專利名稱：鋼液分散離心盤(pán)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種鋼液分散離心盤(pán)制備方法，屬于材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼丸主要用于鋼鐵工件涂裝前的去氧化皮和除銹處理，涉及航空、汽車(chē)、造船等眾 多領(lǐng)域。最常用的鋼丸生產(chǎn)方法是噴射法和離心法。噴射法是使金屬液流在高壓水流作用 下破碎成液滴成型；離心法是將液態(tài)金屬澆注在告訴旋轉(zhuǎn)的離心盤(pán)上，在離心力的作用下 破碎成液滴成型。與噴射法相比，由于離心法成丸時(shí)金屬液分散過(guò)程中不與水接觸，鋼丸的 粒度分布、空心率、圓整度、鑄態(tài)及熱處理態(tài)顯微組織和性能等主要指標(biāo)得到明顯的提高。 因此，對(duì)于質(zhì)量要求較高的鋼丸，一般采用離心法進(jìn)行生產(chǎn)。離心法生產(chǎn)鋼丸時(shí)，熔煉設(shè)備的熔化能力直接決定了鋼丸產(chǎn)量。目前，絕大多數(shù)國(guó) 內(nèi)企業(yè)采用感應(yīng)電爐，其熔化能力在300 800kg。如果能夠提高設(shè)備的熔煉能力(達(dá)10 噸或更高)，可顯著提高鋼丸產(chǎn)量，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此時(shí)，分散離心盤(pán)的使用壽 命成為生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵因素。金屬液澆注過(guò)程中，離心盤(pán)在承受高溫的同時(shí)還要承受熱沖 擊，服役過(guò)程中極易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)裂、破碎。采用傳統(tǒng)耐火材料制成的離心盤(pán)，其連 續(xù)使用壽命很難超過(guò)lOmin，而熔煉能力為7噸的電爐，每爐鋼水的澆注時(shí)間大約為15min， 由于離心盤(pán)的使用壽命問(wèn)題導(dǎo)致鋼水澆注過(guò)程的中斷，會(huì)產(chǎn)生極大的浪費(fèi)。因此，離心盤(pán)使 用壽命的提高成為鋼丸產(chǎn)量提升的瓶頸。國(guó)外部分企業(yè)使用高純氧化鋯作為轉(zhuǎn)盤(pán)的主體材 質(zhì)，可使離心盤(pán)使用壽命累計(jì)達(dá)到50min，但其高昂的成本(為普通耐火材料離心盤(pán)的20倍 以上)，使得諸多企業(yè)望而卻步。因此，在該領(lǐng)域中，尋求一種成本相對(duì)低廉、又能滿足連續(xù)使用壽命要求的離心盤(pán) 生產(chǎn)技術(shù)是亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能解決上述問(wèn)題、成本低廉、又能滿足連續(xù)使用壽命 要求的鋼液分散離心盤(pán)制備方法。其技術(shù)方案為一種鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于采用以下步驟1)備料，按照Al2O3超 微粉4 5%、粘結(jié)劑6 7%、鋯砂8 10%、硅砂7 8%、其余為白剛玉的重量百分比 備料；2)依照步驟1)中所述比例將Al2O3超微粉、鋯砂和硅砂進(jìn)行預(yù)混合；3)將白剛玉放 入攪拌機(jī)內(nèi)，再以噴灑方式加入全部粘結(jié)劑重量的70%，攪拌一段時(shí)間后以噴灑方式加入 步驟2)獲得的預(yù)混粉料和剩余的粘結(jié)劑，充分混合制得泥料；4)利用模具壓制泥料，制得 分散離心盤(pán)泥模；5)對(duì)分散離心盤(pán)泥模進(jìn)行干燥和燒結(jié)，即得鋼液分散離心盤(pán)。所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，步驟1)中，白剛玉中Al2O3的重量百分比不小于 98. 5%, Na2O不大于0. 7%,白剛玉顆粒100%通過(guò)6號(hào)篩，至少有80%的白剛玉顆粒通過(guò) 8號(hào)篩，不通過(guò)10號(hào)篩的顆粒重量不少于45%，不通過(guò)12號(hào)篩的顆粒重量不少于70%，通 過(guò)14號(hào)篩的顆粒重量最多為3%。
