CN102271836A - 造型材料混合物和铸造铝的冒口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造铝铸造的冒口的放热的造型材料混合物，它至少包含：耐火基础造型材料；粘合剂；基于所述造型材料混合物，比例为5至18重量％的可氧化金属；基于将所述可氧化金属完全氧化所需的氧化剂的量，比例为10至50重量％的氧化剂；和基于所述可氧化金属的量，比例为15至50重量％的用于氧化所述可氧化金属的点火剂。由所述放热的造型材料混合物制造的冒口即使在低温时也可以可靠地点火并且其特征在于低的放热。因此它特别适用于铸造铝。

Description

造型材料混合物和铸造铝的冒口

技术领域

本发明涉及用于制造铸造铝的冒口的放热的造型材料混合物，由所述造型材料混合物制造的冒口及其用于铸造铝的用途。

背景技术

在铸造车间制造金属铸件的时候，将液态金属注入铸型的模腔中。在固化的时候所注入的金属体积减小。因此在铸型中或其上有规则地使用所谓的冒口来补偿所述铸件固化时的体积不足和避免铸件中形成缩孔。所述冒口与铸件和/或容易被危及到的铸件区域连接并且通常布置在所述模腔之上和/或侧面上。它包含与所述铸型的模腔连接并首先接收液态金属的补偿腔。稍后，模腔中的金属固化时，所述液态金属从补偿腔输出，从而补偿铸件的体积不足。

在制造金属铸件时，首先制造其形状基本上对应待制造的金属铸件的模型。在所述模型上安置输入元件和冒口。随后在型箱中用型砂包围所述模型。压缩所述型砂并随后硬化。在硬化之后将铸型从型箱中取出。所述铸型具有模腔，或者，在所述铸型由多个部件构成的情况下具有模腔的一部分，它基本上对应待制造的金属铸件的负型(Negativform)。根据需要将所述铸型装配之后，在铸型的型腔注入液态金属。在此过程中，所述冒口的补偿腔也至少部分填充了液态金属。由冒口的补偿体积调节的给料体积之后可用于提供铸件的给料。流入的液态金属将空气从型腔或补偿腔挤出。空气通过铸型内的开口或通过铸型的多孔部分，例如通过冒口的壁而排出。冒口因此优选具有充分的多孔性，以便一方面可以在注入液态金属时从冒口中挤出空气和使得金属能够流入冒口，另一方面金属在铸型的型腔内冷却和固化时可以使仍为液态的金属从冒口的补偿腔流入到铸型的型腔，而不在冒口的补偿腔内产生负压。

为了使金属可以从补偿腔流回到型腔，包含在冒口的补偿腔内的金属必须比铸型的型腔内的金属迟一些固化。金属的固化通过液态金属产生的热量损失来测定。为了使包含在补偿腔内的金属比型腔内的金属迟一些固化，包含在补偿腔内的液态金属必须产生比型腔内金属更小的热量损失。

热量损失主要由释放热的模型的表面积与体积的比例来确定。在给定的体积下，液态金属首先在具有较大表面积的模型上固化。因此冒口的补偿腔或所用的给料体积构造得尽可能紧凑。

另外，经由包围液态金属的材料的隔热作用调节热量损失，也就是铸型或冒口的材料。因此，冒口优选由具有足够强的隔热作用的材料构成，以便金属在补偿腔内充分长的时间内保持液态。冒口为此可以由具有比铸型的材料更强的隔热作用的材料制成，使得包含在冒口补偿腔内的液态金属的热量损失低于包含在铸型的型腔内的金属的热量损失。这类材料可以例如是包含铝硅酸盐微型空球的耐火材料。这类材料通过封闭在微型空球内的气体起到强隔热作用。减少包含在冒口补偿腔内液态金属的热量损失另一可能性是，将所述冒口设计为放热冒口。为此由造型材料混合物制成冒口，所述造型材料混合物除了包含耐火材料和粘合剂之外还包含可燃的金属例如铝砂(Aluminiumgrieβ)和适合的氧化剂例如硝酸钠。在与热的液态金属接触时点燃混合物并将金属氧化时释放的热发散到包含在补偿腔内的液态金属上。对于放热的冒口，可以因此选择非常小的补偿腔和/或给料体积。

适合的冒口必须这样选择，即在给料期间不抽空所述冒口，也就是说给料体积足够大，即使在给料过程结束的时候还能提供充足的液态金属进行给料。太小的给料体积导致形成所谓的初级缩孔

但所述冒口还必须这样选择，使得给料体积的液态金属比铸型的型腔内金属迟一些固化。如果补偿腔内金属早于型腔内金属固化，则不会再有金属从补偿腔进入型腔，不能再对铸件给料。这导致形成所谓次级缩孔

液态金属的固化可以近似地经由铸件或给料体积模量来描述。模量在此应理解为体积与放出热量的表面积的比例。可以通过等式T＝K·M²由模量M估计固化时间T。K在此是所用铸造材料的特征常数。在第一近似法

中，具有相同模量的物体以同样的速度固化。所考察的物体的模量加倍，则固化时间是四倍。

金属固化期间，液态金属从冒口的补偿腔被吸入到铸型的型腔。由此减少了体积和补偿体积中残留的液态金属的表面积，并因此减少了其模量。如果实现冒口补偿腔内金属比铸型的型腔内金属更迟固化，则给料之后残留在冒口内的给料残余物的模量必须大于铸件的模量或从冒口给料的铸件区域的模量。

对于自然冒口，也就是设计作为在铸型内简单空腔的冒口，其中通过铸型的材料形成补偿腔的壁，冒口的可抽空性为约15％。即，最初注入到补偿腔内的给料体积的15％可用于提供铸件的给料。所述给料体积因此可变得大于铸件的体积或从冒口给料的铸件区域的体积。

在应用隔热冒口时，在给定的给料体积下，由于热量排出较少因此模量增加，或者在铸件预先给定的模量下，可以减少给料体积。因此隔热冒口与自然冒口相比可以实现较高的可抽空性。隔热冒口的可抽空性大多数选择在最初提供的给料体积的约25％的范围内。

放热冒口在给定的体积下具有明显更高的模量，因为通过冒口的放热在大范围内补偿了包含在补偿腔中的液态金属的热量损失。放热冒口可以实现最初提供的给料体积约65％的非常高的可抽空性。

