一种环保型冒口保温剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种环保型冒口保温剂及其制备方法 (Environment-friendly riser heat-insulating agent and preparation method thereof ) 是由 段继东 迟连功 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种环保型冒口保温剂及其制备方法,属于铸造辅料技术领域。其中,一种环保型冒口保温剂,包括以下重量份数的成分：硅藻土20～40份、膨胀珍珠岩10～30份和莫来石粉40～60份。该冒口保温剂保温效果好,在使用过程中没有烟雾产生,改善操作环境,实现绿色无污染生产,且制备方法简单、易操作,原料环保、价廉,降低了生产成本。(The application discloses an environment-friendly riser heat-insulating agent and a preparation method thereof, and belongs to the technical field of casting auxiliary materials. The environment-friendly riser heat-insulating agent comprises the following components in parts by weight: 20-40 parts of diatomite, 10-30 parts of expanded perlite and 40-60 parts of mullite powder. The riser heat-insulating agent has good heat-insulating effect, does not generate smoke in the using process, improves the operating environment, realizes green and pollution-free production, has simple preparation method, easy operation, environment-friendly and cheap raw materials, and reduces the production cost.)
技术领域
本申请涉及一种环保型冒口保温剂及其制备方法，属于铸造辅料技术领域。
背景技术
精密铸造行业使用冒口保温，通常的做法是在浇铸工序浇铸后的冒口部位加入冒口保温剂，在金属液的热作用下，冒口保温剂中的氧化剂提供氧使还原剂氧化发热，延长冒口内金属液的凝固时间。在不同保温剂的作用下，冒口部位收缩成“碟形”平底或半球形底，即冒口缩口形状近似呈U形。明显延长冒口顶部结壳时间，使冒口中钢水长时间处于大气压力作用下，提高冒口的补缩效率，有利于铸件中的气体和夹杂物上浮，达到净化钢水的目的，进而获得合格的钢件。
目前，实际生产过程中使用的冒口保温剂一般是由发热剂、氧化剂、助燃剂、耐火填料、保温材料等组成。其中，发热剂易燃、高发热量、颗粒粉末状，一般选用铝、镁、铝镁合金、矽铁、矽钙等作为发热剂材料，生产时这些发热剂材料在冒口部位加入，发热剂迅速燃烧，产生大量的烟雾，影响现场的操作环境，不符合绿色生产的要求。此外，上述材料制作的发热剂会导致冒口保温剂的价格升高，企业使用优质的冒口保温剂时需要投入较高的成本。基于此，本发明设计了一种新型冒口保温剂，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型冒口保温剂及其制备方法，该冒口保温剂保温效果好，在使用过程中没有烟雾产生，改善操作环境，实现绿色无污染生产，且制备方法简单、易操作，原料环保、价廉，降低了生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种环保型冒口保温剂，包括以下重量份数的成分：硅藻土20～40份、膨胀珍珠岩10～30份和莫来石粉40～60份。
优选地，所述保温剂包括以下重量份数的成分：硅藻土40份、膨胀珍珠岩10份和莫来石粉50份。
优选地，所述莫来石粉的粒径为180～300目。
优选地，所述膨胀珍珠岩和硅藻土的粒径均为250～400目。
优选地，所述莫来石粉的粒径为200目，所述膨胀珍珠岩的粒径为300目，所述硅藻土的粒径为300目。
优选地，所述莫来石粉包括以下重量份数的组分：SiO2 40～55份，Al2O3 42～52份，TiO2 1～3份。
优选地，所述硅藻土包括以下重量份数的组分：SiO2 60～70份，Al2O3 15～20份，Fe2O3 2～6份。
优选地，所述膨胀珍珠岩包括以下重量份数的组分：SiO2 60～80份，Al2O3 10～18份，K2O 1～5份，Na2O 1～5份。
