本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種引流砂的制造方法及向鋼包中填裝引流砂的填裝方法。

背景技術(shù)：

目前，高端鐵路貨車鑄鋼件生產(chǎn)一般采用偏心底電弧爐+LF鋼包精煉爐冶煉。由于鑄件多數(shù)在1噸以下，滑動水口式澆注滿足不了多箱澆注的工藝要求，目前只能采用塞桿式澆注，才能保證澆口開關(guān)次數(shù)在80-100次。塞桿式澆注的工藝流程是：鋼包爐塞桿冷裝、填裝引流砂→塞桿吊出烘烤、鋼包爐烘烤→接初煉爐鋼液→LF精煉→喂線→塞桿熱裝→開澆引流。其中填裝引流砂、開澆引流是實現(xiàn)順利澆注的關(guān)鍵。而引流砂的質(zhì)量及填裝工藝是成功引流，順利澆注的核心。傳統(tǒng)的鋼包引流砂是基于滑動水口澆注開發(fā)及應(yīng)用的，技術(shù)比較成熟，但應(yīng)用于鑄鋼件塞桿式澆注的鋼包有以下幾個缺點。第一、鑄鋼件塞桿式澆注的鋼包較小，鋼包中的鋼液的靜壓力小，從而對引流砂燒結(jié)層的作用力小，導(dǎo)致自動開澆率較低。第二、精煉時間長，溫度高，導(dǎo)致引流燒結(jié)層較厚，也不利于自動開澆。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中所應(yīng)用的引流砂一般包括以下幾種：

第一種、硅質(zhì)引流砂，硅質(zhì)引流砂主要是由海砂或者石英砂、鉀長石及添加劑混合烘干制成的。但是這種石英質(zhì)引流砂在1200℃會發(fā)生相變引起較大的體積膨脹，導(dǎo)致填砂與水口內(nèi)壁附著力增加，嚴重影響引流砂的流動性，不利于引流砂的自由下落。另外，人工加工后的石英砂表面棱角多、不規(guī)則，導(dǎo)致引流砂流動性差，易造成“繃料”容易影響鋼包自動開澆。

第二種、鎂質(zhì)引流砂，鎂質(zhì)引流砂主要以鎂橄欖石和鎂砂為主原料，加入石英砂和鉻礦砂控制燒結(jié)。但是，鎂質(zhì)引流砂的耐火度較低，為1650-1710℃，自流率較低，一般為75-95％。

第三種、鉻質(zhì)引流砂，鉻質(zhì)引流砂主要以鉻鐵礦砂、石英砂為主要原料，添加碳質(zhì)結(jié)合劑混合后烘干制成。但是，鉻質(zhì)引流砂的耐火度偏低，為1730-1750℃，自流率較低，一般為85-99％。不但價格較高，還污染環(huán)境。

以上幾種引流砂均具有自流率低的問題，不利于自動開澆。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種引流砂的制造方法及向鋼包中填裝引流砂的填裝方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的鋼包的自動開澆率低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種引流砂的制造方法，制造方法包括以下步驟：步驟S10：使鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂混合并攪拌形成混合物；步驟S20：烘烤混合物；步驟S40：使混合物冷卻。

進一步地，鋯英砂的重量百分比為30％-50％，鉻礦砂的重量百分比為10％-20％，石英砂的重量百分比為10％-26％。

進一步地，混合物還包括氧化鐵，氧化鐵的重量百分比為10％-25％。

進一步地，混合物還包括：粉狀石墨，粉狀石墨的重量百分比為2％-6％。

進一步地，混合物的粒度在0.05-2mm之間。

進一步地，在步驟S20和步驟S40之間，制造方法包括以下步驟：步驟S30：檢驗混合物的水分含量，如果水分含量小于0.4％時則執(zhí)行步驟S40，如果水分含量大于等于0.4％時則重復(fù)步驟S20。

進一步地，在步驟S40之后，制造方法包括以下步驟：步驟S50：對混合物進行防潮處理。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于向鋼包中填裝引流砂的填裝方法，鋼包的底部設(shè)置有通孔，鋼包內(nèi)的鋼液能夠通過通孔流出，填裝方法包括：步驟S100：封堵通孔的底部；步驟S400：將第一引流砂填入至通孔內(nèi)，第一引流砂為上述的引流砂。

