回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料的製作方法
2023-08-10 11:09:56 1
專利名稱：回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種資源化回收利用作鑄造塗料的耐火骨料，特別是回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料。其是ー種將回收的熔模鑄造舊型殼粉料用於鑄造塗料的耐火骨料。
背景技術：
據申請人所知，熔模鑄造是在由易熔材料製成的模樣上塗敷耐火材料形成型売，再澆注液態金屬熔出模樣，在注入液態金屬冷卻後，獲得鑄件的方法。據有關於資料介紹，我國每年生產的熔模鑄件近2000萬噸，這將會產生200萬噸 300萬噸熔模鑄造舊型殼。值得指出的是，作為型殼的面層和加固層的耐火材料，主要含有石英，鋯石，電熔剛玉、熔融石英和包括高鋁礬土、莫來石類的鋁-矽系耐火材料等。
目前，對於這些舊型殼的處理，絕大多數鋳造企業採取丟棄或填埋的方式，這樣帶來的後果是，既佔用土地又汙染環境，同時增加了企業運輸和環保成本。事實上，在舊型殼中通常含有約10% 20%的鋯石，或20% 30%的電熔剛玉，或20% 30%的熔融石英，或20% 80%的鋁-矽系耐火材料，這些都是價高、優質的耐火材料，其中鋯石的價格高達20000元/噸，電熔剛玉12000元/噸，熔融石英6000元/噸，其它鋁-矽系耐火材料也在2000元/噸左右。據有關技術資料介紹，由鋯石製成的鋯石砂(粉)的礦物成份主要為矽酸鋯，矽酸鋯在高溫下會分解成ZrO2和SiO2，其分解開始溫度為1540°C。由於具有很高的耐火度，且其燒結溫度與熔化溫度之間的範圍寬，在所有耐火材料中燒結性最好，因而在生產大型鑄鋼件和重要鑄鋼、鑄鐵件時常被用作耐火塗料的粉料，澆注後塗層自動從鑄件表面剝離，鑄件表面光潔。鋯石砂(粉)的缺點除來源有限、價格昂貴外，還存ー些不足之處當雜質(Ti02、Ca0、Mg0)含量多時，其分解溫度與燒結溫度也明顯降低；由於其在高溫下表現為弱酸性，對於高錳鋼ー類鹼性鋼種的抗粘砂性差。電熔剛玉是高純度的Al2O3，它是高鋁礬土經粉碎、洗滌後在電爐內於2000 0C 2400°C高溫下溶練而製得的，或以優質氧化鋁粉經電熔再結晶而制行。鋳造用的剛玉砂有白剛玉和棕剛玉兩種，其Al2O3的質量百分數前者大於等於97%，後者大於等於92. 5%。剛玉的密度為3. 85g/cm3 3. 9g/cm3，莫氏硬度大於9級，熔點為2000°C 2050°C，熱導率大，熱膨脹小且均勻，高溫時體積穩定且不易龜裂。剛玉屬兩性氧化物，在高溫下常呈弱鹼性或呈中性，抗酸鹼的作用能力強，在氧化劑、還原劑或各種金屬液的作用下不發生變化，鋁、錳、鐵、錫、矽、鈷、鎳等金屬元素都不與它發生反應。用電熔剛玉製造的熔模鑄造型殼，其尺寸穩定性、熱穩定性及高溫化學穩定性均優越，是熔模鋳造良好的耐火材料。電熔剛玉價格昂貴、資源短缺，目前僅應用於耐熱高合金鋼、不鏽鋼及鎂合金等鑄件的造型材料中。因此，在鋳造行業，剛玉適用於製作大型鑄鋼件，特別是合金鋼鑄件塗料的耐火粉料。但剛玉粉的缺點是，其燒結性差，所生產的鑄件表面雖不粘砂，但光潔性比鋯石砂(粉)塗料的差。熔融石英是採用普通優質矽砂在電弧爐或碳極電阻爐中熔融，隨後迅速冷卻而得，純度比普通矽石要高得多，其密度為2. 02g/cm3 2. 18g/cm3，熔融石英的熔點約1713°C，其線膨脹係數很低，幾乎在所有的耐火材料中熔融石英線膨脹係數最小，是ー種良好的熔模鑄造用耐火材料。