CN107021763A - 用再生砂制备的铸件浇注系统构件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用再生砂制备的铸件浇注系统构件及其制备方法，要解决的技术问题是铸造废旧砂回收再利用，提高纸质铸件浇注系统构件质量。本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，包括以下质量比的材料：纤维2～13份，耐火材料1.5～12份。本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件的制备方法，包括以下步骤：称量，制成浆料，制胚干燥，热压整形。本发明与现有技术相比，利用再生砂箱，实现资源的再利用，废旧报纸、书、纸降低纤维使用量，降低产品成本，减少废弃物，资源消耗少，绿色环保，得到的制品强度高，提高其匀度和平滑度，利于金属液流动，铸件浇注时金属液体流动不易损坏制品，制备工艺简单、降低能耗，成本低。

Description

用再生砂制备的铸件浇注系统构件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铸造构件及其制备方法，特别是一种浇注系统构件及其制备方法。
背景技术
砂型铸造时，每生产1吨铸件就会产生1～7吨的旧砂，给企业带来了巨大的经济负担，资源消耗和环境污染也都十分惊人，所以众多铸造企业都逐渐注重并实施铸造废旧砂的回收再利用，并取得了一定的成绩。通过再生砂回收方法回收到的再生砂中颗粒较细的部分不能应用于型砂制作，现有技术还没有较好的利用处理方法。与此同时，在传统铸造工艺中，以陶、瓷耐火材料制成的铸件浇注系统构件，用于构成浇注系统，这种陶、瓷耐火材料制成的铸件浇注系统构件应用了很长的时间，虽然制备方法已经成熟，但是它存在煅烧过程复杂、能耗高、环境污染大，构件重量大、易损坏，切割时粉尘大、坚硬固体废弃物多、不易除去的缺陷，所造成的不可再生资源、能源及人工浪费相当大，而且操作复杂、劳动量大、危害人体健康、对制备设备磨损大。
为此，中国专利申请号200910117239.6公开了一种铸造用纸质浇道管及其成型工艺，铸造用纸质浇道管以废纸纸浆为主，加入可烧结的填料制造铸件浇注系统构件，在高温缺氧的使用条件下经过碳化、烧结，形成耐火度高的碳烧结物，达到耐铁水冲刷、耐火度均能满足现代铸造工艺要求的铸造用纸质浇道管，是一种绿色环保型的铸造工艺浇注系统构件，但是制备的铸造用纸质浇道管无氧碳化后，耐火度较低，强度不够。另外，中国专利申请号201510723033.3公开的一种铸造用纸质浇道管及其制造方法，该铸造用纸质浇道管以有机纤维、无机纤维、烧结耐火材料、粘接剂等按一定配比制备而成，所用烧结耐火材料为粘土、膨润土、高铝粉、长石、石英、石墨，制造方法中的整型过程，让制品通过整型外模具和制品管内用的囊式内模具充空气挤压纸管热压整型，存在空气压力较低、整型效果差、操作过程复杂、制备效率低的缺陷，制品由内向外挤压整型，易发生制品管壁破裂，而且成品率低的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种用再生砂制备的铸件浇注系统构件及其制备方法，要解决的技术问题是铸造废旧砂回收再利用，提高纸质铸件浇注系统构件质量。
本发明采用以下技术方案：一种用再生砂制备的铸件浇注系统构件，包括以下质量比的材料：纤维2～13份，耐火材料1.5～12份；
所述纤维是有机纤维和/或无机纤维，有机纤维含有2～5份；所述有机纤维是废纸浆或全木纸浆，固体与水的质量比为1:10～20,有机纤维的平均纤维长度为1.0～5.0mm；所述无机纤维是碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维的一种以上,无机纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，每束纤维直径为10～100μm；
所述耐火材料为再生砂、莫来石和高岭土中的一种以上，粒度在30～100目，再生砂含有1.5～6份。
本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件含有改性填料：0＜改性填料≤4份，粘接剂：0＜粘接剂2≤份，助剂：0＜助剂≤1.5份；
所述改性填料为改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质中的一种以上，改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质为滑石粉、碳酸钙、矿物质的表面接枝有丙烯酸酯基团；
