專利名稱：鑄件用發(fā)熱性部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄件用發(fā)熱性部件。特別涉及由氧化性金屬、氧化劑、必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑、耐火性骨料和玻璃制中空微小球體構(gòu)成的鑄件用發(fā)熱性部件。該部件的基質(zhì)由氧化性金屬、氧化劑、必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑、耐火性骨料構(gòu)成，在該基質(zhì)中分散包埋著玻璃制中空微小球體。
所謂鑄件用發(fā)熱性部件，是指發(fā)熱性冒口套筒、發(fā)熱性型芯、發(fā)熱性縮頸泥芯、發(fā)熱性鑄模、發(fā)熱性襯墊及其類(lèi)似物。
作為本發(fā)明鑄件用發(fā)熱性部件的代表例，是發(fā)熱性冒口套筒，在把發(fā)熱性冒口套筒安裝在鑄模上的狀態(tài)下，注入金屬熔液，利用該部件基質(zhì)中所含的發(fā)熱材的發(fā)熱反應(yīng)和金屬熔液本身的熱，使分散、包埋在該基質(zhì)中玻璃制中空微小球體熔融而四散，在該部件的基質(zhì)中形成小空洞，形成多孔質(zhì)化，結(jié)果，提高該冒口套筒對(duì)金屬熔液的保溫效果，發(fā)揮優(yōu)良的冒口效果。
以發(fā)熱性冒口套筒作為典型例的現(xiàn)有的鑄件用發(fā)熱性部件，是以鋯英石砂那樣的耐火性骨料、鋁那樣的發(fā)熱性物質(zhì)和二氧化錳那樣的氧化劑為主原料成形的，該發(fā)熱性部件的視比重為1.2～1.5gr/cc左右，所以把熔融金屬注入鑄模內(nèi)后，從熔融狀態(tài)到凝固期間，對(duì)于鑄造金屬的保溫性不能說(shuō)是良好的。
本發(fā)明的目的是提供鑄件用發(fā)熱性部件，在把該部件安裝在鑄模上的狀態(tài)下，注入金屬熔液后，利用該部件基質(zhì)自身的發(fā)熱反應(yīng)熱和熔液本身的熱，使分散、包埋在該基質(zhì)中的玻璃制中空微小球體熔融、四散，結(jié)果，在包埋著玻璃制中空微小球體的位置形成小空洞，所以，該基質(zhì)被多孔質(zhì)化，從熔融狀態(tài)到凝固狀態(tài)期間，對(duì)于鑄造金屬顯示出高的保溫性和耐火性，發(fā)揮優(yōu)良的冒口效果。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鑄件用發(fā)熱性部件，由氧化性金屬、氧化劑、耐火性骨料和必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑構(gòu)成基質(zhì)成份，在該基質(zhì)成份中添加玻璃制中空微小球體形成為混合物，使該混合物成形并硬化得到成形體。在該成形體的基質(zhì)中分散包埋著玻璃制中空微小球體。
本發(fā)明的鑄件用發(fā)熱性部件的特點(diǎn)在于，在其基質(zhì)中分散、包埋著玻璃制中空微小球體。
本發(fā)明中使用的玻璃制中空微小球體，例如可采用玻璃杯、玻璃瓶、玻璃餐具等容器用玻璃原料即蘇打石灰硅酸鹽玻璃(SiO2約72％，Na2O約14～16％，CaO約5～9％)那樣通常的玻璃材料制造，熔融溫度最高800℃左右。
基質(zhì)中所含的玻璃制中空微小球體的量至少為10％重量，最好為20～40％重量。玻璃制中空微小球體的粒徑在3.0mm以下，最好為1.2mm以下。但并不限定于此。
本發(fā)明的鑄件用發(fā)熱性部件，由于在其基質(zhì)中分散包埋著玻璃制中空微小球體，所以，例如，把本發(fā)明鑄件用發(fā)熱性部件的代表例、即發(fā)熱性冒口套筒安裝在鑄模的冒口部，鑄造熔融金屬時(shí)，分散包埋在該發(fā)熱性冒口套筒基質(zhì)內(nèi)的玻璃制中空微小球體，在注入了鑄模的熔融金屬的凝固過(guò)程中，利用熔融金屬自身的熱、和構(gòu)成冒口套筒基質(zhì)的發(fā)熱性材料(氧化金屬、氧化劑和必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑)由于熔融金屬的熱而引起燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱，最高在800℃左右熔解而四散，結(jié)果，在該套筒基質(zhì)中以分散狀態(tài)包埋著玻璃制中空微小球體的位置，形成多數(shù)小空洞，基質(zhì)被多孔質(zhì)化。這樣，基質(zhì)的保溫性不對(duì)基質(zhì)耐火度有影響而顯著提高，可發(fā)揮優(yōu)良的冒口效果。
