發熱保溫冒口套的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鑄鋼用發熱保溫冒口套，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。本發明冒口套，解決了現有冒口存在強度不夠、保溫不良、發熱不足的問題；能夠產生最佳的冒口起燃時間，降低冒口起燃溫度，延長冒口內金屬液的凝固時間，顯著提高冒口的發熱效果、保溫效果，滿足鑄件的補縮要求，從而提高鑄鋼件產品的出品率，值得推廣應用。
【專利說明】發熱保溫冒口套

【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金鑄造【技術領域】，具體涉及一種鑄鋼用發熱保溫冒口套。

【背景技術】
[0002] 鑄造過程中設置的冒口是為避免鑄件出現缺陷而附加在鑄件上方或側面的補充 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、鋼水補縮， 為了使生產出的鑄鋼件質量合格，必須要求冒口套具有良好的發熱、保溫效果，發熱保溫冒 口套的質量直接決定了鑄件的合格出品率，以及鑄造生產成本。
[0003] 發熱保溫冒口套一般由保溫材料、發熱材料、耐火骨料、助溶劑和粘結劑構成。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；高溫下化學穩定性 強；具有足夠的干強度和濕強度；使用過程中不污染環境，清潔環保；原材料來源廣泛，價 格便宜，容易采購等。
[0004] 鑄鋼件在凝固過程中存在液態收縮與固態收縮，為了保證鑄鋼件獲得致密的組 織，傳統的鑄鋼件冒口補縮技術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。冒口在補縮過程中由內向外大量散熱，導致自身也由外向內的凝固過程，所以實際的 有效補縮鋼水占冒口總容積的比例很小，約為6-14%。另外傳統的鑄鋼工藝必須采用較大 的冒口來滿足鑄件的補縮，在一些部位，有時無法設置冒口，會存在縮孔或縮松缺陷，影響 鑄件內在質量。
[0005] 當然有些鑄造企業也從自身的鑄鋼產品出發，自發研制一些發熱保溫冒口套，但 由于一味追求低成本，在原材料選擇上未作深入研究，研制出的所謂發熱保溫冒口發熱材 料燃燒不完全或不反應，未發揮應有的發熱效果，因此起不到良好的補縮作用，導致了補縮 鋼水占冒口總的比例仍然較小，從而造成了較大的浪費。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種鑄鋼用發熱保溫冒口套，解決現有冒口存在強度不夠、 保溫不良、發熱不足的問題；能夠產生最佳的冒口起燃時間，降低冒口起燃溫度，延長冒口 內金屬液的凝固時間，顯著提高冒口的發熱效果、保溫效果，滿足鑄件的補縮要求，從而提 高鑄鋼件產品的出品率。
[0007] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：發熱保溫冒口套，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%，外加適量粘結劑和水制備得到。
[0008] 其中，上述方案中，所述粘結劑為水玻璃，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，所述水玻璃的模數為2. 2?2. 6。
[0015] 本發明的有益效果是：本發明空心微珠作為保溫材料控制冒口套熱損失，同時依 靠鋁粉和三氧化二鐵作為發熱材料的燃燒發熱來提高冒口套金屬液的溫度，石墨粉為使發 熱作用緩和的還原性發熱劑，從而達到延長冒口套凝固時間、提高冒口套補縮效率的目的； 以鎂砂和硅微粉作為耐火骨料，以形成網絡結構，來提高其抗金屬壓力的能力；利用硼砂作 為助溶劑，可以調整反應所需的溫度、發熱速度和發熱時間，生成低熔點熔渣；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熱反應的速度，延長反應時 間，提高發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熱保溫材料的粘附 作用和提高強度。

