熔融石英的性能特點(diǎn)和使用解析

熔融石英的性能特點(diǎn)和使用一、熔融石英的性能特點(diǎn)和使用熔融石英材料在精鑄型殼的使用上國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)的使用量和日本的使用量不斷地逐年增加，特別是在硅溶膠型殼的面層方面有了很有經(jīng)驗(yàn)的效果，在同鋯英材料的使用和價(jià)格比上有了較大突破，是目前較為理想的工程應(yīng)用材型轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷偷牟Ａ垠w。熔融石英熔化溫度約℃，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱膨脹系數(shù)幾乎是所有耐火材料中最小的，因而它具有極高的熱震穩(wěn)定性。所以，在焙燒和澆注過程中熔融石英型殼很少因溫度層或背層涂料用的耐火材料，以及撒砂材料。熔融石英會(huì)部分或全面提高型殼性能。熔融石英熱膨脹利于確保鑄件尺寸穩(wěn)定。熔融石英純凈度高，所配涂料穩(wěn)定層與型殼內(nèi)表面間易產(chǎn)生間隙，熱導(dǎo)率進(jìn)一步減小，有利于壁薄鑄件充型。在高溫下熔融石英的透明度高，能通過輻射傳熱，使其導(dǎo)熱能力超過硅酸鋁類殼。而使鑄件冷卻較快，鑄件冷卻時(shí)方石英又從高溫型轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏匦?，同時(shí)體積產(chǎn)生驟變，使型殼出現(xiàn)無數(shù)裂紋，強(qiáng)度劇降，有利于脫殼進(jìn)行。熔融石英為酸性，能采用堿煮、堿爆等化學(xué)清砂方法去熔模鑄造用熔融石英，其中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)為目或目細(xì)粉占 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，目和目粉各占(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。應(yīng)應(yīng)應(yīng)②②②③(~~~~·石石鋯性性~~~~℃①為℃~℃間的膨脹系數(shù)平均值。②③熔融石英及制品有三大特點(diǎn)：在所有耐火材料中，線膨脹系數(shù)最小(在℃的熱脹率)；熱導(dǎo)率最低，在抗熱震性最好(在℃~水冷的抗震性)，次都不產(chǎn)生二、熔融石英涂料配制使用操作工藝 (一)本操作工藝適用于硅溶膠，制殼的表面層或過渡層。 (二)本工藝使用的硅溶膠同鋯英粉涂料即。 (三)本工藝操作中的潤(rùn)濕劑，消泡劑同鋯英粉涂料。 (四)本操作中使用的流杯粘度計(jì)為詹氏(杯，出口孔徑為Φ。 (五)涂料配制：、熔融石英粉的配制，目(網(wǎng)號(hào)：)目 (網(wǎng)號(hào)：)目(網(wǎng)號(hào)：)目(網(wǎng)號(hào)：)熔融石英粉中的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為以上。百分?jǐn)?shù)的計(jì)算為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即重量比例。、涂料粘度為~秒，嚴(yán)格控制不得低于秒，生產(chǎn)碳鋼或系列時(shí)粘度可以降到 (六)掛砂：、用熔融石英砂~目(~目)、用熔融石英砂~目(~目)， (~目)用剛玉砂目。以上種掛砂都可以采用，只是鑄件根據(jù)的不同，結(jié)合表面質(zhì)量在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)操作。 (七)注意事項(xiàng)：、涂料配制嚴(yán)格控制比例，不得有隨意性，嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)的、需要做二層面層時(shí)，第二次即過渡層時(shí)，涂料粘度為、表面制殼技術(shù)是認(rèn)真、細(xì)致的操作技術(shù)，要保證涂料砂重力相對(duì)一致均勻，面面俱到。、熔融石英濕膜情況下的面層在不同粘度下的厚度為：秒粘度為，秒粘度為秒粘度~號(hào)，篩孔尺寸為的~。、第二層的掛砂可同原鋯英粉面層工藝時(shí)的操作一致，也可用~目(篩孔尺寸~)的熔融石英砂。三、熔融石英——制殼耐火材料新秀熔融石英在精鑄中應(yīng)用雖然已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，但以往主要用作陶瓷型芯，用作型殼則主要用于面層，背層很少使美國(guó)著名耐火材料生產(chǎn)廠商公司，公布了對(duì)美國(guó)熔模鑄造企業(yè)制殼耐火材料使用現(xiàn)狀的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，各種耐火材料消耗量所占比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大致如下：鋁硅系耐火可見在美國(guó)精鑄業(yè)中，熔融石英異軍突起，現(xiàn)已是僅次于鋁硅系材料，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋯石等其他耐火材料，迅速成為制殼耐火材料的新秀。