用于制造本發(fā)明鑄件用發(fā)熱性部件的原料混合物，是在氧化性金屬、氧化劑、耐火骨料和必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑中，添加玻璃制中空微小球體。在該混合物中，加入無(wú)機(jī)或有機(jī)粘接劑和硬化用催化劑，用砂模造型法即公知的CO2工藝、自硬性型工藝、流動(dòng)自硬性型工藝、熱箱工藝、冷箱工藝，成形為所需的鑄件用發(fā)熱性部件，并使其硬化。
本發(fā)明的上述原料混合物成份中，利用注入鑄模后的金屬熔液的熱參與發(fā)熱反應(yīng)的成份是氧化性金屬和氧化劑，必要時(shí)可添加氧化促進(jìn)劑。
氧化性金屬的代表例如粉狀和/或粒狀的鋁，但也可以采用鎂和與其類(lèi)似的金屬。
氧化劑可采用氧化鐵、二氧化錳、硝酸鹽、過(guò)錳酸鉀等。
本發(fā)明鑄件用發(fā)熱性部件，必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑，例如可采用冰晶石(Na3AlF6)、四氟化鋁鉀、六氟化鋁鉀等。
耐火性骨料，可采用鋁殘灰(鋁錠溶解時(shí)產(chǎn)生的殘?jiān)?，以氧化鋁為主成份，含有若干金屬鋁和溶解時(shí)使用的助溶劑)、硅、鋯英石、鎂硅酸鹽、橄欖石、石英、鉻鐵礦等，但并不限于這些。
為了使本發(fā)明鑄件用發(fā)熱性部件的原料混合物成型而添加的粘接劑，可采用公知的任何粘接劑，只要在硬化催化劑存在的條件下，將上述原料混合物硬化成能充分保持各種鑄件用發(fā)熱性部件形狀的程度即可。具體地說(shuō)，可采用酚醛樹(shù)脂、酚醛尿烷樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、堿酚醛可溶樹(shù)脂和環(huán)氧堿樹(shù)脂等。
這些粘接劑的有效添加量，至少為鑄件用發(fā)熱部件重量的5％即可。
本發(fā)明的較好實(shí)施例是，在粉末狀和/或粒狀鋁、鋁殘灰、氧化鐵和冰晶石構(gòu)成的原料混合物內(nèi)，添加玻璃制中空微小球體，并且采用酚醛尿烷樹(shù)脂作為粘接劑，成形為作為鑄件用發(fā)熱性部件的發(fā)熱性冒口套筒并使其硬化。
把該發(fā)熱性冒口套筒安裝在鑄模的冒口部，在鑄造鑄鋼那樣的高溫度金屬熔液時(shí)使用，這時(shí)，利用注入了鑄模的金屬熔液自身的熱、和由該金屬熔液本身的熱引起的構(gòu)成該冒口基質(zhì)的鋁粉末與氧化鐵的氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱，包埋在套筒基質(zhì)中的玻璃制中空小球體在約800℃以下的低溫熔融并四散。結(jié)果，在該套筒基質(zhì)內(nèi)形成多個(gè)小空洞，耐火度不降低地被多孔質(zhì)化。因此，從注入鑄模的金屬熔液的凝固開(kāi)始到凝固結(jié)束期間，多孔質(zhì)化了的冒口套筒發(fā)揮優(yōu)良的保溫性，并且，可保持基質(zhì)原有的高耐火度?？傻玫交旧蠜](méi)有鑄紋、鑄造損傷等鑄造缺陷的高質(zhì)量鑄造品，提高成品率。
本發(fā)明的較好實(shí)施例中，從耐火性、發(fā)熱性、經(jīng)濟(jì)性和容易得到的觀點(diǎn)出發(fā)，最好把鋁錠溶解時(shí)產(chǎn)生的渣即鋁殘灰(主成份除鋁外還含有一些金屬鋁和鋁錠溶解時(shí)使用的助溶劑)作為骨料使用，但是，把鋁殘灰作為骨料使用時(shí)，如果采用酚醛尿烷樹(shù)脂作為粘接劑，則尿烷樹(shù)脂的粘接性在短時(shí)間內(nèi)降低，所以，原料混合物的可使時(shí)間(可用時(shí)間存放期)縮短，不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的大量生產(chǎn)化。
