CN104308085A - 发热保温冒口套 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铸钢用发热保温冒口套，是由以下重量百分比的原料：空心微珠36～40％、硅微粉4～6％、镁砂4～6％、铝粉18～20％、三氧化二铁8～10％、石墨粉9～15％、硝酸钾2～4％、高锰酸钾2～3％、氯化钾2～4％和硼砂4～6％，外加适量粘接剂和水制备得到。本发明冒口套，解决了现有冒口存在强度不够、保温不良、发热不足的问题；能够产生最佳的冒口起燃时间，降低冒口起燃温度，延长冒口内金属液的凝固时间，显著提高冒口的发热效果、保温效果，满足铸件的补缩要求，从而提高铸钢件产品的出品率，值得推广应用。

Description

发热保温冒口套
技术领域
本发明属于冶金铸造技术领域，具体涉及一种铸钢用发热保温冒口套。
背景技术
铸造过程中设置的冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分，而冒口套是铸造工艺中不可或缺的辅助材料之一，主要功能是排气、排渣、钢水补缩，为了使生产出的铸钢件质量合格，必须要求冒口套具有良好的发热、保温效果，发热保温冒口套的质量直接决定了铸件的合格出品率，以及铸造生产成本。
发热保温冒口套一般由保温材料、发热材料、耐火骨料、助溶剂和粘结剂构成。其材料必须具有以下要求：具有良好的保温性能；具有良好的耐火性能；高温下化学稳定性强；具有足够的干强度和湿强度；使用过程中不污染环境，清洁环保；原材料来源广泛，价格便宜，容易采购等。
铸钢件在凝固过程中存在液态收缩与固态收缩，为了保证铸钢件获得致密的组织，传统的铸钢件冒口补缩技术是采用普通砂型冒口，它是直接用模具成型，没有其它保温材料。冒口在补缩过程中由内向外大量散热，导致自身也由外向内的凝固过程，所以实际的有效补缩钢水占冒口总容积的比例很小，约为6-14％。另外传统的铸钢工艺必须采用较大的冒口来满足铸件的补缩，在一些部位，有时无法设置冒口，会存在缩孔或缩松缺陷，影响铸件内在质量。
当然有些铸造企业也从自身的铸钢产品出发，自发研制一些发热保温冒口套，但由于一味追求低成本，在原材料选择上未作深入研究，研制出的所谓发热保温冒口发热材料燃烧不完全或不反应，未发挥应有的发热效果，因此起不到良好的补缩作用，导致了补缩钢水占冒口总的比例仍然较小，从而造成了较大的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸钢用发热保温冒口套，解决现有冒口存在强度不够、保温不良、发热不足的问题；能够产生最佳的冒口起燃时间，降低冒口起燃温度，延长冒口内金属液的凝固时间，显著提高冒口的发热效果、保温效果，满足铸件的补缩要求，从而提高铸钢件产品的出品率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：发热保温冒口套，是由以下重量百分比的原料：空心微珠36～40％、硅微粉4～6％、镁砂4～6％、铝粉18～20％、三氧化二铁8～10％、石墨粉9～15％、硝酸钾2～4％、高锰酸钾2～3％、氯化钾2～4％和硼砂4～6％，外加适量粘结剂和水制备得到。
其中，上述方案中，所述粘结剂为水玻璃，水玻璃的加入量为原料总重量的10～15％。这里所述的原料就是空心微珠、硅微粉、镁砂、铝粉、三氧化二铁、石墨粉、硝酸钾、高锰酸钾、氯化钾和硼砂。
其中，上述方案中，水的加入量为水玻璃加入量的1.2～1.5倍。
其中，上述方案中，所述空心微珠的粒度大于0.5mm。
其中，上述方案中，所述硅微粉的粒度小于50μm。
其中，上述方案中，所述镁砂的粒度小于90μm。
其中，上述方案中，所述铝粉的粒度小于200μm。
其中，上述方案中，所述水玻璃的模数为2.2～2.6。
本发明的有益效果是：本发明空心微珠作为保温材料控制冒口套热损失，同时依靠铝粉和三氧化二铁作为发热材料的燃烧发热来提高冒口套金属液的温度，石墨粉为使发热作用缓和的还原性发热剂，从而达到延长冒口套凝固时间、提高冒口套补缩效率的目的；以镁砂和硅微粉作为耐火骨料，以形成网络结构，来提高其抗金属压力的能力；利用硼砂作为助溶剂，可以调整反应所需的温度、发热速度和发热时间，生成低熔点熔渣；采用三种钾盐包括硝酸钾、高锰酸钾、氯化钾作为氧化剂搭配使用来控制发热反应的速度，延长反应时间，提高发热保温冒口套后期的保温效果；采用适宜的水玻璃以保证发热保温材料的粘附作用和提高强度。
具体实施方式
本发明发热保温冒口套，是由以下重量百分比的原料：空心微珠36～40％、硅微粉4～6％、镁砂4～6％、铝粉18～20％、三氧化二铁8～10％、石墨粉9～15％、硝酸钾2～4％、高锰酸钾2～3％、氯化钾2～4％和硼砂4～6％，外加适量粘结剂和水制备得到。
优选的，为了使冒口套性能更优，所述粘结剂为水玻璃，水玻璃的加入量为原料总重量的10～15％。水的加入量为水玻璃加入量的1.2～1.5倍。
本发明冒口套保温材料为空心微珠，为了使冒口套性能更优，所述空心微珠的粒度大于0.5mm。
本发明冒口套耐火骨料由硅微粉及镁砂组成，为了使冒口套性能更优，所述硅微粉的粒度小于50μm；所述镁砂的粒度小于90μm。
本发明冒口套发热材料由铝热剂、氧化剂和助熔剂组成；铝热剂主要为铝粉和三氧化二铁，石墨粉为使发热作用缓和的还原性发热剂；氧化剂为硝酸钾、高锰酸钾和氯化钾；所述助溶剂为硼砂。
优选的，为了使冒口套性能更优，所述铝粉的粒度小于200μm，所述水玻璃的模数为2.2～2.6。
本领域技术人员可以理解的是，本发明创新主要在于配方，冒口套的制备可以采用常规现有方法，如直接将所有原材料混合均匀、压制成型、烘干即可。混料时，可优选先将空心微珠与水和水玻璃总重的50％倒入混料机中进行搅拌混合，以确保空心微珠表面足够的润湿性，然后将硅微粉、镁砂、铝粉、三氧化二铁、石墨粉、硝酸钾、高锰酸钾、氯化钾和硼砂倒入混合，最后将剩余的水和水玻璃倒入混合均匀，制得混合配料。干燥可优选先在室温下干燥48小时，再在150～200℃下烘干3～4小时。
下面通过实施例对本发明做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施之中。
实施例1：
铸钢用发热保温冒口套，由以下重量百分比的组分外加下述组分重量12％的水玻璃和下述组分重量16％的水、经压制成型、烘干制得。
发热保温冒口套抗压强度为1.24kg/cm2，点火时间为40.8s，二次发热反应持续的时间为12.6s，产品结果表明，起到良好的补缩作用。
实施例2：
铸钢用发热保温冒口套，由以下重量百分比的组分外加下述组分重量13％的水玻璃和下述组分重量16％的水、经压制成型、烘干制得。
发热保温冒口套抗压强度为1.38kg/cm2，点火时间为44.6s，二次发热反应持续的时间为10.8s，产品结果表明，起到较好的补缩作用。
实施例3：
铸钢用发热保温冒口套，由以下重量百分比的组分外加下述组分重量14％的水玻璃和下述组分重量18％的水、经压制成型、烘干制得。
发热保温冒口套抗压强度为1.58kg/cm2，点火时间为38.9s，二次发热反应持续的时间为11.4s，产品结果表明，起到好的补缩作用。
下面通过对比例对本发明物料及其配比的重要性进行说明，对比例不能穷举，只是通过几个实施例进行针对说明。
对比例1：
不采用硼砂作为助溶剂，对实施例1进行适当改造，成分配比如下：
并按重量百分比的组分外加上述组分重量12％的水玻璃和上述组分重量16％的水，经压制成型、烘干制得。发热保温冒口套点火时间为115.1s，二次发热反应持续的时间几乎为零，冒口补缩效果差，因此本发明的硼砂作为助溶剂是必须的，且含量控制不宜偏高。
对比例2：
对上述的实施例1、实施例2及实施例3进行适当改造采用铝粉的含量为16％，重新进行发热保温冒口套的研制，结果表明，发热保温冒口套点火时间分别为83.4s、86.8s及84.2s，可能是因为单位体积的铝粉含量偏低，铝热反应不能较好地进行，延迟了点火时间，均未起到预期的冒口补缩效果，因此本发明中铝粉含量控制在最低含量的18～20％。当然也可增大铝粉含量进行试验效果可能也能满足补缩要求，但明显地，成本会增加，不会成为本发明的优点。
对比例3：
不添加钾盐，将实施例3进行改造，成分如下：
由以上重量百分比的组分外加上述组分重量14％的水玻璃和上述组分重量18％的水，经压制成型、烘干制得。发热保温冒口套抗压强度为1.64kg/cm2，点火时间为118.6s，二次发热反应持续的时间为8.2s，未起到预期的补缩效果，因此钾盐的添加是本发明的另一个关键要素之一。
对比例4：
对实施例3进行改造，用蛭石粉取代镁砂，成分配比如下：
由以上重量百分比的组分外加上述组分重量14％的水玻璃和上述组分重量18％的水，经压制成型、烘干制得。发热保温冒口套的耐火度明显小于1600℃，冒口部分出现漏钢液现象，因此采用细的镁砂作为耐火骨料是本发明的一个要素。

