CN107298584B - 一种铸造用陶粒砂及其制备方法 - Google Patents

一种铸造用陶粒砂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铸造用陶粒砂及其制备方法,其中，所述陶粒砂包括以下重量配比的化学组分：二氧化硅含量35‑65份，三氧化二铝含量30‑50份，氧化铁含量1‑10份，二氧化锰含量1‑4份，三氧化二铬含量2‑8份；方法包括：粉磨并检测原材料化学成分及其含量，再依次进行配料、制球、筛分、烧结和分级，得到成品。本发明制备的陶粒砂导热性和耐火度高，符合铸造用砂要求，可用于铸造铸型生产，替代硅砂、铬铁矿砂等，降低铸造行业固体废弃物排放量，提高铸件质量。

Description

一种铸造用陶粒砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及烧结陶粒和铸造领域，具体涉及一种铸造用陶粒砂及其制备方法。
背景技术
铸造业属于国民基础行业，铸造常用砂以硅砂、铬铁矿砂、锆砂、宝珠砂、陶粒砂等为主。硅砂资源丰富，但使用过程中粉化严重，固体废弃物排放量巨大，车间二氧化硅粉尘含量高导致工人矽肺病得病率高。铬铁矿砂和锆砂资源稀缺，价格昂贵，再生率低，使用成本较高，仅能作为特殊用砂使用。宝珠砂和陶粒砂虽有较高强度和耐磨性，可减少固体废弃物排放和降低车间粉尘，热膨胀系数低可消除铸件脉纹缺陷，但其作为铸造用砂时由于热导率较低，比热容较大，导致铸件冷却速度大幅降低，严重影响铸件性能和质量，仅适合覆膜砂类小型铸件生产，无法大批量产业化推广应用。例如公开号为CN105344919A的专利文献公开了一种铸造用陶粒砂，该陶粒砂的主要特征在于成分包括二氧化硅，二氧化硅的重量含量为55wt％以上，其陶粒砂三氧化二铝的含量明显低于现有技术中所采用的陶粒砂，同时，其陶粒砂耐火度较普通陶粒砂要低，适用于浇注温度低于 1600℃的铸件造型，其以降低陶粒砂中三氧化二铝含量的方法达到降低生产成本和陶粒砂耐火度，却无法广泛的应用于铸造行业，因为实际生产中，为了避免粘砂缺陷的产生，铸造用砂要求很高的耐火度，因此，如何设计一种高导热性和耐火度的铸造用砂成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种铸造用陶粒砂及其制备方法，本发明制备的陶粒砂导热性和耐火度高，符合铸造用砂要求，可用于铸造铸型（芯）生产，替代硅砂、铬铁矿砂等，降低铸造行业固体废弃物排放量，提高铸件质量。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提出了一种铸造用陶粒砂，其特征在于，包括以下重量配比的化学组分：二氧化硅含量35-65份，三氧化二铝含量30-50份，氧化铁含量1-10份，二氧化锰含量1-4份，三氧化二铬含量2-8份。
进一步的，所述化学组分由以下原材料的一种或几种进行制取，所述原材料包括：硅砂、铝矾土熟料、焦宝石熟料、红柱石熟料、锰粉、粘土熟料和铬铁矿石。
在本发明的另一方面，提出了一种铸造用陶粒砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 粉磨：将原材料进行粉磨制备成粒径为450-800目的粉料，并检测确定各粉料的化学成分及其含量；
b. 配料：根据所述各粉料的化学成分及其含量确定各种粉料加入搅拌装置内的重量份数，进行搅拌混料，得到粉料混合物，并释放掉所述粉料混合物的表面静电及应力，便于制球；
c. 制球：将所述粉料混合物加入制球装置，用喷雾器将预先配制好的水溶液喷洒到所述制球装置内，使所述粉料混合物制成粒度为40-70目的球粒状半成品；
d. 筛分：将所述球粒状半成品进行筛分，去除粒径小于30和大于80目的部分；
e. 烧结：将筛分剩下的所述球粒状半成品置于烧结回转窑内进行焙烧，烧结温度为1550-1700℃，烧结时间为3.5-5.0 小时；
f. 分级：焙烧完成后，过30-80目筛筛分，得到多个粒度区间的所述陶粒砂。
进一步的，所述原材料包括：硅砂、铝矾土熟料、焦宝石熟料、红柱石熟料、锰粉、粘土熟料和铬铁矿石中的一种或几种。
进一步的，所述步骤a中，所述原材料通过粉碎和球磨方式进行粉磨。
进一步的，所述步骤c中，所述球粒状半成品的含水量为1.5%。
进一步的，所述步骤e中，所述球粒状半成品进入所述烧结回转窑前还进行烘干步骤,使所述球粒状半成品的含水量烘干至0.2%。
