CN101941046A - 砂型用复合水玻璃粘结剂及其制作方法 - Google Patents

砂型用复合水玻璃粘结剂及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种砂型用复合水玻璃粘结剂及其制作方法，所述复合水玻璃粘结剂由下述重量份数的组分混配而成：水玻璃100份，秸秆粉面5-10份和水0.5-2份。其制作方法：①将秸秆烘干、粉碎，过不低于325目的筛，得秸秆粉面；②取步骤①所得的秸秆粉面5-10重量份，加入0.5-2重量份的水，搅拌均匀，得润湿的秸秆粉面；③在所述润湿的秸秆粉面中加入100重量份的水玻璃。采用本发明解决了采用水玻璃作为粘结剂的砂型溃散性差、难以回收再利用的问题；而且采用廉价的秸秆作为原料，与其它改善水玻璃砂溃散性方法相比，显著降低了砂型(芯)的成本。

Description

砂型用复合水玻璃粘结剂及其制作方法
技术领域
本发明涉及铸造领域，尤其是一种铸造砂型用的溃散性良好的复合水玻璃粘结剂。
背景技术
铸造行业中砂型(芯)用的粘结剂有粘土、水玻璃、树脂等。其中水玻璃作为一种无机化学粘结剂，具有价格低廉、来源广泛、无毒无味等优点，被广泛用于铸钢生产中。目前水玻璃砂硬化的主要方法有CO2硬化法和有机酯硬化法等。CO2硬化法的优点是硬化速度快、成本低、设备简单。突出的缺点是，由于硬化后的强度不够高，因此需要加入较多的水玻璃(通常为砂重的10％)，造成浇注后砂型溃散性差，铸件清理和旧砂再生困难。有机酯硬化可以充分发挥水玻璃的粘接能力，大大降低了水玻璃的加入量(通常为砂重的2.5-3.5％)，因此显著改善了水玻璃砂型的溃散性，是一种比较理想的硬化剂，在国外已普遍采用。但从国外引进的有机酯硬化剂价格昂贵，一般企业不敢问津。
申请号为200810058329.8的中国专利公开了一种铸造用水玻璃化学改性剂及其制备方法和用途，其成本较高，制备工艺复杂。
国内生产的有机酯硬化剂，有的残留强度还比较高，并且和CO2硬化方法来比价格还是比较高，因此制约了有机酯硬化方法的推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、能够显著降低水玻璃的加入量、显著提高砂型溃散性的砂型用复合水玻璃粘结剂及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种砂型用复合水玻璃粘结剂，由下述重量份数的组分构成：水玻璃100份，秸秆粉面5-10份，水0.5-2份；所述水玻璃模数M为2.4-2.8，密度1.32-1.68g/cm3。
优选的，所述秸秆粉面过不低于325目的筛。
优选的，所述水玻璃模数M为2.43，密度1.48g/cm3。
上述砂型用复合水玻璃粘结剂的制备方法，按照下述步骤进行：
①将秸秆烘干、粉碎，过不低于325目的筛，得秸秆粉面；
②取步骤①所得的秸秆粉面5-10重量份，加入0.5-2重量份的水，搅拌均匀，得润湿的秸秆粉面；
③在所述润湿的秸秆粉面中加入100重量份的水玻璃，得复合水玻璃粘结剂。
本发明在水玻璃中加入了绿色环保的湿润秸秆粉面，得到的复合水玻璃粘结剂。由于秸秆粉面的小尺寸(相当一部分为微米尺寸，有的已达到了纳米尺寸)效应大大提高了砂型的室温抗压强度，从而在采用廉价的CO2硬化法硬化和保证砂型的室温抗压强度满足铸造工艺要求的前提下，使砂型中水玻璃的加入量显著降低，从10％减少到了约7％，这会使高温金属液浇注后砂型的残留强度明显降低。同时也由于在高温下秸秆粉面的燃烧，大大降低了砂型的残留强度，也就是大大提高了它的溃散性。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：①解决了采用水玻璃作为粘结剂的砂型溃散性差、难以回收再利用的问题；②采用廉价的秸秆作为原料，与其它改善水玻璃砂溃散性方法相比较，显著降低了砂型(芯)的成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例中的复合水玻璃粘结剂由下述重量份数的组分构成：水玻璃(模数2.43，密度1.48g/cm3)100份，秸秆粉面7份，水1份。
上述粘结剂具体的制作方法是：
①将小麦秸秆烘干后，在粉碎机中将其粉碎，过325目筛，得秸秆粉面；
②取上述秸秆粉面7重量份，加入搅拌机中，再加入1重量份的水，然后将秸秆粉面和水搅拌，使秸秆粉面充分湿润均匀，得润湿的秸秆粉面；
③称取100重量份的水玻璃，倒入搅拌机中与已经湿润的秸秆粉面搅拌均匀，经这样处理所得的复合水玻璃粘结剂即可用于混砂造型了。
使用上述复合水玻璃粘结剂进行混砂造型时，型砂的配比为：石英砂100％，复合水玻璃粘结剂的加入量为石英砂重量的7％，采用CO2硬化法硬化。
上述方法制造的砂型，经CO2硬化后室温抗压强度约为2.54MPa；表面安定性好，为96.8％；1000℃残留强度低，为0.85MPa，大大低于普通水玻璃砂型CO2硬化的1000℃残留强度(约为1.5MPa)；砂型溃散性好，铸件清理和旧砂再生回用方便。
实施例二
本实施例中的复合水玻璃粘结剂由下述重量份数的组分构成：水玻璃(模数2.43，密度1.48g/cm3)100份，秸秆粉面5份，水0.5份。
上述粘结剂具体的制作方法是：
①将玉米或水稻秸秆烘干后，在粉碎机中将其粉碎，过350目筛，得秸秆粉面；
②取上述秸秆粉面5重量份，加入搅拌机中，再加入0.5重量份的水，然后将秸秆粉面和水搅拌，使秸秆粉面充分湿润均匀，得润湿的秸秆粉面；
③称取100重量份的水玻璃，倒入搅拌机中与已经湿润的秸秆粉面搅拌均匀，经这样处理所得的复合水玻璃粘结剂即可用于混砂造型了。
使用上述复合水玻璃粘结剂进行混砂造型时，型砂的配比为：石英砂100％，复合水玻璃粘结剂的加入量为石英砂重量的7％，采用CO2硬化法硬化。
上述方法制造的砂型，经CO2硬化后室温抗压强度约为2.80MPa；表面安定性好，为97.3％；1000℃残留强度低，为0.89MPa，大大低于普通水玻璃砂型CO2硬化的1000℃残留强度(约为1.5MPa)；砂型溃散性好，铸件清理和旧砂再生回用方便。
实施例三
所述粘结剂与实施例一不同的是：所述复合水玻璃粘结剂包括水玻璃(模数2.43，密度1.48)100份、秸秆粉面10份和水2份。
所制造的砂型，经CO2硬化后室温抗压强度约为2.35MPa；表面安定性好，为95.6％；1000℃残留强度低，为0.78MPa，大大低于普通水玻璃砂型CO2硬化的1000℃残留强度(约为1.5MPa)；砂型溃散性好，铸件清理和旧砂再生回用方便。
综上，采用本发明解决了采用水玻璃作为粘结剂的砂型溃散性差、难以回收再利用的问题；采用廉价的秸秆作为原料，与其它改善水玻璃砂溃散性方法相比较，显著降低了砂型(芯)的成本；而且复合水玻璃粘结剂的配制方法简单，材料环保。

Claims (5)

1.一种砂型用复合水玻璃粘结剂，其特征在于由下述重量份数的组分混配而成：水玻璃100份，秸秆粉面5-10份和水0.5-2份，所述水玻璃模数M为2.4-2.8，密度1.32-1.68g/cm3。
2.根据权利要求1所述的砂型用复合水玻璃粘结剂，其特征在于所述水玻璃模数M为2.43，密度1.48g/cm3。
3.根据权利要求1所述的砂型用复合水玻璃粘结剂，其特征在于所述秸秆粉面过不低于325目的筛。
4.根据权利要求2所述的砂型用复合水玻璃粘结剂，其特征在于所述秸秆粉面为小麦秸秆粉面、玉米秸秆粉面或水稻秸秆粉面。
5.根据权利要求1所述的砂型用复合水玻璃粘结剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：
①将秸秆烘干、粉碎，过不低于325目的筛，得秸秆粉面；
②取步骤①所得的秸秆粉面5-10重量份，加入0.5-2重量份的水，搅拌均匀，得润湿的秸秆粉面；
③在所述润湿的秸秆粉面中加入100重量份的水玻璃。
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