CN105537508A

CN105537508A - 一种锌铸锭模涂料及制备方法

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Publication number: CN105537508A
Application number: CN201610017220.4A
Authority: CN
Inventors: 王胜民; 赵晓军; 谭蓉; 党建伟; 刘金刚; 刘华伟; 何明奕
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: CN105537508B

Abstract

本发明公开了一种锌铸锭模涂料，属于有色金属熔铸技术领域，用于锌及锌合金浇铸时铸锭模内腔表面的涂装。本发明的锌铸锭模涂料由石墨粉20%～30%，氧化锌7%～10%，钠基膨润土10%～15%，磷酸二氢铝5%～7%，羧甲基纤维素钠5%～8%，石英粉8%～10%和余量水组成。本发明的锌铸锭模涂料配制时先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉放入温度不小于60℃的水中，最后加入磷酸二氢铝。使用时将该配制好的涂料喷涂在温度为60～80℃的铸锭模内腔表面。本发明所述锌铸锭模涂料使用方便，可在线使用，采用该涂料后锌锭或锌合金锭外观色泽均匀，完全消除了黑斑、暗斑等外观质量缺陷。

Description

一种锌铸锭模涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种锌铸锭模涂料及制备方法，属于有色金属熔铸技术领域。

背景技术

在湿法炼锌技术中电解锌板熔化后液态锌从熔化炉浇入铸锭模凝固成倒梯形的锌锭。目前的锌铸锭模材质多为经济实惠的铸铁材料，生产时锌铸锭模固定在自动浇注机的（如直线式自动浇注机、圆盘式自动浇注机）输送机构上，液态锌浇入铸锭模后在铸锭模的移动过程中通过模壁的散热液态锌完成结晶过程，然后铸锭模到达翻转落锭位置时凝固后的锌锭落下进入堆垛工序。目前的生产实践中锌液在铸锭模内凝固结晶时存在着以下缺陷：①由于铸锭模模壁和液态锌及锌合金具有较好的润湿性能，导致锌锭脱模时时常发生粘模现象，导致锌锭外观粗糙；②锌液冷却结晶过程中由于铸锭模的底部散热速度慢，尤其是浇注位置处的温度最高，造成锌锭浇注位置与其它位置冷却速度相差较大，导致凝固后浇注位置铸锭的底部和表面产生大块的黑斑、暗斑；③浇注和冷却过程高温熔锌和铸锭模的接触界面总是发生一定程度的化学反应，另外浇注过程也是液态锌对铸锭模表面的冲刷过程，随着时间的延长铸锭模表面形成薄薄一层锌铁化合物层，部分锌铁化合物层脱落，导致铸锭模发生冲蚀和熔蚀损坏，使用寿命缩短。这些缺陷不仅严重影响了锌及锌合金铸锭的外观质量，还缩短了铸锭模的使用寿命，增加了生产成本。

针对这些问题，人们尝试改进铸锭模材质或对铸锭模表面进行涂覆处理。如中国专利（申请号CN201410373850.6）公开了一种复合材料铸锭模，它在常用的铸铁材质铸锭模表面上通过铸渗法覆盖一层厚度为2～10mm金属基陶瓷增强颗粒复合层。这种铸锭模可以防止锌熔体对铸锭模的腐蚀，但2～10mm厚度的金属基陶瓷复合层导致铸锭模的冷却能力下降，致使自动浇注机的生产节拍变慢，降低了生产率；另外金属基陶瓷复合层和基体之间的结合强度是否能够满足铸锭模的使用寿命要求也是一个不容忽略的因素。中国专利（申请号CN201420268989）公开了一种用于生产铝合金锭的铸锭模，它由铸铁材质的铸锭模外壳和石墨内壳组成，两者之间采用导热粘接剂结合。这种铸锭模因浇注过程和液态金属接触的是石墨层，可以获得外观质量均匀的铝锭，避免了铸锭的色差缺陷，且冷却速度也能够满足自动浇注机的生产节拍要求；但石墨内层的强度低，易发生裂纹、断裂，造成石墨层部分损坏，在大批量生产中损坏的石墨内壳更换将影响生产的稳定性和连续性。

