、2?4份的硝酸鉀、3?5份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?1.0份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑；
[0007]二、將步驟一稱取的膨脹珍珠巖、石英砂、氧化鐵粉、硝酸鉀、氯化鈉和有機(jī)酯均勻混合后在球形混砂機(jī)中混制Imin?2min，，然后再加入步驟一稱取的鋁粉和鎂粉，繼續(xù)在球形混砂機(jī)中混制0.5min?Imin,最后加入步驟一稱取的堿性酹醒樹脂和偶聯(lián)劑,在球形混砂機(jī)中混制2min?3min,得到混制好的還料；
[0008]三、將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過5min?IOmin后即可脫模，在室溫下靜置20h?24h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。
[0009]本發(fā)明的作用原理為:膨脹珍珠巖為保溫材料，石英砂充填到膨脹珍珠巖的顆粒之間，起到填充材料及耐火骨架的作用，因此本發(fā)明的無氟發(fā)熱保溫冒口既具有較好的高溫強(qiáng)度，又具有良好的保溫效果；物料中的鋁粉、氧化鐵粉和硝酸鉀為發(fā)熱劑，鎂粉為助燃齊U，氯化鈉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氟鹽起到調(diào)節(jié)劑的作用，使其具有點火速度快和燃燒速度慢的優(yōu)勢，并且發(fā)熱效果好；堿性酚醛樹脂在固化劑有機(jī)酯的作用下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將物料粘結(jié)在一起，偶聯(lián)劑硅烷起到粘結(jié)強(qiáng)化的作用，從而使得制備的冒口具有很高的抗拉強(qiáng)度。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0011]一、本發(fā)明制備的冒口中用氯化鈉代替氟鹽，避免了由于氟的積聚而使球墨鑄鐵產(chǎn)生魚眼和易污染回用砂的缺陷；
[0012]二、本發(fā)明制備的冒口脫模后24h抗拉強(qiáng)度高于1.2MPa，15天后的抗拉強(qiáng)度仍高于1.1MPa，完全滿足生產(chǎn)要求；
[0013]三、本發(fā)明制備的冒口具有良好的發(fā)熱和保溫效果，其內(nèi)金屬液凝固時間是傳統(tǒng)發(fā)熱保溫冒口的2倍以上，補(bǔ)縮率高于15%，極大地降低了鑄件縮孔和縮松；
[0014]四、本發(fā)明的冒口的制備方法成型、生產(chǎn)周期短，成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:本實施方式中一種無氟發(fā)熱保溫冒口按重量分?jǐn)?shù)是由20?28份的膨脹珍珠巖、10?25份的石英砂、18?25份的鋁粉、4?6份的鎂粉、18?25份的氧化鐵粉、2?4份的硝酸鉀、3?5份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?1.0份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑制成。
[0016]本實施方式具有如下優(yōu)點:
[0017]一、本實施方式制備的冒口中用氯化鈉代替氟鹽，避免了由于氟的積聚而使球墨鑄鐵產(chǎn)生魚眼和易污染回用砂的缺陷；
[0018]二、本實施方式制備的冒口脫模后24h抗拉強(qiáng)度高于1.2MPa，15天后的抗拉強(qiáng)度仍高于1.1MPa，完全滿足生產(chǎn)要求；
[0019]三、本實施方式制備的冒口具有良好的發(fā)熱保溫效果，其內(nèi)金屬液凝固時間是傳統(tǒng)發(fā)熱保溫冒口的2倍以上，補(bǔ)縮率高于15%，極大地降低了鑄件縮孔和縮松；
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:無氟發(fā)熱保溫冒口按重量分?jǐn)?shù)是由22?26份的膨脹珍珠巖、15?20份的石英砂、20?22份的鋁粉、4?6份的鎂粉、20?22份的氧化鐵粉、2?3份的硝酸鉀、3?4份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?0.8份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑制成。其它與【具體實施方式】一相同。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:膨脹珍珠巖的粒度為50目?70目；石英砂為粒度為70目?140目的擦洗砂，且粒度為70目?140目的擦洗砂的含泥量小于0.5% ;鋁粉的純度大于98%，粒度為100目?200目；氧化鐵粉的純度大于95%，粒度為100目?200目；堿性酚醛樹脂的pH值為12?14，游離醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%，游離酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5% ;有機(jī)酯為甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的純度大于98% ;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550。其它與【具體實施方式】一或二之一相同。
[0022]【具體實施方式】四:本實施方式中一種無氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0023]一、按重量分?jǐn)?shù)稱取20?28份的膨脹珍珠巖、10?25份的石英砂、18?25份的鋁粉、4?6份的鎂粉、18?25份的氧化鐵粉、2?4份的硝酸鉀、3?5份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?1.0份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑；
[0024]二、將步驟一稱取的膨脹珍珠巖、石英砂、氧化鐵粉、硝酸鉀、氯化鈉和有機(jī)酯均勻混合后在球形混砂機(jī)中混制Imin?2min，，然后再加入步驟一稱取的鋁粉和鎂粉，繼續(xù)在球形混砂機(jī)中混制0.5min?Imin,最后加入步驟一稱取的堿性酹醒樹脂和偶聯(lián)劑,在球形混砂機(jī)中混制2min?3min,得到混制好的還料；
