[发明专利]一种耐热震陶瓷管模及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于冶金铸造及冶炼领域，特别涉及一种耐热震陶瓷管模及其制备方法。

(二)背景技术

离心铸造球墨铸铁管因具有强度高、塑性好、耐腐蚀性能好、使用寿命长、施工费用低等优点而被广泛应用于城市和工业供排水管道。离心铸造球墨铸铁管所使用的模具中，最重要的部件是管模，管模的品质好坏直接影响由其铸造出的球墨铸铁管的品质，并且管模的费用在铸管成本中占有相当大的比例，它的消耗费用直接影响着铸管的成本。因此，管模的品质、成本以及寿命直接关系到离心铸造球墨铸铁管产品的质量和企业的经济效益。

目前，我国离心铸造球墨铸铁管使用的管模一般为钢制管模，离心铸造球墨铸铁管生产工艺按钢制管模的使用状态又可分为冷模法离心铸管技术和热模法离心铸管技术。

冷模法离心铸管技术中，钢制管模内表面由于直接与温度高达1250-1300℃的高温铁水接触而会达到其使用的极限，具体体现为：高温会使钢制管模内表面合金组织的晶间低熔点化合物液化，形成晶间腐蚀开裂而产生裂纹；高温会使钢制管模内表面的钢奥氏体化，然后在降温过程中伴随组织转变而产生组织应力导致钢制管模开裂；高温会使钢制管模内表面的钢易氧化而产生裂纹。此外，钢制管模在铸管过程中不断受到冷热状态的反复循环，特别是管模内表面冷热温差大，导致热应力不断积聚，形成应力腐蚀开裂；并且管径较大的钢制管模难于加工，基体内的各种缺陷难于避免，这都是导致裂纹产生的裂纹源。钢制管模内壁产生裂纹就会导致浇铸过程中产生质量不达标的球墨铸铁管，这样钢制管模就会被报废。即便是将钢制管模的内表面通过打磨、堆焊进行修复以适当延长其使用寿命，但维修成本也非常高，并且还污染环境，其中噪音污染尤深。占用铸管工期，降低生产效率，因此，冷模法离心铸管工艺中，钢制管模的寿命相对较短，管模的消耗费用也较高；另一方面，冷模法离心铸管时，为了降低高温铁水对管模的损伤，需要使用循环冷却水从钢制管模外围来降低钢制管模的温度，而通过循环水强制冷却管模的过程中浪费了高温铸管的自有热量，使铁水由于冷却速度较快导致管体断面呈白口化状态，还需要再提供热量加热铸管进行连续退火得到所需要的球墨铸铁管；并且由于需要使用循环水对钢制管模进行冷却降温，生产工艺对离心机的密封性要求很高，水冷管模要外箍高速水密封轴承，这样就会导致管模的旋转线速度受限，所以冷模法离心铸管工艺中不仅离心机结构复杂，消耗成本高，而且大直径球墨铸铁管的生产也受到限制。

热模法离心铸管技术由于在钢制管模内壁衬有树脂砂或喷有涂料，具有隔热效果，而使管模承受的热载荷大大减少，有效延长了使用寿命，并且钢制管模内壁衬上具有隔热效果的树脂砂或涂料后具有保温效果，可减少高温铸管的自有热量损失，生产的铸管只需经低温退火即可。但是，树脂砂的衬覆和涂料的喷涂工艺复杂，树脂砂和涂料被高温铁水腐蚀后，还需要重复喷涂，机械化、自动化水平和生产效率较低，污染环境，并且由于管模内壁树脂砂或管模的厚度和喷涂质量不容易控制，导致生产出的球墨铸铁管外表面质量较差，且铸管之间外表面品质差异较大，也会影响离心铸造球墨铸铁管产品的质量和企业的经济效益。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种耐压强度高、抗折强度好、耐高温腐蚀性能好、能延长管模使用寿命、具有蓄热功能、因不需循环水冷却降温而简化离心机设备、能通过合理的降温及保温控制使铸管利用自有的热量完成球化、节约能源、减少生产环节、节省设备维护费用、降低生产成本的耐热震陶瓷管模及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种耐热震陶瓷管模，包括陶瓷管内模，在陶瓷管内模外侧套设有钢制管模外皮，在陶瓷管内模与钢制管模外皮之间填充有自流耐火浇注料；所述陶瓷管内模包括以下重量百分比的原料制成：碳化硅微粉40-50％、硅粉20-25％、初次氮化铝粉20-25％、石墨微粉2-5％、氧化锆微粉2-3％、氧化钇微粉0.5-1％、无水乙醇0.2-0.5％和粘合剂3-4％；所述粘合剂为聚乙烯醇、煤焦油、纸浆废液三者中的任意一种与高铝水泥、水玻璃两者中的任意一种的组合。

所述碳化硅微粉包括粒径为70-140目的碳化硅微粉和粒径为35-50目的碳化硅微粉，其中粒径为70-140目重量百分比为30-35％，其余为粒径为35-50目的碳化硅微粉；所述硅粉的粒径为500目；所述初次氮化铝粉的粒径为100-200目；所述石墨微粉的粒径为600-800目；所述氧化锆微粉的粒径为500-800目；所述氧化钇微粉的粒径为800目。

所述碳化硅微粉为绿色或黑色碳化硅微粉。