CN111673045A - 一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属材料制备领域，具体关于一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺；其具体组分包括：C：3.9%‑4.2%、Si：1.6%‑1.8%、Mn：1.9%‑2.3%、Cu：0.5%‑0.7%，余量为铁；本发明公布的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，本发明公布一种用消失模工艺制备高碳当量高强度灰铸铁件的方法，本发明的高强度灰铸铁件具有碳当量高、强度高和刚度高的优点；本发明公布一种消失模用耐火涂料，该种涂料具有优异的抗粘砂性和抗金属液渗透性，形成的涂层具有优异的耐热性、化学稳定性和抗金属液冲刷性，能有利于减少铸件表面的缩松缺陷，提高铸件质量和合格率。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，尤其是一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺。
背景技术
作为传统的铸造金属材料，灰铸铁在铸造生产中占据着不可忽视的地位。虽然这些年来，灰铸铁在全球铸铁总产量中所占比例逐渐降低，然而其地位依然难以撼动。
消失模铸造涂料是消失模铸造的一项关键技术之一，它在整个铸造过程中占有着十分重要的地位。消失模铸造涂料要具有高温透气性。在消失模铸造设备上，涂料的高温透气性很大的程度上直接影响铸件的品质问题，高温是指涂层的耐火性一定好，热膨胀系数要低，涂料的透气作用是确保模型气化所生成的气体可以通过涂层，通过型料之间的间隙由泵抽走。消失模铸造涂料要具有很好的涂挂性。涂料的涂层比较厚，因此，对于涂料的要求一定要有塑性变形的能力，严格地控制涂料的流淌性，对热固性树脂为粘结剂的涂料，可以在其中加入少量的触变剂，用来提高涂料的涂挂性。
201910205937.5公开了一种高强度灰铸铁机床铸件电炉熔炼技术，所述一种高强度灰铸铁机床铸件电炉熔炼技术包括以下步骤：(1)高温过热静置：过热温度在1500-1530℃，静置时间为5-10分钟；(2)改变炉料组成：用大废钢量加优质增碳剂的方式，废钢比例大于50％，生铁比例小于10％；(3)适当提高硅碳比：硅的含量控制在0.55-0.6％之间，硫的含量控制在0.06-0.12％之间。该发明实现了从低碳当量高强度灰铸铁到高碳当量高强度灰铸铁，这不仅是铸铁质量的全面提高，也是熔炼各个环节控制工艺水平的提高及质量管理水平的提高，该发明中在高碳当量(平均值在3.8％)条件下，实现高强度灰铸铁的各项机械性能与质量指标，并且生产制造过程简单方便，可以对其进行大批量的生产。
201810075809.9涉及一种高导热高强度灰铸铁及其制备方法。该灰铸铁中各元素含量为3.3～3.8wt％C，1.2～1.8wt％Si，0.4～0.8wt％Mn，0.1～0.5wt％ Mo，0.4～0.8wt％Cu，0.05～0.15wt％Sn，0.01～0.04wt％S，0.004～0.02wt％ Sr，P<0.03wt％，Ni<0.5wt％，余量为Fe及不可避免的杂质；通过熔炼、孕育、浇注得到上述灰铸铁。该发明提供灰铸铁的抗拉强度为280～350MPa，硬度为 210～240HB，导热系数为50～60W/(m·K)，相同试验条件下导热系数显著高于同等水平抗拉强度的灰铸铁。
201810575694.X公开了一种高碳当量高强度灰铸铁及其制备方法，属于灰铸铁材料领域，高碳当量高强度灰铸铁主要组成成分及其重量百分比为： C:3.1％～3.5％、Si:1.7％～2.3％、Nb:0.04％～0.2％、N:0.03％～0.1％、Mn:0.5％～1.0％、 S:0.03％～0.15％、P≤0.06％、Cu:0.65％～0.9％、Cr:0.31％～0.5％、Mo:0.1％～0.4％、 Re:0.01％～0.04％，余量为Fe和不可避免杂质。该发明制备方法包括合金熔炼、孕育处理、浇注，通过优化常规化学元素并复合加入Nb和N元素，有效地解决了灰铸铁零件难以同时满足高碳当量、高强度和低铸造缺陷的技术难题，解决了高碳当量灰铸铁零件因强度低而开裂的问题。
高碳当量灰铸铁件具备非常可观的强度，但是目前的技术和专利在铸造生产中常常会出现较多的缩松缺陷，严重降低铸件的强度，更严重的可能会导致大批量的铸件废品。
涂料除了隔离金属液和型砂的直接接触，防止铸件产生物理和化学粘砂外，还能形成和保护铸件型腔，虽然消失模铸造工艺目前得到快速发展，但所用耐火涂料达不到理想要求。而涂料性能直接影响铸件的质量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺。
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在50-60℃的烘房烘干，重复烘干3-5 次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入10-20cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1400-1470℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述甲基丙烯酸三氟乙酯，7-烯辛基二甲基硅烷在氯铂酸的作用下发生硅氢加成反应；其反应方程式示意如下：
所述十一烯酸锌，7-烯辛基二甲基硅烷在氯铂酸的作用下发生硅氢加成反应；其反应方程式示意如下：
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：按照质量份数，在反应釜中加入0.5-4.2份的甲基丙烯酸三氟乙酯，5-12份的7-烯辛基二甲基硅烷，0.001-0.07份的十一烯酸锌，0.012-0.046份氯铂酸，100-200份的正丁醇，80-100℃混合0.5-2小时；得到中间产物1，
将5-15份的硅丙乳液、1-5份的羧甲基纤维素钠、1.7-3.2份的中间产物1、 1-5份的木质纤维、0.02-0.07份的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和200-300份的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1100-1200转/min，分散30-60min后，添加40-60份的铝矾土、20-40份的石英粉和1.5-6份的膨润土，将分散机转速控制在400-500转/min，均匀搅拌20-40min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