所述粘接剂为有机粘接剂和/或无机粘接剂；所述有机粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇和呋喃树脂中的一种以上；所述无机粘接剂为速溶硅酸钠和/或粘土；
所述助剂为增稠剂、稳定剂、增强剂和施胶剂中的一种以上；所述增稠剂为凹凸棒土、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种以上；所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸钡；所述增强剂为聚丙烯酰胺、醛基化纤维素、天然树胶和变性淀粉中的一种以上；所述施胶剂为松香胶、烷基烯酮二聚体和非环硬脂酸酐中的一种以上。
本发明的耐火材料粒度在40～60目；所述有机纤维的平均纤维长度为2.0～3.0mm；所述无机纤维的平均纤维长度为0.5～3mm，每束纤维直径为10～60μm。
本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：废旧的报纸、书和纸箱3份，碳纤维0.5份，再生砂3份，莫来石1份，改性滑石粉1份，凹凸棒土0.2份，甲基纤维素0.5份，硬脂酸钡0.3份，聚丙烯酰胺0.3份，天然树胶与松香胶0.2份。
本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：全木纸浆2.5份，碳纤维1份，矿物纤维2份，再生砂1.5份，改性滑石粉0.7份，凹凸棒土0.5份，羧甲基纤维素1份，醛基化纤维素0.8份。
本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：废牛皮纸2.5份，碳纤维0.5份，陶瓷纤维0.5份，再生砂2.5份，莫来石2份，酚醛树脂0.8份，聚丙烯酰胺1份，羧甲基纤维素1份，阳离子松香胶0.2份。
本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：废报纸2份，碳纤维0.2份，矿物纤维1.2份，陶瓷纤维0.8份，再生砂2份，莫来石1份，酚醛树脂0.8份，聚乙烯醇0.3份，聚丙烯酰胺0.5份，羧甲基纤维素1份，阳离子松香胶0.2份。
一种用再生砂制备的铸件浇注系统构件的制备方法，包括以下步骤：
一、按质量比称量，纤维2～13份，耐火材料1.5～12份；
所述纤维是有机纤维和/或无机纤维，有机纤维含有2～5份；所述有机纤维是废纸浆或全木纸浆，固体与水的质量比为1:10～20,有机纤维的平均纤维长度为1.0～5.0mm；所述无机纤维是碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维的一种以上,无机纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，每束纤维直径为10～100μm；
所述耐火材料为再生砂、莫来石和高岭土中的一种以上，粒度在30～100目，再生砂含有1.5～6份；
二、制成浆料
(1)常温(25℃)下，将有机纤维和水按质量比1:10～20打浆，将浆料投入到浆池中，浆池保持浆料在搅拌状态，搅拌速度在20～60r/min，将无机纤维投入到浆池内，保持搅拌速度在20～60r/min，得到纤维浆料；
(2)将耐火材料按质量比1:1～18与水混合均匀，投入到浆池中，期间，保持搅拌速度在20～60r/min；在浆池内继续搅拌10～100min，得到浆料；
三、制胚干燥，以质量流量1～5m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，抽真空至0.06～0.05MPa，不少于7s，得到铸件浇注系统构件胚体，直接放入温度40～85℃环境中，干燥30～120min，至水分质量含量为15～20％，得到干燥后的胚体；
四、热压整形，热压整形压力为15～100吨，热压整形温度为180～300℃，将上模、带有芯模的干燥后的胚体的下模，以20～30℃/min的速度升温至热压整形温度，下模保持不动，上模以60～120cm/min下降速度下降至上下模压合在一起，保持热压整形压力0.5～2min，脱模后，自然降温至室温，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
本发明的方法步骤一按质量比称量，0＜改性填料≤4份，粘接剂：0＜粘接剂2≤份，助剂：0＜助剂≤1.5份；
所述改性填料为改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质中的一种以上，改性方法为：使用甲苯为溶剂对滑石粉、碳酸钙、矿物质进行超声分散6小时后，加入质量浓度10％的丙烯酸酯，以50～60r/min转速搅拌溶解3小时，再以3℃/min的升温速度升温至150～180℃，保温24小时，自然降温至室温，清除溶剂后，直接在烘箱内120℃烘干2小时，得到改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质；
