CN103658570A - 合金钢模铸用发热盖板及其炼制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金钢模铸用发热盖板及其炼制方法，发热盖板由9%粗骨料(石英砂)、10%发热剂（硅铁粉）、53%轻质料（60%矿棉粉+40%锯末）、22%固体结合剂（40%膨润土+60%玉米淀粉）和6%纤维料混合后经模内打制、烘烤而成；发热盖板的密度为：1.8g/cm3-2.5g/cm3。本发明的有益之处在于：本发明的合金钢模铸用发热盖板结构简单，打制和应用方便，成本低；使用后，钢液在帽口内充分燃烧发热，钢锭补缩良好，钢锭头部的钢液时间保持时间延长，改变了钢锭上部钢液结晶前沿推进方式，填充锭身的补缩，使钢锭具有优良的致密的组织，提高了钢锭内部质量，基本消除了锭型偏析、点偏等缺陷，减轻了夹渣物、疏松级别，钢锭成材率由原来的78%提高到了81%。
Description
技术领域
本发明涉及一种发热盖板及其炼制方法，具体涉及一种合金钢模铸用发热盖板及其炼制方法，属于金属材料领域。
背景技术
合金钢的特点是元素多、含量大，从液态到固态收缩系数变量差异较大。
合金钢液经初炼、精炼后进入模铸或连铸工序，浇铸成钢锭。浇铸完成后，钢锭模的钢液由下至上进行凝固、结晶。在钢锭结晶时，因存在元素自然偏析现象，帽口对锭身的补缩作用十分重要，但对于合金钢锭来说，温度补偿性能的发热量已严重不足，帽口保温、发热性能不合理，则会导致帽口难以对锭身进行有效补缩，影响钢锭头部热中心位置、成分过冷程度以及结晶前沿的推进形式，进而影响V型富碳区的形状和位置，钢锭从而产生严重的一、二次缩孔、轴线疏松、夹渣物、加剧化学成分偏析等缺陷，最终恶化钢锭质量。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可提高合金钢锭合格率和材料利用率、确保合金钢的稳定性和纯净度的合金钢模铸用发热盖板，以及该发热盖板的炼制方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，由以下质量百分含量的原料炼制而成：
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，前述粗骨料为石英砂。
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，前述发热剂为硅铁粉。
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，前述轻质料为矿棉粉与锯末的混合物。
优选的，轻质料中，矿棉粉与锯末的质量百分含量分别为60-70%、30-40%。
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，前述固体结合剂为膨润土与玉米淀粉的混合物。
优选的，固体结合剂中，膨润土与玉米淀粉的质量百分含量分别为40%、60%。
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，前述纤维料为麻刀。
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，发热盖板的密度为：1.8g/cm3-2.5g/cm3。
前述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，发热盖板的水分残余量≤0.5%。
一种合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备原料：粗骨料、发热剂、轻质料、固体结合剂和纤维料；
（2）机械混匀：将粗骨料、发热剂、轻质料、固体结合剂和纤维料按照质量比9：10：53：22：6的比例混合，并搅拌均匀；
（3）模内打制：先将一部分混合料倒入模具，用捣固机将发热盖板的底边和四角捣实，然后加满料捣实，再放压环进行压制，压制成型后进行脱模修边角和上口，最后将成型的产品放置在窑车上，自然风干1h后进窑烘烤；
（4）烘烤：窑头温度130℃-150℃，窑尾温度70℃-90℃，烘烤持续时间16h-20h；
（5）浇铸使用：每盘钢锭浇铸工作结束后，人工直接将合金钢模铸用发热盖板放置于帽口内部的模铸渣上方进行燃烧加热。
前述的合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，前述粗骨料为石英砂。
前述的合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，前述发热剂为硅铁粉。
前述的合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，前述轻质料为矿棉粉与锯末的混合物。
优选的，轻质料中，矿棉粉与锯末的质量百分含量分别为60-70%、30-40%。
前述的合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，前述固体结合剂为膨润土与玉米淀粉的混合物。
优选的，固体结合剂中，膨润土与玉米淀粉的质量百分含量分别为40%、60%。
前述的合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，前述纤维料为麻刀。
本发明的有益之处在于：本发明的合金钢模铸用发热盖板结构简单，打制和应用方便，成本低；使用后，钢液在帽口内充分燃烧发热，钢锭补缩良好，钢锭头部的钢液时间保持时间延长，改变了钢锭上部钢液结晶前沿推进方式，填充锭身的补缩，使钢锭具有优良的致密的组织，提高了钢锭内部质量，基本消除了锭型偏析、点偏等缺陷，减轻了夹渣物、疏松级别，钢锭成材率由原来的78%提高到了81%。
附图说明
图1是隔热衬板与本发明的发热盖板的对比实验结果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
一、准备原料
1、粗骨料：石英砂，购自青海西宁冠能耐材有限公司；
2、发热剂：硅铁粉，购自青海物通（集团）实业有限公司；
3、轻质料：①矿棉粉，购自河北清河鸿运炉料有限公司；