所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，步驟1)中，Al2O3超微粉的最大顆粒度小于 1 μ m ；粘結(jié)劑采用重量百分比濃度為30 40%的磷酸鋁水溶液；鋯砂中&02與HfO2的重 量百分比之和大于65. 00 %，SiO2的重量百分比小于33. 00 %，粒度分布滿足0. 053mm 0. 106mm顆粒的重量百分比含量大于75%，峰值質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30% ；硅砂成分滿足SiO2重 量百分比含量大于96%，含泥量的重量百分比小于0.5%，最大顆粒度小于0. 1mm。
所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，在步驟3)中，將白剛玉放入攪拌機(jī)內(nèi)，分3 4 次以噴灑方式加入粘結(jié)劑，加入的粘結(jié)劑重量約占粘結(jié)劑總重量的70%，混合3min左右采 用淋灑方式再加入預(yù)混好的粉料和剩余的粘結(jié)劑，混合20 25min后制得泥料。所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，步驟4)中，泥模的成型壓力控制在100 120MPa，保壓時(shí)間為3 5min。所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，步驟5)中，將步驟4)制得的泥模在60 70°C 條件下干燥12 14小時(shí)，隨后在90 120°C條件下繼續(xù)干燥48 50小時(shí)，最后將干燥后 的泥模放入燒結(jié)爐在1680 1750°C條件下燒結(jié)10 12小時(shí)，并隨爐冷卻，即得鋼液分散 罔;L·、ο本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)在沿用傳統(tǒng)高鋁耐火材料制備工藝的基礎(chǔ)上，優(yōu)化材質(zhì)配方，在生產(chǎn)成本無(wú) 明顯提高的前提下，所制得的離心盤(pán)具有高的耐火度、良好的荷重軟化溫度、高溫體積穩(wěn)定 性、熱震穩(wěn)定性及良好的抗渣性。(2)利用本發(fā)明所制得的分散離心盤(pán)進(jìn)行鋼液澆注時(shí)，可連續(xù)工作30min左右而 不出現(xiàn)明顯的開(kāi)裂現(xiàn)象，使用壽命為普通高鋁耐火材質(zhì)離心盤(pán)的5 6倍。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中，白剛玉中Al2O3的重量百分比不小于98. 5%，Na2O不大于0.7%， 白剛玉顆粒100%通過(guò)6號(hào)篩，至少有80%的白剛玉顆粒通過(guò)8號(hào)篩，不通過(guò)10號(hào)篩的顆 粒重量不少于45%，不通過(guò)12號(hào)篩的顆粒重量不少于70%，通過(guò)14號(hào)篩的顆粒重量最多 為3% ；Al2O3超微粉的最大顆粒度小于1 μ m ；錯(cuò)砂中&02與HfO2的重量百分比之和大于 65. 00%, SiO2的重量百分比小于33. 00%，粒度分布滿足0.053mm 0. 106mm顆粒的重量 百分比含量大于75%，峰值質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30% ；硅砂成分滿足SiO2重量百分比含量大于 96%，含泥量的重量百分比小于0. 5%，最大顆粒度小于0. 1mm。實(shí)施例1，制作步驟為1)備料，以重量百分比計(jì)，Al2O3超微粉4%、磷酸鋁6%、鋯砂8%、硅砂7%、其余 為白剛玉，將磷酸鋁配置成重量百分比濃度為30%水溶液。2)依照步驟1)中所述比例將Al2O3超微粉、鋯砂和硅砂進(jìn)行預(yù)混合；3)將白剛玉放入攪拌機(jī)內(nèi)，以噴灑方式分3次加入全部粘結(jié)劑重量的70%，攪拌 3min后以噴灑方式加入步驟2)獲得的預(yù)混粉料和剩余的粘結(jié)劑，充分混合25min制得泥 料；4)利用模具壓制泥料，泥模成型壓力lOOMPa，保壓時(shí)間為5min，制得分散離心盤(pán) 泥模；5)將泥模在60°C條件下干燥14小時(shí)，隨后在90°C條件下繼續(xù)干燥50小時(shí)，最后將干燥后的泥模放入燒結(jié)爐在1680°C條件下燒結(jié)12小時(shí)，并隨爐冷卻，即得鋼液分散離心