本发明至少包括以下有益效果：本发明制备的陶粒砂的导热性、热膨胀率和耐火度高，消除了铸件脉纹和粘砂缺陷，符合铸造用砂要求，可用于铸造铸型（芯）生产，替代硅砂、铬铁矿砂等，降低铸造行业固体废弃物排放量，提高铸件质量，具有良好的环保性和较大的经济效益；并且本发明的铸造用陶粒砂，其热导率为现有陶粒砂热导率的3-8倍，可广泛应用于铸造行业，打破现有陶粒砂仅适用于覆膜砂的局限性。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。总体而言，本发明提供了一种铸造用陶粒砂及其制备方法，下面通过以下实施例来具体说明本发明的特点。
本发明提出了一种铸造用陶粒砂，根据本发明的实施例，包括以下重量配比的化学组分：二氧化硅含量35-65份，三氧化二铝含量30-50份，氧化铁含量1-10份，二氧化锰含量1-4份，三氧化二铬含量2-8份，其中，所述化学组分由以下原材料的一种或几种进行制取，所述原材料包括：硅砂、铝矾土熟料、焦宝石熟料、红柱石熟料、锰粉、粘土熟料和铬铁矿石。
在本发明的另一方面，提出了一种铸造用陶粒砂的制备方法，根据本发明的实施例，包括以下步骤：
a. 粉磨：将原材料通过粉碎和球磨方式进行粉磨制备成粒径为450-800目的粉料，并检测确定各粉料的化学成分及其含量；
b. 配料：根据所述各粉料的化学成分及其含量确定各种粉料加入搅拌装置内的重量份数，进行搅拌混料，得到粉料混合物，并释放掉所述粉料混合物的表面静电及应力，便于制球；
c. 制球：将所述粉料混合物加入制球装置，用喷雾器将预先配制好的水溶液喷洒到所述制球装置内，使所述粉料混合物制成粒度为40-70目的、含水量为1.5%的球粒状半成品；
d. 筛分：将所述球粒状半成品进行筛分，去除粒径小于30和大于80目的部分；
e. 烧结：将筛分剩下的所述球粒状半成品进行烘干至其含水量为0.2%后，再置于烧结回转窑内进行焙烧，烧结温度为1550-1700℃，烧结时间为3.5-5.0 小时；
f. 分级：焙烧完成后，过30-80目筛筛分，得到多个粒度区间的所述陶粒砂。
根据本发明的实施例，所述原材料包括：硅砂、铝矾土熟料、焦宝石熟料、红柱石熟料、锰粉、粘土熟料和铬铁矿石中的一种或几种。
实施例1：一种铸造用陶粒砂，制取的原材料为：硅砂、铝矾土熟料、锰粉和铬铁矿石。
本实施例所述的铸造用陶粒砂的制备方法为：
a. 粉磨：将所有原材料通过粉碎和球磨方式进行粉磨制备成粒径为450目的粉料，并检测确定各粉料的化学成分及其含量，其中，所述硅砂包括：二氧化硅含量≥98%；所述铝矾土熟料包括：三氧化二铝含量70%和二氧化硅含量28%；所述锰粉包括：二氧化锰含量≥94%；所述铬铁矿石包括：Cr2O3含量47%和三氧化二铁含量28%；
b. 配料：根据所述各粉料的化学成分及其含量向搅拌装置内加入重量份数分别为：硅砂28份，铝矾土熟料57份，锰粉2份，铬铁矿石13份的原材料，进行搅拌混料，得到粉料混合物，并释放掉所述粉料混合物的表面静电及应力，便于制球；
c. 制球：将所述粉料混合物加入制球装置，用喷雾器将预先配制好的水溶液喷洒到所述制球装置内，使所述粉料混合物制成粒度为40-70目的、含水量为1.5%的球粒状半成品；
d. 筛分：将所述球粒状半成品进行筛分，去除粒径小于30和大于80目的部分；
e. 烧结：将筛分剩下的所述球粒状半成品进行烘干至其含水量为0.2%后，再置于烧结回转窑内进行焙烧，烧结温度为1550℃，烧结时间为3.5小时；
f. 分级：焙烧完成后，过30-80目筛筛分，即得粒度区间分别为40目、50目和70目的陶粒砂。
实施例2：一种铸造用陶粒砂，制取的原材料为：焦宝石熟料、锰粉和铬铁矿石。
本实施例所述的铸造用陶粒砂的制备方法为：
a. 粉磨：将所有原材料通过粉碎和球磨方式进行粉磨制备成粒径为800目的粉料，并检测确定各粉料的化学成分及其含量，其中，所述焦宝石熟料包括：三氧化二铝含量44%和二氧化硅含量50%；所述锰粉包括：二氧化锰含量≥92%；所述铬铁矿石包括：Cr2O3含量40%和三氧化二铁含量35%；
b. 配料：根据所述各粉料的化学成分及其含量向搅拌装置内加入重量份数分别为：焦宝石熟料91份，锰粉1.5份，铬铁矿石7.5份的原材料，进行搅拌混料，得到粉料混合物，并释放掉所述粉料混合物的表面静电及应力，便于制球；
