發(fā)熱保溫冒口套的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑄鋼用發(fā)熱保溫冒口套，是由以下重量百分比的原料：空心微珠36～40％、硅微粉4～6％、鎂砂4～6％、鋁粉18～20％、三氧化二鐵8～10％、石墨粉9～15％、硝酸鉀2～4％、高錳酸鉀2～3％、氯化鉀2～4％和硼砂4～6％，外加適量粘接劑和水制備得到。本發(fā)明冒口套，解決了現(xiàn)有冒口存在強(qiáng)度不夠、保溫不良、發(fā)熱不足的問題；能夠產(chǎn)生最佳的冒口起燃時(shí)間，降低冒口起燃溫度，延長冒口內(nèi)金屬液的凝固時(shí)間，顯著提高冒口的發(fā)熱效果、保溫效果，滿足鑄件的補(bǔ)縮要求，從而提高鑄鋼件產(chǎn)品的出品率，值得推廣應(yīng)用。
【專利說明】發(fā)熱保溫冒口套

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鑄鋼用發(fā)熱保溫冒口套。

【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造過程中設(shè)置的冒口是為避免鑄件出現(xiàn)缺陷而附加在鑄件上方或側(cè)面的補(bǔ)充 部分，而冒口套是鑄造工藝中不可或缺的輔助材料之一，主要功能是排氣、排渣、鋼水補(bǔ)縮， 為了使生產(chǎn)出的鑄鋼件質(zhì)量合格，必須要求冒口套具有良好的發(fā)熱、保溫效果，發(fā)熱保溫冒 口套的質(zhì)量直接決定了鑄件的合格出品率，以及鑄造生產(chǎn)成本。
[0003] 發(fā)熱保溫冒口套一般由保溫材料、發(fā)熱材料、耐火骨料、助溶劑和粘結(jié)劑構(gòu)成。其 材料必須具有以下要求：具有良好的保溫性能；具有良好的耐火性能；高溫下化學(xué)穩(wěn)定性 強(qiáng)；具有足夠的干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度；使用過程中不污染環(huán)境，清潔環(huán)保；原材料來源廣泛，價(jià) 格便宜，容易采購等。
[0004] 鑄鋼件在凝固過程中存在液態(tài)收縮與固態(tài)收縮，為了保證鑄鋼件獲得致密的組 織，傳統(tǒng)的鑄鋼件冒口補(bǔ)縮技術(shù)是采用普通砂型冒口，它是直接用模具成型，沒有其它保溫 材料。冒口在補(bǔ)縮過程中由內(nèi)向外大量散熱，導(dǎo)致自身也由外向內(nèi)的凝固過程，所以實(shí)際的 有效補(bǔ)縮鋼水占冒口總?cè)莘e的比例很小，約為6-14%。另外傳統(tǒng)的鑄鋼工藝必須采用較大 的冒口來滿足鑄件的補(bǔ)縮，在一些部位，有時(shí)無法設(shè)置冒口，會(huì)存在縮孔或縮松缺陷，影響 鑄件內(nèi)在質(zhì)量。
[0005] 當(dāng)然有些鑄造企業(yè)也從自身的鑄鋼產(chǎn)品出發(fā)，自發(fā)研制一些發(fā)熱保溫冒口套，但 由于一味追求低成本，在原材料選擇上未作深入研究，研制出的所謂發(fā)熱保溫冒口發(fā)熱材 料燃燒不完全或不反應(yīng)，未發(fā)揮應(yīng)有的發(fā)熱效果，因此起不到良好的補(bǔ)縮作用，導(dǎo)致了補(bǔ)縮 鋼水占冒口總的比例仍然較小，從而造成了較大的浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種鑄鋼用發(fā)熱保溫冒口套，解決現(xiàn)有冒口存在強(qiáng)度不夠、 保溫不良、發(fā)熱不足的問題；能夠產(chǎn)生最佳的冒口起燃時(shí)間，降低冒口起燃溫度，延長冒口 內(nèi)金屬液的凝固時(shí)間，顯著提高冒口的發(fā)熱效果、保溫效果，滿足鑄件的補(bǔ)縮要求，從而提 高鑄鋼件產(chǎn)品的出品率。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：發(fā)熱保溫冒口套，是由以下重量百 分比的原料：空心微珠36?40 %、硅微粉4?6 %、鎂砂4?6 %、鋁粉18?20 %、三氧化 二鐵8?10%、石墨粉9?15%、硝酸鉀2?4%、高錳酸鉀2?3%、氯化鉀2?4%和硼 砂4?6%，外加適量粘結(jié)劑和水制備得到。
