CN105127364A - 离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及一种</b><b>离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法，特别涉及一种用于核电站主管道在离心铸造中的脱模涂料及其涂刷方法</b><b>。所述脱模涂料，包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，所述基体涂料包括组分</b><b>A</b><b>、组分</b><b>B</b><b>、组分</b><b>C</b><b>、组分</b><b>D</b><b>，组分</b><b>A</b><b>为石墨粉，组分</b><b>B</b><b>为铝矾土或硅藻土，组分</b><b>C</b><b>为滑石粉，组分</b><b>D</b><b>为硅溶胶或磷酸铝</b><b>;</b><b>表面涂料包括组分</b><b>E</b><b>、组分</b><b>F</b><b>、组分</b><b>G</b><b>、组分</b><b>H</b><b>、组分</b><b>I</b><b>，组分</b><b>E</b><b>为石英粉或高铝粉或氧化锆粉，组分</b><b>F</b><b>为锆英粉或锆石粉或刚玉粉或铝矾土，组分</b><b>G</b><b>为硅微粉或硅藻土，组分</b><b>H</b><b>为含硼矿渣粉，组分</b><b>I</b><b>为羟甲基纤维素水溶液或聚丙烯酰胺羟或海藻酸钠。</b>

Description

离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法

技术领域

本发明涉及一种 离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法，特别涉及一种用于核电站主管道在离心铸造中的脱模涂料及其涂刷方法 。

背景技术

随着低碳环保的理念日渐深入人心，核电这种清洁能源越来越受到各国的重视。我国从上个世纪末开展核电设备国产化至今，第二代核电站反应堆冷却剂主管道用铸造不锈钢已经完全实现了国产化。但是在实际生产过程中，尤其是离心浇注直管过程中，由于脱模涂料而引起的铸件表面冷隔、裂纹、脱模困难等问题经常发生。造成了后续生产中出现脱模困难导致模具报废，冷隔，裂纹等更会导致铸管直接报废，增加制造成本，影响核电建设工期。另外，由于脱模不当形成的冷裂纹也可能在设备服役期间出现一定的安全隐患。因此在保证质量的条件下实现批量化生产，不仅需要制造厂在制造技术上进行创新，还需要对浇注过程尤其是不锈钢脱模涂料进行有效的控制。

反应堆冷却剂主管道（以下简称主管道）是指反应堆安全壳内连接反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵和稳压器的大型厚壁管道。是核电运行系统的“大动脉”。主管道尺寸大，运行条件苛刻（约 300 ℃、 16MPa 含磷酸和硼酸的高温高压水），对材料性能要求极高，除要求有良好的综合力学性能（足够的强度、较高的塑性韧性）外，还要求耐高温高压水腐蚀，具有良好的抗疲劳性能、易加工和焊接性能等。为了确保核电站的安全，以及进一步提高核电站的运行寿命，在原材料的生产制造中对主管道的质量提出更高的要求。主管规范等级 RCC-M1 级，核安全等级 1 级，质保等级 QI 级，抗震类别 I 级，清洁类别 A 级，焊缝等级为 1 级。具有制造技术标准高、难度大和周期长等特点。

目前，世界上半数以上核电站是按照法国核岛设备设计建造委员会（ AFCEN ）制定的 RCC-M 《压水堆机械设备设计和建造规则》制造的。主管道材料采用 RCC-M 规范中法国牌号 Z3CN20-09M 低碳奥氏体铁素体不锈钢制造。压水堆一回路主管道可采用锻造或铸造工艺，采用锻造奥氏体不锈钢时，主管道组织均匀，力学性能较好，但是由于制造工艺限制，使主管道焊缝数量增多，焊接工作量增大，而且由于材料本身特点，在焊接时容易产生焊接缺陷。铸造工艺可以克服锻造主管道的缺点，在保证主管道力学性能能不降低的前提下，采用铸造奥氏体铁素体不锈钢代替锻造奥氏体铁素体不锈钢。铸造奥氏体铁素体不锈钢具有较好的焊接性能，焊接时不易产生焊接缺陷，采用离心铸造可以制造出长度较大的直管，使焊缝数量减少，这一技术已经成功的应用到主管道生产中。

