CN111774534B - 一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法。按照优化配方称取所需原料：有机纤维、无机纤维、无机填料、粘结剂、防水防潮剂、增强剂、助滤剂及助熔剂。在日用量调浆罐中调制浆料。在压滤成型装置中压滤成型。经烘干和热压整型即得到高端铸造用高质量纸质浇道管。本发明的有益效果是纸管配料配方可以得到较精确控制，配方调整或更换物料更容易有效实施，提高了纸管湿纸坯的生产效率。

Description

一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法

技术领域

本发明涉及铸造业领域，具体涉及一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法。

背景技术

多年来，铸造领域通常使用的浇道管部件多为陶质耐火材料烧制而成，使用时埋入型砂内成为钢铁水进入型腔内的通道。其主要功能是利用陶管耐火材料将铁水和型砂隔离，保证钢铁水流动过程中不会造成冲砂、粘砂；钢铁水冷却后不粘铁、不粘砂。陶管浇道管最大优点是主要原料均为天然矿物，来源广、成本低。但其主要缺点是制造过程复杂、能耗高、重量大、易损坏、不易切裁和机械加工等。

后来出现了铸造用纸质浇道管(纸管)。纸质浇道管一般采用下述原料制成，包括：有机纤维、无机纤维、无机填料、粘结剂、防水防潮剂、增强剂、助滤剂及助熔剂；其中，有机纤维一般为废纸或木浆板；无机纤维一般为碳纤维、硅酸铝纤维、岩棉的任意一种或任意种的组合；无机填料一般为粘土、蒙脱石、膨润土、高铝粉、长石、石英、石墨的任意种组合；粘结剂一般为酚醛树脂、改性淀粉、羧甲基纤维、聚乙稀醇、聚丙烯酰胺的任意一种或任意两种的组合；防水防潮剂为硫酸铝、聚乙稀醇、聚丙稀、聚乙稀的任意一种或任意两种的组合；增强剂一般为聚丙烯酰胺、改性淀粉、羧甲基纤维素的任意一种或任意两种的组合；助滤剂一般为滑石粉、聚丙烯酰胺的任意一种或其两种的组合；助熔剂一般为氧化钠、氟铝酸钠的任意一种或其两种的组合。

铸造用纸质浇道管的制造方法，包括如下工艺：将有机纤维、无机纤维、无机填料、粘结剂、防水防潮剂、增强剂、助滤剂及助熔剂等所需物料按比例称量并调配；将调配好的物料制浆与调浆；通过成型模具对调浆后的物料机械成型，形成纸质浇道管的湿纸坯体；对纸质浇道管的湿纸坯体进行烘干；通过整型模具对烘干后的纸质浇道管热压整型，自然冷却至室温，即成为铸造用纸质浇道管。

现有铸造用纸质浇道管的制造工艺主要存在两个缺点，从而影响其在高端铸造领域的应用：其一，纸管配料配方很难精确控制。现有工艺及设备主要依照造纸模塑工艺设计而成。调制料浆在一个很大的成浆池中进行，成型用料浆在工作池中经过成型模具负压吸附成型纸管湿纸坯，成型模具上有1.5-3.5m的网孔以便于吸附脱水。成型料浆浓度往往小于1％，即料浆99％以上都是水，而纸管湿纸坯含水70-80％，就是说20-30％的水要在成型过程中脱去。纸管原料粉一般都磨得很细，无机填料细度甚至都在200目以上，而且有些原料是水溶性的，因此，在纸管负压吸附成型时有不可知量的原料成分会通过网孔脱水脱去；并且这些脱去的水都在调浆池中循环使用，这样就更无法确定实际纸管成分与设计配方有多少差异。

其二，配方调整或更换物料很难在较短时间有效进行，不适应根据用户或市场需要对纸管配方进行调整。原因是，现有成浆池和工作池大都容积很大，甚至有几十立方米。这样大容积的浆池比较适合于大批量单一产品制备，而对于更换或调整料方就需要将如此大容积的浆料逐渐全部更换一遍，这是十分缓慢和不便的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，以解决现有铸造用纸质浇道管的制造工艺的两个缺点，满足高端铸造领域的应用需要。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、称取原料：以质量份数计，称取有机纤维4-8份、无机纤维2-6份、无机填料3-5份、粘结剂1-3份、防水防潮剂0-2份、增强剂1-2份、助滤剂0-2份及助熔剂0-2份；

步骤二、制浆调浆：在日用量调浆罐中进行，在搅拌下先将有机纤维和无机纤维制成15-20％质量浓度的纸浆，再加入无机填料、粘结剂、防水防潮剂、增强剂、助滤剂和助熔剂，同时调节纸浆质量浓度至10-20％得到成型料浆；