优选地，所述莫来石粉包括以下重量份数的组分：SiO2 48.53份，Al2O3 47.35份，Fe2O3 0.88份，TiO2 2.03份，CaO 0.13份，K2O 0.46份，Na2O 0.05份；
所述莫来石粉的熔点为1810℃，体积密度为3.16g/cm3，热导率为1.519W/(m·K)；
所述硅藻土包括以下重量份数的组分：SiO2 64.5份，Al2O3 18.76份，Fe2O3 4.82份，CaO 2.33份；
所述硅藻土的熔点为1280℃，体积密度为0.5g/cm3，热导率为0.143W/(m·K)；
所述膨胀珍珠岩包括以下重量份数的组分：SiO2 70.72份，Al2O3 12.82份，Fe2O32.17份，CaO 0.9份，K2O 3.54份，Na2O 3.58份；
所述膨胀珍珠岩的熔点为1000℃；体积密度为40～200g/cm3，更优选为40～65g/cm3，更优选为50g/cm3；热导率为0.019～0.048W/(m·K)，更优选为0.019～0.024W/(m·K)，更优选为0.021W/(m·K)。
如上述任一所述的环保型冒口保温剂的制备方法，具体步骤为：
（1）将20～40份硅藻土、10～30份膨胀珍珠岩和40～60份莫来石粉加入混料机中搅拌均匀，获得混合料；
（2）将所述混合料在180～250℃焙烧3～5h，冷却至室温后，得到所述环保型冒口保温剂。
优选地，所述环保型冒口保温剂为灰白色粉状物料。
本申请的有益效果包括但不限于：
1．本申请的环保型冒口保温剂，保温效果好，保证了铸件的顺序凝固和钢液的有效补缩；该环保型冒口保温剂在使用过程中没有烟雾产生，改善操作环境，实现绿色无污染生产，确保工人身心健康；此外，保温剂的原料环保、价廉，降低了生产成本。
2．本申请中环保型冒口保温剂的制备方法简单、可操作性强，便于加工。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例4的环保型冒口保温剂使用过程示意图。
图2为本申请对比例5的冒口保温剂使用过程示意图。
图3为使用本申请实施例4环保型冒口保温剂的冒口清理后状态示意图。
图4为使用本申请对比例5冒口保温剂的冒口清理后状态示意图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
1、环保型冒口保温剂的制备及性能评价
本发明经过实验探索，探究出本发明中的环保型冒口保温剂，可在冒口部位形成保温层，延长冒口内液态金属的凝固时间，具备良好的熔点、体积密度、热导率；在本发明各个实施例以及对比例中涉及到的各成分的物理参数如下表1所示。
表1实施例1～5和对比例1～5中保温材料物理参数
表2实施例以及对比例保温剂配方
根据本发明的一个方面，一种环保型冒口保温剂的制备方法，具体步骤为：
（1）将硅藻土、膨胀珍珠岩和莫来石粉加入混料机中搅拌均匀，获得混合料；
（2）将混合料在180～250℃焙烧3～5h，冷却至室温后，得到环保型冒口保温剂。
上述实施例1～5和对比例1～5保温剂的制备方法同上。
根据本发明的另一个方面，选择相同材质的试验品，如碳钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、碳素工具钢，浇铸前采用同样的工艺参数，浇铸后冒口部位分别加入实施例1～5和对比例1～5的保温剂，每个实施例或对比例的保温剂试验2棵铸树，结果如表3所示：
表3实施例1～5和对比例1～5的保温剂综合性能分析
由表3可知，实施例3、5的保温剂使用时没有烟尘，易于使用，生产的部分产品存在缩孔缺陷，不满足使用要求。实施例1、2、4的保温剂使用时没有烟尘，易于使用，生产的产品没有缩孔缺陷，且实施例4的保温剂成本最低，综合考虑确定实施例4的保温剂为最佳配合方案。与实施例4相比，对比例1和对比例3的保温剂成本较高，对比例2的保温剂使用时有烟雾产生，对比例4的保温剂中高纯硅酸铝耐火纤维为絮状物，使用时不易控制加入量，因此不易于使用，对比例5的保温剂使用时有烟雾产生，产品质量欠佳。
采用实施例4保温剂的生产过程中冒口如图1所示，没有烟雾产生；清理后冒口状态如图3所示，无缺陷。
采用对比例5保温剂的生产过程中冒口如图2所示，有烟雾产生；清理后冒口状态如图4所示，有缩孔缺陷。
2、实施例4环保型冒口保温剂的批量试用效果评价
环保型冒口保温剂的材料构成为硅藻土40份、膨胀珍珠岩10份和莫来石粉50份。该保温剂经过批量生产试验，使用过程中没有烟尘和异味，生产的产品没有缩孔缺陷，符合批量使用的要求。
1年时间生产近800余种产品，涵盖高温合金、奥氏体不锈钢、耐热钢、碳钢、低合金钢等多种材质，使用新方案生产的产品，与未使用前的质量相比，无明显的差异，满足批量使用要求。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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