[0008] 其中，上述方案中，所述粘結(jié)劑為水玻璃，水玻璃的加入量為原料總重量的10? 15 %。這里所述的原料就是空心微珠、硅微粉、鎂砂、鋁粉、三氧化二鐵、石墨粉、硝酸鉀、高 錳酸鉀、氯化鉀和硼砂。
[0009] 其中，上述方案中，水的加入量為水玻璃加入量的1. 2?1. 5倍。
[0010] 其中，上述方案中,所述空心微珠的粒度大于0. 5mm。
[0011] 其中，上述方案中,所述硅微粉的粒度小于50 iim。
[0012] 其中，上述方案中，所述鎂砂的粒度小于90 iim。
[0013] 其中，上述方案中，所述鋁粉的粒度小于200 iim。
[0014] 其中，上述方案中，所述水玻璃的模數(shù)為2. 2?2. 6。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明空心微珠作為保溫材料控制冒口套熱損失，同時(shí)依 靠鋁粉和三氧化二鐵作為發(fā)熱材料的燃燒發(fā)熱來提高冒口套金屬液的溫度，石墨粉為使發(fā) 熱作用緩和的還原性發(fā)熱劑，從而達(dá)到延長冒口套凝固時(shí)間、提高冒口套補(bǔ)縮效率的目的； 以鎂砂和硅微粉作為耐火骨料，以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，來提高其抗金屬壓力的能力；利用硼砂作 為助溶劑，可以調(diào)整反應(yīng)所需的溫度、發(fā)熱速度和發(fā)熱時(shí)間，生成低熔點(diǎn)熔渣；采用三種鉀 鹽包括硝酸鉀、高錳酸鉀、氯化鉀作為氧化劑搭配使用來控制發(fā)熱反應(yīng)的速度，延長反應(yīng)時(shí) 間，提高發(fā)熱保溫冒口套后期的保溫效果；采用適宜的水玻璃以保證發(fā)熱保溫材料的粘附 作用和提高強(qiáng)度。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明發(fā)熱保溫冒口套，是由以下重量百分比的原料：空心微珠36?40%、硅微 粉4?6%、鎂砂4?6%、鋁粉18?20%、三氧化二鐵8?10%、石墨粉9?15%、硝酸 鉀2?4%、高錳酸鉀2?3%、氯化鉀2?4%和硼砂4?6%，外加適量粘結(jié)劑和水制備 得到。
[0017] 優(yōu)選的，為了使冒口套性能更優(yōu)，所述粘結(jié)劑為水玻璃，水玻璃的加入量為原料總 重量的10?15%。水的加入量為水玻璃加入量的1. 2?1. 5倍。
[0018] 本發(fā)明冒口套保溫材料為空心微珠，為了使冒口套性能更優(yōu)，所述空心微珠的粒 度大于0. 5_。
[0019] 本發(fā)明冒口套耐火骨料由硅微粉及鎂砂組成，為了使冒口套性能更優(yōu)，所述硅微 粉的粒度小于50 y m ;所述鎂砂的粒度小于90 y m。
[0020] 本發(fā)明冒口套發(fā)熱材料由鋁熱劑、氧化劑和助熔劑組成；鋁熱劑主要為鋁粉和三 氧化二鐵，石墨粉為使發(fā)熱作用緩和的還原性發(fā)熱劑；氧化劑為硝酸鉀、高錳酸鉀和氯化 鉀；所述助溶劑為硼砂。
[0021] 優(yōu)選的，為了使冒口套性能更優(yōu)，所述鋁粉的粒度小于200 ym，所述水玻璃的模數(shù) 為 2. 2 ?2. 6。
[0022] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明創(chuàng)新主要在于配方，冒口套的制備可以采 用常規(guī)現(xiàn)有方法，如直接將所有原材料混合均勻、壓制成型、烘干即可?；炝蠒r(shí)，可優(yōu)選先將 空心微珠與水和水玻璃總重的50%倒入混料機(jī)中進(jìn)行攪拌混合，以確?？招奈⒅楸砻孀銐?的潤濕性，然后將硅微粉、鎂砂、鋁粉、三氧化二鐵、石墨粉、硝酸鉀、高錳酸鉀、氯化鉀和硼 砂倒入混合，最后將剩余的水和水玻璃倒入混合均勻，制得混合配料。干燥可優(yōu)選先在室溫 下干燥48小時(shí)，再在150?200°C下烘干3?4小時(shí)。
