CN103341587A - 一种覆膜砂及其免烧再生工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于新材料领域，公开了一种覆膜砂，由硅砂，黄铁矿粉，酚醛树脂，双酚A型环氧树脂，苯酚磺酸，短肽，硼酸，二硫化钼，乌洛托品溶液，硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉制备而成。本发明还公开了覆膜砂旧砂的免烧回收工艺。本发明制备覆膜砂具有较高的热抗拉强度和低发气性，具有稳定的存放性能，并且铸件废品率较低。

Description

一种覆膜砂及其免烧再生工艺

 

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种覆膜砂及其免烧再生工艺。

 

背景技术

覆膜砂是树脂覆膜砂 （Resin Coated Sand）的简称，是随着壳型法造型而发明的一种新型造型材料，是在二次大战中由德国克罗宁（Croning）先生发明的，战后作为战利品公布于世。50年代已在国外普及推广，随着国外机械行业尤其是汽车行业的发展，对铸件质量要求愈来愈高，如铸件表面和尺寸精度提高，薄壁铸件增加，铸件内部缺陷降低等等，覆膜砂技术在国外得到了稳步发展。而在我国，覆膜砂技术起步比较晚，发展也较慢。在60年代初，才由洛阳拖拉机厂开始采用，几十年来，在大专院校、科研单位、相关企业的共同努力下，我国的覆膜砂在工艺、设备和应用方面取得了大量成果，并且覆膜砂的产量稳步提高。现有的覆膜砂存在多种缺陷，如热抗拉强度、热抗弯强度以及发气性不合格，而且原料比较昂贵，成本较高。

覆膜砂工艺也会产生一些问题，在过去，用覆膜砂制的型、芯在浇注及落砂后，这些旧砂都作为废砂弃掉，从未作再生处理，这是很不合理的。弃掉这些旧砂，造成了环境污染，影响了生态发展，浪费了原砂资源，提高了生产成本，而且这些旧砂绝大部分受热温度超过了硅砂的相变温度，如能再生砂并代替原砂生产覆膜砂，其性能要比用原砂好的多，如砂粒更趋圆整，粒度分布更均匀，角形系数稍有降低，热态抗拉强度、常温抗拉强度有所提高，发气量有所降低，与金属液接触时其热膨胀要小的多，对于铸件易出现的气孔、粘砂、变形等问题有明显的效果，大大降低了铸件的废品率，保证了产品质量。因此，对旧砂的回收无论是从社会效益上还是从经济效益上讲意义都非常重大。

目前，国内的覆膜砂旧砂再生回收方式是：对浇注及落砂后的旧砂，直接进行碎碎、筛分、磁选处理，然后进入热法再生装置，对旧砂加热到700℃以上进行焙烧，使其表面的粘结剂膜烧去或烧焦，然后再对其进行抽风去灰并且降温到适合混制覆膜砂的温度，进行混制覆膜砂，从而达到旧砂的回收再利用。此工艺能解决覆膜砂的再生问题，但也存在着一些缺陷，如消耗能量过大（加热温度高及要冷却温度差大），生产率低（只能达到 2-3t/h）等问题，如何能够更好实现覆膜砂的再生，解决上述问题就成为了关健。为了更好地满足社会发展的需求，为了更好的适应市场的发展，一种生产效率高、无污染、经济效益好的覆膜砂再生回收工艺的开发与应用已势在必行。 

 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种覆膜砂，其具备热抗拉强度和低发气性，提高覆膜砂的熔点并且降低了废品率。本发明还提供了一种覆膜砂旧砂的免烧回收工艺。本发明是通过以下方案来实现的，

    一种覆膜砂，其由如下重量份的原料制备而成：

硅砂1000份，黄铁矿粉10份，酚醛树脂5份，双酚A型环氧树脂2份，苯酚磺酸1份，短肽1份，硼酸1份，二硫化钼1份，乌洛托品溶液2份，硬脂酸锌1份，白云石粉1份，滑石粉1份，石墨粉1份。