所述粘接剂为有机粘接剂和/或无机粘接剂；所述有机粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇和呋喃树脂中的一种以上；所述无机粘接剂为速溶硅酸钠和/或粘土；
所述助剂为增稠剂、稳定剂、增强剂和施胶剂中的一种以上；所述增稠剂为凹凸棒土、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种以上；所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸钡；所述增强剂为聚丙烯酰胺、醛基化纤维素、天然树胶和变性淀粉中的一种以上；所述施胶剂为松香胶、烷基烯酮二聚体和非环硬脂酸酐中的一种以上；
所述步骤二将耐火材料和改性填料混合均匀后，按质量比1:1～18与水混合均匀，制成耐火材料和改性填料浆料后，投入到浆池中；
所述步骤二将粘接剂和助剂混合均匀，按质量比1:1～12与水混合均匀，制成粘接剂和助剂浆料后，投入到浆池中，期间，保持搅拌速度在20～60r/min；
所述粘接剂和助剂浆料投入到浆池完毕后，在浆池内继续搅拌10～100min，得到浆料。
本发明的方法步骤四热压整形，热压整形压力为25～50吨，热压整形温度为200～250℃。
本发明与现有技术相比，利用再生砂箱，实现资源的再利用，废旧报纸、书、纸降低纤维使用量，降低产品成本，减少废弃物，资源消耗少，绿色环保，得到的制品强度高，提高其匀度和平滑度，利于金属液流动，铸件浇注时金属液体流动不易损坏制品，制备工艺简单、降低能耗，成本低。
附图说明
图1是本发明套筒式接口的直型纸质铸件浇注系统构件结构示意图(一)。
图2是本发明套筒式接口的直型纸质铸件浇注系统件的结构示意图(二)。
图3是本发明的直型纸质铸件浇注系统构件拼接图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件(制品)，由以下质量组份的材料组成：纤维2～13份，耐火材料1.5～12份，改性填料0～4份，粘接剂0～2份，助剂0～1.5份。
纤维是有机纤维和/或无机纤维。其中，有机纤维2～5份，无机纤维0～8份。
有机纤维是废纸浆或全木纸浆，固体与水的质量比为1:10～20，所述有机纤维2～5份指废纸浆或全木纸浆中的固体含量。有机纤维平均纤维长度不可过长或过短，以避免制品壁厚不均匀或产生裂纹，有机纤维的纤维长度应长短均匀搭配，有机纤维的平均纤维长度为1.0～5.0mm，较好为2.0～3.0mm。
有机纤维作为制品的成型骨架材料，在铸造铸件时接受金属液的热量在无氧环境下碳化，保证制品在使用后的形状和强度。考虑低成本、绿色循环，选择纸浆纤维时，优先选择废旧报纸、废书、废纸箱，可以使用一种以上。
无机纤维是碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维的一种以上。无机纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，较好为0.5～3mm，无机纤维每束纤维直径为10～100μm，较好为10～60μm。陶瓷纤维氧化铝含量为不少于40％，氧化锆含量为不少于10％。
无机纤维作为用再生砂制备的铸件浇注系统构件的成型骨架，在浇注铸件的过程中无机纤维不会受损，特别是有机纤维与有机粘结剂、助剂在金属液的高温作用下热分解时，无机纤维仍然保证制品的形状和强度。考虑使用效果、安全环保，选择碳纤维，若考虑成本低，可以选择陶瓷纤维、矿物纤维，也可以选择碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维中的一种以上。
耐火材料为再生砂、莫来石和高岭土中的一种以上。其中，再生砂1.5～6份，莫来石0～3份，高岭土0～3份。为满足制品的紧实度，耐火材料颗粒应粗细搭配，又考虑到成型、脱水方便，依据成型模具网模大小，耐火材料颗粒粒度在30～100目，较好为40～60目。
耐火材料的作用是填充有机纤维和无机纤维之间的空隙，减少制品内的空气含量，抑制铸件浇注时燃烧或可燃气体的产生。
再生砂来源方便，成本低廉，为循环利用资源，可以降低生成成本，所以应优先考虑再生砂或再生砂与其他一种以上耐火材料混合使用。