所以熔融石英型殼和型芯在熔燒和澆注過程中不會因溫度劇變而破裂。且由於熔融石英的線膨脹係數很小，故用作制殼材料有利於提高鑄件的尺寸精度。熔融石英對於酸性物質有較好的化學穩定性，但對鹼和鹼性鹽的抵抗能力較差，用於鑄造塗料的耐火骨料，對於高錳鋼ー類鹼性鋼種的抗粘砂能力差。鋁-矽系耐火材料是以氧化鋁及ニ氧化矽為主要組成的鋁矽酸鹽，除主要成分Al2O3及SiO2タト，還有少量其他金屬氧化物成分。鋁-矽系耐火材料的耐火度高,熱震穩定性和高溫化學穩定性都比較好，線膨脹係數比矽及剛玉小，已廣泛被用做熔模鑄造制殼耐火材料。這類材料主要有高嶺石類耐火粘土 (生料及熟料)和高鋁質耐火材料。對於高嶺石類耐火熟料俗稱莫來石粉，而高鋁質耐火材料就是高鋁礬土粉。這類鋁-矽系耐火材料在鑄造塗料中通常不單獨作耐火骨料使用，而大多與其它耐火粉料配合作複合耐火粉料的骨料。這類耐火粉料作塗料時的最大缺點是，鑄件表面不光潔，表面粘(塗料)粉。 石英粉(又稱矽砂粉)是自然界儲量最豐富、價廉易得的ー種耐火骨料。石英粉的耐火度較高，且易於燒結是其特點之一，是廣泛採用的鑄鋼鑄鐵用塗料耐火骨料之一。作為中等壁厚或中型鑄鋼件採用石英粉或石英粉與鋯石粉配合使用，具有好的防粘砂效果，但對於合金鋼件和大型鑄鋼件，其抗粘砂效果較差；同樣地，其在高溫下呈酸性，用於鑄造塗料的耐火骨料，對於高錳鋼ー類鹼性鋼種的抗粘砂能力差。申請人:認為，綜合上述各種耐火粉料優缺點的基礎上，將回收的三類耐火粉料作為鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火粉料是完全可行的。申請人經過研究發現，舊型殼澆注後相當於對型殼材料進行了一次熱再生處理。對耐火材料進行熱再生後的結果表明，可降低其線膨脹量，耐火材料粒表面雜質的氣化、分解及燃燒，可大幅降低其發氣量。這都是作為塗料耐火骨料所具備的好的性能。鑑於上述回收的舊型殼的主要耐火粉料是鋯石砂(粉)、剛玉粉、熔融石英粉和高嶺土熟料及莫來石粉等。而這些粉料又是鑄造塗料的常用耐火粉料。若能將熔模鋳造舊型殼進行回收處理，將其用於鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火粉料，將產生很大的經濟、社會和環保效益。
發明內容
本發明的目的是，針對現有技術存在問題，進行改進，提出並研究回收利用熔模鑄造丨日型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料。本發明的技術解決方案是，通過回收處理舊型殼，並對舊型殼進行分類加工，其特徵在於，加工中主要採用了舊型殼的回收處理方法，獲得舊型殼粉料，將舊型殼粉料用於製作鑄造塗料的耐火骨料；
舊型殼的回收處理方法的步驟是
(I)將舊型殼分為三類
A類舊型売面層或近面層為鋯石砂或鋯石粉，加固層為鋁-矽系耐火材料，鋁-矽系耐火材料採用高嶺石熟料和莫來石；
A類舊型殼中含有佔總重量10% 20%的鋯石砂或鋯石粉和佔總重量80% 90%高嶺石熟料和莫來石；
B類舊型売面層或近面層為剛玉粉或剛玉砂，加固層為鋁-矽系耐火材料，鋁-矽系耐火材料採用高嶺石熟料和莫來石；
B類舊型殼中含有佔總重量15% 25%的剛玉、佔總重量75% 85%的高嶺石熟料和莫來石；
C類舊型殼面層或近面層為熔融石英粉或熔融石英砂，加固層為石英粉或石英砂；
C類舊型殼中含有佔總重量20% 30%的熔融石英和佔總重量70% 80%的石英；
(2)將上述三類舊型殼分開，進行人工分揀，除去鐵豆、碎石雜物；
(3)將人工分揀後的三類舊型殼物料送入烘乾窯在200°C溫度下烘乾；
