引流砂的制造方法及向钢包中填装引流砂的填装方法与流程

本发明涉及铸造领域，具体而言，涉及一种引流砂的制造方法及向钢包中填装引流砂的填装方法。

背景技术：

目前，高端铁路货车铸钢件生产一般采用偏心底电弧炉+LF钢包精炼炉冶炼。由于铸件多数在1吨以下，滑动水口式浇注满足不了多箱浇注的工艺要求，目前只能采用塞杆式浇注，才能保证浇口开关次数在80-100次。塞杆式浇注的工艺流程是：钢包炉塞杆冷装、填装引流砂→塞杆吊出烘烤、钢包炉烘烤→接初炼炉钢液→LF精炼→喂线→塞杆热装→开浇引流。其中填装引流砂、开浇引流是实现顺利浇注的关键。而引流砂的质量及填装工艺是成功引流，顺利浇注的核心。传统的钢包引流砂是基于滑动水口浇注开发及应用的，技术比较成熟，但应用于铸钢件塞杆式浇注的钢包有以下几个缺点。第一、铸钢件塞杆式浇注的钢包较小，钢包中的钢液的静压力小，从而对引流砂烧结层的作用力小，导致自动开浇率较低。第二、精炼时间长，温度高，导致引流烧结层较厚，也不利于自动开浇。

目前，现有技术中所应用的引流砂一般包括以下几种：

第一种、硅质引流砂，硅质引流砂主要是由海砂或者石英砂、钾长石及添加剂混合烘干制成的。但是这种石英质引流砂在1200℃会发生相变引起较大的体积膨胀，导致填砂与水口内壁附着力增加，严重影响引流砂的流动性，不利于引流砂的自由下落。另外，人工加工后的石英砂表面棱角多、不规则，导致引流砂流动性差，易造成“绷料”容易影响钢包自动开浇。

第二种、镁质引流砂，镁质引流砂主要以镁橄榄石和镁砂为主原料，加入石英砂和铬矿砂控制烧结。但是，镁质引流砂的耐火度较低，为1650-1710℃，自流率较低，一般为75-95％。

第三种、铬质引流砂，铬质引流砂主要以铬铁矿砂、石英砂为主要原料，添加碳质结合剂混合后烘干制成。但是，铬质引流砂的耐火度偏低，为1730-1750℃，自流率较低，一般为85-99％。不但价格较高，还污染环境。

以上几种引流砂均具有自流率低的问题，不利于自动开浇。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种引流砂的制造方法及向钢包中填装引流砂的填装方法，以解决现有技术中的钢包的自动开浇率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种引流砂的制造方法，制造方法包括以下步骤：步骤S10：使锆英砂、铬矿砂以及石英砂混合并搅拌形成混合物；步骤S20：烘烤混合物；步骤S40：使混合物冷却。

进一步地，锆英砂的重量百分比为30％-50％，铬矿砂的重量百分比为10％-20％，石英砂的重量百分比为10％-26％。

进一步地，混合物还包括氧化铁，氧化铁的重量百分比为10％-25％。

进一步地，混合物还包括：粉状石墨，粉状石墨的重量百分比为2％-6％。

进一步地，混合物的粒度在0.05-2mm之间。

进一步地，在步骤S20和步骤S40之间，制造方法包括以下步骤：步骤S30：检验混合物的水分含量，如果水分含量小于0.4％时则执行步骤S40，如果水分含量大于等于0.4％时则重复步骤S20。

进一步地，在步骤S40之后，制造方法包括以下步骤：步骤S50：对混合物进行防潮处理。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于向钢包中填装引流砂的填装方法，钢包的底部设置有通孔，钢包内的钢液能够通过通孔流出，填装方法包括：步骤S100：封堵通孔的底部；步骤S400：将第一引流砂填入至通孔内，第一引流砂为上述的引流砂。

进一步地，钢包的内设置有塞杆，塞杆安装至通孔的上方，装填后的第一引流砂的上表面的边沿低于塞杆的塞头与通孔的孔壁接触的位置。

进一步地，在步骤S400之前，填装方法包括：步骤S300：将第二引流砂填入通孔内。

进一步地，第二引流砂填入的高度为通孔长度的1/2-3/4。

进一步地，在步骤S300之前，填装方法包括：步骤S200：烘烤第一引流砂以及第二引流砂。

应用本发明的技术方案，引流砂由锆英砂、铬矿砂以及石英砂混合而成。由于引流砂中含有锆英砂，因此提高了引流砂的耐火度。而耐火度的增强使得引流砂抗钢液(高温的钢液)侵蚀渗透能力加强，避免高温钢液从引流砂的中渗出，提高了安全性和稳定性。另外，引流砂中还含有铬矿砂以及石英砂。由于铬矿砂以及石英砂具有降低引流砂的起始烧结温度的作用，因此具有铬矿砂以及石英砂的引流砂的流动性好，不会发生过度烧结，减薄烧结层。在搅拌锆英砂、铬矿砂以及石英砂形成混合物之后对上述混合物进行烘烤以去除混合物中的水分，保证作业安全。当烘烤完毕后，等待其冷却即可。应用发明的技术方案所制作出的引流砂具有提高耐火度，减薄烧结层，提高引流砂的自流率的优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的引流砂的制造方法的实施例的流程图；