在EP 0 888 199 B1中描述了可具有放热特性或隔热特性的冒口，且所述特性是通过冷芯盒方法(Cold-Box-Verfahren)获得的。为此在冒口铸型中注入给料混合物。所述给料混合物包含可氧化的金属和氧化剂或隔热耐火材料或这些材料的混合物以及有效粘合量的化学反应性冷芯盒粘合剂。使所述给料混合物模制(造型)成未硬化的冒口，随后与蒸汽状硬化催化剂接触。之后可以将已经硬化的冒口从铸型中取出。作为隔热耐火材料可以应用空心的铝硅酸盐微球。通过应用这类由铝硅酸盐制成的微球，所述冒口获得低的热导性并由此获得非常突出的隔热作用。另外，所述冒口的重量非常小，从而一方面容易操作和运输，另一方面在例如模型倾斜时不易从模型中掉出。

在EP 0 913 215 B1中描述了用于制造冒口和铸型的其他装料元件和供给元件的方法。为此使用组合物，它包含氧化铝含量低于38重量％的空心的铝硅酸盐微球、用于冷芯盒硬化的粘合剂和任选填充剂，所述填充物不是纤维状的，通过在型箱内鼓风将该组合物模制成未硬化的模制产物。将这种未硬化的模制产物与适合的催化剂接触，使模制产物硬化。硬化的模制产物可以随后从型箱中取出。用这种方法得到的冒口还具有突出的隔热作用和较小的重量。

从WO 00/73236 A2已知放热的给料物质，它包含铝和镁、至少一种氧化剂、含SiO₂的填充剂和作为粘合剂的碱性硅酸盐。另外，所述给料物质包含约2.5至20重量％的反应性氧化铝，其比表面为至少约0.5m²/g且平均粒径(D₅₀)为约0.5至8μm。所述给料物质在实践中不含含氟助熔剂。通过利用这类给料物质制造冒口，可以明显抑制所谓的“空燃(Hohlbrand)”，该“空燃(Hohlbrand)”可能是由于含SiO₂的填充剂与碱性化合物的玻璃化产生的。

为了可以避免金属浇铸时在铸件中形成缩孔，放热冒口必须在与液态的热金属接触时可靠地点燃，并随后在控制下均匀地烧尽。这对用于铸铁或铸钢的冒口来说，同样可靠地受到控制。铸铁或铸钢期间的温度在约1300和1600℃之间的范围，使得液态金属足够热，从而点燃冒口。此外，用于制造冒口的造型材料混合物可以添加足够大量的可氧化金属以及氧化剂，从而在与液态的热金属接触时可靠地点燃冒口并足够剧烈地进行氧化，以便达到使得包含在冒口补偿腔内的金属保持在液相的温度。另外，这类冒口包含在20和33重量％之间的可氧化金属和在5和25重量％之间的氧化剂，基于制造所述冒口的材料的重量。

对于铸铝来说，至今还没有提供可以在工业范围内可靠地使用的放热冒口。铝在约600至800℃范围内的温度下铸造。如果对铝铸件使用用于铸铁或铸钢的放热冒口，则由于液态铝的温度过低而可能不点燃，或在实现点燃的情况下产生非常高的热。因此，存在的危险是，铝开始沸腾并在铸件中造成气体内含物或结构缺陷。然而，如果简单地减少制造冒口的造型材料混合物中可氧化金属和氧化剂的量，以减弱氧化反应和析热，则冒口的点燃不再可靠或者在成功点燃后不均匀和可靠地燃尽，也就不能确保可再现地提供足够量的热量使得包含在补偿腔内的铝保持液体状态。

因此，至今为止在工业中实施的铝铸造只使用自然冒口，也就是不具有放热特性并只通过隔热作用推迟在补偿容器中铝的固化。为了可靠地将缩孔的形成转移到冒口的补偿体积内，或为了确保可以有足够量的液态铝流回到铸型的型腔内，这种冒口必须设计成非常大。在铸造时包含在冒口补偿腔内的液态铝从补偿腔的壁开始朝向补偿腔中心的方向缓慢地固化。在通过液态铝补充流从补偿腔流到铸型的型腔内而形成缩孔的位置上，是很难控制的。在最不利的情况下可以在补偿腔和型腔之间连接的附近或其中形成缩孔，使得铸件不可用。

由于布置在冒口内的补偿腔的大容量，在铸造时必须在铸型内注入非常大量的液态铝。因此在铸造之后在冒口的补偿腔内残留大量铝。在大多数不利的情况下，冒口残余物的体积可能大于铸件的体积。铸造时，随后为此要使用大量的液态铝来填充冒口的补偿腔。因此，在除去铸型或冒口之后还有相对多的冒口残余物残留在铸件上，必须将它们除去并随后再次熔融重新使用。为此需要相对高的能量。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于制造冒口的造型材料混合物，可以由它制造特别是对铸造铝来说可以实现铸件的可靠给料的冒口。

所述目的通过具有专利权利要求1的技术特征的用于制造铸造铝的冒口的造型材料混合物来实现。根据本发明的有利实施方式是从属权利要求的主题。

令人惊奇地发现，通过添加和仔细调整用于氧化可氧化金属的点火剂的量，以及不成比例地减少氧化剂的量，可以一定程度降低可氧化金属的量，在所述冒口点火之后，可以将可氧化金属的氧化和由此产生的析热可以非常低的水平可控制地引导，同时仍然实现冒口的受控点火和燃尽。由此使得冒口达到最高温度，该温度可以保持低于1250℃，优选低于1150℃，更优选低于1050℃。在这样的温度下不必担心，铝被加热超过其沸点和由此在铸件中造成气体内含物和结构缺陷。冒口内部的温度可以利用放置在冒口补偿腔中央的热电偶来测定。如果在空气中点燃冒口，与整合在铸型中即被砂包围的冒口相比，产生较高的温度。本发明人认为，这归因于改进的空气通道。在空气中烧尽时所测量的温度为约50至100℃，高于整合在铸型中的冒口的情况。但在空气中烧尽时所测量的最高温度仍保持在给定范围内。

金属的氧化通过添加低于化学计量的氧化剂而更多地是灼热而不是强烈燃烧。尽管如此，所述冒口可以可再现地点燃并且冒口的氧化通过冒口主体(Korpus)均匀地进行，不会提前停止氧化或在冒口主体内形成单个局部温度最大值。

通过应用点火剂实现了可氧化金属的活化。可氧化金属通过其表面上形成的薄的氧化层来钝化。通过点火剂，可以例如至少部分蚀刻并由此破坏所述氧化层，从而在表面显露光亮的金属。所述光亮的金属可以非常容易被氧化，从而开始可氧化金属的氧化并点燃冒口。但作为点火剂还可以使用在金属铸造条件下非常容易点燃并过程中放出热的物质，通过放出的热可以再次点燃可氧化金属。在此，所述点火剂还可以先自身燃烧并由此启动可氧化金属的氧化。