离心铸造直管工艺过程中，采用金属型模具，脱模涂料尤为重要。脱模涂料可为金属型模具提供绝热保护层，防止和减缓钢液对模具的直接冲蚀和热击，减少型壁的内应力，延长金属型的使用寿命。调节系统热阻、控制冷却速度，以保证铸件的组织和性能达到要求。同时，更重要的是通过控制涂料的热物理性能，形成合适的铸件表面，防止工件产生各类铸造缺陷。采用离心铸造生产直管时涂料的质量优劣直接影响毛坯质量和成品率，因此要求涂料具有足够的耐热性和较高的耐火性，在高温浇注时不被钢液熔化或烧损（ Z2CN20-09M 型不锈钢浇注温度可达到 1600 ℃左右）防止在浇注过程中涂层开裂；具有较好的化学稳定性和导热性，并且发气量要小，以防止铸件产生气孔、针孔或凹陷等缺陷；具有一定的附着强度和高温强度，能够牢固的附着在金属型模具内壁，防止在高温浇注过程中被冲刷下来落入铸件内部，形成夹杂缺陷；具有适当的悬浮性和粘度，便于喷涂，能在金属型内壁形成均匀稳定的保护层；具有浇注结束冷却后容易剥落清理以便于脱模等特点。

另外，针对核电主管道用不锈钢铸管的技术要求，根据 RCC-M 规范中对化学成分要求的规定，浇包中各元素含量为 C ≤ 0.038% 、 Mn ≤ 1.5% 、 P ≤ 0.030% 、 S ≤ 0.015% 、 Si ≤ 1.5% 、 Cr19%~21% 、 Ni8%~11% 、 Co ≤ 0.20 （目标值为 0.10% ）、 Cu ≤ 1.00% 。原料经过电弧炉和氩氧炉双联冶炼，调控微合金元素及杂质含量得到成分合格的钢液，然后经卧式离心机浇注成型。此外，规范中还对材料的铁素体含量做出了明确要求（在不考虑 N 元素的情况下按 Schaeffler 图评定的铁素体含量为 12%-20% 目标值为 15%-18% ）。这就需要制造厂在上述化学元素尽可能达到规范目标要求外，还要考虑在浇注过程中控制一些影响铁素体含量的微量元素（尤其是 Cr 当量和 Ni 当量计算公式中的元素）以及一些能影响铁素体形核的元素。特别要在浇注过程中控制外来元素的进入，以防止后续化学元素或铁素体含量超标导致铸件报废。

由于反应堆冷却剂主管道离心铸造浇注过程是保证铸件成型后性能和质量的重要工序，如何合理的选择离心浇注涂料也将十分重要。由于离心铸造直管的金属型模具成本非常高，后续的化学成分分析要求非常严格，正常生产过程中，应尽可能避免出现浇注后粘模、冷隔、裂纹、带入外来杂质、使化学成分及铁素体含量超标等问题，必须在浇注过程中充分考虑脱模涂料的影响因素和使用条件，设计出一种能获得优良质量直管的离心铸造脱模涂料。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种 离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法 ，其能有效预防核电主管道等离心铸造铸件的铸造缺陷、脱模容易便于批量化生产。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种离心铸造铸件的脱模涂料，包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，所述基体涂料包括组分 A 、组分 B 、组分 C 、组分 D ，按重量份数计，所述组分 A 为石墨粉 20~30 份，所述组分 B 为铝矾土 50~100 份或硅藻土 30~50 份，所述组分 C 为滑石粉 20~50 份，所述组分 D 为硅溶胶 5~10 份或磷酸铝 4~8 份。

一种离心铸造铸件的脱模涂料，包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，所述表面涂料包括组分 E 、组分 F 、组分 G 、组分 H 、组分 I ，按重量份数计，所述组分 E 为石英粉 30~60 份或高铝粉 20~50 份或氧化锆粉 15~30 份，所述组分 F 为锆英粉 20~50 份或锆石粉 20~50 份或刚玉粉 15~40 份或铝矾土 30~50 份，所述组分 G 为硅微粉 30~50 份或硅藻土 25~50 份，所述组分 H 为含硼矿渣粉 10~30 份，所述组分 I 为羟甲基纤维素水溶液 0.1~0.5 份或聚丙烯酰胺羟 1~2 份或海藻酸钠 1~3 份。

