CN101362190A - 水玻璃粘结剂的复合固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水玻璃粘结剂的复合固化方法，包括下列步骤：a.将硅铁粉和氟硅酸钠碾磨后过200目筛网，组成复合固体固化剂，控制其中的硅氟比为(1～2)∶(2～1)；b.旧砂70％(wt)、新砂30％(wt)组成原砂，以100重量份的原砂计，加入占水玻璃重量10％～20％的复合固体固化剂干混3分钟，然后加入4重量份的水玻璃湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒。本发明起模快，生产率高，又能提高终强度和存放性的优点，同时还能降低水玻璃用量，提高溃散性，并且在成本，原料来源等方面具有综合优势，是一种较为理想的水玻璃固化方法。

Description

水玻璃粘结剂的复合固化方法

技术领域

本发明涉及铸造行业用的水玻璃粘结剂的固化方法。

背景技术

水玻璃砂由于具有价格低、来源广、使用方便、对环境基本上无污染等特点，因而在铸钢、铸铁、有色铸造中广泛使用，但其高温溃散性和铸型存放性差等缺点，阻碍其应用范围的扩大，因此改善和提高水玻璃砂的性能一直是国内外铸造界重要研究工作之一。水玻璃砂常用的硬化工艺为CO₂气体硬化法和自硬法。CO₂气体硬化工艺法吹气后即可硬化起模，因此生产率高。但水玻璃固化不充分，铸型终强度较低。为提高铸型强度，生产中常用提高水玻璃加入量的方法，一般水玻璃加入量高达7％～8％，导致水玻璃含量过高，型砂溃散性很差；自硬水玻璃砂(如有机酯法)，虽然水玻璃加入量减到4％，使型砂水份低，溃散性好，终强度高。但是存在起模时间长，生产效率低和型砂可使用时间短等不足。

目前，铸造行业常用的水玻璃粘结剂的固化方法有：(1)有机酯固化法，此法是采用液体的有机酯作水玻璃的固化剂。有机酯在强碱性水玻璃溶液的作用下，水解为醇与酸。醇有很强的亲水性，它可夺去水玻璃的水分，构成它的溶剂化水。酸与水玻璃反应，析出醋酸钠，它也有一定的亲水性，能夺取水玻璃的水分，构成它的结晶水。在酸化和脱水双重作用下，使水玻璃砂固化。这种固化工艺可使型、芯砂具有很高的强度，水玻璃加入量可降至3.0％以下，适用于各种大型铸钢件的生产。缺点是型芯砂硬化速度慢、脆性大、存放性和流动性较差。(2)CO₂固化法，此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于操作方便、使用灵活、无毒无味、在国内外大多数的铸钢件生产中，得到了广泛的应用。此法优点：固化速度快，几秒就固化了；缺点是：型芯砂强度低，含水量大，易吸潮，溃散性差，氧化钠与二氧化碳起反应形成碳酸氢钠，存放性差，易产生白霜，目前大多用于中、小型铸钢件生产。(3)粉状固化剂法，目前使用的固体粉状固化剂有硅铁粉、炉渣、赤泥等，此法工艺简单、操作方便，但存在固化速度较慢，不易混匀的不足。

由此可知，目前水玻璃粘结剂采用单一的固化方法很难获得令人满意的效果，为充分发挥水玻璃砂的优点，克服其不足，应充分发挥一些固化方法的优点，采用多种固化剂，进行水玻璃的复合固化，也需要科研人员将某些固化方法进行合理的组合，优势互补，使水玻璃粘结剂能发挥最大的粘结强度和提高有关性能，从而提高铸件的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水玻璃粘结剂的复合固化方法，该方法起模快，生产率高，又能提高终强度和存放性，同时能降低水玻璃用量，提高溃散性，在成本，原料等方面具有综合优势。

本发明技术方案：一种水玻璃粘结剂的复合固化方法，包括下列步骤：

a.将硅铁粉和氟硅酸钠碾磨后过200目筛网，组成复合固体固化剂，控制其中的硅铁粉:氟硅酸钠的重量比为(1～2):(2～1)；

b.旧砂70％(wt)、新砂30％(wt)组成原砂，以100重量份的原砂计，加入占水玻璃重量10％～20％的复合固体固化剂干混3分钟，然后加入4重量份的水玻璃湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒，吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min，即时抗压强度达到0.08～0.16MPa，24小时抗压强度达到0.95～1.25MPa，48小时抗压强度1.15～1.45MPa。

本发明的有益效果，本发明将CO₂气体固化法和硅铁粉和氟硅酸钠两种固体固化剂相结合对水玻璃砂进行固化。结果表明本发明能达到起模快，生产率高，又能提高终强度和存放性的优点，同时还能降低水玻璃用量，提高溃散性，并且在成本，原料来源等方面具有综合优势，是一种较为理想的水玻璃固化方法。本发明集三种固化剂的优点于一体，其中CO₂固化法的固化速度快，但终强度较低(固化时间10～60秒，抗压强度0.8～1.8MPa)。硅铁粉固化法，能除去水玻璃中的水分，增加水玻璃粘结膜中的二氧化硅的量，大幅度提高粘结膜的强度，固化速度低于CO₂固化法(固化时间1小时，抗压强度4.3～4.9MPa)。氟硅酸钠固化法中的氟硅酸钠能稳定水玻璃中的钠离子，防止产生“白霜”，提高存放性，固化速度慢(固化时间24小时，抗压强度0.8～0.9MPa)。本发明结合了这三种固体固化剂的优点，能最大限度的提高水玻璃砂的终强度和铸型的存放性。

