熔融石英的性能特點(diǎn)和使用

1、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外發(fā)達(dá)國家如美國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)用材料。熔融石英是用天然高純度二氧化硅經(jīng)電爐在高于1760以上溫度熔融，隨后快速冷卻而制得的。此過程將晶型sio2轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷偷牟Ａ垠w。熔融石英熔化溫度約1713，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劇變而破裂，是理想的熔模鑄造制型的耐火材料，可作為面層或背層

2、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。熔融石英熱膨脹系數(shù)小，有利于防止型殼在脫蠟和焙燒過程中開裂、變形，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)定性好；型殼高溫抗蠕變能力提高。熔融石英溫度較低時(shí)的導(dǎo)熱性較差，熱容量小，僅為鋯砂的一半，大多數(shù)金屬液對(duì)它的潤濕性較差，使得金屬凝固層與型殼內(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，更易獲得健全鑄件。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

3、為酸性，能采用堿煮、堿爆等化學(xué)清砂方法去除型殼。熔模鑄造用熔融石英，其中sio2所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)為99.5%，配涂料用的粉料最好是270目或320目細(xì)粉占50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），200目和120目粉各占25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。耐火材料化學(xué)組成化學(xué)性質(zhì)熔點(diǎn)/莫氏硬度密度/（g/cm3)膨脹系數(shù)/10-71/熱導(dǎo)率/w/(m2.k)浸出性比較顏色熔融石英sio2酸性171372.251.951在熱濃堿和氫酸條件下有良好的可溶性白色電熔剛玉al2o3兩性203093.994.08612.560在熱堿條件下反應(yīng)很差白色莫來石3al2o32sio2兩性2030672.72.9541.214在熱堿條件下有輕微反應(yīng)

4、灰色到棕黃色高嶺石熟料弱酸性1700179052.42.650-在熱堿條件下有輕微反應(yīng)灰色到棕黃色鋯砂zrsio4弱酸性99.70.170.0350.0250.0120.007599.80.250.250.50.060.050.020.010.0010.015注：表中數(shù)據(jù)適用于普通真空熔鑄硅基陶瓷型芯。3.2熔融石英制殼工藝特點(diǎn)近來國內(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。（1） 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

5、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：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270#或320#細(xì)粉50%，200#和120#粉料各占25%。涂料漿中加入少量鈦白粉，以降低涂層的透明度。采用聚合物增強(qiáng)硅溶膠，并添加少量改善流平性的附加物。由此可見，推廣應(yīng)用熔融石英，還需要得到粘結(jié)劑生產(chǎn)廠商的大力支持和密切配合，國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。

6、（2） 作為面層撒砂材料，由于熔融石英砂粒形為多角形（見圖6），不利于蠟?zāi)Ｉ暇?xì)部位的充填，再加上密度小，砂粒容易架橋，形成浮砂，處置不當(dāng)，澆注時(shí)容易造成鋼液滲漏。對(duì)此，可適當(dāng)減小撒砂粒度，用70#/120#砂代替50#/100#砂；目前國產(chǎn)熔融石英砂中，粉塵含量高（見圖7），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)硅溶膠，也有利于減少浮砂。（3） 溫度/濕度變化對(duì)涂層干濕狀態(tài)的影響，比其他耐火材料更為敏感。因此，對(duì)上述工藝條件的控制要求更嚴(yán)格。（4） 由于熔融石英在1200附近轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞?，隨后，冷卻至300左右產(chǎn)生相變。所以，型殼

7、焙燒后應(yīng)盡快澆注。如果工藝要求必須二次焙燒，則焙燒溫度務(wù)必低于1000。（5） 由于熔融石英熱膨脹系數(shù)小，鑄件尺寸可能會(huì)變小。綜上所述，熔融石英用在背層材料，在技術(shù)上難度較小，用作面層材料，則需要下點(diǎn)功夫。熔融石英作為一種制殼材料，在我國推廣應(yīng)用，尚屬新生事物，需審慎從事，一切通過試驗(yàn)，防止大起大落。附件一、硅石的技術(shù)條件見表1附件二、硅石的分類和特性見表2表1硅石技術(shù)條件（yb2416-1981)級(jí)別化學(xué)成分/%耐火度/吸水率/%備注sio2al2o3cao特級(jí)980.50.417503.0耐火度和吸水率，如供方可保證達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，一般不作兩項(xiàng)指標(biāo)一級(jí)971.00.517304.0二級(jí)961

8、.31.017104.0表2硅石的分類和特性工藝分類巖石分類主要產(chǎn)地顏色礦物組成化學(xué)組成石英晶粒/mm轉(zhuǎn)化性能制磚適應(yīng)性備注結(jié)晶硅石脈石英吉林江密峰乳白色石英為主，質(zhì)地純凈，有的夾有紅色或黃褐色水銹sio299%很大，大于2特慢轉(zhuǎn)化因難轉(zhuǎn)化，制磚時(shí)廢品率可能高石英巖河南鐵門、遼寧石門灰白、淺灰色石英為主，有的含有黏土、云母、綠泥石、長石、金紅石赤鐵礦、褐鐵礦等sio2大于98%0.150.25特慢轉(zhuǎn)化可制各種硅磚我國各地的硅石多屬此類型工藝分類巖石分類主要產(chǎn)地顏色礦物組成化學(xué)組成石英晶粒/mm轉(zhuǎn)化性能制磚適應(yīng)性備注膠結(jié)硅石石英砂巖淡黃、淡紅色石英為主，含量90%以上，少量長石、云母；膠結(jié)物為硅質(zhì)sio295%以上，混有一定雜質(zhì)，al2o31%3%；r2o1%2%粗粒（10.5）到細(xì)粒（0.250.1）制造一般磚燧石巖山西五臺(tái)山赤白、青白基質(zhì)為玉髓，其中含有脈石英晶粒，有的含有氧化鐵、石灰石、綠泥石sio295%