通过冒口在适合铸造铝的低温度水平下均匀发热，冒口的补偿腔内的铝可以长时间保持在液体状态。所述铝由此可以从冒口的补偿腔流回到铸型的型腔，而铝在型腔内固化。由此实现了在补偿腔铝固化时缩孔的形成以受控的方式在远离补偿腔和型腔之间连接的位置上发生，从而可以可靠地避免铸造缺陷。通过氧化放热和由此导致的铝在补偿腔内保持液体状态的可能性，与现在常用的自然冒口相比，所述冒口和/或补偿腔可以显著减小。在铸造之后残留在铸件上的给料残余物因此基本上很少，由此在熔融给料残余物再次应用时所要求的能量也少于目前常用的方法。

根据本发明，因此提供了用于制造铸造铝的冒口的放热造型材料混合物，其至少包含：

-耐火基础造型材料；

-粘合剂；

-基于所述造型材料混合物，比例为5至18重量％的可氧化金属；

-基于完全氧化所述可氧化金属所要求的氧化剂的量，比例为10至50％的氧化剂；和

-基于所述可氧化金属的量，比例为1至50重量％的用于氧化所述可氧化金属的点火剂。

使用在制造冒口中本身已经公知的材料来制造根据本发明的造型材料混合物。然而，所述材料将在以特殊的方式调整的比例下使用，从而可以控制氧化和/或析热并且将它们稳固地保持在非常低的水平。

因此，所述造型材料混合物主要包含耐火基础造型材料。所述耐火基础造型材料的熔点明显高于由根据本发明的造型材料混合物制造的冒口在点燃之后达到的温度。所述耐火基础造型材料的熔点优选高于冒口的最高温度至少200℃，优选至少500℃。所述耐火基础造型材料的熔点优选为至少1300℃，优选至少1500℃。根据一个实施方案，使用熔点低于3000℃的耐火基础造型材料，根据另一实施方案，使用熔点低于2700℃的耐火基础造型材料。适合的耐火基础造型材料是例如石英、铝硅酸盐或氧化锆砂。另外，还可以使用合成制备的耐火填充剂，例如多铝红柱石(Al₂SiO₅)。对于耐火基础造型材料的选择没有什么限制。所述耐火基础造型材料应具有足够的颗粒大小，使得由基础造型材料制造的冒口具有足够高的多孔性，从而可以在铸造过程期间实现挥发性化合物的排泄。至少70重量％的所述耐火基础造型材料，特别优选至少80重量％的所述耐火基础造型材料的颗粒大小优选≥100μm。所述耐火基础造型材料的平均颗粒大小D₅₀应优选在100和350μm之间。颗粒大小可以例如通过筛分来测定。

造型材料混合物中耐火基础造型材料的比例优选选择在10至75重量％的范围内，优选在40至70重量％的范围内。

另外，根据本发明的造型材料混合物包含粘合剂，通过在耐火基础造型材料的颗粒(晶粒)之间建立强粘合，利用所述粘合剂可以在成型之后固化所述造型材料混合物。粘合剂的量要选择足够大，从而可以保证由造型材料混合物制造的冒口充足的成型稳定性。基本上可以使用制造冒口常用的所有粘合剂。

因此，在根据本发明的造型材料混合物中既可以使用有机的也可以使用无机的粘合剂，其硬化可以通过冷的或热的方法来进行。作为冷方法的特征在于，基本上在室温下不加热所述造型材料混合物来进行硬化。硬化大多数通过化学反应实现，例如可以将气态催化剂引导通过待硬化的造型材料混合物，或通过向造型材料混合物中添加液态催化剂来引发。对于热方法，将造型材料混合物在成型后加热至足够高的温度，从而例如排出包含在粘合剂中的溶剂，或者启动通过交联硬化粘合剂的化学反应。

使用冷芯盒粘合剂(即一种通过添加催化剂而由冷方法硬化的粘合剂)的情况下，优选选自通过胺活化的酚脲烷树脂，可以通过SO₂活化的环氧丙烯酰树脂，可以通过CO₂或甲酸甲酯活化的碱性酚醛树脂，以及可以通过CO₂活化的水玻璃。这类冷盒粘合剂对于专业技术人员是公知的。所述粘合剂体系例如在US 3,409,579或US 4,526,219中有描述。但是还可以使用其它粘合剂，例如糊精、亚硫酸盐废碱液(Sulfitablauge)或盐粘合剂。

基于聚氨酯的粘合剂一般来说由两种组分构成，第一组分包含酚醛树脂和第二组分包含聚异氰酸酯。

这两种组分与耐火的基础造型材料混合，并通过压实、鼓风、喷射或其它方法成型、压缩和随后硬化。根据将催化剂引入造型材料混合物中的方法来区分“聚氨酯-自硬方法(No-Bake-Verfahren)”和“聚氨酯-冷芯盒方法”。

对于聚氨酯-自硬方法，将液态的催化剂(一般来说是液态的季胺)在造型材料混合物置于模具中和硬化之前引入造型材料混合物中。为了制造造型材料混合物，将酚醛树脂、聚异氰酸酯和硬化催化剂与耐火的基础造型材料混合。在此可以例如以下面的方式进行，首先用粘合剂的组分包封耐火的基础造型材料，随后添加其它组分。硬化催化剂加入其中的一种组分。预制的造型材料混合物必须具有足够长的加工时间，以便所述造型材料混合物可以足够长时间地塑性变形和加工成冒口。聚合反应为此必须相应缓慢地进行，使得造型材料混合物不会在储存容器或进料管道内就已经硬化。另一方面，为了在制造冒口时实现足够高的生产量，硬化也不可以进行过慢。加工时间例如可以通过添加迟延剂来影响，使得造型材料混合物的硬化放慢。适合的迟延剂是例如三氯氧磷。

对于聚氨酯-冷芯盒方法，首先将由耐火基础造型材料、多元醇组分、聚异氰酸酯组分和任选添加剂所制备的造型材料混合物在没有催化剂的情况下放入模具中。随后将气态的季胺引导通过待成型为冒口的造型材料混合物，所述季胺任选地可以与惰性载气混合。在与气态的催化剂接触时，粘合剂非常快速地硬化，从而在制造冒口过程中实现高生产量。

