CN103071761A

CN103071761A - 一种降低消失模铸钢件增碳的涂料

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Publication number: CN103071761A
Application number: CN2013100320289A
Authority: CN
Inventors: 杨玉光; 廖希亮; 董利
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: CN103071761B

Abstract

本发明公开了一种消失模铸造铸钢件用涂料，其特征在于涂料中的骨料是铬铁矿粉、棕刚玉粉和铝矾土，添加剂是石灰石粉、氧化铁粉和冰晶石粉，粘结剂是硅溶胶、硫酸铝和VAE醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，悬浮交联剂是钙基膨润土、凹凸棒土和羧甲基纤维素纳，助剂是碳酸钠、OP-10聚乙烯烷基醇醚、有机硅消泡剂和消毒灵。本发明涂料的特点是通过选择合适的耐火骨料组成，调节涂料的高温透气性和有效消除聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳，通过加入添加剂消除铸钢件浇注过程中聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳，有效地抑制了消失模铸钢件的增碳缺陷；通过加入合适的粘结剂和悬浮交联剂，满足涂层应具有的常温和高温强度。

Description

一种降低消失模铸钢件增碳的涂料

技术领域

本发明属于钢铁铸造技术领域，尤其是涉及一种降低消失模铸钢件增碳的涂料。

背景技术

涂料技术是消失模铸造关键技术之一，直接关系到铸件质量的优劣。近年来，消失模铸铁件涂料制备技术得到了快速的发展，但消失模铸钢件涂料的制备技术一直成为采用消失模铸造工艺生产铸钢件的障碍。其原因有三：其一是铸钢件的增碳问题，消失模铸造模样材料一般采用聚苯乙烯泡沫塑料，其碳的质量分数占约92％，其在高温金属液体作用下会析出大量活性较高的碳，这些碳极易向钢液中扩散，致使铸钢件形成增碳层，尤其是低碳钢的增碳更为严重；据我们检测，35号、45号铸钢在采用目前的涂料铸造时，碳的局部增加量可高达41.86％～61.76％。其二是涂料要有良好的高温透气性，聚苯乙烯泡沫塑料的热解温度越高，其发气量越大，铸钢件的浇注温度远高于铸铁件的浇注温度，因此涂料要有更好的高温透气性，对于获得质量合格的铸钢件尤为重要；其三是涂料要有较高的高温强度，才能满足铸钢件消失模生产的要求。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，使其具有良好的高温透气性和高温强度，能够有效地抑制铸钢件的增碳缺陷，获得满足铸钢件生产和后期加工工艺要求的消失模涂料。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，由骨料，添加剂，粘结剂和悬浮交联剂以及助剂和水构成，其特征在于涂料中的骨料是铬铁矿粉、棕刚玉粉和铝矾土，添加剂是石灰石粉、氧化铁粉和冰晶石粉，粘结剂是硅溶胶、硫酸铝和VAE醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，悬浮交联剂是钙基膨润土、凹凸棒土和羧甲基纤维素纳，助剂是碳酸钠、OP-10聚乙烯烷基醇醚、有机硅消泡剂和消毒灵。

本发明的涂料制作方法为：按常规涂料制备方法，将本发明中的铬铁矿粉碎到细度为150～200目，棕刚玉粉碎到细度为180～220目，铝矾土粉碎到细度为150～220目，石灰石粉碎到200～270目，氧化铁粉碎到180～220目，冰晶石粉碎到180～220目。将所述原料按给定的配比混合均匀，然后，与水混合搅拌得到本发明涂料产品。水的用量为整个涂料量的50％～60％。亦即水与涂料的其他组分的质量比例为1～1.2∶1。

用该方法制作的本发明的涂料产品的密度应为1.5～1.7g/cm³

本发明有益效果为：在涂料中，其耐火骨料采用了铬铁矿粉、其主要矿物组成为FeO·Cr₂O，在700℃左右的高温阶段可和泡沫塑料热解后产生的碳发生还原反应，产生二氧化碳气体，产生的二氧化碳与碳作用生成一氧化碳气体，实现第一阶段的除碳反应。棕刚玉具有较高的耐火度，能够确保铸件不产生机械粘砂缺陷。铝矾土粉料颗粒具有较小的角形系数，颗粒圆形度好，与角形系数较大的铬铁矿和棕刚玉粉相配，增加了涂料层的空隙率，有效提高了涂料的高温透气性。

本发明的涂料的粘结剂采用了硅溶胶，硫酸铝，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)，可使涂料具有较高的常温强度和高温强度。

本发明涂料的悬浮交联剂采用了钙基膨润土、凹凸棒土、羧甲基纤维素钠相配合，使涂料形成了高度网状交织的空间结构，对大颗粒耐火骨料具有极强的吸附性，使本发明涂料的耐火骨料在颗粒较粗的情况下，仍获得良好的悬浮性、触变性和涂刷性，获得薄而均匀的涂层，从而提高了涂层的透气性。

