一种制备高强度铸造用石墨模具的原料组合物及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铸造模具领域，具体地说，设及一种制备高强度铸造用石墨模具的原 料组合物及方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代铸造工艺技术的不断改进提升，冶金行业中中小件金属铸造用的模具主 要采用砂型模具和人造石墨模具，石墨模具相比砂型模具其优点在于能够反复多次使用， 生产工时短，铸件质量好等。但是现有石墨模具容易出现断裂、抗氧化性能差、气孔率大等 缺陷。
[0003] 现有石墨模具是将石油焦经过般烧、破碎，按不同粒级置于高溫混捏机中进行混 捏制成混合干粉，混合干粉中加入烙化的粘结剂中溫煤渐青进行混捏处理，制成混捏物件。 利用混捏物件通过振动成型制成石墨材料初胚，将成型初胚冷却至室溫，后进行赔烧处理， 将其一次赔烧品进行浸溃，冷却后进行二次赔烧后进行石墨化处理，即得石墨模具材料。
[0004] 现有石墨模具材料生产用的石油焦其理化指标：
[0006] 所用粘结剂中溫煤渐青理化指标：
[0008] 所用浸溃剂中溫煤渐青理化指标为：
[0010] 现有原料生产的石墨模具材料理化指标：
[0011]
[0012] 抗氧化性能650°C下空气中100小时失重率为10%。
[0013] 现有原料生产的石墨模具具有如下缺陷：
[0014] (1)纯石油焦和中溫煤渐青铸成的石墨模具，体积密度偏低，气孔率大，渗透率大， 在铸造时容易产生渗透现象；
[0015] (2)抗折强度偏小，容易造成铸造模具断裂；
[0016] (3)高溫抗氧化性能较差，模具使用周期短。
[0017] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0018] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种制备体积密度大、抗折强度高、抗氧化 性能好的铸造用石墨模具的原料组合物。
[0019] 为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
[0020] 一种制备高强度铸造用石墨模具的原料组合物，其特征在于，所述的原料组合物 按重量百分比，其组成为：
[0021] 般后辆青焦 55~65% 般后石油焦 10~20% 氮化测 1~4〇/〇 改质高温據渐青 20~24%;
[0022] 优选，所述的原料组合物按重量百分比，其组成为：
[0023] 般后满青焦 60% 锻后石油焦 15% 氮化棚 3% 改质高温煤棚青 22?/，。
[0024] 现有技术中，一般采用纯石油焦和中溫煤渐青作为原料制备石墨模具，但制备的 石墨模具体积密度偏低，气孔率大，渗透率大，在铸造时容易产生渗透现象；抗折强度偏小， 容易造成铸造模具断裂；高溫抗氧化性能较差，模具使用寿命短。本发明在进行了大量的试 验后，最终得到了一种新的制备高强度铸造用石墨模具的原料组合物，在铸造行业中可W 代替普通纯石油焦石墨模具材料。
[00巧]本发明中，W般后渐青焦为骨料，般后石油焦作为辅料，改质高溫煤渐青作为粘结 剂，氮化棚作为添加剂。试验表明，采用本发明的原料组合物制备的铸造用石墨模具体积密 度大、抗折强度高、抗氧化性能好。
[0026] 进一步的，所述的般后渐青焦和般后石油焦的粒度均大于Omm并且小于等于 0. 8mm〇
[0027] 更进一步的，粒度大于Omm并且小于0. 8mm的般后渐青焦中粒度按照如下重量百 分比分布：
[002引 0臟 <粒度《0. 075臟的般后渐青焦为25 %~35%，
[0029] 0. 075mm<粒度《0. 5mm的般后渐青焦为45 %~55%，
[0030] 0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后渐青焦为15 %~25%;
[003。 粒度大于Omm并且小于0. 8mm的般后石油焦中粒度按照如下重量百分比分布：
[00础 0臟 <粒度《0. 075臟的般后石油焦为25 %~35%，
[0033] 0. 075mm<粒度《0. 5mm的般后石油焦为45 %~55%，
[0034] 0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后石油焦为15 %~25%。
[0035] 本发明采用运样的粒度分布可W使混合干料达到最大堆积密度，制备出来的材料 体积密度高，强度大，抗氧化性能好。
[0036] 本发明的目的还在于提供一种制备高强度铸造用石墨模具的方法，采用该方法制 备的铸造用石墨模具体积密度大、抗折强度高、抗氧化性能好。