改性填料为改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质中的一种以上。改性方法为：使用甲苯为溶剂对滑石粉、碳酸钙、矿物质进行超声分散6小时后，加入质量浓度10％的丙烯酸酯，以50～60r/min转速搅拌溶解3小时，再以3℃/min的升温速度升温至150～180℃，保温24小时，自然降温至室温，按现有技术清除溶剂后，直接在烘箱内120℃烘干2小时，得到改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质。改性使得滑石粉、碳酸钙、矿物质表面接枝有丙烯酸酯基团，丙烯酸酯基团使得滑石粉、碳酸钙、矿物质与浆料中纤维的相容性得到较好改善，结合性提高，同样条件下，同量填料的浆料，留着率提高了15％。对填料改性是提高留着率(改性填料在纤维中留着量与投入的改性填料量之比)、减少施胶障碍和改善制品强度性能的有效手段，改性填料可以降低纤维使用量，降低制品成本，提高制品的均匀度和平滑度，改善浆料的滤水性，降低能耗。考虑到价格、来源、无毒、无害，本发明选择改性滑石粉、改性碳酸钙和改性矿物质中的一种以上。
粘接剂为有机粘接剂和/或无机粘接剂。
有机粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇和呋喃树脂中的一种以上。有机粘结剂能够将有机纤维、无机纤维结合在一起，提高铸件浇注系统构件的强度。
无机粘接剂为速溶硅酸钠(速溶水玻璃)和/或粘土。无机粘结剂用于将耐火材料、改性填料与有机纤维、无机纤维相结合，提高碳化效果。
助剂为增稠(悬浮)剂、稳定剂、增强剂和施胶剂中的一种以上。助剂用于提高各材料均化程度，使各材料均匀分布，改善浆料的粘稠度和稳定性，促使浆料乳化、稳定呈悬浮状态，使得用再生砂制备的铸件浇注系统构件抗液，防止纤维间的结合被通过的水破坏，提高制品的质量。
助剂还可以包括有防腐剂、色剂。
增稠剂为凹凸棒土、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种以上。
稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸钡。
增强剂为聚丙烯酰胺、醛基化纤维素、天然树胶和变性淀粉中的一种以上。
施胶剂为松香胶、烷基烯酮二聚体和非环硬脂酸酐中的一种以上。
本发明的用再生砂制备的铸件浇注系统构件的制备方法，包括以下步骤：
一、按质量比称量，纤维2～13份，耐火材料1.5～12份，改性填料0～4份，粘接剂0～2份，助剂0～1.5份。
纤维是有机纤维和无机纤维。其中，有机纤维2～5份，无机纤维0～8份。
有机纤维是废纸浆或全木纸浆，所述有机纤维2～5份指废纸浆或全木纸浆中的固体含量。有机纤维的平均纤维长度为1.0～5.0mm，较好为2.0～3.0mm。
无机纤维是碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维的一种以上。无机纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，较好为0.5～3mm，无机纤维每束纤维直径为10～100μm，较好为10～60μm。陶瓷纤维氧化铝含量为不少于40％，氧化锆含量为不少于10％。
耐火材料为再生砂、莫来石和高岭土。其中，再生砂1.5～6份，莫来石0～3份，高岭土0～3份。耐火材料应粗细搭配，粒度在30～100目，较好为40～60目。
改性填料为改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质。改性使得滑石粉、碳酸钙、矿物质表面接枝有丙烯酸酯基团。改性方法为：使用甲苯为溶剂对滑石粉、碳酸钙、矿物质进行超声分散6小时后，加入质量浓度10％的丙烯酸酯，以50～60r/min转速搅拌溶解3小时，再以3℃/min的升温速度升温至150～180℃，保温24小时，自然降温至室温，按现有技术清除溶剂后，直接在烘箱内120℃烘干2小时，得到改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质。
粘接剂为有机粘接剂或无机粘接剂。
有机粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇和呋喃树脂中的一种以上。
无机粘接剂为速溶硅酸钠(速溶水玻璃)或粘土。
助剂为增稠(悬浮)剂、稳定剂、增强剂或施胶剂。
增稠剂为凹凸棒土、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种以上。
稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。
增强剂为聚丙烯酰胺、醛基化纤维素、天然树胶和变性淀粉中的一种以上。
施胶剂为松香胶、烷基烯酮二聚体和非环硬脂酸酐中的一种以上。
二、制成浆料
(1)将有机纤维和水按质量比1:10～20，放入打浆设备中按现有技术打浆，打浆完成后将浆料投入到浆池中，浆池设有搅拌装置，保持浆料在搅拌状态，搅拌速度在20～60r/min，搅拌速度可调可控。将无机纤维混合均匀、缓慢投入到浆池内，保持搅拌速度在20～60r/min，得到纤维浆料。
