阅读说明：本技术 一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口 (High yield casting is with cast steel spare heat preservation rising head ) 是由 卢世东 余习华 叶纯涛 叶兵 汪斌 项学连 蔡方元 杨文� 于 2020-03-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口,其原料按重量份包括：铝粉20-26份,改性无机粉末10-16份,碳纤维4-12份,三氧化二铁2-6份,石英砂5-10份,膨胀珍珠岩4-12份,冰晶石1-3份,碳酸钾1-2份,碳酸钠1-2份,粘结剂2-3份,水5-15份。改性无机物粉末采用预处理无机粉末和碳酸钙混合研磨4-8min,研磨压力为1.5-2kPa,850-950℃煅烧5-10min,冷却,粉碎得到。预处理无机粉末采用如下工艺制备：将无机粉末粉碎至60-80目,加入水、聚丙烯酸、溴化钠,90-100℃搅拌5-10h,过滤,干燥至含水量为15-20％,得到预处理无机粉末。(The invention discloses a steel casting heat-insulating riser for high-yield casting, which comprises the following raw materials in parts by weight: 20-26 parts of aluminum powder, 10-16 parts of modified inorganic powder, 4-12 parts of carbon fiber, 2-6 parts of ferric oxide, 5-10 parts of quartz sand, 4-12 parts of expanded perlite, 1-3 parts of cryolite, 1-2 parts of potassium carbonate, 1-2 parts of sodium carbonate, 2-3 parts of binder and 5-15 parts of water. The modified inorganic powder is prepared by mixing and grinding pretreated inorganic powder and calcium carbonate for 4-8min at the grinding pressure of 1.5-2kPa and the calcining time of 5-10min at 850-950 ℃, cooling and crushing. The pretreated inorganic powder is prepared by the following process: pulverizing inorganic powder to 60-80 mesh, adding water, polyacrylic acid, and sodium bromide, stirring at 90-100 deg.C for 5-10h, filtering, and drying to water content of 15-20% to obtain pretreated inorganic powder.)

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口

技术领域

本发明涉及冒口技术领域，尤其涉及一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

背景技术

大部分金属在冷却过程中会经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩，如果前两种收缩不能得到及时补偿的话，就会在铸件中形成缩孔、缩松等铸造缺陷，破坏铸件的性能。

冒口套是冶金工业浇铸铸件时用的保温制品，是铸造工艺中不可或缺的辅助材料之一。其作用原理是利用低导热系数保温材料的蓄热功能以减少冒口套内金属液的热损失，从而延长冒口套内金属液的凝固时间，提高其对铸件的补缩能力。主要功能是排气、排渣、钢水补缩。

目前为了使生产出的铸钢件质量合格，必须要求冒口套具有良好的发热、保温效果，发热保温冒口套的质量直接决定了铸件的合格出品率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口，其原料按重量份包括：铝粉20-26份，改性无机粉末10-16份，碳纤维4-12份，三氧化二铁2-6份，石英砂5-10份，膨胀珍珠岩4-12份，冰晶石1-3份，碳酸钾1-2份，碳酸钠1-2份，粘结剂2-3份，水5-15份。

优选地，粘结剂为明胶、松香、微晶纤维素和羧甲基纤维素钠中至少一种。

优选地，改性无机物粉末采用预处理无机粉末和碳酸钙经研磨、煅烧得到。

优选地，预处理无机粉末采用如下工艺制备：将无机粉末粉碎至60-80目，加入水、聚丙烯酸、溴化钠，90-100℃搅拌5-10h，搅拌速度为50-80r/min，过滤，干燥至含水量为15-20％，得到预处理无机粉末。

优选地，无机粉末为膨润土。

优选地，无机粉末和水、聚丙烯酸、溴化钠的质量比为10-15：40-60：1-2：1-2。

优选地，改性无机物粉末采用预处理无机粉末和碳酸钙混合研磨4-8min，研磨压力为1.5-2kPa，研磨速度为1000-2000r/min，850-950℃煅烧5-10min，冷却，粉碎得到。

优选地，预处理无机粉末、碳酸钙的质量比为20-30：8-16。

上述高成品率铸造用铸钢件保温冒口的制备方法，包括如下步骤：将铝粉、改性无机物粉末、碳纤维、三氧化二铁、石英砂、膨胀珍珠岩、冰晶石、碳酸钾、碳酸钠混合均匀，加入粘结剂搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料送入冒口套模具中成型，得到厚度为8-10mm的生坯，然后送入干燥窑中，200-220℃干燥6-10h，得到高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