在根据本发明的造型材料混合物中优选使用无机粘合剂。

根据一个优选的实施方案，在放热造型材料混合物中使用水玻璃作为粘合剂。使用水玻璃作为粘合剂的优点是，在冒口烧尽时与使用有机粘合剂相比产生极少的烟。由此降低了铸造时释放的有害健康的化合物的负荷以及气味烦扰。作为水玻璃，在此可以使用常见的水玻璃，例如已经作为粘合剂用在铸造工业的造型材料混合物中的那些。这些水玻璃包含溶解的硅酸钠或硅酸钾，并且可以通过将玻璃状的硅酸钾和硅酸钠溶解在水中来制备。所述水玻璃优选具有在2.0至3.5范围内的模量M₂O/SiO₂，其中M代表钠和/或钾。水玻璃优选具有在20至50重量％范围内的固体比例。另外，还可以使用固态水玻璃制造冒口。制造冒口的成型物质的比例在各种情况下只考虑水玻璃的固体比例。

在干燥状态下计算的粘合剂的比例，也就是说不考虑用于稀释粘合剂的溶剂，并基于干燥的造型材料混合物，选择优选在5和50重量％之间，特别优选在8和40重量％之间，和更特别优选在10至20重量％之间的范围内。

作为其它组成成分，根据本发明的造型材料混合物包含可氧化金属。在此也可以使用目前已经用于制造放热冒口的所有可氧化金属。所述金属应具有相对于氧化剂的反应来说足够的反应性，以便所述冒口与液态铝接触时可以可靠地点燃。

根据本发明，可氧化金属在造型材料混合物中的比例保持相对低，与用于铸铁和铸钢的冒口相比只有相对低的析热，并且由造型材料混合物制造的冒口只加热至优选低于1250℃的温度。可氧化金属在造型材料混合物中的比例基于造型材料混合物的重量，只有5至18重量％，优选8至15重量％，优选9至14重量％。这与用于铸铁和铸钢的冒口相比是非常低的。这类用于铸铁和铸钢的冒口的可氧化金属含量在20至33重量％的范围内。所述百分比数据具体涉及造型材料混合物，而没有溶剂的比例，例如经由粘合剂的溶剂引入造型材料混合物中的溶剂比例。

另外，所述造型材料混合物包含氧化剂，在点燃冒口之后用它氧化可氧化的金属。作为氧化剂，可以例如使用氧化铁和/或碱性硝酸盐，例如硝酸钠或硝酸钾。

在根据本发明的造型材料混合物中，使用的氧化剂的量远低于化学计量。由此大大减慢了可氧化金属的氧化，这是因为必须输送额外的空气氧用于可氧化的金属，以便可以完全氧化。在氧化时出现的析热因此被大大抑制。氧化剂的比例基于完全氧化可氧化金属所需氧化剂的量，选择在10至50重量％，优选在15至35重量％，特别优选在20至30重量％的范围内。

基于造型材料混合物的重量，所述比例取决于所用的氧化剂。氧化剂在造型材料混合物中的比例选择优选在3至20重量％，优选5至18重量％，特别优选7至15重量％的范围内。

另外，根据本发明的造型材料混合物包含用于氧化可氧化金属的点火剂。在研制根据本发明的造型材料混合物过程中，本发明人的设想是，通过薄的氧化物层来钝化可氧化金属的颗粒。因此，适合作为点火剂的是可以克服通过在可氧化金属表面形成氧化物层所进行的钝化的那些点火剂。点火剂因此导致破坏钝化的氧化物层，从而显露出明亮的可氧化金属。为此，点火剂可以与薄的氧化物层反应，例如还原或转化成对可氧化金属没有连续钝化作用的、或氧化剂可更好地透过的化合物。通过这种点火剂因此可以蚀刻存在于可氧化金属上的钝化层。这种点火剂可以例如是卤素，例如溴或碘，其与可氧化金属例如铝的钝化层反应。但所述点火剂还可以是比所述可氧化金属更易氧化的材料并且在氧化时显示出足够高的析热，使得所述可氧化金属至少部分熔化，由此可以撕裂开钝化层。

基于所用的可氧化金属的量，使用点火剂的比例为15至50重量％，优选25至40重量％，优选30至35重量％。

基于造型材料混合物的重量，所述点火剂的比例选择优选大于1重量％，更优选大于2重量％，特别优选大于3重量％，且根据另一实施方案大于4重量％。为了实现对可氧化金属的活化，根据一个实施方案，选择点火剂的比例小于15重量％，优选小于12重量％，优选小于9重量％是足够的。

通过根据本发明的造型材料混合物的特殊组成可以制造冒口，在点燃之后可再现地产生温度曲线，最高温度优选低于1250℃，更优选低于1150℃，其中以均匀和控制的方式进行烧尽。另一方面，冒口在烧尽时达到优选高于600℃，优选高于700℃的温度，使得铝在给料器腔内保持液相，直至铝在指定铸型的型腔内固化。包含在由根据本发明造型材料混合物制造的冒口的补偿腔内的铝可以可靠地保持在液体状态，以便在控制和可再现的条件下实现铸件的给料。由根据本发明的造型材料混合物还可以制造在给定给料体积下具有比自然冒口或隔热冒口更高的模量，或者在给定的模量下具有更小的给料体积。

根据第一实施方案，用于氧化可氧化金属的点火剂是可以蚀刻可氧化金属的钝化表面的蚀刻剂。蚀刻剂在此应理解为能与可氧化金属的钝化层，一般来说是氧化物膜反应的化合物，从而破坏钝化层并提高可氧化金属的反应性和/或可点燃性。

作为点火剂优选使用含氟的助熔剂。含氟的助熔剂的比例作为六氟铝酸钠计算。

可以使用在制造放热的冒口时使用的所有含氟的助熔剂。适合的含氟助熔剂是例如六氟铝酸钠、六氟铝酸钾、氟化钠和氟化钾。通过高比例的含氟助熔剂实现根据本发明的造型材料混合物低的点火温度以及均匀的烧尽。

根据第二实施方案，使用镁作为点火剂。镁金属可以相对容易地点燃并且在氧化时显示出高的析热。

放热的造型材料混合物中镁的比例以所述造型材料混合物计优选为至少3重量％，特别优选至少5重量％。镁的比例太低时，对混合物的可点燃性的影响也很小。镁金属可以以任意形式使用。优选以精细砂粒形式使用镁，因为可以非常均匀地分配在造型材料混合物中。

镁金属可以以纯的形式使用。但还可以使用合金形式的镁，例如与可氧化金属的合金，例如铝-镁-合金。通过在合金中的精细分配镁可以降低合金的点火温度，从而实现造型材料混合物或由此制造的冒口在向冒口的补偿腔内注入液态铝时实现受控的点火。镁在合金中的比例选择优选大于30重量％，优选大于40重量％，特别优选在50至80重量％的范围内。