、熔融石英與鋁硅系材料的比較年在美國(guó)第屆精鑄年會(huì)和雜志年第期上發(fā)表論文，對(duì)熔融石英和鋁硅系耐火材料進(jìn)行了全面的分析對(duì)比。型殼質(zhì)量熔融石英密度為鋁硅系材料為，，有利于減輕工人機(jī)械手操作。熱膨脹率圖和圖所示分別為脫蠟和焙燒過程中，這種材料熱膨脹率的比較。熱膨脹系數(shù)小是熔融石英的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，有利于減小加熱時(shí)型殼內(nèi)外因溫度差造成的熱應(yīng)力，因而有利于防止脫蠟和焙燒過程中型殼開裂和變形。同時(shí)，對(duì)提高鑄件尺寸精度也甚為有利。所以，鑄造尺寸公差要求嚴(yán)格的產(chǎn)品，就更適合采用熔融石英。力學(xué)性能和透氣性表所列為種材料制得型殼的力學(xué)性能和透氣性比較，結(jié)果顯示，濕強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度)和斷裂韌度，熔融石英型殼稍低于鋁硅系型殼，但透氣性卻遠(yuǎn)高于鋁硅系型殼。表熔融石英和鋁硅系材料型殼性能比較透氣性(高溫抗蠕變能力當(dāng)采用熔融石英撒砂代替鋁硅系材料時(shí)型殼高溫抗蠕變能力提高(見圖)熔融石英在高溫下(約℃)結(jié)晶化轉(zhuǎn)變可作為這種現(xiàn)象的一種解釋(見圖)。脫殼性容易脫殼和清理是熔融石英迅速崛起的最重要原因。不同材料型殼殘留強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表。可見熔融石英型殼殘留強(qiáng)度大大低于鋁硅系材料。這是因?yàn)槿廴谑⒋蠹s在℃高溫下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞?。?shí)踐證明，在澆注溫度下，至℃左右，方石英又由高溫型轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏匦?，同時(shí)體積驟變(見圖)無數(shù)裂紋隨之產(chǎn)生，型殼強(qiáng)度劇降，于是，煮、堿爆等化學(xué)清理方法，堿溶液只能溶解粘結(jié)劑中的二氧無論粘結(jié)劑還是耐火材料，堿都有強(qiáng)烈的腐蝕作用。試驗(yàn)表明，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的熔液中沸騰堿煮，全熔融石英型殼經(jīng)就大部分溶解，而鋁硅系耐火砂、粉則看不出有什么變化。所以，采用熔融石英，有利于堿煮、堿爆等化學(xué)清理。減少耗堿量，提高效率。表熔融石英和鋁硅系型殼殘留強(qiáng)度對(duì)比型殼系統(tǒng)型殼系統(tǒng)℃保溫焙燒℃保溫焙燒充型難易當(dāng)溫度低于℃時(shí)，熔融石英熱導(dǎo)率較鋁硅系材料差 薄壁鑄件的充型。但溫度高于℃，由于熔融石英透明度高(夜間澆注時(shí)，甚至可透過型殼看見其中流動(dòng)的鋼液)，這對(duì)于鑄造鋁合金薄壁件甚為有利，但同時(shí)也會(huì)使鑄件產(chǎn)生裂紋的趨向增加。與鋁硅系耐火材料比較，盡管熔融石英有著上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但畢竟價(jià)格較貴，是否采用，各廠可自行權(quán)衡。如何使用，是用于面層，還是用于背層；是單獨(dú)用，還是與其他材料混合用；是用粉料，還是用作撒砂料；都需要根據(jù)具體情況，才能獲得最佳效果。、熔融石英和鋯石的比較發(fā)表于年美國(guó)第屆精鑄年會(huì)的論文，對(duì)用于精鑄面層的種主要耐火材料——熔融石英和鋯石進(jìn)行了全面的分析對(duì)比。鋯石的優(yōu)缺點(diǎn)鋯石的優(yōu)點(diǎn) ()鋯石粉粒度分布寬，一般無需級(jí)配，配制成的涂料漿流變性就很適合涂掛，涂料覆蓋性、流平性均屬一流。 ()鋯石砂粒形好，多為球形(見圖)，流動(dòng)性好，鋯石的缺點(diǎn) ()經(jīng)常發(fā)生周期性貨源短缺，供應(yīng)緊張，價(jià)格較貴。 ()由于鋯石是天然礦產(chǎn)，所以含有某些有機(jī)物和其他雜質(zhì)在所難免。其中有的(特別是、磷酸鈣等會(huì)和改變而迅速老化變質(zhì)，鑄件表面也容易出現(xiàn)硅酸鐵黑褐 ()由于環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格，近來，美、歐各國(guó)普遍更加關(guān)注鋯石中放射性元素可能造成的環(huán)境問題，這又可能使其價(jià)格進(jìn)一步攀升。熔融石英的優(yōu)缺點(diǎn)熔融石英的優(yōu)點(diǎn) ()熔融石英的價(jià)格比鋯石便宜，加上密度又比鋯石低得多(前者后者~所以，用熔融石英代替鋯石，可降低制殼成本。 ()熔融石英原材料經(jīng)過精選，再經(jīng)電弧重熔，并剔除方石英，因此雜質(zhì)少，純度高(見表)。所以涂料漿穩(wěn)定性向來不成問題。實(shí)踐證明，熔融石英—硅溶膠涂料穩(wěn)定性通?？砷L(zhǎng)達(dá)年以上。表美國(guó)公司制殼用熔融石英粉的化學(xué)成分()ωωB22322232 ()高溫晶化，低溫相變，使鑄件表面容易清理干凈。熔融石英的缺點(diǎn) ()粉料粒度分布范圍窄，再加上密度小，不利于涂料流淌、滴落；由于熔融石英涂料漿透明度高，使操作者難于識(shí)別涂料厚度和均勻程度。 ()作為面層撒砂，熔融石英砂粒形為多角形(見圖應(yīng)用熔融石英應(yīng)注意的一些問題采用熔融石英作面層耐火材料需要特別注意它的適用范圍。從熱力學(xué)角度考慮，在高溫條件下，某些金屬和合金材料金。許多高溫合金中都含有的鋁、鈦等活性元素，或鉿、鋯都有和二氧化硅反應(yīng)的可能性。但從動(dòng)力學(xué)角度考慮，還存問題。用熔融石英粉配制面層涂料，澆注普通碳鋼和低合金鋼但對(duì)于含有鈦、鈮等高活性元素的不銹鋼應(yīng)慎用。一些精鑄廠家認(rèn)為，由于熔融石英的主要化學(xué)成分是用它作為面層材料澆注不銹鋼，可能會(huì)催生黑色硅酸鐵麻點(diǎn)或斑疤。鑄件表面一旦出現(xiàn)此類缺陷，防止鋼液和鑄件氧化是有效地應(yīng)對(duì)措施。但值得一提的是，由于在澆注溫度下，鋯石也很容易分解成和所以，即使采用鋯石作面層材料，底的解決辦法。三、國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用熔融石英的迫切性和現(xiàn)實(shí)性熔融石英的家和和性能優(yōu)勢(shì)不迭。采用硅境問題，令人卻幾乎無人問津，這不能不說是跟普遍存在的一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)有關(guān)，這就是將制殼用和制芯用熔融石英(又稱石英盡管二者之間無論化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)無異，但由于對(duì)型芯的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性的要求比型殼嚴(yán)格，所以，對(duì)雜質(zhì)含同。對(duì)照表和見表所列數(shù)據(jù)，就不難看出這點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?，二者價(jià)格相去甚遠(yuǎn)。目前，制殼用熔融石英，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)為~元(人民幣)，國(guó)外市場(chǎng)價(jià)也不過元(人民幣)左右，比鋯石低得多，加之其密度小，如能代替鋯石，經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。如能換來鑄件脫殼、清理的優(yōu)質(zhì)高效，用作背層材料也不失為一種選擇。況且為了改善脫殼性，也并不一定非要使用全熔融石英型殼。表制芯用熔融石英(石英玻璃)的化學(xué)成分ωωB、、、22、>99.8<0.25<0.25<0.06<0.05<0.02<0.01232322熔融石英制殼工藝特點(diǎn)近來國(guó)內(nèi)某些精鑄生產(chǎn)廠家的試驗(yàn)和實(shí)踐證明，使用熔融石英型殼，脫殼性確實(shí)明顯改善，容易清理，代替鋯石經(jīng)濟(jì)效益顯著。此外，型殼容易充型，澆注碳鋼鑄件還有利于防止表面脫碳。與此同時(shí)，也存在以下問題值得注意。 ()由于粉粒粒形為多角形，密度小和其他一些原因，熔融石英配成涂料的流變行為不理想，流淌性、覆蓋性等均不如鋯石粉，粉液比也不易達(dá)到期望的水平。由于熔融石英透明度高，涂掛模組過程中，操作者不易判斷涂層厚薄和均勻程度。這些問題可考慮通過以下途徑解決：①改變攪拌方法，先快攪，后慢攪。合理級(jí)配粉料粒度。對(duì)此，美、歐各國(guó)進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，認(rèn)為熔融石英粉與硅溶膠配制涂料時(shí)，較適合的粉料級(jí)配是或細(xì)粉，和粉料各占。涂料漿中加入少量鈦白粉，以降善流平性的附加物。廠商的大力支持和密切配合，國(guó)外也常有熔融石英與某種合適的粘結(jié)劑捆綁銷售的做法。 ()作為面層撒砂材料，由于熔融石英砂粒形為多角滲漏。對(duì)此，可適當(dāng)減小撒砂粒度，用砂代替也是產(chǎn)生浮砂的重要原因。不難看出，制訂精鑄用熔融石英砂粉的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也是當(dāng)務(wù)之急。采用聚合物增強(qiáng)硅溶，也有利于減少浮砂。 ()溫度濕度變化對(duì)涂層干濕狀態(tài)的影響，比其他耐 ()由于熔融石英在℃附近轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞ⅲS后，冷