CN103589826A - 一种铁水集渣剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铁水集渣剂，以膨胀珍珠岩为基材，其组成成分及质量百分比（%）为：69~76SiO2 、0.6~1.2FeO、1.5~2.3CaO、0.2~1.2Na2O、1.0~1.8TiO2、0.8~1.5MgO、1.0~1.4K2O、0.1~0.3P，所述集渣剂还包括质量百分比为（%）2~5的粘接剂、0.5~1.2的保温剂、0.3~2.0的脱氧剂，余量为Al2O3。还提供一种制备该集渣剂的方法，包括：（1）膨胀珍珠岩样品的制备，采集选取5~8cm的块状珍珠岩矿石，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.9~1.7mm，然后向筛分后的颗粒中加入助溶剂溶液浸泡10~15s，做预膨化处理，沥干水份后放入750℃烘箱中干燥2~3min除去颗粒表面吸附的水份，获得带微孔洞结构的珍珠岩样品，烘箱再升温至850~1100℃预热使得微孔洞内气孔膨胀，获得带微孔洞结构的膨胀珍珠岩样品；（2）集渣剂料浆的制备；（3）集渣剂的制备。本发明的集渣剂具有成本低，分散性、流动性能好，粘接残渣牢固的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种在浇包、中间包以及电炉中使用的集渣剂和制备该集渣剂的方法。
背景技术
钢铁是含铁矿石经冶炼而成，铁矿石一般都不纯净，有非金属混杂物硫、磷等，非金属混杂物主要成分是硅酸盐、氧化物等，当铁矿石在1600℃高温冶炼时，非金属混杂物亦被熔化，因与铁的性质不同，从而形成熔融状态的熔浆，因比重较铁轻，呈许多小团快杂质分散漂浮在高温铁水表面，冷凝后形成残渣，在铁水浇注铸件时，若残渣不除，会随铁水一同注入形成灰砂，造成铸件质量问题。
以前铸造厂家广泛使用的稻草灰有保温和避免铁水氧化作用，也有一定集渣效果，但是它严重污染环境，保管使用十分麻烦，雨天要防霉，晴天要防火灾，同时还会造成刚也增碳。随着液铸液压领域的不断发展，后续直接用珍珠岩原矿破碎后直接作为集渣剂使用，利用珍珠岩在铁水表面受热而膨化、熔融，与铁水表面的熔渣粘接在一起而形成集渣覆盖层，其集渣、覆盖效果远远优于稻草灰，但集渣层强度不够，在扒渣时易破碎，对熔渣的粘附不够强，珍珠岩原矿在铁水表面炸裂会引起飞溅，部分未膨化颗粒易从浇口进入型腔而造成夹渣缺陷。
为了提高集渣效果，国内大部分企业从国外进口集渣覆盖剂产品，但是其价格是国产产品的5～10倍，成本高。
发明内容
为了解决背景技术中的不足，本发明的目的在于克服背景技术的缺陷，提供一种铁水集渣剂及其制备方法，具有成本低，分散性、流动性能好，粘接残渣牢固的特点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种铁水集渣剂，其特征在于：以膨胀珍珠岩为基材，其组成成分及质量百分比（%）为：69～76SiO2、0.6～1.2FeO、1.5～2.3CaO、0.2～1.2Na2O、1.0～1.8TiO2、0.8～1.5MgO、1.0～1.4K2O、0.1～0.3P，所述集渣剂还包括质量百分比为（%）2～5的粘接剂、0.5～1.2的保温剂、0.3～2.0的脱氧剂，余量为Al2O3。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述粘接剂为环氧树脂、玻璃渣、硅酸盐浆中的一种或者两种、三种的组合。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述保温剂为碳化稻壳、耐火砖屑、电炉灰中的一种或者两种、三种的组合。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述脱氧剂为硅酸钡钙与铝线，或者硅酸钡钙与钙线。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述集渣剂为微孔洞颗粒结构，其粒度为0.2～0.9mm。