[0037] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0038] 一种制备高强度铸造用石墨模具的方法，该方法包括如下步骤：
[003引1)备料：配比本发明所述的原料组合物；
[0040] 2)混捏：将备好的原料采用先干混再湿混的方式混捏均匀；
[0041] 3)惊料：将混捏好的糊料进行惊料处理；
[0042] 4)成型：将经惊料处理的糊料倒入成型容器中进行成型处理；
[0043] 5) -次赔烧：将经压型的待烧品放入赔烧炉中进行一次赔烧；
[0044] 6)浸溃；将一次赔烧品放入浸溃罐中，在保持真空和加压的状态下注入浸溃剂进 行浸溃处理，使浸溃剂进入一次赔烧品中；
[0045]7)二次赔烧：将浸溃品放入赔烧炉中进行二次赔烧；
[004引8)石墨化：将二次赔烧品放入石墨化炉中进行石墨化，得到石墨化品；
[0047]9)机械加工：将石墨化品进行机械加工得到高强度铸造用石墨模具。
[0048] 具体地说，所述的般后渐青焦和般后石油焦的粒度均大于Omm并且小于等于 0. 8mm〇
[0049] 更进一步的，粒度大于Omm并且小于等于0. 8mm的般后渐青焦中粒度按照如下重 量百分比分布：
[0050](tom<粒度《0. 075臟的般后渐青焦为25 %~35%，
[005U 0. 075臟 <粒度《0. 5臟的般后渐青焦为45 %~55%，
[005引0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后渐青焦为15 %~25%;
[0053] 粒度大于Omm并且小于等于0. 8mm的般后石油焦中粒度按照如下重量百分比分 布：
[0054](tom<粒度《0. 075臟的般后石油焦为25 %~35%，
[00巧]0. 075臟 <粒度《0. 5臟的般后石油焦为45 %~55%，
[005引0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后石油焦为15 %~25%。
[0057] 其中，步骤2)中，所述的干混是将般后渐青焦、般后石油焦和氮化棚进行干混得 到干混物料，干混溫度110~130°C，干混时间35~45min;所述的湿混是将改质高溫煤渐 青加入干混物料中进行湿混，湿混溫度130~160°C，湿混时间40~55min。
[0058] 步骤3)中，所述的惊料是将混捏好的糊料降溫至110~130°C，惊料时间10~ 20min。
[0059] 步骤4)中，所述的成型为将经惊料处理的糊料倒入成型容器中，通过压力机将糊 料从成型容器的开口处分2~3次下料，预压压力2~5MPa，振压压力6~12Mpa，压制时 间 8 ~15min。
[0060] 所述的一次赔烧的时间为550~650小时，一次赔烧的最高溫度为900~lioor; 具体为：在隔绝空气的情况下，按升溫曲线逐步升溫，在最高溫度900~Iiocrc条件下进行 一次赔烧550~650小时。
[0061] 所述的二次赔烧的时间为400~500小时，二次赔烧的最高溫度为750~850°C; 具体为：在隔绝空气的情况下，按升溫曲线逐步加热，在最高溫度750~850°C条件下进行 二次赔烧400~500小时。
[0062] 步骤6)中，所述的浸溃为：浸溃剂在一次赔烧品的增重比为13~20%，预热溫度 300~350°C，预热时间15~20小时，浸溃罐真空压力-0. 086MPa，抽真空时间60~90min， 注浸溃剂溫度140~160°C，加压压力1. 7~1. 85MPa，加压时间6~8小时；所述的浸溃剂 为中溫煤渐青。
[0063] 步骤8)中，所述的石墨化为将二次赔烧品放入石墨化炉中，在隔绝空气的情况 下，加入提纯气体，使赔烧品加热到2300~3000°C进行石墨化；当所述的石墨化炉为艾奇 逊炉时，送电时间为50~80小时；当所述的石墨化炉为内热串接炉时，送电时间为9~15 小时。
[0064] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0065] (1)采用本发明提供的原料组合物和方法制备的铸造用石墨模具体积密度大、抗 折强度高、抗氧化性能好；
[0066] (2)采用本发明提供的原料组合物和方法制备的铸造用石墨模具使用寿命长。
【具体实施方式】
[0067] W下为本发明的【具体实施方式】部分，所述的实施例是为了进一步描述本发明，而 不是限制本发明。
[0068] 实施例1
[0069] 1)配料：原料按粒度大于Omm并且小于等于0. 8mm的般后渐青焦1. 1吨、粒度大 于Omm并且小于等于0. 8mm的般后石油焦0. 4吨、氮化棚0. 02吨和改质高溫煤渐青0. 48 吨备料；
[0070] 2)混捏：将备好的般后渐青焦、般后石油焦和氮化棚倒入混捏锅中揽拌