CN108465778A - 一种发热保温冒口套 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发热保温冒口套，用于向铸造模具中进行补缩，包括基体、发热层、保温层和保护层，基体内部开设有补缩空腔，补缩空腔与铸造模具内部联通，发热层设置在补缩空腔内壁，保温层包覆在基体的外侧，保护层包覆在保温层外侧。保温层采用聚苯乙烯复合材料制得。聚苯乙烯复合材料的原料按重量份包括：可发性聚苯乙烯50‑80份，聚氨酯塑料40‑60份，腈硅橡胶40‑50份，物理发泡剂1‑2份，木质素磺酸钠1.5‑2.5份，歧化松香2‑4份，保温蛭石10‑20份，聚丙烯腈基碳纤维2‑4份，硅藻土10‑18份，中空玻璃微珠2‑4份，海泡石粉8‑16份，对甲磺酸1.5‑2.5份，磷酸2‑4份，水40‑60份。
Description
技术领域
本发明涉及冶金铸造技术领域，尤其涉及一种发热保温冒口套。
背景技术
铸造过程中设置的冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分，而冒口套是铸造工艺中不可或缺的辅助材料之一，主要功能是排气、排渣、钢水补缩，为了使生产出的铸钢件质量合格，必须要求冒口套具有良好的发热、保温效果，发热保温冒口套的质量直接决定了铸件的合格出品率，以及铸造生产成本。
发热保温冒口套材料必须具有以下要求：具有良好的保温性能；具有良好的耐火性能；高温下化学稳定性强；具有足够的干强度和湿强度；使用过程中不污染环境，清洁环保；原材料来源广泛，价格便宜，容易采购等。
但目前现有的冒口套发热保温性能尚无法满足实际生产需要，现需要提高一种凝固时间长、补缩效果好、容积尺寸小的发热保温冒口套。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种发热保温冒口套，使冒口内的金属液持续发热，而且保温效果极好，可提高金属液温度，从而延长凝固时间，提高补缩效果，有效金属液的比例大大增加，可大幅节约钢水，从而进一步缩小冒口的容积尺寸，能最大限度的适应设备与铸件之间的冒口拔出要求。
本发明提出的一种发热保温冒口套，用于向铸造模具中进行补缩，包括基体、发热层、保温层和保护层，基体内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具内部联通，发热层设置在所述补缩空腔内壁，保温层包覆在基体的外侧，保护层包覆在保温层外侧。
优选地，发热层一端与基体底部齐平，发热层另一端位于基体中部。
优选地，保温层采用聚苯乙烯复合材料制得。
优选地，聚苯乙烯复合材料的原料按重量份包括：可发性聚苯乙烯50-80份，聚氨酯塑料40-60份，腈硅橡胶40-50份，物理发泡剂1-2份，木质素磺酸钠1.5-2.5份，歧化松香2-4份，保温蛭石10-20份，聚丙烯腈基碳纤维2-4份，硅藻土10-18份，中空玻璃微珠2-4份，海泡石粉8-16份，对甲磺酸1.5-2.5份，磷酸2-4份，水40-60份。
优选地，保温蛭石采用如下工艺制备：将蛭石干燥，加入硫酸溶液中，升温搅拌，过滤，洗涤，钠化，加入四甲基溴化铵水溶液，升温搅拌，过滤，洗涤，加入酚醛树脂、碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧，粉碎得到保温蛭石。
优选地，保温蛭石的制备工艺中，干燥时间为4-10h，干燥温度为120-130℃。
优选地，保温蛭石的制备工艺中，将干燥后蛭石加入硫酸溶液中，升温至120-130℃搅拌2-4h。
优选地，保温蛭石的制备工艺中，将钠化后产物加入四甲基溴化铵水溶液中，升温至105-112℃搅拌2-5h，搅拌速度为1200-1400r/min，
优选地，保温蛭石的制备工艺中，煅烧时间为2-4h，煅烧温度为800-900℃。
优选地，保温蛭石的制备工艺中，蛭石、硫酸溶液、四甲基溴化铵水溶液、酚醛树脂、碳酸氢铵的重量比为20-40：100-200：100-200：2-10：0.1-0.2，硫酸溶液的浓度为1.5-2mol/L，四甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1-0.18mol/L。