進一步地，鋼包的內(nèi)設(shè)置有塞桿，塞桿安裝至通孔的上方，裝填后的第一引流砂的上表面的邊沿低于塞桿的塞頭與通孔的孔壁接觸的位置。

進一步地，在步驟S400之前，填裝方法包括：步驟S300：將第二引流砂填入通孔內(nèi)。

進一步地，第二引流砂填入的高度為通孔長度的1/2-3/4。

進一步地，在步驟S300之前，填裝方法包括：步驟S200：烘烤第一引流砂以及第二引流砂。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，引流砂由鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂混合而成。由于引流砂中含有鋯英砂，因此提高了引流砂的耐火度。而耐火度的增強使得引流砂抗鋼液(高溫的鋼液)侵蝕滲透能力加強，避免高溫鋼液從引流砂的中滲出，提高了安全性和穩(wěn)定性。另外，引流砂中還含有鉻礦砂以及石英砂。由于鉻礦砂以及石英砂具有降低引流砂的起始燒結(jié)溫度的作用，因此具有鉻礦砂以及石英砂的引流砂的流動性好，不會發(fā)生過度燒結(jié)，減薄燒結(jié)層。在攪拌鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂形成混合物之后對上述混合物進行烘烤以去除混合物中的水分，保證作業(yè)安全。當(dāng)烘烤完畢后，等待其冷卻即可。應(yīng)用發(fā)明的技術(shù)方案所制作出的引流砂具有提高耐火度，減薄燒結(jié)層，提高引流砂的自流率的優(yōu)點。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的引流砂的制造方法的實施例的流程圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于向鋼包中填裝引流砂的填裝方法的實施例的流程圖；以及

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的鋼包的實施例的縱剖結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

1、鋼包；2、包壁；3、座磚；4、鑄口磚；5、底塞；10、第一引流砂；20、第二引流砂；30、塞桿。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?/p>

此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

如圖1所示，本實施例的引流砂的制造方法包括以下步驟：步驟S10：使鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂混合并攪拌形成混合物；步驟S20：烘烤混合物；步驟S40：使混合物冷卻。

應(yīng)用本實施例的技術(shù)方案，引流砂由鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂混合而成。由于引流砂中含有鋯英砂，因此提高了引流砂的耐火度(指在高溫作用下達到特定軟化程度的溫度，表征材料抵抗高溫作用的性能)。而耐火度的增強使得引流砂抗鋼液(高溫的鋼液)侵蝕滲透能力加強，避免高溫鋼液從引流砂的中滲出，提高了安全性和穩(wěn)定性。另外，引流砂中還含有鉻礦砂以及石英砂。由于鉻礦砂以及石英砂具有降低引流砂的起始燒結(jié)溫度的作用，因此具有鉻礦砂以及石英砂的引流砂的流動性好，不會發(fā)生過度燒結(jié)，減薄燒結(jié)層。在攪拌鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂形成混合物之后對上述混合物進行烘烤以去除混合物中的水分，保證作業(yè)安全。當(dāng)烘烤完畢后，等待其冷卻即可。應(yīng)用實施例的技術(shù)方案所制作出的引流砂具有提高耐火度，減薄燒結(jié)層，提高引流砂自流率的優(yōu)點，從而提高了自動開澆率，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的鋼包的自動開澆率低的問題。

優(yōu)選地，在本實施例中，將鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂混合而成的混合物放入滾筒烘爐中進行烘烤。混合物通過滾筒烘爐不斷的翻滾烘烤，一方面使得混合物進一步被攪拌，使得混合的效果更佳，另一方面使得混合物中的水分更容易被去除。進一步優(yōu)選地，引流砂需要在滾筒烘爐中以400-500℃的溫度烘烤3小時，確保引流砂被烤透。

需要說明的是，本實施例的鑄造用LF鋼包的引流砂的耐火度高，能夠達到1780-1830℃，鋼包引流砂自流率達到99.5％。

在本實施例中，鋯英砂的重量百分比為30％-50％，石英砂的重量百分比為10％-20％，石英砂的重量百分比為10％-26％。合理的鋯英砂、鉻礦砂以及石英砂的重量配比使得其各自的優(yōu)點能夠最大程度上發(fā)揮出來。因此能夠進一步地提高引流砂的耐火度，減薄燒結(jié)層，提高引流砂的自流率。