②锯末，购自青海西宁城北众建保温材料加工部；
4、固体结合剂：①膨润土，购自青海西宁红箭商贸有限公司；
②玉米淀粉，购自青海西宁冠能耐材有限公司；
5、纤维料：麻刀，购自河北清河鸿运炉料有限公司。
需要说明的是，粗骨料、发热剂、轻质料、固体结合剂和纤维料的选择并不局限于上面所列的物质，本领域公知的其他可做粗骨料(例如粘土粉)、发热剂(例如碳粉、铝粉等)、轻质料(例如电厂漂珠、纸浆等)、固体结合剂(例如0#粘结剂等)的物质均可实现本发明，只是所获得的产品的品质有些许的差异而已。
二、机械混匀
第一组：将粗骨料、发热剂、轻质料（60%矿棉粉+40%锯末）、固体结合剂（40%膨润土+60%玉米淀粉）和纤维料按照质量比9：10：53：22：6的比例混合，并搅拌均匀。
第二组：将粗骨料、发热剂、轻质料（70%矿棉粉+30%锯末）、固体结合剂（40%膨润土+60%玉米淀粉）和纤维料按照质量比9：10：53：22：6的比例混合，并搅拌均匀。
三、模内打制
1、将一部分混合料倒入模具，混合料约占模具的1/3，然后用捣固机将发热盖板的底边和四角捣实；
2、将模具中加满料，捣实；
3、放压环进行压制；
4、压制成型后进行脱模修边角和上口，修整时不能用力过大，防止产品变形、损坏；
5、将成型的产品放置在窑车上，自然风干1h后进窑烘烤。
四、烘烤
入干燥窑，窑头温度140℃（130℃-150℃范围内变化均可），窑尾温度80℃（70℃-90℃范围内变化均可），烘烤持续时间18h（16h-20h范围内变化均可）。
五、浇铸使用
每盘钢锭浇铸工作结束后，人工直接将合金钢模铸用发热盖板放置于帽口内部的模铸渣上方进行燃烧加热。1min后，发热盖板燃烧发生化学反应。发热盖板表面温度在20min内由室温上升至1500℃，烧尽粉化，残留物留于帽口上方。
根据浇铸不同钢种、锭型规定的脱锭时间，发热盖板燃烧加热至脱锭时间即可，如对于2t-12t钢锭，燃烧加热时间3h-5h。
整个钢锭在浇铸过程中，是锭身先凝固、帽口最后凝固的，帽口内的发热盖板燃烧产生的钢液发挥了填充作用，使钢锭头部的钢液时间保持时间较长，填充锭身的补缩，使钢锭具有优良的致密的组织，减低钢锭疏松级别；并有利于夹杂物上浮，从而使缩孔和大量夹杂物集中在这里，把缩孔、夹渣物等缺陷推向帽口。
浇铸完毕后，由于发热盖板减慢了帽口上方散热，使钢液面热损失得以缓解，在垂直方向上，锭身中心与上部钢液面有较小的温度梯度，凝固前沿的溶质分布更为合理，增强了枝晶端部成分过冷效应。
将本发明的发热盖板与隔热衬板在实验室内做对比实验，对比结果见图1，其中，上面的曲线代表本发明的发热盖板的放热情况，下面的曲线代表隔热衬板的放热情况。
由此可见，本发明的发热盖板温度上升明显，体现了发热盖板的放热作用（14min后温度梯度增大）。隔热衬板20min内温度基本没有变化，数据显示隔热衬板只隔热无发热作用。
经实践证明，本发明的发热盖板使用后，钢液在帽口内充分燃烧发热，钢锭补缩良好，钢锭头部的钢液时间保持时间延长，改变了钢锭上部钢液结晶前沿推进方式，填充锭身的补缩，使钢锭具有优良的致密的组织，提高了钢锭内部质量，基本消除了锭型偏析、点偏等缺陷，减轻了夹渣物、疏松级别，钢锭成材率由原来的78%提高到了81%。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，由以下质量百分含量的原料炼制而成：
2.根据权利要求1所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，所述粗骨料为石英砂。
3.根据权利要求1所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，所述发热剂为硅铁粉。
4.根据权利要求1所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，所述轻质料为矿棉粉与锯末的混合物；优选的，矿棉粉与锯末的质量百分含量分别为60-70%、30-40%。
5.根据权利要求1所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，所述固体结合剂为膨润土与玉米淀粉的混合物；优选的，膨润土与玉米淀粉的质量百分含量分别为40%、60%。
6.根据权利要求1所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，所述纤维料为麻刀。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，发热盖板的密度为：1.8g/cm3-2.5g/cm3。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的合金钢模铸用发热盖板，其特征在于，发热盖板的水分残余量≤0.5%。
9.合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备原料：粗骨料、发热剂、轻质料、固体结合剂和纤维料；
（2）机械混匀：将粗骨料、发热剂、轻质料、固体结合剂和纤维料按照质量比9：10：53：22：6的比例混合，并搅拌均匀；
（3）模内打制：先将一部分混合料倒入模具，用捣固机将发热盖板的底边和四角捣实，然后加满料捣实，再放压环进行压制，压制成型后进行脱模修边角和上口，最后将成型的产品放置在窑车上，自然风干1h后进窑烘烤；
（4）烘烤：窑头温度130℃-150℃，窑尾温度70℃-90℃，烘烤持续时间16h-20h；
（5）浇铸使用：每盘钢锭浇铸工作结束后，人工直接将合金钢模铸用发热盖板放置于帽口内部的模铸渣上方进行燃烧加热。
10.根据权利要求9所述的合金钢模铸用发热盖板的炼制方法，其特征在于，所述粗骨料为石英砂，发热剂为硅铁粉，轻质料为矿棉粉与锯末的混合物，固体结合剂为膨润土与玉米淀粉的混合物，纤维料为麻刀；优选的，轻质料中，矿棉粉与锯末的质量百分含量分别为60-70%、30-40%；优选的，固体结合剂中，膨润土与玉米淀粉的质量百分含量分别为40%、60%。
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