CN105694740A - 软包套保温热加工用泛温粘结剂及配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软包套保温热加工用泛温粘结剂及配制方法，该粘结剂包括以下百分比组分：强化剂25～35％、胶结剂25～35％、玻璃粉25～35％、软化剂3～5％；配制方法如下：在搅拌机圆桶中注入水玻璃，在水玻璃中加入硼砂，对注入硼砂的水玻璃进行搅拌，加入强化剂，再次进行搅拌，直至形成均匀的泥浆料，调整泥浆料的粘度Cp，泥浆料的粘度要求为15000≤Cp≤21000；本发明粘结剂可将多种可粘贴绝热棉牢实地粘贴在冷、热钢坯表面，以及粘贴在温度低于玻璃粉软化点的欠热钢坯表面，从而确保“软包套”保温热加工的可操作性，可应用于高温合金、钛合金及不锈钢等特种合金的“软包套”保温锻造。

Description

软包套保温热加工用泛温粘结剂及配制方法
技术领域
本发明涉及一种粘结剂，具体是一种软包套保温热加工用泛温粘结剂。该粘结剂重点作为多种可粘贴绝热棉粘贴于高温合金、耐蚀合金、钛合金、不锈钢、高强钢或模具钢等特种合金工件表面软包套保温热加工用。所谓泛温即使用温度广泛。本发明还涉及上述软包套保温热加工用泛温粘结剂的配制方法。
背景技术
软包套保温热加工系采用多种可粘贴绝热棉(具体详见专利文献CN103225727A公开的一种合金模锻用可粘贴绝热棉及其制造方法及专利文献CN103225726A公开的一种合金热轧用可粘贴绝热棉及其制造方法)粘贴于已加热的特种合金工件表面进行保温热加工，包括软包套保温自由锻、软包套保温模锻、软包套保温热轧等多种软包套保温热加工工艺，热加工过程中可粘贴绝热棉伴随合金工件的变形而变形，可显著弱化合金工件热加工时的温降，使合金工件的热加工窗口控制在一个狹窄的温度范围内，具有可操作性良好、应用方便及节约能源等特点，已成功应用于高温合金、耐蚀合金、钛合金、不锈钢、高强钢、模具钢等特种合金进行软包套保温热加工。
将玻璃粉从绝热棉一个正面呈点状嵌入其内部的结合体命名为可粘贴绝热棉，在钢坯≥850℃高温下，可粘贴绝热棉中的玻璃粉可呈熔融的粘稠状，从而将可粘贴绝热棉粘贴在热钢坯表面。但是，可粘贴绝热棉不能粘贴在冷钢坯或热加工后温度较低的热钢坯表面上，为了解决这一问题，需要开发一种特殊的粘结剂，这种特殊的粘结剂在室温至高温下均应呈粘稠状，具有高的粘结性，能在室温至高温的较广泛温度范围内将可粘贴绝热棉牢固地粘贴在钢坯表面，以确保软包套保温热加工的良好可操作性。
历史上，冶金工作者发明了各种用于钢铁防高温氧化的涂料，这些涂料有的在室温下不能牢固地将可粘贴绝热棉粘贴在钢坯表面，有的则在高温下不能呈粘稠状，不具有高的粘结性，导致特种合金工件在高温下锻造时不能充分弱化工件与锤头之间的摩擦阻力，锻造时软包套保温用可粘贴绝热棉容易从钢坯表面脱落，无法确保软包套保温锻造的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种室温至高温下均呈粘稠状且具有高粘结性的软包套保温热加工用泛温粘结剂，以充分确保软包套保温锻造的可操作性。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是：
一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于包括以下百分比组分：
强化剂25～35％
胶结剂25～35％
玻璃粉25～35％
软化剂3～5％。
所述强化剂为粘土熟料或矾土熟料。强化剂为粘土熟料时，玻璃粉的软化点为600～700℃。此类泛温粘结剂用于加热温度不高于1160℃合金钢坯的“软包套”。即以粘土熟料为强化剂的泛温粘结剂命名为A型泛温粘结剂，适用温度范围为室温至1160℃。
所述强化剂为矾土熟料时，玻璃粉的软化点为750～850℃。此类泛温粘结剂用于加热温度高于1160℃，最高加热温度不高于1280℃合金钢坯的“软包套”。即以矾土熟料为强化剂的泛温粘结剂命名为B型泛温粘结剂，适用温度范围为高于1160℃，至1280℃。
所述胶结剂为水玻璃。所述水玻璃的模数n为2.0～3.0。所述水玻璃密度为1.40～1.60g/cm3。
所述软化剂为硼砂。
配制上述软包套保温热加工用泛温粘结剂的方法，包括以下步骤：在搅拌机圆桶中注入水玻璃，在水玻璃中加入硼砂，对注入硼砂的水玻璃进行搅拌，
加入强化剂，再次进行搅拌，直至形成均匀的泥浆料。调整泥浆料的粘度Cp，
泥浆料的粘度要求为15000≤Cp≤21000。
本发明的粘结剂可将不同种类的可粘贴绝热棉牢实地粘贴在冷、热钢坯表面，以及粘贴在温度低于玻璃粉软化点的欠热钢坯表面，从而确保软包套保温热加工的可操作性，可应用于高温合金、钛合金及不锈钢等特种合金的“软包套”保温锻造。
具体实施方式
1.“泛温粘结剂”用原材料的基本组成及配制要求：
⑴泛温粘结剂用原材料的基本组成：由强化剂(粘土熟料或矾土熟料)、玻璃粉、胶结剂(水玻璃)、软化剂(硼砂)组成。
⑵泛温粘结剂的配制要求
1)强化剂的成分组成：见表1，主要成分为Al2O3和SiO2，次要成分为
Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、R2O(Na2O+K2O)。
表1粘土熟料和矾土熟料的成分组成(Wt％)