[0023] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制 在實(shí)施之中。
[0024] 實(shí)施例1 :
[0025] 鑄鋼用發(fā)熱保溫冒口套，由以下重量百分比的組分外加下述組分重量12%的水玻 璃和下述組分重量16 %的水、經(jīng)壓制成型、烘干制得。
[0026] 仝心微珠：371|1:.微粉：4 鎂砂：5 心墨粉：15 if 5粉：20 二氧化：.鐵；8 硝1變鐘：3 卨蜢_鉀：2 11砂：4 氣化鉀：2
[0027] 發(fā)熱保溫冒口套抗壓強(qiáng)度為I. 24kg/cm2,點(diǎn)火時(shí)間為40. 8s，二次發(fā)熱反應(yīng)持續(xù)的 時(shí)間為12. 6s，產(chǎn)品結(jié)果表明，起到良好的補(bǔ)縮作用。
[0028] 實(shí)施例2 :
[0029] 鑄鋼用發(fā)熱保溫冒口套，由以下重量百分比的組分外加下述組分重量13%的水玻 璃和下述組分重量16 %的水、經(jīng)壓制成型、烘干制得。
[0030] 今:心微珠：39 tt微粉：6 鏷砂：4 +--粉：Il 鋁粉：18 二氧化.-:鐵粉：8 硝酸鑰1: 4 卨錳酸鉀：3 砸砂；5 氣化鉀：2
[0031] 發(fā)熱保溫冒口套抗壓強(qiáng)度為I. 38kg/cm2,點(diǎn)火時(shí)間為44. 6s，二次發(fā)熱反應(yīng)持續(xù)的 時(shí)間為10. 8s，產(chǎn)品結(jié)果表明，起到較好的補(bǔ)縮作用。
[0032] 實(shí)施例3 :
[0033] 鑄鋼用發(fā)熱保溫冒口套，由以下重量百分比的組分外加下述組分重量14%的水玻 璃和下述組分重量18 %的水、經(jīng)壓制成型、烘干制得。
[0034] 空心微珠：40 硅微粉：5 錢砂：6 4 Gft粉：9 nr粉：20 試化鐵粉：9 銷酸例h 2 rt'M酸鐘：2 側(cè)砂：4 氣化鉀：3
[0035] 發(fā)熱保溫冒口套抗壓強(qiáng)度為I. 58kg/cm2,點(diǎn)火時(shí)間為38. 9s，二次發(fā)熱反應(yīng)持續(xù)的 時(shí)間為11. 4s，產(chǎn)品結(jié)果表明，起到好的補(bǔ)縮作用。
[0036] 下面通過對(duì)比例對(duì)本發(fā)明物料及其配比的重要性進(jìn)行說明，對(duì)比例不能窮舉，只 是通過幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行針對(duì)說明。
[0037] 對(duì)比例1 :
[0038] 不采用硼砂作為助溶劑，對(duì)實(shí)施例1進(jìn)行適當(dāng)改造，成分配比如下：
[0039] 空心微珠：37 硅徵粉：8 鎂砂：5 石墨粉：15 l_j粉：20 +-:.氣化:......:鐵；S 硝敵鉀：3 鉀：2 M化鐘：2
[0040] 并按重量百分比的組分外加上述組分重量12%的水玻璃和上述組分重量16%的 水，經(jīng)壓制成型、烘干制得。發(fā)熱保溫冒口套點(diǎn)火時(shí)間為115. ls，二次發(fā)熱反應(yīng)持續(xù)的時(shí) 間幾乎為零，冒口補(bǔ)縮效果差，因此本發(fā)明的硼砂作為助溶劑是必須的，且含量控制不宜偏 商。
[0041] 對(duì)比例2:
