高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管的制备方法，其采用铝尾矿废料取代部分铝矾土和粘土青坩球磨至800

【技术实现步骤摘要】
高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管及其制备方法


[0001]本申请属于铸造
，特别涉及一种高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]耐火材料浇道管，通常称之为陶瓷浇道管或陶管。这种浇道管实际上是介于耐火材料和陶瓷之间的中间产品：若称其为耐火材料，却按照陶瓷的烧成工艺制备而成；若称其为陶瓷，但原料选择和使用却完全符合耐火材料。所以，这种浇道管实际上是一种特殊的耐火材料质陶瓷浇道管。在钢铁冶炼中，除冶炼高温熔炉使用耐火材料外，耐火材料浇道管是重要的工艺的部件。
[0003]现用陶质浇道管，耐热冲击能力不强，在浇铸高温钢(铁)液时，易发生开裂、剥落，进入铸件形腔，并最终形成为夹杂类缺陷；部分陶质浇道管，虽未发生开裂、剥落，但抗侵蚀能力不强，在浇铸过程中，在钢(铁)液的冲刷下，发生侵蚀，污染钢(铁)液，形成铸件夹杂类缺陷。此外，由于此类陶质浇道管耐火度低，在落砂时易发生破碎形成与原砂(新砂或再生砂)粒度相当的碎粒，将与原砂混合在一起，难以分离，碎粒循环积累导致型砂性能逐步恶化，使树脂等粘结剂的加入量不得不持续增大，不仅导致成本增加，同时铸件也易产生气孔，铸件质量无法保证。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管及其制备方法，其解决了现有陶质浇道管耐热冲击能力不强、易被侵蚀、耐火度低易发生破碎等问题，以满足高端铸造工艺的使用需求。
[0006](二)技术方案<br/>[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管的制备方法，其包括以下步骤：
[0009]S1、准备铝尾矿废料20
‑
40质量份、铝矾土60
‑
90质量份、粘土青坩25
‑
35质量份、有机硅树脂0.8
‑
2质量份；
[0010]S2、将铝尾矿废料、铝矾土、粘土青坩混合球磨并过800
‑
1250目筛，得球磨料；
[0011]S3、将球磨料和有机硅树脂混合，加水制得浆料，浆料经2
‑
3天放置，使原料陈腐均化；
[0012]S4、采用超声处理所述浆料，并采用喷雾干燥造粒方法进行造粒，得到不同粒径的粉料，根据粉料大小进行分选分级，得到两种以上不同粒径的粉料；
[0013]S5、将上述两种以上不同粒径的粉料、废旧刚玉细粉和废镁铝尖晶石砖颗粒进行级配，以获得最大堆积密度为目标的级配进行混合，在真空环境中，采用压制成型法获得高
密度管坯；
[0014]其中，废旧刚玉细粉粒径为10
‑
15μm，废镁铝尖晶石砖颗粒的粒径为200
‑
300目；废旧刚玉细粉和废镁铝尖晶石砖颗粒的用量以实际配合的用量为准；
[0015]S6、将管坯放入真空热压炉中，采用等温等压双控技术烧结成相对密度大于99.0％以上的烧结管坯；烧结温度为1350℃
‑
1550℃，压力15
‑
25MPa，真空度不低于10
‑3Pa；
[0016]S7、转入氧化气氛中高温煅烧，煅烧温度为1350℃
‑
1550℃，烧结时间为3
‑
6h，制得高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管。
[0017]在上述高温煅烧过程中，管坯内部组织结构发生相变，形成大量的莫来石相，和少量石英相及玻璃相的混合组织，为高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管良好的工艺性能奠定了基础。
[0018]根据本专利技术的较佳实施例，S1中，铝尾矿废料亦称红泥,从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。高品位铝土矿采用拜尔法炼铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥；低品位铝土矿采用烧结法或用烧结法和拜尔法联合炼铝，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。铝尾矿废料还含有少量TiO2，有利于提高浇道管的耐火度。本专利技术使用铝尾矿废料代替部分铝矾土、减少优质铝矾土的用量，保护铝矾土资源。对废弃的铝尾矿进行减量化和无害化处理，避免堆积带来的占用土地和环境污染。
