CN104341125A - 一种铸模用绝热板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铸模用绝热板及其制备工艺，该铸模用绝热板采用的原料按重量份数比包括以下组分：高温陶瓷纤维15～25、石英砂50～70、粘土4～6、淀粉粘结剂4～6、陶瓷空心球5～10。本发明的铸模用绝热板提高绝热板中有机质的燃烧点、减少低熔融点物质的含量，保证了绝热板高温状态下的体积稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及绝热板领域，特别是涉及一种环保型的绝热板及其制备工艺。
背景技术
绝热板是一种热容量极低、绝热效果好、以SiO2为基的耐火材科，其优点是：板薄、体轻，便于安装。传统铸锭用的绝热板是以石英砂、矿棉纤维、纸板、粘土、树脂、粉煤灰等为原料，其得到的绝热板的容重为0.5～1.0g/cm3左右，系数为0.1～0.4W/(m·℃)，能满足大部分钢种浇注时保温、减少切头率的需求。但生产对补缩要求严格的钢种时，这种绝热板还是不能满足要求，具体表现为保温效果不良，造成钢锭头部疏松和缩孔较为严重，使得切头率较高。
由于钢锭产品被广泛应用于冶金、造船、国防军工、电力、核能、高层建筑、石油化工等重要领域，因其应用领域的特殊性，对其产品质量和性能的要求也极其严格，有的还要求具有较高的Z向性能和探伤合格率。但一旦钢锭帽部保温不好，就会在钢锭本体产生疏松或缩孔等缺陷，进而影响钢锭轧制后的产品质量和性能。因此，开发一种低导热系数，保温效果好的模铸绝热板尤为重要。
发明内容
基于上述不足，本发明提供了一种新的铸模用绝热板及其制备工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 15～25、石英砂 50～70、
粘土 4～6、淀粉粘结剂 4～6、陶瓷空心球 5～10。
其中，所述高温陶瓷纤维为耐火纤维棉。
其中，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 20、石英砂 60、
粘土 5、淀粉粘结剂 5、陶瓷空心球 8。
其中，所述铸模用绝热板还包括纸纤维，所述纸纤维的重量份数比为1～3。
其中，所述纸纤维的重量份数比为2。
其中，所述纸纤维为报纸纤维。
上述的铸模用绝热板的制备工艺，包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取原料，将各原料混合并搅拌得到浆料；
S200：将所述浆料放入模板，并进行真空抽滤成型处理得到绝热板板坯；
S300：烘干，对所述绝热板板坯进行烘干处理。
其中，所述烘干处理的温度为100～150℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的铸模用绝热板提高了绝热板中有机质的燃烧点，减少低熔融点物质的含量，保证了绝热板高温状态下的体积稳定性。
(2)本发明中，采用了陶瓷空心球在提高耐火度的前提下，进一步降低了热导率。
(3)本发明的铸模用绝热板中减少形成低熔点物的原料如粘土和耐棉，避免这些低熔点原料在800℃以上高温时或燃烧或熔化，这样就造成绝热板的体积收缩和开裂，进而引起热传导增强，使得导热系数增大。
(4)本发明的绝热板韧性强，不易发生内凹变形，可以减少钢锭的悬挂裂纹。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。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。
现有的现有传统轻质绝热板在350℃左右保温性能是十分优良的，但继续升温至800℃以上时热传导显著增大，原因在于：传统绝热板中含有有机质及低熔点物质，它们在800℃以上高温时或燃烧或熔化，这样就造成绝热板的体积收缩和开裂，进而引起热传导增强，使得导热系数增大。
本发明的技术思路是提高绝热板中有机质的燃烧点、减少低熔融点物质的含量，以保持绝热板高温状态下的体积稳定性。
具体来说，本发明提供一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 15～25、石英砂 50～70、
粘土 4～6、淀粉粘结剂 4～6、陶瓷空心球 5～10。
其中淀粉粘结剂为可溶性淀粉或直链淀粉。
传统的绝热板中采用的是纸纤维，纸纤维的熔点低，杂质多，本实施例中采用了高温陶瓷纤维代替纸纤维，减少了绝热板中低熔融点物质的含量，保持了绝热板在高温状态下的体积稳定性。所使用的高温陶瓷纤维的陶瓷粘结相以莫来石(3Al2O3·2SiO2，71.8％)为代表。本实施例还采用了陶瓷空心球，其不但可以提高绝热板的耐火度，而且可以进一步降低绝热板的热导率，与高温陶瓷纤维共同作用使得本实施例中的绝热板在800℃以上的高温下仍然保持良好的绝热保温性能。与现有的绝热板相比，本实施例中减少了低熔点的原料的含量，所述低熔点的原料包括粘土和耐棉。传统的绝热板经钢水长时间侵蚀容易内凹变形，从而产生了钢锭悬挂裂纹，而本实施例中得到的绝热板在上述各组分的协同作用下韧性增强，不易产生内凹变形，因此可以减少钢锭的悬挂裂纹，提高了钢锭质量。传统绝热板采用酚醛树脂作结合剂,在碳化过程中释放出酚类等有害物质。本发明中采用的淀粉粘结剂为天然的淀粉类改性结合剂，对环境和现场操作人员友好；同时结合强度高，减少了施工过程中的损耗。
进一步的，也可以在上述原料中添加少量的纸纤维，纸纤维为有机纤维，在原料中添加纸纤维可以增加绝热板生坯的强度，高温陶瓷纤维和纸纤维共同使用可以保证粘结效果，避免绝热板生坯破裂。
较佳的，所述高温陶瓷纤维为耐火纤维棉。优选的，本实施例中的耐火纤维棉为高铝型耐火陶瓷纤维，耐热温度大于1200℃，纤维直径一般为3～5微米。
较佳的，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 20、石英砂 60、
粘土 5、淀粉粘结剂 5、陶瓷空心球 8。
较佳的，所述纸纤维的重量份数比为1～3。
