CN111842776A - 一种低碳湿型砂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低碳湿型砂材料，按重量份包括：膨润土60‑70份、光亮碳4‑8份、煤粉15‑26份、硅酸盐5‑10份、淀粉3‑8份。一种低碳湿型砂材料的制备方法，包括：依次将相重量份的膨润土、光亮碳、煤粉、硅酸盐、淀粉加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品；将半成品搅拌2～10min；将搅拌后的混合物粉碎至200‑300目之间；将粉碎后的混合物进行包装即得成品。通过低碳湿型砂材料及其制备方法，与传统的湿型砂材料相较，能够降低20%‑30%膨润土和煤粉的加入量，使用本发明的湿型砂制作的铸型生产铸件，具有原砂消耗量少、铸件表面不粘砂等优点，湿型砂铸件的湿压强度、热丝拉强度、冲击性能都有所提高。

Description

一种低碳湿型砂材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及湿型砂及其制备技术领域，更具体地说，特别涉及一种低碳湿型砂材料及其制备方法。

背景技术

湿型铸造是指将砂型造好后不烘干就直接进行浇注的铸造方式，湿型铸造具有成本低、生产率高，劳动条件得到改善，易于实现机械化和自动化。湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的60~70%，可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期和节约成本。

湿型砂是由原砂、黏土、附加物及水按一定配比组成的。型砂在铸造过程中的作用十分重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30%以上。湿型砂具有较高的湿度，其造型性较好，因此广泛应用于铸件制造中。但是常见的湿型砂通常防粘砂效果不佳，并且在铸件制造过程中，抗高热冲击性能较差。

发明内容

本发明提供了一种低碳湿型砂材料及其制备方法，解决相关技术中防粘砂效果不佳，并且在铸件制造过程中，抗高热冲击性能较差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种低碳湿型砂材料，按重量份包括：膨润土60-70份、光亮碳4-8份、煤粉15-26份、硅酸盐5-10份、淀粉3-8份。

进一步的，按重量份包括：膨润土70份、光亮碳8份、煤粉26份、硅酸盐10份、淀粉8份。

进一步的，按重量份包括：膨润土67份、光亮碳6份、煤粉22份、硅酸盐9份、淀粉6份。

进一步的，按重量份包括：膨润土63份、光亮碳5份、煤粉18份、硅酸盐7份、淀粉4份。

进一步的，按重量份包括：膨润土60份、光亮碳4份、煤粉15份、硅酸盐5份、淀粉3份。

进一步的，所述膨润土为有机膨润土。

进一步的，所述煤粉的95％以上的颗粒能通过0.106mm的筛孔。

进一步的，所述硅酸盐为硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝、硅酸铁中的三种，粒度小于50目。

进一步的，所述淀粉采用α淀粉类。

进一步的，所述淀粉采用α-玉米淀粉。

根据本发明的另一个方面，提供了一种低碳湿型砂材料的制备方法，包括：

依次将相重量份的膨润土、光亮碳、煤粉、硅酸盐、淀粉加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品；

将所述半成品搅拌2～10min；

将搅拌后的混合物粉碎至200-300目之间；

将粉碎后的混合物进行包装，即得成品。

本发明的有益效果：

本发明的低碳湿型砂材料，不含水，其制作的铸型生产铸件表面不粘砂。

通过本发明提供的低碳湿型砂材料及其制备方法，与传统的湿型砂材料相较，能够降低20%-30%膨润土和煤粉的加入量，使用本发明的湿型砂制作的铸型生产铸件，具有原砂消耗量少、铸件表面不粘砂等优点，湿型砂铸件的湿压强度、热丝拉强度、冲击性能都有所提高。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。

