[发明专利]可重复利用的熔模铸造型壳的制备方法、型壳及铸造工艺

说明书

本发明公开了一种可重复利用的熔模铸造型壳的制备方法，其包括：提供熔模、底板、顶板和刚性筒体；将熔模粘接到底板上，并将刚性筒体套设于熔模的外部；将耐火浆料注入刚性筒体与熔模之间的空腔，采用顶板封闭刚性筒体的上开口，并采用蒸汽进行蒸压；蒸压后焙烧，即得到熔模铸造型壳成品。其中，耐火浆料主要包括耐火材料、水、膨胀剂、润湿剂和消泡剂。本发明还公开了一种可重复利用的熔模铸造型壳以及一种熔模铸造工艺。实施本发明，可将型壳多次重复利用，不产生固体废弃物，且可缩短生产周期，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及熔模铸造技术领域，具体涉及一种可重复利用的熔模铸造型壳的制备方法、型壳及铸造工艺。

背景技术

熔模铸造通常是指采用易熔性物质制作与铸件形状相同的熔模，在熔模表面包覆若干层耐火材料，制成型壳，再将熔模熔化排出型壳，通过硬化及高温焙烧等工序，获得浇铸用型腔，进而浇铸成型的一种铸造方法。在浇筑成型完成后，还需要将型壳去除，型壳去除工艺可根据其具体材料、理化性能而定，如对于烧结类陶瓷型壳，一般采用酸或碱腐蚀去除，对于灌浆固化类的型壳，可采用振动、抛丸、喷砂、炸壳等机械方法去除。

对于型壳而言，为了防止其在浇注过程中开裂，影响浇注，型壳需要具有一定的高温强度。常用的提升高温强度的方法是在耐火材料（硅砂、石英、刚玉、莫来石、铝矾土、锆英砂等）中加入少量的矿化剂，其可降低烧结温度，生成固溶体，提高型壳高温强度和抗变形能力。常见的矿化剂如氧化铝、氧化钙、铝硅酸钙等等。然而，矿化剂在高温烧成过程中会融入耐火材料晶格，使得耐火材料化学成分发生变化，理化性能（尤其是结合强度）发生变化，这一方面使得后续清理更加困难（尤其难以采用机械方法清理），另一方面也导致了使用后的型壳成分较为复杂，难以回收利用。现有厂家一般采用填埋或丢弃的方式处理废弃型壳材料。也有研究者将废弃型壳材料作为耐火材料应用到其他领域，如中国专利CN102773406B即将废弃型壳分类后，用作铸钢、铸铁涂料的耐火骨料；又如中国专利CN102951916A将废弃型壳用作了耐火砖的耐火骨料，又如中国专利CN109465378A将废弃型壳作为人造球形陶瓷砂。然而，这些技术讨论了废弃型壳在其他行业的应用，但并未讨论如何将废弃型壳多次重复利用在熔模铸造行业。事实上，对于本领域技术人员而言，型壳材料的重复回收利用是人们一直长期渴望解决，但始终未能获得成功的技术难题。

此外，对于型壳的制备工艺而言，现有的制壳工艺一般是在熔模（或组树后形成模组）表面浸涂（或喷涂）耐火涂料，然后再将耐火粉料撒到耐火涂料表面，通过耐火粉料固定涂料。然而这种工艺所制备得到的型壳的厚度一般很小。为了使得较小厚度的型壳具备一定的低温强度，满足生产，现有技术往往在耐火涂料中添加较大量的有机增强剂（15~20%），且通过多次浸涂和多次撒砂来提升型壳低温强度。然而，即使采用多次浸涂和多次撒砂的工艺，其型壳的厚度也相对较小。因为若型壳厚度过高，则位于型壳内层的一些有机增强剂难以完全氧化分解，容易造成浇注粘模的缺陷；并且靠近型壳外层的有机增强剂的氧化温度也相应提升，使得型壳在氧化过程中产生裂缝，降低型壳的高温强度。现有技术中，型壳的厚度一般＜5mm。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可重复利用的熔模铸造型壳的制备方法，其型壳材料可回收重复利用。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种可重复利用的熔模铸造型壳。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种熔模铸造工艺，其生产周期短，型壳材料可回收重复利用，成本低。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可重复利用的熔模铸造型壳的制备方法，其包括：

（1）提供熔模、底板、顶板、具有上开口和下开口的刚性筒体和耐火浆料；所述耐火浆料包括以下重量份的组分：

耐火材料 60~80份，水15~25份，膨胀剂0.1~1份，润湿剂0.5~2份，消泡剂0.05~0.15份；