在本實施例中，混合物還包括氧化鐵，氧化鐵的重量百分比為10％-25％。氧化鐵的加入更加有利于燒結(jié)。

在本實施例中，混合物還包括：粉狀石墨，粉狀石墨的重量百分比為2％-6％。由于石墨的熱穩(wěn)定性高，膨脹系數(shù)小，抭鋼液浸潤性好，因此可以阻止鋼液向引流砂內(nèi)的滲透。另外，粉狀石墨還可以作為潤滑劑，降低引流砂顆粒之間的摩擦力，提高流動性，進而提高了引流砂的自流率。

在本實施例中，混合物的粒度在0.05-2mm之間。上述結(jié)構(gòu)使得引流砂顆粒之間的摩擦力進一步降低，從而提高了流動性，進一步提高了引流砂的自流率。

如圖1所示，在本實施例中，在步驟S20和步驟S40之間，制造方法包括以下步驟：步驟S30：檢驗混合物的水分含量，如果水分含量小于0.4％時則執(zhí)行步驟S40，如果水分含量大于等于0.4％時則重復(fù)步驟S20。由于鋼液的溫度很高，引流砂中水分受熱會變?yōu)樗魵?，而水變?yōu)樗魵夂篌w積將劇烈膨脹，當(dāng)引流砂中的水分含量大于預(yù)定值時，那么很可能會發(fā)生爆炸，因此需要在冷卻之前檢驗混合物的水分含量。當(dāng)水分含量不達標(biāo)時需要再次烘烤直到水分含量達標(biāo)為止。因此上述步驟提高了使用引流砂的安全性。

為了保證在填裝引流砂之前，引流砂中的水分在預(yù)定范圍內(nèi)，保證使用引流砂的安全性，如圖1所示，在本實施例中，在步驟S40之后，制造方法包括以下步驟：步驟S50：對混合物進行防潮處理。在制作完成到填裝之前的這段時間內(nèi)，經(jīng)過防潮處理后的引流砂其內(nèi)部的水分含量仍能保證在預(yù)定范圍內(nèi)，從而進一步地提高了安全性。優(yōu)選地，在本實施例中，引流砂在爐中冷卻后，對其進行包裝，包裝袋內(nèi)附薄膜以做好防潮處理。進一步優(yōu)選地，每袋引流砂為5kg。

本申請還提供了一種用于向鋼包中填裝引流砂的填裝方法，根據(jù)本申請的填裝方法的實施例，鋼包1的底部設(shè)置有通孔，鋼包1內(nèi)的鋼液能夠通過通孔流出，如圖2所示，填裝方法包括：步驟S100：封堵通孔的底部；步驟S400：將第一引流砂10填入至通孔內(nèi)，第一引流砂10為上述的引流砂。由于上述的引流砂具有提高耐火度，減薄燒結(jié)層，提高引流砂的自流率，自動開澆率高的優(yōu)點，因此應(yīng)用該引流砂的鋼包也具有上述優(yōu)點。

具體地，如圖3所示，在本實施例中，鋼包1的底部具有包壁2，包壁2上設(shè)置有避讓口。鋼包1的內(nèi)部設(shè)置有座磚3，座磚3上具有安裝孔。上述安裝孔與包壁2上的避讓口對應(yīng)設(shè)置。鋼包1的內(nèi)部還設(shè)置有鑄口磚4，鑄口磚4具有通孔。鑄口磚4穿設(shè)在避讓口與所述安裝孔內(nèi)。引流砂需要裝填在上述通孔內(nèi)。在裝填引流砂之前，需要先將底塞5封堵在通孔的底部，這樣當(dāng)引流砂填入到通孔內(nèi)時就不會從通孔的底部流出了。底塞安裝完畢后填入引流砂，完成引流砂的填裝。當(dāng)鋼液與上部的引流砂接觸時會產(chǎn)生燒結(jié)層，通孔被燒結(jié)層以及底塞5完全封堵以使鋼液無法從通孔流出。當(dāng)需要進行澆注時，通過機械設(shè)備將底塞5從通孔底部拔出。拔出底塞5后冷空氣進入通孔內(nèi)并與引流砂的燒結(jié)層接觸。引流砂的燒結(jié)層在冷空氣和鋼液的靜壓力的作用下迅速破裂并從通孔內(nèi)流出以達到引流砂自流的目的。需要說明的是，在本實施例中，裝填通孔的引流砂包括第一引流砂，第一引流砂裝填至通孔的上部并與鋼液接觸。由于第一引流砂具有燒結(jié)層薄、流動性好的優(yōu)點，因此第一引流砂更容易從通孔中流出，從而提高了引流砂的自流率。

