CN108262468A

CN108262468A - 一种高效发热保温冒口覆盖剂

Info

Publication number: CN108262468A
Application number: CN201711472541.4A
Authority: CN
Inventors: 刘聪; 张保军
Original assignee: TIANJIN NINGKANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN NINGKANG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-07-10

Abstract

本发明涉及铸造工艺技术领域，尤其涉及一种高效发热保温冒口覆盖剂。包括以下原料，粉煤灰、鳞状石墨、膨胀珍珠岩、铝硅铁粉、酸化石墨、碳粉、触发剂、氧化剂。本发明提供一种冒口补缩能力强、保温效果好的高效发热保温冒口覆盖剂。

Description

一种高效发热保温冒口覆盖剂

技术领域

本发明涉及铸造工艺技术领域，尤其涉及一种高效发热保温冒口覆盖剂。

背景技术

从热力学观点考虑，冒口中钢液的热能损失主要以三种方式进行：热传导、热对流、热辐射。热传导主要发生在冒口的侧面，由钢液经冒口向砂型内传热；热对流和热辐射主要发生在冒口顶面，以高温钢液辐射传热和表面钢液向空气产生对流传热方式进行。由于冒口的形状、大小不同及采用的型砂热性能、液态金属温度不同，三种方式的热能损失所占比例也不同。对于明冒口，采用λ值低的保温冒口时，传导散失的热量很小，辐射造成的热损失在总热损失中占的比例最大，对流散热次之。而且冒口越大，辐射热能损失占总热能损失的比例也越大。由此可见，提高铸件的冒口补缩效果，提高工艺出品率，在考虑采用保温冒口的同时，研究和探讨在冒口钢液表面添加覆盖剂的技术，就成为解决铸钢件质量优化的关键。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种冒口补缩能力强、保温效果好的高效发热保温冒口覆盖剂。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种高效发热保温冒口覆盖剂，包括以下原料，粉煤灰、鳞状石墨、膨胀珍珠岩、铝硅铁粉、酸化石墨、碳粉、触发剂、氧化剂。

优选地：包括以下重量百分数的原料，粉煤灰35～40％、鳞状石墨 17～20％、膨胀珍珠岩12～14％、铝硅铁粉8～9％、酸化石墨15～16％、碳粉 2～3％、触发剂1～3％、氧化剂1～3％。

优选地：包括以下重量百分数的原料，粉煤灰38％、鳞状石墨18％、膨胀珍珠岩13％、铝硅铁粉9％、酸化石墨16％、碳粉2％、触发剂2％、氧化剂 2％。

优选地：所述氧化剂为氧化锰。

优选地：所述触发剂为萤石和硼砂。

优选地：萤石和硼砂重量比为2～3:1。

本发明的有益效果是：本发明选用的保温材料的膨胀效果好，保温效果明显，发热剂增加可以为体系提供较多的热量，明显提高了冒口的补缩能力，有利于提高铸件的质量和性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明包括以下重量百分数的原料，粉煤灰35～40％、鳞状石墨17～20％、膨胀珍珠岩12～14％、铝硅铁粉8～9％、酸化石墨15～16％、碳粉2～3％、触发剂 1～3％、氧化剂1～3％。其中所述氧化剂为氧化锰，触发剂为萤石和硼砂，萤石和硼砂重量比为2～3:1。

实施例1，本发明包括以下重量百分数的原料，粉煤灰38％、鳞状石墨 18％、膨胀珍珠岩13％、铝硅铁粉9％、酸化石墨16％、碳粉2％、萤石+硼砂 2％、氧化锰2％，萤石和硼砂重量比为2:1。

冒口覆盖剂包括发热材料、保温材料及少量的触发剂和氧化剂，覆盖剂中的发热材料所产生的热量能使冒口中的覆盖剂温度迅速升高，补偿冒口头部热量的损失,维持钢液的温度不下降。本发明中选用铝硅铁粉为发热剂。

保温材料，从实际考虑，对大型铸钢件，冒口大，保温时间长，仅靠发热是不行的。覆盖剂的选择必须以保温为主要指标。保温材料必须在钢液中具有良好的铺展性，能够在钢液表面形成内部具有微小气孔的玻璃态相，使冒口顶面近似于绝热，可以有效的减少钢液暴露表面积，减少辐射和对流散热，降低钢液的散热速度，延长冒口的凝固时间。

本发明选用以下四种原料构成保温材料：

(1)粉煤灰：主要化学成分为SiO₂50～65％、A1₂0₃28～35％、 Fe₂O₃2～4.5％、CaO0.8～5％、MgO 0.5～2.5％。粉煤灰可进一步增强覆盖剂的铺展性，接触钢液后，能迅速均匀地浮在上面，并在数秒种之内很快形成三个热反应层(液渣层、置换层、保温层)，即覆盖剂接触钢液便急剧膨胀放热，首先形成置换层也就是发热层；同时置换层放出的热量把低熔点物质变成液态状浮在钢液上面，形成所谓的液渣层；高熔点物质留在上面形成保温层。液渣层的形成起两个作用，一是能使保温层以比较纯净的低导热物质存在；二是防止覆盖剂中含的碳渗入铸钢件中。因此，粉煤灰在覆盖剂中具有形成渣液、发热、保温三种功能。

