CN104030708B - 一种精密铸造用砂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精密铸造技术领域，具体公开了一种精密铸造用砂及其制备方法。由下述质量百分含量的原料制得：铝土矿79-95%、粘土3-20%、锰矿石0.5-5%、赤铁矿0.2-1%。将各原料粉碎后制成混合粉，再经造粒、干燥，然后烧制而成。本发明方法能耗低、成品率高、成本低，并且制备的精密铸造用砂的抗破碎能力强，且氧化铝含量稳定性及体积密度（较小）方面明显优于宝珠砂，可以大大提高铸造砂的再生利用率，为铸造企业降低生产成本提高经济效益。因此，目前有很好地市场前景。

Description

一种精密铸造用砂及其制备方法
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种精密铸造用砂及其制备方法。
背景技术
在铸造工艺中，大都会先选用适宜的铸型材料（一般铸造砂占70%以上）进行铸模后再浇铸，因此，铸造砂选用对铸造来说也非常关键，特别是精密铸造。目前，因受环保、职业健康要求的影响，硅砂的用量在迅速减少，耐火度高、体积密度较低的宝珠砂（主要成分为刚玉）倍受精密铸造企业的青睐，用量在迅猛增长。但是，宝珠砂是采用把铝矾土电熔后再喷吹冷却的方法获取，存在着能耗高、成品率低（因喷吹法粒径难以控制）一般在50%以下、产量低、成本高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能耗低、成品率高、成本低的精密铸造用砂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种精密铸造用砂，由下述质量百分含量的原料制得：铝土矿79-95%、粘土3-20%、锰矿石0.5-5%、赤铁矿0.2-1%。
进一步，以质量百分含量计：铝土矿中Al2O360-75%、Fe2O3＜2%；粘土中Al2O330-38%、SiO2＜45%、Fe2O3＜2.5%；锰矿石中MnO245-55%；赤铁矿中Fe2O3＞80%。
制备方法，包括如下步骤：
（1）混合粉制备：a、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按比例配料，混合均匀，得混合粉1；或者把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按比例配料后再研磨成325目通过率大于99%的细粉，得混合粉1；b、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至D50＜6μm，得混合粉2；或者把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至325目通过率大于99%且D50＜6微米，得混合粉2；
（2）造粒：先将混合粉1送去造粒，造粒后经筛选，加入混合粉2继续造粒，直至得到表面光滑（80倍显微镜下观察表面无毛刺）的铸造砂半成品；
（3）干燥：将铸造砂半成品进行干燥，得干半成品；
（4）烧制：干半成品在1350-1420℃下烧结0.5-1.5h，得成品。
较好地，分2-5次加入混合粉2。
进一步，将铸造砂半成品在150-500℃条件下进行干燥直至水分质量含量小于1%，得干半成品。
本发明采用烧结法生产精密铸造用砂，配方可调，而宝珠砂采用电熔法，配方不可调节，因此精密铸造用砂的氧化铝含量稳定性优于宝珠砂；本发明方法中，粒径容易得到控制因而成品率也相对宝珠砂较高，无需采用高电耗的电熔炉因而能耗低，有效地克服了喷吹法生产宝珠砂的缺陷，特别是制造成本较宝珠砂每吨可降低700元。另外，烧结铸造砂的抗破碎能力强，体积密度（较小）方面明显优于宝珠砂，可以大大提高铸造砂的再生利用率，为铸造企业降低生产成本提高经济效益。因此，目前有很好的市场前景。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明中的原料可按照下述技术指标通过市购获得：以质量百分含量计：铝土矿中Al2O360-75%、Fe2O3＜2%；粘土中Al2O330-38%、SiO2＜45%、Fe2O3＜2.5%；锰矿石中MnO245-55%；赤铁矿中Fe2O3＞80%。
实施例1
精密铸造用砂的制备方法，包括如下步骤：
（1）混合粉制备：a、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%（质量百分数，下同）的细粉，按下述质量百分比配料：铝土矿79%、粘土20%、锰矿石0.5%、赤铁矿0.5%，混合均匀，得混合粉1；b、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至D50＜6μm，得混合粉2；
（2）造粒：将混合粉1放入造粒锅内，匀速转动及喷雾（水雾，下同）作用下成粒，根据生产需求把经筛选后的粒径合格颗粒{根据烧结收缩率情况，应略大于目标成品粒径，下同}再放入造粒锅内，再在匀速转动及喷雾作用下第1次加入混合粉2造粒，观察颗粒表面，表面不光滑，再在匀速转动及喷雾作用下第2次加入混合粉2造粒，观察颗粒表面，此时表面光滑，停止喷雾再转动10min，得到表面光滑的铸造砂半成品；其中所述的表面光滑是指80倍显微镜下观察表面无毛刺；
（3）干燥：铸造砂半成品置于干燥设备中，在150℃条件下，干燥至水分小于1%的干半成品；
（4）烧制：干半成品置于回转窑内，在1350℃下，经0.5小时烧制为成品。
实施例2
精密铸造用砂的制备方法，包括如下步骤：
（1）混合粉制备：a、把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按下述质量百分比配料：铝土矿95%、粘土3%、锰矿石1%、赤铁矿1%，配料后再研磨成325目通过率大于99%的细粉，得混合粉1；b、把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至325目通过率大于99%且D50＜6微米，得混合粉2；
（2）造粒：将混合粉1放入造粒锅内，匀速转动及喷雾作用下成粒，根据生产需求把经筛选后的粒径合格颗粒再放入造粒锅内，再在匀速转动及喷雾作用下第1次加入混合粉2，观察颗粒表面，表面不光滑，再在匀速转动及喷雾作用下第2次加入混合粉2造粒，观察颗粒表面，表面仍然不光滑，继续第3次加入混合粉2造粒，观察颗粒表面，此时表面光滑，停止喷雾再转动30min，得到表面光滑的铸造砂半成品；其中所述的表面光滑是指80倍显微镜下观察表面无毛刺；
（3）干燥：铸造砂半成品置于干燥设备中，在500℃条件下，干燥至水分小于1%的干半成品；
（4）烧制：干半成品置于回转窑内，在1420℃下，经1.5小时烧制为成品。
实施例3
精密铸造用砂的制备方法，包括如下步骤：
（1）混合粉制备：a、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按下述质量百分比配料：铝土矿88%、粘土6.8%、锰矿石5%、赤铁矿0.2%，混合均匀，得混合粉1；b、把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至325目通过率大于99%且D50＜6微米，得混合粉2；
（2）造粒：将混合粉1放入造粒锅内，匀速转动及喷雾作用下成粒，根据生产需求把经筛选后的粒径合格颗粒再放入造粒锅内，再在匀速转动及喷雾作用下第1次加入混合粉2造粒，观察颗粒表面，表面不光滑，再在匀速转动及喷雾作用下第2次加入混合粉2造粒，观察颗粒表面，表面仍然不光滑，如此重复添加混合粉2直至共计添加5次后，观察颗粒表面，表面光滑，停止喷雾再转动20min，得到表面光滑的铸造砂半成品；其中所述的表面光滑是指80倍显微镜下观察表面无毛刺；
（3）干燥：铸造砂半成品置于干燥设备中，在300℃条件下，干燥至水分小于1%的干半成品；
（4）烧制：干半成品置于回转窑内，在1380℃下，经1小时烧制为成品。
按实施例1-3的方法分别制备30-50目精密铸造砂，同时以现有技术（采用把铝矾土电熔后再喷吹冷却的方法获取）制备的30-50目宝珠砂为对照，进行对比，结果见下表：本发明方法能耗低，成品率高，特别是制造成本较宝珠砂每吨可降低700元。另外，本发明制备的精密铸造砂的抗破碎能力强，体积密度（较小）方面明显优于宝珠砂，可以大大提高铸造砂的再生利用率，为铸造企业降低生产成本提高经济效益。