图2示出了根据本发明的用于向钢包中填装引流砂的填装方法的实施例的流程图；以及

图3示出了根据本发明的钢包的实施例的纵剖结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、钢包；2、包壁；3、座砖；4、铸口砖；5、底塞；10、第一引流砂；20、第二引流砂；30、塞杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示，本实施例的引流砂的制造方法包括以下步骤：步骤S10：使锆英砂、铬矿砂以及石英砂混合并搅拌形成混合物；步骤S20：烘烤混合物；步骤S40：使混合物冷却。

应用本实施例的技术方案，引流砂由锆英砂、铬矿砂以及石英砂混合而成。由于引流砂中含有锆英砂，因此提高了引流砂的耐火度(指在高温作用下达到特定软化程度的温度，表征材料抵抗高温作用的性能)。而耐火度的增强使得引流砂抗钢液(高温的钢液)侵蚀渗透能力加强，避免高温钢液从引流砂的中渗出，提高了安全性和稳定性。另外，引流砂中还含有铬矿砂以及石英砂。由于铬矿砂以及石英砂具有降低引流砂的起始烧结温度的作用，因此具有铬矿砂以及石英砂的引流砂的流动性好，不会发生过度烧结，减薄烧结层。在搅拌锆英砂、铬矿砂以及石英砂形成混合物之后对上述混合物进行烘烤以去除混合物中的水分，保证作业安全。当烘烤完毕后，等待其冷却即可。应用实施例的技术方案所制作出的引流砂具有提高耐火度，减薄烧结层，提高引流砂自流率的优点，从而提高了自动开浇率，解决了现有技术中的钢包的自动开浇率低的问题。

优选地，在本实施例中，将锆英砂、铬矿砂以及石英砂混合而成的混合物放入滚筒烘炉中进行烘烤。混合物通过滚筒烘炉不断的翻滚烘烤，一方面使得混合物进一步被搅拌，使得混合的效果更佳，另一方面使得混合物中的水分更容易被去除。进一步优选地，引流砂需要在滚筒烘炉中以400-500℃的温度烘烤3小时，确保引流砂被烤透。

需要说明的是，本实施例的铸造用LF钢包的引流砂的耐火度高，能够达到1780-1830℃，钢包引流砂自流率达到99.5％。

在本实施例中，锆英砂的重量百分比为30％-50％，石英砂的重量百分比为10％-20％，石英砂的重量百分比为10％-26％。合理的锆英砂、铬矿砂以及石英砂的重量配比使得其各自的优点能够最大程度上发挥出来。因此能够进一步地提高引流砂的耐火度，减薄烧结层，提高引流砂的自流率。

在本实施例中，混合物还包括氧化铁，氧化铁的重量百分比为10％-25％。氧化铁的加入更加有利于烧结。

在本实施例中，混合物还包括：粉状石墨，粉状石墨的重量百分比为2％-6％。由于石墨的热稳定性高，膨胀系数小，抭钢液浸润性好，因此可以阻止钢液向引流砂内的渗透。另外，粉状石墨还可以作为润滑剂，降低引流砂颗粒之间的摩擦力，提高流动性，进而提高了引流砂的自流率。

在本实施例中，混合物的粒度在0.05-2mm之间。上述结构使得引流砂颗粒之间的摩擦力进一步降低，从而提高了流动性，进一步提高了引流砂的自流率。

如图1所示，在本实施例中，在步骤S20和步骤S40之间，制造方法包括以下步骤：步骤S30：检验混合物的水分含量，如果水分含量小于0.4％时则执行步骤S40，如果水分含量大于等于0.4％时则重复步骤S20。由于钢液的温度很高，引流砂中水分受热会变为水蒸气，而水变为水蒸气后体积将剧烈膨胀，当引流砂中的水分含量大于预定值时，那么很可能会发生爆炸，因此需要在冷却之前检验混合物的水分含量。当水分含量不达标时需要再次烘烤直到水分含量达标为止。因此上述步骤提高了使用引流砂的安全性。

为了保证在填装引流砂之前，引流砂中的水分在预定范围内，保证使用引流砂的安全性，如图1所示，在本实施例中，在步骤S40之后，制造方法包括以下步骤：步骤S50：对混合物进行防潮处理。在制作完成到填装之前的这段时间内，经过防潮处理后的引流砂其内部的水分含量仍能保证在预定范围内，从而进一步地提高了安全性。优选地，在本实施例中，引流砂在炉中冷却后，对其进行包装，包装袋内附薄膜以做好防潮处理。进一步优选地，每袋引流砂为5kg。

