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硼砂對鑄鋼消失模涂料剝離性的影響

作者:小編  瀏覽量:1851  發(fā)布日期:2020-8-21 09:34:46

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涂料作為消失模鑄造工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一,其性能直接影響消失模鑄造工藝的成功與否。消失模鑄造涂料主要包括耐火骨料,添加劑和載液,耐火骨料通常采用石英粉、莫來石、鋯英粉、石墨粉、高鋁礬土、剛玉粉等,添加劑主要包括粘結(jié)劑,懸浮劑,各種助劑(表面潤濕劑,消泡劑,防腐劑等),載液分為乙醇和水[2]。消失模鑄造用涂料應(yīng)具有良好的工藝及工作性能:

(1)高的強(qiáng)度和剛度,防止造型時模樣變形和被干砂損傷;(2)高的耐火性能,防止?jié)沧r鑄件表面粘砂;(3)優(yōu)異的透氣性,可以快速導(dǎo)出模樣氣化的產(chǎn)物;(4)較強(qiáng)的附著力,防止生產(chǎn)過程中涂層開裂甚至脫落;(5)良好的涂掛性,使用時能方便的涂覆一定厚度的涂層;(6)良好的燒結(jié)及剝離性,即在澆注后形成易于自動剝落的涂料殼,從而獲得表面光潔的鑄件。

中國鋁業(yè)股份有限公司連城分公司采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)電解鋁用陽極鋼爪,消失模鑄鋼涂料是以石英粉(純度>99%)和鋯英粉作為耐火骨料,添加商品化的添加劑配制而成,此種涂料具有較好的強(qiáng)度與剛度,優(yōu)異的透氣性能,良好的涂掛性能與耐火度,但澆注后涂料的剝離性不佳,鑄件表面粘附一層未能燒結(jié)且酥脆的涂料層,即粘粉缺陷,為鑄件的后期清理工作中帶來困難。

依據(jù)燒結(jié)剝離型涂料的理論基礎(chǔ),涂料在澆注溫度下必須生產(chǎn)一定數(shù)量的低熔物,低熔物促進(jìn)耐火骨料燒結(jié)并粘著在鑄件表面上,鑄件冷卻時的收縮率與涂料層的收縮率不同,從而涂料燒結(jié)層從鑄件表面自動剝離,獲得表面光潔的鑄件。

采用加入硼砂作為燒結(jié)助劑來改善消失模鑄鋼涂料的剝離性。

1·試驗材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1耐火骨料

石英粉具有資源豐富、價格低廉等優(yōu)點,鋯英粉具有耐火度高,化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點。本試驗采用石英粉純度為99%,鋯英粉純度為65%,200~220目的復(fù)合耐火骨料。

1.1.2添加劑

商品化的添加劑,硼砂。

1.1.3載液

采用水作為載液,具有來源廣,成本低,對人身體無害等優(yōu)點。

1.2試驗方法

采用單因素試驗,即在中國鋁業(yè)股份有限公司連城分公司現(xiàn)有涂料中加入硼砂,硼砂加入量分別為0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%,現(xiàn)場實際澆注后分別考察它們的剝離性,澆注溫度為1580℃,材質(zhì)為普通碳鋼,試驗配比見表1。

按表1配比分別稱量耐火骨料、添加劑、硼砂的質(zhì)量,然后按圖1涂料配制工藝進(jìn)行涂料的制備。先將添加劑和硼砂加入水中高速分散攪拌30~40min,然后將復(fù)合耐火骨料加入水溶液中高速攪拌3h,再低速攪拌1h后裝桶備用。

涂料的涂掛采用浸涂法,該方法生產(chǎn)效率高,涂掛均勻。涂掛后的聚苯乙烯模樣放入烘房內(nèi)烘干,烘房內(nèi)溫度保持在50~60℃,且保持烘房內(nèi)通風(fēng)良好,以使烘房內(nèi)濕度不能太大。模樣涂掛3遍涂料,涂料殼層厚度達(dá)2~3mm,裝箱造型后進(jìn)行澆注。

2·試驗結(jié)果及討論

2.1試驗結(jié)果

鑄件澆注后涂料層的剝離效果如圖2所示,可以看出涂料中不加硼砂(圖2a)的鑄件澆注后涂料殼剝離性差,出現(xiàn)粘粉缺陷,鑄件清理困難。涂料中加入0.5%硼砂(圖2b),涂料的剝離性有所改善,粘粉缺陷減少,但是在鑄件的肩部及橫梁的側(cè)面還有粘粉現(xiàn)象。涂料中加入1.0%硼砂(圖2c),涂料的剝離效果與加入0.5%硼砂相比沒有明顯區(qū)別,在鑄件的肩部及橫梁的側(cè)面同樣出現(xiàn)粘粉現(xiàn)象。涂料中加入1.5%硼砂(圖2d),涂料的剝離性有較明顯的改善,鑄件的肩部粘粉缺陷基本消除,但是橫梁的側(cè)面還有粘粉現(xiàn)象。涂料中加入2.0%硼砂(圖2e),涂料殼的剝離效果良好,涂料殼大片從鑄件表面剝離,鑄件表面質(zhì)量高,只有在鑄件的熱結(jié)部位,冒口頸縮部分與冒口下方的橫梁側(cè)面的涂料殼不能自動剝離,但是涂料殼已經(jīng)燒結(jié),用錘子輕輕敲打即可從鑄件表面剝離下來。涂料中加入2.5%硼砂(圖2f),涂料殼大部分從鑄件表面自動剝離,但是在鑄件的頸縮部位及腿部出現(xiàn)了過燒現(xiàn)象,即涂料燒熔,粘附在鑄件表面。

因此硼砂加入量為2.0%時符合試驗要求,硼砂的加入明顯改善涂料的燒結(jié)性及剝離性,提高了鑄件表面質(zhì)量,降低了鑄件的清理難度。

2.2討論

石英粉與鋯英粉的復(fù)合骨料耐火度高,澆注時涂層中有較多的空隙,從而使鋼水滲透到涂料淺表層中,導(dǎo)致了鑄件的粘粉,涂層剝離性差;而硼酸是一種低熔點的物質(zhì),在其加入一定量到涂料后,會均勻分布在整個耐火骨料之間,由于其熔點低(熔點約為500℃),澆注時涂層中硼砂會首先熔融,形成的液態(tài)玻璃相,會像粘結(jié)劑一樣將周圍的骨料粉料粘接起來,這些玻璃相將鋼水阻擋,防止鋼水對涂料的滲透。這樣既不會降低骨料本身的耐火度又使整個骨料粉料顆粒粘結(jié)起來,保證了涂料有較好的耐火度又有較低的燒結(jié)溫度。


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