2)强化剂的配制要求
从表1可见，钒土熟料相对粘土熟料Al2O3含量较高，SiO2含量较低，在同一高温下矾土熟料的强度较高，粘土熟料的强度则较低，粘土熟料的耐火温度可达1700℃，矾土熟料的耐火温度则可达1750℃以上，加入水玻璃及硼砂后，粘土熟料和矾土熟料的耐火温度可分别降至约1200℃和约1300℃，鉴此，对于加热温度不高于1160℃合金钢坯的软包套，应选择粘土熟料作为“泛温粘结剂”的强化剂；对于加热温度高于1160℃，最高加热温度不高于1280℃合金钢坯的软包套，应选择二级矾土熟料作为“泛温粘结剂”的强化剂。
3)玻璃粉的软化点配制要求
加入玻璃粉，可使“泛温粘结剂”在高温下呈粘稠状，获得较大粘结强度。对于加热温度不高于1160℃合金钢坯的软包套，玻璃粉的软化点应控制在600～700℃温度范围内；对于加热温度高于1160℃，最高加热温度不高于1280℃合金钢坯的软包套，玻璃粉的软化点应控制在750～850℃温度范围内。
(3)水玻璃的配制要求
水玻璃：又名硅酸钠或泡化碱，室温下与空气隔离时呈粘稠状，具有优良的粘结性，无毒性，价格便宜，是耐火材料常用的室温结合剂。
1)水玻璃模数n的配制要求：
水玻璃模数n为水玻璃中SiO2与Na2O的克分子比值,计算公式如下：
n＝(SiO2％/Na2O％)×(62/60)＝(SiO2％/Na2O％)×1.033
公式中62和60分别为Na2O和SiO2分子量。
水玻璃模数n较高，则其湿强度较高，根据实验结果，水玻璃模数n以控制在2.0～3.0为宜。
2)水玻璃密度的配制要求
水玻璃的含水量影响其室温下的粘度，伴随影响配制而成的“泛温粘结剂”在室温下的粘度，不利于应用该粘结剂将绝热棉牢实地粘贴在冷钢坯表面，根据实验结果，水玻璃密度以控制在1.40～1.60g/cm3为宜。
(4)软化剂硼砂的配比要求
加入硼砂可提高“泛温粘结剂”在高温下的粘结性，加入量为4±1％。
R2O也是一种软化剂，当矾土熟料中R2O含量＞1％时，应减少硼砂的配比含量，减少量为1/2(R2O)Wt％含量。
2.配制泛温粘结剂的操作要求：
(1)泛温粘结剂配比要求见表2。
表2泛温粘结剂用原材料组成的配制要求(Wt％)
粘土熟料或矾土熟料 水玻璃 玻璃粉 硼砂
30±5％ 30±5％ 30±5％ 4±1％
(2)配制泛温粘结剂的操作程序
搅拌机圆桶中注入水玻璃→水玻璃中加入硼砂→搅拌→加入粘土熟料或矾土熟料→搅拌，直至形成均匀的泥浆料→调整泥浆料的粘度。
泥浆料的粘度要求为：15000≤Cp≤21000。配制的泛温粘结剂泥浆料若偏稠，即粘度偏高，则泥浆料流动性不好，不便于较均匀地敷涂在可粘贴绝热棉表面，可逐次加入少量水后进行调制，一次搅拌后仍偏稠，再加入少量水后进行调制，直至合适；若泥浆料偏稀，即粘度偏低，则粘贴强度偏弱，则可适量加入粘土熟料或矾土熟料予以调整。
3.应用概况
泛温粘结剂可将多种可粘贴绝热棉牢实地粘贴在热钢坯、冷钢坯或钢坯表面温度低于玻璃粉软化点的欠热钢坯表面，进一步提高软包套保温锻造的可操作性及操作质量，已普遍应用于高温合金、钛合金及不锈钢等特种合金的保温锻造。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于包括以下百分比组分：
强化剂25～35％
胶结剂25～35％
玻璃粉25～35％
软化剂3～5％。
2.根据权利要求1所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述强化剂为粘土熟料或矾土熟料。
3.根据权利要求2所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述强化剂为粘土熟料时，玻璃粉的软化点为600～700℃。
4.根据权利要求2所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述强化剂为矾土熟料时，玻璃粉的软化点为750～850℃。
5.根据权利要求1所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述胶结剂为水玻璃。
6.根据权利要求5所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述水玻璃的模数n为2.0～3.0。
7.根据权利要求5或6所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述水玻璃密度为1.40～1.60g/cm3。
8.根据权利要求1所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂，其特征在于：所述软化剂为硼砂。
9.一种配制权利要求1-8任一项权利要求所述的一种软包套保温热加工用泛温粘结剂的方法，其特征在于包括以下步骤：在搅拌机圆桶中注入水玻璃，在水玻璃中加入硼砂，对注入硼砂的水玻璃进行搅拌，加入强化剂，再次进行搅拌，直至形成均匀的泥浆料。
10.根据权利要求9所述的一种配制软包套保温热加工用泛温粘结剂的方法，其特征在于：所述泥浆料的粘度Cp为：15000≤Cp≤21000。
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