本发明的技术效果如下所示：

(1)本发明的改性无机物粉末中，将无机粉末膨润土在聚丙烯酸的配合下在90-100℃处理进行预处理，溴化钠可顺利进入层间，钙离子的替换率高，预处理无机粉末与碳酸钙的分散程度极高，经过高温煅烧后，可瞬间打破膨润土的层间结构，分子间距加长或断裂，产物不仅分散性好，稳定性极高。

(2)本发明的铸钢件保温冒口中，改性无机物粉末与其他组分复配，相互间分散均匀，并使所得保温冒口孔隙率增多，导热系数降低，保温性能提升；改性无机物粉末配合膨胀珍珠岩作为原料，不仅冒口不易变形，强度提升，而且使所得保温冒口具有极好的表面光滑度。

(3)本发明保温效果极好，表面光滑度极高，可以使冒口内钢水的凝固时间远大于铸钢件被补给的时间，可以提高有效钢水利用比例，减少冒口的容积尺寸，节约钢水，使得铸件工艺出品率大大提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口，其原料包括：铝粉20kg，改性无机粉末16kg，碳纤维4kg，三氧化二铁6kg，石英砂5kg，膨胀珍珠岩12kg，冰晶石1kg，碳酸钾2kg，碳酸钠1kg，明胶1kg，微晶纤维素2kg，水5kg。

改性无机物粉末采用30kg预处理无机粉末和8kg碳酸钙混合研磨8min，研磨压力为1.5kPa，研磨速度为2000r/min，然后送入煅烧炉中快速升温至850℃，煅烧10min，冷却，粉碎得到。

预处理无机粉末采用如下工艺制备：将10kg膨润土粉碎至80目，送入搅拌器中，加入40kg水、2kg聚丙烯酸、1kg溴化钠，在温度100℃搅拌5h，搅拌速度为80r/min，过滤，干燥至含水量为15％，得到预处理无机粉末。

上述高成品率铸造用铸钢件保温冒口的制备方法，包括如下步骤：将铝粉、改性无机物粉末、碳纤维、三氧化二铁、石英砂、膨胀珍珠岩、冰晶石、碳酸钾、碳酸钠混合均匀，加入明胶和微晶纤维素搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料送入冒口套模具中成型，得到厚度为10mm的生坯，然后送入干燥窑中，200℃干燥10h，得到高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

实施例2

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口，其原料包括：铝粉26kg，改性无机粉末10kg，碳纤维12kg，三氧化二铁2kg，石英砂10kg，膨胀珍珠岩4kg，冰晶石3kg，碳酸钾1kg，碳酸钠2kg，松香2kg，水15kg。

改性无机物粉末采用20kg预处理无机粉末和16kg碳酸钙混合研磨4min，研磨压力为2kPa，研磨速度为1000r/min，然后送入煅烧炉中快速升温至950℃，煅烧5min，冷却，粉碎得到。

预处理无机粉末采用如下工艺制备：将15kg膨润土粉碎至60目，送入搅拌器中，加入60kg水、1kg聚丙烯酸、2kg溴化钠，在温度90℃搅拌10h，搅拌速度为50r/min，过滤，干燥至含水量为20％，得到预处理无机粉末。

上述高成品率铸造用铸钢件保温冒口的制备方法，包括如下步骤：将铝粉、改性无机物粉末、碳纤维、三氧化二铁、石英砂、膨胀珍珠岩、冰晶石、碳酸钾、碳酸钠混合均匀，加入松香搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料送入冒口套模具中成型，得到厚度为8mm的生坯，然后送入干燥窑中，220℃干燥6h，得到高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

实施例3

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口，其原料包括：铝粉22kg，改性无机粉末14kg，碳纤维6kg，三氧化二铁5kg，石英砂6kg，膨胀珍珠岩10kg，冰晶石1.5kg，碳酸钾1.7kg，碳酸钠1.4kg，羧甲基纤维素钠2.8kg，水8kg。

改性无机物粉末采用28kg预处理无机粉末和10kg碳酸钙混合研磨7min，研磨压力为1.6kPa，研磨速度为1800r/min，然后送入煅烧炉中快速升温至880℃，煅烧8min，冷却，粉碎得到。