ο實(shí)施例2，制作步驟為1)備料，以重量百分比計(jì)，Al2O3超微粉5%、磷酸鋁7%、鋯砂10%、硅砂8%、其余 為白剛玉，將磷酸鋁配置成重量百分比濃度為40%水溶液。2)依照步驟1)中所述比例將Al2O3超微粉、鋯砂和硅砂進(jìn)行預(yù)混合； 3)將白剛玉放入攪拌機(jī)內(nèi)，以噴灑方式分4次加入全部粘結(jié)劑重量的70%，攪拌 5min后以噴灑方式加入步驟2)獲得的預(yù)混粉料和剩余的粘結(jié)劑，充分混合20min制得泥 料；4)利用模具壓制泥料，泥模成型壓力120MPa，保壓時(shí)間為3min，制得分散離心盤(pán) 泥模；5)將泥模在70°C條件下干燥12小時(shí)，隨后在120°C條件下繼續(xù)干燥48小時(shí)，最后 將干燥后的泥模放入燒結(jié)爐在1750°C條件下燒結(jié)10小時(shí)，并隨爐冷卻，即得鋼液分散離心
ο對(duì)于本發(fā)明制得的離心盤(pán)，選用兩組條件進(jìn)行對(duì)比性試驗(yàn)一是利用室溫狀態(tài)的 離心盤(pán)直接進(jìn)行澆鑄；二是將離心盤(pán)預(yù)熱至500 550°C后再進(jìn)行澆注。直接澆注的離心盤(pán)，將其固定在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上之后，啟動(dòng)電機(jī)將轉(zhuǎn)盤(pán)的空載轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)到1700 1800rpm，調(diào)整電爐中間包(鋼液重量約7噸)至離心盤(pán)正上方，打開(kāi)底部 塞子進(jìn)行澆注，鋼液流出量約為400kg/min ；對(duì)于預(yù)熱的離心盤(pán)，利用電阻爐預(yù)熱至500 550°C，周?chē)M(jìn)行保溫處理并安放測(cè)溫裝置，待電爐熔煉完成后將鋼液倒入中間包，并通過(guò) 行車(chē)運(yùn)送到預(yù)定位置，移開(kāi)預(yù)熱裝置，啟動(dòng)電機(jī)將轉(zhuǎn)盤(pán)的空載轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到1700 ISOOrpm， 調(diào)整電爐至離心盤(pán)正上方，打開(kāi)底部塞子進(jìn)行澆注；每次澆注完成后，檢查離心盤(pán)是否出現(xiàn) 明顯裂紋或嚴(yán)重沖蝕。觀察發(fā)現(xiàn)，對(duì)于未預(yù)熱離心盤(pán)，第一次澆注后試件表面僅能觀察到輕微沖蝕，無(wú)可 視裂紋存在；第二次澆注后，在試件表明觀察到明顯的裂紋，最大裂紋寬度可達(dá)1mm，無(wú)法 繼續(xù)使用；預(yù)熱處理的離心盤(pán)，第三次澆注后在試件表面可觀察到明顯裂紋，但其尺寸明顯 小于未預(yù)熱離心盤(pán)，最大裂紋寬度約0. 6mm ；上述實(shí)驗(yàn)共重復(fù)進(jìn)行5次，所得結(jié)果類(lèi)似。
權(quán)利要求
