CN112094126A - 一种不润湿硬质铝合金的浇注料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不润湿硬质铝合金的浇注料及其制备工艺,其包括利用研磨筛选机组对多组骨料进行研磨并筛选,骨料包括特级矾土、熔亚白刚玉、蓝晶石、电熔致密刚玉细粉和电熔莫来石细粉;振动磨机,振动磨机包括研磨搅拌腔和干燥腔,研磨腔与干燥腔通过管道连接,振动磨机设置有多个入料口、添加剂入料口、结合剂入料口、复合减水剂入料口以及纤维入料口,传送带设置有速度检测装置,用以对传送带的实时速度vi进行检测;热处理炉,与振动磨机的出料口连接,用以对出料口的生成物进行热处理,进而得到不润湿硬质铝合金的浇注料。在进行硬质铝合金的溶解过程中不与炉衬材料发生反应,且制作出来的浇注料致密性强且强度高。
Description
技术领域
本发明涉及浇筑料领域,尤其涉及一种不润湿硬质铝合金的浇注料及其制备工艺。
背景技术
硬质铝合金主要是指2系铝合金和7系铝合金,2系:硬度较高,其中以铜元素含量最高,大概在3-5%左右,用于航空领域,7系:属于航空系列,是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性,也有良好的焊接性,但耐腐蚀性较差。以Al-Cu-Mg、Al-Cu-Mg-Fe-Ni、Al-Cu-Mg-Zn系为主的合金。由于硬铝合金具有密度低、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点,被广泛应用于汽车配件,如轮毂或发动机等、铸造、轨道交通、航空航天等民用工业等领域。但是,铝合金材料的质量一直是困扰铝加工企业和航天航空工业的难题。造成问题难解决涉及熔炼炉的炉衬材料有三个方面:首先是金属铝及铝合金化学活性高,尤其是硬质铝合金中含有Mg、Zn具有更高的化学活性,熔融硬质铝合金液体更易与其熔炼炉和保温炉的工作衬的材料发生反应:4Al(l)+3SiO2(s)→2Al2O3(刚玉结瘤)+3Si(l);4Al(l)+3Al2O3·SiO2(s)→5Al2O3(刚玉结瘤)+3Si(增硅);2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe;2Mg+SiO2→2MgO+Si(增硅);3Mg+4Al2O3→3MgAl2O4(镁铝尖晶石)+2Al;2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe;2Zn+SiO2→2ZnO+Si,由以上反应会造成了炉子的工作衬损毁,损毁的材料进入熔融铝合金的溶液,形成夹杂物,造成硬质铝合金质量问题,而且反应生成的Si、Fe等进入铝液中,改变了铝合金的成份。硬质铝合金质量控制要求Si、Fe含量和比例有严格的要求;其次是硬质铝合金的熔融液体的流动性极好,熔融铝合金液体在750℃时的粘度0.106Pa·s,与20℃时水的粘度(0.102Pa·s)相当接近,这样增加了熔融铝合金液体与炉子内衬材料接触角,熔融铝合金液体容易进入炉子内衬毛细管内,使熔体-固体材料间的润湿性差,造成了炉衬损毁和熔融铝合金熔体润湿污染。其三是使用在飞行器上的新型硬质铝合金在锂金属合金化遇到重重困难,因为在熔体铝合金添加轻质贵重的锂金属时,即使在常温下添加的锂金属也与空气发生反应,形成浮渣,很少一部分锂金属进入熔体铝合金中,这在经济上和技术上造成一种损失。铝锂合金的熔炼过程要求在真空度较高的环境,所以,对于硬质铝合金的炉衬材料的选材和施工后的炉衬材料的致密度强度,相比传统材料和用于一般铝及铝合金的炉衬材料要更严格。
发明内容
为此,本发明提供一种不润湿硬质铝合金的浇注料及其制备工艺,可以在进行硬质铝合金的溶解过程中不与炉衬材料发生反应,且制作出来的浇注料致密性强且强度高。
为实现上述目的,本发明提供一种不润湿硬质铝合金浇注料的制备工艺,包括:利用研磨筛选机组对多组骨料进行研磨并筛选,使所述骨料达到预设粒径,所述骨料包括特级矾土、熔亚白刚玉、蓝晶石、电熔致密刚玉细粉和电熔莫来石细粉;振动磨机,所述振动磨机包括研磨搅拌腔和干燥腔,所述研磨腔与所述干燥腔通过管道连接,所述管道上设置有阀门,用以将所述研磨腔和所述干燥腔隔离,所述振动磨机与所述研磨机连接,所述振动磨机设置有多个入料口、添加剂入料口、结合剂入料口、复合减水剂入料口以及纤维入料口,用以加入待振动研磨的骨料、添加剂、结合剂、复合减水剂和纤维,所述研磨筛选机组的出料口与所述振动磨机的入料口通过传送带连接,所述传送带设置有速度检测装置,用以对所述传送带的实时速度vi进行检测,粒径为8-5mm的特级矾土为5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份;氧化铝微粉:5-15份;致密高强铝酸钙水泥:5-10份;广西泥:0-5份;硅微粉:5-15份;钛铝酸钙5-15份,氧化镁1-10份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;纤维材料:0.1-0.2份;热处理炉,与所述振动磨机的出料口连接,用以对出料口的生成物进行热处理,进而得到不润湿硬质铝合金的浇注料;
