一種制備高強(qiáng)度鑄造用石墨模具的原料組合物及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造模具領(lǐng)域，具體地說(shuō)，設(shè)及一種制備高強(qiáng)度鑄造用石墨模具的原 料組合物及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代鑄造工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)提升，冶金行業(yè)中中小件金屬鑄造用的模具主 要采用砂型模具和人造石墨模具，石墨模具相比砂型模具其優(yōu)點(diǎn)在于能夠反復(fù)多次使用， 生產(chǎn)工時(shí)短，鑄件質(zhì)量好等。但是現(xiàn)有石墨模具容易出現(xiàn)斷裂、抗氧化性能差、氣孔率大等 缺陷。
[0003] 現(xiàn)有石墨模具是將石油焦經(jīng)過(guò)般燒、破碎，按不同粒級(jí)置于高溫混捏機(jī)中進(jìn)行混 捏制成混合干粉，混合干粉中加入烙化的粘結(jié)劑中溫煤漸青進(jìn)行混捏處理，制成混捏物件。 利用混捏物件通過(guò)振動(dòng)成型制成石墨材料初胚，將成型初胚冷卻至室溫，后進(jìn)行賠燒處理， 將其一次賠燒品進(jìn)行浸潰，冷卻后進(jìn)行二次賠燒后進(jìn)行石墨化處理，即得石墨模具材料。
[0004] 現(xiàn)有石墨模具材料生產(chǎn)用的石油焦其理化指標(biāo)：
[0006] 所用粘結(jié)劑中溫煤漸青理化指標(biāo)：
[0008] 所用浸潰劑中溫煤漸青理化指標(biāo)為：
[0010] 現(xiàn)有原料生產(chǎn)的石墨模具材料理化指標(biāo)：
[0011]
[0012] 抗氧化性能650°C下空氣中100小時(shí)失重率為10%。
[0013] 現(xiàn)有原料生產(chǎn)的石墨模具具有如下缺陷：
[0014] (1)純石油焦和中溫煤漸青鑄成的石墨模具，體積密度偏低，氣孔率大，滲透率大， 在鑄造時(shí)容易產(chǎn)生滲透現(xiàn)象；
[0015] (2)抗折強(qiáng)度偏小，容易造成鑄造模具斷裂；
[0016] (3)高溫抗氧化性能較差，模具使用周期短。
[0017] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種制備體積密度大、抗折強(qiáng)度高、抗氧化 性能好的鑄造用石墨模具的原料組合物。
[0019] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0020] 一種制備高強(qiáng)度鑄造用石墨模具的原料組合物，其特征在于，所述的原料組合物 按重量百分比，其組成為：
[0021] 般后輛青焦 55~65% 般后石油焦 10~20% 氮化測(cè) 1~4〇/〇 改質(zhì)高溫?fù)?jù)漸青 20~24%;
[0022] 優(yōu)選，所述的原料組合物按重量百分比，其組成為：
[0023] 般后滿青焦 60% 鍛后石油焦 15% 氮化棚 3% 改質(zhì)高溫煤棚青 22?/，。
[0024] 現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用純石油焦和中溫煤漸青作為原料制備石墨模具，但制備的 石墨模具體積密度偏低，氣孔率大，滲透率大，在鑄造時(shí)容易產(chǎn)生滲透現(xiàn)象；抗折強(qiáng)度偏小， 容易造成鑄造模具斷裂；高溫抗氧化性能較差，模具使用壽命短。本發(fā)明在進(jìn)行了大量的試 驗(yàn)后，最終得到了一種新的制備高強(qiáng)度鑄造用石墨模具的原料組合物，在鑄造行業(yè)中可W 代替普通純石油焦石墨模具材料。
[00巧]本發(fā)明中，W般后漸青焦為骨料，般后石油焦作為輔料，改質(zhì)高溫煤漸青作為粘結(jié) 劑，氮化棚作為添加劑。試驗(yàn)表明，采用本發(fā)明的原料組合物制備的鑄造用石墨模具體積密 度大、抗折強(qiáng)度高、抗氧化性能好。
[0026] 進(jìn)一步的，所述的般后漸青焦和般后石油焦的粒度均大于Omm并且小于等于 0. 8mm〇
[0027] 更進(jìn)一步的，粒度大于Omm并且小于0. 8mm的般后漸青焦中粒度按照如下重量百 分比分布：
[002引 0臟 <粒度《0. 075臟的般后漸青焦為25 %~35%，
[0029] 0. 075mm<粒度《0. 5mm的般后漸青焦為45 %~55%，
[0030] 0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后漸青焦為15 %~25%;
[003。 粒度大于Omm并且小于0. 8mm的般后石油焦中粒度按照如下重量百分比分布：
[00礎(chǔ) 0臟 <粒度《0. 075臟的般后石油焦為25 %~35%，
[0033] 0. 075mm<粒度《0. 5mm的般后石油焦為45 %~55%，
[0034] 0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后石油焦為15 %~25%。
[0035] 本發(fā)明采用運(yùn)樣的粒度分布可W使混合干料達(dá)到最大堆積密度，制備出來(lái)的材料 體積密度高，強(qiáng)度大，抗氧化性能好。
[0036] 本發(fā)明的目的還在于提供一種制備高強(qiáng)度鑄造用石墨模具的方法，采用該方法制 備的鑄造用石墨模具體積密度大、抗折強(qiáng)度高、抗氧化性能好。