按照质量份数，将50-60份的废钢、15-25份的生铁、15-20份的回炉铁和 1-10份的其他组分放入到熔炼炉中，控温1500-1550℃熔炼，其具体组分包括： C：3.9％-4.2％、Si：1.6％-1.8％、Mn：1.9％-2.3％、Cu：0.5％-0.7％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本发明公布的消失模铸造涂料，十一烯酸锌，7-烯辛基二甲基硅烷，甲基丙烯酸三氟乙酯之间的硅氢加成反应，使消失模铸造涂料具有很好的涂挂性，涂料的涂层比较厚，涂层中茂金属配合物的分子间力，使塑性变形的能力得到提高。
本发明公布的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，本发明公布一种用消失模工艺制备高碳当量高强度灰铸铁件的方法，本发明的高强度灰铸铁件具有碳当量高、强度高和刚度高的优点；本发明公布一种消失模用耐火涂料，该种涂料具有优异的抗粘砂性和抗金属液渗透性，形成的涂层具有优异的耐热性、化学稳定性和抗金属液冲刷性，能有利于减少铸件表面的缩松缺陷，提高铸件质量和合格率，涂层具有一定的塑性变形能力，使其具有优异的力学性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实验样品弹性模量E按照GB/T 22315的要求进行检测，拉伸强度按照GB_T32498-2016要求进行检测。
所述的铝矾土中三氧化铝含量大于70％。
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在50℃的烘房烘干，重复烘干3次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入10cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1400℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：在反应釜中加入0.5Kg的甲基丙烯酸三氟乙酯，5Kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.001Kg的十一烯酸锌，0.012Kg氯铂酸，100Kg的正丁醇，80℃混合0.5小时；得到中间产物1，
将5Kg的硅丙乳液、1Kg的羧甲基纤维素钠、1.7Kg的中间产物1、1Kg的木质纤维、0.02Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和200Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1100转/min，分散30min后，添加40Kg的铝矾土、20Kg的石英粉和1.5Kg的膨润土，将分散机转速控制在400转/min，均匀搅拌20min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将50kg废钢、15kg生铁、15kg回炉铁和1kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1500℃熔炼，其具体组分包括：C：3.9％、Si：1.6％、Mn：1.9％、Cu：0.5％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为165GPa，拉伸强度为517MPa。
实施例2
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在55℃的烘房烘干，重复烘干4次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入15cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1450℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：在反应釜中加入1.2Kg的甲基丙烯酸三氟乙酯，7Kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.002Kg的十一烯酸锌，0.023Kg氯铂酸，130Kg的正丁醇，85℃混合1小时；得到中间产物1，
将10Kg的硅丙乳液、1.8Kg的羧甲基纤维素钠、2.5Kg的中间产物1、3Kg 的木质纤维、0.05Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和252Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1150转/min，分散50min后，添加47Kg的铝矾土、26Kg的石英粉和2.4Kg的膨润土，将分散机转速控制在460转/min，均匀搅拌30min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将55kg废钢、20kg生铁、18kg回炉铁和5kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1530℃熔炼，其具体组分包括：C：4.1％、Si：1.7％、Mn：2.1％、Cu：0.6％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为168GPa，拉伸强度为524MPa。
实施例3
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在60℃的烘房烘干，重复烘干5次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入20cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1470℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：在反应釜中加入4.2Kg的甲基丙烯酸三氟乙酯，12Kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.07Kg的十一烯酸锌，0.046Kg氯铂酸，200Kg的正丁醇，100℃混合2小时；得到中间产物 1，