[0042] 對(duì)上述的實(shí)施例1、實(shí)施例2及實(shí)施例3進(jìn)行適當(dāng)改造采用鋁粉的含量為16%， 重新進(jìn)行發(fā)熱保溫冒口套的研制，結(jié)果表明，發(fā)熱保溫冒口套點(diǎn)火時(shí)間分別為83. 4s、86. 8s 及84. 2s，可能是因?yàn)閱挝惑w積的鋁粉含量偏低，鋁熱反應(yīng)不能較好地進(jìn)行，延遲了點(diǎn)火時(shí) 間，均未起到預(yù)期的冒口補(bǔ)縮效果，因此本發(fā)明中鋁粉含量控制在最低含量的18?20%。 當(dāng)然也可增大鋁粉含量進(jìn)行試驗(yàn)效果可能也能滿足補(bǔ)縮要求，但明顯地，成本會(huì)增加，不會(huì) 成為本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0043] 對(duì)比例3 :
[0044] 不添加鉀鹽，將實(shí)施例3進(jìn)行改造，成分如下：
[0045] 中心微珠：40 SI徵粉：5
[0046] 鏌砂：6 相Il粉；16 鋁粉：20 氧化鐵粉：9 翻砂：4
[0047] 由以上重量百分比的組分外加上述組分重量14%的水玻璃和上述組分重量18% 的水，經(jīng)壓制成型、烘干制得。發(fā)熱保溫冒口套抗壓強(qiáng)度為I. 64kg/cm2,點(diǎn)火時(shí)間為118. 6s， 二次發(fā)熱反應(yīng)持續(xù)的時(shí)間為8. 2s，未起到預(yù)期的補(bǔ)縮效果，因此鉀鹽的添加是本發(fā)明的另 一個(gè)關(guān)鍵要素之一。
[0048] 對(duì)比例4:
[0049] 對(duì)實(shí)施例3進(jìn)行改造，用蛭石粉取代鎂砂，成分配比如下：
[0050] 個(gè):心微珠：40 IIIiJih S 蛭心粉：6 心堪粉：9 20 氣化載#: 9 確睛鉀：2 高?酸鉀5 2 翻砂：4 氯化鉀：3
[0051] 由以上重量百分比的組分外加上述組分重量14%的水玻璃和上述組分重量18% 的水，經(jīng)壓制成型、烘干制得。發(fā)熱保溫冒口套的耐火度明顯小于1600°C，冒口部分出現(xiàn)漏 鋼液現(xiàn)象，因此采用細(xì)的鎂砂作為耐火骨料是本發(fā)明的一個(gè)要素。
【權(quán)利要求】
1. 發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于由以下重量百分比的原料：空心微珠36?40%、硅微 粉4?6 %、鎂砂4?6 %、鋁粉18?20 %、三氧化二鐵8?10 %、石墨粉9?15 %、硝酸 鉀2?4%、高錳酸鉀2?3%、氯化鉀2?4%和硼砂4?6%，外加適量粘結(jié)劑和水制備 得到。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：所述粘結(jié)劑為水玻璃，水玻璃 的加入量為原料總重量的10?15%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：水的加入量為水玻璃加入量 的1. 2?1. 5倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：所述空心微珠的粒度 大于0? 5mm〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：所述硅微粉的粒度小 于 50 u m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：所述鎂砂的粒度小于 90 u m〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：所述鋁粉的粒度小于 200 u m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的發(fā)熱保溫冒口套，其特征在于：所述水玻璃的模數(shù)為 2. 2 ?2. 6。
【文檔編號(hào)】B22C9/08GK104308085SQ201410665443
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】王能為, 李友, 崔旭梅, 譙金川, 夏韶霞 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院