(2)将耐火材料和改性填料混合均匀后，按质量比1:1～18与水混合均匀，制成耐火材料和改性填料浆料后，缓慢投入到浆池中，期间，保持搅拌速度在20～60r/min。
(3)将粘接剂和助剂混合均匀，按质量比1:1～12与水混合均匀，制成粘接剂和助剂浆料后，缓慢投入到浆池中，期间，保持搅拌速度在20～60r/min。
粘接剂和助剂浆料投入到浆池完毕后，在浆池内继续搅拌10～100min，得到浆料。
三、制胚干燥，以质量流量1～5m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，在质量流量范围内流动可以使浆料流动均匀，流动过程中比重较大的材料不沉淀、相互之间无冲击，确保浆料中的物料质量分数分布均匀，所制得的胚体厚度均匀、完整。抽真空至0.06～0.05MPa，不少于7s，得到铸件浇注系统构件胚体，对铸件浇注系统构件胚体进行干燥，直接放入温度40～85℃环境中，干燥30～120min。根据节能降耗的原则，可以选择利用自然资源进行干燥，如专利申请号201520165050.5公开的利用太阳能和风能结合的干燥方式干燥。至水分质量含量为15～20％，得到干燥后的胚体。
四、热压整形，利用上模、下模和芯模之间的挤压力和高温，热压整形成制品。将芯模插入干燥后的胚体内，再将带有芯模干燥后的胚体放入热压整型设备的整型模具腔内。
整型模具包括有上模、下模，两模之间间隙为0.05～0.10mm，整形模具采用铝合金材质或尼龙材质，芯模外径小于铸件浇注系统构件内径0.05～0.10mm，上模、下模所组成的孔内径小于铸件浇注系统构件外径0.05～0.01mm。为了进一步的提高铸件浇注系统构件的强度，整型模具上模、下模内制有凹陷纹路，使得成型后的铸件浇注系统构件表面形成凸起的加强筋，设置凹陷纹路的另一个目的是在热压整型时产生的蒸气顺着凹陷纹路被排除。如图1和图2所示，凹陷纹路的形状为田子形、三角形或螺纹型，如图3所示，还考虑到铸件浇注系统构件需要逐个拼接在一起，为了保证拼接后的紧密，凹陷纹路宽0.10～0.15mm，高0.05～0.10mm。
热压整形压力为15～100吨，较好为25～50吨，热压整形温度为180～300℃，较好为200～250℃。
将上模、带有芯模的干燥后的胚体的下模，以20～30℃/min的速度升温至热压整形温度，下模保持不动，上模以60～120cm/min下降速度下降至上下模压合在一起，保持热压整形压力0.5～2min，脱模后，自然降温至室温，得到热压整形制品。
五、检验、入库，用磨砂轮器具清理制品两侧热压压整型产生的余量，检验是否有破损，入库，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
本发明的方法制备得到的再生砂制备的铸件浇注系统构件，按包装行业标准《BB/T0032-2006纸管》中第5.8条进行检验，满足铸造工艺规定的要求，浇筑后碳化的铸件浇注系统构件紧贴在浇道上，耐火度提高了50～100℃，强度提高了20％以上，成品率为99％以上，与现有技术相比提高了构件的耐火度、强度，制备方法简单，容易控制，并且利用再生砂，能耗低，减少对环境污染，降低了铸造成本。
实施例1
(1)称量有机纤维，废旧的报纸、书和纸箱3份，按有机纤维与水质量比1：20，放入打浆设备中打浆，搅拌速度30r/min，完成后投入浆池中，浆池保持搅拌速度30r/min；
(2)称量无机纤维，碳纤维0.5份，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(3)称量耐火材料和改性填料，再生砂3份、莫来石1份、改性滑石粉1份，按耐火材料改性填料之和与水质量比1：10，配成耐火材料和改性填料浆料，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(4)称量助剂，凹凸棒土0.2份、甲基纤维素0.5份、硬脂酸钡0.3份、聚丙烯酰胺0.3份、天然树胶与松香胶0.2份，按助剂与水质量比1:5配成助剂浆料，投入浆池后，继续保持搅拌速度30r/min，得到浆料；
浆料中使所添加的再生砂的质量分数为1％；
(5)制胚，以2m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，抽真空至0.06～0.05MPa，成型铸件浇注系统构件胚体；
(6)干燥，将铸件浇注系统构件胚体用烘干机烘干至水分质量含量为20％，得到干燥后的胚体；
(7)热压整形，压力为25吨，温度为180℃，升温速度为20℃/min，上模下降速度为100cm/min，保持热压整形压力2min，脱模后，自然降温至室温，得到热压整形制品；
