[发明专利]离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法

说明书

本发明涉及一种离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法，特别涉及一种用于核电站主管道在离心铸造中的脱模涂料及其涂刷方法。所述脱模涂料，包括用于涂覆在铸造模具表面的基体涂料和用于涂覆在铸造模具表面上的基体涂料层的表面涂料，所述基体涂料包括组分A、组分B、组分C、组分D，组分A为石墨粉，组分B为铝矾土或硅藻土，组分C为滑石粉，组分D为硅溶胶或磷酸铝;表面涂料包括组分E、组分F、组分G、组分H、组分I，组分E为石英粉或高铝粉或氧化锆粉，组分F为锆英粉或锆石粉或刚玉粉或铝矾土，组分G为硅微粉或硅藻土，组分H为含硼矿渣粉，组分I为羟甲基纤维素水溶液或聚丙烯酰胺羟或海藻酸钠。

技术领域

本发明涉及一种离心铸造铸件的脱模涂料及其涂刷方法，特别涉及一种用于核电站主管道在离心铸造中的脱模涂料及其涂刷方法。

背景技术

随着低碳环保的理念日渐深入人心，核电这种清洁能源越来越受到各国的重视。我国从上个世纪末开展核电设备国产化至今，第二代核电站反应堆冷却剂主管道用铸造不锈钢已经完全实现了国产化。但是在实际生产过程中，尤其是离心浇注直管过程中，由于脱模涂料而引起的铸件表面冷隔、裂纹、脱模困难等问题经常发生。造成了后续生产中出现脱模困难导致模具报废，冷隔，裂纹等更会导致铸管直接报废，增加制造成本，影响核电建设工期。另外，由于脱模不当形成的冷裂纹也可能在设备服役期间出现一定的安全隐患。因此在保证质量的条件下实现批量化生产，不仅需要制造厂在制造技术上进行创新，还需要对浇注过程尤其是不锈钢脱模涂料进行有效的控制。

反应堆冷却剂主管道（以下简称主管道）是指反应堆安全壳内连接反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵和稳压器的大型厚壁管道。是核电运行系统的“大动脉”。主管道尺寸大，运行条件苛刻（约300℃、16MPa含磷酸和硼酸的高温高压水），对材料性能要求极高，除要求有良好的综合力学性能（足够的强度、较高的塑性韧性）外，还要求耐高温高压水腐蚀，具有良好的抗疲劳性能、易加工和焊接性能等。为了确保核电站的安全，以及进一步提高核电站的运行寿命，在原材料的生产制造中对主管道的质量提出更高的要求。主管规范等级RCC-M1级，核安全等级1级，质保等级QI级，抗震类别I级，清洁类别A级，焊缝等级为1级。具有制造技术标准高、难度大和周期长等特点。

目前，世界上半数以上核电站是按照法国核岛设备设计建造委员会（AFCEN）制定的RCC-M《压水堆机械设备设计和建造规则》制造的。主管道材料采用RCC-M规范中法国牌号Z3CN20-09M低碳奥氏体铁素体不锈钢制造。压水堆一回路主管道可采用锻造或铸造工艺，采用锻造奥氏体不锈钢时，主管道组织均匀，力学性能较好，但是由于制造工艺限制，使主管道焊缝数量增多，焊接工作量增大，而且由于材料本身特点，在焊接时容易产生焊接缺陷。铸造工艺可以克服锻造主管道的缺点，在保证主管道力学性能能不降低的前提下，采用铸造奥氏体铁素体不锈钢代替锻造奥氏体铁素体不锈钢。铸造奥氏体铁素体不锈钢具有较好的焊接性能，焊接时不易产生焊接缺陷，采用离心铸造可以制造出长度较大的直管，使焊缝数量减少，这一技术已经成功的应用到主管道生产中。

离心铸造直管工艺过程中，采用金属型模具，脱模涂料尤为重要。脱模涂料可为金属型模具提供绝热保护层，防止和减缓钢液对模具的直接冲蚀和热击，减少型壁的内应力，延长金属型的使用寿命。调节系统热阻、控制冷却速度，以保证铸件的组织和性能达到要求。同时，更重要的是通过控制涂料的热物理性能，形成合适的铸件表面，防止工件产生各类铸造缺陷。采用离心铸造生产直管时涂料的质量优劣直接影响毛坯质量和成品率，因此要求涂料具有足够的耐热性和较高的耐火性，在高温浇注时不被钢液熔化或烧损（Z2CN20-09M型不锈钢浇注温度可达到1600℃左右）防止在浇注过程中涂层开裂；具有较好的化学稳定性和导热性，并且发气量要小，以防止铸件产生气孔、针孔或凹陷等缺陷；具有一定的附着强度和高温强度，能够牢固的附着在金属型模具内壁，防止在高温浇注过程中被冲刷下来落入铸件内部，形成夹杂缺陷；具有适当的悬浮性和粘度，便于喷涂，能在金属型内壁形成均匀稳定的保护层；具有浇注结束冷却后容易剥落清理以便于脱模等特点。