本发明涉及铸造
技术领域：
，尤其涉及一种铸造用发热保温冒口套的制备方法。
背景技术：
：随着铸造技术的发展和对铸件质量要求的不断提高，冒口作为常用的铸造工艺措施在铸造中发挥着重要作用。目前在我国许多铸造生产中，还存在工艺设计不合理，造成铸件浇冒口大，加工余量大等使铸件超重、超厚现象普遍存在，金属液利用率低，这些都直接或间接加大了铸造行业能源消耗，降低铸造业经济效益。另外，新型铸造辅助材料没有得到广泛应用，也是阻碍我国铸造业良性、可持续发展的很大原因。比如，在铸件生产过程中凝固收缩阶段，仍采用普通冒口进行补缩，造成所需冒口的体积较大，金属液消耗量大且利用率低，金属液的补缩率仅达到10%左右，而且补缩效果不好，导致铸件致密度低。而且现今清除冒口时掉落的细粉和灰分对铸造砂存在不良影响，尤其发热保温冒口主要燃烧性能不变的情况下，冒口的透气性、发气量及燃烧后的溃散性要求较高，现有的冒口套材料很难得到客户的满意认可。因此，开发一种铸造用发热保温冒口套的制备方法，以较好满足性能使用要求和市场广泛的需求具有长远意义。技术实现要素：本发明的一个目的是提供一种铸造用发热保温冒口套的制备方法。一种铸造用发热保温冒口套的制备方法，包括以下步骤（1）将硝酸铁2~15份、溶解在乙醇中，在通风环境下搅拌加入环氧丙烷3~6份搅拌均匀，得到的深红棕色溶液在3~5min内凝胶，凝胶前加入纳米级平均直径30mm的铝粉4~15份混合均匀，在70℃的真空炉里蒸发5~6d，得到干凝胶，用二氧化碳超临界萃取得到气凝胶；（2）按重量份数计，将河砂110~115、改性硅藻土8~10、玄武岩纤维4~6、改性丙烯酸酯乳液7~9、海藻酸钠1~2、珍珠岩5~7、步骤（1）得到的气凝胶0.5~1，将上述各种重量份数计原料粉碎后混合5~7分钟，然后过20~40目筛，再加适量水搅拌成浆料，成型为冒口套，然后送到辊道窑中烘干，冷却后冒口套内外壁表面喷一层碳化二亚胺水溶液，50~60℃下烘干，即得。本发明进一步的方案为，所述的辊道窑中烘干操作的烘干温度为180~220℃，时间为30~50分钟。本发明进一步的方案为，所述的改性硅藻土的制备方法为:25~30℃，将硅藻土60~70份混入到质量分数10~15%的碳酸钠溶液130~150份中、边搅拌边慢慢加人饱和的氯化钙溶液100~120份，反应1~2h，反应结束后过滤，置于烘箱内，100℃条件下干燥、即得到含碳酸钙的改性硅藻土。本发明进一步的方案为，所述的碳化二亚胺水溶液的质量分数3~5%。本发明进一步的方案为，所述的改性丙烯酸酯乳液的制备方法为在装有温度计、搅拌器、回流冷凝装置的反应釜中依次加入丙烯酸丁酯20~30份、丙烯酸3~5份、丙烯酸羟乙酯10~12份，再加入废弃聚氨酯泡沫22~23份、搅拌溶解后，加入烯丙基磺酸钠乳化剂1~2份、水30~35份、碳酸氢钠12~14份，高速搅拌乳化0.5~1h，得预乳化液，加入水10~30和质量分数5~6%的过硫酸铵水溶液2~4份及质量分数5~6%的亚硫酸氢钠水溶液组成的氧化还原引发剂溶液1~2份，搅拌、加热升温，在45~55℃引发聚合后反应1~2h，后再升温到到88~90℃保温1h，降温到30℃以下，中和，过滤，出料，得到废旧聚氨酯改性丙烯酸酯乳液。本发明的有益效果：本发明采用环氧引发的凝胶化气凝胶，通过向含有两种金属盐的溶液中加入环氧化合物来制备混合金属氧化物凝胶，当合成这些混合金属氧化物气凝胶时，水解和缩合反应可在气凝胶框架内生成不同的网络结构，独立的互相贯穿网络结构，另外，一种金属氧化物可以作为主氧化物结构所支撑的独立实体而存在。