附图说明

图1是四种单一固化方法固化强度比较曲线图；

图2是氟硅酸钠和硅铁粉复合固化剂与CO₂的复合固化法与单一CO₂固化法比较曲线图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步详细描述：一种水玻璃粘结剂的复合固化方法，包括下列步骤：

a.将硅铁粉和氟硅酸钠碾磨后过200目筛网，组成复合固体固化剂，控制其中的硅铁粉:氟硅酸钠的重量比为(1～2):(2～1)；

b.旧砂70％(wt)、新砂30％(wt)组成原砂，以100重量份的原砂计，加入占水玻璃重量10％～20％的复合固体固化剂干混3分钟，然后加入4重量份的水玻璃湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒，吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min，即时抗压强度达到0.08～0.16MPa，24小时抗压强度达到0.95～1.25MPa，48小时抗压强度1.15～1.45MPa。

本发明将硅铁粉(75硅铁)和氟硅酸钠(工业纯)碾磨后过200目筛网，根据需要按一定的重量比例(以下简称硅氟比)混合，组成复合固体固化剂，采用铸造企业常用的碾轮式混砂机，将原砂和复合固化剂进行干混，然后加入水玻璃进行湿混，将混制完成的型砂进行造型，或制芯，所制得的铸型或型芯，采用CO₂固化法中的盖罩法或插管法进行固化，直至铸型或型芯达到脱模所需的强度。图1和图2给出了传统四种单一固化方法固化强度与本发明复合固化法的对比试验数据，由此可知本发明具有起模快，生产率高，又能提高终强度和存放性，同时能降低水玻璃用量，提高溃散性，在成本，原料等方面具有综合优势。

实施例1

原砂(旧砂70％(wt)，新砂30％(wt))100％，复合固体固化剂10％(wt)(占水玻璃加入量)(硅铁粉：氟硅酸钠的重量比简称“硅氟比”为1:2)，干混3分钟，加入水玻璃(模数M＝2.35，波美度51°Be’)4％(wt)(以100份砂重量计)，进行湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂(工业纯CO₂气体)固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒(吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min)，即时抗压强度0.08～0.16MPa，24小时抗压强度0.95～1.15MPa，48小时抗压强度1.15～1.25MPa。

实施例2

原砂(旧砂70％(wt)，新砂30％(wt))100％，复合固体固化剂15％(wt)(占水玻璃加入量)(硅氟比为1:2)，干混3分钟，加入水玻璃(模数M＝2.35，波美度51°Be’)4％(以100份砂重量计)，进行湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂(工业纯CO₂气体)固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒(吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min)，即时抗压强度0.08～0.16MPa，24小时抗压强度1.05～1.20MPa，48小时抗压强度1.25～1.45MPa。

实施例3

原砂(旧砂70％(wt)，新砂30％(wt))100％，复合固体固化剂15％(wt)(占水玻璃加入量)(硅氟比为1:1)，干混3分钟，加入水玻璃(模数M＝2.35，波美度51°Be’)4％(以100份砂重量计)，进行湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂(工业纯CO₂气体)固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒(吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min)，即时抗压强度0.08～0.16MPa，24小时抗压强度1.10～1.25MPa，48小时抗压强度1.30～1.35MPa。

实施例4

原砂(旧砂70％(wt)，新砂30％(wt))100％，复合固体固化剂20％(wt)(占水玻璃加入量)(硅氟比为2:1)，干混3分钟，加入水玻璃(模数M＝2.35，波美度51°Be’)4％(以100份砂重量计)，进行湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂(工业纯CO₂气体)固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒(吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min)，即时抗压强度0.08～0.16MPa，24小时抗压强度1.25～1.35MPa，48小时抗压强度1.45～1.65MPa。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种水玻璃粘结剂的复合固化方法，包括下列步骤：

a.将硅铁粉和氟硅酸钠碾磨后过200目筛网，组成复合固体固化剂，控制其中的硅铁粉：氟硅酸钠的重量比为(1～2):(2～1)；

b.旧砂70％(wt)、新砂30％(wt)组成原砂，以100重量份的原砂计，加入占水玻璃重量10％～20％的复合固体固化剂干混3分钟，然后加入4重量份的水玻璃湿混6分钟，将混制完成的型砂造型或制芯，采用CO₂固化法中的盖罩法或插管法进行固化30～60秒，吹气压力为0.1～0.12MPa，流量44～50L/min，即时抗压强度达到0.08～0.16MPa，24小时抗压强度达到0.95～1.25MPa，48小时抗压强度1.15～1.45MPa。