一种离心铸造铸件的脱模涂料，包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，

所述基体涂料包括组分 A 、组分 B 、组分 C 、组分 D ，按重量份数计，所述组分 A 为石墨粉 20~30 份，所述组分 B 为铝矾土 50~100 份或硅藻土 30~50 份，所述组分 C 为滑石粉 20~50 份，所述组分 D 为硅溶胶 5~10 份或磷酸铝 4~8 份 ;

所述表面涂料包括组分 E 、组分 F 、组分 G 、组分 H 、组分 I ，按重量份数计，所述组分 E 为石英粉 30~60 份或高铝粉 20~50 份或氧化锆粉 15~30 份，所述组分 F 为锆英粉 20~50 份或锆石粉 20~50 份或刚玉粉 15~40 份或铝矾土 30~50 份，所述组分 G 为硅微粉 30~50 份或硅藻土 25~50 份，所述组分 H 为含硼矿渣粉 10~30 份，所述组分 I 为羟甲基纤维素水溶液 0.1~0.5 份或聚丙烯酰胺羟 1~2 份或海藻酸钠 1~3 份。

优选地， 所述基体涂料还包括水玻璃、硅酸乙酯、累托石、表面活性剂、丙酮、正丁醇、硼酸、烷基磺酸钠、氟硼酸钾中的一种或几种，其中，水玻璃的重量份数为 2~5 份，硅酸乙酯的重量份数为 1~3 份，累托石的重量份数为 5~10 份，表面活性剂的重量份数 0.5~1 份，丙酮的重量份数为 3~5 份，正丁醇的重量份数为 0.5~1 份，硼酸的重量份数为 1~3 份，烷基磺酸胺的重量份数为 2~5 份。

优选地， 所述表面涂料还包括钠基膨润土、凹凸棒粘土、坡缕石粘土、硼酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、碳酸钙粉、氧化铁粉、聚乙烯醇中的一种或几种，其中，钠基膨润土的重量份数为 5~10 份，凹凸棒粘土的重量份数为 3~5 份，坡缕石粘土的重量份数为 3~5 份，硼酸钠的重量份数为 0.5~1 份，磷酸三钠的重量份数为 1~2 份，三聚磷酸钠的重量份数为 1~3 份，碳酸钙粉的重量份数为 5~10 份，氧化铁粉的重量份数为 4~10 份，聚乙烯醇的重量份数为 2~5 份。

一种所述的脱模涂料的涂刷方法，包括如下步骤：

A 配制基体涂料；

B 配制表面涂料；

C 涂刷：对铸造模具预热，将基体涂料均匀涂覆在预热后的铸造模具表面形成厚度为 0.5~1mm 的基体涂料层，在所述基体涂料层上均匀涂覆表面涂料形成厚度为 1~2.5mm 的表面涂料层，保温烘干。

优选地，步骤 A 中，组分 D 加水搅拌 1h 后，加入组分 A 、 B 、 C 研磨，研磨至软膏状后，密封存放。

优选地，步骤 B 中，将组分 I 进入 50 ℃ 以上的水中浸泡分散，搅拌均匀制得 5% 胶体水溶液，静止 72h 以上；将组分 E 、 F 、 G 、 H 与所述胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法混合。

优选地，步骤 C 中，先对铸造模具清锈、除灰，温度 280 ℃ 下保温 3h 以上进行预热烘干。

优选地，步骤 C 中，将涂刷后的铸造模具置于 400~450 ℃ 下保温 6~8h 。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有如下优点：与传统采用金属型模具离心铸造用脱模涂料相比，最大的特点是将脱模涂料分为两部分即基体涂料和表面涂料。基体涂料采用膏状涂刷，有效活化基体增加附着力，发气量低，排气性好；在基体涂料后喷涂表面涂料，可提高耐火性不易开裂，并能有效隔绝杂质及涂料中微量元素对钢液的入侵，降低铸件夹杂和化学成分超标等缺陷。在 1600 ℃ -1800 ℃高温浇注条件下能保持强度并有效的抵抗钢水的冲刷。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。

