一种大口径球墨铸铁管模涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术选用多种不同粒径大小的珍珠岩和硅藻土为混合耐火骨料，配合钠基膨润土和/或锂基膨润土与羧基化累托石组成的复合悬浮剂，以及添加空心微珠，和常用的粘结剂制备得到了一种大口径球墨铸铁用水基离心铸造管模涂料，所述涂料具有优异的悬浮稳定性和高温抗裂性，以及低的发气性、渗透性和吸湿性。与此同时，本发明专利技术还通过对特定的喷涂工艺进行调整优化，将大口径球墨铸铁管模涂料涂覆在管模表面，经过离心铸造后制备得到的大口径球墨铸铁管表面无气孔、粘砂、缩孔等表面缺陷，表面质量优异。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径球墨铸铁管模涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于耐火涂料
，特别涉及一种大口径球墨铸铁管模涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
离心铸造是在离心力场下浇注和成形的铸造方法，是大口径球墨铸铁管件生产的主要方法。其中，管模是离心铸造中热态工作的模具，在连续生产中承受急剧的热交变负荷，当残余应力的积累超过材料的极限强度后会产生热裂纹网格，超过一定程度管模会报废。管模价格昂贵，为降低生产成本，改善管模生产条件，延长管模寿命，目前保护管模有效方法有两种：涂覆铸造涂料和布树脂砂。由于树脂砂法所生产的铸管表面质量比较差，且生产中产生有害气体对环境有污染，已被涂料法所淘汰。铸造涂料是指在铸造过程中用于附着在铸型及芯子上起隔离金属液作用的，具有特定功能的一层铸造辅助材料。一般铸造涂料都由耐火填料、液态载体、粘结剂、悬浮稳定剂、其他助剂等材料组成。通常铸造涂料具有如下特定功能：防止铸件粘砂；提高铸件表面光洁度；加固砂型芯表面；屏蔽或隔离作用(S，N及其他气体)；防止铸造缺陷(脉纹、烧结气孔及砂孔等)；铸件表面合金化和晶粒细化；调节铸件凝固温度场(焓变铸造涂料、保温铸造涂料)；减少铸件落砂和清理劳动量，节约工时。由于高温铁水直接作用于涂层表面，因此在浇注的瞬间，涂层表面温度将达到1200～1300℃，在此状态下涂料性能需保持稳定，不得出现熔融、分解、软化等现象。然而，现有技术中，由于铸造涂料的配方不合理，以及铸造工艺的参数设置不完善，导致离心铸造工艺生产的铸件容易出现粘砂、气孔、裂纹、搭接、缩孔、带状层理、或雨淋等表面缺陷。对此，现有技术的从业人员希望从铸造涂料的配方组成、铸造工艺的参数设置等方面出发，解决离心铸造工艺过程中出现的各种缺陷。例如：孟昭晖等人专利技术的专利文献(CN2013103687637，高合金管离心铸造高温涂料及其制造方法)公开了添加石英粉和锆英石粉以提高耐高温性能、调节铸造系统热阻、控制铸管的冷却速度；水玻璃和硅溶胶为高温粘结剂，能够提高高温条件下涂料的粘附效果，避免在涂料表面出现气泡，采用聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素和海藻胶可以增加涂料的初始粘结强度，避免出现气孔、夹渣和毛刺等现象，提高了高合金离心铸造管的质量。孔国滨等人专利技术的专利文献(CN201210042129x，管模涂料制备及施工方法)公开了膨润土、硅藻土、粉状珍珠岩和水组成的管模涂料，通过优化涂料的制备工艺，成功得到发气量更低、强度更高、悬浮性更高、脱模性更好的涂料，提高管子的成型合格率，提升管子的外观质量。可见，从铸造涂料的配方组成、铸造工艺的参数控制等方面出发，解决离心铸造工艺过程中出现的各种缺陷仍然是该行业的研究重点、热点和难点。众所周知，硅藻土是铸造涂料中常用的耐水粉料，其主要由一种单细胞水生藻类植物的骨骼遗骸化石组成，具备孔隙度高、吸附性强、容重小、熔点高、隔热、吸声、折射率低、化学性能稳定等特点，属于不可再生资源，成本较高。因此，如何制备一种成本低廉、性能优异、表面质量高的适合大口径球磨铸铁用的管模涂料具有重要的现实意义和市场应用前景。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的一个目的在于提供一种大口径球墨铸铁管模涂料，该涂料配比简单、成本低廉，具有较高的抗冲蚀性能、耐火强度和脱模性，以及较低的发气量、渗透性和吸湿性和长时间的储存稳定性能。本专利技术的另一个目的在提供上述大口径球墨铸铁管模涂料的制备方法。本专利技术的另一个目的在提供上述大口径球墨铸铁管模涂料的应用，通过特定的喷涂工艺制备耐火涂层，经过离心铸造工艺后制备得到的大口径球墨铸铁管具有良好的表面质量。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案，一种大口径球墨铸铁管模涂料，包括以下重量份数的原料：珍珠岩100-150份，硅藻土0-30份，复合悬浮剂3-10份，粘结剂0-15份，空心微珠0.05-0.5份，水100-300份。所述珍珠岩包括按重量百分比计，25-40％的具有粒径为50<d<60μm的第一颗粒，50-70％的具有粒径为37<d<48μm的第二颗粒，以及5-10％的具有粒径为d<30μm的第三颗粒；二氧化硅含量为80-85％；所述硅藻土包括按重量百分比计，大于90％的具有粒径为25<d<38μm的粒径，二氧化硅含量大于85％；所述复合悬浮剂包括按照重量百分比计，60-80％的钠基膨润土和/或锂基膨润土和20-40％的羧基化累托石。所述粘结剂选自水玻璃、磷酸铝、三聚磷酸钠、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、或聚丙烯酸酯的一种或多种。所述空心微珠具有40-70μm的平均粒径，占据空心球总体积70％或更多的空腔，从1200℃至1450℃的软化点，5-6的莫氏硬度，20-40MPa的抗压强度，由硅酸盐、或金属氧化物制备而成。作为优选，一种大口径球墨铸铁管模涂料，包括以下重量份数的原料：珍珠岩120-150份，硅藻土10-20份，复合悬浮剂5-10份，粘结剂5-15份，空心微珠0.25-0.5份，水100-300份。作为优选，一种大口径球墨铸铁管模涂料，包括以下重量份数的原料：珍珠岩120-150份，硅藻土5-15份，复合悬浮剂5-8份，粘结剂5-12份，空心微珠0.25-0.4份，水150-250份。作为优选，所述一种大口径球墨铸铁管模涂料还包括以下助剂，例如分散剂、流平剂、消泡剂、矿化剂、悬浮稳定剂等，加入量为涂料总重量的1-3％。所述一种大口径球墨铸铁管模涂料的粘度为40-45s(T6杯粘度)。本专利技术还提供了一种大口径球墨铸铁管模涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)复合悬浮剂的制备1.按重量份计，称取累托石100份加入1000份水中，搅拌均匀，升温至70-80℃后加入5-10份含有氨基的硅烷化合物，反应12-14h后，过滤，得到氨基改性的累托石；2.将步骤1得到的氨基改性的累托石和丁二酸酐按照羧基和氨基1：1的摩尔比加入溶剂中，调节pH值为4.0反应6-7h后，过滤干燥即制备得到羧基化累托石；3.将步骤2得到的羧基化累托石与钠基膨润土和/或锂基膨润土按照配方量混合均匀即制备得到复合悬浮剂；(2)称取配方量1/2的水，与步骤(1)得到的复合悬浮剂混合，搅拌6-10h后，加入粘结剂和硅藻土后继续搅拌1-2h后，加入剩余水，珍珠岩和空心微珠，继续搅拌2-4h；(3)将步骤(2)制备得到的混合物移入胶体磨中，研磨1-2h后，移入发射罐后室温放置12h进行陈化，即得到一种大口径球墨铸铁管模涂料。本专利技术还提供了一种大口径球墨铸铁管模涂料的施工方法，包括以下步骤：(1)将管模清洗干净，升温至160-200℃，轴向温差≤30℃，备用；(2)向步骤(1)所述的管模喷涂大口径球墨铸铁管模涂料，喷嘴距管模距离为200-400mm，管模转速为40-60r/min，喷涂风压为0.4-0.6Mpa，喷涂管道压力为0.25-0.4Mpa，喷涂罐罐压0.45-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：/n珍珠岩100-150份，硅藻土0-30份，复合悬浮剂3-10份，粘结剂0-15份，空心微珠0.05-0.5份，水100-300份；/n所述复合悬浮剂包括按照重量百分比计，60-80％的钠基膨润土和/或锂基膨润土和20-40％的羧基化累托石。/n