[0025]三、將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過5min?IOmin后即可脫模，在室溫下靜置20h?24h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。
[0026]本實施方式具有如下優(yōu)點:
[0027]本實施方式的冒口的制備方法成型、生產(chǎn)周期短，成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0028]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四不同的是:步驟一中按重量分?jǐn)?shù)是由22?26份的膨脹珍珠巖、15?20份的石英砂、20?22份的鋁粉、4?6份的鎂粉、20?22份的氧化鐵粉、2?3份的硝酸鉀、3?4份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、
0.6?0.8份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑。其它與【具體實施方式】四相同。
[0029]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】四或五之一不同的是:步驟一中所述的膨脹珍珠巖的粒度為50目?70目；步驟一中所述的石英砂為粒度為70目?140目的擦洗砂，且粒度為70目?140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%;步驟一中所述的鋁粉的純度大于98%，粒度為100目?200目；步驟一中所述的氧化鐵粉的純度大于95%，粒度為100目?200目；步驟一中所述的堿性酚醛樹脂的pH值為12?14，游離醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%，游離酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5% ;步驟一中所述的有機(jī)酯為甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的純度大于98% ;步驟一中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550。其它與【具體實施方式】四或五之一相同。
[0030]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】四至六之一不同的是:步驟三中將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過7min?9min后即可脫模，在室溫下靜置21h?23h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。其它與【具體實施方式】四至六之一相同。
[0031]采用下述試驗驗證本發(fā)明效果:
[0032]試驗一:本試驗的一種無氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0033]一、按重量分?jǐn)?shù)稱取21份的膨脹珍珠巖、10份的石英砂、25份的鋁粉、6份的鎂粉、25份的氧化鐵粉、4份的硝酸鉀、5份的氯化鈉、3份的堿性酚醛樹脂、I份的有機(jī)酯和0.03份的偶聯(lián)劑；步驟一中所述的膨脹珍珠巖的粒度為60目；步驟一中所述的石英砂為粒度為100目的擦洗砂，且粒度為100目的擦洗砂的含泥量小于0.3% ;步驟一中所述的鋁粉的純度為99%,粒度為150目；步驟一中所述的氧化鐵粉的純度為98%,粒度為150目；步驟一中所述的堿性酚醛樹脂的PH值為13，游離醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4% ;有機(jī)酯為甘油醋酸酯，純度為99% ;步驟一中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550 ；
[0034]二、將步驟一稱取的膨脹珍珠巖、石英砂、氧化鐵粉、硝酸鉀、氯化鈉和有機(jī)酯均勻混合后在球形混砂機(jī)中混制2min，然后再加入步驟一稱取的鋁粉和鎂粉，繼續(xù)在球形混砂機(jī)中混制lmin，最后加入步驟一稱取的堿性酚醛樹脂和偶聯(lián)劑，在球形混砂機(jī)中混制2min，得到混制好的坯料；
[0035]三、將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過5min后即可脫模，在室溫下靜置24h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。[0036]本試驗中制備所得無氟發(fā)熱保溫冒口，經(jīng)檢測，24h后抗壓強(qiáng)度為1.31MPa，15天后的抗拉強(qiáng)度仍高于1.18MPa，完全滿足生產(chǎn)要求；冒口內(nèi)金屬液凝固時間是傳統(tǒng)發(fā)熱保溫冒口的2.3倍，補(bǔ)縮率達(dá)到16.1%，本試驗制備的無氟發(fā)熱保溫冒口具有良好的發(fā)熱保溫效果，極大地降低了鑄件縮孔和縮松。
[0037]試驗二:本試驗的一種無氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0038]一、按重量分?jǐn)?shù)稱取27份的膨脹珍珠巖、25份的石英砂、18份的鋁粉、4份的鎂粉、18份的氧化鐵粉、2份的硝酸鉀、3.5份的氯化鈉、2份的堿性酚醛樹脂、0.5份的有機(jī)酯和
0.02份的偶聯(lián)劑；步驟一中所述的膨脹珍珠巖的粒度為60目；步驟一中所述的石英砂為擦洗砂，含泥量為0.3%，粒度為100目；步驟一中所述的鋁粉的純度為99%，粒度為150目；步驟一中所述的氧化鐵粉的純度為98%，粒度為150目；步驟一中所述的堿性酚醛樹脂的pH值為13,游離醒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%,游離酹質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4% ;有機(jī)酯為甘油醋酸酯,純度為99% ;步驟一中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550 ；