用来合成互相贯穿的金属氧化物-聚合物气凝胶网络，而改性硅藻土具有优异的阻隔性能，既可以实现对水和有机溶剂的阻隔，又可以很好地阻隔空气中的氧气、二氧化碳等气态物质。特别是硅酸盐的剥离是阻止液体和气体向复合材料内部渗透的关键因素，硅藻土均匀分散在冒口套基体中自组装排列，这种特殊的结构使得冒口套显示出非常卓越的透气性，应用本发明的技术方案，发热保温冒口在燃烧过程中，发热材料和保温材料经过烧结形成一种多孔性材料结构，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝，材料化学性能稳定，耐火度高能抵抗金属的侵蚀，落砂时冒口呈块状脱落且对环境无污染，而保温冒口粘结剂受热粘结作用后，冒口呈块状脱落尤其砂冒口不粘砂，清理容易，增不污染环境。碳化二亚胺交联剂改善冒口套的耐水性、耐溶剂性、耐磨性、耐温性、附着力和耐久性，且对玄武岩纤维进行表面处理，提高冒口套的强度，珍珠岩的加入进一步提高冒口套的保温性能。本发明相比现有技术，具有以下优点：现有的保温冒口主要用砂子，漂珠，粉煤灰，耐火纤维棉等绝热保温材料做成。纯保温不能发热，目的是减缓冒口套内铁水的凝固时间，提高补缩效率。发热保温冒口，是在制作冒口时加入一定量的铝热剂，助熔剂，氧化剂与上述绝热保温材料而成。发热同时兼具保温功能。浇铸时，本发明公开的保温发热冒口套放出的热量使其冒口内铁液温度升高，使冒口内金属液凝固时间变长，延长补缩时间，提高冒口对铸件的补缩效率。具体实施方式下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。实施例1一种铸造用发热保温冒口套的制备方法，包括以下步骤（1）将硝酸铁15份、溶解在乙醇中，在通风环境下搅拌加入环氧丙烷6份搅拌均匀，得到的深红棕色溶液在5min内凝胶，凝胶前加入纳米级平均直径30mm的铝粉15份混合均匀，在70℃的真空炉里蒸发6d，得到干凝胶，用二氧化碳超临界萃取得到气凝胶；（2）按重量份数计，将河砂115、改性硅藻土10、玄武岩纤维6、改性丙烯酸酯乳液9、海藻酸钠2、珍珠岩7、步骤（1）得到的气凝胶1，将上述各种重量份数计原料粉碎后混合7分钟，然后过40目筛，再加适量水搅拌成浆料，成型为冒口套，然后送到辊道窑中烘干，冷却后冒口套内外壁表面喷一层碳化二亚胺水溶液，60℃下烘干，即得。本发明进一步的方案为，所述的辊道窑中烘干操作的烘干温度为220℃，时间为50分钟。本发明进一步的方案为，所述的改性硅藻土的制备方法为:30℃，将硅藻土70份混入到质量分数15%的碳酸钠溶液150份中、边搅拌边慢慢加人饱和的氯化钙溶液120份，反应2h，反应结束后过滤，置于烘箱内，100℃条件下干燥、即得到含碳酸钙的改性硅藻土。本发明进一步的方案为，所述的碳化二亚胺水溶液的质量分数5%。本发明进一步的方案为，所述的改性丙烯酸酯乳液的制备方法为在装有温度计、搅拌器、回流冷凝装置的反应釜中依次加入丙烯酸丁酯0份、丙烯酸5份、丙烯酸羟乙酯12份，再加入废弃聚氨酯泡沫23份、搅拌溶解后，加入烯丙基磺酸钠乳化剂2份、水35份、碳酸氢钠14份，高速搅拌乳化1h，得预乳化液，加入水30份和质量分数6%的过硫酸铵水溶液4份及质量分数6%的亚硫酸氢钠水溶液组成的氧化还原引发剂溶液2份，搅拌、加热升温，在55℃引发聚合后反应2h，后再升温到到90℃保温1h，降温到30℃以下，中和，过滤，出料，得到废旧聚氨酯改性丙烯酸酯乳液。