CN109295278B

CN109295278B - 一种铸造用活性除渣剂及其制备方法

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Publication number: CN109295278B
Application number: CN201811122971.8A
Authority: CN
Inventors: 李昌志; 李巍; 李韬; 鄢本周
Original assignee: Henan Daye Metallurgical Casting Materials Co ltd
Current assignee: Henan Daye Metallurgical Casting Materials Co ltd
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: CN109295278A

Abstract

本发明公开了一种铸造用活性除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末55~75份、硅灰石粉末15‑20份、硼砂5~8份、水玻璃5~10份、硅钙合金粉末4~6份；本发明还公开了该活性除渣剂的制备方法。本发明通过对珍珠岩改性，扩宽珍珠岩的熔融温度范围，同时引入硅灰石及硼砂，降低熔渣的熔点，从而增加除渣剂对熔渣的吸收能力；活性除渣剂撒入金属液面即快速铺展，覆盖、保温性能好，不改变金属成分，不污染金属液；有效减少熔炼时合金元素氧化，且聚渣能力强，不粘包衬、炉衬，提高包衬、炉衬寿命；除渣反应平静，无飞溅、不飘灰、烟尘量极少，安全环保。

Description

一种铸造用活性除渣剂及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铸造用活性除渣剂及其制备方法。

背景技术

随着我国铸造技术的不断发展革新，新的铸造设备和铸造工艺不断地被应用，大型的铸造自动造型线在国内也得到了快速的推广和使用，技术的进步对传统的铸造材料也提出了新的要求。除渣剂是铸造材料里的辅料，是为清渣处理工作提供方便的一种产品，除渣剂的主要作用是对铁水表面的熔渣进行聚集和粘结；同时，除渣剂还具有对铁水表面进行覆盖以减少氧化，减少铁水温度损失和防止产生新的熔渣的作用。

除渣剂性能好坏直接关系到铁水的清洁度，进而影响到铸件的质量。目前，市场上国产除渣剂基本上是以天然珍珠岩为原料，利用天然珍珠岩的物理性质来除渣。国内大部分企业在使用珍珠岩除渣剂，也有个别企业直接使用玻璃作为除渣剂，或者将二者进行掺混。该类除渣剂价格低廉，但是，由于国内各地珍珠岩物理特性有较大差异，在铸造铁（钢）水包内膨胀熔化后，形成的熔体聚渣、扒渣效果不一，这会导致熔体性能不可控、除渣效果不稳定。另外，珍珠岩除渣剂使用时，由于结晶水遇热膨胀会引起爆裂、扬尘，不仅造成环境污染，还会影响操作工人安全。进口的除渣剂产品，如日本石川、卡卡等，虽具有膨化快、膨胀倍数高等优点，但其价格高，每吨价格达到四千元以上，已经超过了生铁废钢的价格，大大增加了企业的制造成本，不能被大多数铸造企业所接受。

铁（钢）水中的渣主要来源于金属的氧化以及炉衬、包衬被侵蚀的产物，减少铸件夹渣缺陷，提高炉衬、包衬使用寿命，是冶炼、铸造行业一直研究的课题。因此，寻找一种廉价、安全、能快速聚渣的除渣剂具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种铸造用活性除渣剂，以珍珠岩为主料，通过对珍珠岩改性，扩宽珍珠岩的熔融温度范围，同时引入硅灰石及硼砂，降低熔渣的熔点，从而增加除渣剂对熔渣的吸收能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铸造用活性除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末55~75份、硅灰石粉末15-20份、硼砂5~8份、水玻璃5~10份、硅钙合金粉末4~6份。

优选地，所述珍珠岩粉末的化学成分为：二氧化硅68~75%、三氧化二铝10~14%、三氧化二铁0.3~1.0%、氧化钙0.7~1.0%、氧化钾3~4.5%、氧化钠4~5%、氧化镁0.2~0.4%、水2.3~6.4%。

优选地，所述水玻璃的模数为2.6~2.9，波美度大于0.50；进一步优先地，水玻璃的波美度为10~25。

优选地，所述硅钙合金粉末的牌号为Ca16Si55或Ca20Si55。

优选地，活性除渣剂用于铸铁时，粒度为30~60目；活性除渣剂用于铸钢时，粒度为18~30目。

上述铸造用活性除渣剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份数称取各原料，将粉末状的原料分别研磨、过筛；