中控单元,所述中控单元分别与所述研磨筛选机组、振动磨机和热处理炉连接;所述研磨筛选机组包括有多个研磨筛选机,所述研磨筛选机的振动筛下方设置有粒径检测器,用以对经过研磨筛选机筛选的各骨料的粒径RI进行检测,所述质量检测装置用以对质量进行定量添加至所述骨料入料口,所述骨料入料口设置有质量检测装置,用以对入料口的骨料质量MI进行检测;所述研磨搅拌腔内设置有搅拌器,其上设置有速度传感器、计时器和物料高度测量装置,所述速度传感器用以检测所述搅拌器的搅拌速度Vi,所述计时器用以记录所述搅拌器的工作时间Ti,所述物料高度测量装置用以测量所述研磨搅拌腔内物料的实时高度Hi;在制备过程中,所述中控单元实时获取所述传送带的实时速度v、骨料粒径RI和骨料质量MI、所述搅拌器的工作时间、所述搅拌器的搅拌速度和所述研磨搅拌腔内物料的实时高度,得到浇注料制备矩阵M(vi,RI,MI,Ti,Vi,Hi),其中vi表示传送带的实时速度,RI表示骨料粒径,MI表示骨料质量,Ti表示搅拌器工作的时长,Vi表示工作Ti时长后的实时速度,Hi表示工作Ti时长后的实时高度,所述中控单元内设置有浇注料制备标准矩阵M0(vi0,R0I,M0I,V0i,H0i),其中vi0表示传送带的标准速度,R0I表示骨料标准粒径,M0I表示骨料标准质量,T0i表示搅拌器工作的标准时长,V0i表示工作T0i时长后的标准速度,H0i表示工作T0i时长后的标准高度;在制备过程中,在搅拌器工作了T1时长后,将所述浇注料的制备矩阵中除去时长参量的矩阵与标准矩阵的5个参量进行比较,所述中控单元内还设置有第一标准误差矩阵DM(Δv1,ΔR1,ΔM1,ΔV1,ΔH1),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T2时长后,将所述浇注料的制备矩阵中除去时长参量的矩阵与标准矩阵的5个参量进行比较,所述中控单元内还设置有第二标准误差矩阵DM(Δv2,ΔR2,ΔM2,ΔV2,ΔH2),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T3时长后,将所述浇注料的制备矩阵中除去时长参量的矩阵与标准矩阵的5个参量进行比较,所述中控单元内还设置有第三标准误差矩阵DM(Δv3,ΔR3,ΔM3,ΔV3,ΔH3),若各个参量的误差均小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则调节所述传送带的转送速度为(v1+v2+v3)/3。
进一步地,当T1<T2<T3时,随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔内物料的高度矩阵H(H1,H2,H3)其中H1表示搅拌器工作时长为T1时研磨搅拌腔内物料的第一高度,H2表示搅拌器工作时长为T2时研磨搅拌腔内物料的第二高度,H3表示搅拌器工作时长为T3时研磨搅拌腔内物料的第三高度,若第一高度H1>第二高度H2>第三高度H3,则表示浇注料经过搅拌后的密度在增加,符合制备需求,若所述研磨搅拌腔内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔内物料的高度矩阵没有变化,则H1=H2=H3,则中控单元控制所述搅拌器停止搅拌,并将其移送至干燥腔内进行干燥;若所述研磨搅拌腔内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化,则所述中控单元控制所述研磨筛选机组的研磨电机转速,使得所述研磨电机的转速增加,以使所得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3。
进一步地,所述干燥腔内设置有湿度检测器和温度计,所述温度检测器用以检测所述干燥室内的实时湿度w,所述温度计用以显示所述干燥腔内的实时温度t,所述中控单元内设置有标准湿度w0和标准温度t0,当随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔内物料的高度随着工作时长的增加呈线性降低或不变时,所述干燥腔内的湿度和温度采用标准湿度和标准温度;在检测过程中,若研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数小于等于3次,则按照调节研磨电机的转速,使得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3的方式进行调节,若研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数大于3次,则对所述干燥腔内的湿度和温度进行调节,以使浇注料的密度符合预设要求。
进一步地,所述中控单元内设置有湿度温度调节矩阵(C,w,t),其中C表示研磨搅拌腔内物料的高度随着搅拌器工作时长的变化方式,包括高度线性增加或非线性变化、高度线性降低和高度不变,当研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数大于3次时,则降低所述干燥腔内的湿度为0.9×w0,提高所述干燥腔内的温度为1.1×t0。
进一步地,所述添加剂为沉降级硫酸钡、分析纯硫酸锶、氧化镁、氧化锆、碳化锆、锆英石、萤石、金红石、堇青石、熔融石英、镁钙砂、镁阿隆、阿隆、塞隆、氮化铝中的一种或多种与钛铝酸钙任意比例的混合。
进一步地,所述结合剂为江西吉安土、牡丹江粘土、焦作粘土、湘潭粘土、苏州土、宜兴泥、广西泥、膨润土、水曲柳粘土、聚磷酸化合物、羧酸化合物中的一种或多种与致密高强铝酸钙水泥任意比例的混合。