本申请还提供了一种用于向钢包中填装引流砂的填装方法，根据本申请的填装方法的实施例，钢包1的底部设置有通孔，钢包1内的钢液能够通过通孔流出，如图2所示，填装方法包括：步骤S100：封堵通孔的底部；步骤S400：将第一引流砂10填入至通孔内，第一引流砂10为上述的引流砂。由于上述的引流砂具有提高耐火度，减薄烧结层，提高引流砂的自流率，自动开浇率高的优点，因此应用该引流砂的钢包也具有上述优点。

具体地，如图3所示，在本实施例中，钢包1的底部具有包壁2，包壁2上设置有避让口。钢包1的内部设置有座砖3，座砖3上具有安装孔。上述安装孔与包壁2上的避让口对应设置。钢包1的内部还设置有铸口砖4，铸口砖4具有通孔。铸口砖4穿设在避让口与所述安装孔内。引流砂需要装填在上述通孔内。在装填引流砂之前，需要先将底塞5封堵在通孔的底部，这样当引流砂填入到通孔内时就不会从通孔的底部流出了。底塞安装完毕后填入引流砂，完成引流砂的填装。当钢液与上部的引流砂接触时会产生烧结层，通孔被烧结层以及底塞5完全封堵以使钢液无法从通孔流出。当需要进行浇注时，通过机械设备将底塞5从通孔底部拔出。拔出底塞5后冷空气进入通孔内并与引流砂的烧结层接触。引流砂的烧结层在冷空气和钢液的静压力的作用下迅速破裂并从通孔内流出以达到引流砂自流的目的。需要说明的是，在本实施例中，装填通孔的引流砂包括第一引流砂，第一引流砂装填至通孔的上部并与钢液接触。由于第一引流砂具有烧结层薄、流动性好的优点，因此第一引流砂更容易从通孔中流出，从而提高了引流砂的自流率。

需要说明的是，塞杆式浇注的工艺流程是：钢包炉塞杆冷装、填装引流砂→塞杆吊出烘烤、钢包炉烘烤→接初炼炉钢液→LF精炼→喂线→塞杆热装→开浇引流。在进行钢液精炼之后需要进行热装塞杆这一步骤，塞杆30安装至通孔的上方。当浇注多个工件时，需要通过塞杆开启和封堵通孔来完成。具体地，在引流砂全部从通孔中流出后，驱动部驱动塞杆30向下移动直至封堵住通孔的顶部。由于通孔被塞杆30封堵，钢包内的钢液将无法流出。当需要浇注工件时，驱动部驱动塞杆30向上移动，塞杆30的塞头避让通孔的顶部开口，钢液从通孔的顶部开口流入通孔，并最终从通孔的底部流出进行浇注。当浇注完毕后，驱动部塞杆30向下移动，封堵塞杆30的通孔即可。如此重复循环上述过程，即可铸造出多个铸钢件。

需要说明的是，虽然第一引流砂在与钢液接触时会产生烧结层，底塞5被拔出后，第一引流砂会在钢液静压力以及冷空气的作用下从通孔内流出。但是，还是可能会有少部分的烧结物残留在通孔的孔壁上。如果当塞杆30向下移动至封堵通孔的位置时，塞头接触到含有残留烧结物的孔壁的话，有可能会造成塞头与通孔封堵不严密(密封性差)，导致钢液从通孔中流出，造成安全事故。为了避免上述情况发生，在本实施例中，装填后的第一引流砂的上表面的边沿低于塞杆的塞头与通孔的孔壁接触的位置。这样使得塞头能够始终与光滑的通孔孔壁接触(不与孔壁上的烧结残留物接触)，保证了塞杆封堵通孔的密封性，避免安全事故发生。优选地，装填后的第一引流砂的上表面的边沿要低于塞杆的塞头与通孔的孔壁接触的位置1-2mm。

如图2所示，在本实施例中，在步骤S400之前，填装方法包括：步骤S300：将第二引流砂填入通孔内。具体地，上述引流砂包括第一引流砂和第二引流砂。其中，通孔下部填装第二引流砂(初炼炉使用的出钢口填料或普通石英砂)，通孔的上部填装第一引流砂。下层料不与高温钢液接触，只对上部第一引流砂起到支撑作用，使用价格较低的普通材料，减少了第一引流砂10的消耗，从而降低了生产成本。当然，本领域技术人员应当知道，通孔下部填装的第二引流砂也可以为流动性良好、干燥、价格低廉的其它材料，但是该材料的耐火度需要满足使用要求。

如图3所示，优选地，在本实施例中，第二引流砂填入的高度为通孔长度的1/2-3/4。优选地，在本实施例中，第二引流砂填入的高度为通孔长度的2/3，第一引流砂填入的高度为通孔长度的1/3。

如图2所示，在本实施例中，在步骤S300之前，填装方法包括：步骤S200：烘烤第一引流砂以及第二引流砂。在填装第一引流砂10以及第二引流砂20之前需要对其进行二次烘烤，从而保证引流砂的水分含量达标。因此上述步骤进一步提高了使用引流砂的安全性。优选地，在本实施例中，第一引流砂以及第二引流砂将在200℃的温度下烘烤2小时。上述工艺条件，使得第一引流砂和第二引流砂内的水分能够被充分烘干。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。