在根据本发明的造型材料混合物中使用的可氧化金属优选选自铝、镁和硅以及它们的合金。所述金属或合金可以分别单独使用或作为混合物使用。

根据一个实施方案，可以通过镁形成可氧化金属以及点火剂。然而，因为镁比例如铝更难获得，优选选择铝作为可氧化的金属。优选将镁用作点火剂，而不太优选用作可氧化的金属。

可氧化金属应优选均匀地在放热造型混合物中分配，从而在点火之后实现冒口的均匀升温。可氧化金属因此优选加工成粉末或精细颗粒或砂粒的形式，混入造型混合物中。可氧化金属还不应以过细分配的形式存在，否则金属颗粒可能获得高反应性并过快地进行可氧化金属的氧化。可氧化金属的颗粒大小选择优选大于0.05μm，特别优选大于0.1μm。另一方面，颗粒大小应优选不要过大，因为将不能确保在铸造过程中冒口的均匀析热。可氧化金属的颗粒大小选择优选小于1mm，优选小于0.8mm，特别优选小于0.5mm。可氧化金属的颗粒大小可以利用常见的手段来测定，例如筛分。

如果使用镁作为点火剂，则镁砂粒的颗粒大小选择在如上对可氧化金属给出的范围内。

为了将冒口或包含在补偿腔内的液态铝的热量损失保持尽可能低，优选设计所述冒口，使得所述造型材料混合物起到热隔离作用。为此，根据一个实施方案所述耐火基础造型材料至少部分由隔热耐火材料构成。隔热耐火材料应理解为热导性比石英砂差的耐火基础造型材料。适合的隔热耐火材料是例如浮石、玻璃空球、耐火粘土、轻质球体、云母、粘土、飞灰、起泡材料、开孔陶瓷和类似材料。

特别优选在根据本发明的放热造型材料混合物中使用具有低热导性的隔热耐火材料。隔热耐火材料的导热系数优选为0.04至0.25W/mK，优选0.07至0.2W/mK。导热系数可以用常见的仪器测定，例如根据ASTM-C-1113的T(R)-方法的TCT 426热导性测试器。

根据本发明的放热造型材料混合物的耐火基础造型材料因此优选包含至少一定比例的具有空腔的隔热耐火材料，并通过封闭在空腔内的气体起到强隔热作用。根据一个实施方案，所述放热造型材料混合物包含一定比例的耐火微型空球作为隔热耐火材料。所述微型空球具有连续的外部包壳，它包围充有气体的空腔。所述包壳优选由铝硅酸盐构成。所述微型空球的直径优选小于3mm，特别优选小于1mm。所述微型空球的壁厚度优选为微型空球直径的5至20％。这种微球可以例如从在焚烧废气的工业装置中分离出的飞灰得到。铝硅酸盐微型空球的组成可以在较宽范围内变化。作为Al₂O₃计算并且基于所述微型空球的重量，铝的比例优选在20和75％之间，优选在25和40％之间。微型空球在耐火基础造型材料中的比例优选大于30％，优选大于40％，特别优选在60至95％的范围内，更特别优选在65至90重量％的范围内。还可以考虑使用铝含量为0至25％的玻璃空球。

根据另一优选的实施方案，根据本发明的造型材料混合物至少按比例地包含具有开孔结构的多孔耐火材料作为隔热耐火材料。通过所述开孔结构，冒口获得非常良好的气体渗透性，使得补偿腔内的空气在液体铝进入时可以最大程度地排泄而不受抑制，或者液态铝在给料时再次从补偿腔流出，可以最大程度地再次流回补偿腔而不受抑制。

具有连续开孔结构的多孔耐火材料应理解为具有海绵状结构的耐火材料，海绵状结构延伸到晶粒的整个体积。这种开孔结构可以例如从晶粒的显微图上识别出来，必要时显微镜放大。而对于上面提到的微型空球，单个“孔”分别被很大程度上气密的包壳包围，因此在微型空球的空腔和周围环境之间不可能有简单的气体交换，开孔的多孔耐火材料被通道贯穿，通过该通道可实现单个孔与周围环境的气体交换。多孔的开孔材料的整个体积中孔的比例优选非常高。多孔的耐火材料的孔容积基于多孔耐火材料的总容积，优选为至少50％，优选为至少60％，特别优选为至少65％。孔容积可以例如通过水银-侵入来测定。

适合的多孔耐火材料例如是浮石、膨胀页岩、珠光体、蛭石、锅炉砂(Kesselsand)、泡沫熔岩(Schaumlava)、多孔玻璃球或产气轻质混凝土以及它们的混合物。

根据一个实施方案，包含在根据本发明的放热造型材料混合物中的具有开孔结构的多孔耐火材料的密度优选小于0.5g/ml，优选小于0.4g/ml，特别优选为0.05至0.4g/ml。密度在此应理解为堆积密度。由根据本发明的放热造型材料混合物制造的包含一定比例的隔热耐火材料的冒口因此有利地具有小的重量。所述冒口可以例如配合到模型上，在模型或模旋转时由于极小的重量而不脱离。

所述耐火基础造型材料可以完全或部分由隔热耐火材料形成。另外出于成本考虑，优选使用由隔热耐火材料和具有低隔热作用的其它耐火基础造型材料构成的混合物。一些起隔热作用的耐火基础造型材料的实例已经给出。可以与隔热耐火材料混合的适合的耐火基础造型材料的实例是石英砂。隔热耐火材料在耐火基础造型材料中的比例优选大于20重量％，优选大于30重量％，特别优选大于40重量％。隔热耐火材料在耐火基础造型材料中的比例优选小于80重量％，优选小于70重量％，特别优选小于60重量％的时候，就已经实现了足够的隔热作用。

根据本发明的放热造型材料混合物的气体渗透性优选为至少150，优选大于200，特别是大于300。气体渗透性是铸造工业中常用的用于成型体或型砂的多孔性的参数。在限定形状的试样上利用Georg Fischer AG，Schaffhausen，Schweiz公司的仪器来测定。气体渗透性的测定将在实施例中描述。

根据一个实施方案，使用浮石作为具有开孔结构的多孔耐火材料。浮石是天然存在的玻璃陨石(Gesteinsglas)，也就是说它基本上具有非晶形结构，没有可识别的晶体。浮石具有直至约0.3g/cm³的低比重。它具有直至85％的非常高的孔容积。浮石由于其高的多孔性而具有非常高的气体渗透性。