[0019]根据本专利技术的较佳实施例，S1中，铝尾矿废料30质量份、铝矾土80质量份、粘土青坩30质量份、有机硅树脂1质量份。此时铝尾矿废料、铝矾土和青坩三种组分中Al与Si的摩尔量之比为：3:1～4:1，借此铝尾矿废料、铝矾土和青坩三经过烧结后可获得最为稳定的固溶体结晶硅酸铝，该固溶体具有极好的化学稳定性、耐热冲击能力和抗剥落性。
[0020]根据本专利技术的较佳实施例，S4中，使用分筛机将粉料进行分选分级，或者使用风力悬浮法进行分选分级，得到两种或两种以上不同粒径区间等级的粉料。
[0021]根据本专利技术的较佳实施例，S4中，得到三种不同粒径区间等级的粉料，分别是80
‑
120μm、40
‑
80μm、20
‑
40μm。
[0022]根据本专利技术的较佳实施例，S5中，采用填砂法，将造粒得到的不同粒径级别的粉料、废旧刚玉细粉和废镁铝尖晶石砖颗粒以不同的配合比进行混合，并测试堆积密度，以找到堆积密度最大的级配参数，或者采用振动级配仪找到最佳级配参数。
[0023]根据本专利技术的较佳实施例，S5中，压制成型法获得高密度管坯时，先采用60
‑
70Mpa压力干压成初坯,再用冷等静压在180
‑
250MPa压力下，制得高密度管坯。
[0024]第二方面，本专利技术还涉及一种高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管，其采用上述方法制备得到。
[0025](三)有益效果
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术选择了氧化铝含量高的铝矾土和铝尾矿废料提供氧化铝，使用铝尾矿废料代替部分铝矾土、减少优质铝矾土的用量，保护铝矾土资源。对废弃的铝尾矿进行减量化和无害化处理，避免堆积带来的占用土地和环境污染。
[0028]本专利技术采用制浆、喷雾造粒的方式将铝矾土和铝尾矿废料和青坩粘土制成不同粒径大小的粉料，通过造粒使提供氧化铝的铝矾土和铝尾矿废料和提高氧化硅的青坩粘土均
匀接触，以便于在后续的烧结和煅烧处理过程中尽可能使全部的氧化铝和氧化硅转化成莫来石矿相，提高莫来石矿相的含量比例，改善浇道管的耐火度和抗裂性能。其中有机硅树脂作为造粒的辅助粘合剂。
[0029]由于造粒的过程具有随机性，因此粉料的大小不均一，本专利技术采用分选方式形成多个粒径范围的粉料，然后将不同粒径的粉料、废旧刚玉细粉和废镁铝尖晶石砖颗粒进行级配，以获得最大堆积密度为目标的级配进行混合，在真空环境中，采用压制成型法获得高密度管坯，借此有利于制得更小气孔率和更高的致密度的管坯。其中，废旧刚玉细粉和废旧镁铝尖晶石都具有耐高温性能，镁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高端铸造用高抗裂高耐蚀浇道管的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、准备铝尾矿废料20
‑
40质量份、铝矾土60
‑
90质量份、粘土青坩25
‑
35质量份和有机硅树脂0.8
‑
2质量份；S2、将铝尾矿废料、铝矾土、粘土青坩混合球磨并过800
‑
1250目筛，得球磨料；S3、将球磨料和有机硅树脂混合，加水制得浆料，浆料经2
‑
3天放置，使原料陈腐均化；S4、采用超声处理所述浆料，并采用喷雾干燥造粒方法进行造粒，得到不同粒径的粉料，根据粉料大小进行分选分级，得到两种以上不同粒径的粉料；S5、将上述两种以上不同粒径的粉料、废旧刚玉细粉和废镁铝尖晶石砖颗粒进行级配，以获得最大堆积密度为目标的级配进行混合，在真空环境中，采用压制成型法获得高密度管坯；其中，废旧刚玉细粉粒径为10
‑
15μm，废镁铝尖晶石砖颗粒的粒径为200
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300目；废旧刚玉细粉和废镁铝尖晶石砖颗粒的用量以实际配合的用量为准；S6、将管坯放入真空热压炉中，采用等温等压双控技术烧结成相对密度大于99.0％以上的烧结管坯；烧结温度为1350℃
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1550℃，压力15
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25MPa，真空度不低于10
‑3Pa；S7、转入氧化气氛中高温煅烧，煅烧温度为1350℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐东芳，李维鹏，安良田，
申请(专利权)人：河北盛火新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：