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CN110818434B - 一种冒口材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冒口技术领域，具体涉及一种冒口材料及其制备方法。其中，冒口材料，以重量份计，包括以下组分：高岭土20～50份，莫来石15～30份，兰晶石10～20份，氧化铝10～30份，羟丙基甲基纤维素1～3份，锯木屑5～10份，氯化锌5～10份，氯化铵5～10份。本发明的冒口材料，不与金属液发生反应、不沾钢水，有效提高铸件在补缩过程中的稳定性、保温性，补缩效果显著，经铸件探伤检测，提升铸件品质；保温性能优良，导热系数低，补缩稳定，冒口无烧结、侵蚀、胀大等缺陷，提高球铁铸件的质量、铸件工艺成品率，提高补缩钢水利用率，节约钢水用量。

Description

一种冒口材料及其制备方法
技术领域
本发明属于冒口技术领域，具体涉及一种冒口材料及其制备方法。
背景技术
在铸造生产中，为了避免液态金属在凝固过程中产生缩孔和缩松等缺陷，在铸型中设置冒口是重要的手段之一；其主要作用是在金属液凝固的过程中，冒口内的液态金属对铸件进行补缩。
伴随着现代工业的进步越来越多的新型材料应用到铸造工艺中，新材料的应用不但提高了铸造的工艺出品率及铸件质量同时也提高了铸件的质量。球铁铸件生产过程中为保证铸件质量在铸件的关键及易出现缩松的部位使用冷铁及冒口，但在生产实践中发现冷铁并不能很好的解决缩松问题，冷铁的使用一般只是将缩松缺陷分散或转移缩松位置到铸件的非关键部位，现生产的风电铸件以及核电等高要求的铸件基本不允许有缩松等缺陷的存在，所以在这些铸件的生产过程中难免使用冒口。现有的冒口对于球铁铸件而言，在补缩过程中不稳定，补缩不到位和补缩缺陷，影响球铁铸件的内在质量。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种冒口材料及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种冒口材料，以重量份计，包括以下组分：高岭土20～50份，莫来石15～30份，兰晶石10～20份，氧化铝10～30份，羟丙基甲基纤维素1～3份，锯木屑5～10份，氯化锌5～10份，氯化铵5～10份。
作为优选方案，所述冒口材料包括以下重量组分：高岭土40份，莫来石20份，兰晶石10份，氧化铝20份，羟丙基甲基纤维素1份，锯木屑8份，氯化锌5份，氯化铵5份。
作为优选方案，所述氯化锌与氯化铵的重量份之比为1：1。
作为优选方案，所述氧化铝的目数为200～400目。
作为优选方案，所述锯木屑为杨木屑或松木屑。
本发明还提供上述方案所述的冒口材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将高岭土、莫来石、兰晶石、氧化铝、锯木屑、氯化锌、氯化铵按重量份混合均匀；
步骤二：将羟丙基甲基纤维素溶于水中混匀，并添加步骤一得到的混合物料中混合均匀，得到坯料；
步骤三：将坯料制作成坯体，坯体自然晾干；
步骤四：将坯体于焙烧炉中以预定的焙烧工艺焙烧，得到冒口材料。
作为优选方案，所述预定的焙烧工艺包括：
第一阶段焙烧：由室温升温至450～500℃并保温2～4h；
第二阶段焙烧：继续升温至550～600℃并保温1～2h；
第三阶段焙烧：继续升温至800～1000℃并保温2～3h；
第四阶段焙烧：继续升温至1350～1500℃并保温1～3h。
作为优选方案，所述第一阶段焙烧中，室温至200℃的升温速度为40℃/小时，200℃至450℃的升温速度为50℃/小时，450℃至500℃的升温速度为25℃/小时。
作为优选方案，所述第二阶段焙烧中，500℃至550℃的升温速度为25℃/小时，550℃至600℃的升温速度为10℃/小时；
所述第三阶段焙烧中，600℃至800℃的升温速度为50℃/小时，800℃至1000℃的升温速度为100℃/小时；
所述第四阶段焙烧中，1000℃至1350～1500℃的升温速度为100℃/小时。
作为优选方案，所述坯体自然晾干后的含水率小于5％。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明的冒口材料，不与金属液发生反应、不沾钢水，有效提高铸件在补缩过程中的稳定性、保温性，补缩效果显著，经铸件探伤检测，提升铸件品质；保温性能优良，导热系数低，补缩稳定，冒口无烧结、侵蚀、胀大等缺陷，提高球铁铸件的质量、铸件工艺成品率，提高补缩钢水利用率，节约钢水用量。
(2)本发明的氯化锌既作为氯化铵分解的载体，又作为锯木屑转化为多孔活性炭的活化剂；其中，第一阶段焙烧过程中氯化铵受热分解成络合物和氯化氢气体，氯化氢气体与坯体中的碱金属和碱土金属反应，防止氧化铁与石英形成铁橄榄石，避免了冒口下部严重粘砂；第一阶段焙烧过程中络合物受热分解为氯化锌和氨气，将氨气与氯化氢气体分阶段生成，防止氨气与氯化氢气体同时生成而造成氨气影响氯化氢气体与坯体中的碱金属和碱土金属的充分反应；多孔活性炭的生成有利于提高冒口材料的保温性能。