[0037] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0038] 一種制備高強(qiáng)度鑄造用石墨模具的方法，該方法包括如下步驟：
[003引1)備料：配比本發(fā)明所述的原料組合物；
[0040] 2)混捏：將備好的原料采用先干混再濕混的方式混捏均勻；
[0041] 3)驚料：將混捏好的糊料進(jìn)行驚料處理；
[0042] 4)成型：將經(jīng)驚料處理的糊料倒入成型容器中進(jìn)行成型處理；
[0043] 5) -次賠燒：將經(jīng)壓型的待燒品放入賠燒爐中進(jìn)行一次賠燒；
[0044] 6)浸潰；將一次賠燒品放入浸潰罐中，在保持真空和加壓的狀態(tài)下注入浸潰劑進(jìn) 行浸潰處理，使浸潰劑進(jìn)入一次賠燒品中；
[0045]7)二次賠燒：將浸潰品放入賠燒爐中進(jìn)行二次賠燒；
[004引8)石墨化：將二次賠燒品放入石墨化爐中進(jìn)行石墨化，得到石墨化品；
[0047]9)機(jī)械加工：將石墨化品進(jìn)行機(jī)械加工得到高強(qiáng)度鑄造用石墨模具。
[0048] 具體地說(shuō)，所述的般后漸青焦和般后石油焦的粒度均大于Omm并且小于等于 0. 8mm〇
[0049] 更進(jìn)一步的，粒度大于Omm并且小于等于0. 8mm的般后漸青焦中粒度按照如下重 量百分比分布：
[0050](tom<粒度《0. 075臟的般后漸青焦為25 %~35%，
[005U 0. 075臟 <粒度《0. 5臟的般后漸青焦為45 %~55%，
[005引0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后漸青焦為15 %~25%;
[0053] 粒度大于Omm并且小于等于0. 8mm的般后石油焦中粒度按照如下重量百分比分 布：
[0054](tom<粒度《0. 075臟的般后石油焦為25 %~35%，
[00巧]0. 075臟 <粒度《0. 5臟的般后石油焦為45 %~55%，
[005引0. 5mm<粒度《0. 8mm的般后石油焦為15 %~25%。
[0057] 其中，步驟2)中，所述的干混是將般后漸青焦、般后石油焦和氮化棚進(jìn)行干混得 到干混物料，干混溫度110~130°C，干混時(shí)間35~45min;所述的濕混是將改質(zhì)高溫煤漸 青加入干混物料中進(jìn)行濕混，濕混溫度130~160°C，濕混時(shí)間40~55min。
[0058] 步驟3)中，所述的驚料是將混捏好的糊料降溫至110~130°C，驚料時(shí)間10~ 20min。
[0059] 步驟4)中，所述的成型為將經(jīng)驚料處理的糊料倒入成型容器中，通過(guò)壓力機(jī)將糊 料從成型容器的開(kāi)口處分2~3次下料，預(yù)壓壓力2~5MPa，振壓壓力6~12Mpa，壓制時(shí) 間 8 ~15min。
[0060] 所述的一次賠燒的時(shí)間為550~650小時(shí)，一次賠燒的最高溫度為900~lioor; 具體為：在隔絕空氣的情況下，按升溫曲線逐步升溫，在最高溫度900~Iiocrc條件下進(jìn)行 一次賠燒550~650小時(shí)。
[0061] 所述的二次賠燒的時(shí)間為400~500小時(shí)，二次賠燒的最高溫度為750~850°C; 具體為：在隔絕空氣的情況下，按升溫曲線逐步加熱，在最高溫度750~850°C條件下進(jìn)行 二次賠燒400~500小時(shí)。
[0062] 步驟6)中，所述的浸潰為：浸潰劑在一次賠燒品的增重比為13~20%，預(yù)熱溫度 300~350°C，預(yù)熱時(shí)間15~20小時(shí)，浸潰罐真空壓力-0. 086MPa，抽真空時(shí)間60~90min， 注浸潰劑溫度140~160°C，加壓壓力1. 7~1. 85MPa，加壓時(shí)間6~8小時(shí)；所述的浸潰劑 為中溫煤漸青。
[0063] 步驟8)中，所述的石墨化為將二次賠燒品放入石墨化爐中，在隔絕空氣的情況 下，加入提純氣體，使賠燒品加熱到2300~3000°C進(jìn)行石墨化；當(dāng)所述的石墨化爐為艾奇 遜爐時(shí)，送電時(shí)間為50~80小時(shí)；當(dāng)所述的石墨化爐為內(nèi)熱串接爐時(shí)，送電時(shí)間為9~15 小時(shí)。
[0064] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0065] (1)采用本發(fā)明提供的原料組合物和方法制備的鑄造用石墨模具體積密度大、抗 折強(qiáng)度高、抗氧化性能好；
[0066] (2)采用本發(fā)明提供的原料組合物和方法制備的鑄造用石墨模具使用壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0067] W下為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】部分，所述的實(shí)施例是為了進(jìn)一步描述本發(fā)明，而 不是限制本發(fā)明。
[0068] 實(shí)施例1
[0069] 1)配料：原料按粒度大于Omm并且小于等于0. 8mm的般后漸青焦1. 1噸、粒度大 于Omm并且小于等于0. 8mm的般后石油焦0. 4噸、氮化棚0. 02噸和改質(zhì)高溫煤漸青0. 48 噸備料；
[0070] 2)混捏：將備好的般后漸青焦、般后石油焦和氮化棚倒入混捏鍋中攬拌