(8)检验有无破损后包装入库，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
实施例1的用再生砂制备的铸件浇注系统构件铸造使用后，制品的碳化层完整，强度与专利申请号200910117239.6的实施例1相比，提高了25％。
实施例2
(1)称量有机纤维，全木纸浆2.5份，按有机纤维与水质量比1：15，放入打浆设备中打浆，搅拌速度45r/min，完成后投入浆池中，浆池保持搅拌速度在45r/min；
(2)称量无机纤维，碳纤维1份、矿物纤维2份，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(3)称量耐火材料和改性填料，再生砂1.5份、改性滑石粉0.7份，按耐火材料和改性填料之和与水质量比1：10，配成耐火材料浆料，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(4)称量助剂，凹凸棒土0.5份、羧甲基纤维素1份、醛基化纤维素0.8份，按助剂与水质量比1:10配成助剂浆料，投入浆池后，继续保持搅拌速度45min，得到浆料；
浆料中使所添加的再生砂的质量分数为2％；
(5)制胚，以3m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，抽真空至0.06～0.05MPa，成型铸件浇注系统构件胚体；
(6)干燥，将铸件浇注系统构件胚体用烘干机烘干至水分质量含量为18％，得到干燥后的胚体；
(7)热压整形，压力为50吨，温度为200℃，升温速度为25℃/min，上模下降速度为60cm/min，保持热压整形压力1min，脱模后，自然降温至室温，得到热压整形制品；
(8)检验有无破损后包装入库，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
实施例2的再生砂制备的铸件浇注系统构件铸造使用后，制品碳化层完整，强度与专利申请号200910117239.6的实施例2相比，提高了28％。
实施例3
(1)称量有机纤维，废牛皮纸2.5份，按有机纤维与水质量比1：18，放入打浆设备中打浆，搅拌速度60r/min，完成后投入浆池中，浆池保持搅拌速度在60r/min；
(2)称量无机纤维，碳纤维0.5份，陶瓷纤维0.5份，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(3)称量耐火材料，再生砂2.5份、莫来石2份，按耐火材料与水质量比1：12，配成耐火材料浆料，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(4)称量粘接剂和助剂，酚醛树脂0.8份、聚丙烯酰胺1份，羧甲基纤维素1份、阳离子松香胶0.2份，按粘接剂和助剂之和与水质量比1:10配成助剂浆料，投入浆池后，继续保持搅拌速度60r/min，得到浆料；
浆料中使所添加的再生砂的质量分数为1.5％；
(5)制胚，以1.5m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，抽真空至0.06～0.05MPa，成型铸件浇注系统构件胚体；
(6)干燥，将铸件浇注系统构件胚体用烘干机烘干至水分质量含量为20％，得到干燥后的胚体；
(7)热压整形，压力为25吨，温度为180℃，升温速度为30℃/min，上模下降速度为60cm/min，保持热压整形压力0.5min，脱模后，自然降温至室温，得到热压整形制品；
(8)检验有无破损后包装入库，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
实施例3的再生砂制备的铸件浇注系统构件铸造使用后，制品碳化层完整，强度与专利申请号200910117239.6的实施例5相比，提高了31％。
实施例4
(1)称量有机纤维，废报纸2份，按有机纤维与水质量比1：15，放入打浆设备中打浆，搅拌速度50r/min，完成后投入浆池中，浆池保持搅拌速度在50r/min；
(2)称量无机纤维，碳纤维0.2份，矿物纤维1.2份，陶瓷纤维0.8份，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(3)称量耐火材料，再生砂2份、莫来石1份，按耐火材料与水质量比1：18，配成耐火材料浆料，投入浆池中，继续保持搅拌速度；
(4)称量粘接剂和助剂，酚醛树脂0.8份、聚乙烯醇0.3份、聚丙烯酰胺0.5份，羧甲基纤维素1份，阳离子松香胶0.2份，按助剂与水质量比1:12配成助剂浆料，投入浆池后，继续保持搅拌速度50r/min，得到浆料；
浆料中使所添加的再生砂的质量分数为1.8％；