具体实施例一，一种低碳湿型砂材料，按重量份包括：膨润土70份、光亮碳8份、煤粉26份、硅酸盐10份、淀粉8份。

根据用户的要求、用户生产设备的不同，以及铸件对混砂的要求，组分中光亮碳与硅酸盐的重量份比例需在之间光亮碳：硅酸盐=1：1.25~1：2.5进行调整控制。

其中，所述膨润土采用有机膨润土；

按照我国铸造行业有关标准对铸造用煤粉的粒度要求是：“应有95％以上的颗粒通过0.106mm的筛孔（即140目筛）”。煤粉在铸件成形过程中的作用主要有4个方面：①铁液注入砂型后，使型砂中的煤粉受热分解，所释放的还原性气体在型腔中能防止铁液氧化，防止铸件表面形成FeO，这对于防止黏砂缺陷有非常重要的作用；②铁液注满型腔后，型内气氛为还原性气氛，在这种条件下，煤粉析出的烃类气体，会凝聚于铸型表面，形成光亮碳膜，能防止黏砂并使铸件轮廓清晰；③靠近金属-铸型界面处，型砂中的煤粉受热而发生焦化反应时，先软化并发生体积收缩，然后再膨胀。煤粉的软化温度与石英的相变膨胀温度大致相同，可以容让砂粒的膨胀；因而可防止铸件上出现夹砂、鼠尾之类的膨胀缺陷，并改善铸件尺寸的稳定性；④煤粉焦化时发生体积膨胀，能填塞铸型表面层砂粒间的空隙，使铁液及产生的易熔硅酸盐难以渗入，从而改善铸件的表面质量。

硅酸盐为硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝、硅酸铁中的三种，粒度小于50目；淀粉采用α-玉米淀粉类，提高铸型中水分凝聚层的强度、改善铸件表面质量。

本实施例中的低碳湿型砂材料，摈弃了水组分，其湿度主要来自于膨润土、煤粉、硅酸盐、淀粉等材料本身的自由水分，因此降低了材料中的含水量，从而降低其粘性，制作出的铸型生产铸件表面不粘砂。

具体实施例二，一种低碳湿型砂材料，按重量份包括：膨润土67份、光亮碳6份、煤粉22份、硅酸盐9份、淀粉6份。

具体实施例三，一种低碳湿型砂材料，按重量份包括：膨润土63份、光亮碳5份、煤粉18份、硅酸盐7份、淀粉4份。

具体实施例四，一种低碳湿型砂材料，按重量份包括：膨润土60份、光亮碳4份、煤粉15份、硅酸盐5份、淀粉3份。

具体实施例五：低碳湿型砂材料的制备方法，包括：

依次将膨润土70份、光亮碳8份、煤粉26份、硅酸盐10份、淀粉8份按照对应的重量份加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品，搅拌10min后，将搅拌后的混合物粉碎至300目之间，随后包装即得成品。

利用本实施例所示制备方法制作Φ1000mm×1000mm圆柱形试样，利用高温煅烧前后的重量差检测湿型砂的挥发行和灼减；用亚甲基蓝吸附量（简称为吸蓝量）来检验湿型砂中有效膨润土含量；用SGH双盘红外烘干器测定型砂的含水量；利用SQY液压强度试验机测定试样的湿压强度；制作湿拉专用试样，用SLR热湿拉强度试验仪测定试样的湿拉强度和热湿拉强度。

具体实施例六：低碳湿型砂材料的制备方法，包括：

依次将膨润土67份、光亮碳6份、煤粉22份、硅酸盐9份、淀粉6份按重量份加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品，搅拌10min后，将搅拌后的混合物粉碎至300目之间，随后包装即得成品。

利用本实施例所示制备方法制作Φ1000mm×1000mm圆柱形试样，利用高温煅烧前后的重量差检测湿型砂的挥发行和灼减；用亚甲基蓝吸附量（简称为吸蓝量）来检验湿型砂中有效膨润土含量；用SGH双盘红外烘干器测定型砂的含水量；利用SQY液压强度试验机测定试样的湿压强度；制作湿拉专用试样，用SLR热湿拉强度试验仪测定试样的湿拉强度和热湿拉强度。

具体实施例七：低碳湿型砂材料的制备方法，包括：

依次将膨润土63份、光亮碳5份、煤粉18份、硅酸盐7份、淀粉4份按重量份加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品，搅拌10min后，将搅拌后的混合物粉碎至300目之间，随后包装即得成品。

利用本实施例所示制备方法制作Φ1000mm×1000mm圆柱形试样，利用高温煅烧前后的重量差检测湿型砂的挥发行和灼减；用亚甲基蓝吸附量（简称为吸蓝量）来检验湿型砂中有效膨润土含量；用SGH双盘红外烘干器测定型砂的含水量；利用SQY液压强度试验机测定试样的湿压强度；制作湿拉专用试样，用SLR热湿拉强度试验仪测定试样的湿拉强度和热湿拉强度。

具体实施例八：低碳湿型砂材料的制备方法，包括：

依次将膨润土60份、光亮碳4份、煤粉15份、硅酸盐5份、淀粉3份。按重量份加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品，搅拌2～10min后，将搅拌后的混合物粉碎至200-300目之间，随后包装即得成品。