一種鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于采用以下步驟1)備料，按照Al2O3超微粉4～5％、粘結(jié)劑6～7％、鋯砂8～10％、硅砂7～8％、其余為白剛玉的重量百分比備料；2)依照步驟1)中所述比例將Al2O3超微粉、鋯砂和硅砂進(jìn)行預(yù)混合；3)將白剛玉放入攪拌機(jī)內(nèi)，再以噴灑方式加入全部粘結(jié)劑重量的70％，攪拌一段時(shí)間后以噴灑方式加入步驟2)獲得的預(yù)混粉料和剩余的粘結(jié)劑，充分混合制得泥料；4)利用模具壓制泥料，制得分散離心盤(pán)泥模；5)對(duì)分散離心盤(pán)泥模進(jìn)行干燥和燒結(jié)，即得鋼液分散離心盤(pán)。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于步驟1)中，白剛玉中 Al2O3的重量百分比不小于98. 5%, Na2O不大于0. 7%，白剛玉顆粒100%通過(guò)6號(hào)篩，至少 有80 %的白剛玉顆粒通過(guò)8號(hào)篩，不通過(guò)10號(hào)篩的顆粒重量不少于45%，不通過(guò)12號(hào)篩 的顆粒重量不少于70%，通過(guò)14號(hào)篩的顆粒重量最多為3%。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于步驟1)中，Al2O3超微 粉的最大顆粒度小于ι μ m ；粘結(jié)劑采用重量百分比濃度為30 40%的磷酸鋁水溶液；鋯 砂中&02與!1 )2的重量百分比之和大于65. 00%, SiO2的重量百分比小于33. 00%，粒度分 布滿足0. 053mm 0. 106mm顆粒的重量百分比含量大于75%，峰值質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30% ；硅 砂成分滿足SiO2重量百分比含量大于96%，含泥量的重量百分比小于0. 5%，最大顆粒度 小于0. 1mm。
4.如權(quán)利要求1所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于在步驟3)中，將白剛 玉放入攪拌機(jī)內(nèi)，分3 4次以噴灑方式加入粘結(jié)劑，加入的粘結(jié)劑重量約占粘結(jié)劑總重 量的70%，混合3min左右采用淋灑方式再加入預(yù)混好的粉料和剩余的粘結(jié)劑，混合20 25min后制得泥料。
5.如權(quán)利要求1所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于步驟4)中，泥模的成 型壓力控制在100 120MPa，保壓時(shí)間為3 5min。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于步驟5)中，將步驟4) 制得的泥模在60 70°C條件下干燥12 14小時(shí)，隨后在90 120°C條件下繼續(xù)干燥48 50小時(shí)，最后將干燥后的泥模放入燒結(jié)爐在1680 1750°C條件下燒結(jié)10 12小時(shí)，并隨 爐冷卻，即得鋼液分散離心盤(pán)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼液分散離心盤(pán)制備方法，其特征在于采用以下步驟1)備料，按照Al2O3超微粉4～5％、粘結(jié)劑6～7％、鋯砂8～10％、硅砂7～8％、其余為白剛玉的重量百分比備料；2)依照步驟1)中所述比例將Al2O3超微粉、鋯砂和硅砂進(jìn)行預(yù)混合；3)將白剛玉放入攪拌機(jī)內(nèi)，再以噴灑方式加入全部粘結(jié)劑重量的70％，攪拌一段時(shí)間后以噴灑方式加入步驟2)獲得的預(yù)混粉料和剩余的粘結(jié)劑，充分混合制得泥料；4)利用模具壓制泥料，制得分散離心盤(pán)泥模；5)對(duì)分散離心盤(pán)泥模進(jìn)行干燥和燒結(jié)，即得鋼液分散離心盤(pán)。本發(fā)明在生產(chǎn)成本無(wú)明顯提高的前提下，所制得的離心盤(pán)具有高的耐火度、良好的荷重軟化溫度、高溫體積穩(wěn)定性、熱震穩(wěn)定性，工作性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)C04B35/622GK101880171SQ20101020640
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者盛文斌 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)