专利名称：铸件用发热性部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸件用发热性部件。特别涉及由氧化性金属、氧化剂、必要时加入的氧化促进剂、耐火性骨料和玻璃制中空微小球体构成的铸件用发热性部件。该部件的基质由氧化性金属、氧化剂、必要时加入的氧化促进剂、耐火性骨料构成，在该基质中分散包埋着玻璃制中空微小球体。
所谓铸件用发热性部件，是指发热性冒口套筒、发热性型芯、发热性缩颈泥芯、发热性铸模、发热性衬垫及其类似物。
作为本发明铸件用发热性部件的代表例，是发热性冒口套筒，在把发热性冒口套筒安装在铸模上的状态下，注入金属熔液，利用该部件基质中所含的发热材的发热反应和金属熔液本身的热，使分散、包埋在该基质中玻璃制中空微小球体熔融而四散，在该部件的基质中形成小空洞，形成多孔质化，结果，提高该冒口套筒对金属熔液的保温效果，发挥优良的冒口效果。
以发热性冒口套筒作为典型例的现有的铸件用发热性部件，是以锆英石砂那样的耐火性骨料、铝那样的发热性物质和二氧化锰那样的氧化剂为主原料成形的，该发热性部件的视比重为1.2～1.5gr/cc左右，所以把熔融金属注入铸模内后，从熔融状态到凝固期间，对于铸造金属的保温性不能说是良好的。
本发明的目的是提供铸件用发热性部件，在把该部件安装在铸模上的状态下，注入金属熔液后，利用该部件基质自身的发热反应热和熔液本身的热，使分散、包埋在该基质中的玻璃制中空微小球体熔融、四散，结果，在包埋着玻璃制中空微小球体的位置形成小空洞，所以，该基质被多孔质化，从熔融状态到凝固状态期间，对于铸造金属显示出高的保温性和耐火性，发挥优良的冒口效果。
为了实现上述目的，本发明的铸件用发热性部件，由氧化性金属、氧化剂、耐火性骨料和必要时加入的氧化促进剂构成基质成份，在该基质成份中添加玻璃制中空微小球体形成为混合物，使该混合物成形并硬化得到成形体。在该成形体的基质中分散包埋着玻璃制中空微小球体。
本发明的铸件用发热性部件的特点在于，在其基质中分散、包埋着玻璃制中空微小球体。
本发明中使用的玻璃制中空微小球体，例如可采用玻璃杯、玻璃瓶、玻璃餐具等容器用玻璃原料即苏打石灰硅酸盐玻璃(SiO2约72％，Na2O约14～16％，CaO约5～9％)那样通常的玻璃材料制造，熔融温度最高800℃左右。
基质中所含的玻璃制中空微小球体的量至少为10％重量，最好为20～40％重量。玻璃制中空微小球体的粒径在3.0mm以下，最好为1.2mm以下。但并不限定于此。
本发明的铸件用发热性部件，由于在其基质中分散包埋着玻璃制中空微小球体，所以，例如，把本发明铸件用发热性部件的代表例、即发热性冒口套筒安装在铸模的冒口部，铸造熔融金属时，分散包埋在该发热性冒口套筒基质内的玻璃制中空微小球体，在注入了铸模的熔融金属的凝固过程中，利用熔融金属自身的热、和构成冒口套筒基质的发热性材料(氧化金属、氧化剂和必要时加入的氧化促进剂)由于熔融金属的热而引起燃烧反应产生的热，最高在800℃左右熔解而四散，结果，在该套筒基质中以分散状态包埋着玻璃制中空微小球体的位置，形成多数小空洞，基质被多孔质化。这样，基质的保温性不对基质耐火度有影响而显著提高，可发挥优良的冒口效果。
用于制造本发明铸件用发热性部件的原料混合物，是在氧化性金属、氧化剂、耐火骨料和必要时加入的氧化促进剂中，添加玻璃制中空微小球体。在该混合物中，加入无机或有机粘接剂和硬化用催化剂，用砂模造型法即公知的CO2工艺、自硬性型工艺、流动自硬性型工艺、热箱工艺、冷箱工艺，成形为所需的铸件用发热性部件，并使其硬化。
本发明的上述原料混合物成份中，利用注入铸模后的金属熔液的热参与发热反应的成份是氧化性金属和氧化剂，必要时可添加氧化促进剂。
氧化性金属的代表例如粉状和/或粒状的铝，但也可以采用镁和与其类似的金属。
氧化剂可采用氧化铁、二氧化锰、硝酸盐、过锰酸钾等。