本发明还提供一种制备所述铁水集渣剂的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）膨胀珍珠岩样品的制备，采集选取5～8cm的块状珍珠岩矿石，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.9～1.7mm，然后向筛分后的颗粒中加入助溶剂溶液浸泡10～15s，做预膨化处理，沥干水份后放入750℃烘箱中干燥2～3min除去颗粒表面吸附的水份，获得带微孔洞结构的珍珠岩样品，烘箱再升温至850～1100℃预热使得微孔洞内气孔膨胀，获得带微孔洞结构的膨胀珍珠岩样品；
（2）集渣剂料浆的制备，在搅拌釜内加入如权利要求1-6所述的粘接剂、保温剂、脱氧剂，再加水搅拌制得液体，采用机械搅拌方式将该液体和膨胀珍珠岩样品一起搅拌均匀制得集渣剂料浆；
（3）集渣剂的制备，将料浆成型成块状，并置于750℃的烘箱中干燥出去表面水份，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.2～0.9mm，获得集渣剂。
本发明的有益之处在于：
1、本发明的一种铁水集渣剂以具有微孔洞结构的膨胀珍珠岩为基材，微孔洞中有气孔，气孔中含有CO2、水或CO2和水，孔洞中的CO2和水受热气化膨胀，使孔洞扩大，使得珍珠岩在高温下重新熔融后，成为粘度较大的硅酸盐熔浆，并迅速流动分散形成整张皮覆盖铁水表面，熔浆与残渣互相混溶后把所有分散的残渣粘连集合在一起，粘附残渣的性能好；同时为了进一步的提高集渣剂的粘结性，在以膨胀珍珠岩为基材的基础上加入以环氧树脂、玻璃渣、硅酸盐浆中的一种或者两种、三种的组合的粘接剂；
2、特定比例的组成成分使本发明的集渣剂呈碱性，其中MgO的加入具有削弱集渣剂与包衬、型腔的粘接作用，有利于钢包清渣和中间包解包操作；
3、本发明制备集渣剂的方法中珍珠岩通过助溶剂浸泡加热到一定温度，玻璃晶质的珍珠岩软化，流动性大大增强，提高集渣剂的流动性和分散性；
4、我国湖北的珍珠岩矿产丰富，取材容易，成本低。
因此，本发明的集渣剂具有成本低，分散性、流动性能好，粘接残渣牢固的特点。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种铁水集渣剂，以膨胀珍珠岩为基材，其组成成分及质量百分比（%）为：69～76SiO2、0.6～1.2FeO、1.5～2.3CaO、0.2～1.2Na2O、1.0～1.8TiO2、0.8～1.5MgO、1.0～1.4K2O、0.1～0.3P，所述集渣剂还包括质量百分比为（%）2～5的粘接剂、0.5～1.2的保温剂、0.3～2.0的脱氧剂，余量为Al2O3。
优选的，所述粘接剂为环氧树脂、玻璃渣、硅酸盐浆中的一种或者两种、三种的组合。
优选的，所述保温剂为碳化稻壳、耐火砖屑、电炉灰中的一种或者两种、三种的组合，降低集渣剂的导热系数，利于铁液的保温，提高铸件的质量。
优选的，所述脱氧剂为硅酸钡钙与铝线，或者硅酸钡钙与钙线。
优选的，所述集渣剂为微孔洞颗粒结构，其粒度为0.2～0.9mm。
一种制备所述铁水集渣剂的方法，其包括以下步骤：
（1）膨胀珍珠岩样品的制备，采集选取5～8cm的块状珍珠岩矿石，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.9～1.7mm，然后向筛分后的颗粒中加入助溶剂溶液浸泡10～15s，做预膨化处理，沥干水份后放入750℃烘箱中干燥2～3min除去颗粒表面吸附的水份，获得带微孔洞结构的珍珠岩样品，烘箱再升温至850～1100℃预热使得微孔洞内气孔膨胀，获得带微孔洞结构的膨胀珍珠岩样品；
（2）集渣剂料浆的制备，根据覆盖剂配比称量粘接剂、保温剂、脱氧剂加入搅拌釜内，再加水搅拌制得液体，采用机械搅拌方式将该液体和膨胀珍珠岩样品一起搅拌均匀制得集渣剂料浆；
（3）集渣剂的制备，将料浆成型成块状，并置于750℃的烘箱中干燥除去表面水份，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.2～0.9mm，获得集渣剂。
实施例1
在容量为1.5吨的中间包内进行了本发明的铁水集渣剂与比较例1进行比较验证，集渣剂的各化学成分及性能间表1。
实施例1集渣剂的制备工艺为：（1）采集选取5～8cm的块状珍珠岩矿石，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.9～1.7mm，然后向筛分后的颗粒中加入助溶剂溶液浸泡10～15s，做预膨化处理，沥干水份后放入750℃烘箱中干燥2～3min除去颗粒表面吸附的水份，获得带微孔洞结构的珍珠岩样品，烘箱再升温至850℃预热使得微孔洞内气孔膨胀，获得带微孔洞结构的膨胀珍珠岩样品；