本發(fā)明的課題之一是要解決該問(wèn)題。
采用酚醛尿烷樹(shù)脂作為含有鋁殘灰的原料混合物的粘接劑時(shí)，對(duì)原料混合物的可使時(shí)間(可用時(shí)間存放期)縮短的原因做了探究。發(fā)現(xiàn)其原因是，由于鋁殘灰含有吸濕性的助溶劑，所以該吸濕性助溶劑中含有游離水份，把這樣的鋁殘灰作為原料使用時(shí)，如果采用酚醛尿烷樹(shù)脂作為粘接劑，則它與鋁殘灰中的水份起化學(xué)反應(yīng)，該樹(shù)脂的粘接性迅速喪失。
為了避免該現(xiàn)象，本發(fā)明中預(yù)先將鋁殘灰加熱干燥，使其基本上沒(méi)有水份，再將其作為骨料使用，則即使采用酚醛尿烷樹(shù)脂作為粘接劑，由于成為粘接性劣化原因的水份已不存在，所以，原料混合物的可使時(shí)間(可用時(shí)間存放期)加長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)化。并且，由于使用該粘接劑，可省掉鑄件用發(fā)熱性部件成形后的干燥工序，因此，本發(fā)明在工業(yè)利用上有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
下面用實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例1)鋁粉末25(重量％)用120～150℃干燥并脫水后的鋁殘灰 30粒徑1.2mm以下的玻璃制中空微小球體 36硝酸鉀6冰晶石3在以上混合物中加入9％酚醛尿烷樹(shù)脂，混練并用芯溜口成形后，通入氨氣使其硬化，制成發(fā)熱性冒口套筒。
這時(shí)，作為粘接劑加入了酚醛尿烷樹(shù)脂的鑄件用發(fā)熱性部件的原料混合物的可使時(shí)間(可用時(shí)間存放期)，可達(dá)到該部件大量生產(chǎn)化的程度。另外，對(duì)成形產(chǎn)品不需要干燥工序。
(實(shí)施例2)鋁粉末 30％硅砂 30％粒徑1.2mm以下的玻璃制中空微小球體20％氧化鐵(Fe3O4) 12％硝酸鉀 8％在以上混合物中加入8％酚醛尿烷樹(shù)脂，混練并用芯溜口成形后，通入氨氣使其硬化，制成發(fā)熱性冒口套筒。
為了進(jìn)行比較，采用通常的鑄件用發(fā)熱性套筒制造原料(硅砂、鋁、二氧化錳、冰品石的混合物)，用CO2氣體法成形與上述實(shí)施例同樣形狀的發(fā)熱性冒口套筒，進(jìn)行鑄造試驗(yàn)。
采用本發(fā)明實(shí)施例1和2以及比較例的發(fā)熱性冒口套筒，以1550℃的鑄入溫度鑄造鑄鋼，本發(fā)明的發(fā)熱性冒口套筒的冒口效果比比較例優(yōu)良，無(wú)鑄造缺陷，因此顯著提高成品率。
尤其是采用本發(fā)明的發(fā)熱性冒口套筒時(shí)，鑄件表面沒(méi)有缺陷，作為發(fā)熱性冒口套筒，具有優(yōu)良的保溫性和耐火性。
本發(fā)明的鑄件用發(fā)熱部件，具有由氧化性金屬、氧化劑、耐火性骨料、必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑構(gòu)成的基質(zhì)，在該基質(zhì)中分散包埋著玻璃制中空微小球體。在該狀態(tài)下，安裝在需要冒口效果的鑄模的要部上使用。
