CN110090918B - 一种铸铁脱模剂及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸铁脱模剂及其生产工艺，属于铸铁领域。该脱模剂的组成成分及各组分质量百分比为：0.5％～1％的石墨、0％～0.5％的焦粉、5％～10％的广西白泥、2％～5％的绢云母、1％～2％的煤泥和82％～90％的水。其具备粘附性强、烧结速度快、烧结后陶瓷化和能够在铸铁过程中进行喷涂且喷涂效果好的优点，制造成本低，实际使用效果极佳。该生产工艺包括配料、制浆和喷涂等步骤，脱模剂的制造效率高且可以根据实际需求调整部分组分的配比，灵活性强，喷涂至铸铁模上后能够快速凝固烧结。

Description

一种铸铁脱模剂及其生产工艺

技术领域

本发明属于铸铁领域，更具体地说，涉及一种铸铁脱模剂及其生产工艺。

背景技术

随着我国冶金行业的迅速发展，在高炉冶炼的生产过程中，铸铁机得到了广泛的应用并逐渐成为高炉生产过程中必不可少的设备。铸铁机是为了将铁水连续铸造成铁块而设计的设备，其工作流程是机车将装好铁水的铁水罐车或混铁车从高炉经铁路机车或汽车运送至铸铁机车间，由倾翻机构将铁水罐倾翻，铁水经铁水流槽流入铸铁机模内，装满铁水的铸铁机模在链带的带动下，徐徐向上移动；在输送过程中，冷却装置将冷却水喷淋在已结壳的铁块上，以加速铁块降温冷却；铁块在机头星轮处脱落，由溜槽划入运输车内运出，个别不易脱落的铁块由扒铁装置清理脱落，当链带返回时为便于铁块脱模，在铸铁机运行时连续向铸铁机模内喷射灰浆即脱模剂。

但是，这种传统的灰浆脱模剂是由单一的煤泥和水混配的浆料，其黏附性差，形成的浆层很薄，浆料中的水分蒸发后干煤泥容易脱落，效果较差，使得铸铁块不易脱模。而链带后端的扒铁装置对未脱模的铸铁块进行扒落时，会与铸铁模之间发生挤压，容易导致铸铁模受损，还容易对铁块质量造成影响，造成大量铁损。因此，如何使铸铁块能够顺利地从铸铁模上脱离是铸铁过程中的一个重要问题。

中国专利申请号为：CN201610753451.1，公开日为：2018年3月13日的专利文献，公开了球墨铸铁模具用铸铝浇筑脱模剂，具有良好的润滑性及脱模性，铸件表面光滑，其具体机理为，水基脱模剂具有良好的高温成膜性能，同时具有良好的分散性，在模具表面容易形成微米级润滑薄膜。同时，水基脱模剂相对石墨基或油基能快速对模具进行降温。该脱模剂中，选择磷酸三甲酚酯作为极压剂，其是成膜的关键成分，与经书表面发生化学反应生成薄膜。为了减小在喷涂该脱模剂时发生喷枪堵塞问题，该脱模剂中加入了二甲基乙醇胺。然而，该方案中的脱模剂需要在模具保持干净情况下进行喷涂，且喷涂完后需要进行一段时间的静置晾干再投入使用，影响生产效率且不能在铸铁过程中进行使用，实际使用效果并不理想。