Claims (4)

1.一种精密铸造用砂，其特征在于由下述质量百分含量的原料制得：铝土矿79-95%、粘土3-20%、锰矿石0.5-5%、赤铁矿0.2-1%；以质量百分含量计：铝土矿中Al2O360-75%、Fe2O3＜2%；粘土中Al2O330-38%、SiO2＜45%、Fe2O3＜2.5%；锰矿石中MnO245-55%；赤铁矿中Fe2O3＞80%；制备方法包括如下步骤：
（1）混合粉制备：a、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按比例配料，混合均匀，得混合粉1；或者把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按比例配料后再研磨成325目通过率大于99%的细粉，得混合粉1；b、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至D50＜6μm，得混合粉2；或者把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至325目通过率大于99%且D50＜6微米，得混合粉2；
（2）造粒：先将混合粉1送去造粒，筛选后加入混合粉2继续造粒，直至得到表面光滑的铸造砂半成品；
（3）干燥：将铸造砂半成品进行干燥，得干半成品；
（4）烧制：干半成品在1350-1420℃下烧结0.5-1.5h，得成品。
2.一种制备如权利要求1所述的精密铸造用砂的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）混合粉制备：a、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按比例配料，混合均匀，得混合粉1；或者把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按比例配料后再研磨成325目通过率大于99%的细粉，得混合粉1；b、将铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别磨成325目通过率大于99%的细粉，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至D50＜6μm，得混合粉2；或者把铝土矿、粘土、锰矿石、赤铁矿分别破碎成小于10mm的碎块，按与混合粉1同样的比例配料后再研磨至325目通过率大于99%且D50＜6微米，得混合粉2；
（2）造粒：先将混合粉1送去造粒，筛选后加入混合粉2继续造粒，直至得到表面光滑的铸造砂半成品；
（3）干燥：将铸造砂半成品进行干燥，得干半成品；
（4）烧制：干半成品在1350-1420℃下烧结0.5-1.5h，得成品。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：分2-5次加入混合粉2。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：将铸造砂半成品在150-500℃条件下进行干燥直至水分质量含量小于1%，得干半成品。
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