(4)用破碎機將烘乾後的三類舊型殼的物料分別破碎至80目以下，再分別進行磁選除鐵，過篩，獲取篩下物料；
(5)將步驟(4)的篩下物料送至雷蒙磨磨粉至所要求的粉料粒度200目 600目，獲得ニ類粉料；
(6)分別檢測上述的三類粉料的化學成分，包括Al2O3,SiO2和Fe2O3含量，其中Fe2O3含量控制在1%以下。將舊型殼粉料用於製作鑄造塗料的主耐火骨料的步驟是
(D先確定三類粉料組分
A類粉料的組分含有10% 20%的鋯英石和80% 90%的高嶺石熟料和莫來石，是具有較高的耐火度和燒結性的耐火粉料；
B類粉料的組分含有15% 25%的剛玉和75% 85%的高嶺石熟料和莫來石，是具有很高的耐火度和高溫化學穩定性耐火粉料；
C類粉料的組分含有20% 30%的熔融石英和70% 80%的石英，是具有高的耐火度和高的熱穩定性及較好的燒結性耐火粉料。(2)將這三類耐火粉料或単獨或複合作為鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火骨料，或在此基礎上再添加不超過30% 40%新的耐火粉料，作為鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火骨料。其特徵在幹，A類耐火粉料、B類耐火粉料和C類耐火粉料的複合比例有多種。其特徵在於，將人工分揀後的物料送入烘乾窯在200°C溫度下烘乾的時間為lh(SPI小時)。其特徵在幹，A類耐火粉料、B類耐火粉料和C類耐火粉料的複合比例有多種，其中採用黃金分割線定律，列出典型的耐火骨料配比。其特徵在於，採用黃金分割線定律，列出其中典型的耐火骨料(重量)配比如下
配比1，A類粉料100% ；
配比2，A類粉料60% 70%、鋯砂粉30% 40% ；
配比3，A類粉料30% 40%、B類粉料60% 70% ；
配比4，B類粉料60% 70%、剛玉粉30% 40% ；
配比5，A類粉料30% 40%、C類粉料60% 70% ；
配比6，C類粉料100% ；
配比7，A類粉料60% 70%、;石墨粉30% 40%。採用黃金分割線定律，列出典型的耐火骨料(重量)配比，在列出的典型的耐火骨料(重量)配比條件下，鑄造塗料具有優良的綜合性能，具體如表I。
權利要求
1.回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料，通過回收處理舊型殼，並對舊型殼進行分類加工，其特徵在於，加工中主要採用了舊型殼的回收處理方法，獲得舊型殼粉料，將舊型殼粉料用於製作鑄造塗料的耐火骨料； 舊型殼的回收處理方法的步驟是 (1)將舊型殼分為三類 A類舊型殼面層或近面層為鋯石砂或鋯石粉，加固層為鋁-矽系耐火材料，鋁-矽系耐火材料採用高嶺石熟料和莫來石； A類舊型殼中含有佔總重量10% 20%的鋯石砂或鋯石粉和佔總重量80% 90%高嶺石熟料和莫來石； B類舊型売面層或近面層為剛玉粉或剛玉砂，加固層為鋁-矽系耐火材料，鋁-矽系耐火材料採用高嶺石熟料和莫來石； B類舊型殼中含有佔總重量15% 25%的剛玉、佔總重量75% 85%的高嶺石熟料和莫來石； C類舊型殼面層或近面層為熔融石英粉或熔融石英砂，加固層為石英粉或石英砂； C類舊型殼中含有佔總重量20% 30%的熔融石英和佔總重量70% 80%的石英； (2)將上述三類舊型殼分開，進行人工分揀，除去鐵豆、碎石雜物； (3)將人工分揀後的三類舊型殼物料送入烘乾窯在200°C溫度下烘乾； (4)用破碎機將烘乾後的三類舊型殼的物料分別破碎至80目以下，再分別進行磁選除鐵，過篩，獲取篩下物料； (5)將步驟(4)的篩下物料送至雷蒙磨磨粉至所要求的粉料粒度200目 