(5)制胚，以1.5m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，抽真空至0.06～0.05MPa，成型铸件浇注系统构件胚体；
(6)干燥，将铸件浇注系统构件胚体用烘干机烘干至水分质量含量为16％，得到干燥后的胚体；
(7)热压整形，压力为30吨，温度为170℃，升温速度为20℃/min，上模下降速度为120cm/min，保持热压整形压力1.5min，脱模后，自然降温至室温，得到热压整形制品；
(8)检验有无破损后包装入库，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
实施例4的再生砂制备的铸件浇注系统构件铸造使用后，制品碳化层完整，强度与专利申请号200910117239.6的实施例7相比，提高了26％。
本发明利用再生砂、废旧报纸、书、纸箱，实现资源的再利用，降低纤维使用量，降低产品成本，提高了再生砂的利用率，减少废弃物，资源消耗少，绿色环保。不仅制品的强度提高，而且浆料的滤水性得到改善，提高制品的匀度和平滑度，杜绝了结包的现象，流道光滑平整，利于金属液流动，铸件浇注时金属液体流动不易损坏制品，包括拐弯处，套筒式接头与接口严密不会漏沙。制备工艺简单、降低能耗，成本低。使用时现场用刀片即可实现拼接，劳动强度低，提高工作效率，能够有效的降低树脂砂对再生砂设备的磨损。

Claims (10)

1.一种用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述用再生砂制备的铸件浇注系统构件包括以下质量比的材料：纤维2～13份，耐火材料1.5～12份；
所述纤维是有机纤维和/或无机纤维，有机纤维含有2～5份；所述有机纤维是废纸浆或全木纸浆，固体与水的质量比为1:10～20,有机纤维的平均纤维长度为1.0～5.0mm；所述无机纤维是碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维的一种以上,无机纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，每束纤维直径为10～100μm；
所述耐火材料为再生砂、莫来石和高岭土中的一种以上，粒度在30～100目，再生砂含有1.5～6份。
2.根据权利要求1所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述用再生砂制备的铸件浇注系统构件含有改性填料：0＜改性填料≤4份，粘接剂：0＜粘接剂2≤份，助剂：0＜助剂≤1.5份；
所述改性填料为改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质中的一种以上，改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质为滑石粉、碳酸钙、矿物质的表面接枝有丙烯酸酯基团；
所述粘接剂为有机粘接剂和/或无机粘接剂；所述有机粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇和呋喃树脂中的一种以上；所述无机粘接剂为速溶硅酸钠和/或粘土；
所述助剂为增稠剂、稳定剂、增强剂和施胶剂中的一种以上；所述增稠剂为凹凸棒土、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种以上；所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸钡；所述增强剂为聚丙烯酰胺、醛基化纤维素、天然树胶和变性淀粉中的一种以上；所述施胶剂为松香胶、烷基烯酮二聚体和非环硬脂酸酐中的一种以上。
3.根据权利要求2所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述耐火材料粒度在40～60目；所述有机纤维的平均纤维长度为2.0～3.0mm；所述无机纤维的平均纤维长度为0.5～3mm，每束纤维直径为10～60μm。
4.根据权利要求3所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：废旧的报纸、书和纸箱3份，碳纤维0.5份，再生砂3份，莫来石1份，改性滑石粉1份，凹凸棒土0.2份，甲基纤维素0.5份，硬脂酸钡0.3份，聚丙烯酰胺0.3份，天然树胶与松香胶0.2份。
5.根据权利要求3所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：全木纸浆2.5份，碳纤维1份，矿物纤维2份，再生砂1.5份，改性滑石粉0.7份，凹凸棒土0.5份，羧甲基纤维素1份，醛基化纤维素0.8份。