本发明铸件用发热性部件，必要时加入的氧化促进剂，例如可采用冰晶石(Na3AlF6)、四氟化铝钾、六氟化铝钾等。
耐火性骨料，可采用铝残灰(铝锭溶解时产生的残渣，以氧化铝为主成份，含有若干金属铝和溶解时使用的助溶剂)、硅、锆英石、镁硅酸盐、橄榄石、石英、铬铁矿等，但并不限于这些。
为了使本发明铸件用发热性部件的原料混合物成型而添加的粘接剂，可采用公知的任何粘接剂，只要在硬化催化剂存在的条件下，将上述原料混合物硬化成能充分保持各种铸件用发热性部件形状的程度即可。具体地说，可采用酚醛树脂、酚醛尿烷树脂、呋喃树脂、碱酚醛可溶树脂和环氧碱树脂等。
这些粘接剂的有效添加量，至少为铸件用发热部件重量的5％即可。
本发明的较好实施例是，在粉末状和/或粒状铝、铝残灰、氧化铁和冰晶石构成的原料混合物内，添加玻璃制中空微小球体，并且采用酚醛尿烷树脂作为粘接剂，成形为作为铸件用发热性部件的发热性冒口套筒并使其硬化。
把该发热性冒口套筒安装在铸模的冒口部，在铸造铸钢那样的高温度金属熔液时使用，这时，利用注入了铸模的金属熔液自身的热、和由该金属熔液本身的热引起的构成该冒口基质的铝粉末与氧化铁的氧化反应产生的热，包埋在套筒基质中的玻璃制中空小球体在约800℃以下的低温熔融并四散。结果，在该套筒基质内形成多个小空洞，耐火度不降低地被多孔质化。因此，从注入铸模的金属熔液的凝固开始到凝固结束期间，多孔质化了的冒口套筒发挥优良的保温性，并且，可保持基质原有的高耐火度。可得到基本上没有铸纹、铸造损伤等铸造缺陷的高质量铸造品，提高成品率。
本发明的较好实施例中，从耐火性、发热性、经济性和容易得到的观点出发，最好把铝锭溶解时产生的渣即铝残灰(主成份除铝外还含有一些金属铝和铝锭溶解时使用的助溶剂)作为骨料使用，但是，把铝残灰作为骨料使用时，如果采用酚醛尿烷树脂作为粘接剂，则尿烷树脂的粘接性在短时间内降低，所以，原料混合物的可使时间(可用时间存放期)缩短，不能实现产品的大量生产化。
本发明的课题之一是要解决该问题。
采用酚醛尿烷树脂作为含有铝残灰的原料混合物的粘接剂时，对原料混合物的可使时间(可用时间存放期)缩短的原因做了探究。发现其原因是，由于铝残灰含有吸湿性的助溶剂，所以该吸湿性助溶剂中含有游离水份，把这样的铝残灰作为原料使用时，如果采用酚醛尿烷树脂作为粘接剂，则它与铝残灰中的水份起化学反应，该树脂的粘接性迅速丧失。
为了避免该现象，本发明中预先将铝残灰加热干燥，使其基本上没有水份，再将其作为骨料使用，则即使采用酚醛尿烷树脂作为粘接剂，由于成为粘接性劣化原因的水份已不存在，所以，原料混合物的可使时间(可用时间存放期)加长，可实现大量生产化。并且，由于使用该粘接剂，可省掉铸件用发热性部件成形后的干燥工序，因此，本发明在工业利用上有显著的优点。
下面用实施例说明本发明。
(实施例1)铝粉末25(重量％)用120～150℃干燥并脱水后的铝残灰 30粒径1.2mm以下的玻璃制中空微小球体 36硝酸钾6冰晶石3在以上混合物中加入9％酚醛尿烷树脂，混练并用芯溜口成形后，通入氨气使其硬化，制成发热性冒口套筒。
这时，作为粘接剂加入了酚醛尿烷树脂的铸件用发热性部件的原料混合物的可使时间(可用时间存放期)，可达到该部件大量生产化的程度。另外，对成形产品不需要干燥工序。
(实施例2)铝粉末 30％硅砂 30％粒径1.2mm以下的玻璃制中空微小球体20％氧化铁(Fe3O4) 12％硝酸钾 8％在以上混合物中加入8％酚醛尿烷树脂，混练并用芯溜口成形后，通入氨气使其硬化，制成发热性冒口套筒。
为了进行比较，采用通常的铸件用发热性套筒制造原料(硅砂、铝、二氧化锰、冰品石的混合物)，用CO2气体法成形与上述实施例同样形状的发热性冒口套筒，进行铸造试验。
采用本发明实施例1和2以及比较例的发热性冒口套筒，以1550℃的铸入温度铸造铸钢，本发明的发热性冒口套筒的冒口效果比比较例优良，无铸造缺陷，因此显著提高成品率。