实施例 1

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 5kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 30kg 、 270 目铝矾土 100kg 、 100/200 目滑石粉 50kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 2kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将钠基膨润土 8kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的钠基膨润土浆，静置 48h 以上待用；羟甲基纤维素水溶液 0.5kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的羟甲基纤维素胶体水溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 3kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的钠基膨润土浆与 100/200 目的石英粉 30kg 、 270 目锆英粉 50kg 、 200/300 目硅微粉 50kg 、含硼矿渣粉 30kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和羟甲基纤维素胶体水溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 2

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 10kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 30kg 、 270 目铝矾土 100kg 、 100/200 目滑石粉 50kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 2kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将钠基膨润土 8kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的钠基膨润土浆，静置 48h 以上待用；羟甲基纤维素水溶液 0.1kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的羟甲基纤维素胶体水溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 3kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的钠基膨润土浆与 100/200 目的高铝粉 20kg 、 270 目锆英粉 20kg 、 200/300 目硅微粉 50kg 、含硼矿渣粉 30kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和羟甲基纤维素胶体水溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 3

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 10kg 和累托石 5kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 20kg 、硅藻土 30kg 、 100/200 目滑石粉 50kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 2kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 0.5kg 、正丁醇 0.5kg 、硼酸 3kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将钠基膨润土 5kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的钠基膨润土浆，静置 48h 以上待用；聚丙烯酰胺羟 1kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚丙烯酰胺羟胶体水溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 2kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的钠基膨润土浆与 100/200 目的石英粉 60kg 、 270 目锆石粉 50kg 、 200/300 目硅微粉 30kg 、含硼矿渣粉 10kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和聚丙烯酰胺羟胶体水溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 4

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 10kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 30kg 、硅藻土 50kg 、 100/200 目滑石粉 50kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 1kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将钠基膨润土 10kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的钠基膨润土浆，静置 48h 以上待用；聚丙烯酰胺羟 2kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚丙烯酰胺羟胶体水溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 5kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的钠基膨润土浆与 100/200 目的氧化锆粉 30kg 、刚玉粉 40kg 、 200/300 目硅微粉 40kg 、含硼矿渣粉 20kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和聚丙烯酰胺羟胶体水溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 5

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将磷酸铝 8kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 25kg 、 270 目铝矾土 75kg 、 100/200 目滑石粉 35kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、丙酮 3kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 2kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将凹凸棒粘土 3kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的凹凸棒粘土浆，静置 48h 以上待用；海藻酸钠 3kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的海藻酸钠溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 3kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的凹凸棒粘土浆与氧化锆 15kg 、铝矾土 30kg 、 200/300 目硅微粉 40kg 、含硼矿渣粉 20kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和海藻酸钠溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 6

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将磷酸铝 4kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 25kg 、 270 目铝矾土 70kg 、 100/200 目滑石粉 35kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、丙酮 5kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 2kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将凹凸棒粘土 5kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的凹凸棒粘土浆，静置 48h 以上待用；羟甲基纤维素水溶液 0.8kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的羟甲基纤维素胶体水溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 3kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的凹凸棒粘土浆与高铝粉 50kg 、铝矾土 50kg 、 200/300 目硅微粉 40kg 、含硼矿渣粉 20kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和羟甲基纤维素胶体水溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 7

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 10kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 30kg 、硅藻土 40kg 、 100/200 目滑石粉 50kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 2kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将坡缕石粘土 5kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的坡缕石粘土浆，静置 48h 以上待用；海藻酸钠 1kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的海藻酸钠溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 3kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的坡缕石粘土浆与 100/200 目的石英粉 30kg 、高铝粉 20kg 、硅藻土 50kg 、含硼矿渣粉 20kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和海藻酸钠溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 8

