CN110394429A - 一种冒口保温覆盖剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冒口保温覆盖剂及其制备方法。所述冒口保温覆盖剂由以下重量份数的原料制成：粉煤灰30‑40份、膨胀石墨30‑35份、膨胀珍珠岩10‑15份、硅钙氧化物3‑5份、铁粉4‑8份、萤石和硼砂1‑3份、氧化锰1‑3份，其中粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩为保温材料，硅钙氧化物、铁粉为发热材料，萤石和硼砂为触媒，氧化锰为氧化剂。按上述配比，在混合设备中将各原料混匀即可制备所述的冒口保温复合剂。本发明采用粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩作为保温材料，其膨胀效果好，保温效果明显，并采用硅钙氧化物、铁粉作为发热材料其可为体系提供较多的热量，进而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；同时，本发明制备方法简单，可直接大规模生产。

Description

一种冒口保温覆盖剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造工艺技术领域，具体涉及一种冒口保温覆盖剂及其制备方法。

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

本发明的目的在于提供一种冒口保温覆盖剂，该冒口保温覆盖剂补缩能力强、保温效果好；同时，本发明的目的还在于提供一种上述冒口保温剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明的冒口保温覆盖剂所采用的技术方案是：所述冒口保温覆盖剂由以下重量份数的原料制成：粉煤灰30-40份、膨胀石墨30-35份、膨胀珍珠岩10-15份、硅钙氧化物3-5份、铁粉4-8份、萤石和硼砂1-3份、氧化锰1-3份，其中粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩为保温材料，硅钙氧化物、铁粉为发热材料，萤石和硼砂为触媒，氧化锰为氧化剂。

优选的，所述冒口保温覆盖剂由以下重量份数的原料制成：粉煤灰38份、膨胀石墨32份、膨胀珍珠岩12份、硅钙氧化物4份、铁粉6份、萤石和硼砂2份、氧化锰2份。

优选的，所述萤石和硼砂重量比为1-1.5:1

上述冒口保温覆盖剂的制备方法为：按上述配比，在混合设备中将各原料混匀即可制备所述的冒口保温覆盖剂。

本发明的冒口保温覆盖剂包括发热材料、保温材料及少量触媒和氧化剂，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。本发明中选用硅钙氧化物、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，紧靠发热是不行的。覆盖剂的选择必须以保温我主要目标。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。

本发明采用以下原料做保温材料：

（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）膨胀石墨：在加入到锭模冒口后，受热会迅速膨胀，使钢液与空气隔绝，起到绝热保温作用；空气中的氧会与膨胀石墨中的碳素材料反应，因此，会有效抑制其与钢中的合金元素反应，有利于提高钢质量。

（3）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。

本发明中的触媒采用萤石和硼砂，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。

本发明的有益效果：本发明采用粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩作为保温材料，其膨胀效果好，保温效果明显，并采用硅钙氧化物、铁粉作为发热材料其可为体系提供较多的热量，进而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

实施例1：本实施例的冒口保温覆盖剂由以下重量份数的原料制成：粉煤灰38份、膨胀石墨32份、膨胀珍珠岩12份、硅钙氧化物4份、铁粉6份、萤石1.2份、硼砂1份、氧化锰2份。

上述原料中，粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩为保温材料，硅钙氧化物、铁粉为发热材料，萤石和硼砂为触媒，氧化锰为氧化剂。

本实施例的冒口保温覆盖剂的制备方法：按上述配比，在混合设备中将各原料混匀，即得。

实施例2：本实施例的冒口保温覆盖剂由以下重量份数的原料制成：粉煤灰30份、膨胀石墨35份、膨胀珍珠岩10份、硅钙氧化物3份、铁粉8份、萤石1份和硼砂1份、氧化锰3份。

上述原料中，粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩为保温材料，硅钙氧化物、铁粉为发热材料，萤石和硼砂为触媒，氧化锰为氧化剂。

本实施例的冒口保温覆盖剂的制备方法同实施例1。

实施例3：本实施例的冒口保温覆盖剂有以下重量份数的原料制成：粉煤灰40份、膨胀石墨30份、膨胀珍珠岩15份、硅钙氧化物5份、铁粉4份、萤石1.5份和硼砂1份、氧化锰1份。

本实施例的冒口保温覆盖剂的制备方法同实施例1。

对照例：采用常规覆盖剂，其由下述重量份数的原料制成 ：铝粉 3 份、粉煤灰 32份、珍珠岩 10 份、酸素石墨 10 份、碳粉12 份。

冒口补缩率对比 对相同铸型的冒口分别施加实施例 1-3的覆盖剂，对铸后的冒口进行测量，并计算补 缩率。

见下表 ：

由此可知，本发明的冒口保温覆盖剂的补缩效果好。

最后需要说明的是，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 (4)

1.一种冒口保温覆盖剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：粉煤灰30-40份、膨胀石墨30-35份、膨胀珍珠岩10-15份、硅钙氧化物3-5份、铁粉4-8份、萤石和硼砂1-3份、氧化锰1-3份，其中粉煤灰、膨胀石墨、膨胀珍珠岩为保温材料，硅钙氧化物、铁粉为发热材料，萤石和硼砂为触媒，氧化锰为氧化剂。

2.根据权利要求1所述的冒口保温覆盖剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：粉煤灰38份、膨胀石墨32份、膨胀珍珠岩12份、硅钙氧化物4份、铁粉6份、萤石和硼砂2份、氧化锰2份。

3.根据权利要求2所述的冒口保温覆盖剂，其特征在于，所述萤石和硼砂重量比为1-1.5:1。

4.一种如权利要求1或2或3所述的冒口保温覆盖剂，其特征在于：按上述配比，在混合设备中将各原料混匀即可制备所述的冒口保温复合剂。