CN103586416A

CN103586416A - 一种无氟发热保温冒口及其制备方法

Info

Publication number: CN103586416A
Application number: CN201310625252.9A
Authority: CN
Inventors: 石德全; 高桂丽; 王常玖
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: CN103586416B

Abstract

一种无氟发热保温冒口及其制备方法，它涉及一种保温冒口及其制备方法。本发明是要解决现有冒口发热不足、保温效果差、会有缩孔、缩松铸造缺陷、易污染回用砂，以及成型、生产周期长和成本高的技术问题。无氟发热保温冒口由膨胀珍珠岩、石英砂、铝粉、镁粉、氧化铁粉、硝酸钾、氯化钠、碱性酚醛树脂、有机酯和偶联剂制成；其制备方法为：一、称取原料；二、制备混制好的坯料；三、制备无氟发热保温冒口。本发明应用于制备球墨铸铁。

Description

一种无氟发热保温冒口及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种保温冒口及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。液态收缩和凝固收缩是球墨铸铁冷却过程中必须经历的两个过程，在这两个过程中，如果得不到及时补偿，往往造成缩孔、缩松等铸造缺陷，致使铸件报废。而冒口是解决这类铸造缺陷的有效手段之一，并被广泛使用。但随着对铸件质量要求的不断提高，现有发热冒口、保温冒口或发热保温冒口由于发热不足、保温效果差等缺点，难以满足高补缩和高排渣能力的要求，也会出现缩孔和缩松等铸造缺陷，铸件出品率也随之降低。此外，在传统工艺制作的冒口中，为了有效增强发热材料的燃烧活性，提高放热反应速度，都加入了氟化物，然而，氟元素的聚集会污染回用砂，严重情况下使球墨铸铁中形成鱼眼缺陷；另外，现有多数发热保温冒口是在外加辅助能源（加热、吹气或吹雾等）条件下成型，生产周期长，成本高。

发明内容

本发明是要解决现有冒口发热不足、保温效果差、会有缩孔、缩松铸造缺陷、易污染回用砂，以及成型、生产周期长和成本高的技术问题，从而提供一种无氟发热保温冒口及其制备方法。

本发明的一种无氟发热保温冒口按重量分数是由20～28份的膨胀珍珠岩、10～25份的石英砂、18～25份的铝粉、4～6份的镁粉、18～25份的氧化铁粉、2～4份的硝酸钾、3～5份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～1.0份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂制成。

本发明的一种无氟发热保温冒口的制备方法按以下步骤进行：

一、按重量分数称取20～28份的膨胀珍珠岩、10～25份的石英砂、18～25份的铝粉、4～6份的镁粉、18～25份的氧化铁粉、2～4份的硝酸钾、3～5份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～1.0份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂；

二、将步骤一称取的膨胀珍珠岩、石英砂、氧化铁粉、硝酸钾、氯化钠和有机酯均匀混合后在球形混砂机中混制1min～2min，，然后再加入步骤一称取的铝粉和镁粉，继续在球形混砂机中混制0.5min～1min，最后加入步骤一称取的碱性酚醛树脂和偶联剂，在球形混砂机中混制2min～3min，得到混制好的坯料；

三、将步骤二得到的混制好的坯料在冒口模具中紧实成型，经过5min～10min后即可脱模，在室温下静置20h～24h后得到无氟发热保温冒口。

本发明的作用原理为：膨胀珍珠岩为保温材料，石英砂充填到膨胀珍珠岩的颗粒之间，起到填充材料及耐火骨架的作用，因此本发明的无氟发热保温冒口既具有较好的高温强度，又具有良好的保温效果；物料中的铝粉、氧化铁粉和硝酸钾为发热剂，镁粉为助燃剂，氯化钠代替传统的氟盐起到调节剂的作用，使其具有点火速度快和燃烧速度慢的优势，并且发热效果好；碱性酚醛树脂在固化剂有机酯的作用下发生交联反应，将物料粘结在一起，偶联剂硅烷起到粘结强化的作用，从而使得制备的冒口具有很高的抗拉强度。

本发明具有如下优点：

一、本发明制备的冒口中用氯化钠代替氟盐，避免了由于氟的积聚而使球墨铸铁产生鱼眼和易污染回用砂的缺陷；

二、本发明制备的冒口脱模后24h抗拉强度高于1.2MPa，15天后的抗拉强度仍高于1.1MPa，完全满足生产要求；

三、本发明制备的冒口具有良好的发热和保温效果，其内金属液凝固时间是传统发热保温冒口的2倍以上，补缩率高于15%，极大地降低了铸件缩孔和缩松；

四、本发明的冒口的制备方法成型、生产周期短，成本较低，适合大规模生产。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中一种无氟发热保温冒口按重量分数是由20～28份的膨胀珍珠岩、10～25份的石英砂、18～25份的铝粉、4～6份的镁粉、18～25份的氧化铁粉、2～4份的硝酸钾、3～5份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～1.0份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂制成。

