[发明专利]一种离心铸造辐射管涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为各类离心铸造合金钢管涂料及其制备方法，特别涉及一种离心铸造辐射管涂料及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

在机械加工、汽车制造及钢铁工业的热处理行业中，为保证工件的内在质量、以及满足某些表面热处理工艺要求，许多热处理炉采用保护气氛间接加热。由于辐射管加热有效地避免了被加热表面的氧化和脱碳，这就为在保护气氛下进行热处理创造了条件。目前，辐射管应用很广，发展较快。辐射管一般有电加热、煤气加热两种。辐射管加热的方法同其它方法相比，具有很多优点。主要是热效率高，温度分布均匀，可采用各种保护气体，宜于采用程序控制。煤气辐射管的热效率一般可达40-60％。电加热辐射管的一般热效率为69-73％。

目前国内外所生产的辐射管材质基本上都是耐热钢，通过离心铸造而成。辐射管壁面温度比炉内被处理工件的温度通常要高50-100℃，它们都是在相当高的温度下使用的，所以各种耐热钢最高使用温度随着使用条件、可控气氛种类而变化。当炉膛温度比较高时，耐热铸钢已不能满足工艺的要求，需要选用其它材质来制造辐射管。目前国内外通过改进辐射管材质以增加使用寿命和提高总体性能，并研究开发了品质更高的辐射管，包括渗铝低碳无缝钢管、陶瓷管(SiC管)、Si-SiC复合材料等新型辐射管。由于离心铸造耐热钢辐射管具有生产效率高、生产工艺简单等特点，仍在国内外得到广泛使用。辐射管壁厚薄，通常小于15mm，不仅要求表面层组织致密，还要有一定粗糙度，具有一定粗糙度的麻面耐高温辐射管，比普通光滑辐射管辐射面增加，热处理能耗低，节能效果好。辐射管不能有气孔，否则极易使璧管烧穿。尤其是浇铸细长薄璧辐射钢管，热端和冷端的铸型温差较大，在末端金属液温度低，侵入的气泡未及时排出，易形成气孔，所以，生产离心铸造薄壁耐热合金钢辐射管，对涂料要求很严格。过去各厂家多数用刚玉粉涂料和石英粉涂料，但使用后涂料会产生粘附，并且铸件会产生气孔、结疤等现象。

中国发明专利CN1520951公开了一种离心铸造高合金炉管金属型涂料及方法，成分为：锆英粉100KG、硅溶胶5～15KG、荧石粉2～6KG、纤维素80～200G、聚乙烯醇80～200G、膨润土3～8KG；混制方法为：将100KG的锆英粉、荧石粉2～6KG、膨润土3～8KG加入轮碾机内，干混15分钟，加入用水溶解的80～200G纤维素、80～200G聚乙烯醇和5KG水，混碾3小时。加入硅溶胶5～15KG混碾30分钟，由于粘结剂的不同在喷涂后涂层的低温强度增加；由于纤维素和聚乙烯醇的加入，使涂料在低温时的塑性增加，提高了涂料层在浇注时抗冲刷的能力和金属型高速运转时抗震动的能力。但这种炉料用于离心铸造辐射管时，涂料易粘附于辐射管表面，且不易清除，影响辐射管的辐射换热效果。中国发明专利CN1109395也公开了一种离心铸造型桶涂料，它由基料、辅料、水组成，其特征在于它的化学成分(重量％)是将(基料+辅料)作为100％计算，水是(基料+辅料)总重的100～250％，所述(基料+辅料)的化学成分(重量％)为：石英或锆英石中任一种：55～95％，高岭石型耐火粘土：3.5～40％，水玻璃或硅溶胶：1～5％，碳酸钠或苛性钠：0.1～0.5％，羧甲基纤维素钠：0.01～0.1％，所述耐火粘土的粒度要求：＜10μm的颗粒不低于45％，其中＜1μm的颗粒不低于1.5％。但这种炉料用于离心铸造辐射管时，涂料易粘附于辐射管表面，且不易清除，影响辐射管的辐射换热效果。中国发明专利CN1116141公开了一种离心铸造管型涂料，其组成及其重量比是：100份基料、100～120份水、5～8份膨润土、0.15～0.3份Na2CO3、还可加入0.1～0.3份阴离子表面活性剂，其中，基料是硅藻土和石英粉，基料采用计算重量，其余组分采用实际重量，基料的计算重量与其实际重量之间的关系为：W(计)_硅藻土＝3W(实)_硅藻土，W(计)_石英粉＝W(实)_石英粉，该涂料具有很好的悬浮性，低的发气性、很好的脱模性及抗铁水冲刷性能和绝热耐火性能，但用于离心铸造辐射管，不易在管的外表面获得均匀分布的麻面。中国发明专利CN1775414还公开了一种核电厂用离心铸造高合金炉管用涂料的制作配方和工艺。其成分(以100kg计算)：硅微粉30％+硅藻土70％16-25kg、磷酸二氢铝3-5kg、膨润土3-5kg和PVA 0.5-2kg、其余为锆英粉。其制作方法：先将膨润土3-5kg与硅微粉30％+硅藻土70％16-25kg用球磨机混碾，加适量水搅拌1小时，再加入锆英粉搅拌1小时，然后加磷酸二氢铝3-5kg和PVA液0.5-2kg再搅拌2小时，即可得到该涂料。但用于离心铸造辐射管，不易在管的外表面获得均匀分布的麻面。日本专利JP54019420-A也公开了一种离心铸造钢(或镍基合金)管的涂料，涂料中含有B₄C，易在铸管表面形成一层含硼硬化层，有利于提高铸管表面的耐磨性，但用于离心铸造辐射管，不易在管的外表面获得均匀分布的麻面。发明专利RO95387-A也公开了一种用于离心铸钢的耐火涂料，含1.5-5％膨润土、0.3-1.5％淀粉、2-5％水玻璃、0.1-0.2％苯酚或甲醛溶液，但人体吸入苯酚后，会产生呼吸困难和头痛，并刺激眼睛，而甲醛也是原浆毒物，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘，因该涂料对身体有害，不宜用于离心铸造辐射管的生产中。要在辐射管表面获得均匀分布的麻面(亦称刺凸)，理想的离心铸造辐射管涂料层结构应是在平坦的涂料层表面上均匀分布着具有一定孔径、密度与深度的喇叭形小坑孔。由于辐射管壁薄，尽管其浇注温度高，但凝固过程中排出的总热量较少，因此可选用廉价的硅藻土为涂料的耐火固料。为了改善涂料的性能，还加入适量的粘结剂、悬浮剂和助剂等材料。