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 10kg 和累托石 8kg 混合后加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 30kg 、硅藻土 30kg 、 100/200 目滑石粉 50kg 经球磨机研磨，研磨过程中加入水玻璃 4kg 、表面活性剂（ OP-1 ） 1kg 、正丁醇 1kg 、硼酸 2kg ，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，将坡缕石粘土 3kg 溶解于水中进行活化处理，充分搅拌均匀后配制成 15% 的坡缕石粘土浆，静置 48h 以上待用；羟甲基纤维素水溶液 0.5kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的羟甲基纤维素胶体水溶液静置 72h 以上；白色固体颗粒颗粒状的聚乙烯醇 3kg ，在沸水中溶解，充分搅拌均匀后配制成 5% 的聚乙烯醇胶体水溶液，静置 24h 以上待用。

将静置好的坡缕石粘土浆与 100/200 目的石英粉 30kg 、 270 目锆英粉 50kg 、硅藻土 25kg 、含硼矿渣粉 20kg 及硼酸钠 1kg 、碳酸钙粉 8kg 、氧化铁粉 7kg 和羟甲基纤维素胶体水溶液、聚乙烯醇胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 9

一种核电主管道在离心铸造中用的脱模涂料，由如下步骤制成：

A 基体涂料的配制

将硅溶胶 8kg 加水搅拌 1h 以上，然后倒入石墨粉 25kg 、铝矾土 80kg 、滑石粉 35kg 经球磨机研磨，研磨至软膏状后，继续碾压使各组分分散均匀，配制完成后密封存放。

B 表面涂料的配制

原材料预处理，羟甲基纤维素水溶液 0.8kg 在热水中浸泡分散（水温大于 50 ℃），充分搅拌均匀后配制成 5% 的羟甲基纤维素胶体水溶液静置 72h 以上。

将 100/200 目的石英粉 30kg 、 270 目锆英粉 50kg 、 200/300 目硅微粉 50kg 及含硼矿渣粉 20kg 和羟甲基纤维素胶体水溶液通过搅拌 - 胶体磨法进行混合，消除原材料中的结块现象。

C 涂刷

先对金属型铸造模具进行彻底清锈、除灰、严控油污。然后进行烘干预热，即，将接触式热电偶放于金属型铸造模具内壁的头尾两端且相互错开 90 °放置，预热温度 280 ℃保温 3h 以上。

基体涂料采用滚挂法将膏状涂料经由定量涂料盒均匀地涂覆在预热后的金属型铸造模具内壁，形成厚度在 0.5~1mm 范围内的基体涂料层。

基体涂料涂刷完成后进行表面涂料的喷涂。表面涂料采用自动喷涂机喷涂在基体涂料层之上形成厚度约为 1~2.5mm 的表面涂料层。

待两层涂料全部涂刷完毕后，仍有部分吸附水和结晶水存在，将金属型铸造模具置于 400~450 ℃环境下保温 6-8h 。金属型铸造模具内壁即可形成一层均匀致密的白色涂层。

实施例 1 至 9 制得的脱模涂料按 JB/T 9226-2008 测试得到性能测试结果如表 1 所示。

表 1 实施例 1 至 9 制得的脱模涂料的性能测试结构

	涂料外观	涂料密度（g/cm3）	涂料悬浮率（%）	涂层外观	涂层高温曝热裂纹等级测定
						实施例1	均匀、无杂质	基体涂料：1.5 表面涂料：1.09	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
实施例2	均匀、无杂质	基体涂料：1.51 表面涂料：1.10	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
						实施例3	均匀、无杂质	基体涂料：1.5 表面涂料：1.08	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
实施例4	均匀、无杂质	基体涂料：1.55 表面涂料：1.05	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
						实施例5	均匀、无杂质	基体涂料：1.48 表面涂料：1.13	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
实施例6	均匀、无杂质	基体涂料：1.52 表面涂料：1.07	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
						实施例7	均匀、无杂质	基体涂料：1.48 表面涂料：1.06	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
实施例8	均匀、无杂质	基体涂料：1.49 表面涂料：1.16	基体涂料：96 表面涂料：98	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级
						实施例9	均匀、无杂质	基体涂料：1.45 表面涂料：1.17	基体涂料：97 表面涂料：94	涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹	I级