(2)膨胀珍珠岩：是一种具有微孔结构的硅系颗粒材料。主要化学成分为 SiO₂69～73％、A1₂0₃ 11～15％、Fe₂O₃0.1～1.5％、CaO 0.5～2％、MgO0～0.6％。当其投入到高温环境中时，其中的玻璃质岩石中的水分变成高压蒸汽向外扩散，岩石迅速软化至粘稠状态，形成了既允许水汽胀大，又不允许大量逸出，能够充分膨胀的玻璃态。其作用主要是为了减轻容重，形成均匀分布的微气孔，降低了辐射热损和对流热损，以利于保温；同时，由于其耐火度低，在高温下呈玻璃相存在，会导致保温冒口套轻度烧结，有利于保温冒口套呈块状脱落。

粉煤灰和膨胀珍珠岩中大量SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、MgO等成分,有利于形成渣液,且MgO的存在可降低熔化温度并降低覆盖剂粘度。

(3)鳞状石墨：呈黑灰色鳞片状，是碳的同质变体，其最大特点是熔点高 (3700±100)℃，它浮在液渣层上面，使之很少浸入铸钢件中。

(4)酸化石墨：酸化石墨呈六角网状片，同时，随着受潮而氧化分解，尤其遇到高温时反应更为剧烈，体积迅速分层膨胀2～2.5倍，使覆盖剂具有良好的铺展性。而且受热时密度变的很小，导热性能差，浮在钢液上面能很好地形成一个绝热层，从而达到减少冒口顶部热损失的目的。

本发明中的触发剂采用萤石和硼砂，硼砂和萤石在少入少量时均可快速的降低覆盖剂的融化速度，且硼砂和萤石的存在可降低覆盖剂的粘度，萤石可促进CaO的溶解，萤石化学成分氟化钙，F^-与硅氧网络发生反应导致覆盖剂网络断裂而降低熔化温度，硼砂含量过高会影响铸钢质量。

本发明种的氧化剂采用氧化锰，除了可以加快引燃时间，加入氧化锰还可使熔渣的粘度明显降低。

实施例2，本发明包括以下重量百分数的原料，粉煤灰40％、鳞状石墨 17％、膨胀珍珠岩14％、铝硅铁粉8％、酸化石墨15％、碳粉2％、萤石+硼砂 3％、氧化锰1％，萤石和硼砂重量比为2:1。

实施例3，本发明包括以下重量百分数的原料，粉煤灰35％、鳞状石墨 20％、膨胀珍珠岩12％、铝硅铁粉9％、酸化石墨16％、碳粉3％、萤石+硼砂 2％、氧化锰3％，萤石和硼砂重量比为3:1。

实施例4，粉煤灰39％、鳞状石墨18％、膨胀珍珠岩13％、铝硅铁粉9％、酸化石墨16％、碳粉2％、萤石+硼砂1％、氧化锰2％，萤石和硼砂重量比为 2:1。

本发明中膨胀珍珠岩的含量选在12～14％，随着膨胀珍珠岩的增加，覆盖剂熔点下降，但使用过量会出现烧结现象，使膨胀珍珠岩优良的保温性能降低。因此膨胀珍珠岩使用不易过量。酸化石墨对覆盖剂的膨化效果有一定的影响，但酸化石墨用量不可过高，过高则会释放过多气体，倒置覆盖剂保温层破裂。保温剂铝硅铁粉的含量为8～9％，虽然发热剂增加可以为体系提供较多的热量，但会相对的降低保温剂的用量影响保温效果。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高效发热保温冒口覆盖剂，其特征在于：包括以下原料，粉煤灰、鳞状石墨、膨胀珍珠岩、铝硅铁粉、酸化石墨、碳粉、触发剂、氧化剂。

2.根据权利要求1所述的高效发热保温冒口覆盖剂，其特征在于：包括以下重量百分数的原料，粉煤灰35～40％、鳞状石墨17～20％、膨胀珍珠岩12～14％、铝硅铁粉8～9％、酸化石墨15～16％、碳粉2～3％、触发剂1～3％、氧化剂1～3％。

3.根据权利要求2所述的高效发热保温冒口覆盖剂，其特征在于：包括以下重量百分数的原料，粉煤灰38％、鳞状石墨18％、膨胀珍珠岩13％、铝硅铁粉9％、酸化石墨16％、碳粉2％、触发剂2％、氧化剂2％。

4.根据权利要求1所述的高效发热保温冒口覆盖剂，其特征在于：所述氧化剂为氧化锰。

5.根据权利要求1所述的高效发热保温冒口覆盖剂，其特征在于：所述触发剂为萤石和硼砂。

6.根据权利要求5所述的高效发热保温冒口覆盖剂，其特征在于：萤石和硼砂重量比为2～3:1。