步骤三、成型：将成型料浆泵入工作料罐中，工作料罐下部连接有用于实现成型过程的压滤成型装置，经过压滤成型得到含水量为65-75％的纸质浇道管湿纸坯；

步骤四、烘干：将含水量为65-75％的纸质浇道管湿纸坯经过烘干使水分降至40-50％；

步骤五、热压整型：将烘干后的纸坯通过整型模具热压整型即得到金属铸造用纸质浇道管。

进一步地，所述有机纤维为废纸或木浆板或二者任意比例的混合；所述无机纤维由碳纤维和岩棉纤维组成，且碳纤维1-3份、岩棉纤维1-3份；所述无机填料由粘土、蒙脱石粉和高铝石粉组成，且粘土和蒙脱石粉以任意比例混合共1-2份、高铝石粉2-3份；所述粘结剂由酚醛树脂和羧甲基纤维素组成，且酚醛树脂和羧甲基纤维素以任意比例混合；所述防水防潮剂为硫酸铝或聚乙烯醇；所述增强剂为淀粉；所述助滤剂为滑石粉；所述助熔剂为氟硅酸钠。

进一步地，所述日用量调浆罐至少设置两个，其中一个当日使用，其余调浆或备用。

进一步地，所述日用量调浆罐上安装有搅拌器。

进一步地，所述压滤成型装置包括由橡皮管囊式内模具和不锈钢外模具组成的成型模具，且不锈钢外模具为左右合模式，成型模具的上下两端设有上盖和下盖，成型模具、上盖和下盖形成的整体外侧套设有压滤容器外壁，橡皮管囊式内模具的下部与穿插设置在下盖上的压缩空气管连接，不锈钢外模具上均匀分布有若干滤水孔，压滤容器外壁的下部设置有排水口。

进一步地，所述滤水孔的孔径为1.5-2.5mm，呈圆周阵列分布，相邻两行滤水孔或相邻两列滤水孔之间的间距均为3.5-5.0mm。

进一步地，工作料罐与压滤成型装置之间的注浆管道上安装有流量节流阀。

进一步地，步骤三中成型过程具体操作如下：打开压滤成型装置的上盖，从工作料罐向橡皮管囊式内模具和不锈钢外模具之间注入料浆，注满后及时用流量节流阀截流；然后盖上上盖，通过压缩空气管为橡皮管囊式内模具进气加压进行压滤成型，压滤成型结束后压缩空气管泄压；打开下盖，橡皮管囊式内模具与成型好的湿纸管坯一起下移；取下湿纸管坯；然后将橡皮管囊式内模具上移至原位并盖下盖，如此循环，不断进行湿纸管坯的成型。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1、纸管配料配方可以得到较精确控制。有两条措施可以达到这种有益效果。其一，以日用量调浆罐取代现有的大容积料浆池，消除了反复使用循环水带来的纸管成分的不确定性。其二，以压滤成型工艺取代现有制浆造纸工艺的吸附法，从而可使料浆调制的很浓稠，大为减少了脱水量，并且压滤成型的不锈钢外模具上的网孔孔径也较小，这样就使压滤成型过程失去的原料成分大为减少，保证了纸管配料配方的准确性，这对高质量纸管的制造是十分重要的。

2、配方调整或更换物料容易有效实施，方便易行。由于采用日用量调浆罐调制浆料，配方调整或更换物料时的调浆就可以在一单独的日用量调浆罐中进行，甚至可以做到按配方或按日期随时调浆，完全克服了现有大容积浆池持续缓慢换料的不便和巨大浪费，从而适应了根据用户或市场的需求灵活改进纸管配方的需要。

3、提高了纸管湿纸坯的生产效率。与现有成浆池中吸附成型相比，由于压滤成型装置使用压缩空气施压，速度快，效果好，从而大为提高了纸管湿纸坯的生产效率。另外，压滤容器也可以制成多室结构，同时成型多个湿纸坯，这样生产效率将会更加大幅提高。

4、纸管产品质量得到很大提高。采用本发明的技术方案后，纸管常温强度和高温强度都有明显提高，高温使用性能有了明显改善，积灰明显减弱，强韧性增强。

附图说明

图1为压滤容器结构示意图。

其中，1-上盖；2-下盖；3-压滤容器外壁；4-不锈钢外模具；5-橡皮管囊式内模具；6-排水口；7-压缩空气管。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：

本发明是一种采用日用量调浆罐和压滤成型制湿纸坯的制造工艺方法，包括以下步骤：

1、采用原料包括：有机纤维、无机纤维、无机填料、粘结剂、防水防潮剂、增强剂、助滤剂及助熔剂。按照优化配方称取所需原料。有机纤维4-8份、无机纤维2-6份、无机填料3-5份、粘结剂1-3份、防水防潮剂0-2份、增强剂1-2份、助滤剂0-2份及助熔剂0-2份；