(3)本发明通过使用羟丙基甲基纤维素使各组分混合均匀，还具有引起作用，控制空气的引入，从而消除坯体表面的裂缝，形成光滑的表面；不沾砂、脱模后球铁铸件表面光洁。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例的冒口材料，以重量份计，包括以下组分：
高岭土40份，莫来石20份，兰晶石10份，氧化铝20份，羟丙基甲基纤维素HPMC1份，锯木屑8份，氯化锌5份，氯化铵5份。
其中，氯化锌与氯化铵的重量份之比为1：1。
氧化铝的目数为200～400目，保证氧化铝的尺寸分布均匀，有利于提高冒口材料的烧结性能。
锯木屑为杨木屑或松木屑。
另外，本实施例的冒口材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将高岭土、莫来石、兰晶石、氧化铝、锯木屑、氯化锌、氯化铵按重量份称取，并搅拌混合均匀；
步骤二：将羟丙基甲基纤维素溶于所有组分重量份的10％的水中混匀，并添加步骤一得到的混合物料中混合均匀，得到坯料；
步骤三：将坯料制作成坯体，坯体自然晾干；具体地，将坯料倒入模具中，压制成型，脱模后得到坯体，自然晾干4h，使得坯体自然晾干后的含水率小于5％；
步骤四：将坯体于焙烧炉中以预定的焙烧工艺焙烧，得到冒口材料。
具体地，预定的焙烧工艺包括：
第一阶段焙烧：由室温升温至450～500℃并保温2～4h；其中，第一阶段焙烧中，室温至200℃的升温速度为40℃/小时，200℃至450℃的升温速度为50℃/小时，450℃至500℃的升温速度为25℃/小时。
其中，450～500℃下，ZnCl2+NH4Cl→ZnCl2·NH3+HCl↑。
第二阶段焙烧：继续升温至550～600℃并保温1～2h；其中，第二阶段焙烧中，500℃至550℃的升温速度为25℃/小时，550℃至600℃的升温速度为10℃/小时。
其中，温度升高至550℃以上，ZnCl2·NH3→ZnCl2+NH3↑。
第三阶段焙烧：继续升温至800～1000℃并保温2～3h；其中，第三阶段焙烧中，600℃至800℃的升温速度为50℃/小时，800℃至1000℃的升温速度为100℃/小时。
其中，该焙烧阶段生成多孔活性炭。
第四阶段焙烧：继续升温至1350～1500℃并保温1～3h；其中，第四阶段焙烧中，1000℃至1350～1500℃的升温速度为100℃/小时。经过第四阶段焙烧后，得到本实施例的冒口材料。
以下将列表其它实施例的冒口材料的各组分的重量份，如表1所示。
表1各实施例及对比例的冒口材料的配方表
Figure BDA0002251812800000051
上述实施例的冒口材料的制备方法可以参考实施例一，在此不赘述。
对上述实施例的冒口材料进行性能测定，测定结果如表2所示。
表2各实施例及对比例的冒口材料的性能表
Figure BDA0002251812800000052
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种冒口材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：高岭土20～50份，莫来石15～30份，兰晶石10～20份，氧化铝10～30份，羟丙基甲基纤维素1～3份，锯木屑5～10份，氯化锌5～10份，氯化铵5～10份；
所述氯化锌与氯化铵的重量份之比为1：1；
冒口材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将高岭土、莫来石、兰晶石、氧化铝、锯木屑、氯化锌、氯化铵按重量份混合均匀；
步骤二：将羟丙基甲基纤维素溶于水中混匀，并添加至步骤一得到的混合物料中混合均匀，得到坯料；
步骤三：将坯料制作成坯体，坯体自然晾干；
步骤四：将坯体于焙烧炉中以预定的焙烧工艺焙烧，得到冒口材料；
所述预定的焙烧工艺包括：
第一阶段焙烧：由室温升温至450～500℃并保温2～4h；
第二阶段焙烧：继续升温至550～600℃并保温1～2h；
第三阶段焙烧：继续升温至800～1000℃并保温2～3h；
第四阶段焙烧：继续升温至1350～1500℃并保温1～3h；
所述第一阶段焙烧中，室温至200℃的升温速度为40℃/小时，200℃至450℃的升温速度为50℃/小时，450℃至500℃的升温速度为25℃/小时；
所述第二阶段焙烧中，500℃至550℃的升温速度为25℃/小时，550℃至600℃的升温速度为10℃/小时；
所述第三阶段焙烧中，600℃至800℃的升温速度为50℃/小时，800℃至1000℃的升温速度为100℃/小时；
所述第四阶段焙烧中，1000℃至1350～1500℃的升温速度为100℃/小时。
2.根据权利要求1所述的一种冒口材料，其特征在于，所述冒口材料包括以下重量组分：高岭土40份，莫来石20份，兰晶石10份，氧化铝20份，羟丙基甲基纤维素1份，锯木屑8份，氯化锌5份，氯化铵5份。
3.根据权利要求1所述的一种冒口材料，其特征在于，所述氧化铝的目数为200～400目。
4.根据权利要求1所述的一种冒口材料，其特征在于，所述锯木屑为杨木屑或松木屑。
5.根据权利要求1所述的一种冒口材料，其特征在于，所述坯体自然晾干后的含水率小于5%。
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