CN111673049B - 一种铸造用纤维保温冒口材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于保温冒口技术领域，具体涉及一种铸造用纤维保温冒口材料，以重量份计，包括以下组分：硅酸铝纤维60～80份，含有氧化钙的氯氧镁水泥20～35份，硅微粉5～10份，氧化铁1～3份，碳粉2～5份。本发明的铸造用纤维保温冒口材料，在以硅微粉作为耐火填料、氯氧镁水泥作为结合剂的硅酸铝纤维保温冒口材料的基础之上，添加氧化铁和碳粉，构建冒口覆盖剂，即以硅微粉、硅酸铝纤维中的氧化铝、氧化铁、氯氧镁水泥中的氧化钙以及氧化镁、碳粉为组合的冒口覆盖剂，其具备发热和保温双重功能，提高冒口补缩效果且提升冒口结构的致密度，使得冒口材料的抗压强度高、耐火性佳。

Description

一种铸造用纤维保温冒口材料
技术领域
本发明属于保温冒口技术领域，具体涉及一种铸造用纤维保温冒口材料。
背景技术
在铸造生产中，部分铸件凝固后会产生缩孔和缩松，这是因为在浇铸过程中，铸件的冷却时间较长，铸型中的金属件产生收缩，然而没有充足的金属液去补缩。产生的缩孔和缩松严重影响铸件的致密性，从而导致铸件的质量不高。
现有的冒口材料，在浇铸过程中，冒口中的金属液和铸件中的金属液同时凝固，冒口中用于补缩的金属液只占冒口中全部金属液的10-14％，利用效率低，补缩效果差。为了提高铸件的成品率，只能增大冒口的尺寸，增加冒口中的金属液，既浪费资源，又引起成本的增加。
纤维保温冒口材料，因其保温性能好、质量轻等优点，应用越来越广泛。但是，纯陶瓷纤维保温冒口材料的强度和耐火度均低，无法抵抗钢水的高温侵蚀，不宜单独用作保温冒口。为了提高纤维保温冒口材料的耐火度，在其成分配料中必须加入耐火填料，例如：石英砂、铝矾土等。耐火填料的添加量越大，保温冒口的强度和耐火度就越高，浇筑出的冒口的表面质量就越好。但是，随着耐火填料的添加量的不断提高，纤维保温冒口材料的保温效果则呈现下降的趋势，甚至丧失保温效果。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种铸造用纤维保温冒口材料。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种铸造用纤维保温冒口材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸铝纤维60～80份，含有氧化钙的氯氧镁水泥20～35份，硅微粉5～10份，氧化铁1～3份，碳粉2～5份。
作为优选方案，所述冒口材料还包括以下重量份的组分：金属硅粉1～2份、氧化铜2～4份。
作为优选方案，所述金属硅粉与氧化铜中的Si/Cu的摩尔比为1：1。
作为优选方案，所述冒口材料还包括以下重量份的组分：氧化锆0.5～1份。
作为优选方案，所述冒口材料，以重量份计，包括以下组分：硅酸铝纤维60份，含有氧化钙的氯氧镁水泥30份，硅微粉10份，氧化铁2份，碳粉4份。
作为优选方案，所述氯氧镁水泥为轻烧镁和氯化镁在水溶液中搅拌均匀成浆状。
作为优选方案，所述氯氧镁水泥中MgO/MgCl2的摩尔比为8～10。
作为优选方案，所述氯氧镁水泥的固含量为65～75％。
作为优选方案，所述轻烧镁采用菱苦土，细度大于100目；菱苦土含有氧化钙。
作为优选方案，所述硅微粉的细度大于200目。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明的铸造用纤维保温冒口材料，在以硅微粉作为耐火填料、氯氧镁水泥作为结合剂的硅酸铝纤维保温冒口材料的基础之上，添加氧化铁和碳粉，构建冒口覆盖剂，即以硅微粉、硅酸铝纤维中的氧化铝、氧化铁、氯氧镁水泥中的氧化钙以及氧化镁、碳粉为组合的冒口覆盖剂，其具备发热和保温双重功能，提高冒口补缩效果且提升冒口结构的致密度，使得冒口材料的抗压强度高、耐火性佳。
(2)本发明的金属硅粉与氧化铜的添加，构建发热材料；其中，金属硅粉作为发热剂，氧化铜作为氧化剂；发热材料与冒口覆盖剂联合使用，进一步提升冒口补缩效果；利用冒口中的发热材料在高温下反应放出热量，同时保温材料发挥保温作用，减少了金属液的热量散失，延缓冒口金属液的凝固时间，实现对铸件的长时间补缩，提高铸件组织结构的致密度。
(3)本发明氧化锆的添加，使得冒口材料的耐火性进一步提升，保证冒口与金属液充分接触后获得光滑的表面。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例的铸造用纤维保温冒口材料，以重量份计，包括以下组分：
硅酸铝纤维60份，含有氧化钙的氯氧镁水泥30份，硅微粉10份，氧化铁2份，碳粉4份。
