CN115921767A - 一种熔模铸造型壳面层耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种熔模铸造型壳面层耐火材料及其制备方法，所述耐火材料，包括以下质量分数的原料：65％的铝硅矿物，20％的铝矾土，5％的石英砂和10％的锆英砂。本发明以四种经粉化的天然矿物为原材料，在电弧炉中混合熔化，冷却后再破碎、粉化得到一种人工合成耐火材料。该耐火材料用于精铸型壳面层粉和面层砂，具有锆质耐火料的优点，而价格不及锆质耐火料的一半,即可以在降低耐火材料成本的同时，保证精铸件获得优良的表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及熔模铸造面层领域，具体涉及的是一种熔模铸造型壳面层耐火材料及其制备方法。
背景技术
熔模铸造(又称精密铸造，简称精铸)型壳，是液态金属成型的模壳，要求耐火度高，膨胀系数小，高温强度高，冷却后残留强度小。型壳一般4～7层的耐火粉料+耐火砂构成。直接与金属液接触的面层耐火粉和耐火砂，使用最普遍的是锆英粉和锆英砂。但锆质耐火料资源日渐枯竭，国内大多依赖进口，且价格昂贵，因此迫切需要寻求替代材料。熔融石英、电熔刚玉膨胀系数小，曾有人尝试作为替代锆质材料作面层耐火料，但使用效果不理想，一是黏砂，二是残留强度高，尤其在凹槽和沉孔处清砂困难，限制了其替代锆质面层的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上问题和要求，提供一种熔模铸造型壳面层耐火材料及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种熔模铸造型壳面层耐火材料，包括以下质量分数的原料：65％的铝硅矿物，20％的铝矾土，5％的石英砂和10％的锆英砂，在电弧炉中熔化合成。
进一步的，熔模铸造型壳面层耐火材料中包括以下质量分数的成分：67-72％的Al2O3，18-20％的SiO2，9-11％的ZrO2和0.1<0.8％的Fe2O3。
一种熔模铸造型壳面层耐火材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将铝硅矿物破碎成合适的粒度后，与铝矾土生料、石英砂及锆英粉混合，得到混合物，混合物中铝硅矿物、铝矾土、石英砂和锆英砂的质量分数分别为65％、20％、5％和10％。
步骤2、步骤1的混合物经电弧炉熔化，熔体冷却，再经破碎、粉化、筛分，得到不同粒度的合成耐火材料。
进一步的，所述步骤1中各种原材料粒度均在20目以内。
进一步的，所述步骤2中熔化温度为1770℃-1780℃。
进一步的，所述步骤2的合成耐火材料中包括以下质量分数的成分：67-72％的Al2O3，18-20％的SiO2，9-11％的ZrO2和0.1<0.8％的Fe2O3。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明以四种天然矿物为原材料，在电弧炉中混合熔化，冷却后再破碎、粉化得到一种人工合成耐火材料。该耐火材料用于精铸型壳面层粉和面层砂，具有锆质耐火料的优点，而价格不及锆质耐火料的一半，即可以在降低耐火材料成本的同时，保证精铸件获得优良的表面质量。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
精铸件：低合金钢，重量0.6公斤，有凹槽和沉孔，最小壁厚3mm。浇注共100件。
面层耐火料：本发明的PR耐火粉。批次组分比例：Al2O3：67.8％；SiO2：19.2％；ZrO2：9.7％，Fe2O3：0.7％，其他杂质<1.0％。作为精铸壳料的面层浆料的耐火料，目数320目，硅溶胶粘结剂，粉液比3.2，涂挂粘度(5#流杯)38s。面层砂，同材料，80-120目。第二层以后的各层粉浆和加固砂均为莫来石耐火料，结壳5层。型壳焙烧温度1000℃，型壳浇注温度900℃，钢水浇注温度1600℃。