尤其是采用本发明的发热性冒口套筒时，铸件表面没有缺陷，作为发热性冒口套筒，具有优良的保温性和耐火性。
本发明的铸件用发热部件，具有由氧化性金属、氧化剂、耐火性骨料、必要时加入的氧化促进剂构成的基质，在该基质中分散包埋着玻璃制中空微小球体。在该状态下，安装在需要冒口效果的铸模的要部上使用。
例如，作为本发明铸件用发热性部件的代表例，把发热性冒口套筒安装在铸模的冒口部使用时，利用铸入铸模内的金属熔液的热使得点火发热材(氧化性金属、氧化剂和必要时加入的氧化促进剂的混合物)引起发热反应产生的热、和金属熔液本身的热，使分散包埋在发热性冒口套筒基质内的玻璃制中空微小球体最高在800℃的低温下熔解而四散，在玻璃制中空微小球体与周围基质反应使基质的耐火度劣化前，在基质中形成多个小空腔，结果，基质被多孔质化，所以，在金属熔液的凝固过程中和凝固后也能保持优良的保温性和耐火性，所以，发挥优良的冒口效果，显著提高铸件尤其是铸钢产品的成品率。
权利要求
1.铸件用发热性部件，其特征在于，在由氧化性金属、氧化剂和耐火性骨料构成的基质成份中，添加玻璃制中空微小球体和无机或有机粘接剂，形成为混合物，将该混合物成形并硬化，得到成形体；上述玻璃制中空微小球体分散、包埋在该成形体的基质中。
2.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，基质中的玻璃制中空微小球体至少占10％重量。
3.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，玻璃制中空微小球体的粒径为3mm以下。
4.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，氧化金属是粉末状或粒状铝，或者是二者的混合物。
5.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，氧化剂是氧化铁、二氧化锰、硝酸盐或过锰酸钾中的任一种以上。
6.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，含有氧化促进剂。
7.如权利要求6所述的铸件用发热性部件，其特征在于，氧化促进剂是冰晶石、四氟化铝钾或六氟化铝钾中的任一种以上。
8.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，耐火性骨料是铝残灰、硅砂、橄榄石砂、石英、锆英石砂或镁硅酸盐的任一种以上。
9.如权利要求8所述的铸件用发热性部件，其特征在于，铝残灰经预先干燥，基本上不含有水份。
10.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，粘接剂是CO2工艺、自硬性型工艺、流动自硬性型工艺、热箱工艺或冷箱工艺的砂型造型法中所用的无机或有机粘接剂。
11.如权利要求1所述的铸件用发热性部件，其特征在于，铸件用发热性部件，是发热性冒口套筒、发热性型芯、发热性缩颈泥芯、发热性铸模、发热性衬垫和其类似制品。
全文摘要
本发明的铸件用发热性部件具有由发热材和耐火性骨料构成的基质,在该基质中分解包埋着玻璃制中空微小球体。具有代表性的是发热性冒口套筒,将其安装在铸模的冒口部,利用铸入铸模内的金属熔液的热引起的发热材的反应热和金属熔液本身的热,使分散包埋在基质中的玻璃制中空微小球体熔解而四散,基质被多孔质化,结果,在金属熔液凝固过程中,冒口套筒可保持高保温性和耐火性,发挥优良的冒口效果,显著提高铸件的成品率。
文档编号B22C9/08GK1250699SQ9912174
公开日2000年4月19日 申请日期1999年10月9日 优先权日1998年10月9日
发明者三木正光 申请人:三木正光