作为浮石优选使用来自天然来源的，研磨成适当粒度的材料。经过研磨的浮石粒度优选小于1.5mm，特别优选小于1mm。所述粒度可以例如通过筛选或风力选分来调节。

另一种适合的隔热耐火材料是多孔玻璃球。其粒度优选为0.1至1mm。堆积密度优选在200至500kg/m³的范围内。

除了耐火的基础造型材料之外，根据本发明的放热造型材料混合物根据一个实施方案还包含一定比例的反应性氧化铝。所述反应性氧化铝优选具有下列特性：

Al₂O₃含量＞90％

OH基团的含量＜5％

比表面积(BET)为1至10m²/g

平均粒子直径(D₅₀)为0.5至15μm。

通过向造型材料混合物中添加反应性氧化铝，可以改善由造型材料混合物制成的冒口的强度。

根据本发明的放热造型材料混合物优选包含基于放热造型材料混合物的重量的比例大于2重量％，优选大于5重量％的反应性氧化铝。

如果所述耐火基础造型材料按比例地由隔热耐火材料构成，所述放热造型材料混合物还可以包含优选具有相对低SiO₂含量的耐火填充剂。所述耐火填充剂优选具有小于60重量％，优选小于50重量％，特别优选小于40重量％的SiO₂含量。通过低比例的SiO₂防止玻璃化的危险，由此可以避免铸造缺陷。根据一个实施方案，根据本发明的放热造型材料混合物不包含SiO₂作为混合物组成成分，例如不包含石英砂。包含在所述造型材料混合物中的SiO₂比例优选以结合的形式作为铝硅酸盐存在。

特别优选的是，耐火的填充剂至少按比例由耐火粘土构成。耐火粘土为高度焙烧的(双焙烧)粘土，它具有在直至约1500℃温度下的成型稳定性。除了非晶形的比例，耐火粘土还可以包含晶相的莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)和方晶石(SiO₂)。优选将耐火粘土同样研磨至粒度小于1.5mm，优选小于1mm。通过所述耐火粘土，由根据本发明的放热造型材料混合物制成的冒口获得了非常高的温度稳定性和强度。

所述耐火粘土在耐火填充剂中的比例优选选择高一些。耐火粘土的比例基于所述耐火填充剂的重量优选为至少50重量％，特别优选为至少60重量％，和更特别优选为至少70重量％。在特别优选的实施方案中，所述耐火填充剂基本上只是由耐火粘土构成。耐火粘土优选以经过研磨的形式包含在放热的造型材料混合物中。粒度在此优选小于1.5mm，特别优选小于1mm。

耐火粘土优选包含高比例的氧化铝。所述耐火粘土优选包含至少30重量％的氧化铝，特别优选至少35重量％和更特别优选至少40重量％的氧化铝。所述氧化铝优选以铝硅酸盐形式存在。

所述耐火填充剂的比例，基于所述放热造型材料混合物的重量优选在5和60重量％之间，特别优选为8至50重量％。所述耐火填充剂的比例不包含浮石和反应性氧化铝的比例。

除了已经提到的组成成分之外，根据本发明的造型材料混合物还可以包含常用量的其它组成成分。因此，可以例如包含有机材料，例如木粉。所述有机材料有利地以不吸入液态组成成分的形式存在。在制备放热造型材料混合物的过程中，例如首先用适当的材料例如水玻璃封住木粉，使得孔封闭。由于有机材料的存在，进一步减低了在与补偿腔的壁初始接触时液态铝的冷却。

如果在放热的造型材料混合物中包含有机材料，例如木粉，则基于所述放热的造型材料混合物，所包含的比例优选为5至20重量％，优选为8至12重量％。

由上述放热的造型材料混合物制造的冒口特别是适用于铸造铝，因为在点火后只出现相对来说低的析热，并没有因此将位于这类冒口的补偿腔内的液态铝加热至高温，从而抑制了铝的沸腾。由此有效地压制了铸件中的气泡以及对铸件晶体结构的干扰。

本发明因此还涉及用于铸造铝的冒口，由如上所述的放热造型材料混合物制造。所述冒口实现了在低于1250℃，优选低于1150℃，优选低于1050℃的温度下的烧尽。为了使包含在冒口补偿腔内的铝在足够时间段内保持液态，冒口在烧尽时优选达到大于600℃，优选大于700℃的温度。

用于铸造铝的根据本发明的放热冒口包含补偿腔和包围所述补偿腔的冒口壁，所述冒口壁由至少包含下列物质的材料构成：

-耐火基底造型材料；

-粘合剂；

-基于所述冒口壁的重量，比例为5至18重量％的可氧化金属；

-基于完全氧化所述可氧化金属所要求的氧化剂的量，比例为10至50％的氧化剂；和

-基于所述可氧化金属的量，比例为15至50重量％的用于氧化可氧化金属的点火剂。

用于铝铸件的根据本发明的放热冒口可以呈现任意用于冒口的已知形状。因此，如在此使用的概念“冒口”例如还包括：冒口套管，也就是两侧开口的接近圆筒状的管；盖子，也就是一侧封闭的接近圆筒状的管；以及普通意义上的冒口。所述冒口可以是可插入铸型中的，或者可以成型到铸型中。在本发明意义上的冒口还应理解为具有包围补偿腔的冒口壁的成型体，所述补偿腔可以使一侧或者两侧开放的。所述补偿腔在金属铸造期间容纳液态金属并且在铸件固化期间再部分释放液态金属。残余给料应理解为固化的金属，其在铸造过程之后残留在冒口的补偿腔内，固化并与铸件结合。

所述冒口的单个组成部分以及有利的实施方案已经在根据本发明放热造型材料混合物的描述中进行了说明。参考相应的段落的描述。

根据本发明的用于铸造铝的放热冒口原理上可以呈现为任意形状，如对金属铸造例如铸铁或铸钢来说公知的。冒口可以被设计为一个部分的或者是多个部分的，可以由根据本发明的放热造型材料混合物制造整个冒口，或者只是制造冒口的一部分。因此，所述冒口可包含由放热造型材料混合物制造的给料头，给料头内可以插入可滑移的套管，给料头建立了包含在给料头中的补偿腔和铸型的型腔之间的连接。所述冒口可以构造成可以直接装在模型上的形状。但是还可以设有将根据本发明的冒口装配在其上的弹簧心轴。

与目前铸造铝中使用的冒口不同，根据本发明的放热冒口可以设计成更小。因此，可以将冒口内部的补偿腔设计成相对小，因为容纳在其中的铝的量在浇铸期间通过冒口的放热特性保持液体状态。

原理上，根据本发明的冒口可以设计成任意尺寸和具有任意壁厚度。下面列出的尺寸给定因此只是示例性的。

补偿腔的体积根据待制造的铸件的大小和铝固化期间铸件的收缩来选择。根据一个实施方案，选择补偿腔的体积小于2000cm³，根据另一实施方案小于1500cm³，和根据又一实施方案小于500cm³。但是还可以提供补偿腔，它的体积大于2000cm³。根据一个实施方案选择补偿腔的体积大于100cm³。