将15Kg的硅丙乳液、5Kg的羧甲基纤维素钠、3.2Kg的中间产物1、5Kg的木质纤维、0.07Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和300Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1200转/min，分散60min后，添加60Kg的铝矾土、40Kg的石英粉和6Kg的膨润土，将分散机转速控制在500转/min，均匀搅拌40min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将60kg废钢、25kg生铁、20kg回炉铁和10kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1550℃熔炼，其具体组分包括：C：4.2％、Si：1.8％、Mn：2.3％、Cu：0.7％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为167GPa，拉伸强度为529MPa。
对比例1
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在55℃的烘房烘干，重复烘干4次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入15cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1450℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：
将10Kg的硅丙乳液、1.8Kg的羧甲基纤维素钠、2.5Kg的中间产物1、3Kg 的木质纤维、0.05Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和252Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1150转/min，分散50min后，添加47Kg的铝矾土、26Kg的石英粉和2.4Kg的膨润土，将分散机转速控制在460转/min，均匀搅拌30min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将55kg废钢、20kg生铁、18kg回炉铁和5kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1530℃熔炼，其具体组分包括：C：4.1％、Si：1.7％、Mn：2.1％、Cu：0.6％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为133GPa，拉伸强度为491MPa。
对比例2
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在55℃的烘房烘干，重复烘干4次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入15cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1450℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：在反应釜中加入7Kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.002Kg的十一烯酸锌，0.023Kg氯铂酸， 130Kg的正丁醇，85℃混合1小时；得到中间产物1，
将10Kg的硅丙乳液、1.8Kg的羧甲基纤维素钠、2.5Kg的中间产物1、3Kg 的木质纤维、0.05Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和252Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1150转/min，分散50min后，添加47Kg的铝矾土、26Kg的石英粉和2.4Kg的膨润土，将分散机转速控制在460转/min，均匀搅拌30min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将55kg废钢、20kg生铁、18kg回炉铁和5kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1530℃熔炼，其具体组分包括：C：4.1％、Si：1.7％、Mn：2.1％、Cu：0.6％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为153GPa，拉伸强度为502MPa。
对比例3
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在55℃的烘房烘干，重复烘干4次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入15cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1450℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：在反应釜中加入1.2Kg的甲基丙烯酸三氟乙酯，7Kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.002Kg的十一烯酸锌，0.023Kg氯铂酸，130Kg的正丁醇，85℃混合1小时；得到中间产物1，
将10Kg的硅丙乳液、1.8Kg的羧甲基纤维素钠、2.5Kg的中间产物1、3Kg 的木质纤维、0.05Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和252Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1150转/min，分散50min后，添加47Kg的铝矾土、26Kg的石英粉和2.4Kg的膨润土，将分散机转速控制在460转/min，均匀搅拌30min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将55kg废钢、20kg生铁、18kg回炉铁和5kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1530℃熔炼，其具体组分包括：C：4.1％、Si：1.7％、Mn：2.1％、Cu：0.6％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为146GPa，拉伸强度为498MPa。
对比例4