中国专利申请号为：CN201210426317.2，公开日为：2013年3月20日的专利文献，公开了一种铸铁机用脱模剂，属于冶金铸造用脱模剂技术领域。该发明的各组分按如下质量份组成：高炉瓦斯泥20～25份，烧结机头电除尘灰10～13份，炉前矿槽除尘灰16～23份，大豆油15～17份，石灰石5～7份，氧化铝9～10份，白云石11～15份，膨润土17～19份，铁红环氧酯底漆7～8份，氧化锆3～5份，水800～1000份。该发明将钢铁厂的高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰这些难以综合利用的废弃物作为脱模剂的部分组分使用，使得这些粉尘得以回收利用，降低了钢铁厂的生产成本，且该脱模剂能够有效地附着在铸模的内表面上，在铁水与铸铁模之间形成有效的隔离层，铸铁机不需要额外的敲击即可脱模，铸出的铁锭表面光滑。然而，该发明的脱模剂的组分较为复杂，使得其制备过程较为繁琐，制备时多种组分的配比不容易进行调整，在实际工作过程中的使用效果大大降低，且尽管该发明将高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰等废弃物加入脱模剂组分来进行使用，但是收集的这些废弃物也需要进行一个后期处理才能进行脱模剂的制造，综合成本并没有降低很多。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有铸铁脱模剂实际使用效果并不理想的问题，本发明提供一种铸铁脱模剂，其具备粘附性强、烧结速度快、烧结后陶瓷化和能够在铸铁过程中进行喷涂且喷涂效果好的优点，制造成本低，实际使用效果极佳。

本发明还提供一种铸铁脱模剂的生产工艺，用于制造上述铸铁脱模剂，制造效率高且可以根据实际需求调整部分组分的配比，灵活性强，喷涂至铸铁模上后能够快速凝固烧结。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种铸铁脱模剂，其组成成分及各组分质量百分比为：0.5％～1％的石墨、0％～0.5％的焦粉、5％～10％的广西白泥、2％～5％的绢云母、1％～2％的煤泥和82％～90％的水。

一种上述技术方案所述的铸铁脱模剂的生产工艺，包括如下步骤：

一、配料

取质量份数为0.5～1份的石墨、0～0.5份的焦粉、5～10份的广西白泥、2～5份的绢云母、 1～2份的煤泥，混合后制成粒状物料；

二、制浆

将步骤一中的粒状物料加入混合池内，向混合池内添加水，保证水的质量份数与步骤一的粒状物料质量份数的总数为100份，加热并搅拌至形成浆液。

作为生产工艺的进一步改进，将步骤二分为两步进行：

1)将步骤一中的粒状物料加入混合池内，向混合池内添加水，保证水的质量份数与步骤一的粒状物料质量份数的总数为100份，常温下搅拌10～15分钟；

2)对混合池内的溶液进行加热并在加热过程中持续对混合池的溶液进行搅拌，制得浆液。

作为生产工艺的进一步改进，采用螺旋搅拌机对混合池内的溶液进行搅拌。

作为生产工艺的进一步改进，步骤二的加热方式为向混合池内通入高温蒸汽对溶液进行加热。

作为生产工艺的进一步改进，所述高温蒸汽的温度为100℃～200℃，加热时间25～35分钟，制得的浆液温度为80℃～90℃。

作为生产工艺的进一步改进，所述高温蒸汽的温度为150℃～200℃，加热时间25～35分钟，制得的浆液温度为85℃～90℃。

作为生产工艺的进一步改进，所述粒状物料的粒径小于200目。

作为生产工艺的进一步改进，还包括对步骤二中制得的浆液的喷涂方法，其具体过程为：将混合池内的浆液导入位于铸铁机链带下方的喷浆池后，使浆液由下而上的喷涂至移动中的铸铁模内。

作为生产工艺的进一步改进，所述的浆液的喷涂压力为0.2MPa～0.5MPa。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明一种铸铁脱模剂，采用广西白泥、石墨、绢云母等材料与水混合后制得，只需少量材料和大量水配比就能得到能够使用多次的脱模剂，成本低，制得的脱模剂的粘附性好，其喷涂至铸铁模上后能够很好地黏附住并在铸铁模的余温下迅速地烧结并形成一层涂层，烧结后的涂层耐火性好且能够有效地将铁水与铸铁模隔离开，使得生成的铁块能够顺利地从铸铁模中脱离且涂层表面光洁，无铁渣残留，脱模率大大提升，有效地降低了铁损，且该脱模剂极为耐用，喷涂一次便可以进行多次铸铁，相比较现有脱模剂，一次喷涂的铸铁次数增加两到三倍；