具体测试方法如下

1 、涂料外观状态检查

用75mm×25mm的玻璃片，取少量涂料试样，均匀分布于玻璃片上，目测检查所选取试样。

2 、涂料密度测定

将涂料样品加入料桶中，用电动搅拌机搅拌40min，将稀释后的涂料涂敷于75mm×25mm的玻璃片上，目测检查涂层外观，当涂层中存在未稀释涂料的杂质时，则继续搅拌直至均匀为止，使用电子天平（感量为0.001g）称取500g涂料样品。将称取的样品在20℃±3℃环境下静置20min。称取ø30mm刻度为0ml-100ml的带磨口塞量筒重量，然后往量筒里加入静置好的涂料使其达到100ml标高处，再以相同精度称量整体质量。按照密度计算公式：

ρ=(m2-m1)/100

ρ-涂料密度，单位g/cm3

m2-装料后量筒质量，单位g

m1-空量筒质量，单位g。

3、涂料悬浮性测定

按照第2部分规定制备的涂料倒入ø30mm刻度为0ml-100ml的带磨口塞量筒中，使其达到100ml标高处，静置24h。按照下式测量澄清层体积：

C=(100-V)/100

C-涂料的悬浮率。单位%

V-量筒中涂料柱上部澄清层体积，单位mL。

4 、涂层外观测定

试样基体采用与金属型筒同材质高温合金钢，制成φ50mm×55mm试样，将按第2部分制备的涂料均匀的涂敷在基体试样上，涂层厚度为1mm，放入电烘箱中，150℃±5℃保温1.5h，冷却后观察涂层外观。再用SUM型涂料耐磨试验仪夹持试样，用软毛刷将试样外表面清理干净，调整高速计数器使之达到64r的数值，然后使其复位。用目测的方法检查涂层外观，涂层无开裂、起泡现象，表面无裂纹。涂层耐磨等级较高。

5 、涂层高温曝热裂纹等级测定

试样基体采用与金属型筒同材质高温合金钢，制成φ50mm×75mm的圆柱试样，将按第2部分制备的涂料均匀的涂敷在基体试样上，涂层厚度为1mm，放入电烘箱中，150℃±5℃保温1.5h，冷却后待用。

将马弗炉加热至1200℃，将烘干后的试样送入炉中，保温3min，在高温下观察涂料层是否产生裂纹及裂纹程度，并对涂层裂纹情况按I级-IV级进行评定。

经测试，基体涂料与表面涂料表面光滑无裂纹，涂层与基体试样之间无剥离现象，评级属I级。

与传统采用金属型模具离心铸造用涂料相比，本发明的脱模涂料最大的特点是将脱模涂料分为两部分即基体涂料和表面涂料。基体涂料采用膏状涂刷，有效活化基体增加附着力，发气量低，排气性好；在基体涂料烘干后喷涂表面涂料，可提高耐火性不易开裂，并能有效隔绝杂质及涂料中微量元素对钢液的入侵，降低铸件夹杂和化学成分超标等缺陷。在 1600~1800 ℃高温浇注条件下能保持强度并有效的抵抗钢水的冲刷。耐火度高，同类型离心铸造涂料多采用硅藻土提高耐火性，但硅藻土在高温下会产生孔洞和间隙。不利于铸件的冷却且容易在铸件表面形成气孔或针孔；采用钠基膨润土、累托石提高涂料的粘结性和悬浮稳定性，易于涂刷；导热系数低，减少高温浇注过程中对金属型的热冲击，能有效延长金属型模具的使用寿命。同类涂料多采用磷酸盐溶液、偏磷酸盐溶液、烷基磺酸钠等在高温下易产生对核电主管道用不锈钢 Z3CN20-09M 材料不利的 P 、 S 等有害元素，另外表面涂料不采用含铝元素的配比也是为了减少钢液中铁素体形核，使铸件化学元素及铁素体含量满足要求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心铸造铸件的脱模涂料，其特征在于：包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，所述基体涂料包括组分A、组分B、组分C、组分D，按重量份数计，所述组分A为石墨粉20~30份，所述组分B为铝矾土50~100份或硅藻土30~50份，所述组分C为滑石粉20~50份，所述组分D为硅溶胶5~10份或磷酸铝4~8份。