Claims (8)

1.发热保温冒口套，其特征在于由以下重量百分比的原料：空心微珠36～40％、硅微粉4～6％、镁砂4～6％、铝粉18～20％、三氧化二铁8～10％、石墨粉9～15％、硝酸钾2～4％、高锰酸钾2～3％、氯化钾2～4％和硼砂4～6％，外加适量粘结剂和水制备得到。
2.根据权利要求1所述的发热保温冒口套，其特征在于：所述粘结剂为水玻璃，水玻璃的加入量为原料总重量的10～15％。
3.根据权利要求2所述的发热保温冒口套，其特征在于：水的加入量为水玻璃加入量的1.2～1.5倍。
4.根据权利要求1、2或3所述的发热保温冒口套，其特征在于：所述空心微珠的粒度大于0.5mm。
5.根据权利要求1、2或3所述的发热保温冒口套，其特征在于：所述硅微粉的粒度小于50μm。
6.根据权利要求1、2或3所述的发热保温冒口套，其特征在于：所述镁砂的粒度小于90μm。
7.根据权利要求1、2或3所述的发热保温冒口套，其特征在于：所述铝粉的粒度小于200μm。
8.根据权利要求1、2或3所述的发热保温冒口套，其特征在于：所述水玻璃的模数为2.2～2.6。
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