[发明专利]冒口和用于其制造的能成形的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造用于铸造业的冒口的能成形的组合物中的轻质填料的应用、相应的能成形的组合物和其制造以及用于铸造业的冒口。在此，术语“冒口”在本文的范围中不仅包括冒口料筒、冒口插入物和冒口盖还包括加热垫。

背景技术

在制造铸造业中的金属的成形件时，液态的金属被充填到铸模中并且在该处凝固。凝固过程与金属体积的缩小联系在一起；并且因此通常在铸模中或者在其上使用冒口，以便在铸件凝固时补偿体积缺失进而防止铸件中的缩孔形成。冒口与铸件或者有危险的铸件区域连接并且通常位于模具空腔的一侧之上和/或模具空间的一侧上。

关于迄今已知的用于制造用于铸造业的冒口的组合物，区分两个主族：

A.绝热物质，也就是说，用于制造热绝热的冒口料筒或者绝热垫或者绝热袋的能成形的和可硬化的组合物（物质）。（硬化的）绝热物质在模具的浇铸期间首先大致吸收来自于液态金属的热量，直至出现温度平衡；从该时间点起绝热物质在一定的时间内保护液态的铸造金属防止进一步的热量损耗。由绝热物质成形的冒口或者绝热袋因此延迟凝固开始并且促进铸件的紧密给料。绝热物质通常包括至少一个颗粒状（粒状）的填料和粘合剂。

B.放热的冒口发热物质，也就是说，能成形的和可硬化的放热的组合物（物质），所述能成形的和可硬化的放热的组合物通过铝热的或者类似的反应在模具的浇铸期间自发热。由放热的冒口发热物质（也被称为放热的模制材料）制造冒口，所述冒口能够装入到模具中并且能够以在与熔体接触的方式产生热量。热量输出在此根据发热物质中的铝热的或者类似的转换反应来进行。所释放的热量在例外的情况下用于加热冒口中的液态的金属，但是无论如何都用于（部分地）补偿热量损耗。在使用具有放热的发热物质的冒口时，金属与基于绝热物质（见上文的A）的冒口相比更久地保持是液态的。因此能够改进铸件的密集给料并且必要时使用较小的冒口，以至于降低循环份额并且提高铸成率。但是放热的冒口发热物质比绝热物质显著更贵。放热的冒口发热物质通常包括至少一种颗粒状（粒状）的填料、粘合剂、相对高的份额的氧化的金属以及用于能氧化的金属的氧化剂（例如钾或钠的硝酸盐）。能氧化的金属优选是不贵重的金属。优选地，能氧化的金属选自铝、镁、钙和硅。

从DE102005025771中已知一种绝热的冒口，所述冒口包括具有小于0.3g/cm³的堆积密度的玻璃空心球、陶瓷的空心球、硬化的粘合剂并且必要时包括纤维材料。陶瓷的空心球相对于玻璃空心球的重量比例在此在1:1至10:1的范围中，优选在2:1至6:1的范围中，并且玻璃空心球和陶瓷的空心球的总量以冒口的总质量计在40重量%至80重量%的范围中，优选在40重量%至60重量%的范围中。

必要时，根据DE102005025771的冒口包含其它的材料，所述其它的材料能够称为填料。例如在使用纳米复合粘合剂时生物硅酸的存在是有利的，例如谷壳灰状的生物硅酸（根据DE102005025771以Refratechnik Casting股份有限公司的产物名称（当前产物名成为Nermat AF）来获得）。

谷壳灰的超过90重量%，通常至92重量%至97重量%的部分由二氧化硅（硅酸）构成。Nermat AF类型的谷壳灰以能够通过借助于X射线衍射进行的定量的相分析检测的成分、即（i）晶变改性的二氧化硅、（ii）单斜长石和（iii）无定形二氧化硅的总量计包含总份额为小于70重量%的（i）晶变改性的二氧化硅和（ii）单斜长石，而（iii）无定形二氧化硅占能够通过借助于X射线衍射进行的定量的相分析检测的谷壳灰的成分的总量中为30重量%或者更多，通常甚至超过40重量%。Nermat AF类型的谷壳灰的碳含量为直至1.5重量%。以能成形的用于制造绝热的冒口的组合物的总质量计，这些谷壳灰的量为直至15重量%并且通常在3重量%和5重量%之间。

DE19728368C1公开了一种用于铸钢的由精细粉末状的酸性或者碱性的绝热剂构成的绝热材料，所述绝热剂在所形成的材料的基质中结合为颗粒材料。作为酸性的绝热剂（覆盖剂）则公开谷壳灰。根据DE19728368C1，硅酸在谷壳灰中的大部分以无定形的形式存在，但是在燃烧谷壳时能够在5%和30%之间的二氧化硅份额，也转化为晶体形式。

DE19731653C2公开了一种用于制造由谷壳灰构成的小珠或小球的方法，所述谷壳灰作为隔热材料来使用。根据DE19731653C2，谷壳在燃烧时留下灰，所述灰主要由无定形形式的二氧化硅构成。