例如，作為本發(fā)明鑄件用發(fā)熱性部件的代表例，把發(fā)熱性冒口套筒安裝在鑄模的冒口部使用時(shí)，利用鑄入鑄模內(nèi)的金屬熔液的熱使得點(diǎn)火發(fā)熱材(氧化性金屬、氧化劑和必要時(shí)加入的氧化促進(jìn)劑的混合物)引起發(fā)熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱、和金屬熔液本身的熱，使分散包埋在發(fā)熱性冒口套筒基質(zhì)內(nèi)的玻璃制中空微小球體最高在800℃的低溫下熔解而四散，在玻璃制中空微小球體與周?chē)|(zhì)反應(yīng)使基質(zhì)的耐火度劣化前，在基質(zhì)中形成多個(gè)小空腔，結(jié)果，基質(zhì)被多孔質(zhì)化，所以，在金屬熔液的凝固過(guò)程中和凝固后也能保持優(yōu)良的保溫性和耐火性，所以，發(fā)揮優(yōu)良的冒口效果，顯著提高鑄件尤其是鑄鋼產(chǎn)品的成品率。
權(quán)利要求
1.鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，在由氧化性金屬、氧化劑和耐火性骨料構(gòu)成的基質(zhì)成份中，添加玻璃制中空微小球體和無(wú)機(jī)或有機(jī)粘接劑，形成為混合物，將該混合物成形并硬化，得到成形體；上述玻璃制中空微小球體分散、包埋在該成形體的基質(zhì)中。
2.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，基質(zhì)中的玻璃制中空微小球體至少占10％重量。
3.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，玻璃制中空微小球體的粒徑為3mm以下。
4.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，氧化金屬是粉末狀或粒狀鋁，或者是二者的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，氧化劑是氧化鐵、二氧化錳、硝酸鹽或過(guò)錳酸鉀中的任一種以上。
6.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，含有氧化促進(jìn)劑。
7.如權(quán)利要求6所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，氧化促進(jìn)劑是冰晶石、四氟化鋁鉀或六氟化鋁鉀中的任一種以上。
8.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，耐火性骨料是鋁殘灰、硅砂、橄欖石砂、石英、鋯英石砂或鎂硅酸鹽的任一種以上。
9.如權(quán)利要求8所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，鋁殘灰經(jīng)預(yù)先干燥，基本上不含有水份。
10.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，粘接劑是CO2工藝、自硬性型工藝、流動(dòng)自硬性型工藝、熱箱工藝或冷箱工藝的砂型造型法中所用的無(wú)機(jī)或有機(jī)粘接劑。
11.如權(quán)利要求1所述的鑄件用發(fā)熱性部件，其特征在于，鑄件用發(fā)熱性部件，是發(fā)熱性冒口套筒、發(fā)熱性型芯、發(fā)熱性縮頸泥芯、發(fā)熱性鑄模、發(fā)熱性襯墊和其類(lèi)似制品。
全文摘要
本發(fā)明的鑄件用發(fā)熱性部件具有由發(fā)熱材和耐火性骨料構(gòu)成的基質(zhì),在該基質(zhì)中分解包埋著玻璃制中空微小球體。具有代表性的是發(fā)熱性冒口套筒,將其安裝在鑄模的冒口部,利用鑄入鑄模內(nèi)的金屬熔液的熱引起的發(fā)熱材的反應(yīng)熱和金屬熔液本身的熱,使分散包埋在基質(zhì)中的玻璃制中空微小球體熔解而四散,基質(zhì)被多孔質(zhì)化,結(jié)果,在金屬熔液凝固過(guò)程中,冒口套筒可保持高保溫性和耐火性,發(fā)揮優(yōu)良的冒口效果,顯著提高鑄件的成品率。
文檔編號(hào)B22C9/08GK1250699SQ9912174
公開(kāi)日2000年4月19日 申請(qǐng)日期1999年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月9日
發(fā)明者三木正光 申請(qǐng)人:三木正光