本实施方式具有如下优点：

一、本实施方式制备的冒口中用氯化钠代替氟盐，避免了由于氟的积聚而使球墨铸铁产生鱼眼和易污染回用砂的缺陷；

二、本实施方式制备的冒口脱模后24h抗拉强度高于1.2MPa，15天后的抗拉强度仍高于1.1MPa，完全满足生产要求；

三、本实施方式制备的冒口具有良好的发热保温效果，其内金属液凝固时间是传统发热保温冒口的2倍以上，补缩率高于15%，极大地降低了铸件缩孔和缩松；

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：无氟发热保温冒口按重量分数是由22～26份的膨胀珍珠岩、15～20份的石英砂、20～22份的铝粉、4～6份的镁粉、20～22份的氧化铁粉、2～3份的硝酸钾、3～4份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～0.8份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：膨胀珍珠岩的粒度为50目～70目；石英砂为粒度为70目～140目的擦洗砂，且粒度为70目～140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%；铝粉的纯度大于98%，粒度为100目～200目；氧化铁粉的纯度大于95%，粒度为100目～200目；碱性酚醛树脂的pH值为12～14，游离醛的质量分数小于0.2%，游离酚的质量分数小于0.5%；有机酯为甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的纯度大于98%；偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式中一种无氟发热保温冒口的制备方法按以下步骤进行：

本实施方式具有如下优点：

本实施方式的冒口的制备方法成型、生产周期短，成本较低，适合大规模生产。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中按重量分数是由22～26份的膨胀珍珠岩、15～20份的石英砂、20～22份的铝粉、4～6份的镁粉、20～22份的氧化铁粉、2～3份的硝酸钾、3～4份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～0.8份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五之一不同的是：步骤一中所述的膨胀珍珠岩的粒度为50目～70目；步骤一中所述的石英砂为粒度为70目～140目的擦洗砂，且粒度为70目～140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%；步骤一中所述的铝粉的纯度大于98%，粒度为100目～200目；步骤一中所述的氧化铁粉的纯度大于95%，粒度为100目～200目；步骤一中所述的碱性酚醛树脂的pH值为12～14，游离醛的质量分数小于0.2%，游离酚的质量分数小于0.5%；步骤一中所述的有机酯为甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的纯度大于98%；步骤一中所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。其它与具体实施方式四或五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是：步骤三中将步骤二得到的混制好的坯料在冒口模具中紧实成型，经过7min～9min后即可脱模，在室温下静置21h～23h后得到无氟发热保温冒口。其它与具体实施方式四至六之一相同。

采用下述试验验证本发明效果：

试验一：本试验的一种无氟发热保温冒口的制备方法按以下步骤进行：

一、按重量分数称取21份的膨胀珍珠岩、10份的石英砂、25份的铝粉、6份的镁粉、25份的氧化铁粉、4份的硝酸钾、5份的氯化钠、3份的碱性酚醛树脂、1份的有机酯和0.03份的偶联剂；步骤一中所述的膨胀珍珠岩的粒度为60目；步骤一中所述的石英砂为粒度为100目的擦洗砂，且粒度为100目的擦洗砂的含泥量小于0.3%；步骤一中所述的铝粉的纯度为99%，粒度为150目；步骤一中所述的氧化铁粉的纯度为98%，粒度为150目；步骤一中所述的碱性酚醛树脂的pH值为13，游离醛质量分数为0.1%，游离酚质量分数为0.4%；有机酯为甘油醋酸酯，纯度为99%；步骤一中所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；

二、将步骤一称取的膨胀珍珠岩、石英砂、氧化铁粉、硝酸钾、氯化钠和有机酯均匀混合后在球形混砂机中混制2min，然后再加入步骤一称取的铝粉和镁粉，继续在球形混砂机中混制1min，最后加入步骤一称取的碱性酚醛树脂和偶联剂，在球形混砂机中混制2min，得到混制好的坯料；

三、将步骤二得到的混制好的坯料在冒口模具中紧实成型，经过5min后即可脱模，在室温下静置24h后得到无氟发热保温冒口。

本试验中制备所得无氟发热保温冒口，经检测，24h后抗压强度为1.31MPa，15天后的抗拉强度仍高于1.18MPa，完全满足生产要求；冒口内金属液凝固时间是传统发热保温冒口的2.3倍，补缩率达到16.1%，本试验制备的无氟发热保温冒口具有良好的发热保温效果，极大地降低了铸件缩孔和缩松。