本发明在保温层外设有保护圈，使本发明在补缩过程中十分坚固，有效防止在补缩过程中炸开；外铸件在凝固过程中由于发热层中的发热剂等材料发生化学反应，使冒口内的金属液持续发热，提高金属液温度，从而延长凝固时间，提高补缩效果，同时采用保温层和发热层配合，使本发明中钢水的凝固时间远大于铸件凝固时间，有效钢水的比例大大增加，可大幅节约钢水，从而进一步缩小冒口的容积尺寸，能最大限度的适应设备与铸件之间的冒口拔出要求，再配套保温发热覆盖剂和易切割片，铸件工艺出品率可提高到75％以上。而本发明的保温层采用聚苯乙烯复合材料，以可发性聚苯乙烯、聚氨酯塑料、腈硅橡胶为主料，并添加适量物理发泡剂协同发泡，使本发明不仅保温性能极好，而且力学性能良好；采用木质素磺酸钠、歧化松香配合，可有效促使主料与保温蛭石、聚丙烯腈基碳纤维、硅藻土、中空玻璃微珠、海泡石粉分散均匀，相互间混溶性好，发泡均匀，使本发明力学性能与保温性能进一步增强；保温蛭石将蛭石的晶格层间水加热以蒸汽形式逸出，结构疏松，然后采用硫酸酸化，疏松的层状结构被充分活化，钠化后采用四甲基溴化铵进行插层，配合酚醛树脂、碳酸氢铵煅烧，一方面内部形成大量的空隙结构，彼此贯通，具有均匀保温的效果，保温效果极高，密度低，另一方面层间经过四甲基溴化铵插层，热稳定性能优异，并具有极好的柔性，与主料间的结合程度高，而保温蛭石、聚丙烯腈基碳纤维、硅藻土、中空玻璃微珠、海泡石粉配合，填充性能极好，发泡后相互缠绕形成类似蜂窝状物料，保温效果进一步增强，而且耐火性能极好。
附图说明
图1为本发明提出的一种发热保温冒口套结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种发热保温冒口套结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种发热保温冒口套，用于向铸造模具A中进行补缩，包括基体1、发热层2、保温层3和保护层4，基体1内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具A内部联通，发热层2设置在所述补缩空腔内壁，保温层3包覆在基体1的外侧，保护层4包覆在保温层3外侧；发热层2一端与基体1底部齐平，发热层2另一端位于基体1中部。
实施例1
一种发热保温冒口套，用于向铸造模具A中进行补缩，包括基体1、发热层2、保温层3和保护层4，基体1内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具A内部联通，发热层2设置在所述补缩空腔内壁，保温层3包覆在基体1的外侧，保护层4包覆在保温层3外侧；发热层2一端与基体1底部齐平，发热层2另一端位于基体1中部。
保温层3采用聚苯乙烯复合材料制得；聚苯乙烯复合材料的原料按重量份包括：可发性聚苯乙烯50份，聚氨酯塑料60份，腈硅橡胶40份，物理发泡剂2份，木质素磺酸钠1.5份，歧化松香4份，保温蛭石10份，聚丙烯腈基碳纤维4份，硅藻土10份，中空玻璃微珠4份，海泡石粉8份，对甲磺酸2.5份，磷酸2份，水60份。
保温蛭石采用如下工艺制备：按重量份将40份蛭石干燥4h，干燥温度为130℃，加入100份浓度为2mol/L的硫酸溶液中，升温至120℃搅拌4h，过滤，洗涤，钠化，加入100份浓度为0.18mol/L四甲基溴化铵水溶液中，升温至105℃搅拌5h，搅拌速度为1200r/min，过滤，洗涤，加入10份酚醛树脂、0.1份碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧4h，煅烧温度为800℃，粉碎得到保温蛭石。
实施例2
一种发热保温冒口套，用于向铸造模具A中进行补缩，包括基体1、发热层2、保温层3和保护层4，基体1内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具A内部联通，发热层2设置在所述补缩空腔内壁，保温层3包覆在基体1的外侧，保护层4包覆在保温层3外侧；发热层2一端与基体1底部齐平，发热层2另一端位于基体1中部。
保温层3采用聚苯乙烯复合材料制得；聚苯乙烯复合材料的原料按重量份包括：可发性聚苯乙烯80份，聚氨酯塑料40份，腈硅橡胶50份，物理发泡剂1份，木质素磺酸钠2.5份，歧化松香2份，保温蛭石20份，聚丙烯腈基碳纤维2份，硅藻土18份，中空玻璃微珠2份，海泡石粉16份，对甲磺酸1.5份，磷酸4份，水40份。
保温蛭石采用如下工艺制备：按重量份将40份蛭石干燥4h，干燥温度为130℃，加入100份浓度为2mol/L的硫酸溶液中，升温至120℃搅拌4h，过滤，洗涤，钠化，加入100份浓度为0.18mol/L四甲基溴化铵水溶液中，升温至105℃搅拌5h，搅拌速度为1200r/min，过滤，洗涤，加入10份酚醛树脂、0.1份碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧4h，煅烧温度为800℃，粉碎得到保温蛭石。