预处理无机粉末采用如下工艺制备：将12kg膨润土粉碎至75目，送入搅拌器中，加入45kg水、1.7kg聚丙烯酸、1.3kg溴化钠，在温度98℃搅拌6h，搅拌速度为70r/min，过滤，干燥至含水量为16％，得到预处理无机粉末。

上述高成品率铸造用铸钢件保温冒口的制备方法，包括如下步骤：将铝粉、改性无机物粉末、碳纤维、三氧化二铁、石英砂、膨胀珍珠岩、冰晶石、碳酸钾、碳酸钠混合均匀，加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料送入冒口套模具中成型，得到厚度为9.5mm的生坯，然后送入干燥窑中，205℃干燥9h，得到高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

实施例4

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口，其原料包括：铝粉24kg，改性无机粉末12kg，碳纤维10kg，三氧化二铁3kg，石英砂8kg，膨胀珍珠岩6kg，冰晶石2.5kg，碳酸钾1.3kg，碳酸钠1.6kg，羧甲基纤维素钠2.2kg，水12kg。

改性无机物粉末采用22kg预处理无机粉末和14kg碳酸钙混合研磨5min，研磨压力为1.8kPa，研磨速度为1200r/min，然后送入煅烧炉中快速升温至920℃，煅烧6min，冷却，粉碎得到。

预处理无机粉末采用如下工艺制备：将14kg膨润土粉碎至65目，送入搅拌器中，加入55kg水、1.3kg聚丙烯酸、1.7kg溴化钠，在温度92℃搅拌8h，搅拌速度为60r/min，过滤，干燥至含水量为18％，得到预处理无机粉末。

上述高成品率铸造用铸钢件保温冒口的制备方法，包括如下步骤：将铝粉、改性无机物粉末、碳纤维、三氧化二铁、石英砂、膨胀珍珠岩、冰晶石、碳酸钾、碳酸钠混合均匀，加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料送入冒口套模具中成型，得到厚度为8.5mm的生坯，然后送入干燥窑中，215℃干燥7h，得到高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

实施例5

一种高成品率铸造用铸钢件保温冒口，其原料包括：铝粉23kg，改性无机粉末13kg，碳纤维8kg，三氧化二铁4kg，石英砂7kg，膨胀珍珠岩8kg，冰晶石2kg，碳酸钾1.5kg，碳酸钠1.5kg，羧甲基纤维素钠2.5kg，水10kg。

改性无机物粉末采用25kg预处理无机粉末和12kg碳酸钙混合研磨6min，研磨压力为1.7kPa，研磨速度为1500r/min，然后送入煅烧炉中快速升温至900℃，煅烧7min，冷却，粉碎得到。

预处理无机粉末采用如下工艺制备：将13kg膨润土粉碎至70目，送入搅拌器中，加入50kg水、1.5kg聚丙烯酸、1.5kg溴化钠，在温度95℃搅拌7h，搅拌速度为65r/min，过滤，干燥至含水量为17％，得到预处理无机粉末。

上述高成品率铸造用铸钢件保温冒口的制备方法，包括如下步骤：将铝粉、改性无机物粉末、碳纤维、三氧化二铁、石英砂、膨胀珍珠岩、冰晶石、碳酸钾、碳酸钠混合均匀，加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料送入冒口套模具中成型，得到厚度为9mm的生坯，然后送入干燥窑中，210℃干燥8h，得到高成品率铸造用铸钢件保温冒口。

将实施例3-5所得高成品率铸造用铸钢件保温冒口与现有普通砂型冒口、普通保温冒口(参照申请号为201911301179.3的中国专利《一种铸造用发热保温冒口套的制备方法》中实验记载)进行性能测试，其结果如下：

采用实施例3-5所得高成品率铸造用铸钢件保温冒口与上述普通砂型冒口、上述普通保温冒口进行验证其铸件补缩性能，冒口壁厚均为10m，冒口内径为120mm，内高为125mm，试验条件如下：

浇注温度为1520℃的缸体铸钢件，浇注时间为25s，总浇注量为125kg，试验次数为15次，其结果如下所示：

由上述结果可知：本发明保温效果极好，表面光滑度极高，可使冒口内钢水的凝固时间远大于铸钢件被补给的时间，可以提高有效钢水利用比例，减少冒口的容积尺寸，节约钢水，使得铸件工艺出品率大大提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。