本发明涂料中的添加剂氧化铁粉、石灰石粉，用于消除铸钢件在浇注过程中不同的温度阶段与聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳；添加剂冰晶石(Na₃AlF₆)在高温下实现对聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳的吸附作用，有利于提高铬铁矿粉及氧化铁粉与碳迅速接触和进行充分的化学反应。

本发明中的助剂碳酸钠，其主要作用是活化钙基膨润土。Op-10聚乙烯烷基醇醚是表面活性剂，有助于降低涂料的表面张力，增加涂料与泡沫塑料模样的润湿性，提高附着力，该表面活性剂可以用吐温-80替代。吐温-80即：聚山梨酯80，其用量与Op-10聚乙烯烷基醇醚相同，即按质量份数计0.01～0.03份。有机硅消泡剂，是一种有机硅化合物，如有机硅油或者聚醚改性有机硅消泡剂。消毒灵具有杀菌作用，其作用是用于防止涂料中的有机物的变质，也称为杜美芬，化学名称：溴化十二烷基-二甲基-2-苯氧基-乙基胺。

综上所述，通过选择合适的耐火骨料组成，调节涂料的高温透气性和有效消除聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳，通过加入添加剂消除铸钢件浇注过程中聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳，有效地抑制了消失模铸钢件的增碳缺陷；通过加入合适的粘结剂和悬浮交联剂，满足涂层应具有的常温和高温强度。

本发明涂料具备涂层应具有的常温和高温强度，较高的高温透气性，良好的悬浮性、触变性和涂刷性能，能够有效地降低消失模铸钢件的增碳缺陷，尤其是浇注打箱后，铸件冷却过程中，涂层逐渐自动剥落，极大地简化和节省了铸件的清理过程，铸件表面光洁。该涂料适用于不同牌号的铸钢件。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例中的数据不是对本发明的限制和约束，只是为了说明各物质的组分配合比例。另外，为了简化计算，实施例中每份按照1千克计算。

实施例1、取铬铁矿粉50份，棕刚玉粉30份，铝矾土20份，石灰石粉5份，氧化铁2份，冰晶石1.2份，硅溶胶3份，硫酸铝4份，钙基膨润土2.5份，凹凸棒土2份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)2.5份，碳酸钠0.125份，羧甲基纤维素钠1.5份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.02份，有机硅消泡剂0.015份，消毒灵0.02份，按涂料的常规制备方法，将上述各组分与125份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

实施例2、取铬铁矿粉45份，棕刚玉粉40份，铝矾土15份，石灰石粉4份，氧化铁1份，冰晶石1.5份，硅溶胶2份，硫酸铝5，钙基膨润土2份，凹凸棒土1.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)3份，碳酸钠0.1份，羧甲基纤维素钠2份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.01份，有机硅消泡剂0.03份，消毒灵0.02份，按涂料的常规制备方法，将上述各组分与120份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

实施例3、取铬铁矿粉60份，棕刚玉粉30份，铝矾土10份，石灰石粉6份，氧化铁2.5份，冰晶石1.3份，硅溶胶4份，硫酸铝3，钙基膨润土3份，凹凸棒土2.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)2份，碳酸钠0.15份，羧甲基纤维素钠1份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.03份，有机硅消泡剂0.05份，消毒灵0.04份，按涂料的常规制备方法，将上述各组分与130份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

实施例4、取铬铁矿粉40份，棕刚玉粉35份，铝矾土25份，石灰石粉10份，氧化铁3份，冰晶石1份，硅溶胶2.5份，硫酸铝4.5份，钙基膨润土2.5份，凹凸棒土2份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)2.5份，碳酸钠0.125份，羧甲基纤维素钠1.5份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.02份，有机硅消泡剂0.01份，消毒灵0.01份。按涂料的常规制备方法，将上述各组分与170份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

实施例5、取铬铁矿粉55份，棕刚玉粉25份，铝矾土20份，石灰石粉2份，氧化铁2份，冰晶石1.5份，硅溶胶3.5份，硫酸铝3.5份，钙基膨润土3份，凹凸棒土2.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)3份，碳酸钠0.15份，羧甲基纤维素钠2份，吐温-80用0.03份，有机硅油消泡剂0.05份，消毒灵0.02份。按涂料的常规制备方法，将上述各组分与123.25份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

实施例6、取铬铁矿粉40份，棕刚玉粉25份，铝矾土10份，石灰石粉2份，氧化铁1份，冰晶石1份，硅溶胶2份，硫酸铝3份，钙基膨润土2份，凹凸棒土1.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)2份，碳酸钠0.10份，羧甲基纤维素钠1份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.01份，聚醚改性有机硅消泡剂0.01份，消毒灵0.01份。按涂料的常规制备方法，将上述各组分与90.63份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