进一步地,所述复合减水剂为木钙、三聚氰胺甲醛缩合物、萘磺酸盐、氨基磺酸盐甲醛缩合物、糖钙类、腐殖酸的一种或几种与偏磷酸化合物和聚磷酸化合物复合任意比例的混合。
进一步地,所述纤维为碳纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、硅酸钙纤维、硅酸锆纤维、多多晶莫来石纤维、多晶氧化铝纤维、稳定氧化锆纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硼纤维、氧化物晶须、SIC晶须、氮化硅晶须、硼酸铝晶须、六钛酸钾晶须、氧化锌和单晶纤维一种或两种与丙纶纤维复合任意比例的混合。
进一步地,所述不润湿硬质铝合金的浇注料的颗粒级配安德森q值为0.18-0.34。
本发明还提供一种不润湿硬质铝合金的浇注料,其上述制备工艺制得,包括粒径为8-5mm的特级矾土:5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份;氧化铝微粉:5-15份;致密高强铝酸钙水泥:5-10份;广西泥:0-5份;硅微粉:5-15份;钛铝酸钙5-15份,氧化镁1-10份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;纤维材料:0.1-0.2份。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本发明实施例提供的不润湿硬质铝合金的浇注料及其制备工艺,通过实时监测数据构建浇注料制备矩阵M(vi,RI,MI,Vi,Hi),其中vi表示传送带的实时速度,RI表示骨料粒径,MI表示骨料质量,Vi表示工作预设时长后的实时速度,Hi表示工作预设时长后的实时高度,所述中控单元内设置有浇注料制备标准矩阵M0(vi0,R0I,M0I,V0i,H0i),并在时间轴上分别与标准矩阵进行比较,在不同的时刻获取不同的参量数据,并且根据中控单元内的第一标准误差矩阵、第二标准误差矩阵和第三标准误差矩阵分别进行比较,若通过在时间轴上的三次比较,得到的参数的误差均在预设范围内,表示搅拌器在搅拌过程中一切正常,因此可以维持当前的状态,无需进行大的调整,否则对于传送带进料的速度可以根据实时获取的速度进行微调,取传送带的进料塑料为三次测量的均值,便于匀速进料,保证搅拌的均匀性和振动磨机的稳定性,增加了对铝液的不润湿性,提高了材料对铝渣的抗渣性。
本发明提供的不润湿硬质铝合金的浇注料解决了在熔融硬质铝合金对炉的工作层材料润湿性而造成炉工作衬损毁、熔融硬质铝合金液体的污染和新型硬质铝合金熔炼要在较高的真空度环境下熔炼问题。
附图说明
图1为发明不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺中的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示,本发明实施例提供了一种不润湿硬质铝合金浇注料的制备工艺,其包括:利用研磨筛选机组对多组骨料进行研磨并筛选,使所述骨料达到预设粒径,所述骨料包括特级矾土、熔亚白刚玉、蓝晶石、电熔致密刚玉细粉和电熔莫来石细粉;振动磨机30,所述振动磨机30包括研磨搅拌腔31和干燥腔32,所述研磨腔与所述干燥腔32通过管道连接,所述管道上设置有阀门,用以将所述研磨腔和所述干燥腔32隔离,所述振动磨机30与所述研磨机连接,所述振动磨机30设置有多个入料口、添加剂入料口、结合剂入料口、复合减水剂入料口以及纤维入料口,用以加入待振动研磨的骨料、添加剂、结合剂、复合减水剂和纤维,所述研磨筛选机组的出料口与所述振动磨机30的入料口通过传送带20连接,所述传送带20设置有速度检测装置,用以对所述传送带20的实时速度vi进行检测;热处理炉40,与所述振动磨机30的出料口连接,用以对出料口的生成物进行热处理,进而得到不润湿硬质铝合金的浇注料;中控单元,所述中控单元分别与所述研磨筛选机组、振动磨机30和热处理炉40连接;所述研磨筛选机组包括有多个研磨筛选机10,所述研磨筛选机10的振动筛下方设置有粒径检测器,用以对经过研磨筛选机10筛选的各骨料的粒径RI进行检测,所述质量检测装置用以对质量进行定量添加至所述骨料入料口,所述骨料入料口设置有质量检测装置,用以对入料口的骨料质量MI进行检测;所述研磨搅拌腔31内设置有搅拌器,其上设置有速度传感器33、计时器和物料高度测量装置34,所述速度传感器33用以检测所述搅拌器的搅拌速度Vi,所述计时器用以记录所述搅拌器的工作时间Ti,所述物料高度测量装置34用以测量所述研磨搅拌腔31内物料的实时高度Hi;在制备过程中,所述中控单元实时获取所述传送带20的实时速度v、骨料粒径RI和骨料质量MI、所述搅拌器的工作时间、所述搅拌器的搅拌速度和所述研磨搅拌腔31内物料的实时高度,得到浇注料制备矩阵M(vi,RI,MI,Vi,Hi),其中vi表示传送带20的实时速度,RI表示骨料粒径,MI表示骨料质量,Vi表示工作预设时长后的实时速度,Hi表示工作预设时长后的实时高度,所述中控单元内设置有浇注料制备标准矩阵M0(vi0,R0I,M0I,V0i,H0i),其中vi0表示传送带20的标准速度,R0I表示骨料标准粒径,M0I表示骨料标准质量,V0i表示工作预设时长后的标准速度,H0i表示工作预设时长后的标准高度;在制备过程中,在搅拌器工作了T1时长后,将所述浇注料的制备矩阵中的参量与标准矩阵的参量一一进行比较,所述中控单元内还设置有第一标准误差矩阵DM1(Δv1,ΔR1,ΔM1,ΔV1,