借鉴冶金炉的构造原理，人们将耐火涂料涂敷在锌铸锭模表面，它消除了锌锭的色差和黑斑，获得了色泽均匀的锌锭外观；但耐火涂料导热性差，增大了锌锭/模壁界面的热阻，明显延长了凝固时间，导致生产效率降低；另外耐火涂料的热膨胀率和常用铸锭模材质铸铁的热膨胀率相差较大，结果导致耐火涂料发生部分脱落，而剩余的部分涂料又牢固地粘接在铸锭模表面难以去除，最终导致铸锭模内腔凹凸不平。人们又采用挥发性涂料对铸锭模表面进行涂敷，虽保护了铸锭模，延长了铸锭模的使用寿命，但铸锭模模壁上残留有挥发性涂料的烧损物，且浇注过程因为涂料的烧损挥发而产生了环境污染，所以挥发性涂料也不适合于锌铸锭模的涂装。为此，基于目前常用的锌及锌合金自动浇注机生产工艺研究一种使用简单、成本低廉，改善锌锭外观质量，延长铸锭模使用寿命的涂料及其使用方法成为该领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种锌铸锭模涂料，用于锌及锌合金浇铸时铸锭模内腔表面的涂敷。

所述锌铸锭模涂料成分及质量百分比为：石墨粉20%～30%，氧化锌7%～10%，钠基膨润土10%～15%，磷酸二氢铝5%～7%，羧甲基纤维素钠5%～8%，石英粉8%～10%，余量为水。

本发明所述锌铸锭模涂料组成的原料均为市场上通用的工业级化工原料。

本发明所述锌铸锭模涂料组成中含有石墨粉、石英粉、钠基膨润土，为了保证所获金属锭的外观平整光滑、色泽均匀，要求石墨粉、石英粉、钠基膨润土的粒径不大于100目。

本发明所述锌铸锭模涂料配制时先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉放入水中，最后加入磷酸二氢铝。

本发明所述锌铸锭模涂料配制时所用水为温度不小于60℃的温水。

本发明所述锌铸锭模涂料涂敷时要求铸锭模的温度为60～80℃。

本发明所述锌铸锭模涂料使用时：将上述原料按质量百分比和添加顺序配制完成后，采用喷涂的方法将涂料涂敷在铸锭模内腔表面，视涂敷的均匀情况可选择喷涂1道次或2道次。

本发明的有益效果

（1）采用本发明所述锌铸锭模涂料后，锌锭外观色泽均匀，完全消除了色差缺陷。

本发明所述涂料在铸锭模表面形成一层涂层，该涂层将铸锭模和熔融锌及锌合金完全隔离。因为涂料及涂层中含有石墨粉、氧化锌、石英粉等耐火材料，涂层具有合适的热阻性，消除了铸锭模底部模壁的散热不均匀性，又保证了液态金属的合适冷却速度，消除了结晶后锌锭表面的黑斑、暗斑、色差等质量缺陷。

（2）本发明所述锌铸锭模涂料使用方便，可实现自动浇注机的铸锭模在线涂敷。

本发明所述锌铸锭模涂料组成中的石墨粉、氧化锌、石英粉起到耐高温骨料的作用，钠基膨润土、羧甲基纤维素钠起到悬浮剂的作用，钠基膨润土、磷酸二氢铝起到黏结剂的作用，涂料以水为载液，涂料组成所用原料取材方便，使用时可利用生产过程的交接班时间控制自动浇注机空行程运转，待铸锭模表面温度降至60～80℃时采用喷涂的方式将涂料均匀涂敷在铸锭模表面，视涂敷的均匀情况可选择喷涂1～2道次；喷涂后无需额外烧结处理，待涂层干燥后即可进行正常生产。

（3）采用本发明所述锌铸锭模涂料后，可延长铸锭模的使用寿命。

涂敷本发明所述涂料后铸锭模表面形成一层涂层，将铸锭模和熔融锌及锌合金隔离，防止了熔融锌对铸锭模表面的冲刷和腐蚀，延长了铸锭模的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于实施例所述范围。