2、制浆调浆：在日用量调浆罐中进行，在搅拌机搅拌下先将有机纤维和无机纤维制成15-20％浓度的纸浆，再加入无机填料、粘结剂、防水防潮剂和增强剂和助滤剂、助熔剂，同时调节纸浆浓度至10-20％得到成型料浆。

3、成型：将成型料浆泵入工作料罐中，成型过程在一套压滤成型装置中完成。经过压滤成型得到含水量为65-75％的纸质浇道管湿纸坯。

4、烘干：将含水量为65-75％的纸质浇道管湿纸坯经过烘干使水分降至40-50％。

5、热压整型：将烘干后的纸坯通过整型模具热压整型即成为高端铸造用纸质浇道管。

所述日用量调浆罐的大小可根据每日用量确定，调制料浆在一料罐中进行，日用量调浆罐上安装有搅拌器以保持料浆均匀化。至少设置两个，一个调制料浆备用，一个当日使用。

成型用料浆的浓度为10-20％，以料浆具有较佳的流动性，满足后续压滤成型注浆的需要即可。

湿纸管坯的成型在一套压滤成型装置中完成。压滤成型装置的压滤容器结构示意图如图1所示。成型模具位于压滤容器的中部，由内层橡皮管囊式内模具5和外层左右合模式不锈钢外模具4构成，橡皮管囊式内模具5形成湿纸管坯的内壁，不锈钢外模具4形成湿纸管坯的外壁。不锈钢外模具4上分布着滤水孔以便于压滤脱水，孔径为1.5-2.5mm，圆周阵列分布，行间距、列间距均为3.5-5.0mm。橡皮管囊式内模具5与下部压缩空气管7连接以实现进气压滤过程。压滤过程脱去的水从压滤容器下部的排水口6排出。

在压滤容器的上部设有一个工作料罐用于为压滤容器注入料浆，在其注浆管道上安装有流量节流阀以控制进浆量。

湿纸管坯的成型操作过程概括如下：打开压滤容器上盖1，从工作料罐向内外模具间注入料浆，注满及时用节流阀截流；盖上盖1，下部压缩空气管7为橡皮管囊式内模具5进气加压进行压滤成型，压滤成型结束后压缩空气管7泄压；打开下盖2，橡皮管囊式内模具5与成型好的湿纸管坯一起下移；取下湿纸管坯；橡皮管囊式内模具5上移入压滤容器内原位并盖下盖2。这样就完成了一个循环。如此往复，不断进行湿纸管坯的成型。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

(1)优选原料，并按比例秤取有机纤维：废纸：4份、无机纤维：碳纤维3份、岩棉纤维3份；无机填料：粘土和蒙脱石粉2份、高铝石粉3份；粘结剂：酚醛树脂和羧甲基纤维素3份；增强剂：淀粉1份；助熔剂：氟硅酸钠2份；防水防潮剂：硫酸铝2份。

(2)将有机纤维和无机纤维混合，经水力碎浆制成粗浆，粗浆除渣后再经磨浆制成15％的纸浆，入日用量调浆罐。再在搅拌机搅拌下加入无机填料、粘结剂、防水防潮剂和增强剂和助滤剂、助熔剂，同时调节纸浆浓度至10％得到成型料浆。

(3)将成型料浆泵入工作料罐中，成型过程在压滤成型装置中完成。经过压滤成型得到含水量为75％的纸质浇道管湿纸坯。

(4)将含水量为75％的纸质浇道管湿纸坯经过烘干使水分降至50％。

(5)将烘干后的纸坯通过整型模具热压整型即成为高端铸造用高质量纸质浇道管。

实施例2

(1)优选原料，并按比例秤取有机纤维：木浆板：8份、无机纤维：碳纤维2份、岩棉纤维2份；无机填料：粘土和蒙脱石粉1份、高铝石粉2份；粘结剂：酚醛树脂和羧甲基纤维素1份；增强剂：淀粉2份；助滤剂：滑石粉2份；防水防潮剂：聚乙烯醇2份。

(2)将有机纤维和无机纤维混合，经水力碎浆制成粗浆，粗浆除渣后再经磨浆制成20％的纸浆，入日用量调浆罐。再在搅拌机搅拌下加入无机填料、粘结剂、防水防潮剂和增强剂和助滤剂、助熔剂，同时调节纸浆浓度至20％得到成型料浆。