实施例7、取铬铁矿粉50份，棕刚玉粉35份，铝矾土15份，石灰石粉10份，氧化铁3份，冰晶石1.5份，硅溶胶4份，硫酸铝5份，钙基膨润土3份，凹凸棒土2.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)3份，碳酸钠0.15份，羧甲基纤维素钠2份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.03份，聚醚改性有机硅消泡剂0.05份，消毒灵0.05份。按涂料的常规制备方法，将上述各组分与169.28份水混合并搅拌均匀即可获得本发明的涂料产品。

需要说明的是，本发明里面的组份比例还可以在一定的范围内增加或者减少变化，例如，水的用量可以减少到40～50％或者增加到65～70％，仍然可以获得比较合适的涂料产品，只是现场的使用中涂料的使用量、人工等增加，也就是产品的成本增加，因此，凡是在本发明所说的组分内、或者包括本发明组分的消失模铸造涂料，均属于本发明的范畴。

下面给出采用本发明涂料和原有涂料铸钢件铸造时的增碳数据比较，其中所采用的消失模样材料均为：聚苯乙烯，材料密度：0.022g/cm³。

从表中可以看出：35号钢增碳量平均减少59％，45号钢增碳量平均减少59.5％。

从以上的表格中的数据分析，本发明的涂料具有良好的降低铸钢件含碳量的性能，所铸零部件，基本满足铸钢件的机械加工要求，取得了很好的实际铸造工艺效果。本涂料为消失模铸钢提供了一种专用的涂料，克服了一直以来消失模铸钢工艺中一直采用普通铸造涂料，而没有专用涂料的问题。

Claims

1.一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，涂料由骨料，添加剂，粘结剂和悬浮交联剂以及助剂和水构成，其特征在于涂料中的骨料是铬铁矿粉、棕刚玉粉和铝矾土，添加剂是石灰石粉、氧化铁粉和冰晶石粉，粘结剂是硅溶胶、硫酸铝和VAE醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，悬浮交联剂是钙基膨润土、凹凸棒土和羧甲基纤维素纳，助剂是碳酸钠、OP-10聚乙烯烷基醇醚、有机硅消泡剂和消毒灵。

2.按权利要求1所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，其特征在于所说的构成涂料的骨料，添加剂，粘结剂和悬浮交联剂以及助剂中的各物质按质量计由下列组分配伍组成：铬铁矿粉40～60份，棕刚玉粉25～50份，铝矾土10～25份，石灰石粉2～10份，氧化铁1-3份，冰晶石1-1.5份，硅溶胶2～4份，硫酸铝3～5，钙基膨润土2～3份，凹凸棒土1.5～2.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)2～3份，碳酸钠0.1-0.15份，羧甲基纤维素钠1～2份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.01～0.03份，有机硅消泡剂0.01～0.05份，消毒灵0.01～0.05份。

3.按权利要求2所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，其特征在于所说的构成涂料的骨料，添加剂，粘结剂和悬浮交联剂以及助剂中的各物质按质量计由下列组分配伍组成：铬铁矿粉45-55份，棕刚玉粉30～40份，铝矾土15～20份，石灰石粉5～8份，氧化铁2～2.5份，冰晶石1～1.5份，硅溶胶2.5～3份，硫酸铝3.5～4.5，钙基膨润土2.5～3份，凹凸棒土2～2.5份，VAE乳液(醋酸乙烯～乙烯共聚乳液)2～2.5份，碳酸钠0.1～0.15份，羧甲基纤维素钠1.5～2份，OP-10聚乙烯烷基醇醚0.01～0.03份，有机硅消泡剂0.01～0.05份，消毒灵0.01～0.05份。

4.按照权利要求1或2或3所述的一种消失模铸造铸钢件用涂料，其特征在于所说的有机硅消泡剂，是聚醚改性有机硅消泡剂。

5.按权利要求1或2或3所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，其特征在于所所说的骨料中的各物质的颗粒度为：铬铁矿为150～200目，棕刚玉粉为180～220目，铝矾土粉为150～220目。

6.按权利要求1或2或3所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，其特征在于所说的添加剂中各物质的颗粒度为：石灰石180～270目，氧化铁180～220目，冰晶石180～220目。

7.按权利要求1或2或3所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料的制造方法，其特征在于将本发明中的铬铁矿粉碎到细度为150～200目，棕刚玉粉碎到细度为180～220目，铝矾土粉碎到细度为150～220目，石灰石粉碎到200～270目，氧化铁粉碎到180～220目，冰晶石粉碎到180～220目，按常规涂料制备方法将所述原料按给定的配比混合均匀，然后，与水混合搅拌得到本发明涂料产品，其中水与涂料中的其他组份的质量比例为1～1.2∶1。

8.按权利要求7所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料的制造方法，其特征在于所说的涂料产品的密度为1.5～1.7g/cm³。

9.按权利要求1所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，其特征在于所说的构成涂料的助剂是碳酸钠、吐温-80、有机硅消泡剂和消毒灵。

10.按权利要求1所述的一种降低消失模铸钢件增碳的涂料，其特征在于所说的构成涂料的助剂吐温-80按质量份数计为0.01～0.03份。