其中，含有氧化钙的氯氧镁水泥，俗称Sorel水泥，其防火性能好、导热系数小，主要原料为轻烧镁和氯化镁，两者在水溶液中形成MgO-MgCl2-H2O三元反应体系。主要产物有四个晶相：2MgO·MgCl2·8H2O、3MgO·MgCl2·8H2O、5MgO·MgCl2·8H2O和9MgO·MgCl2·8H2O。
本实施例的轻烧镁采用菱苦土，取120目筛筛下料(不限于120目，只要菱苦土的细度大于100目即可)。其中，菱苦土的主要化学成分为：MgO含量79％，氧化钙含量3％。
将氯化镁溶于水中配成过饱和MgCl2溶液，加入轻烧镁后搅拌均匀成浆状，制得含有氧化钙的氯氧镁水泥，其固含量为65％～75％，本实施例以固含量为65％为准进行配比。其中，MgO/MgCl2的摩尔比为8～10，高于现有常用的氯氧镁水泥的MgO/MgCl2的摩尔比4～6，这是因为多出的部分氧化镁需要参与冒口覆盖剂的构建。本实施例的MgO/MgCl2的摩尔比为10。
本实施例的硅微粉取250目筛的筛下料。另外，硅微粉不限于使用250目筛，只要细度大于200目即可。
本实施例的铸造用纤维保温冒口材料的试样制作如下：
将硅酸铝纤维加水经胶体磨加工成2～5mm短纤维糊状料；
再加入除氯氧镁水泥浆料外的其余组分，置于搅拌机内混合成浆状料：
再加入含有氧化钙的氯氧镁水泥浆料，继续搅拌成泥料；
然后注入φ180mm×20mm的用于导热率测试的平板试样金属模具中和注入φ30mm×30mm的用于抗压强度测试的圆柱试样木模中，放置48h后脱模，放人烘箱经150℃×3h干燥最终成型，得到实施例1的试样。
汇总其它实施例及对比例的纤维保温冒口材料的配方，如表1所示。
表1各实施例及对比例的纤维保温冒口材料的配方表
Figure BDA0002515388620000041
上述实施例的纤维保温冒口材料试样的制作方法可以参考实施例1，在此不赘述。
对上述实施例及对比例的纤维保温冒口材料试样进行热导率、耐火度以及抗压强度的测定，测定结果如表2所示。
表2各实施例及对比例的纤维保温冒口材料试样的性能表
Figure BDA0002515388620000051
在实施例1的纤维保温冒口材料的组分配比的基础上，研究金属硅与氧化铜的不同摩尔比对纤维保温冒口材料的性能影响，具体如表3所示。
表3金属硅与氧化铜的不同摩尔比对纤维保温冒口材料的性能影响表
Figure BDA0002515388620000052
从表3可知，金属硅粉与氧化铜中的Si/Cu的摩尔比为1：1时，纤维保温冒口材料的整体性能相对最佳。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-9作为代表说明本发明申请优异之处。各组分的含量均可在相应组分含量的范围内自由选取，在此不一一列举。
本发明的铸造用纤维保温冒口材料，已应用于实际生产。通过冒口材料成品的性能测试表明：本发明的铸造用纤维保温冒口材料，在添加氧化铁和碳粉后，提高了冒口补缩效果且提升了冒口结构的致密度，成品率高。若再添加金属硅粉与氧化铜，能够进一步提升冒口补缩效果，冒口材料的整体质量更佳。另外，氧化锆的添加，冒口材料的耐火性明显得到提升。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种铸造用纤维保温冒口材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
硅酸铝纤维60～80份，含有氧化钙的氯氧镁水泥20～35份，硅微粉5～10份，氧化铁1～3份，碳粉2～5份；
所述冒口材料还包括以下重量份的组分：金属硅粉1～2份、氧化铜2～4份；
所述金属硅粉与氧化铜中的Si/Cu的摩尔比为1：1；
所述冒口材料还包括以下重量份的组分：氧化锆0.5～1份；
所述氯氧镁水泥为轻烧镁和氯化镁在水溶液中搅拌均匀成浆状；
所述氯氧镁水泥中MgO/MgCl2的摩尔比为8～10；
所述氯氧镁水泥的固含量为65～75%。
2.根据权利要求1所述的一种铸造用纤维保温冒口材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：硅酸铝纤维60份，含有氧化钙的氯氧镁水泥30份，硅微粉10份，氧化铁2份，碳粉4份。
3.根据权利要求1所述的一种铸造用纤维保温冒口材料，其特征在于，所述轻烧镁采用菱苦土，细度大于100目；菱苦土含有氧化钙。
4.根据权利要求1所述的一种铸造用纤维保温冒口材料，其特征在于，所述硅微粉的细度大于200目。
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