实施例3
一种发热保温冒口套，用于向铸造模具A中进行补缩，包括基体1、发热层2、保温层3和保护层4，基体1内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具A内部联通，发热层2设置在所述补缩空腔内壁，保温层3包覆在基体1的外侧，保护层4包覆在保温层3外侧；发热层2一端与基体1底部齐平，发热层2另一端位于基体1中部。
保温层3采用聚苯乙烯复合材料制得；聚苯乙烯复合材料的原料包括：可发性聚苯乙烯60kg，聚氨酯塑料55kg，腈硅橡胶42kg，物理发泡剂1.8kg，木质素磺酸钠1.8kg，歧化松香3.5kg，保温蛭石12kg，聚丙烯腈基碳纤维-3.5kg，硅藻土12kg，中空玻璃微珠3.5kg，海泡石粉10kg，对甲磺酸2.2kg，磷酸2.5kg，水55kg。
保温蛭石采用如下工艺制备：将25kg蛭石干燥8h，干燥温度为122℃，加入180kg浓度为1.6mol/L的硫酸溶液中，升温至128℃搅拌2.5h，过滤，洗涤，钠化，加入180kg浓度为0.12mol/L四甲基溴化铵水溶液中，升温至110℃搅拌3h，搅拌速度为1350r/min，过滤，洗涤，加入4kg酚醛树脂、0.18kg碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧2.5h，煅烧温度为900℃，粉碎得到保温蛭石。
实施例4
一种发热保温冒口套，用于向铸造模具A中进行补缩，包括基体1、发热层2、保温层3和保护层4，基体1内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具A内部联通，发热层2设置在所述补缩空腔内壁，保温层3包覆在基体1的外侧，保护层4包覆在保温层3外侧；发热层2一端与基体1底部齐平，发热层2另一端位于基体1中部。
保温层3采用聚苯乙烯复合材料制得；聚苯乙烯复合材料的原料包括：可发性聚苯乙烯70kg，聚氨酯塑料45kg，腈硅橡胶48kg，物理发泡剂1.2kg，木质素磺酸钠2.2kg，歧化松香2.5kg，保温蛭石18kg，聚丙烯腈基碳纤维2.5kg，硅藻土16kg，中空玻璃微珠2.5kg，海泡石粉14kg，对甲磺酸1.8kg，磷酸3.5kg，水45kg。
保温蛭石采用如下工艺制备：将35kg蛭石干燥6h，干燥温度为128℃，加入120kg浓度为1.8mol/L的硫酸溶液中，升温至122℃搅拌3.5h，过滤，洗涤，钠化，加入120kg浓度为0.16mol/L四甲基溴化铵水溶液中，升温至108℃搅拌4h，搅拌速度为1250r/min，过滤，洗涤，加入8kg酚醛树脂、0.12kg碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧3.5h，煅烧温度为800℃，粉碎得到保温蛭石。
实施例5
一种发热保温冒口套，用于向铸造模具A中进行补缩，包括基体1、发热层2、保温层3和保护层4，基体1内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具A内部联通，发热层2设置在所述补缩空腔内壁，保温层3包覆在基体1的外侧，保护层4包覆在保温层3外侧；发热层2一端与基体1底部齐平，发热层2另一端位于基体1中部。
保温层3采用聚苯乙烯复合材料制得；聚苯乙烯复合材料的原料包括：可发性聚苯乙烯65kg，聚氨酯塑料50kg，腈硅橡胶45kg，物理发泡剂1.5kg，木质素磺酸钠2kg，歧化松香3kg，保温蛭石15kg，聚丙烯腈基碳纤维3kg，硅藻土14kg，中空玻璃微珠3kg，海泡石粉12kg，对甲磺酸2kg，磷酸3kg，水50kg。
保温蛭石采用如下工艺制备：将30kg蛭石干燥7h，干燥温度为125℃，加入150kg浓度为1.7mol/L的硫酸溶液中，升温至125℃搅拌3h，过滤，洗涤，钠化，加入150kg浓度为0.14mol/L四甲基溴化铵水溶液中，升温至109℃搅拌3.5h，搅拌速度为1300r/min，过滤，洗涤，加入6kg酚醛树脂、0.15kg碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧3h，煅烧温度为850℃，粉碎得到保温蛭石。
对比例1
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，保温蛭石的使用量为25kg；其他操作和参数同实施例5。