ΔH1),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T2时长后,将所述浇注料的制备矩阵中的参量与标准矩阵的参量再次进行一一比较,所述中控单元内还设置有第二标准误差矩阵DM2(Δv2,ΔR2,ΔM2,ΔV2,ΔH2),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T3时长后,将所述浇注料的制备矩阵中的参量与标准矩阵的参量进行比较,所述中控单元内还设置有第三标准误差矩阵DM3(Δv3,ΔR3,ΔM3,ΔV3,ΔH3),若各个参量的误差均小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则调节所述传送带20的转送速度为(v1+v2+v3)/3。
具体而言,研磨筛选机组包括多个研磨筛选机10,研磨筛选机10具有两个功能,其中一个是研磨还有另外一个是筛选,筛选是对于研磨的粒径进行筛选,研磨筛选机10的作用是对骨料进行研磨,具体的研磨对象可以是特级矾土、熔亚白刚玉、蓝晶石、电熔致密刚玉细粉和电熔莫来石细粉,在研磨的过程中,还可以对同一种骨料筛选出不同的粒径,如对特级矾土进行研磨,筛选的粒径可以分别是3-5mm和5-8mm,在实际应用中,除去粒径不同之外,其加入振动磨机30的质量份也是不同的,经过研磨筛选后的骨料需要加入振动磨机30内,振动磨机30包括研磨搅拌腔31和干燥腔32,所述研磨腔与所述干燥腔32通过管道连接,所述管道上设置有阀门,用以将所述研磨腔和所述干燥腔32隔离,所述振动磨机30与所述研磨机连接,振动磨机30设置有多个骨料入料口,将待振动研磨的骨料按一定的质量份加入之研磨腔内,振动磨机30还设置有添加剂入料口、结合剂入料口、复合减水剂入料口以及纤维入料口,用以加入待振动研磨的添加剂、结合剂、复合减水剂和纤维,所述研磨筛选机组的出料口与所述振动磨机30的入料口通过传送带20连接,所述传送带20设置有速度检测装置,用以对所述传送带20的实时速度vi进行检测;热处理炉40,与所述振动磨机30的出料口连接,用以对出料口的生成物进行热处理,进而得到不润湿硬质铝合金的浇注料。
在制作过程中,为了进一步对制作过程进行控制,本发明实施例还包括有中控单元(图中未示出),所述中控单元分别与所述研磨筛选机组、振动磨机30和热处理炉40连接;所述研磨筛选机组包括有多个研磨筛选机10,所述研磨筛选机10的振动筛下方设置有粒径检测器,用以对经过研磨筛选机10筛选的各骨料的粒径RI进行检测,所述质量检测装置用以对质量进行定量添加至所述骨料入料口,所述骨料入料口设置有质量检测装置,用以对入料口的骨料质量MI进行检测;所述研磨搅拌腔31内设置有搅拌器,其上设置有速度传感器33、计时器和物料高度测量装置34,所述速度传感器33用以检测所述搅拌器的搅拌速度Vi,所述计时器用以记录所述搅拌器的工作时间Ti,所述物料高度测量装置34用以测量所述研磨搅拌腔31内物料的实时高度Hi;在制备过程中,所述中控单元实时获取所述传送带20的实时速度v、骨料粒径RI和骨料质量MI、所述搅拌器的工作时间、所述搅拌器的搅拌速度和所述研磨搅拌腔31内物料的实时高度,得到浇注料制备矩阵M(vi,RI,MI,Vi,Hi),其中vi表示传送带20的实时速度,RI表示骨料粒径,MI表示骨料质量,Vi表示工作预设时长后的实时速度,Hi表示工作预设时长后的实时高度,所述中控单元内设置有浇注料制备标准矩阵M0(vi0,R0I,M0I,V0i,H0i),其中vi0表示传送带20的标准速度,R0I表示骨料标准粒径,M0I表示骨料标准质量,V0i表示工作预设时长后的标准速度,H0i表示工作预设时长后的标准高度;在制备过程中,在搅拌器工作了T1时长后,将所述浇注料的制备矩阵中的参量与标准矩阵的参量一一进行比较,所述中控单元内还设置有第一标准误差矩阵DM1(Δv1,ΔR1,ΔM1,ΔV1,ΔH1),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T2时长后,将所述浇注料的制备矩阵中的参量与标准矩阵的参量再次进行一一比较,所述中控单元内还设置有第二标准误差矩阵DM2(Δv2,ΔR2,ΔM2,ΔV2,ΔH2),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T3时长后,将所述浇注料的制备矩阵中的参量与标准矩阵的参量进行比较,所述中控单元内还设置有第三标准误差矩阵DM3(Δv3,ΔR3,ΔM3,ΔV3,ΔH3),若各个参量的误差均小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则中控单元调节所述传送带20的转送速度为(v1+v2+v3)/3。
本发明实施例提供的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,通过实时监测数据构建浇注料制备矩阵M(vi,RI,MI,Vi,Hi),其中vi表示传送带20的实时速度,RI表示骨料粒径,MI表示骨料质量,Vi表示工作预设时长后的实时速度,Hi表示工作预设时长后的实时高度,所述中控单元内设置有浇注料制备标准矩阵M0(vi0,R0I,M0I,V0i,H0i),并在时间轴上分别与标准矩阵进行比较,在不同的时刻获取不同的参量数据,并且根据中控单元内的第一标准误差矩阵、第二标准误差矩阵和第三标准误差矩阵分别进行比较,若通过在时间轴上的三次比较,得到的参数的误差均在预设范围内,表示搅拌器在搅拌过程中一切正常,因此可以维持当前的状态,无需进行大的调整,否则对于传送带20进料的速度可以根据实时获取的速度进行微调,取传送带20的进料塑料为三次测量的均值,便于匀速进料,保证搅拌的均匀性和振动磨机30的稳定性。