c. 制球：将所述粉料混合物加入制球装置，用喷雾器将预先配制好的水溶液喷洒到所述制球装置内，使所述粉料混合物制成粒度为40-70目的、含水量为1.5%的球粒状半成品；
d. 筛分：将所述球粒状半成品进行筛分，去除粒径小于30和大于80目的部分；
e. 烧结：将筛分剩下的所述球粒状半成品进行烘干至其含水量为0.2%后，再置于烧结回转窑内进行焙烧，烧结温度为1700℃，烧结时间为5.0小时；
f. 分级：焙烧完成后，过30-80目筛筛分，即得粒度区间分别为40目、50目和70目的陶粒砂。
发明人发现，本发明制备的陶粒砂的导热性、热膨胀率和耐火度高，消除了铸件脉纹和粘砂缺陷，符合铸造用砂要求，可用于铸造铸型（芯）生产，替代硅砂、铬铁矿砂等，降低铸造行业固体废弃物排放量，提高铸件质量，具有良好的环保性和较大的经济效益；并且本发明的铸造用陶粒砂，其热导率为现有陶粒砂热导率的3-8倍，可广泛应用于铸造行业，打破现有陶粒砂仅适用于覆膜砂的局限性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，仅为本发明的较佳实施例，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (6)

1.一种铸造用陶粒砂，包括以下重量配比的化学组分：二氧化硅含量35-65份，三氧化二铝含量30-50份，氧化铁含量1-10份，二氧化锰含量1-4份，三氧化二铬含量2-8份；
所述铸造用陶粒砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 粉磨：将原材料进行粉磨制备成粒径为450-800目的粉料，并检测确定各粉料的化学成分及其含量；
b. 配料：根据所述各粉料的化学成分及其含量确定各种粉料加入搅拌装置内的重量份数，进行搅拌混料，得到粉料混合物，并释放掉所述粉料混合物的表面静电及应力，便于制球；
c. 制球：将所述粉料混合物加入制球装置，用喷雾器将预先配制好的水溶液喷洒到所述制球装置内，使所述粉料混合物制成粒度为40-70目的球粒状半成品；
d. 筛分：将所述球粒状半成品进行筛分，去除粒径小于30和大于80目的部分；
e. 烧结：将筛分剩下的所述球粒状半成品置于烧结回转窑内进行焙烧，烧结温度为1550-1700℃，烧结时间为3.5-5.0 小时；
f. 分级：焙烧完成后，过30-80目筛筛分，得到多个粒度区间的所述陶粒砂。
2.根据权利要求1所述的铸造用陶粒砂，其特征在于，所述化学组分由以下原材料的一种或几种进行制取，所述原材料包括：硅砂、铝矾土熟料、焦宝石熟料、红柱石熟料、锰粉、粘土熟料和铬铁矿石，所述锰粉包括的二氧化锰含量≥92%。
3.一种根据权利要求2所述的铸造用陶粒砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 粉磨：将原材料进行粉磨制备成粒径为450-800目的粉料，并检测确定各粉料的化学成分及其含量；
b. 配料：根据所述各粉料的化学成分及其含量确定各种粉料加入搅拌装置内的重量份数，进行搅拌混料，得到粉料混合物，并释放掉所述粉料混合物的表面静电及应力，便于制球；
c. 制球：将所述粉料混合物加入制球装置，用喷雾器将预先配制好的水溶液喷洒到所述制球装置内，使所述粉料混合物制成粒度为40-70目的球粒状半成品；
d. 筛分：将所述球粒状半成品进行筛分，去除粒径小于30和大于80目的部分；
e. 烧结：将筛分剩下的所述球粒状半成品置于烧结回转窑内进行焙烧，烧结温度为1550-1700℃，烧结时间为3.5-5.0 小时；
f. 分级：焙烧完成后，过30-80目筛筛分，得到多个粒度区间的所述陶粒砂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，所述原材料通过粉碎和球磨方式进行粉磨。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c中，所述球粒状半成品的含水量为1.5%。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤e中，所述球粒状半成品进入所述烧结回转窑前还进行烘干步骤,使所述球粒状半成品的含水量烘干至0.2%。
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