（2）向珍珠岩粉末中依次加入硅灰石粉末及硼砂，混料至均匀后，缓慢加入水玻璃，混料至无干粉结块，然后加入硅钙合金粉末，混合均匀后，压制成型，得到块状物料；

（3）将步骤（2）所得块状物料烘干、粉碎、过筛，即得。

优选地，步骤（3）中所述烘干时温度小于100℃。

由于珍珠岩的化学成分会对除渣剂的质量指标产生影响，本发明在选择珍珠岩时，选择三氧化二铁及氧化镁相对含量较少的珍珠岩原矿，这样软化后的珍珠岩相对粘度高；通过对珍珠岩改性，扩宽珍珠岩的熔融温度范围，同时引入硅灰石及硼砂，降低熔渣的熔点，从而增加除渣剂对熔渣的吸收能力；水玻璃不仅起粘接的作用，而且水玻璃可在硼砂的改性作用下，形成网络状结构，使聚渣层强度好，出渣时不断裂、一次性挑出；由于硅钙合金的熔点和沸点都比较低，直接与铁（钢）水接触会产生强烈的化学反应，还会气化一部分，而本申请将硅钙合金作为活性改性剂与珍珠岩混合后，珍珠岩可以覆盖金属液面，起到阻隔空气进入钢水液面的作用，这样硅钙不仅脱氧效果好，也会通过脱氧增加除渣效果。

本发明制得的活性除渣剂堆积密度为1±0.1 t/m³，使用量为金属液重量的0.08~0.13%；活性除渣剂撒入金属液面即快速铺展，覆盖、保温性能好，不改变金属成分，不污染金属液；有效减少熔炼时合金元素氧化，且聚渣能力强，不粘包衬、炉衬，提高包衬、炉衬寿命；除渣反应平静，无飞溅、不飘灰、烟尘量极少，安全环保。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

下述实施例中，珍珠岩产地是河南信阳上天梯，化学成分组成约为：二氧化硅（SiO₂）72%、三氧化二铝（Al₂O₃）12%、三氧化二铁（Fe₂O₃）0.8%、氧化钙（CaO）0.9%、氧化钾（K₂O）4%、氧化钠（Na₂O）4%、氧化镁（MgO）0.3%、水（H₂O）6.0%；硅灰石粉末（Ca₃Si₃O₉）购自新余市思远矿业有限公司，粒状粉优等品；硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O，CAS：1303-96-4）购自郑州亚申化工产品有限公司，产地是大石桥；水玻璃（Na₂O·nSiO₂的水溶液）购自郑州中扬化工产品有限公司，模数（n）为2.8，使用时稀释至22~23 °Bé；硅钙合金购自安阳新创冶金材料有限公司，牌号为Ca20Si55，使用前粉碎、过筛。

实施例1

一种铸造用活性除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末65份、硅灰石粉末17份、硼砂6份、水玻璃7份、硅钙合金粉末5份。

上述铸造用活性除渣剂均采用以下步骤制备：

（1）按重量份数称取各原料，将粉末状的原料分别研磨，珍珠岩粉末、硼砂及硅钙合金粉末过70目筛，硅灰石粉过200目筛；

（2）先将珍珠岩粉末投入混料机中，然后依次加入硅灰石粉末及硼砂，混合均匀，再缓慢加入水玻璃，混料至无干粉结块，然后加入硅钙合金粉末，混合均匀后（加入硅钙合金粉末后的混合时间不超过30分钟），用压块机压制成型，得到块状物料；

（3）将步骤（2）所得块状物料于65℃烘干、研磨粉碎、过筛，得到30~60目及18~30目的活性除渣剂。

其中，硅灰石的化学组成以CaO 48.25%、SiO₂ 51.75%计，硼砂的化学组成以Na₂O16.26%、B₂O₃ 36.51%、H₂O 47.23%计，实施例1制备得到的活性除渣剂产品的化学组成为：SiO₂ 64.57%、Al₂O₃ 8.91%、Fe₂O₃ 0.59%、CaO 10.04%、K₂O 2.97%、Na₂O 4.49%、MgO 0.22%、B₂O₃ 2.5%、Ca20Si55 5.71%。

实施例2

一种铸造用活性除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末56份、硅灰石粉末20份、硼砂8份、水玻璃10份、硅钙合金粉末6份。

实施例3

一种铸造用活性除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末71份、硅灰石粉末15份、硼砂5份、水玻璃5份、硅钙合金粉末4份。

实施例2及实施例3均按照实施例1的方法制备活性除渣剂。

对比例1

一种铸造用除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末65份、硅灰石粉末19份、硼砂7份、水玻璃9份。

上述铸造用除渣剂采用以下步骤制备：

（1）按重量份数称取各原料，将粉末状的原料分别研磨，珍珠岩粉末及硼砂过70目筛，硅灰石粉过200目筛；

（2）先将珍珠岩粉末投入混料机中，然后依次加入硅灰石粉末及硼砂，混合均匀，再缓慢加入水玻璃，混料至无干粉结块，然后用压块机压制成型，得到块状物料；

（3）将步骤（2）所得块状物料于65℃烘干、粉碎、过筛，得到30~60目的除渣剂。

对比例2

一种铸造用除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末65份、硅灰石粉末20份、水玻璃10份、硅钙合金粉末5份。