所述硅砂的SiO2含量在95%以上，粒度为100目；

所述黄铁矿粉的粒度为100目，制备方法如下：将黄铁矿石经过碎矿机破碎，保持矿石颗粒的粒径在1cm以下，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的黄铁矿粉；

所述乌洛托品溶液是由乌洛托品（C₆H₁₂N₄）与水按重量比为1：2进行混合制得；

所述硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉的粒径均控制在500目以上；

制备方法如下：

按照上述重量份取硅砂和黄铁矿粉，搅拌均匀得到复合物1备用；

按照上述重量份取酚醛树脂，双酚A型环氧树脂，苯酚磺酸，短肽，硼酸以及二硫化钼，依次添加到搅拌机中，搅拌均匀，静置10分钟，得到复合物2；

按照上述重量份取硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉，混合均匀得到复合物3；

将复合物1均匀加热到160℃，随后加到混砂机中，立即加入复合物2，进行搅拌混合，时间控制在40秒，得到复合物4；然后复合物4中添加乌洛托品溶液，搅拌混合时间控制在70秒，得到复合物5，；往复合物5中添加复合物3后，混合均匀得到复合物6，随后进入冷却槽，冷却到25℃，即得。

本发明还公开了一种覆膜砂旧砂的免烧再生工艺，其利用了浇注后铸件产生的余热对旧砂进行脱膜再生，具体步骤为：收集上述覆膜砂旧砂置于砂箱内，利用浇注后铸件产生的余热，使得砂箱的温度达到700℃以上，持续时间在10min，对旧砂进行脱膜处理。该工艺节约了能耗，降低了成本，是一种新型的覆膜砂再生回用工艺。

本发明取得的主要有益效果如下：

本发明制得的覆膜砂具有较高的具有较高的热抗拉强度和低发气性，各种性能均优于现有技术方法制备的覆膜砂；

本发明较现有技术的制备方法，节省了原料，大大节省了成本，适合工业化生产；

本发明特种覆膜砂水套砂芯造成的废品降为0.5%以下，废品率远低于普通覆膜砂生产水套砂芯的废品率；

本发明制备了特殊的交联剂和润滑剂，大大降低了降低成本，并且提高覆膜砂质量，采用较少的量即可获得较高的抗拉和抗弯强度，并且提高覆膜砂的熔点，减少覆膜砂的结块；

黄铁矿粉的加入，降低了乌洛托品分解的NH₃类的化合物分解成为原子氮的可能，从而降低了铸件中因氮元素引起皮下气孔的可能性；

本发明的覆膜砂在冷却槽温到25℃，可保证覆膜砂具有稳定的存放性能。

 

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

 

实施例1

一种覆膜砂，其由如下重量份的原料制备而成：

硅砂1000份，黄铁矿粉10份，酚醛树脂5份，双酚A型环氧树脂2份，苯酚磺酸1份，甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸三肽1份，硼酸1份，二硫化钼1份，乌洛托品溶液2份，硬脂酸锌1份，白云石粉1份，滑石粉1份，石墨粉1份。

所述硅砂的SiO₂含量在95%以上，粒度为100目；

所述黄铁矿粉的粒度为100目，制备方法如下：将黄铁矿石经过碎矿机破碎，保持矿石颗粒的粒径在1cm以下，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的黄铁矿粉；

所述乌洛托品溶液是由乌洛托品（C₆H₁₂N₄）与水按重量比为1：2进行混合制得；

所述硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉的粒径均控制在500目以上；

上述覆膜砂的制备方法如下：

按照上述重量份取硅砂和黄铁矿粉，搅拌均匀得到复合物1备用；

按照上述重量份取酚醛树脂，双酚A型环氧树脂，苯酚磺酸，甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸三肽，硼酸以及二硫化钼，依次添加到搅拌机中，搅拌均匀，静置10分钟，得到复合物2；