2.一种离心铸造铸件的脱模涂料，其特征在于：包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，所述表面涂料包括组分E、组分F、组分G、组分H、组分I，按重量份数计，所述组分E为石英粉30~60份或高铝粉20~50份或氧化锆粉15~30份，所述组分F为锆英粉20~50份或锆石粉20~50份或刚玉粉15~40份或铝矾土30~50份，所述组分G为硅微粉30~50份或硅藻土25~50份，所述组分H为含硼矿渣粉10~30份，所述组分I为羟甲基纤维素水溶液0.1~0.5份或聚丙烯酰胺羟1~2份或海藻酸钠1~3份。

3.一种离心铸造铸件的脱模涂料，其特征在于：包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，

所述基体涂料包括组分A、组分B、组分C、组分D，按重量份数计，所述组分A为石墨粉20~30份，所述组分B为铝矾土50~100份或硅藻土30~50份，所述组分C为滑石粉20~50份，所述组分D为硅溶胶5~10份或磷酸铝4~8份;

所述表面涂料包括组分E、组分F、组分G、组分H、组分I，按重量份数计，所述组分E为石英粉30~60份或高铝粉20~50份或氧化锆粉15~30份，所述组分F为锆英粉20~50份或锆石粉20~50份或刚玉粉15~40份或铝矾土30~50份，所述组分G为硅微粉30~50份或硅藻土25~50份，所述组分H为含硼矿渣粉10~30份，所述组分I为羟甲基纤维素水溶液0.1~0.5份或聚丙烯酰胺羟1~2份或海藻酸钠1~3份。

4.根据权利要求1或3所述的脱模涂料，其特征在于：所述基体涂料还包括水玻璃、硅酸乙酯、累托石、表面活性剂、丙酮、正丁醇、硼酸、烷基磺酸钠、氟硼酸钾中的一种或几种，其中，水玻璃的重量份数为2~5份，硅酸乙酯的重量份数为1~3份，累托石的重量份数为5~10份，表面活性剂的重量份数0.5~1份，丙酮的重量份数为3~5份，正丁醇的重量份数为0.5~1份，硼酸的重量份数为1~3份，烷基磺酸胺的重量份数为2~5份。

5.根据权利要求2或3所述的脱模涂料，其特征在于：所述表面涂料还包括钠基膨润土、凹凸棒粘土、坡缕石粘土、硼酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、碳酸钙粉、氧化铁粉、聚乙烯醇中的一种或几种，其中，钠基膨润土的重量份数为5~10份，凹凸棒粘土的重量份数为3~5份，坡缕石粘土的重量份数为3~5份，硼酸钠的重量份数为0.5~1份，磷酸三钠的重量份数为1~2份，三聚磷酸钠的重量份数为1~3份，碳酸钙粉的重量份数为5~10份，氧化铁粉的重量份数为4~10份，聚乙烯醇的重量份数为2~5份。

6.一种如权利要求1至3之一所述的脱模涂料的涂刷方法，其特征在于，包括如下步骤：

A配制基体涂料；

B配制表面涂料；

C涂刷：对铸造模具预热，将基体涂料均匀涂覆在预热后的铸造模具表面形成厚度为0.5~1mm的基体涂料层，在所述基体涂料层上均匀涂覆表面涂料形成厚度为1~2.5mm的表面涂料层，保温烘干。

7.根据权利要求6所述的涂刷方法，其特征在于：步骤A中，组分D加水搅拌1h后，加入组分A、B、C研磨，研磨至软膏状后，密封存放。

8.根据权利要求6所述的涂刷方法，其特征在于：步骤B中，将组分I进入50℃以上的水中浸泡分散，搅拌均匀制得5%胶体水溶液，静止72h以上；将组分E、F、G、H与所述胶体水溶液通过搅拌-胶体磨法混合。

9.根据权利要求6所述的涂刷方法，其特征在于：步骤C中，先对铸造模具清锈、除灰，温度280℃下保温3h以上进行预热烘干。

10.根据权利要求6所述的涂刷方法，其特征在于：步骤C中，将涂刷后的铸造模具置于400~450℃下保温6~8h。