一种铸钢件覆膜砂的抗烧结性检测方法技术

本发明专利技术涉及一种铸钢件覆膜砂，主要由以下重量份原料制成：900‑1100份石英硅砂、45‑165份铁矿砂、5‑10份沸石粉、3‑8份石墨粉、1‑3份酚醛树脂、1‑2份硅烷偶联剂、0.1‑0.6份乌洛托品溶液和0.9‑5.5份硬脂酸钙。制备所得的铸钢件覆膜砂生产成本低，仅为加入宝珠砂的特种铸钢件覆膜砂的25‑30％左右；高耐热、低膨胀性能好，耐高温钢水的冲刷力好，抗烧结性强，能够延缓和吸收砂芯释放的气体，适用于厚大铸钢件生产使用。使用所述覆膜砂生产的铸钢件表面光洁度高，铸件不经加工或稍作加工就可使用、铸钢件的出品率大大提高，具有很高的经济和社会价值。本发明专利技术的所述覆膜砂的抗烧结性的检测方法，操作便捷，横向对比产品的抗烧结性能，结果科学合理，数据参考价值强。

A method of preparing coated sand for cast steel, its preparation method and testing method of anti sintering property

The invention relates to a steel castings made of coated sand mainly consists of the following parts by weight of raw materials: 900 1100 copies of 165 copies of 45 quartz silica sand, iron ore, 5 10 zeolite powder, graphite powder, 3 8 1 3 1 2 phenolic resin, silane coupling agent, 0.1 0.6 Methenamine Solution 5.5 and 0.9 calcium stearate. Preparation of the coated sand of steel casting production cost is low, only to join the pearl sand special steel coated sand 25 about 30%; high heat resistance, low expansion performance, high temperature scouring force of molten steel, sintering resistance is strong, can delay the absorption and release of gas sand core, suitable for thick the use of steel castings. The casting steel produced by using the coated sand has high surface finish, and the castings can be processed or processed for a few times, and the production rate of the steel castings is greatly improved, which has high economic and social value. The detection method for the sintering resistance of the coated sand has convenient operation, and the sintering resistance of the transverse contrast products is scientific and reasonable, and the data reference value is strong.