所述铸造用除渣剂采用以下步骤制备：

（1）按重量份数称取各原料，将粉末状的原料分别研磨，珍珠岩粉末及硅钙合金粉末过70目筛，硅灰石粉过200目筛；

（2）先将珍珠岩粉末及硅灰石粉末于混料机内混合均匀，再缓慢加入水玻璃，混料至无干粉结块，然后加入硅钙合金粉末，混合均匀后，用压块机压制成型，得到块状物料；

对比例3

一种铸造用除渣剂，由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末65份、硅灰石粉末10份、硼砂6份、水玻璃4份、硅钙合金粉末15份。

所述铸造用除渣剂采用以下步骤制备：

（2）先将珍珠岩粉末投入混料机中，然后依次加入硅灰石粉末及硼砂，混合均匀，再缓慢加入水玻璃，混料至无干粉结块，然后加入硅钙合金粉末，混合均匀后，用压块机压制成型，得到块状物料；

由于铸造用除渣剂目前还没有国家标准及行业标准，对于该新型除渣剂产品的检验标准采用河南大业冶金铸造材料有限公司现行的企业标准；经检验，实施例1~3所述活性除渣剂的粒度范围，符合粒度要求的量超过总量的90%，堆积密度为1±0.1 t/m³。

下面对实施例1~3制得的活性除渣剂采用1吨中频电炉熔炼灰铸铁及高锰钢进行效果测试，30~60目的活性除渣剂用于灰铸铁，18~30目的活性除渣剂用于高锰钢，使用量为金属液重量的0.1%。经过铁（钢）水包里的除渣效果测试，本发明制得的活性除渣剂在铁（钢）水表面反应迅速，2~3秒钟即可形成结膜，结膜用钢钎挑拉不易破裂，停留5分钟后，可整体一次性挑出；除渣剂形成的渣膜不粘炉壁和包壁，不腐蚀酸性和中性炉料；除渣过程中基本无扬尘现象，有利于保护车间环境。

选择实施例1所制得的活性除渣剂（30~60目）及对比例1~3制得的除渣剂进行对比试验。试验过程为：在同一台中频电炉上，对灰铸铁进行熔炼操作，除渣剂用量为1.0 kg/t铁水，每种除渣剂进行3个炉次的试用，然后取平均值，铁水试验结果如下：

除渣剂	最低反应温度（℃）	最高耐受温度（℃）	结膜时间（s）	炉内是否粘壁
					实施例1	1250	1650	2	无
对比例1	1350	1550	4	有
					对比例2	1350	1500	5	有
对比例3	1250	1500	5	有

由上表可见，改变原料中硼砂或硅钙合金粉末均会对除渣温度区间及结膜时间产生不良影响；虽然硅钙合金可通过脱氧提高除渣效率，但是过多增加硅钙合金粉末所占的比例，反而也会对除渣温度区间及聚渣层强度产生不良影响。

综上可见，本发明制得的活性除渣剂撒入金属液面即快速铺展，覆盖、保温性能好，且聚渣能力强，不粘包衬、炉衬，除渣反应平静，安全环保，具有很好的应用前景。

Claims

1.一种铸造用活性除渣剂，其特征在于：活性除渣剂撒入金属液面，使用量为金属液重量的0.08~0.13%；活性除渣剂用于铸铁时，粒度为30~60目；活性除渣剂用于铸钢时，粒度为18~30目；

所述活性除渣剂由以下重量份数的原料制成：珍珠岩粉末55~75份、硅灰石粉末15-20份、硼砂5~8份、水玻璃5~10份、硅钙合金粉末4~6份；其中，所述珍珠岩粉末的化学成分为：二氧化硅68~75%、三氧化二铝10~14%、三氧化二铁0.3~1.0%、氧化钙0.7~1.0%、氧化钾3~4.5%、氧化钠4~5%、氧化镁0.2~0.4%、水2.3~6.4%；所述水玻璃的模数为2.6~2.9，波美度大于0.50；所述硅钙合金粉末的牌号为Ca16Si55或Ca20Si55；

该铸造用活性除渣剂的制备方法，包括以下步骤：

（2）向珍珠岩粉末中依次加入硅灰石粉末及硼砂，混料至均匀后，加入水玻璃，混料至无干粉结块，然后加入硅钙合金粉末，混合均匀后，压制成型，得到块状物料；

（3）将步骤（2）所得块状物料烘干、粉碎、过筛，即得。

2.根据权利要求1所述铸造用活性除渣剂，其特征在于：步骤（3）中所述烘干时温度小于100℃。