更优的，所述纸纤维的重量份数比为2。
更优的，所述纸纤维为报纸纤维。本实施例以韧性更好的报纸纤维代替原废硬纸板纤维，韧性好，保证成型时棱角完整，拼装无隙。
相应的，本发明还提供一种铸模用绝热板的制备工艺，包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取原料，将各原料混合并搅拌得到浆料；搅拌时间为10～30分钟；
S200：将所述浆料放入模板，并进行真空抽滤成型处理得到绝热板板坯；本步骤的具体操作步骤是将浆料定量加入模板中，压平后吸滤，然后再将浆料填满模具，待水吸净后停止吸滤，翻转模具，用托板拖住模具中的绝热板板坯，即可得到绝热板板坯；
S300：烘干，对所述绝热板板坯进行烘干处理。烘干温度为100～150℃。
实施例一
一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 15、石英砂 50、粘土 4、淀粉粘结剂 6、陶瓷空心球 10。
其制备工艺包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取原料，将各原料混合并搅拌得到浆料；搅拌时间为10分钟；
S200：将将浆料定量加入模板中，压平后吸滤，然后再将浆料填满模具，待水吸净后停止吸滤，翻转模具，用托板拖住模具中的绝热板板坯，即可得到绝热板板坯；
S300：烘干，对所述绝热板板坯进行烘干处理。烘干温度为100～150℃。
实施例二
一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 25、石英砂 70、粘土 6、淀粉粘结剂 4、陶瓷空心球 5。
其制备工艺包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取原料，将各原料混合并搅拌得到浆料；搅拌时间为10分钟；
S200：将将浆料定量加入模板中，压平后吸滤，然后再将浆料填满模具，待水吸净后停止吸滤，翻转模具，用托板拖住模具中的绝热板板坯，即可得到绝热板板坯；
S300：烘干，对所述绝热板板坯进行烘干处理。烘干温度为100℃。
实施例三
一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 15、石英砂 50、粘土 4、淀粉粘结剂 6、陶瓷空心球 10、纸纤维 1。
其制备工艺同实施例一。
实施例四
一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 25、石英砂 50、粘土 6、淀粉粘结剂 6、陶瓷空心球 10、纸纤维 3。
其制备工艺同实施例一。
实施例五
一种铸模用绝热板，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 20、石英砂 60、粘土 5、淀粉粘结剂 5、陶瓷空心球 8、纸纤维 2。
其制备工艺同实施例一。
本发明制得的绝热板与现有的绝热板的对比试验如下：
一、高温热处理，将本发明制得的绝热板与现有的绝热板分别放入1400℃和1200℃的高温下，保温0.5h或1h后测量其重量变化。具体见表1：
表1
通过表1可以看出，无论是1400℃还是1200℃下，现有绝热板的失重率都高于本发明制得的绝热板的失重率。
二、高温热处理，将本发明制得的绝热板与现有的绝热板分别放入1400℃和1200℃的高温下，保温0.5h或1h后测量其尺寸变化。具体见表2：
表2
从表2中可以看出：无论是厚度还是长度，也不论是在1400℃还是在1200℃，现有绝热板的收缩都要比本发明制得的绝热板的收缩大。
三、采用水流量平板法测量现有绝热板和本发明的绝热板的热导率。现有绝热板的测量结果如表3所示，本发明的绝热板的测量结果如表4所示。
表3 现有绝热板的热导率检测结果
表4 本发明制备的绝热板的热导率检测结果
表3以及表4表明，在600℃以下，现有的绝热板的导热系数为0.1～0.139W/m.k，在此温度区间内，现有绝热板的保温性能要好于本发明的绝热板；在800℃以上时，现有绝热板的导热系数为0.3W/m.k，本发明的绝热板的导热系数为0.2W/m.k，在此温度区间内，本发明的绝热板的保温性能要好于现有绝热板；而实际应用中，绝热板的工作温度要超过800℃，因此，本发明的绝热板更适用于实际应用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种铸模用绝热板，其特征在于，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 15~25、石英砂 50~70、
粘土 4~6、淀粉粘结剂 4~6、陶瓷空心球 5~10。
2.根据权利要求1所述的铸模用绝热板，其特征在于，所述高温陶瓷纤维为耐火纤维棉。
3.根据权利要求1所述的铸模用绝热板，其特征在于，其采用的原料按重量份数比包括以下组分：
高温陶瓷纤维 20、石英砂 60、
粘土 5、淀粉粘结剂 5、陶瓷空心球 8。
4.根据权利要求1所述的铸模用绝热板，其特征在于，所述铸模用绝热板还包括纸纤维，所述纸纤维的重量份数比为1~3。
5.根据权利要求4所述的铸模用绝热板，其特征在于，所述纸纤维的重量份数比为2。
6.根据权利要求4所述的铸模用绝热板，其特征在于，所述纸纤维为报纸纤维。
7.一种权利要求1至6任意一项所述的铸模用绝热板的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取原料，将各原料混合并搅拌得到浆料；
S200：将所述浆料放入模板，并进行真空抽滤成型处理得到绝热板板坯；
S300：烘干，对所述绝热板板坯进行烘干处理。
8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，所述烘干处理的温度为100~150℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150211 |