(3)将成型料浆泵入工作料罐中，成型过程在压滤成型装置中完成。经过压滤成型得到含水量为65％的纸质浇道管湿纸坯。

(4)将含水量为65％的纸质浇道管湿纸坯经过烘干使水分降至40％。

(5)将烘干后的纸坯通过整型模具热压整型即成为高端铸造用高质量纸质浇道管。

实施例3

(1)优选原料，并按比例秤取有机纤维：废纸和木浆板：6份、无机纤维：碳纤维1份、岩棉纤维1份；无机填料：粘土和蒙脱石粉1.5份、高铝石粉2.5份；粘结剂：酚醛树脂和羧甲基纤维素2份；增强剂：淀粉1.5份；助滤剂：滑石粉1份；助熔剂：氟硅酸钠1份。

(2)将有机纤维和无机纤维混合，经水力碎浆制成粗浆，粗浆除渣后再经磨浆制成18％的纸浆，入日用量调浆罐。再在搅拌机搅拌下加入无机填料、粘结剂、防水防潮剂和增强剂和助滤剂、助熔剂，同时调节纸浆浓度至15％得到成型料浆。

(3)将成型料浆泵入工作料罐中，成型过程在压滤成型装置中完成。经过压滤成型得到含水量为70％的纸质浇道管湿纸坯。

(4)将含水量为70％的纸质浇道管湿纸坯经过烘干使水分降至45％。

(5)将烘干后的纸坯通过整型模具热压整型即成为高端铸造用高质量纸质浇道管。

Claims (6)

1.一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、称取原料：以质量份数计，称取有机纤维4-8份、无机纤维2-6份、无机填料3-5份、粘结剂1-3份、防水防潮剂0-2份、增强剂1-2份、助滤剂0-2份及助熔剂0-2份；

所述有机纤维为废纸或木浆板或二者任意比例的混合；所述无机纤维由碳纤维和岩棉纤维组成，且碳纤维1-3份、岩棉纤维1-3份；所述无机填料由粘土、蒙脱石粉和高铝石粉组成，且粘土和蒙脱石粉以任意比例混合共1-2份、高铝石粉2-3份；所述粘结剂由酚醛树脂和羧甲基纤维素组成，且酚醛树脂和羧甲基纤维素以任意比例混合；所述防水防潮剂为硫酸铝或聚乙烯醇；所述增强剂为淀粉；所述助滤剂为滑石粉；所述助熔剂为氟硅酸钠；

步骤二、制浆调浆：在日用量调浆罐中进行，在搅拌下先将有机纤维和无机纤维制成15-20％质量浓度的纸浆，再加入无机填料、粘结剂、防水防潮剂、增强剂、助滤剂和助熔剂，同时调节纸浆质量浓度至10-20％得到成型料浆；

步骤三、成型：将成型料浆泵入工作料罐中，工作料罐下部连接有用于实现成型过程的压滤成型装置，经过压滤成型得到含水量为65-75％的纸质浇道管湿纸坯；

所述压滤成型装置包括由橡皮管囊式内模具(5)和不锈钢外模具(4)组成的成型模具，且不锈钢外模具(4)为左右合模式，成型模具的上下两端设有上盖(1)和下盖(2)，成型模具、上盖(1)和下盖(2)形成的整体外侧套设有压滤容器外壁(3)，橡皮管囊式内模具(5)的下部与穿插设置在下盖(2)上的压缩空气管(7)连接，不锈钢外模具(4)上均匀分布有若干滤水孔，压滤容器外壁(3)的下部设置有排水口(6)；

步骤四、烘干：将含水量为65-75％的纸质浇道管湿纸坯经过烘干使水分降至40-50％；

步骤五、热压整型：将烘干后的纸坯通过整型模具热压整型即得到金属铸造用纸质浇道管。

2.根据权利要求1所述的一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，其特征在于，所述日用量调浆罐至少设置两个，其中一个当日使用，其余调浆或备用。

3.根据权利要求1所述的一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，其特征在于，所述日用量调浆罐上安装有搅拌器。

4.根据权利要求1所述的一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，其特征在于，所述滤水孔的孔径为1.5-2.5mm，呈圆周阵列分布，相邻两行滤水孔或相邻两列滤水孔之间的间距均为3.5-5.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，其特征在于，工作料罐与压滤成型装置之间的注浆管道上安装有流量节流阀。

6.根据权利要求5所述的一种金属铸造用纸质浇道管的制造方法，其特征在于，步骤三中成型过程具体操作如下：打开压滤成型装置的上盖(1)，从工作料罐向橡皮管囊式内模具(5)和不锈钢外模具(4)之间注入料浆，注满后及时用流量节流阀截流；然后盖上上盖(1)，通过压缩空气管(7)为橡皮管囊式内模具(5)进气加压进行压滤成型，压滤成型结束后压缩空气管泄压；打开下盖(2)，橡皮管囊式内模具(5)与成型好的湿纸管坯一起下移；取下湿纸管坯；然后将橡皮管囊式内模具(5)上移至原位并盖下盖(2)，如此循环，不断进行湿纸管坯的成型。

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