利用本实施例所示制备方法制作Φ1000mm×1000mm圆柱形试样，利用高温煅烧前后的重量差检测湿型砂的挥发行和灼减；用亚甲基蓝吸附量（简称为吸蓝量）来检验湿型砂中有效膨润土含量；用SGH双盘红外烘干器测定型砂的含水量；利用SQY液压强度试验机测定试样的湿压强度；制作湿拉专用试样，用SLR热湿拉强度试验仪测定试样的湿拉强度和热湿拉强度。

利用具体实施例五、六、七、八中制得的低碳湿型砂材料与市售铸造湿型砂用混配粘结剂进行性能测试，其比较结果见表1，其中湿压强度测试标准要求900kp²，热湿拉强度4000kp²以上。

表1 具体实施例五、六、七、八中制得的低碳湿型砂材料

与市售铸造湿型砂用混配粘结剂性能测试比较表

在湿型砂铸件组分不同，其余制备工艺条件以及检测条件下，吸蓝量是指膨润土中蒙脱石具有吸附亚甲基蓝的能力，其吸附量称为吸蓝量，检测方法按JB/T9227-1999执行，其值越高说明膨润土纯度越高，湿态粘结力越大，湿压强度也就越高；该土纯度越高，湿态粘结力越大，型砂强度也越高。湿型砂铸件样品的湿态强度（湿压强度、湿拉强度）高，说明湿型砂材料造型性能好，并能降低铸件出现砂孔、疏松、胀砂缺陷的几率；湿型砂铸件样品的热湿拉强度高，能防止铸件出现夹砂缺陷；湿型砂材料的含水量低，能减少铸件的气孔缺陷，并降低铸件表面粘砂现象。

通过实施例五、六、七、八提供的低碳湿型砂材料及其制备方法，与市售铸造湿型砂用混配粘结剂相较，重量组分不同的膨润土、光亮碳、煤粉、硅酸盐、淀粉制成的湿型砂，制成的湿型砂铸件，吸蓝量与市售铸造湿型砂差别不大，但是挥发和灼减数值明显降低，即说明降低膨润土和煤粉的加入量，使得湿型砂挥发性降低，少灼减降低；同时，含水量明显低于市售湿型砂，能减少铸件的气孔缺陷，并降低铸件表面粘砂现象；湿压强度、湿拉强度、热湿拉强度等性能明显优于市售湿型砂，湿压强度、湿拉强度高，说明湿型砂材料造型性能好，并能降低铸件出现砂孔、疏松、胀砂缺陷的几率；湿型砂铸件样品的热湿拉强度高，能防止铸件出现夹砂缺陷。

由此可得含水量降低，使用本实施例五、六、七、八中的湿型砂材料制备方法制得的湿型砂制作的铸型生产铸件，具有原砂消耗量少、铸件表面不粘砂等优点，湿型砂铸件的湿压强度、热丝拉强度、冲击性能都有所提高。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的产品。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低碳湿型砂材料，其特征在于，按重量份包括：膨润土60-70份、光亮碳4-8份、煤粉15-26份、硅酸盐5-10份、淀粉3-8份。

2.根据权利要求1所述的一种低碳湿型砂材料，其特征在于，按重量份包括：膨润土70份、光亮碳8份、煤粉26份、硅酸盐10份、淀粉8份。

3.根据权利要求1所述的一种低碳湿型砂材料，其特征在于，按重量份包括：膨润土67份、光亮碳6份、煤粉22份、硅酸盐9份、淀粉6份。

4.根据权利要求1所述的一种低碳湿型砂材料，其特征在于，按重量份包括：膨润土63份、光亮碳5份、煤粉18份、硅酸盐7份、淀粉4份。

5.根据权利要求1所述的一种低碳湿型砂材料，其特征在于，按重量份包括：膨润土60份、光亮碳4份、煤粉15份、硅酸盐5份、淀粉3份。

6.根据权利要求1所述的一种低碳湿型砂材料，其特征在于，所述膨润土为有机膨润土。

7.根据权利要求6所述的一种低碳湿型砂材料的制备方法，其特征在于，所述煤粉的95％以上的颗粒能通过0.106mm的筛孔。

8.根据权利要求7所述的一种低碳湿型砂材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝、硅酸铁中的三种，粒度小于50目。

9.根据权利要求8所述的一种低碳湿型砂材料的制备方法，其特征在于，所述淀粉采用α淀粉类。

10.权利要求1-9中任一项所述的一种低碳湿型砂材料的制备方法，其特征在于，包括：

依次将相重量份的膨润土、光亮碳、煤粉、硅酸盐、淀粉加入碾轮式混砂机或转子式混砂机中形成半成品；

将所述半成品搅拌2～10min；

将搅拌后的混合物粉碎至200-300目之间；

将粉碎后的混合物进行包装，即得成品。