一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在55℃的烘房烘干，重复烘干4次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入15cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1450℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7- 烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：在反应釜中加入1.2Kg的甲基丙烯酸三氟乙酯，7Kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.023Kg氯铂酸，130Kg的正丁醇，85℃混合1小时；得到中间产物1，
将10Kg的硅丙乳液、1.8Kg的羧甲基纤维素钠、2.5Kg的中间产物1、3Kg 的木质纤维、0.05Kg的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和252Kg的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1150转/min，分散50min后，添加47Kg的铝矾土、26Kg的石英粉和2.4Kg的膨润土，将分散机转速控制在460转/min，均匀搅拌30min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
将55kg废钢、20kg生铁、18kg回炉铁和5kg其他组分放入到熔炼炉中，控温1530℃熔炼，其具体组分包括：C：4.1％、Si：1.7％、Mn：2.1％、Cu：0.6％，余量为铁。
所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
本实验中制备的样品的弹性模量为159GPa，拉伸强度为517MPa。
Claims (10)
1.一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其工艺流程入下：
步骤一、泡沫制模：采用电脑自动化切割技术切割泡沫，然后将切割好的泡沫制模，组装好后喷耐火涂料，喷涂完毕后在50-60℃的烘房烘干，重复烘干3-5次，确保泡沫模具不含水分；
步骤二、铸件工艺：在砂箱底部铺入10-20cm高度的砂子垫底，然后将模具放进砂箱中，采用雨淋式落砂将模具覆盖与砂箱盖持平，砂箱通过微震，机震使砂子无缝接触，然后覆盖6-12丝的塑料薄膜，砂箱通过内壁孔进行机电抽气，达到内部负压均匀；然后将高强度灰铸铁件铁水在1400-1470℃下进行浇铸，浇铸期间除尘工作一直运行；
步骤三、祛砂：通过自动翻箱机将砂和铸件分离，然后将铸件通过吊钩进入抛丸机内除去耐火涂层；
步骤四：去应力：通过工业电阻炉，最终得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述的高强度灰铸铁件铁水制备方法为：
按照质量份数，将50-60份的废钢、15-25份的生铁、15-20份的回炉铁和1-10份的其他组分放入到熔炼炉中，控温1500-1550℃熔炼，其具体组分包括：C：3.9%-4.2%、Si：1.6%-1.8%、Mn：1.9%-2.3%、Cu：0.5%-0.7%，余量为铁。
3.根据权利要求3所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述的其他组分包括石墨增碳剂、硫化铁、碳化硅和铜。
4.根据权利要求1所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述的切割采用四轴双塔数控泡沫切割机电脑自动化切割技术进行技工。
5.根据权利要求1所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述的砂子必须为圆形，振动时可以不规则无缝接触。
6.根据权利要求1所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，使用甲基丙烯酸三氟乙酯，7-烯辛基二甲基硅烷，十一烯酸锌作为改性原料。
7.根据权利要求6所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述甲基丙烯酸三氟乙酯，7-烯辛基二甲基硅烷在氯铂酸的作用下发生硅氢加成反应。
8.根据权利要求6所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述十一烯酸锌，7-烯辛基二甲基硅烷在氯铂酸的作用下发生硅氢加成反应。
9.根据权利要求1所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述的耐火涂料为一种消失模用耐火涂料，按照以下方法制备：
将5-15份的硅丙乳液、1-5份的羧甲基纤维素钠、1.7-3.2份的中间产物1、1-5份的木质纤维、0.02-0.07份的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和200-300份的正丁醇，加入到分散机中，控制转速在1100-1200转/min，分散30-60min后，添加40-60份的铝矾土、20-40份的石英粉和1.5-6份的膨润土，将分散机转速控制在400-500转/min，均匀搅拌20-40min，至搅拌均匀即可得到消失模用耐火涂料。
10.根据权利要求9所述的一种高碳当量高强度灰铸铁件及其消失模铸造工艺，其特征在于：所述中间产物1的制备方法如下：按照质量份数，在反应釜中加入0.5-4.2份的甲基丙烯酸三氟乙酯，5-12份的7-烯辛基二甲基硅烷，0.001-0.07份的十一烯酸锌，0.012-0.046份氯铂酸，100-200份的正丁醇，80-100℃混合0.5-2小时；得到中间产物1。
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Denomination of invention: A Lost Foam Casting Process for High Carbon Equivalent and High Strength Gray Iron Castings Effective date of registration: 20230410 Granted publication date: 20210813 Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Jinhua Pujiang sub branch Pledgor: Zhejiang Pujiang Jingyu Casting Co.,Ltd. Registration number: Y2023980037581 |