具体而言,当T1<T2<T3时,随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵H(H1,H2,H3)其中H1表示搅拌器工作时长为T1时研磨搅拌腔31内物料的第一高度,H2表示搅拌器工作时长为T2时研磨搅拌腔31内物料的第二高度,H3表示搅拌器工作时长为T3时研磨搅拌腔31内物料的第三高度,若第一高度H1>第二高度H2>第三高度H3,则表示浇注料经过搅拌后的密度在增加,符合制备需求,若所述研磨搅拌腔31内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵没有变化,则H1=H2=H3,则中控单元控制所述搅拌器停止搅拌,并将其移送至干燥腔32内进行干燥;若所述研磨搅拌腔31内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化,则所述中控单元控制所述研磨筛选机组的研磨电机转速,使得所述研磨电机的转速增加,以使所得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3。
具体而言,在实际浇注料的制备过程中,为了进一步增加浇注料的致密性(紧密堆积),需要对研磨搅拌腔31内物料的实时高度进行检测,当T1<T2<T3时,随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵H(H1,H2,H3)其中H1表示搅拌器工作时长为T1时研磨搅拌腔31内物料的第一高度,H2表示搅拌器工作时长为T2时研磨搅拌腔31内物料的第二高度,H3表示搅拌器工作时长为T3时研磨搅拌腔31内物料的第三高度,若第一高度H1>第二高度H2>第三高度H3,则表示浇注料经过搅拌后的密度在增加,符合制备需求,若所述研磨搅拌腔31内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵没有变化,则H1=H2=H3,则中控单元控制所述搅拌器停止搅拌,并将其移送至干燥腔32内进行干燥;若所述研磨搅拌腔31内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化,则所述中控单元控制所述研磨筛选机组的研磨电机转速,使得所述研磨电机的转速增加,以使所得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3,当搅拌室内的物料高度不再发生变化时,表示此时的搅拌对于浇注料的致密性再无影响,其致密性已经达到了极限,浇注料分子之间的排列已经十分紧密,若在搅拌器的作用下,浇注料的物料高度还在不断下降,表示当前的浇注料中的分子之间还在进行排列,其致密度还没有达到极限,此时需要搅拌器继续工作,以增强浇注料的致密性(紧密堆积)。而在实际应用中,影响致密性(紧密堆积)的因素除了搅拌器的搅拌速度之外,还可以通过降低骨料的粒径的方式来增强浇注料的致密性,因此当搅拌器无法进一步增强其致密性时,若没有达到预设要求可以降低骨料的粒径,本领域技术人员可以理解的是,粒径越小,致密性越好,制备得到的浇注料的致密性更高,符合用户需要。
具体而言,所述干燥腔32内设置有湿度检测器和温度计,所述温度检测器用以检测所述干燥室内的实时湿度w,所述温度计用以显示所述干燥腔32内的实时温度t,所述中控单元内设置有标准湿度w0和标准温度t0,当随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔31内物料的高度随着工作时长的增加呈线性降低或不变时,所述干燥腔32内的湿度和温度采用标准湿度和标准温度;在检测过程中,若研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数小于等于3次,则按照调节研磨电机的转速,使得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3的方式进行调节,若研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数大于3次,则对所述干燥腔32内的湿度和温度进行调节,以使浇注料的密度符合预设要求。
本发明实施例提供的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备方法,在浇注料的制备过程中,若是多次调解骨料的粒径,仍然无法达到预设要求,此时还可以通过干燥腔32内的湿度和温度进行调节,使得干燥腔32内的水分在适宜的温度填充浇注料的空间,增强浇注料的致密性。
具体而言,所述中控单元内设置有湿度温度调节矩阵(C,w,t),其中C表示研磨搅拌腔31内物料的高度随着搅拌器工作时长的变化方式,包括高度线性增加或非线性变化、高度线性降低和高度不变,当研磨搅拌腔31内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数大于3次时,则降低所述干燥腔32内的湿度为0.9×w0,提高所述干燥腔32内的温度为1.1×t0。