铸件质量(清理及抛丸后)：100件中，有5件轻微黏砂，其余无黏砂，所有铸件外观无毛刺，且凹槽、沉孔均容易清砂。
对比例1：
精铸件：同应用案例1
面层耐火料：锆英粉，ZrO2：66.2％，320目，硅溶胶粘结剂，粉液比3.8，涂挂粘度(5#流杯)40s。面层砂为锆英砂，ZrO2：65.4％，80-120目。第二层以后的各层粉浆和加固砂均为莫来石耐火料，结壳5层。型壳焙烧温度1000℃，型壳浇注温度900℃，钢水浇注温度1600℃。
铸件质量(清理及抛丸后)：100件中，有6件轻微黏砂，有1件有毛刺，其余无黏砂、外观无毛刺，且凹槽、沉孔均容易清砂。
实施例2：
精铸件：304不锈钢，重量0.6公斤，有凹槽和沉孔，最小壁厚3mm。浇注共100件。
面层粉料：本发明的PR耐火粉。批次组分比例：Al2O3：67.8％；S iO2：19.2％；ZrO2：9.7％，Fe2O3：0.7％，其他杂质<1.0％。作为精铸壳料的面层浆料的耐火料，目数320目，硅溶胶粘结剂，粉液比3.2，涂挂粘度(5#流杯)42s。面层砂，同材料，80-120目。第二层以后的各层粉浆和加固砂均为莫来石耐火料，结壳5层。型壳焙烧温度1000℃，型壳浇注温度900℃，钢水浇注温度1570℃。
铸件质量(清理及抛丸后)：100件中，有6件轻微黏砂，有2件有毛刺，但无碍，其余无黏砂、外观无毛刺，且凹槽、沉孔均容易清砂。
对比例2：
精铸件：同应用案例2
面层粉料：锆英粉，ZrO2：66.2％，320目，硅溶胶粘结剂，粉液比3.8，涂挂粘度(5#流杯)40s。面层砂为锆英砂，ZrO2：65.4％，80-120目。第二层以后的各层粉浆和加固砂均为莫来石耐火料，结壳5层。型壳焙烧温度1000℃，型壳浇注温度900℃，钢水浇注温度1570℃。
铸件质量(清理及抛丸后)：100件中，有5件轻微黏砂，有3件有毛刺，其余无黏砂、外观无毛刺，且凹槽、沉孔均容易清砂。
上述两组案例中，实施例均采用的本发明的面层耐火材料，对比例是在同等其他条件下，面层耐火材料更换为锆英粉，比较两种情况下的精铸型壳铸件质量可以看出，采用本发明的面层耐火材料的精铸型壳铸件质量与采用锆英粉时效果接近，基本可以实现等效替代，而本申请的耐火材料成本远低于锆英粉，所以本发明的耐火材料可以作为现有锆英粉耐火材料的较佳替代品。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种熔模铸造型壳面层耐火材料，其特征在于，包括以下质量分数的原料：65％的铝硅矿物，20％的铝矾土，5％的石英砂和10％的锆英砂。
2.根据权利要求1所述的熔模铸造型壳面层耐火材料，其特征在于，包括以下质量分数的成分：67-72％的Al2O3，18-20％的SiO2，9-11％的ZrO2和0.1<0.8％的Fe2O3。
3.一种熔模铸造型壳面层耐火材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将铝硅矿物破碎成合适的粒度后，与铝矾土生料、石英砂及锆英粉混合，得到混合物，混合物中铝硅矿物、铝矾土、石英砂和锆英砂的质量分数分别为65％、20％、5％和10％；
步骤2、步骤1的混合物经电弧炉熔化，熔体冷却，再经破碎、粉化、筛分，得到不同粒度的合成耐火材料。
4.根据权利要求3所述的熔模铸造型壳面层耐火材料制备方法，其特征在于，所述步骤1中各种原材料粒度均在20目以内。
5.根据权利要求3所述的熔模铸造型壳面层耐火材料制备方法，其特征在于，所述步骤2中熔化温度为1770℃-1780℃。
6.根据权利要求3所述的熔模铸造型壳面层耐火材料制备方法，其特征在于，所述步骤2的合成耐火材料中包括以下质量分数的成分：67-72％的Al 2O3，18-20％的SiO2，9-11％的ZrO2和0.1<0.8％的Fe2O3。
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