600目，獲得ニ類粉料； (6)分別檢測上述的三類粉料的化學成分，包括Al2O3,SiO2和Fe2O3含量，其中Fe2O3含量控制在1%以下； 將舊型殼粉料用於製作鑄造塗料的主耐火骨料的步驟是 (1)先確定三類粉料組分 A類粉料的組分含有10% 20%的鋯英石和80% 90%的高嶺石熟料和莫來石，是具有較高的耐火度和燒結性的耐火粉料； B類粉料的組分含有15% 25%的剛玉和75% 85%的高嶺石熟料和莫來石，是具有很高的耐火度和高溫化學穩定性耐火粉料； C類粉料的組分含有20% 30%的熔融石英和70% 80%的石英，是具有高的耐火度和高的熱穩定性及較好的燒結性耐火粉料； (2)將這三類耐火粉料或単獨或複合作為鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火骨料，或在此基礎上再添加不超過30% 40%新的耐火粉料，作為鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火骨料。
2.根據權利要求I所述的回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料，其特徵在幹，A類耐火粉料、B類耐火粉料和C類耐火粉料的複合比例有多種。
3.根據權利要求I所述的回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料，其特徵在於，將人工分揀後的物料送入烘乾窯在200°C溫度下烘乾的時間為Ih (即I小吋)。
4.根據權利要求2所述的回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料，其特徵在幹，A類耐火粉料、B類耐火粉料和C類耐火粉料的複合比例有多種，其中採用黃金分割線定律，列出典型的耐火骨料配比。
5.根據權利要求4所述的回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料其特徵在於，採用黃金分割線定律，列出其中典型的耐火骨料(重量)配比如下 配比1，A類粉料100% ； 配比2，A類粉料60% 70%、鋯砂粉30% 40% ； 配比3，A類粉料30% 40%、B類粉料60% 70% ； 配比4，B類粉料60% 70%、剛玉粉30% 40% ； 配比5，A類粉料30% 40%、C類粉料60% 70% ； 配比6，C類粉料100% ； 配比7，A類粉料60% 70%、;石墨粉30% 40%。
全文摘要
本發明涉及回收利用熔模鑄造舊型殼粉料作鑄造塗料的耐火骨料，其通過回收處理舊型殼，對舊型殼進行分類加工，獲得舊型殼粉料，將舊型殼粉料用於製作鑄造塗料的耐火骨料，舊型殼的回收處理方法的步驟是(1)將舊型殼分為三類；(2)進行人工分揀，除去雜物；(3)分揀後的物料送入烘乾窯烘乾；(4)用破碎機將烘乾後的物料分別破碎，除鐵，過篩，獲取篩下物料；(5)將步驟(4)的篩下物料磨粉至所要求的粉料粒度；(6)分別檢測上述的三類粉料的化學成分。將舊型殼粉料用於製作鑄造塗料的主耐火骨料的步驟是(1)先確定三類粉料組分；(2)將這三類耐火粉料或單獨或複合，或在此基礎上再添加不超過30%～40%新的耐火粉料，作為鑄鋼、鑄鐵塗料的耐火骨料。
文檔編號B22C3/00GK102773406SQ20121026106
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者李遠才, 譚世明 申請人:漢川市石金科技有限公司