【技术实现步骤摘要】
一种铸钢件覆膜砂、其制备方法和抗烧结性检测方法
本专利技术属于铸造工业
，具体涉及一种铸钢件覆膜砂、其制备方法和抗烧结性检测方法。
技术介绍
铸钢材质比普通铸铁强度好，抗疲劳性强、抗腐蚀使用寿命长等诸多优势，在中国工业对高性能的铸钢材质的零部件运用越来越广泛，铸钢的品质要求也越来越高。铸钢件在铸造过程中，因为铸钢的熔点高，相应的其浇注温度也高，达到了1500-1700℃，接近石英砂的耐火度。高温下钢水对气体非常敏感，也会和铸型材料会发生化学作用，铸件容易出现烧结粘砂和气孔等缺陷。现有铸钢件覆膜砂为了避免铸件烧结，加入一定量的宝珠砂作为耐火骨料，宝珠砂又称为电熔陶粒砂，是以天然铝钒土为原料，对熔融状态下铝矾土进行喷雾处理，使之再结晶、造粒、分筛而得到的高耐热性，低热膨胀，球状人工铸造砂。但是宝珠砂的成本高，其价格是石英硅砂的10倍以上，国内很多铸造厂家难以接受；且能耗高、污染环境。宝珠砂的生产工艺是用高压电将铝矾土熔融，再用高压空气吹成颗粒状，该工艺能耗非常高，作业环境异常恶劣，粉尘多工人容易得职业病，已经被国家重点防治对象，目前国多宝珠砂厂家几乎都处于停产状态。在这种情况下，开发一种新的产品或者替代材料显得极其迫切。铸件浇注时，温度一般在1400-1700℃，硅砂中低熔点物质会和金属液发生化学反应，从而铸件表面和砂烧结熔融在一起，导致铸件报废，因此，铸钢件用覆膜砂在正式用于铸钢件之前，其抗烧结性能的检测就显得尤为重要，但是目前国内没有相关的检测方法或者标准来衡量覆膜砂的高温烧结性能。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术的目的是提供一种铸钢件覆膜砂。本专利技术目的是提供上述铸钢件覆膜砂的制备方法，得到的所述铸钢件覆膜砂流动性好，砂芯受热后延缓和吸收有机酚醛树脂受热释放的气体，砂芯耐高温金属液冲刷力强、可显著提高铸钢件耐磨性、表面强度、材质的致密度，从而提高铸件的出品率。本专利技术的再一目的是提供上述铸钢件覆膜砂的抗烧结性检测方法，且对所有覆膜砂检测均可适用，测试方法的稳定性和重复性非常好。根据本专利技术的具体实施方式的铸钢件覆膜砂，包括以下原料：原砂、沸石粉、石墨粉、酚醛树脂、硅烷偶联剂、乌洛托品溶液和硬脂酸钙，所述原砂包括石英硅砂和铁矿砂；其中，所述石英硅砂为1000重量份，所述铁矿砂为所述石英硅砂总量的5-20wt％，所述酚酸树脂为所述原砂的1-3wt％，所述乌洛托品溶液为所述酚醛树脂的10-20wt％，所述石墨粉、沸石粉和硬脂酸钙为所述原砂的1-10wt‰。得到的所述铸钢件覆膜砂流动性好、强度高，延缓砂芯发气、耐高温时间长，热膨胀率低，对铸造件的普适性强，具有以宝珠砂为原料制备的特种铸钢件覆膜砂性能接近的优异性能，同时生产成本大大低于以宝珠砂为原料制备的特种铸钢件覆膜砂。根据本专利技术的具体实施方式的铸钢件覆膜砂，石墨粉的加入使所述铸钢件覆膜砂使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，当温度升高到硅砂的相变点时，包覆在砂粒之间的石墨粉能够缓冲作用，抵消硅砂的热膨胀，从而预防铸件出现脉纹缺陷；也不会改变铸钢件覆膜砂原有生产工艺和制芯使用条件；所述铸钢件覆膜砂作为砂芯使用，石墨的加入可以使浇注钢水与砂芯表面形成光亮碳层，避免砂芯与钢水持续热效应导致烧结，同时阻隔钢水与铸钢件覆膜砂中的酚醛树脂等有机物反应，达到预防铸件烧结粘砂、产生气孔缺陷，其次，能够显著提高铸钢件覆膜砂的流动性，使砂芯更加致密，得到的铸钢件表面光洁度高，铸件不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属和加工成本费用。铁矿砂为作为激冷材料，可以吸收高温钢水浇注后产生大量的潜热，铸钢件表面还会获得非常多细小等轴晶粒，能够大大提高铸件的耐磨性和表面强度；此外，金属液还会吸收空气中的水份，水在高温下分解为H原子和O原子，随着金属液逐渐凝固，这些溶解在金属液中的H、O原子饱和度降低又会析出来，若不能有效处理，铸件就可能会形成气孔缺陷，本专利技术覆膜砂所加的铁矿砂中的Fe3O4能和析出的H原子发生氧化还原反应，可以有效解决此问题，提高铸钢件的致密度；所述硅烷偶联剂在不会影响其强度、酌烧减量和发气量等技术指标的基础上，增加了铸钢件覆膜砂满足铸铁件到铸钢件的普适性，提高了铸件的出品率，节约铸造企业造型材料的成本。覆膜砂由于包覆一层酚醛树脂，受热分解会释放气体，释放气体70％是NH3，30％的是NOx，而沸石粉能均匀地吸附在物体表面，沸石粉具有多孔结构，能够吸收大量的氨气，将气体“束缚”在砂芯中，从而延缓和降低气体向金属液中渗透，对铸钢件预防气孔缺陷如皮下气孔、针气孔等尤其明显，可以提高铸钢件的紧实度。进一步优选，为了保证石墨可以连续均匀包覆在所述的铸钢件覆膜砂表面，增强铸钢件覆膜砂砂芯的韧性，进而增强对高温钢水的耐冲刷能力，所述石墨粉为鳞片状石墨粉。进一步优选，为了保证所述石墨粉能够高效包覆所述的铸钢件覆膜砂，以及确保石墨粉的比表面积，90wt％的所述石墨粉的粒度小于500目为最佳。进一步优选，为了保证所述沸石粉能够高效吸附制芯时释放的氨气，吸氨量大于100mmol/100g，由于沸石粉的粒度越细，比表面积越大，吸氨效果越好，但是会降低覆膜砂的强度，为了保证吸氨效果又不影响所述覆膜砂的性能，所述沸石粉的粒度为200-500目。进一步优选，所述酚醛树脂为碱性酚醛树脂。进一步优选，保证更好的固化效果，与所述酚醛树脂良好配合，使得到的所述的铸钢件覆膜砂成型和铸钢使用效果更好，所述乌洛托品溶液中乌洛托品的质量分数为30-50％。进一步优选，基于成型性能、铸钢件覆膜砂作为砂芯使用对铸件烧结效果及气孔缺陷等的考虑，所述的铸钢件覆膜砂中，所述石英硅砂与铁矿砂的粒度均为20-300目，所述铁矿砂中的Fe3O4含量≥85％。为了更好的提高铁矿砂的使用效果，将铁矿砂进行水洗、过滤、沉淀和烘干处理，去除铁矿砂中的泥份。所述的铸钢件覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备原砂混合料：将所述石英硅砂与铁矿砂加热并同时混合均匀，得到原砂混合料；(2)制备铸钢件覆膜砂混合料：向所述原砂混合料中加入酚醛树脂和硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入所述乌洛托品溶液、石墨粉、沸石粉和硬脂酸钙，混合均匀，得到铸钢件覆膜砂混合料；(3)铸钢件覆膜砂冷却筛分：将所述铸钢件覆膜砂混合料进行筛分后去除筛上颗粒，冷却，得到所述铸钢件覆膜砂。通过所述铸钢件覆膜砂的制备方法可以制得性能均一、稳定，成品率高的所述铸钢件覆膜砂。以上制备方法和工艺步骤必须严格以上述顺序进行，才能得到强度高、流动性好以及耐冲刷力强的铸钢件覆膜砂。进一步地，为使所述原砂混合料的砂粒受热均匀，酚醛树脂可以良好包覆在所述铸钢件覆膜砂的表面，所述的铸钢件覆膜砂的制备方法，在步骤(1)中，将所述石英硅砂与铁矿砂加热至130-200℃，并混合。进一步地，步骤(1)混合的时间为20-50秒，混合搅拌的转速为40-60r/min。进一步地，为使所述酚醛树脂的粘结化效果达到最佳，同时又使所述原砂混合料在混合过程中不至结块，原砂混合颗粒物的内部充分受热，所述原砂混合料的温度加热至130-200℃后再降温至120-150℃后，再加入酚醛树脂，可以使所述酚醛树脂在该温度条件下进行良好包覆，且有较好的流动分散效果，加入酚醛树脂的同时加入硅烷偶联剂，待温度降至80-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸钢件覆膜砂，其特征在于，包括以下原料：石英硅砂、铁矿砂、沸石粉、石墨粉、酚醛树脂、硅烷偶联剂、乌洛托品溶液和硬脂酸钙，；其中，所述石英硅砂为1000重量份，所述铁矿砂为所述石英硅砂总量的5‑20wt％，所述酚酸树脂为所述原砂的1‑3wt％，所述乌洛托品溶液为所述酚醛树脂的10‑20wt％，所述石墨粉、沸石粉和硬脂酸钙为所述原砂的1‑10wt‰。