(2)本发明一种铸铁脱模剂，其喷涂至铸铁模上后的烧结速度极快，使得其在铸铁模从铸铁机的链带上返回铁水槽所在位置前即可完全烧结，因此可在铸铁工作过程中进行喷涂，提高了铸铁效率。

(3)本发明一种铸铁脱模剂，脱模剂形成的涂层在绢云母的作用下呈陶瓷化覆盖于铸铁模的表面，颜色为瓦蓝色，使得铸铁模的表面光洁美观，弥补铸铁模因长期使用而产生的各种裂缝和缺陷，有效地提高了铸铁模的使用寿命；

(4)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，通过对脱模剂各个组分进行特定的配比，能够制造出粘附性好、耐火性强以及隔离效果佳的脱模剂，制造效率高，制造成本低，使用该脱模剂的铸铁模在铸铁时，铁块的脱模率大大提升，铸铁模的使用寿命得到了很大提高；

(5)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，将制浆过程分为两步进行，先对混合物料进行一个常温下的初步搅拌，使物料分散在溶液中，再对溶液进行加热煮浆，大大提升了浆液的均匀度，浆液基本无沉淀产生，性能大大提升，有效避免了直接加热煮浆时部分物料因为高温而直接黏附在一起形成沉淀的情况；

(6)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，采用螺旋搅拌机对混合池内的溶液进行搅拌，使物料充分混合在水中，方便对物料进行加热煮浆，提高了制浆效率和浆液的使用效果；

(7)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，通过向溶液中通入高温蒸汽的方式对溶液进行加热煮浆，加热效率高且制得的浆液各个部分的组分分布较为均匀，使用效果大大增加；

(8)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，经过大量生产实践总结得出，浆液温度处于 80℃～90℃时，粘附性和隔离性相比较其余温度的浆液有明显提升，其中，温度处于85℃～90℃时的浆液的使用效果最佳，能够迅速粘附在铸铁模表面并快速烧结成陶瓷化涂层，大大提高了铸铁效率；

(9)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，将原材料粉碎成粒径小于200目的粒状物料，使得物料能够在水中充分地混合均匀，制浆效率大大提升，制得的浆液内的组分分布均匀，浆液的使用效果得到提升；

(10)本发明一种铸铁脱模剂的生产工艺，采用由下而上的方式对铸铁模进行喷涂浆液，由于本发明的脱模剂浆液的烧结速度快，能够在铸铁模的余温下能够快速形成一层陶瓷化涂层，当喷涂压力处于0.2MPa～0.5MPa时，一次喷涂即可完成对铸铁模的浆液喷涂，喷涂效率高且形成的涂层表面光洁，壁厚均匀，使用效果极佳。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

铸铁机是一种浇筑生铁块的设备，其运行稳定性是否良好直接关系到铸铁生产的连续性以及铸铁效率的提高。它的具体结构是一台倾斜向上的装有许多铸铁模和链板的循环链带，环绕着上下两端的星形大齿轮运转，上端的星形大齿轮由电动机带动，下端的星形大齿轮为导向轮，铁水在一端逐一注入运行中的铸铁模中，在铸铁模运行途中冷却，在到达铸铁机尾部作反向运动时，铸铁模180°倾翻使凝固的铁块自动从铸铁模中脱落至链带下方的运输车中。

然而，铁水在凝固过程中容易与铸铁模粘结在一起，导致铸铁模倾翻时铁块无法从铸铁模中脱落，需要链带后方的扒铁装置将铁块从铸铁模中扒落，但是，扒铁装置扒落铁块时，铁块会与铸铁模之间产生很大的互相作用力，一方面对铁块的质量造成影响，另一方面容易使得铸铁模受损甚至开裂，铸铁成本大大增加。因此，需要在铸铁模表面覆盖一层将铁水与铸铁模隔离开的脱模剂，使得铁块顺利地从铸铁模中脱落。传统的脱模剂采用单一的煤泥和水混配的浆料，粘附性差，形成的浆层很薄，使用效果较差。