冒口的壁厚度或冒口的外部体积可以选择小于用于铸铝件的常见的冒口。

根据一个实施方案，冒口的外部体积，即通过冒口的外壁限定的或对于多个部份的实施方案来说给料头限定的体积小于3000cm³，根据另一实施方案小于2500cm³，根据又一实施方案小于1000cm³。然而还可以提供外部体积大于3000cm³的根据本发明的冒口。根据一个实施方案，选择冒口的外部体积大于250cm³。

根据一个实施方案，根据本发明的冒口的最大壁厚度小于15cm，根据另一实施方案小于8cm，和根据又一实施方案小于4cm。然而，还可以提供根据本发明的冒口，它具有大于15cm的最大壁厚度。根据一个实施方案，选择最大壁厚度大于0.5cm，根据另一实施方案大于1cm。最大壁厚度对应包围补偿腔的冒口壁的最厚位置，分别测量外壁和内壁之间的最短距离。

冒口的大小和尺寸的选择很大程度上依赖于所考虑的铸件。然而，专业技术人员可以在其专业知识的基础上，任选地包括前期试验来选择适合的尺寸的冒口。

与自然冒口，也就是只由常用的耐火基础造型材料例如石英砂制造的冒口相比，为了对铸件给料而容纳在冒口补偿腔内的铝的量降低了高达80％。

根据本发明的冒口原理上根据常用的方法来制造。首先是制备上述放热造型材料混合物。通过在芯射型机中利用压缩空气将放热造型材料混合物射出成适合的形状，将放热造型材料混合物加工成坯件。优选的耐火基础造型材料和放热造型材料混合物的其它组成成分在根据本发明的放热造型材料混合物的描述中已经说明。适合的粘合剂同样已经在对放热造型材料混合物的描述中说明。特别优选使用水玻璃作为粘合剂。

如果在制造冒口时使用水玻璃作为粘合剂，放热造型材料混合物的硬化通过常用的方法来进行。硬化可以通过将二氧化碳引导通过冒口的坯件来进行，所述硬化优选在室温下进行。但是还可以将冒口的坯件加热，例如至120至200℃的温度。为了加速硬化，还可以将热空气引导通过冒口的坯件。鼓入的空气的温度优选为100℃至180℃，特别优选120℃至150℃。第一次硬化之后可以再次干燥所述冒口，例如在炉中或通过微波辐射。

如果使用其它粘合剂，例如有机粘合剂，放热造型材料混合物的硬化在冒口成型之后同样通过常用方法进行。因此，应用冷芯盒粘合剂时可以例如将气态季胺以常见方式引导通过将成型为冒口的放热造型混合物材料。

在硬化之后，可从模制工具中取出冒口。硬化可以彻底进行或者也可以只是部分进行，从而在取出之后例如通过热作用来进行后期硬化。

根据本发明的冒口适用于铸造铝。本发明因此另外涉及上面描述的冒口用于铸造铝的用途。所述冒口在此以常见的方式放置在铸型上或引入铸型中。制造了铸型之后以常见方式实施铝铸造。

根据本发明的放热冒口优选在铸造铝中以如下方式应用，即首先提供具有型腔的铸型。所述铸型包含至少一个如上所述的冒口，并包含补偿腔。

随后在铸型内注入液态铝，使得至少铸型的型腔和冒口的给料体积填充有液态铝。给料体积最大对应冒口的补偿腔的体积，并且对应在补偿腔内开始进料时提供的铝的量。大多数情况下，选择给料体积小于补偿腔的体积，优选小于补偿腔体积的95％，优选小于补偿腔体积的90％。至少50％的补偿腔的体积优选用作给料体积。

通过流入冒口补偿腔的液态铝来点燃冒口。

使液态的铝固化，铝主要在铸型的型腔内固化。在此为了补偿固化时出现的收缩，将液态铝从冒口的补偿腔抽到铸型的型腔内。

通过冒口的放热特性，它具有高模量，或者可以选择补偿腔的体积相对小，在此可以利用高比例的给料体积用于给料。对于冒口根据本发明的用途，优选使用至少25％，优选至少30％，特别优选至少40％，更特别优选至少50％的给料体积来对铸件给料，即将相应量的液态铝从冒口的补偿腔导入铸型的型腔。大多数情况不能利用补偿腔的整个体积来给料，从而在铸件上保留残余给料。根据一个实施方案，利用低于90％的给料体积进行给料。

附图说明

接下来依据实施例以及附图详细说明本发明。附图中：

图1：通过根据本发明的冒口的纵向截面；

图2：通过根据本发明的冒口另一实施方案的纵向截面。

具体实施方式

图1示出通过根据本发明的冒口的纵向截面。冒口1具有管状构型。冒口壁2由耐火的造型材料混合物构造成，其特征在于，可氧化金属的比例非常低，与可氧化金属的量相比选择化学计量不足的氧化剂，以及相比较而言高比例的含氟助熔剂。冒口壁2包围补偿腔3，其一侧通过补偿开口4向周围开放。经由补偿开口4建立与铸型的型腔(未显示)的连接。在相对补偿腔4布置的一端有通气开口5。补偿开口4的直径在所示的冒口实施方案中选择大于通气开口5的直径，使得冒口具有圆锥状构型。然而，还可以设计开口4的直径与通气开口5的直径为相同，使得冒口具有管状构型。这类冒口的内径可以例如为8cm，且冒口壁的壁厚度为3cm，冒口的高度为15cm。

图2中描述了根据本发明冒口的另一实施方案。冒口6包括由冒口壁7包围的补偿腔3，使得补偿腔3向上封闭，以便降低液态铝的热量损失。冒口6被构造成两部分，并且包含冒口基底8以及冒口盖9。冒口基底8和冒口盖9共同构成包围补偿腔3的冒口壁。在冒口盖9的中央设有凹槽10，其用于容纳弹簧心轴11的轴尖。在冒口基底8中设有补偿开口4，利用它在补偿腔3和铸型的未显示的型腔之间建立连接。冒口基底8和冒口盖9都由根据本发明的造型材料混合物制成，其特征在于，可氧化金属的含量低，与完全氧化金属所要求的量相比使用化学计量不足的氧化剂，以及含氟助熔剂的高比例。图2中描述的冒口的直径在最宽处为约15cm。高度为约20cm。冒口盖9的壁厚度为约2cm。

