1.发热保温覆盖剂及其主要作用
一般来说，冒口中金属液的热能损失主要以三种方式进行：热传导、热对流、热辐射。热传导主要发生在冒口的侧面，由金属液经冒口向砂型内传热；热对流和热辐射主要发生在冒口顶面，以高温金属液辐射传热和表面金属液向空气产生对流传热方式进行。对于明冒口，传导散失的热量很小，辐射造成的热损失在总热损失中占的比例最大，对流散热次之，而巨冒口越大，辐射热能损失占总热能损失的比例也越大。为了减缓冒口的散热速度，最常用而巨最有效的手段是采用发热保温覆盖剂。
发热保温覆盖剂投放于金属液表面时会燃烧并放出大量热量，同时发热剂的体积快速膨胀，形成多孔、低密度的高保温层，隔绝冒口金属液与空气的接触，防止对流与辐射传热，减少热损失，致使冒口金属液有着较慢的凝固速度。随着铸件的凝固，冒口金属液不断补缩，发热保温覆盖剂不断下沉，冒口金属液面上的发热保温覆盖剂形成稳定的层状，因此能够起到很好的保温绝热的效果。发热保温覆盖剂的使用能够延长冒口的凝固时间，提高冒口的补缩能力，改善冒口收缩形状，防止冒口中产生二次缩孔，增大冒口安全系数。
试验表明，在普通冒口上覆盖保温剂，可使冒口凝固时间延长1偌多；在保温冒口上覆盖保温剂，则可使凝固时间延长4偌多。由此可见，为了获得优良的冒口补缩状态，不但要考虑冒口侧面的保温，而巨更应重视冒口顶面的覆盖保温。冒口覆盖剂的主要功能是减小或杜绝冒口顶面辐射和对流的热能散失，其作用机理表现在保温和补偿两个方面。
（1）保温 覆盖剂中的保温材料在冒口金属液高温作用下，逐渐形成四个层次，即熔融层、烧结层、过渡层和膨胀保温层，也就是所谓的四层结构。目前铸造用发热保温覆盖剂多属此种结构。这对提高冒口的保温能力非常重要，它们能够有效地阻止对流、辐射，减缓热传导，从而起到绝热保温的作用。熔融层是覆盖剂与金属液接触后融化形成的，它的厚度与金属液温度、熔渣的有效热导率、覆盖剂熔化温度和速度有关。熔融层的形成起两个作用：一是能使保温层以比较纯净的低热导率物质存在，二是防止覆盖剂中含的碳渗入铸钢件中。烧结层是覆盖剂在高温作用下玻璃化所致，它的厚度与覆盖剂的熔化速度有关，即熔化速度越慢，烧结层厚度将越薄，甚至趋于消失。这一层随着金属液冷却体积收缩下沉而下沉，覆盖层完全不开裂，保温性能好。过渡层和膨胀保温层占整个覆盖层的65%以上，这两层使覆盖层具有一定的黑度和粗糙度，从而阻挡了金属液的热辐射，减少了辐射热损失。
（2）补偿 覆盖剂中的发热材料所产生的热量能够补偿冒口中金属液的热量损失，维持金属液的温度不下降。
2.发热保温覆盖剂的特性
发热保温覆盖剂的特性体现在以下几点：
（1）良好的覆盖性 覆盖剂加入冒口后，能在金属液表面迅速地铺展开来，形成均匀的覆盖层，在与金属液表面接触处形成一层导热性差、黏度适当和熔点低的渣液，并能随金属液面下降而下降，不结成硬渣壳。
（2）强的保温绝热性 覆盖剂在渣液液面上形成厚厚的固态多孔、轻质、粒状保温绝热层，既杜绝辐射热损失，又阻止对流热损失。
（3）缓慢发热性 覆盖剂中的发热材料能够在冒口凝固期间均匀缓慢地氧化发热，以弥补冒口热能的损失。(www.xing528.com)
满足以上三个条件，冒口中金属液的凝固是从侧面开始，逐渐向中心推进。在推进过程中，冒口顶面处的金属液始终处于液态，直到凝固层推至中心为止。
3.发热保温覆盖剂的主要材料组成
发热保温覆盖剂的良好性能与其化学组成、原料的选择、原料间的组合方式以及配比等因素有关。也就是说，良好的物理及化学性质、合理的覆盖特性及层状结构，是一种好的发热保温覆盖剂不可或缺的三个条件。
发热保温覆盖剂主要由发热材料、保温材料、触发剂和渣液形成材料四大部分组成。
（1）发热材料 覆盖剂中的发热材料主要有铝粉、硅铁粉、烟道灰、木炭和稻壳等。在冒口中金属液的高温作用下，发热材料发生反应而放出大量的热量，使覆盖剂温度迅速升高，从而降低冒口表面金属液的热量损失，延缓冒口中金属液温度下降的时间。
（2）保温材料 覆盖剂中保温材料选用热导率和密度均较小的酸化石墨、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和粉煤灰等。其中，酸化石墨遇热迅速膨胀，较快较完整地铺展在金属液的表面，形成绝热层；珍珠岩和蛭石在金属液的高温作用下膨化，形成内部具有微细孔隙的玻璃态相，既减小密度，又降低辐射和热对流损失；而粉煤灰则具有促进覆盖剂的铺展性和形成渣液的作用。
（3）触发剂 从反应的热力学角度来看，尽管覆盖剂中的发热材料在金属液的温度下能够发生铝热反应，但相对而言，覆盖剂中发热材料的含量要比保温材料的含量低得多，因此从动力学方面考虑，覆盖剂中发热材料的放热很难进行。为此，在覆盖剂中还添加了一种含氟的触发剂，以加快覆盖剂中放热反应的引燃时间，并保证反应顺利完全进行。
（4）渣液形成材料 渣液形成材料主要是中、低碳石墨。这类石墨除含碳外，还含有大量的SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等，外加少量调整渣液黏度和熔点的萤石和苏打。
发热保温覆盖剂在使用前，应预先称量所需的加入量并放入袋中，待金属液浇注完毕后迅速添加到冒口中金属液表面（有的发热保温覆盖剂在金属液上升到冒口指定高度时投入最佳，如金属液上升到冒口高度的3/4、1/3、1/2时等，具体何时投入，取决于不同发热保温覆盖剂产品的特点）。投入加热保温覆盖剂时应注意控制浇注高度，确保金属液不从冒口中溢出，建议在设计冒口时预留出发热保温覆盖剂的位置。如果发热保温覆盖剂在金属液面上分布不平坦均匀，应该耙平。覆盖剂投放后，不允许再点浇冒口。
发热保温覆盖剂在使用时，应该注意金属液的增碳问题，尤其是对于合金钢、不锈钢等，因有些发热保温覆盖剂含碳量大，会造成回炉料不能使用。这种情况下应该选用无碳冒口保温发热覆盖剂。
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