按照上述重量份取硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉，混合均匀得到复合物3；

将复合物1均匀加热到160℃，随后加到混砂机中，立即加入复合物2，进行搅拌混合，搅拌时间控制在40秒，得到复合物4；然后复合物4中添加乌洛托品溶液，搅拌混合时间控制在70秒，得到复合物5，；往复合物5中添加复合物3后，混合均匀得到复合物6，随后进入冷却槽，冷却到25℃，即得。

实施例2

    实施例1制备的覆膜砂的旧砂通过以下工艺回收：收集上述覆膜砂旧砂置于砂箱内，利用浇注后铸件产生的余热，使得砂箱的温度达到700℃以上，持续时间在10min，对旧砂进行脱膜处理。脱膜处理后的旧砂的指标为：灼烧减量小于0.1%，含水量小于0.2%，PH小于8，符合标准。

实施例3

本发明制备的覆膜砂的性能对照试验：

对比例一：现有技术中的常规覆膜砂主要包括以下组份，组份比例按重量份数计：100份原砂、2份酚醛树脂、0.6份乌洛托品，0.2份硬脂酸钙，制备方法如下：

原砂均匀加热到130℃，随后加到混砂机中，加入酚醛树脂，进行搅拌混合，然后添加乌洛托品和硬脂酸钙，混合均匀即得。

本发明实施例1制备的覆膜砂和对比例1制备的覆膜砂的各项性能参数如表1所示。 

表1 

	发气量（ml/g）	水套砂芯造成的废品率%	融着点（℃）	热抗拉/MPa	常温抗拉/MPa
						对比例1	14.6	7.1	101	1.34	2.05
实施例1	3.7	0.5	116	2.76	3.83

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.一种覆膜砂，其由如下重量份的原料制备而成：

硅砂1000份，黄铁矿粉10份，酚醛树脂5份，双酚A型环氧树脂2份，苯酚磺酸1份，短肽1份，硼酸1份，二硫化钼1份，乌洛托品溶液2份，硬脂酸锌1份，白云石粉1份，滑石粉1份，石墨粉1份。

2.如权利要求1所述的覆膜砂，其特征在于，所述硅砂的SiO₂含量在95%以上，粒度为100目；

所述黄铁矿粉的粒度为100目，其制备方法如下：将黄铁矿石经过碎矿机破碎，保持矿石颗粒的粒径在1cm以下，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的黄铁矿粉；

所述短肽为甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸；

所述乌洛托品溶液是由乌洛托品与水按重量比为1：2进行混合制得；

所述硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉的粒径均控制在500目以上。

3.如权利要求1或2的覆膜砂，其特征在于，所述覆膜砂按照如下方法制备而成：

1）按照重量份取硅砂和黄铁矿粉，搅拌均匀得到复合物1备用；

2）按照重量份取酚醛树脂，双酚A型环氧树脂，苯酚磺酸，短肽，硼酸以及二硫化钼，依次添加到搅拌机中，搅拌均匀，静置10分钟，得到复合物2备用；

3）按照重量份取硬脂酸锌，白云石粉，滑石粉以及石墨粉，混合均匀得到复合物3备用；

4）将复合物1均匀加热到160℃，随后加到混砂机中，立即加入复合物2，进行搅拌混合，搅拌时间控制在40秒，得到复合物4；然后往复合物4中添加乌洛托品溶液，搅拌混合时间控制在70秒，得到复合物5；往复合物5中添加复合物3后，混合均匀得到复合物6，随后进入冷却槽，冷却到25℃，即得。

4.权利要求1-3所述的覆膜砂的旧砂免烧回收工艺，其特征在于，

    收集权利要求1-3所述的覆膜砂的旧砂置于砂箱内，利用浇注后铸件产生的余热，使得砂箱的温度达到700℃以上，持续时间在10min，对旧砂进行脱膜处理。