为了解决传统的脱模剂的使用效果差的问题，本实施例提供一种铸铁脱模剂，该脱模剂呈浆液状态，颜色为瓦蓝色，其黏附性极佳，能够迅速地黏附在铸铁模表面并在高温下快速烧结形成涂层，涂层呈陶瓷化覆盖在铸铁模表面，具有一定的美观度，其能够有效地隔绝铁水与铸铁模本体之间的接触，填充铸铁模在长期工作过程中产生的各种裂缝，极大地提高铁块的脱模率。该脱模剂的组成成分和各组分的质量百分比为：0.5％～1％的石墨、0％～0.5％的焦粉、5％～10％的广西白泥、2％～5％的绢云母、1％～2％的煤泥和82％～90％的水。

其中，广西白泥主要用于提升脱模剂的粘附性和流动性，5％～10％的质量百分比是最佳的适用范围，低于该范围时制得的脱模剂的粘附性过低，不能达到使用要求，高于该范围时制得的脱模剂的烧结速率则会大大降低，影响铸铁的生产效率，且过多的广西白泥也会影响最终形成的脱模剂涂层的耐磨性，涂层耐久度大大降低；绢云母则能够使得制得的脱模剂的烧结速率大大提升，2％～5％的质量百分比是绢云母的最佳用量，低于该范围时制得的脱模剂的烧结速率降低，且最终形成的涂层耐磨性不高，隔离性不足，使用次数降低，高于该范围时制得的脱模剂则会有流动性不足，喷涂时不够流畅的缺点，还会降低脱模剂浆液的粘附性；石墨在原材料中起到一个润滑的作用，因此只需添加少量石墨即可；焦粉和煤泥的成本较低，起到的作用分别与绢云母和广西白泥相似，能够进行一个少量的替代，降低制作成本；水起到混合各个物料的作用。

由于该脱模剂只需少量的原料和大量的水即可制得可以使用多次的脱模剂，制造成本极低，且制得的脱模剂一次喷涂形成的涂层可以进行多次铸铁，相比较现有技术的脱模剂的使用次数高出两到三倍，使用价值极高。下面给出几组铸铁脱模剂的具体组分及各组分百分比：

①0.5％的石墨、0.5％的焦粉、6％的广西白泥、3％的绢云母、2％的煤泥和88％的水，脱模剂呈浆液状态，温度为80℃，在400℃以上环境下可快速烧结形成涂层，使用该脱模剂的铸铁模的铁损相比较原有脱模剂的铁损降低了73％；

②0.8％的石墨、0.2％的焦粉、8％的广西白泥、4％的绢云母、1.5％的煤泥和85.5％的水，脱模剂呈浆液状态，温度为90℃，在400℃以上环境下可快速烧结形成涂层，使用该脱模剂的铸铁模的铁损相比较原有脱模剂的铁损降低了84％；

③1％的石墨、10％的广西白泥、5％的绢云母、1％的煤泥和82％的水，脱模剂呈浆液状态，温度为87℃，在400℃以上环境下可快速烧结形成涂层，使用该脱模剂的铸铁模的铁损相比较原有脱模剂的铁损降低了95％。

上述三种组分百分比的铸铁脱模剂为实验得到的使用效果较佳的脱模剂的其中三组，将多组使用效果较佳的铸铁脱模剂的组分百分比进行对比，并综合考虑到本实施例的铸铁脱模剂的部分组分的作用是相互关联的因素，得出如下结论：

当铸铁脱模剂的各组分的百分比处于设定的范围内时，满足广西白泥的质量百分比为绢云母的质量百分比的两倍的条件，制得的铸铁脱模剂的综合性能和使用效果较好。

综上所述，本实施例的一种铸铁脱模剂，能够迅速粘附在工作中的铸铁模上并在铸铁模的余温下快速烧结形成涂层，涂层厚度均匀且耐磨性、耐火性和隔离性相比较现有的脱模剂均得到了明显提升，能够使用多次且制造成本低，有效地提高了铸铁机的工作效率和使用寿命。

