一种钢液发热覆盖剂的制作方法

本发明涉及发热剂领域，尤其涉及到一种钢液发热覆盖剂。

背景技术：

铸钢件表面恒温是控制铸件质量的关键因素之一，钢液的发热覆盖剂主要功能是延时钢水表面过早冷却。钢包在钢水转运过程中和铸造成型时都是需要控制钢水降温速度过快，传统的企业钢水表面覆盖剂一般使用草木灰、粉煤灰、稻壳等作为钢水表面覆盖剂，由于它们热卡低(2千大卡/千克左右)，提升保温时间的作用也效低，保温效果较差等缺点。稻壳在使用时会产生大量烟尘及pm2.5，而且对钢水表面产生污染现象，影响钢水使用质量。

为了克服上述问题，因此有人用高昂的金属纯铝粉(al)；镁粉(mg)；纯铁粉(fe)；混合燃烧来达到发热保温作用，由于工业上无法量产使用所以实用性差，为降低工业成本只有意添加完全不发热不保温廉价的石英；氧化铁粉；刚玉；尖晶石等多种原材料合成，这样反而降低了保温性能。即便是如此还是原料选材复杂和制备工艺成本仍然较高，使用范围较窄。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种成本较低、使用范围广、无污染、发热保温效果好的钢液发热覆盖剂。

本发明是通过如下方式实现的：

一种钢液发热覆盖剂，其特征在于：所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比包括有：有机碳：10～40％，mgoh：5～30％，精碳粉：5～30％，硝化石墨：3～15％，al2o3：10～40％。

所述钢液发热覆盖剂的组份还包括有氯酸钾，按质量百分比，氯酸钾的含量为2～5％。

与现有技术比较，本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

1、原料用量少，取材容易，成本显著降低；本发明所述钢液发热覆盖剂的组份只需要采用5种简单的原料即可，原料用量少，工业生产工艺简单，适合工业量化生产，节约资源，成本低，通用性加大。

2、由于成本低性能好适用范围得到扩展；经钢铁厂和多家铸造企业实验，本发明所述钢液发热覆盖剂可适用于钢水转运过程中表面覆盖和铸造钢水覆盖的暂时性钢液温度提升作用。

3、发热覆盖性能好，无烟尘不污染钢液；在全国各大钢厂铸造企业实验反应良好。

附图说明

图1本发明fe-c合金相图；

图2本发明钢液发热覆盖剂使用时发热保温机理示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施方式并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

一种钢液发热覆盖剂，所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比包括有：有机碳：10～40％，mgoh：5～30％，精碳粉：5～30％，硝化石墨：3～15％，al2o3：10～40％。

所述钢液发热覆盖剂的组份还包括有氯酸钾，按质量百分比，氯酸钾的含量为2～5％。

所述钢液发热覆盖剂的制备方法采用常规制备方法即可：经破碎，磨粉，干燥，过筛，选材和混合等工序制成粉粒状的产品。

实施例1

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比为有机碳：40％；mgoh：20％；精碳粉：15％；硝化石墨：5％；al2o3：20％。制备方法采用常规方法：即经破碎，磨粉，干燥，过筛，选材和混合等工序制成粉粒状的产品。

实施例2

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比为有机碳：10％；mgoh：30％；精碳粉：5％；硝化石墨：15％；al2o3：40％。制备方法采用常规方法。

实施例3

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比为有机碳：25％；mgoh：10％；精碳粉：30％；硝化石墨：10％；al2o3：25％。制备方法采用常规方法。

实施例4

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比有机碳：40％；mgoh：20％；精碳粉：25％；硝化石墨：8％；al2o3：22％。制备方法采用常规方法。

实施例5

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比为有机碳：30％；mgoh：5％；精碳粉：20％；硝化石墨：5％；al2o3：35％；氯酸钾5％。制备方法采用常规方法。

实施例6

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比有机碳：40％；mgoh：20％；精碳粉：25％；硝化石墨：8％；al2o3：23％；氯酸钾：4％。制备方法采用常规方法。

实施例7

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比有机碳：15％；mgoh：25％；精碳粉：25％；硝化石墨：10％；al2o3：26％；氯酸钾：3％。制备方法采用常规方法。

实施例8

所述钢液发热覆盖剂的组份按质量百分比为有机碳：30％；mgoh：12％；精碳粉：20％；硝化石墨：5％；al2o3：31％；氯酸钾：2％。制备方法采用常规方法。

本发明采用廉价的有机碳、精碳和部份助燃剂，通过改变材料的物理结构粒度，让原料发生氧化更充份，变的更易燃状态；有机碳粉中(含有芳香烃和烷烃的混合成分极易燃，开口杯闪点约60℃)、精碳粉通过微粒加工细度在10目至200目状态下明火瞬间可产生高温燃烧(热卡值约7000大卡/千克以上)，热卡值/千克超传统保温材料3.5倍以上。加上部份助燃剂以科学的配方控制，将大小不一的颗粒材料合理的搭配，就是我们要的结果，经过无数次的理论与实践结合，利用改变颗粒的新颖方法实现了终极目标；产品超越了现有市场技术，性价比尤为突出；由于钢液发热覆盖剂是洒落在钢液表面使用的，利用这一点可借用钢液本身的高温点燃硝化石墨(初始燃点约100℃起爆)，同时有机碳和精碳粉的微粒子可燃物也阶梯式的产生超高温放热反应。此时所有放热反应材料燃放的温度可达1600度以上。最佳使用钢液温度一般为1600度左右，所有发热的产品只要控制钢液在1580℃以上，恒温时间在30分种以上，使工人有充份的施工操作时间，本技术就有创造性的价值存在。