分析方法：

比表面积的测定：

在Mikromeritics公司的ASAP 2010型全自动氮气-多孔仪上根据DIN 66131测定BET表面积。

孔容积：

通过水银多孔仪根据DIN 66133测定孔容积。

平均粒子直径(d₅₀)：

通过在Malvern Instruments GmbH，Herrenberg，DE公司的Mastersizer S上利用激光散射根据制造说明测定平均粒子直径。

元素分析：

分析基于材料的全部消解。溶解固体之后将单个组分用传统的特定分析方法，例如ICP来分析和定量。

堆积密度的测定：

将粉末状的多孔耐火材料注入事先称量的1000ml玻璃杯内，在1000ml标记处被切割。在去除填充锥形和粘附在玻璃杯外的物质，重新称量玻璃杯。重量的增加对应密度。

气体渗透性的测定

a)试样的制造：

将约100g平均晶粒设定为约0.3mm的待检验的多孔耐火材料在混合器中与20g水玻璃(固体含量约30％，模量SiO₂/Na₂O为约2.5)混合约2分钟。将混合物注入内径为50mm的套管中。套管插入Georg-Fischer撞击装置(Ramme)中。在撞击装置中通过三次冲击压缩所述混合物。将具有压缩的模制(造型)物质(formmasse)的套管从撞击装置中取出，并通过在套管的开口端对模制物质鼓入约3秒钟二氧化碳使其硬化。硬化的试样随后可以从套管中推出。在推出所述试样之后，测量其高度，应该是50mm。只要试样不具有期望的高度，则必须用匹配量的模制物质制造另一试样。随后在在180℃的炉中干燥所述试样直至重量恒定。

b)气体渗透性的测试

气体渗透性的测试用Georg Fischer Aktiengesellschaft，8201Schaffhausen，Schweiz公司的PDU型渗透性测试设备来进行。

将按照(a)中描述制造的试样插入在所述设备的精密性-试样管中，并密封试样和试样管之间的间隙。将所述试样管插入测试设备中并测定气体渗透度Gd。气体渗透度Gd指示的是，在1cm水柱的过压下1分钟内通过具有1cm²横截面的立方体或圆柱体多少cm³的空气。如下计算气体渗透度：

Gd＝(Q·h)/(F·p·t)

其中：

Gd：气体渗透度

Q：流过的空气体积(2000cm³)

h：试样的高度

F：试样的横截面积(19.63cm³)

p：水柱的压力，以cm计

t：2000cm³空气的流过时间，以分钟计。

测定p和t，所有其它值是通过测试仪器确定的常数。

实施例1：

由下面配料组成的造型材料混合物来制造管状的冒口：

表1：制造冒口的配料

组分		用量
			铝砂		15重量％
六氟铝酸钠		7重量％
			硝酸钠		13重量％
石英砂		50重量％
			水玻璃**		15重量％

^**：固体含量：50重量％，模量：2.2

造型材料混合物在室温下被浇铸到模中并且在那里通过导入二氧化碳硬化90秒钟。随后将冒口坯件在180℃的炉中干燥5小时。得到长度为150mm，外径为59mm且内径为40mm的管状冒口。

通过将一个冒口暂时地放置在热板上，以在其下端点火。点火之后将所述冒口置于粘土板(Tonplatte)上。氧化前线(Oxidationsfront)均匀地从下到上移动通过冒口。氧化前线移动通过冒口之后，测定补偿腔内部的温度为约1150℃。

冒口均在铸型中安置并制造铝铸件。作为铝铸件制造边长为15cm的立方体。铸件冷却后除去铸型并移除残留的给料。通过磨平对断裂处进行精整。对铸件拍X射线照片。在铸件中没有探测到缩孔。另外，对铸件的给料位置进行显微镜检查。没有检测到晶体的位错或铸件杂质。

Claims (15)

1.一种制造用于铸造铝的冒口的放热造型材料混合物，至少包含：

-耐火基础造型材料；

-粘合剂；

-基于所述造型材料混合物，比例为5至18重量％的可氧化金属；

-基于将所述可氧化金属完全氧化所需的氧化剂的量，比例为10至50重量％的氧化剂；和

-基于所述可氧化的金属的量，比例为15至50重量％的用于氧化所述可氧化金属的点火剂。

2.根据权利要求1的放热造型材料混合物，其中所述用于氧化可氧化金属的点火剂是含氟的助熔剂。

3.根据权利要求1的放热造型材料混合物，其中所述用于氧化可氧化金属的点火剂是镁金属。

4.根据前述权利要求中任一项的放热造型材料混合物，其中所述可氧化金属选自铝、镁和硅，以及它们的合金。

5.根据权利要求3或4中任一项的放热造型材料混合物，其中所述镁至少部分是以合金形式，优选铝合金的形式存在。

6.根据前述权利要求中任一项的放热造型材料混合物，其中所述可氧化金属的颗粒尺寸选择为大于0.05μm。

7.根据前述权利要求中任一项的放热造型材料混合物，其中所述耐火基础造型材料至少部分由隔热耐火材料形成。

8.根据权利要求7的放热造型材料混合物，其中所述隔热耐火材料的堆积密度小于0.5kg/l。

9.根据权利要求7或8的放热造型材料混合物，其中所述隔热耐火材料选自浮石、泡沫熔岩、蛭石、铝硅酸盐微型空球以及多孔玻璃球。

10.根据权利要求7至9中任一项的放热造型材料混合物，其中所述隔热耐火材料在所述耐火基础造型材料中的比例选择为大于20重量％。

11.根据前述权利要求中任一项的放热造型材料混合物，其中作为固体计算并基于所述造型材料混合物，所述粘合剂的比例选择为在5和50重量％之间。

12.根据前述权利要求中任一项的放热造型材料混合物，其中所述造型材料混合物包含一定比例的可燃的有机材料。

13.由根据权利要求1至12中任一项的放热造型材料混合物制造的用于铸造铝的放热冒口，其在烧尽过程中达到的温度低于1250℃，具有补偿腔和围绕所述补偿腔的冒口壁，所述冒口壁至少包含：

-耐火基础造型材料；

-粘合剂；

-基于所述冒口的重量，比例为5至18重量％的可氧化金属；

-基于将所述可氧化金属完全氧化所需的氧化剂的量，比例为10至50重量％的氧化剂；和

-基于所述可氧化的金属的量，比例为1至50重量％的用于氧化所述可氧化金属的点火剂。

14.根据权利要求13或14中任一项的放热冒口用于铸造铝的用途。

15.根据权利要求14的用途，其中，为了铸造铝

-提供具有型腔的铸型，其包含至少一个根据权利要求13的具有补偿腔的冒口；

-在所述铸型中注入液态铝，所述冒口的补偿腔填充有给料体积的液态铝；

-使所述液态铝固化，其中将液态铝从所述补偿腔抽吸到所述型腔中；

-从所述补偿腔抽吸到所述型腔的铝的量对应所述给料体积的至少25％。

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