科创中国

提供了一种防熔穿填料的制备方法，所述方法包括：S1，将酚醛树脂和聚丙烯酸钠加入溶剂中以制备预混液；S2，制备固体混合粉末，其中，所述固体混合粉末包括氧化锌、碳化硅、氮化硼、石墨以及氢氧化钙；S3，将所述固体混合粉末与预混液混合并研磨获得所述防熔穿填料。优选地，所述固体混合粉末中氧化锌的含量为30％～40％、碳化硅的含量为20％～30％、氮化硼的含量为5％～10％、石墨的含量为10％～20％、氢氧化钙的含量为25％～35％；优选地，步骤S1中所述酚醛树脂与聚丙烯酸钠的质量比为1∶(1～3)。优选地，步骤S3中将所述固体混合粉末与所述预混液按2∶1混合后采用球磨机进行研磨，其中，所述球磨机的球磨介质为玛瑙球

本发明属于冶金铸造相关技术领域，其公开了一种防熔穿填料的制备方法，所述方法包括：S1，将酚醛树脂和聚丙烯酸钠加入溶剂中以制备预混液；S2，制备固体混合粉末，其中，固体混合粉末包括氧化锌、碳化硅、氮化硼、石墨以及氢氧化钙；S3，将固体混合粉末与预混液混合并研磨获得防熔穿填料。另一方面，本申请还提供了一种防熔穿填料及其应用和去除方法。本申请公开的防熔穿填料在一定压力下可实现快速紧实充填，同时可实现在高温下防熔穿，而且冷却后清理方便。

铸钢冷却壁作为铸铁冷却壁的换代产品，其材质多采用低合金钢，与冷却水管材质相近，浇注过程中冷却壁基体能与冷却水管之间形成无气隙熔合，大大提高了冷却壁的导热能力，并且铸钢冷却壁具有伸长率高、抗拉强度高、抗热冲击性好等优点，更能适应高温炉内的工况。此外，铸钢具有较好的屈服强度，且其伸长率会随着温度的升高而增加，可以促进具备高应力的重新分布、使应力集中得到释放，同时微合金化又可以进一步提高钢的抗热疲劳性、抗氧化性，最终可延缓各种应力对冷却壁的破坏作用。

铸钢冷却壁的浇注温度较高，部分冷却壁的设计壁厚较大，导致铸钢冷却充型凝固过程中所释放的能量较多，即使在冷却水管内部通入气体、液体、固体等冷却材料，也很难保证冷却水管在浇注过程中不被熔穿，长期以来这些问题一直没有得到很好地解决，故限制了铸钢冷却壁的工业化生产和应用。

中国专利申请CN104308122A提供了一种铸钢冷却壁浇注过程中防止冷却水管被熔穿的填料，该填料中各组分按如下质量份组成：铬铁矿砂100～106份、铝粉11～15份、石墨粉5～7份、石灰粉3～5份、转炉风淬渣8～10份、海泡石3～5份、无钙铬渣7～11份、铬铁矿砂由粒度为20～30目、30～40目、40～50目粉料组成。在铸钢冷却壁浇注之前紧实填充于冷却水管，利用该填料的激冷作用保护冷却水管不被熔穿。但当冷却壁的吨位较大时，金属液充型凝固过程中所释放的潜热较多，该填料由于受热严重很容易发生烧结，导致后期清理工艺极其困难，甚至会影响冷却壁的导热性能。因此，继续设计一种用于铸钢冷却壁铸造成形中冷却水管的填料，以防止冷却水管被熔穿，并且易于去除，不影响冷却水管的导热性能。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

本发明提供的防熔穿填料及其制备方法、应用和去除方法至少具有如下有益效果：

1.固体混合粉末中采用的氧化锌热导率大、热膨胀量小、高温下体积温度不易龟裂；碳化硅导热系数为490W/(m·K)，约是铸铁的6～10倍，并且在高温下理化性质稳定添加于防熔穿的材料中显著提高材料的导热能力以及高温温度性；氮化硼耐火度较高、抗热震性能好、导热系数高，并且具有较高的润滑性；石墨为中性材料，化学活性低、热导性好，具有良好的化学稳定性和抵抗金属液侵蚀的能量，并且石墨具有极强的激冷能力，能显著提高防熔穿材料的激冷作用；氢氧化钙收缩性小，高温下分解形成的氧化钙，氧化钙在高温下具有稳定的物理化学性质以及优良的水溶溃散性，能够形成高温下防熔穿又能在高温去除后进行快速清理的填充材料；

2.本申请中氧化锌、碳化硅、氮化硼、石墨以及氢氧化钙的组分配比下既可以保证浆料具有良好的流动性，又能保证制备的填料化学稳定性、激冷作用、溃散性等最优；

3.预混液中的酚醛树脂能改变粉体颗粒表面的电荷，增大颗粒间的双层电斥力，使填料具有较高的稳定性，当将填料紧实填充于冷却水管，能够保证冷却水管与冷却壁基体无缝隙地熔合在一起；

4.酚醛树脂与聚丙烯酸钠的质量比为1∶(1～3)，在该比例下混合获得的预混液的热稳定性好，配制的浆料填料不易分层；

5.通过球磨机将混合均匀后的固体混合粉末配以预混液进行球磨，得到的填料具有较高的流动性，能顺利填充冷却水管等结构中；

6.去除时，浇注过程中由于氧化钙的水溶性较高，可以采用加水去除；

7.去除时，采用特定频率的振动可促进谁进入陶瓷内部，使得填料可被快速去除，显著缩短了去除时间，提高去除效率；

8.采用0.5～2MPa的压力将防熔穿填料填充于铸钢冷却壁铸造成形中的冷却水管中，一方面保证防熔穿填料的紧实填充，另一方面相比于现有技术填充所需时间缩短一半，显著提高了填充效率；

9.本申请中的制备方法工艺简单，材料廉价，经济效益好，安全性好。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。