[0039]二、將步驟一稱取的膨脹珍珠巖、石英砂、氧化鐵粉、硝酸鉀、氯化鈉和有機(jī)酯均勻混合后在球形混砂機(jī)中混制1.5min，然后再加入步驟一稱取的鋁粉和鎂粉，繼續(xù)在球形混砂機(jī)中混制lmin，最后加入步驟一稱取的堿性酚醛樹脂和偶聯(lián)劑，在球形混砂機(jī)中混制3min，得到混制好的坯料；
[0040]三、將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過IOmin后即可脫模，在室溫下靜置24h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。
[0041]本試驗中制備所得無氟發(fā)熱保溫冒口，經(jīng)檢測，24h后抗壓強(qiáng)度為1.24MPa，15天后的抗拉強(qiáng)度仍高于1.15MPa，完全滿足生產(chǎn)要求；冒口內(nèi)金屬液凝固時間是傳統(tǒng)發(fā)熱保溫冒口的2.1倍，補(bǔ)縮率達(dá)到15.5%，本試驗制備的無氟發(fā)熱保溫冒口具有良好的發(fā)熱保溫效果，極大地降低了鑄件縮孔和縮松。
【權(quán)利要求】
1.一種無氟發(fā)熱保溫冒口，其特征在于無氟發(fā)熱保溫冒口按重量分?jǐn)?shù)是由20?28份的膨脹珍珠巖、10?25份的石英砂、18?25份的鋁粉、4?6份的鎂粉、18?25份的氧化鐵粉、2?4份的硝酸鉀、3?5份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?1.0份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氟發(fā)熱保溫冒口，其特征在于無氟發(fā)熱保溫冒口按重量分?jǐn)?shù)是由22?26份的膨脹珍珠巖、15?20份的石英砂、20?22份的鋁粉、4?6份的鎂粉、20?22份的氧化鐵粉、2?3份的硝酸鉀、3?4份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹月旨、0.6?0.8份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氟發(fā)熱保溫冒口，其特征在于膨脹珍珠巖的粒度為50目?70目；石英砂為粒度為70目?140目的擦洗砂，且粒度為70目?140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%;鋁粉的純度大于98%，粒度為100目?200目；氧化鐵粉的純度大于95%，粒度為100目?200目；堿性酹醒樹脂的pH值為12?14,游離醒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%，游離酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5%;步驟一中所述的有機(jī)酯為甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的純度大于98% ;步驟一中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550。
4.制備如權(quán)利要求1所述的一種無氟發(fā)熱保溫冒口的方法，其特征在于無氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法按以下步驟進(jìn)行: 一、按重量分?jǐn)?shù)稱取20?28份的膨脹珍珠巖、10?25份的石英砂、18?25份的招粉、4?6份的鎂粉、18?25份的氧化鐵粉、2?4份的硝酸鉀、3?5份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹脂、0.6?1.0份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑； 二、將步驟一稱取的膨脹珍珠巖、石英砂、氧化鐵粉、硝酸鉀、氯化鈉和有機(jī)酯均勻混合后在球形混砂機(jī)中混制Imin?2min，，然后再加入步驟一稱取的鋁粉和鎂粉，繼續(xù)在球形混砂機(jī)中混制0.5min?Imin,最后加入步驟一稱取的堿性酹醒樹脂和偶聯(lián)劑,在球形混砂機(jī)中混制2min?3min,得到混制好的還料； 三、將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過5min?IOmin后即可脫模，在室溫下靜置20h?24h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法，其特征在于步驟一中按重量分?jǐn)?shù)是由22?26份的膨脹珍珠巖、15?20份的石英砂、20?22份的鋁粉、4?6份的鎂粉、20?22份的氧化鐵粉、2?3份的硝酸鉀、3?4份的氯化鈉、2?3份的堿性酚醛樹月旨、0.6?0.8份的有機(jī)酯和0.02?0.03份的偶聯(lián)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法，其特征在于步驟一中所述的膨脹珍珠巖的粒度為50目?70目；步驟一中所述的石英砂為粒度為70目?140目的擦洗砂，且粒度為70目?140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%;步驟一中所述的鋁粉的純度大于98%，粒度為100目?200目；步驟一中所述的氧化鐵粉的純度大于95%，粒度為100目?200目；步驟一中所述的堿性酚醛樹脂的pH值為12?14，游離醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%，游離酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5% ;步驟一中所述的有機(jī)酯為甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的純度大于98% ;步驟一中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氟發(fā)熱保溫冒口的制備方法，其特征在于步驟三種將步驟二得到的混制好的坯料在冒口模具中緊實成型，經(jīng)過7min?9min后即可脫模，在室溫下靜置21h?23h后得到無氟發(fā)熱保溫冒口。
【文檔編號】B22C1/22GK103586416SQ201310625252
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】石德全, 高桂麗, 王常玖 申請人:哈爾濱理工大學(xué)