实施例1

本实施例所述锌铸锭模涂料的成分及质量百分比为：石墨粉20%，氧化锌7%，钠基膨润土15%，磷酸二氢铝5%，羧甲基纤维素钠8%，石英粉10%，余量为水。

本实施例所述锌铸锭模涂料涂敷时：将上述原料按质量百分比称量，先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉放入温度为60℃的水中，最后加入磷酸二氢铝，搅拌均匀。自动浇注机上的空载铸锭模以较慢的速度行进，铸锭模的温度为80℃，将所配制好的涂料喷涂在铸锭模内腔表面。涂层干燥后自动浇注机恢复正常生产状态，凝固落锭后锌锭表面色泽均匀，无黑斑、暗斑，无色差。生产统计表明，使用该铸锭模涂料后锌锭模的使用寿命由原来的14个月延长为24个月。

实施例2

本实施例所述锌铸锭模涂料的成分及质量百分比为：石墨粉30%，氧化锌10%，钠基膨润土10%，磷酸二氢铝6%，羧甲基纤维素钠5%，石英粉8%，余量为水。

本实施例所述锌铸锭模涂料涂敷时：将上述原料按质量百分比称量，先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉入温度为80℃的水中，最后加入磷酸二氢铝，搅拌均匀。自动浇注机上的空载铸锭模以较慢的速度行进，铸锭模的温度为60℃，将所配制好的涂料喷涂在铸锭模内腔表面。涂层干燥后自动浇注机恢复生产状态，凝固落锭后锌锭表面色泽均匀，无黑斑、暗斑，无色差。生产统计表明，使用该铸锭模涂料后锌锭模的使用寿命由原来的14个月延长为24个月。

实施例3

本实施例所述锌铸锭模涂料的成分及质量百分比为：石墨粉25%，氧化锌8%，钠基膨润土12%，磷酸二氢铝6%，羧甲基纤维素钠7%，石英粉9%，余量为水。

本实施例所述锌铸锭模涂料涂敷时：将上述原料按质量百分比称量，先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉放入温度为70℃的水中，最后加入磷酸二氢铝，搅拌均匀。自动浇注机上的空载铸锭模以较慢的速度行进，铸锭模的温度为70℃，将所配制好的涂料喷涂在铸锭模内腔表面。涂层干燥后自动浇注机恢复生产状态，凝固落锭后锌-5%铝合金锭表面色泽均匀，无黑斑、暗斑，无色差。生产统计表明，使用该铸锭模涂料后锌锭模的使用寿命由原来的14个月延长为22个月。

实施例4

本实施例所述锌铸锭模涂料的成分及质量百分比为：石墨粉26%，氧化锌9%，钠基膨润土13%，磷酸二氢铝6%，羧甲基纤维素钠8%，石英粉10%，余量为水。

本实施例所述锌铸锭模涂料涂敷时：将上述原料按质量百分比称量，先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉放入沸腾的热水中，最后加入磷酸二氢铝，搅拌均匀。铝锭自动浇注机上的空载铸锭模以较慢的速度行进，铸锭模的温度为70℃，将所配制好的涂料喷涂在铸锭模内腔表面。涂层干燥后自动浇注机恢复生产状态，凝固落锭后铝锭表面色泽均匀，无黑斑、暗斑，无色差。生产统计表明，使用该铸锭模涂料后铝锭模的使用寿命由原来的14个月延长为20个月。

Claims

1.一种锌铸锭模涂料，其特征在于，所述涂料成分及质量百分比为：石墨粉20%～30%，氧化锌7%～10%，钠基膨润土10%～15%，磷酸二氢铝5%～7%，羧甲基纤维素钠5%～8%，石英粉8%～10%，余量为水。

2.权利要求1所述锌铸锭模涂料的制备方法，其特征在于：涂料配制时先将石墨粉、氧化锌、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、石英粉放入水中，最后加入磷酸二氢铝，涂料配制时所用水的温度不小于60℃。

3.根据权利要求1所述的锌铸锭模涂料，其特征在于：涂料涂覆时要求锌铸锭模的温度为60～80℃。