如图1所示，本领域技术人员可知，铸钢含碳量一般＜0.6％以下，从图1提供的fe-c合金相图可以看出：普通碳钢随着含碳量的不同，液相线(ab线)温度也不同，一般在1490～1538℃，液固相变转变温度(hje线)，由fe-c相图可以得出，要保证钢水表面不会冷却过快使工人有充份的施工操作时间，发热覆盖剂要有提升温度的作用，而且应大于1550℃以上。

发热覆盖剂在福建三钢铸造厂的测试案例

在铸造冒口上使用两种不同发热剂的工艺比较：

从上表可以得知：两种冒口保温材料使用对比结论：

1、节约钢水：采用本申请钢液发热覆盖剂可有效减少钢水的总量：同样生产10吨的产品，可节约钢水约15-20％；

2、减少冒口套：采用本申请钢液发热覆盖剂可减少冒口套的采购成本，冒口层数减少或型号减小，以10吨的横梁铸件为例；

3、降低冒口高度还可以带来砂箱数量、型砂用量减少，提高劳动效率；

4、提高工艺出品率：保温性能好的发热覆盖剂使用时有效提高冒口钢水温度，有利于型腔的排气，减少铸件气孔缺陷，大幅提高工艺出品率；

5、节省耗材费用：本申请钢液发热覆盖剂在实际使用中的使用量约为普通保温剂的一半，费用约节省40-50％；

发热覆盖剂在中国铝业铸造厂的测试案例

在铸造冒口上使用两种不同发热覆盖剂的火焰比较：

测试条件：浇注两件1701-2牌坊，两端冒口为尺寸640×960×750，冒口盛钢水量约2860kg，每个冒口加入覆盖剂50kg，投放比例为1.75％，两件牌坊其中一件两个大冒口使用了本申请钢液发热覆盖剂，两个小冒口使用了现用的淄川覆盖剂，另一件牌坊一个大冒口使用了本申请钢液发热覆盖剂，其余一大两小三个冒口使用了现用的淄川覆盖剂；

测试结果：1、在同等用量下，从每个时段的冒口表面温度和收缩效果看，本申请钢液发热覆盖剂保温明显强于现用的淄川覆盖剂；2.从用量看，在保证冒口补缩的情况下，可以适当的减少火粒子钢液发热覆盖剂的用量，以节约成本；3.等后续打箱和切割冒口后，看冒口下是否有缩松缩孔，再进行成分偏析对比和晶粒度对比；4.在同等用量下，从冒口截面补缩高度看，本申请钢液发热覆盖剂明显强于现用的淄川覆盖剂；5.在同等补缩情况下，用量比淄川覆盖剂可减少40％～50％，本申请钢液发热覆盖剂的价格低于原淄川覆盖剂的2倍，可以选用本申请钢液发热覆盖剂，省力环保。

钢液发热覆盖剂在钢水转运炉包中钢液表面的测试案例

测试条件为：钢水炉1吨两炉转运钢水，使用表面同等重量的覆盖剂，各10公斤。从上表可以看出，本申请钢液发热覆盖剂会自己膨胀展开，覆盖面会增大，保热效果好，火焰燃烧时间长热卡值大，显然比传统碳化稻壳强很多。

火焰说明注解：一般火焰的温度决定火焰的颜色，火焰是一种反应。低温的时候是红外线，随着温度的上升，火焰从红色橙色(3000度)到黄色白色(4000度)到青色蓝色(5000-6000度)到紫色(7000以上)到最后看不见的紫外线(几万度)，颜色在不断改变。从高能物理来说，红外线，有色光谱段的火焰都是低能量的火焰，温度继续高下去，火焰的颜色从紫外线到x线到伽马线等等，这些都是无法形容的"颜色"。

由此可见，通过以上表述，本申请所述钢液发热覆盖剂的分散性更好，发热保温性更好，用量更节省，使用范围更大；钢液发热覆盖剂完全实现了冒口所需要的技术要求和在钢水转运上的要求；而且本发明申请所述钢液发热覆盖剂冷却后与钢的表面分离性好，基本无残碴，燃烧反应较完全，完全不会影响余下钢水的回炉质量；此外，在高温状态下无烟雾废气，无粉尘污染，无异味，不污染环境。

如图2所示，钢液发热覆盖剂使用时受热膨胀反应生成了多层的发热层1以及致密保温层2，膨胀保温层3，发热层1燃烧放热，致密保温层2阻隔热量散发，膨胀层3延时热量散发，因此可显著提高钢液表面的保温效果；经实验，外观可至少膨胀2倍以上的体积(ml/g)，可实现从60℃起至1800℃范围内的多级热膨胀功能；本发明所述钢液发热覆盖剂不仅可作为铸造的发热保温剂和钢水炉包转运用的表面发热覆盖剂使用，也可作为耐高温保温材料，广泛用于各种保温、吸附等技术领域，制备工艺过程易控制，适合工业量化生产。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。