（2）集渣剂料浆的制备，根据覆盖剂配比称量粘接剂、保温剂、脱氧剂加入搅拌釜内，再加水搅拌制得液体，采用机械搅拌方式将该液体和膨胀珍珠岩样品一起搅拌均匀制得集渣剂料浆；
（3）集渣剂的制备，将料浆成型成块状，并置于750℃的烘箱中干燥出去表面水份，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.2～0.9mm，获得集渣剂。
比较例1
与实施例1的区别仅在于：集渣剂制备工艺中预热温度为1100℃。
实施例2
在容量为1.5吨的中间包内进行了本发明的铁水集渣剂与比较例2进行比较验证，集渣剂的各化学成分及性能间表1，与实施例1的区别仅在于：集渣剂的各化学成分的使用比例不一样。
比较例2
与实施例2的区别仅在于：集渣剂制备工艺中预热温度为1100℃。
表1
本发明的微孔洞气孔中含有CO2、水或CO2和水，孔洞中的CO2和水受热气化膨胀，使孔洞扩大，使得珍珠岩在高温下重新熔融后，成为粘度较大的硅酸盐熔浆，并迅速流动分散形成整张皮覆盖铁水表面，熔浆与残渣互相混溶后把所有分散的残渣粘连集合在一起，粘附残渣的性能好，气孔的分布直接影响本发明的集渣剂对残渣的粘附性，对比实施例1与比较1以及对比实施例2和比较例2通过实验得出预热温度是控制集渣剂粘附性的重要因素，随着预热温度的升高，集渣剂的粘附性提高；对比实施1和比较例2，粘接剂的加入量也是影响集渣剂粘附性的因素，对比比较例1和比较例2，预热温度相较于粘接剂的加入量对于集渣剂的粘附性具有决定性的影响。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种铁水集渣剂，其特征在于：以膨胀珍珠岩为基材，其组成成分及质量百分比（%）为：69~76 SiO2 、0.6~1.2 FeO、1.5~2.3 CaO 、 0.2~1.2 Na2O、1.0~1.8 TiO2、0.8~1.5 MgO、1.0~1.4 K2O 、0.1~0.3 P，所述集渣剂还包括质量百分比为（%）2~5的粘接剂、0.5~1.2的保温剂、0.3~2.0的脱氧剂，余量为Al2O3。
2.根据权利要求1所述的一种铁水集渣剂，其特征在于：所述粘接剂为环氧树脂、玻璃渣、硅酸盐浆中的一种或者两种、三种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁水集渣剂及其制备方法，其特征在于：所述保温剂为碳化稻壳、耐火砖屑、电炉灰中的一种或者两种、三种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种铁水集渣剂及其制备方法，其特征在于：所述脱氧剂为硅酸钡钙与铝线，或者硅酸钡钙与钙线。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种铁水集渣剂及其制备方法，其特征在于：所述集渣剂为微孔洞颗粒结构，其粒度为0.2~0.9mm。
6.根据权利要求3所述的一种铁水集渣剂及其制备方法，其特征在于：所述集渣剂为微孔洞颗粒，其粒度为0.2~0.9mm。
7.一种制备所述铁水集渣剂的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）膨胀珍珠岩样品的制备，采集选取5~8cm的块状珍珠岩矿石，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.9~1.7mm，然后向筛分后的颗粒中加入助溶剂溶液浸泡10~15s，做预膨化处理，沥干水份后放入750℃烘箱中干燥2~3min除去颗粒表面吸附的水份，获得带微孔洞结构的珍珠岩样品，烘箱再升温至850~1100℃预热使得微孔洞内气孔膨胀，获得带微孔洞结构的膨胀珍珠岩样品；
（2）集渣剂料浆的制备，在搅拌釜内加入如权利要求1-6所述的粘接剂、保温剂、脱氧剂，再加水搅拌制得液体，采用机械搅拌方式将该液体和膨胀珍珠岩样品一起搅拌均匀制得集渣剂料浆；
（3）集渣剂的制备，将料浆成型干燥成块状，并置于750℃的烘箱中干燥除去表面水份，经破碎机破碎成粒状，筛分挑选碎颗粒至0.2~0.9mm，获得集渣剂。
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