实施例2

本实施例提供一种实施例1的铸铁脱模剂的生产工艺，包括脱模剂的制造方法和喷涂方法，其制造方法的具体过程如下：

一、配料

取质量份数为0.5份的石墨、0.5份的焦粉、6份的广西白泥、3份的绢云母、2份的煤泥，混合后通过物料粉碎机粉碎至粒状物料，粒状物料的粒径小于200目。本步骤中的物料粉碎机采用市面上常规的各种物料粉碎机均可。

二、制浆

将步骤一中制得的粒状物料加入混合池内，再向混合池内添加质量份数为88份水从而形成溶液，水温为25℃，向混合池内通入高温蒸汽对溶液进行加热，蒸汽温度为100℃，加热时间25分钟，加热过程中通过螺旋搅拌机持续对溶液进行搅拌操作，最终制得温度为80℃的脱模剂浆液。该步骤中，在混合池内均匀分布有伸入混合池底部的管道，管道在混合池外的一端与蒸汽发生器的排气口连通，通过这种方式对溶液进行加热，配合螺旋搅拌机的作用，能够使得溶液各部分的组分分布较为均匀，加热速度稳定，有效地提高最终制得的浆液的质量。且该浆液能够在400℃以上的温度环境下迅速地烧结凝固，粘附性极佳。

当需要对铸铁模进行喷涂脱模剂时，将制得的浆液通过水泵导入位于铸铁机的链带后端下方的喷浆池内，由于链带后端的铸铁模处于倾翻状态，因此铸铁模的内侧朝下。本实施例中，将浆液通过竖向设置的管道由下而上地喷涂至铸铁模的内侧表面上，喷涂压力0.3MPa。由于链带后端的铸铁模内还残留有浇筑铁块时的余温且本实施例制得的浆液能够在中高温下迅速烧结凝固，粘附性极佳，因此浆液能够迅速地黏附在铸铁模的内侧表面并在铸铁模的余温作用下快速烧结形成一层涂层，浆液本身的性质使得只需一次喷涂便可形成涂层，喷涂效率非常高。本实施例的喷涂方法可采用专利号申请号为：CN201220522632.0的专利文献中的一种铸铁机喷涂脱模剂装置实现。

需要注意的是，各组分的配比可根据实际生产情况进行调整，但各个组分的质量份数比例需满足以下条件：石墨0.5～1份、焦粉0～0.5份、广西白泥5～10份、绢云母2～5份、煤泥 1～2份，添加的水的质量份数与粒状物料的质量份数的总数为100份。

实施例3

本实施例的一种铸铁脱模剂的生产工艺，与实施例2的生产工艺基本相同，所不同的是，制浆步骤中采取温度为160℃的高温蒸汽对溶液进行加热，加热时间30分钟，最终制得的浆液温度为85℃。使用本实施例制得的浆液对铸铁模进行喷涂后，铁损率相比于实施例2的脱模剂的铁损率降低了25％。

实施例4

本实施例的一种铸铁脱模剂的生产工艺，与实施例2的生产工艺基本相同，所不同的是，制浆步骤中采取温度为200℃的高温蒸汽对溶液进行加热，加热时间35分钟，最终制得的浆液温度为90℃。使用本实施例制得的浆液对铸铁模进行喷涂后，铁损率相比于实施例2的脱模剂的铁损率降低了28％。

实施例5

本实施例的一种铸铁脱模剂的生产工艺，与实施例2的生产工艺基本相同，所不同的是，制浆步骤中采取温度为110℃的高温蒸汽对溶液进行加热，加热时间20分钟，最终制得的浆液温度为75℃。使用本实施例制得的浆液对铸铁模进行喷涂后，铁损率相比于实施例2的脱模剂的铁损率提高了20％。

实施例6

本实施例的一种铸铁脱模剂的生产工艺，与实施例2的生产工艺基本相同，所不同的是，制浆步骤中采取温度为250℃的高温蒸汽对溶液进行加热，加热时间30分钟，最终制得的浆液温度为93℃。使用本实施例制得的浆液对铸铁模进行喷涂后，铁损率相比于实施例2的脱模剂的铁损率提高了18％。

