用水玻璃基型砂代替树脂砂及应用.pdfVIP

第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集 用水玻璃基型砂代替树脂砂的应用 熊星之 (青岛4808工厂，山东青岛266001) 摘要：水玻璃基型砂是一种以普通水玻璃经环保活性粉液改性和多功能溃散胶水组合为粘结剂的铸 造型砂，显著改善了传统水玻璃砂的溃散性和回收性。铸造旧砂块经水泡或与水结合经锤击形成砂 浆，然后进行搅拌擦洗，使砂粒表面残留的粘结剂溶入水中，再将湿砂晒干或烘干，达到全部旧砂的循 环使用，洗砂产生的污水经盐酸调节pH值，再加入沉淀剂，使其转变为可回用的清水，从而实现铸造 生产废砂废水零排放。由于型砂采用以二氧化碳瞬硬为主的硬化方法，粘结剂无毒无味，从而突显了 此型砂能实现绿色低碳铸造生产的优点。此外，该型砂生产的铸件质量可达到甚至超过树脂砂的水 平。生产效率高于手工湿型砂造型一倍以上。由于铸型的刚性和透气性高，能使铁液利用率及铸件成 品率达95％以上。因此，采用该型砂生产的铸件综合成本不仅大幅度低于树脂砂，而且不会高于湿型 砂工艺，生产效率提高，劳动环境显著改善。 介绍山东潍坊某年产万吨铸铁件的铸造厂，采用水玻璃基型砂代替树脂砂，使用原树脂砂设备， 少量投资添置了简易的旧砂湿法再生及二氧化碳供气设备，四年来，旧砂全部循环利用，未添加新砂， 每吨型砂的单价由原树脂砂的200元降至不足100元，还消除了树脂砂易产生的铸件表面波纹状缺 陷，取得了显著的经济和社会效益。 1水玻璃基型砂 1．1水玻璃基型砂的混制及硬化机理 水玻璃基型砂由原砂与水玻璃基粘结剂混制而成。水玻璃基粘结剂由改性水玻璃与多功能溃散 剂胶水组成，改性水玻璃是将一定规格的普通水玻璃经环保活性剂处理而成，多功能溃散剂胶水是一 种多组元表面活性剂溶液。型砂可经二氧化碳吹人瞬硬，也可通过接收热能或微波而硬化。由于改性 水玻璃中的活性剂会形成高分散度的骨架结构，能限制水玻璃凝胶胶粒长大而细化，又由于多功能溃 散剂胶水具有极好的润湿性，在较短的混砂时间里使每颗砂粒包覆上一层均质的溶液薄膜，能形成氢 键结合，产生很强的粘结力，提高型砂的常温强度，这样，在二氧化碳硬化的条件下，只需加入占砂重 3％-4％左右的改性水玻璃及占改性水玻璃量三分之一的多功能溃散胶水，就可使铸型具有很高的强 度和刚度，以抵挡球铁件凝固表层的变形、胀大，从而为实现球墨铸铁的无冒口铸造创造了铸型条件， 并能有效提高铸件的尺寸精度。 在高温下，由于改性溶液中的有机组分因挥发、燃烧使水玻璃粘结膜中产生气泡、缝隙，而当型砂 冷却时，改性溶液中的无机组分会析出对粘结膜产生破坏、割裂作用的晶相，且其热膨胀系数远大于 硅酸盐玻璃，从而产生较大应力，导致粘结膜开裂。又由于在高温时，多功能溃散剂胶水中各组分会剧 烈分解，促使水玻璃粘结膜进一步割裂，而其残留灰分还能降低熔融水玻璃对砂粒的浸润性，这样，使 型砂又具有良好的溃散性和回收性。由于水玻璃基型砂比传统水玻璃砂大幅度降低了水玻璃加入量， 而其旧砂中的绝大部分残留水玻璃又易通过湿法再生溶入水中，能使再生砂内氧化钠含量达到可作 单一砂的范围，污水经处理可循环利用，这为铸造废砂废水零排放创造了条件。 传真：0532E—mail：xiongxzlfi@126．P．om I。。_’610。·——— 用水玻璃基型砂代替树脂砂的应用 1．2水玻璃改性操作 配比：水玻璃(模数2．2—2．4，波美度50～51)100 kg，改性液(铸铁、有色合金用)0．625kg，改性粉甲 (大包，铸钢用)0．625 kg。将改性粉乙缓慢加入温水中，同时不断搅 kg，改性粉乙(小包)12．59，水6．25 拌，直止溶解均匀成拉丝状溶液。将改性液或改性粉甲缓慢加入拉丝状溶液中，同时不断搅拌，直止溶 解均匀，形成改性溶液。在搅拌下将配制好的改性溶液缓慢加入水玻璃中直至反应均匀。 1．3多功能溃散剂胶水配制 配比：表面活性剂甲(大包)10 kg，表面活性剂乙(小包)O．2kg，水100kg。将表面活性剂乙缓慢 加入盛有定量温水的容器中，同时不断搅拌，