需要說明的是，塞桿式澆注的工藝流程是：鋼包爐塞桿冷裝、填裝引流砂→塞桿吊出烘烤、鋼包爐烘烤→接初煉爐鋼液→LF精煉→喂線→塞桿熱裝→開澆引流。在進行鋼液精煉之后需要進行熱裝塞桿這一步驟，塞桿30安裝至通孔的上方。當(dāng)澆注多個工件時，需要通過塞桿開啟和封堵通孔來完成。具體地，在引流砂全部從通孔中流出后，驅(qū)動部驅(qū)動塞桿30向下移動直至封堵住通孔的頂部。由于通孔被塞桿30封堵，鋼包內(nèi)的鋼液將無法流出。當(dāng)需要澆注工件時，驅(qū)動部驅(qū)動塞桿30向上移動，塞桿30的塞頭避讓通孔的頂部開口，鋼液從通孔的頂部開口流入通孔，并最終從通孔的底部流出進行澆注。當(dāng)澆注完畢后，驅(qū)動部塞桿30向下移動，封堵塞桿30的通孔即可。如此重復(fù)循環(huán)上述過程，即可鑄造出多個鑄鋼件。

需要說明的是，雖然第一引流砂在與鋼液接觸時會產(chǎn)生燒結(jié)層，底塞5被拔出后，第一引流砂會在鋼液靜壓力以及冷空氣的作用下從通孔內(nèi)流出。但是，還是可能會有少部分的燒結(jié)物殘留在通孔的孔壁上。如果當(dāng)塞桿30向下移動至封堵通孔的位置時，塞頭接觸到含有殘留燒結(jié)物的孔壁的話，有可能會造成塞頭與通孔封堵不嚴密(密封性差)，導(dǎo)致鋼液從通孔中流出，造成安全事故。為了避免上述情況發(fā)生，在本實施例中，裝填后的第一引流砂的上表面的邊沿低于塞桿的塞頭與通孔的孔壁接觸的位置。這樣使得塞頭能夠始終與光滑的通孔孔壁接觸(不與孔壁上的燒結(jié)殘留物接觸)，保證了塞桿封堵通孔的密封性，避免安全事故發(fā)生。優(yōu)選地，裝填后的第一引流砂的上表面的邊沿要低于塞桿的塞頭與通孔的孔壁接觸的位置1-2mm。

如圖2所示，在本實施例中，在步驟S400之前，填裝方法包括：步驟S300：將第二引流砂填入通孔內(nèi)。具體地，上述引流砂包括第一引流砂和第二引流砂。其中，通孔下部填裝第二引流砂(初煉爐使用的出鋼口填料或普通石英砂)，通孔的上部填裝第一引流砂。下層料不與高溫鋼液接觸，只對上部第一引流砂起到支撐作用，使用價格較低的普通材料，減少了第一引流砂10的消耗，從而降低了生產(chǎn)成本。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，通孔下部填裝的第二引流砂也可以為流動性良好、干燥、價格低廉的其它材料，但是該材料的耐火度需要滿足使用要求。

如圖3所示，優(yōu)選地，在本實施例中，第二引流砂填入的高度為通孔長度的1/2-3/4。優(yōu)選地，在本實施例中，第二引流砂填入的高度為通孔長度的2/3，第一引流砂填入的高度為通孔長度的1/3。

如圖2所示，在本實施例中，在步驟S300之前，填裝方法包括：步驟S200：烘烤第一引流砂以及第二引流砂。在填裝第一引流砂10以及第二引流砂20之前需要對其進行二次烘烤，從而保證引流砂的水分含量達標(biāo)。因此上述步驟進一步提高了使用引流砂的安全性。優(yōu)選地，在本實施例中，第一引流砂以及第二引流砂將在200℃的溫度下烘烤2小時。上述工藝條件，使得第一引流砂和第二引流砂內(nèi)的水分能夠被充分烘干。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。