将实施例2至实施例6的铁损率进行对比，可以明显看出，当浆液温度处于80℃～90℃时，在铸铁模上一次喷涂形成的脱模剂涂层的使用效果相比较其余温度有明显提升；其中，温度处于85℃～90℃之间的浆液一次喷涂形成的脱模剂的使用效果最佳，铁损率的降低尤为明显。

实施例7

实施例2至实施例6的铸铁脱模剂的生产工艺，制浆步骤采用一次性加热搅拌的方式，这种方式虽然较为简便，但是部分粒状物料还没完全分散至溶液中时便通入高温蒸汽进行加热，使得部分物料在高温下容易粘结在一起形成块状，影响最终制得的浆液的质量。因此，本实施例的铸铁脱模剂的生产工艺在实施例2至实施例6的基础上做出了相应改进，本实施例将制浆步骤分为两步进行：

1)将步骤一中的粒状物料加入混合池内，向混合池内添加水，水的质量份数与步骤一的粒状物料质量份数的总数为100份，水温25℃，搅拌10～15分钟，本实施例搅拌15分钟使物料均匀地分散在溶液的各个部分；

2)对混合池内的溶液进行加热并在加热过程中持续对混合池的溶液进行搅拌，制得浆液，该步骤中的加热方式及加热的各种参数与实施例2至实施例6保持一致，采用螺旋搅拌机进行搅拌。

本实施例的一种铸铁脱模剂的生产工艺，先将粒状物料均匀的分散在溶液的各个部分后再对溶液进行加热煮浆，有效地避免了块状粘结物的产生，最终制得的浆液基本无沉淀产生，浆液的使用效率得到了显著提升。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铸铁脱模剂，其特征在于：其组成成分及各组分质量百分比为：0.5％～1％的石墨、0％～0.5％的焦粉、5％～10％的广西白泥、2％～5％的绢云母、1％～2％的煤泥和82％～90％的水。

2.一种权利要求1所述的铸铁脱模剂的生产工艺，包括如下步骤：

一、配料

取质量份数为0.5～1份的石墨、0～0.5份的焦粉、5～10份的广西白泥、2～5份的绢云母、1～2份的煤泥，混合后制成粒状物料；

二、制浆

将步骤一中的粒状物料加入混合池内，向混合池内添加水，保证水的质量份数与步骤一的粒状物料的质量份数的总数为100份，加热并搅拌至形成浆液。

3.根据权利要求2所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：将步骤二分为两步进行：

1)将步骤一中的粒状物料加入混合池内，向混合池内添加水，保证水的质量份数与步骤一的粒状物料质量份数的总数为100份，常温下搅拌10～15分钟；

2)对混合池内的溶液进行加热并在加热过程中持续对混合池的溶液进行搅拌，制得浆液。

4.根据权利要求2-3中任意一项所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：采用螺旋搅拌机对混合池内的溶液进行搅拌。

5.根据权利要求2-3中任意一项所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：步骤二的加热方式为向混合池内通入高温蒸汽对溶液进行加热。

6.根据权利要求5所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：所述高温蒸汽的温度为100℃～200℃，加热时间25～35分钟，制得的浆液温度为80℃～90℃。

7.根据权利要求5所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：所述高温蒸汽的温度为150℃～200℃，加热时间25～35分钟，制得的浆液温度为85℃～90℃。

8.根据权利要求5所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：所述粒状物料的粒径小于200目。

9.根据权利要求5所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：还包括对步骤二中制得的浆液的喷涂方法，其具体过程为：将混合池内的浆液导入位于铸铁机链带下方的喷浆池后，使浆液由下而上的喷涂至移动中的铸铁模内。

10.根据权利要求9所述的一种铸铁脱模剂的生产工艺，其特征在于：所述的浆液的喷涂压力为0.2MPa～0.5MPa。