通过对干燥室内的湿度和温度进行调整,具体可以是降低湿度为原来的0.9倍,提高干燥腔32内的温度为原来的1.1倍,在温度升高湿度降低时更有利于水分与浇注料的结合,使其制备得到的浇注料的致密性更符合用户需要。且调节方式简单灵活,具备普适性。
具体而言,所述添加剂为沉降级硫酸钡、分析纯硫酸锶、氧化镁、氧化锆、碳化锆、锆英石、萤石、金红石、堇青石、熔融石英、镁钙砂、镁阿隆、阿隆、塞隆、氮化铝中的一种或多种与钛铝酸钙任意比例的混合。
本发明实施例中的添加剂的种类繁多,与钛铝酸进行混合后,有效改善了耐火浇注料的施工性能、物理性能和使用性能,添加剂的使用方法是在耐火浇注料搅拌中或者搅拌前加入,添加剂的加入量是根据耐火浇注料的性质和功能按比例加入的,是总量的万分之几到百分之几。
具体而言,所述结合剂为江西吉安土、牡丹江粘土、焦作粘土、湘潭粘土、苏州土、宜兴泥、广西泥、膨润土、水曲柳粘土、聚磷酸化合物、羧酸化合物中的一种或多种与致密高强铝酸钙水泥任意比例的混合。
具体而言,结合剂的主要作用是将各种不同大小的颗粒胶结在一起,使其具有一定的强度,经高温烘烤排除水分后,形成陶瓷结构,使强度达到最大化。耐火浇注料的流动性与颗粒的配比有浇大的关系,采用的细骨料越多,流动性越好,但强度随之降低,因此为提高强度,组骨料和细骨料之间应相互配合使用,一定要按照质量百分比进行配置。有些施工部位复杂的部位,模板制作困难,成本高,可采用自流浇注料,依靠重力作用的流动性,自动摊平。耐火浇注料成形后,必须根据结合剂的硬化特性,采取适当的措施促进硬化。如对铝酸盐水泥为结合剂的浇注料要在适当的潮湿条件下养护,对于磷酸盐浇注料要适当的增加环境温度,促进凝结,提高强度,它是随温度提高而增强的。采用结合剂的种类丰富,替代性强,便于根据实际需要实际环境进行结合剂的选择,便于加工制作。
具体而言,所述复合减水剂为木钙、三聚氰胺甲醛缩合物、萘磺酸盐、氨基磺酸盐甲醛缩合物、糖钙类、腐殖酸的一种或几种与偏磷酸化合物和聚磷酸化合物复合任意比例的混合。
采用复合减水剂,使得浇注料中的水分进一步降低,其强度进一步增强,便于制备出符合强度要求的浇注料,本领域技术人员可以理解的是浇注料根据其所在部位不同,可以分为包底工作衬、溢流口工作衬以及堵墙等结构,各个结构对于其强度、耐火性都有一定的要求,为了进一步得到符合用户需求的浇注料,利用复合减水剂使得强度达到不同的要求,且复合减水剂种类丰富,功能强大。
具体而言,所述纤维为碳纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、硅酸钙纤维、硅酸锆纤维、多晶莫来石纤维、多晶氧化铝纤维、稳定氧化锆纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硼纤维、氧化物晶须、SIC晶须、氮化硅晶须、硼酸铝晶须、六钛酸钾晶须、氧化锌和单晶纤维一种或两种与丙纶纤维复合任意比例的混合。
利用纤维可以强化浇注料的韧性,改善应力和扭曲阻力,改善机械冲击阻力。可以抑制硬化、干燥、热处理后的线状收缩,但浇注料添加后一般为1-3:1300。但是,在使用时,必须注意不适合在高温下使用的耐热钢纤维的低熔点和临界氧化温度。
本发明实施例提供了一种不润湿硬质合金致密高强浇注料,包括以下组分且各组分质量比例为:粒径为8-5mm的特级矾土为5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份;氧化铝微粉:5-15份;致密高强铝酸钙水泥:5-10份;广西泥:0-5份;硅微粉:5-15份;钛铝酸钙5-15份,氧化镁1-10份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;木钙:0.1-0.15份;纤维材料:0.1-0.2份,所述颗粒级配安德森q值为0.18-0.34;具体而言所述颗粒级配要求安德森q值为0.18-0.34,颗粒分配为粒径为8-5mm的特级矾土为5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份。
实施例一
粒径为8-5mm的特级矾土为15份;粒径为3-5mm的特级矾土:20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:20份;粒径为35目的蓝晶石:8份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:8份;氧化铝微粉:4份;致密高强铝酸钙水泥:5份;广西泥:4份;硅微粉:4份;钛铝酸钙5份,氧化镁2份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;木钙:0.1-0.15份;碳纤维:0.04份;丙纶纤维材料:0.15份。
实施例二
粒径为8-5mm的特级矾土为10份;粒径为3-5mm的特级矾土:15份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:12份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:18份;粒径为35目的蓝晶石:8份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:8份;氧化铝微粉:6份;致密高强铝酸钙水泥:4份;广西泥:4份;硅微粉:3份;钛铝酸钙8份;镁阿隆1份,氧化镁3份;三聚磷酸钠:0.1份;六偏磷酸钠:0.05份;木钙:0.1份;硅酸镁纤维:0.04份;丙纶纤维材料:0.16份。
