一种高性能环保铸造型砂及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710924179.3 | 申请日 | 2017-09-30 | 公开(公告)号 | CN107433319A | 公开(公告)日 | 2017-12-05 |
| 申请人 | 和县华顺铸造有限公司; | 发明人 | 刘榄; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高性能环保 铸造 型砂 ，包括以下重量份的原料：防脉纹添加剂1-3份、性能增强剂2-4份、 石英 原砂40-50份、空心微珠6-10份、 硬脂酸 锌2-4份、耐高温添加剂4-6份、锆英砂8-14份、羧甲基 纤维 素钠1-2份、矿物填土10-16份、 矿石 填粉9-13份、旧 石膏 板2-6份、废弃陶瓷3-7份、矿渣1-3份、 粉 煤 灰 5-9份、 鳞片 石墨 1-2份。本发明具有优异耐高温性能，其透气性强、溃散性好，提高了铸件表面光洁度，可大幅提高铸件成品率，有效减少粘砂、夹砂等铸造 缺陷 的出现，降低铸件成本，同时本发明的原料组分安全可靠，充分利用了废弃物，成本较低，工艺简明，易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高性能环保铸造型砂，其特征在于，包括以下重量份的原料： |
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| 说明书全文 | 一种高性能环保铸造型砂及其制备方法技术领域背景技术[0002] 型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸 件总废品的 30-50％。通常对型砂的要求是 ：1、具有较高的强度和热稳定性，以承受各种 外力和高温的作用。2、良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的 能力。3、一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能 力。4、较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力。5、高的溃散性，又称出砂性，即在铸件 凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。 [0003] 型砂按所用粘结剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、石英砂等，以粘土砂、 水玻璃砂及石英砂用的最多。型砂中的原砂、粘结剂类型等对铸件的性能具有重要影响，特别是对铝合金铸造而言，传统的铝合金铸造用的型砂配方中型砂粒径太大或太小，型砂料径太大，虽然透气性较好，但是铝砂件表面比较粗糙，光洁度不好，型砂料径太小，导致砂型透气性不好，铝铸件有气孔产生。国内外广泛使用的煤粉粘土湿型砂，一般由原砂、粘结剂、煤粉添加物等与水混制而成，具有一定的防粘砂效果和材料成本低、生产效率高的优点，但其消耗量大、排放 严重、在铸造过程煤粉燃烧分解产生有毒气体污染。并且传统的型砂铸造铝合金产品的粘砂、气孔、裂纹等缺陷率在 15％以上，废品率高导致铸件成本的极大增加。因此，无论从传统铸造型砂自身的缺陷考虑还是从降低铸造缺陷的角度考虑均有必要提出一种全新的铸造型砂产品及相应的制备方法，以解决现有技术中的上述问题。 发明内容[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高性能环保铸造型砂，该铸造型砂具有优异耐高温性能，其透气性强、溃散性好，提高了铸件表面光洁度，可大幅提高铸件成品率，有效减少粘砂、夹砂等铸造缺陷的出现，降低铸件成本，同时本发明的原料组分安全可靠，充分利用了废弃物，成本较低，工艺简明，易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。 [0005] 本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种高性能环保铸造型砂，包括以下重量份的原料： 防脉纹添加剂1-3份、性能增强剂2-4份、石英原砂40-50份、空心微珠6-10份、硬脂酸锌 2-4份、耐高温添加剂4-6份、锆英砂8-14份、羧甲基纤维素钠1-2份、矿物填土10-16份、矿石填粉9-13份、旧石膏板2-6份、废弃陶瓷3-7份、矿渣1-3份、粉煤灰5-9份、鳞片石墨1-2份。 [0006] 优选地，所述高性能环保铸造型砂包括以下重量份的原料：防脉纹添加剂2份、性能增强剂3份、石英原砂35份、空心微珠8份、硬脂酸锌3份、耐高温添加剂5份、锆英砂11份、羧甲基纤维素钠1.5份、矿物填土13份、矿石填粉11份、旧石膏板4份、废弃陶瓷5份、矿渣2份、粉煤灰7份、鳞片石墨1.5份。 [0007] 优选地，所述防脉纹添加剂为碳酸锂、碳酸钾、铁黑、叶腊石粉末、锂辉石粉末按照重量比1:1:7:4:3组成的混合物，所述铁黑的规格为过200目，所述叶腊石粉末、锂辉石粉末的规格为过100目。 [0009] 优选地，所述石英原砂中规格为30目的石英砂质量分数为20%，规格为50目的石英砂的质量分数为30%，规格为100目的石英砂的质量分数为40%，规格为200目的石英砂10%。 [0010] 优选地，所述空心微珠的规格为过150目，所述锆英砂的规格为过100目。 [0012] 优选地，所述矿物填土为凹凸棒土、膨润土、高岭土按照重量比3:2:2组成的混合物；所述矿石填粉为方解石粉末、海泡石粉末、明矾石粉末、萤石粉末按照重量比2:3:1:2组成的混合物，所述矿石填粉的规格为过100目； 所述矿渣为高炉矿渣、石灰石矿渣、煤矸石按照重量比1:2:1组成的混合物。 [0013] 本发明还提供一种高性能环保铸造型砂的方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料； 步骤二，将旧石膏板、废弃陶瓷、矿渣加入高速粉碎机中粉碎，在加入研磨机中研磨，过 150目筛，再混合矿物填土、粉煤灰加入高速搅拌机中，在搅拌转速为200-300r/min下搅拌 20-30分钟，得到混合物A； 步骤三，将石英原砂、锆英砂、空心微珠、鳞片石墨加入高速搅拌机中，转速为150- 250r/min，搅拌20-30分钟，制得混合物B； 步骤四，将重量为硬脂酸锌重量10-14倍的水加热到55-65℃，加入行星式型砂搅拌机中，再加入硬脂酸锌、防脉纹添加剂、性能增强剂、耐高温添加剂，在搅拌转速为300-400r/min下搅拌10-15分钟，再依次加入羧甲基纤维素钠、矿石填粉、步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B，在搅拌转速为600-800r/min下，搅拌15-25分钟，即得发明的高性能环保铸造型砂。 [0014] 优选地，所述高性能环保铸造型砂的制备步骤为：步骤一，按要求称量准备各组分原料； 步骤二，将旧石膏板、废弃陶瓷、矿渣加入高速粉碎机中粉碎，在加入研磨机中研磨，过 150目筛，再混合矿物填土、粉煤灰加入高速搅拌机中，在搅拌转速为250r/min下搅拌25分钟，得到混合物A； 步骤三，将石英原砂、锆英砂、空心微珠、鳞片石墨加入高速搅拌机中，转速为200r/min，搅拌25分钟，制得混合物B； 步骤四，将重量为硬脂酸锌重量12倍的水加热到60℃，加入行星式型砂搅拌机中，再加入硬脂酸锌、防脉纹添加剂、性能增强剂、耐高温添加剂，在搅拌转速为350r/min下搅拌12分钟，再依次加入羧甲基纤维素钠、矿石填粉、步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B，在搅拌转速为700r/min下，搅拌20分钟，即得发明的高性能环保铸造型砂。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明的一种高性能环保铸造型砂添加的防脉纹添加剂，主要为碳酸锂、碳酸钾、铁黑、叶腊石粉末、锂辉石粉末，其能够增加砂芯的热强度和热塑性，减少型砂热开裂的趋势，达到封堵裂纹，增加金属液渗透阻力，防止砂芯气体向铸件内扩散，有效减少了铸件脉纹缺陷的产生。 [0016] （2）本发明的一种高性能环保铸造型砂添加的性能增强剂，主要为钙基膨润土、氧化锌、碳酸钙、三聚磷酸钠、硫酸铝，几者复合作用能够有效提高铸件产品的平滑性，显著降低零件上的型砂的烧结。 [0017] （3）本发明的一种高性能环保铸造型砂添加的废弃陶瓷、矿石填粉以及粉煤灰，一方面减少了优质煤粉的使用，另一方面降低生产成本，利用了大量废弃物，减少了环境污染达到了可持续发展的效果。 [0018] （4）本发明的一种高性能环保铸造型砂采用的石英砂，使用了30目、50目、100目、200目四种规格的型砂，既保证了透气性又提高了铸件表面的光洁度。 [0019] （5）本发明的一种高性能环保铸造型砂添加的耐高温添加剂能够有效提高型砂的耐高温性能，添加的鳞片石墨、硬脂酸锌、羧甲基纤维素钠，几者复合作用对铸件的粘砂、夹砂、冲砂、气孔等缺陷有显著地改善，能使铸件 进一步提高光洁度。 [0020] （6）本发明的一种高性能环保铸造型砂具有优异耐高温性能，其透气性强、溃散性好，提高了铸件表面光洁度，可大幅提高铸件成品率，有效减少粘砂、夹砂等铸造缺陷的出现，降低铸件成本，同时本发明的原料组分安全可靠，充分利用了废弃物，成本较低，工艺简明，易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。 具体实施方式[0021] 下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0022] 实施例1.本实施例的一种高性能环保铸造型砂，包括以下重量份的原料： 防脉纹添加剂1份、性能增强剂2份、石英原砂40份、空心微珠6份、硬脂酸锌2份、耐高温添加剂4份、锆英砂8份、羧甲基纤维素钠1份、矿物填土10份、矿石填粉9份、旧石膏板2份、废弃陶瓷3份、矿渣1份、粉煤灰5份、鳞片石墨1份。 [0023] 本实施例中的防脉纹添加剂为碳酸锂、碳酸钾、铁黑、叶腊石粉末、锂辉石粉末按照重量比1:1:7:4:3组成的混合物，所述铁黑的规格为过200目，所述叶腊石粉末、锂辉石粉末的规格为过100目。 [0024] 本实施例中的性能增强剂为钙基膨润土、氧化锌、碳酸钙、三聚磷酸钠、硫酸铝按照重量比7:1:4:1:1组成的混合物。 [0025] 本实施例中的石英原砂中规格为30目的石英砂质量分数为20%，规格为50目的石英砂的质量分数为30%，规格为100目的石英砂的质量分数为40%，规格为200目的石英砂10%。 [0026] 本实施例中的空心微珠的规格为过150目，所述锆英砂的规格为过100目。 [0027] 本实施例中的耐高温添加剂为纳米二氧化钛、偏硅酸钠、六偏磷酸钠按照重量比2:9:1组成的混合物。 [0028] 本实施例中的矿物填土为凹凸棒土、膨润土、高岭土按照重量比3:2:2组成的混合物；本实施例中的矿石填粉为方解石粉末、海泡石粉末、明矾石粉末、萤石粉末按照重量比 2:3:1:2组成的混合物，所述矿石填粉的规格为过100目； 本实施例中的矿渣为高炉矿渣、石灰石矿渣、煤矸石按照重量比1:2:1组成的混合物。 [0029] 本实施例的一种高性能环保铸造型砂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料； 步骤二，将旧石膏板、废弃陶瓷、矿渣加入高速粉碎机中粉碎，在加入研磨机中研磨，过 150目筛，再混合矿物填土、粉煤灰加入高速搅拌机中，在搅拌转速为200r/min下搅拌20分钟，得到混合物A； 步骤三，将石英原砂、锆英砂、空心微珠、鳞片石墨加入高速搅拌机中，转速为150r/min，搅拌20分钟，制得混合物B； 步骤四，将重量为硬脂酸锌重量10倍的水加热到55℃，加入行星式型砂搅拌机中，再加入硬脂酸锌、防脉纹添加剂、性能增强剂、耐高温添加剂，在搅拌转速为300r/min下搅拌10分钟，再依次加入羧甲基纤维素钠、矿石填粉、步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B，在搅拌转速为600r/min下，搅拌15分钟，即得发明的高性能环保铸造型砂。 [0030] 实施例2.本实施例的一种高性能环保铸造型砂，包括以下重量份的原料： 防脉纹添加剂3份、性能增强剂4份、石英原砂50份、空心微珠10份、硬脂酸锌4份、耐高温添加剂6份、锆英砂14份、羧甲基纤维素钠2份、矿物填土16份、矿石填粉13份、旧石膏板6份、废弃陶瓷7份、矿渣3份、粉煤灰9份、鳞片石墨2份。 [0031] 本实施例中的防脉纹添加剂为碳酸锂、碳酸钾、铁黑、叶腊石粉末、锂辉石粉末按照重量比1:1:7:4:3组成的混合物，所述铁黑的规格为过200目，所述叶腊石粉末、锂辉石粉末的规格为过100目。 [0032] 本实施例中的性能增强剂为钙基膨润土、氧化锌、碳酸钙、三聚磷酸钠、硫酸铝按照重量比7:1:4:1:1组成的混合物。 [0033] 本实施例中的石英原砂中规格为30目的石英砂质量分数为20%，规格为50目的石英砂的质量分数为30%，规格为100目的石英砂的质量分数为40%，规格为200目的石英砂10%。 [0034] 本实施例中的空心微珠的规格为过150目，所述锆英砂的规格为过100目。 [0035] 本实施例中的耐高温添加剂为纳米二氧化钛、偏硅酸钠、六偏磷酸钠按照重量比2:9:1组成的混合物。 [0036] 本实施例中的矿物填土为凹凸棒土、膨润土、高岭土按照重量比3:2:2组成的混合物；本实施例中的矿石填粉为方解石粉末、海泡石粉末、明矾石粉末、萤石粉末按照重量比 2:3:1:2组成的混合物，所述矿石填粉的规格为过100目； 本实施例中的矿渣为高炉矿渣、石灰石矿渣、煤矸石按照重量比1:2:1组成的混合物。 [0037] 本实施例的一种高性能环保铸造型砂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料； 步骤二，将旧石膏板、废弃陶瓷、矿渣加入高速粉碎机中粉碎，在加入研磨机中研磨，过 150目筛，再混合矿物填土、粉煤灰加入高速搅拌机中，在搅拌转速为300r/min下搅拌30分钟，得到混合物A； 步骤三，将石英原砂、锆英砂、空心微珠、鳞片石墨加入高速搅拌机中，转速为250r/min，搅拌30分钟，制得混合物B； 步骤四，将重量为硬脂酸锌重量14倍的水加热到65℃，加入行星式型砂搅拌机中，再加入硬脂酸锌、防脉纹添加剂、性能增强剂、耐高温添加剂，在搅拌转速为400r/min下搅拌15分钟，再依次加入羧甲基纤维素钠、矿石填粉、步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B，在搅拌转速为800r/min下，搅拌25分钟，即得发明的高性能环保铸造型砂。 [0038] 实施例3.本实施例的一种高性能环保铸造型砂，包括以下重量份的原料： 防脉纹添加剂2份、性能增强剂3份、石英原砂35份、空心微珠8份、硬脂酸锌3份、耐高温添加剂5份、锆英砂11份、羧甲基纤维素钠1.5份、矿物填土13份、矿石填粉11份、旧石膏板4份、废弃陶瓷5份、矿渣2份、粉煤灰7份、鳞片石墨1.5份。 [0039] 本实施例中的防脉纹添加剂为碳酸锂、碳酸钾、铁黑、叶腊石粉末、锂辉石粉末按照重量比1:1:7:4:3组成的混合物，所述铁黑的规格为过200目，所述叶腊石粉末、锂辉石粉末的规格为过100目。 [0040] 本实施例中的性能增强剂为钙基膨润土、氧化锌、碳酸钙、三聚磷酸钠、硫酸铝按照重量比7:1:4:1:1组成的混合物。 [0041] 本实施例中的石英原砂中规格为30目的石英砂质量分数为20%，规格为50目的石英砂的质量分数为30%，规格为100目的石英砂的质量分数为40%，规格为200目的石英砂10%。 [0042] 本实施例中的空心微珠的规格为过150目，所述锆英砂的规格为过100目。 [0043] 本实施例中的耐高温添加剂为纳米二氧化钛、偏硅酸钠、六偏磷酸钠按照重量比2:9:1组成的混合物。 [0044] 本实施例中的矿物填土为凹凸棒土、膨润土、高岭土按照重量比3:2:2组成的混合物；本实施例中的矿石填粉为方解石粉末、海泡石粉末、明矾石粉末、萤石粉末按照重量比 2:3:1:2组成的混合物，所述矿石填粉的规格为过100目； 本实施例中的矿渣为高炉矿渣、石灰石矿渣、煤矸石按照重量比1:2:1组成的混合物。 [0045] 本实施例的一种高性能环保铸造型砂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料； 步骤二，将旧石膏板、废弃陶瓷、矿渣加入高速粉碎机中粉碎，在加入研磨机中研磨，过 150目筛，再混合矿物填土、粉煤灰加入高速搅拌机中，在搅拌转速为250r/min下搅拌25分钟，得到混合物A； 步骤三，将石英原砂、锆英砂、空心微珠、鳞片石墨加入高速搅拌机中，转速为200r/min，搅拌25分钟，制得混合物B； 步骤四，将重量为硬脂酸锌重量12倍的水加热到60℃，加入行星式型砂搅拌机中，再加入硬脂酸锌、防脉纹添加剂、性能增强剂、耐高温添加剂，在搅拌转速为350r/min下搅拌12分钟，再依次加入羧甲基纤维素钠、矿石填粉、步骤二制备的混合物A、步骤三制备的混合物B，在搅拌转速为700r/min下，搅拌20分钟，即得发明的高性能环保铸造型砂。 [0046] 本发明的一种高性能环保铸造型砂具有优异耐高温性能，其透气性强、溃散性好，提高了铸件表面光洁度，可大幅提高铸件成品率，有效减少粘砂、夹砂等铸造缺陷的出现，降低铸件成本，同时本发明的原料组分安全可靠，充分利用了废弃物，成本较低，工艺简明，易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。 [0047] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 [0048] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 |
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