【具體實施方式】
[0016] 本發明發熱保溫冒口套，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%，外加適量粘結劑和水制備 得到。
[0017] 優選的，為了使冒口套性能更優，所述粘結劑為水玻璃，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] 本發明冒口套保溫材料為空心微珠，為了使冒口套性能更優，所述空心微珠的粒 度大于0. 5_。
[0019] 本發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，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] 本發明冒口套發熱材料由鋁熱劑、氧化劑和助熔劑組成；鋁熱劑主要為鋁粉和三 氧化二鐵，石墨粉為使發熱作用緩和的還原性發熱劑；氧化劑為硝酸鉀、高錳酸鉀和氯化 鉀；所述助溶劑為硼砂。
[0021] 優選的，為了使冒口套性能更優，所述鋁粉的粒度小于200 ym，所述水玻璃的模數 為 2. 2 ?2. 6。
[0022] 本領域技術人員可以理解的是，本發明創新主要在于配方，冒口套的制備可以采 用常規現有方法，如直接將所有原材料混合均勻、壓制成型、烘干即可。混料時，可優選先將 空心微珠與水和水玻璃總重的50%倒入混料機中進行攪拌混合，以確保空心微珠表面足夠 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。干燥可優選先在室溫 下干燥48小時，再在150?200°C下烘干3?4小時。
[0023] 下面通過實施例對本發明做進一步的說明，但并不因此將本發明的保護范圍限制 在實施之中。
[0024] 實施例1 :
[0025] 鑄鋼用發熱保溫冒口套，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] 發熱保溫冒口套抗壓強度為I. 24kg/cm2,點火時間為40. 8s，二次發熱反應持續的 時間為12. 6s，產品結果表明，起到良好的補縮作用。
[0028] 實施例2 :
[0029] 鑄鋼用發熱保溫冒口套，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] 發熱保溫冒口套抗壓強度為I. 38kg/cm2,點火時間為44. 6s，二次發熱反應持續的 時間為10. 8s，產品結果表明，起到較好的補縮作用。
[0032] 實施例3 :
[0033] 鑄鋼用發熱保溫冒口套，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 側砂：4 氣化鉀：3
[0035] 發熱保溫冒口套抗壓強度為I. 58kg/cm2,點火時間為38. 9s，二次發熱反應持續的 時間為11. 4s，產品結果表明，起到好的補縮作用。
[0036] 下面通過對比例對本發明物料及其配比的重要性進行說明，對比例不能窮舉，只 是通過幾個實施例進行針對說明。
[0037] 對比例1 :
[0038] 不采用硼砂作為助溶劑，對實施例1進行適當改造，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，經壓制成型、烘干制得。發熱保溫冒口套點火時間為115. ls，二次發熱反應持續的時 間幾乎為零，冒口補縮效果差，因此本發明的硼砂作為助溶劑是必須的，且含量控制不宜偏 商。
[0041] 對比例2:
[0042] 對上述的實施例1、實施例2及實施例3進行適當改造采用鋁粉的含量為16%， 重新進行發熱保溫冒口套的研制，結果表明，發熱保溫冒口套點火時間分別為83. 4s、86. 8s 及84. 2s，可能是因為單位體積的鋁粉含量偏低，鋁熱反應不能較好地進行，延遲了點火時 間，均未起到預期的冒口補縮效果，因此本發明中鋁粉含量控制在最低含量的18?20%。 當然也可增大鋁粉含量進行試驗效果可能也能滿足補縮要求，但明顯地，成本會增加，不會 成為本發明的優點。
[0043] 對比例3 :
[0044] 不添加鉀鹽，將實施例3進行改造，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，經壓制成型、烘干制得。發熱保溫冒口套抗壓強度為I. 64kg/cm2,點火時間為118. 6s， 二次發熱反應持續的時間為8. 2s，未起到預期的補縮效果，因此鉀鹽的添加是本發明的另 一個關鍵要素之一。
[0048] 對比例4:
[0049] 對實施例3進行改造，用蛭石粉取代鎂砂，成分配比如下：
[0050] 個: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，經壓制成型、烘干制得。發熱保溫冒口套的耐火度明顯小于1600°C，冒口部分出現漏 鋼液現象，因此采用細的鎂砂作為耐火骨料是本發明的一個要素。
【權利要求】
1. 發熱保溫冒口套，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%，外加適量粘結劑和水制備 得到。
2. 根據權利要求1所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：所述粘結劑為水玻璃，水玻璃 的加入量為原料總重量的10?15%。
3. 根據權利要求2所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：水的加入量為水玻璃加入量 的1. 2?1. 5倍。
4. 根據權利要求1、2或3所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：所述空心微珠的粒度 大于0? 5mm〇
5. 根據權利要求1、2或3所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：所述硅微粉的粒度小 于 50 u m。
6. 根據權利要求1、2或3所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：所述鎂砂的粒度小于 90 u m〇
7. 根據權利要求1、2或3所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：所述鋁粉的粒度小于 200 u m。
8. 根據權利要求1、2或3所述的發熱保溫冒口套，其特征在于：所述水玻璃的模數為 2. 2 ?2. 6。
【文檔編號】B22C9/08GK104308085SQ201410665443
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】王能為, 李友, 崔旭梅, 譙金川, 夏韶霞 申請人:攀枝花學院