【技术特征摘要】
1.一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
珍珠岩100-150份，硅藻土0-30份，复合悬浮剂3-10份，粘结剂0-15份，空心微珠0.05-0.5份，水100-300份；
所述复合悬浮剂包括按照重量百分比计，60-80％的钠基膨润土和/或锂基膨润土和20-40％的羧基化累托石。


2.根据权利要求1所述的一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：所述珍珠岩包括按重量百分比计，25-40％的具有粒径为50<d<60μm的第一颗粒，50-70％的具有粒径为37<d<48μm的第二颗粒，以及5-10％的具有粒径为d<30μm的第三颗粒。


3.根据权利要求1-2任一项所述的一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：所述硅藻土包括按重量百分比计，大于90％的具有粒径为25<d<38μm的颗粒。


4.根据权利要求1-2任一项所述的一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：所述粘结剂选自水玻璃、磷酸铝、三聚磷酸钠、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、或聚丙烯酸酯的一种或多种。


5.根据权利要求1-2任一项所述的一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：所述空心微珠具有40-70μm的平均粒径，占据空心球总体积70％或更多的空腔，从1200℃至1450℃的软化点，5-6的莫氏硬度，20-40MPa的抗压强度，由硅酸盐、或金属氧化物制备而成。


6.根据权利要求1-5任一项所述的一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：珍珠岩120-150份，硅藻土10-20份，复合悬浮剂5-10份，粘结剂5-15份，空心微珠0.25-0.5份，水100-300份。


7.根据权利要求1-5任一项所述的一种大口径球墨铸铁管模涂料，其特征在于：珍珠岩120-150份，硅藻土5-15份，复合悬浮剂5-8份，粘结剂5-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：暴延强，梅燕娜，王世锋，杨京龙，孔少华，宋斌，林雪川，赵文亮，董小宏，于礼勇，张胜平，
申请(专利权)人：广东新兴铸管有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44