【技术特征摘要】
1.一种铸钢件覆膜砂，其特征在于，包括以下原料：石英硅砂、铁矿砂、沸石粉、石墨粉、酚醛树脂、硅烷偶联剂、乌洛托品溶液和硬脂酸钙，；其中，所述石英硅砂为1000重量份，所述铁矿砂为所述石英硅砂总量的5-20wt％，所述酚酸树脂为所述原砂的1-3wt％，所述乌洛托品溶液为所述酚醛树脂的10-20wt％，所述石墨粉、沸石粉和硬脂酸钙为所述原砂的1-10wt‰。2.根据权利要求1所述的铸钢件覆膜砂，其特征在于，所述石墨粉为90wt％的所述石墨粉的粒度小于500目的鳞片状石墨粉。3.根据权利要求1所述的铸钢件覆膜砂，其特征在于，所述沸石粉的吸氨量大于100mmol/100g。4.根据权利要求1所述的铸钢件覆膜砂，其特征在于，所述沸石粉的粒度为200-500目。5.根据权利要求1所述的铸钢件覆膜砂，其特征在于，所述石英硅砂与铁矿砂的粒度均为20-300目，所述铁矿砂中的Fe3O4含量≥85％。6.权利要求1-5任一所述的铸钢件覆膜砂的制备方法，其特征在于，将，包括以下步骤：(1)制备原砂混合料：将所述石英硅砂与铁矿砂加热并同时混合均匀，得到原砂混合料；(2)制备铸钢件覆膜砂混合料：向所述原砂混合料中加入酚醛树脂和硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入所述乌洛托品溶液、沸石粉、石墨粉和硬脂酸钙，混合均匀，得到铸钢件覆膜砂混合料；(3)铸钢件...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海军，秦申二，杨志永，岳霆，吴武灿，
申请(专利权)人：盐城仁创砂业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32