6.根据权利要求3所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：废牛皮纸2.5份，碳纤维0.5份，陶瓷纤维0.5份，再生砂2.5份，莫来石2份，酚醛树脂0.8份，聚丙烯酰胺1份，羧甲基纤维素1份，阳离子松香胶0.2份。
7.根据权利要求3所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件，其特征在于：所述用再生砂制备的铸件浇注系统构件由以下质量比的材料组成：废报纸2份，碳纤维0.2份，矿物纤维1.2份，陶瓷纤维0.8份，再生砂2份，莫来石1份，酚醛树脂0.8份，聚乙烯醇0.3份，聚丙烯酰胺0.5份，羧甲基纤维素1份，阳离子松香胶0.2份。
8.一种用再生砂制备的铸件浇注系统构件的制备方法，包括以下步骤：
一、按质量比称量，纤维2～13份，耐火材料1.5～12份；
所述纤维是有机纤维和/或无机纤维，有机纤维含有2～5份；所述有机纤维是废纸浆或全木纸浆，固体与水的质量比为1:10～20,有机纤维的平均纤维长度为1.0～5.0mm；所述无机纤维是碳纤维、陶瓷纤维和矿物纤维的一种以上,无机纤维的平均纤维长度为0.5～6mm，每束纤维直径为10～100μm；
所述耐火材料为再生砂、莫来石和高岭土中的一种以上，粒度在30～100目，再生砂含有1.5～6份；
二、制成浆料
(1)将有机纤维和水按质量比1:10～20打浆，将浆料投入到浆池中，浆池保持浆料在搅拌状态，搅拌速度在20～60r/min，将无机纤维投入到浆池内，保持搅拌速度在20～60r/min，得到纤维浆料；
(2)将耐火材料按质量比1:1～18与水混合均匀，投入到浆池中，期间，保持搅拌速度在20～60r/min；在浆池内继续搅拌10～100min，得到浆料；
三、制胚干燥，以质量流量1～5m3/min，将浆料送入纸浆模塑成型设备的铸件浇注系统构件胚体腔内，抽真空至0.06～0.05MPa，不少于7s，得到铸件浇注系统构件胚体，直接放入温度40～85℃环境中，干燥30～120min，至水分质量含量为15～20％，得到干燥后的胚体；
四、热压整形，热压整形压力为15～100吨，热压整形温度为180～300℃，将上模、带有芯模的干燥后的胚体的下模，以20～30℃/min的速度升温至热压整形温度，下模保持不动，上模以60～120cm/min下降速度下降至上下模压合在一起，保持热压整形压力0.5～2min，脱模后，自然降温至室温，得到再生砂制备的铸件浇注系统构件。
9.根据权利要求8所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件的制备方法，其特征在于：所述步骤一按质量比称量，0＜改性填料≤4份，粘接剂：0＜粘接剂2≤份，助剂：0＜助剂≤1.5份；
所述改性填料为改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质中的一种以上，改性方法为：使用甲苯为溶剂对滑石粉、碳酸钙、矿物质进行超声分散6小时后，加入质量浓度10％的丙烯酸酯，以50～60r/min转速搅拌溶解3小时，再以3℃/min的升温速度升温至150～180℃，保温24小时，自然降温至室温，清除溶剂后，直接在烘箱内120℃烘干2小时，得到改性滑石粉、改性碳酸钙、改性矿物质；
所述粘接剂为有机粘接剂和/或无机粘接剂；所述有机粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇和呋喃树脂中的一种以上；所述无机粘接剂为速溶硅酸钠和/或粘土；
所述助剂为增稠剂、稳定剂、增强剂和施胶剂中的一种以上；所述增稠剂为凹凸棒土、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种以上；所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸钡；所述增强剂为聚丙烯酰胺、醛基化纤维素、天然树胶和变性淀粉中的一种以上；所述施胶剂为松香胶、烷基烯酮二聚体和非环硬脂酸酐中的一种以上；
所述步骤二将耐火材料和改性填料混合均匀后，按质量比1:1～18与水混合均匀，制成耐火材料和改性填料浆料后，投入到浆池中；
所述步骤二将粘接剂和助剂混合均匀，按质量比1:1～12与水混合均匀，制成粘接剂和助剂浆料后，投入到浆池中，期间，保持搅拌速度在20～60r/min；
所述粘接剂和助剂浆料投入到浆池完毕后，在浆池内继续搅拌10～100min，得到浆料。
10.根据权利要求8所述的用再生砂制备的铸件浇注系统构件的制备方法，其特征在于：所述步骤四热压整形，热压整形压力为25～50吨，热压整形温度为200～250℃。
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