本发明实施例提供的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,对于骨料的粒径进行了限制,利用结合剂使得各个骨料进行充分粘合,并在减水剂、纤维等作用下共同作用于浇注料的物理性能,从而使得制备得到的浇注料不会与硬质铝合金进行反应,且致密性好,强度高,满足其使用环境,符合用户需求。
本发明实施例还提供了一种不润湿硬质铝合金的浇注料,其上述制备工艺制得,包括粒径为8-5mm的特级矾土:5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份;氧化铝微粉:5-15份;致密高强铝酸钙水泥:5-10份;广西泥:0-5份;硅微粉:5-15份;钛铝酸钙5-15份,氧化镁1-10份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;纤维材料:0.1-0.2份。
本发明提供的不润湿硬质铝合金的浇注料解决了在熔融硬质铝合金对炉的工作层材料润湿性而造成炉工作衬损毁、熔融硬质铝合金液体的污染和新型硬质铝合金熔炼要在较高的真空度环境下熔炼问题。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种不润湿硬质铝合金浇注料的制备工艺,其特征在于,包括:
利用研磨筛选机组对多组骨料进行研磨并筛选,使所述骨料达到预设粒径,所述骨料包括特级矾土、熔亚白刚玉、蓝晶石、电熔致密刚玉细粉和电熔莫来石细粉;粒径为8-5mm的特级矾土为5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份;氧化铝微粉:5-15份;致密高强铝酸钙水泥:5-10份;广西泥:0-5份;硅微粉:5-15份;钛铝酸钙5-15份,氧化镁1-10份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;纤维材料:0.1-0.2份;
振动磨机,所述振动磨机包括研磨搅拌腔和干燥腔,所述研磨腔与所述干燥腔通过管道连接,所述管道上设置有阀门,用以将所述研磨腔和所述干燥腔隔离,所述振动磨机与所述研磨机连接,所述振动磨机设置有多个入料口、添加剂入料口、结合剂入料口、复合减水剂入料口以及纤维入料口,用以加入待振动研磨的骨料、添加剂、结合剂、复合减水剂和纤维,所述研磨筛选机组的出料口与所述振动磨机的入料口通过传送带连接,所述传送带设置有速度检测装置,用以对所述传送带的实时速度vi进行检测,
热处理炉,与所述振动磨机的出料口连接,用以对出料口的生成物进行热处理,进而得到不润湿硬质铝合金的浇注料;
中控单元,所述中控单元分别与所述研磨筛选机组、振动磨机和热处理炉连接;所述研磨筛选机组包括有多个研磨筛选机,所述研磨筛选机的振动筛下方设置有粒径检测器,用以对经过研磨筛选机筛选的各骨料的粒径RI进行检测,所述质量检测装置用以对质量进行定量添加至所述骨料入料口,所述骨料入料口设置有质量检测装置,用以对入料口的骨料质量MI进行检测;
所述研磨搅拌腔内设置有搅拌器,其上设置有速度传感器、计时器和物料高度测量装置,所述速度传感器用以检测所述搅拌器的搅拌速度Vi,所述计时器用以记录所述搅拌器的工作时间Ti,所述物料高度测量装置用以测量所述研磨搅拌腔内物料的实时高度Hi;
在制备过程中,所述中控单元实时获取所述传送带的实时速度v、骨料粒径RI和骨料质量MI、所述搅拌器的工作时间、所述搅拌器的搅拌速度和所述研磨搅拌腔内物料的实时高度,得到浇注料制备矩阵M(vi,RI,MI,Ti,Vi,Hi),其中vi表示传送带的实时速度,RI表示骨料粒径,MI表示骨料质量,Ti表示搅拌器工作的时长,Vi表示工作Ti时长后的实时速度,Hi表示工作Ti时长后的实时高度,所述中控单元内设置有浇注料制备标准矩阵M0(vi0,R0I,M0I,V0i,H0i),其中vi0表示传送带的标准速度,R0I表示骨料标准粒径,M0I表示骨料标准质量,T0i表示搅拌器工作的标准时长,V0i表示工作T0i时长后的标准速度,H0i表示工作T0i时长后的标准高度;
在制备过程中,在搅拌器工作了T1时长后,将所述浇注料的制备矩阵中除去时长参量的矩阵与标准矩阵的5个参量进行比较,所述中控单元内还设置有第一标准误差矩阵DM(Δv1,ΔR1,ΔM1,ΔV1,ΔH1),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T2时长后,将所述浇注料的制备矩阵中除去时长参量的矩阵与标准矩阵的5个参量进行比较,所述中控单元内还设置有第二标准误差矩阵DM(Δv2,ΔR2,ΔM2,ΔV2,ΔH2),若各个参量的误差小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则,在搅拌器工作了T3时长后,将所述浇注料的制备矩阵中除去时长参量的矩阵与标准矩阵的5个参量进行比较,所述中控单元内还设置有第三标准误差矩阵DM(Δv3,ΔR3,ΔM3,ΔV3,ΔH3),若各个参量的误差均小于标准误差矩阵中的误差参量,则继续后续过程,否则调节所述传送带的转送速度为(v1+v2+v3)/3。