实施例2一种铸造用发热保温冒口套的制备方法，包括以下步骤（1）将硝酸铁15份、溶解在乙醇中，在通风环境下搅拌加入环氧丙烷3份搅拌均匀，得到的深红棕色溶液在5min内凝胶，凝胶前加入纳米级平均直径30mm的铝粉4份混合均匀，在70℃的真空炉里蒸发5d，得到干凝胶，用二氧化碳超临界萃取得到气凝胶；（2）按重量份数计，将河砂110、改性硅藻土8、玄武岩纤维4、改性丙烯酸酯乳液7、海藻酸钠1、珍珠岩5、步骤（1）得到的气凝胶0.5，将上述各种重量份数计原料粉碎后混合5分钟，然后过20目筛，再加适量水搅拌成浆料，成型为冒口套，然后送到辊道窑中烘干，冷却后冒口套内外壁表面喷一层碳化二亚胺水溶液，50℃下烘干，即得。本发明进一步的方案为，所述的辊道窑中烘干操作的烘干温度为180℃，时间为30分钟。本发明进一步的方案为，所述的改性硅藻土的制备方法为:25℃，将硅藻土60份混入到质量分数10%的碳酸钠溶液130份中、边搅拌边慢慢加人饱和的氯化钙溶液100份，反应1h，反应结束后过滤，置于烘箱内，100℃条件下干燥、即得到含碳酸钙的改性硅藻土。本发明进一步的方案为，所述的碳化二亚胺水溶液的质量分数3%。本发明进一步的方案为，所述的改性丙烯酸酯乳液的制备方法为在装有温度计、搅拌器、回流冷凝装置的反应釜中依次加入丙烯酸丁酯20份、丙烯酸3份、丙烯酸羟乙酯10份，再加入废弃聚氨酯泡沫22份、搅拌溶解后，加入烯丙基磺酸钠乳化剂1份、水30份、碳酸氢钠12份，高速搅拌乳化0.5h，得预乳化液，加入水10和质量分数5%的过硫酸铵水溶液2份及质量分数5%的亚硫酸氢钠水溶液组成的氧化还原引发剂溶液1份，搅拌、加热升温，在45℃引发聚合后反应1h，后再升温到到88℃保温1h，降温到30℃以下，中和，过滤，出料，得到废旧聚氨酯改性丙烯酸酯乳液。对比例1本对比例与实施例2相比，在步骤（2）中，省去步骤（1）得到的气凝胶成分，除此外的方法步骤均相同。对比例2本对比例与实施例2相比，在步骤（2）中，省去改性丙烯酸酯乳液成分，除此外的方法步骤均相同。对比例3为普通砂型冒口，对比例4为普通保温冒口。表1各实施例和对比例粘土增强剂的性能测试结果注：按射砂工艺制成的冒口套试样:将冒口套混合料按gb/t2684的规定制取试样，试样尺寸为φ50*50mm；gb/t5611界定的以及下列术语和定义适用于本文件发热保温冒口套；用具有发热、保温、耐火等性能的材料和粘结剂制成的冒口套；保温时间试样在发热剂的氧化发热反应燃烧过程中，温度高于1200℃时的持续时间，单位s；最高发热温度试样高温下发生发热剂的氧化发热反应时达到的最高温度值，单位℃导热系数单位时间内在单位温度梯度下沿热流方向通过材料单位面积传递的热量，单位w/cm·k发热能力：单位质量的冒口套材料完全发生发热剂的氧化发热反应时所放出热量的能力，单位:kj/g。为验证发热保温冒口在铸件补缩性能上的优越性，特进行了以下对比试验，对比对象为:普通砂型冒口、普通保温冒口、发热保温冒口实施例1~2。三种冒口套尺寸规格相同，冒口壁厚均为10m，冒口内径为120mm，内高为125mm，试验条件为:浇注温度为1520℃的缸体铸钢件，浇注时间为25秒，总浇注量为125公斤，试验次数为15次，试验结果如表2所示表2冒口对比试验结果冒口实施例1实施例2对比例3对比例4冒口凝固时间17518590112补缩效率42451225冒口根部出现缩孔次数00139从表2可以看出，本发明公开的冒口套发热同时兼具保温功能。浇铸时，本发明公开的保温发热冒口套放出的热量使其冒口内铁液温度升高，使冒口内金属液凝固时间变长，延长补缩时间，提高冒口对铸件的补缩效率。当前第1页1 2 3