对比例2
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，保温蛭石的使用量为5kg；其他操作和参数同实施例5。
对比例3
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，保温蛭石改为蛭石粉；其他操作和参数同实施例5。
对比例4
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，可发性聚苯乙烯的使用量为85kg，聚氨酯塑料的使用量为65kg，腈硅橡胶的使用量为55kg；其他操作和参数同实施例5。
对比例5
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，可发性聚苯乙烯的使用量为45kg，聚氨酯塑料的使用量为35kg，腈硅橡胶的使用量为35kg；其他操作和参数同实施例5。
对比例6
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，聚丙烯腈基碳纤维的使用量为5kg，中空玻璃微珠的使用量为5kg；其他操作和参数同实施例5。
对比例7
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，聚丙烯腈基碳纤维的使用量为1kg，中空玻璃微珠的使用量为1kg；其他操作和参数同实施例5。
对比例8
与实施例5相比，本对比例的区别在于：聚苯乙烯复合材料的原料中，聚丙烯腈基碳纤维和中空玻璃微珠的使用量均为0kg；其他操作和参数同实施例5。
将实施例5和对比例1-8所得发热保温冒口套进行性能测试，其结果如下表所示：
通过上表可知：本发明所得发热保温冒口套可以起到极好的补缩作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发热保温冒口套，用于向铸造模具(A)中进行补缩，其特征在于，包括基体(1)、发热层(2)、保温层(3)和保护层(4)，
基体(1)内部开设有补缩空腔，所述补缩空腔与铸造模具(A)内部联通，发热层(2)设置在所述补缩空腔内壁，保温层(3)包覆在基体(1)的外侧，保护层(4)包覆在保温层(3)外侧。
2.根据权利要求1所述发热保温冒口套，其特征在于，发热层(2)一端与基体(1)底部齐平，发热层(2)另一端位于基体(1)中部。
3.根据权利要求1所述发热保温冒口套，其特征在于，保温层(3)采用聚苯乙烯复合材料制得。
4.根据权利要求3所述发热保温冒口套，其特征在于，聚苯乙烯复合材料的原料按重量份包括：可发性聚苯乙烯50-80份，聚氨酯塑料40-60份，腈硅橡胶40-50份，物理发泡剂1-2份，木质素磺酸钠1.5-2.5份，歧化松香2-4份，保温蛭石10-20份，聚丙烯腈基碳纤维2-4份，硅藻土10-18份，中空玻璃微珠2-4份，海泡石粉8-16份，对甲磺酸1.5-2.5份，磷酸2-4份，水40-60份。
5.根据权利要求4所述发热保温冒口套，其特征在于，保温蛭石采用如下工艺制备：将蛭石干燥，加入硫酸溶液中，升温搅拌，过滤，洗涤，钠化，加入四甲基溴化铵水溶液，升温搅拌，过滤，洗涤，加入酚醛树脂、碳酸氢铵混合均匀，然后煅烧，粉碎得到保温蛭石。
6.根据权利要求5所述发热保温冒口套，其特征在于，保温蛭石的制备工艺中，干燥时间为4-10h，干燥温度为120-130℃。
7.根据权利要求5或6所述发热保温冒口套，其特征在于，保温蛭石的制备工艺中，将干燥后蛭石加入硫酸溶液中，升温至120-130℃搅拌2-4h。
8.根据权利要求5-7任一项所述发热保温冒口套，其特征在于，保温蛭石的制备工艺中，将钠化后产物加入四甲基溴化铵水溶液中，升温至105-112℃搅拌2-5h，搅拌速度为1200-1400r/min。
9.根据权利要求5-8任一项所述发热保温冒口套，其特征在于，保温蛭石的制备工艺中，煅烧时间为2-4h，煅烧温度为800-900℃。
10.根据权利要求5-9任一项所述发热保温冒口套，其特征在于，保温蛭石的制备工艺中，蛭石、硫酸溶液、四甲基溴化铵水溶液、酚醛树脂、碳酸氢铵的重量比为20-40：100-200：100-200：2-10：0.1-0.2，硫酸溶液的浓度为1.5-2mol/L，四甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1-0.18mol/L。
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