2.根据权利要求1所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,当T1<T2<T3时,随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔内物料的高度矩阵H(H1,H2,H3)其中H1表示搅拌器工作时长为T1时研磨搅拌腔内物料的第一高度,H2表示搅拌器工作时长为T2时研磨搅拌腔内物料的第二高度,H3表示搅拌器工作时长为T3时研磨搅拌腔内物料的第三高度,若第一高度H1>第二高度H2>第三高度H3,则表示浇注料经过搅拌后的密度在增加,符合制备需求,若所述研磨搅拌腔内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔内物料的高度矩阵没有变化,则H1=H2=H3,则中控单元控制所述搅拌器停止搅拌,并将其移送至干燥腔内进行干燥;若所述研磨搅拌腔内物料的高度随着搅拌时长的增加,研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化,则所述中控单元控制所述研磨筛选机组的研磨电机转速,使得所述研磨电机的转速增加,以使所得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3。
3.根据权利要求2所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述干燥腔内设置有湿度检测器和温度计,所述温度检测器用以检测所述干燥室内的实时湿度w,所述温度计用以显示所述干燥腔内的实时温度t,所述中控单元内设置有标准湿度w0和标准温度t0,当随着搅拌器工作时长的增加,获取研磨搅拌腔内物料的高度随着工作时长的增加呈线性降低或不变时,所述干燥腔内的湿度和温度采用标准湿度和标准温度;在检测过程中,若研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数小于等于3次,则按照调节研磨电机的转速,使得骨料的粒径降低为0.9×(R1+R2+R3)/3的方式进行调节,若研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数大于3次,则对所述干燥腔内的湿度和温度进行调节,以使浇注料的密度符合预设要求。
4.根据权利要求3所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述中控单元内设置有湿度温度调节矩阵(C,w,t),其中C表示研磨搅拌腔内物料的高度随着搅拌器工作时长的变化方式,包括高度线性增加或非线性变化、高度线性降低和高度不变,当研磨搅拌腔内物料的高度矩阵内高度线性增加或非线性变化的次数大于3次时,则降低所述干燥腔内的湿度为0.9×w0,提高所述干燥腔内的温度为1.1×t0。
5.根据权利要求1所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述添加剂为沉降级硫酸钡、分析纯硫酸锶、氧化镁、氧化锆、碳化锆、锆英石、萤石、金红石、堇青石、熔融石英、镁钙砂、镁阿隆、阿隆、塞隆、氮化铝中的一种或多种与钛铝酸钙任意比例的混合。
6.根据权利要求1所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述结合剂为江西吉安土、牡丹江粘土、焦作粘土、湘潭粘土、苏州土、宜兴泥、广西泥、膨润土、水曲柳粘土、聚磷酸化合物、羧酸化合物中的一种或多种与致密高强铝酸钙水泥任意比例的混合。
7.根据权利要求1-6任一所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述复合减水剂为木钙、三聚氰胺甲醛缩合物、萘磺酸盐、氨基磺酸盐甲醛缩合物、糖钙类、腐殖酸的一种或几种与偏磷酸化合物和聚磷酸化合物复合任意比例的混合。
8.根据权利要求7所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述纤维为碳纤维、硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、硅酸钙纤维、硅酸锆纤维、多多晶莫来石纤维、多晶氧化铝纤维、稳定氧化锆纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硼纤维、氧化物晶须、SIC晶须、氮化硅晶须、硼酸铝晶须、六钛酸钾晶须、氧化锌和单晶纤维一种或两种与丙纶纤维复合任意比例的混合。
9.根据权利要求1所述的不润湿硬质铝合金的浇注料的制备工艺,其特征在于,所述不润湿硬质铝合金的浇注料的颗粒级配安德森q值为0.18-0.34。
10.一种不润湿硬质铝合金的浇注料,其特征在于,其由权利要求1-9所述的制备工艺制得,包括粒径为8-5mm的特级矾土:5-15份;粒径为3-5mm的特级矾土:15-20份;粒径为1-3mm的电熔亚白刚玉:5-10份;粒径为0.088-1mm的电熔亚白刚玉:15-20份;粒径为35目的蓝晶石:5-10份;粒径为180目的电熔致密刚玉细粉:5-10份;粒径为200目的电熔莫来石细粉:5-10份;氧化铝微粉:5-15份;致密高强铝酸钙水泥:5-10份;广西泥:0-5份;硅微粉:5-15份;钛铝酸钙5-15份,氧化镁1-10份;三聚磷酸钠:0.1-0.15份;六偏磷酸钠:0.05-0.1份;纤维材料:0.1-0.2份。
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