试验二：本试验的一种无氟发热保温冒口的制备方法按以下步骤进行：

一、按重量分数称取27份的膨胀珍珠岩、25份的石英砂、18份的铝粉、4份的镁粉、18份的氧化铁粉、2份的硝酸钾、3.5份的氯化钠、2份的碱性酚醛树脂、0.5份的有机酯和0.02份的偶联剂；步骤一中所述的膨胀珍珠岩的粒度为60目；步骤一中所述的石英砂为擦洗砂，含泥量为0.3%，粒度为100目；步骤一中所述的铝粉的纯度为99%，粒度为150目；步骤一中所述的氧化铁粉的纯度为98%，粒度为150目；步骤一中所述的碱性酚醛树脂的pH值为13，游离醛质量分数为0.1%，游离酚质量分数为0.4%；有机酯为甘油醋酸酯，纯度为99%；步骤一中所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；

二、将步骤一称取的膨胀珍珠岩、石英砂、氧化铁粉、硝酸钾、氯化钠和有机酯均匀混合后在球形混砂机中混制1.5min，然后再加入步骤一称取的铝粉和镁粉，继续在球形混砂机中混制1min，最后加入步骤一称取的碱性酚醛树脂和偶联剂，在球形混砂机中混制3min，得到混制好的坯料；

三、将步骤二得到的混制好的坯料在冒口模具中紧实成型，经过10min后即可脱模，在室温下静置24h后得到无氟发热保温冒口。

本试验中制备所得无氟发热保温冒口，经检测，24h后抗压强度为1.24MPa，15天后的抗拉强度仍高于1.15MPa，完全满足生产要求；冒口内金属液凝固时间是传统发热保温冒口的2.1倍，补缩率达到15.5%，本试验制备的无氟发热保温冒口具有良好的发热保温效果，极大地降低了铸件缩孔和缩松。

Claims

1.一种无氟发热保温冒口，其特征在于无氟发热保温冒口按重量分数是由20～28份的膨胀珍珠岩、10～25份的石英砂、18～25份的铝粉、4～6份的镁粉、18～25份的氧化铁粉、2～4份的硝酸钾、3～5份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～1.0份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂制成。

2.根据权利要求1所述的一种无氟发热保温冒口，其特征在于无氟发热保温冒口按重量分数是由22～26份的膨胀珍珠岩、15～20份的石英砂、20～22份的铝粉、4～6份的镁粉、20～22份的氧化铁粉、2～3份的硝酸钾、3～4份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～0.8份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂制成。

3.根据权利要求1所述的一种无氟发热保温冒口，其特征在于膨胀珍珠岩的粒度为50目～70目；石英砂为粒度为70目～140目的擦洗砂，且粒度为70目～140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%；铝粉的纯度大于98%，粒度为100目～200目；氧化铁粉的纯度大于95%，粒度为100目～200目；碱性酚醛树脂的pH值为12～14，游离醛的质量分数小于0.2%，游离酚的质量分数小于0.5%；步骤一中所述的有机酯为甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的纯度大于98%；步骤一中所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。

4.制备如权利要求1所述的一种无氟发热保温冒口的方法，其特征在于无氟发热保温冒口的制备方法按以下步骤进行：

5.根据权利要求4所述的一种氟发热保温冒口的制备方法，其特征在于步骤一中按重量分数是由22～26份的膨胀珍珠岩、15～20份的石英砂、20～22份的铝粉、4～6份的镁粉、20～22份的氧化铁粉、2～3份的硝酸钾、3～4份的氯化钠、2～3份的碱性酚醛树脂、0.6～0.8份的有机酯和0.02～0.03份的偶联剂。

6.根据权利要求4所述的一种氟发热保温冒口的制备方法，其特征在于步骤一中所述的膨胀珍珠岩的粒度为50目～70目；步骤一中所述的石英砂为粒度为70目～140目的擦洗砂，且粒度为70目～140目的擦洗砂的含泥量小于0.5%；步骤一中所述的铝粉的纯度大于98%，粒度为100目～200目；步骤一中所述的氧化铁粉的纯度大于95%，粒度为100目～200目；步骤一中所述的碱性酚醛树脂的pH值为12～14，游离醛的质量分数小于0.2%，游离酚的质量分数小于0.5%；步骤一中所述的有机酯为甘油醋酸酯，且甘油醋酸酯的纯度大于98%；步骤一中所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。

7.根据权利要求4所述的一种氟发热保温冒口的制备方法，其特征在于步骤三种将步骤二得到的混制好的坯料在冒口模具中紧实成型，经过7min～9min后即可脱模，在室温下静置21h～23h后得到无氟发热保温冒口。