熔融石英的性能特点和使用VIP

熔融石英的性能特点和使用一、熔融石英的性能特点和使用熔融石英材料在精铸型壳的使用上国外发达国家如美国的使用量和日本的使用量不断地逐年增加，特别是在硅溶胶型壳的面层方面有了很有经验的效果，在同锆英材料的使用和价格比上有了较大突破，是目前较为理想的工程应用材料。熔融石英是用天然高纯度二氧化硅经电炉在高于1760以上温度熔融，随后快速冷却而制得的。此过程将晶型SiO2转变为非晶型的玻璃熔体。熔融石英熔化温度约1713，导热系数低，热膨胀系数几乎是所有耐火材料中最小的，因而它具有极高的热震稳定性。所以，在焙烧和浇注过程中熔融石英型壳很少因温度剧变而破裂，是理想的熔模铸造制型的耐火材料，可作为面层或背层涂料用的耐火材料，以及撒砂材料。熔融石英会部分或全面提高型壳性能。熔融石英热膨胀系数小，有利于防止型壳在脱蜡和焙烧过程中开裂、变形，利于确保铸件尺寸稳定。熔融石英纯净度高，所配涂料稳定性好；型壳高温抗蠕变能力提高。熔融石英温度较低时的导热性较差，热容量小，仅为锆砂的一半，大多数金属液对它的润湿性较差，使得金属凝固层与型壳内表面间易产生间隙，热导率进一步减小，有利于壁薄铸件充型。在高温下熔融石英的透明度高，能通过辐射传热，使其导热能力超过硅酸铝类壳。而使铸件冷却较快，更易获得健全铸件。铸件冷却时方石英又从高温型转变为低温型，同时体积产生骤变，使型壳出现无数裂纹，强度剧降，有利于脱壳进行。熔融石英为酸性，能采用碱煮、碱爆等化学清砂方法去除型壳。熔模铸造用熔融石英，其中SiO2所占的质量分数应为99.5%，配涂料用的粉料最好是270目或320目细粉占50%（质量分数），200目和120目粉各占25%（质量分数）。耐火材料化学组成化学性质熔点/莫氏硬度密度/（g/cm3)膨胀系数/10-71/热导率/W/(m2.k)浸出性比较颜色熔融石英SiO2酸性171372.251.951在热浓碱和氢酸条件下有良好的可溶性白色电熔刚玉Al2O3两性203093.994.08612.560在热碱条件下反应很差白色莫来石3Al2O32SiO2两性2030672.72.9541.214在热碱条件下有轻微反应灰色到棕黄色高岭石熟料弱酸性1700179052.42.650-在热碱条件下有轻微反应灰色到棕黄色锆砂ZrSiO4弱酸性99.70.170.0350.0250.0120.007599.80.250.250.50.060.050.020.010.0010.015注：表中数据适用于普通真空熔铸硅基陶瓷型芯。3.2熔融石英制壳工艺特点近来国内某些精铸生产厂家的试验和实践证明，使用熔融石英型壳，脱壳性确实明显改善，容易清理，代替锆石经济效益显著。此外，型壳容易充型，浇注碳钢铸件还有利于防止表面脱碳。与此同时，也存在以下问题值得注意。（1） 由于粉粒粒形为多角形，密度小和其他一些原因，熔融石英配成涂料的流变行为不理想，流淌性、覆盖性等均不如锆石粉，粉液比也不易达到期望的水平。由于熔融石英透明度高，涂挂模组过程中，操作者不易判断涂层厚薄和均匀程度。这些问题可考虑通过以下途径解决：改变搅拌方法，先快搅，后慢搅。合理级配粉料粒度。对此，美、欧各国进行了大量试验研究，认为熔融石英粉与硅溶胶配制涂料时，较适合的粉料级配是270#或320#细粉50%，200#和120#粉料各占25%。涂料浆中加入少量钛白粉，以降低涂层的透明度。采用聚合物增强硅溶胶，并添加少量改善流平性的附加物。由此可见，推广应用熔融石英，还需要得到粘结剂生产厂商的大力支持和密切配合，国外也常有熔融石英与某种合适的粘结剂捆绑销售的做法。（2） 作为面层撒砂材料，由于熔融石英砂粒形为多角形（见图6），不利于蜡模上精细部位的充填，再加上密度小，砂粒容易架桥，形成浮砂，处置不当，浇注时容易造成钢液渗漏。对此，可适当减小撒砂粒度，用70#/120#砂代替50#/100#砂；目前国产熔融石英砂中，粉尘含量高（见图7），也是产生浮砂的重要原因。不难看出，制订精铸用熔融石英砂/粉的产品质量标准也是当务之急。采用聚合物增强硅溶胶，也有利于减少浮砂。（3） 温度/湿度变化对涂层干湿状态的影响，比其他耐火材料更为敏感。因此，对上述工艺条件的控制要求更严格。（4） 由于熔融石英在1200附近转变为方石英，随后，冷却至300左右产生相变。所以，型壳焙烧后应尽快浇注。如果工艺要求必须二次焙烧，则焙烧温度务必低于1000。（5） 由于熔融石英热膨胀系数小，铸件尺寸可能会变小。综上所述，熔融石英用在背层材料，在技术上难度较小，用作面层材料，则需要下点功夫。熔融石英作为一种制壳材料，在我国推广应用，尚属新生事物，需审慎从事，一切通过试验，防止大起大落。附件一、硅石的技术条件见表1附件二、硅石的分类和特性见表2表1硅石技术条件（YB2416-1981)级别化学成分/%耐火度/吸水率/%备注SiO2Al2O3CaO特级980.50.417503.0耐火度和吸水率，如供方可保证达到标准要求，一般不作两项指标一级971.00.517304.0二级961.31.017104.0表2硅石的分类和特性工艺分类岩石分类主要产地颜色矿物组成化学组成石英晶粒/mm转化性能制砖适应性备注结晶硅石脉石英吉林江密峰乳白色石英为主，质地纯净，有的夹有红色或黄褐色水锈SiO299%很大，大于2特慢转化因难转化，制砖时废品率可能高石英岩河南铁门、辽宁石门灰白、浅灰色石英为主，有的含有黏土、云母、绿泥石、长石、金红石赤铁矿、褐铁矿等SiO2大于98%0.150.25特慢转化可制各种硅砖我国各地的硅石多属此类型工艺分类岩石分类主要产地颜色矿物组成化学组成石英晶粒/mm转化性能制砖适应性备注胶结硅石石英砂岩淡黄、淡红色石英为主，含量90%以上，少量长石、云母；胶结物为硅质SiO295%以上，混有一定杂质，Al2O31%3%；R2O1%2%粗粒（10.5）到细粒（0.250.1）制造一般砖燧石岩山西五台山赤白、青白基质为玉髓，其中含有脉石英晶粒，有的含有氧化铁、石灰石、绿泥石SiO295%