用于改善铸件品质的组合物和方法以及型砂添加剂技术

形成干型砂添加剂的方法可包括从铸造废材料中回收非砂部分，并将该非砂部分添加到干型砂添加剂配制料中以形成干型砂添加剂。将非砂部分添加到干型砂添加剂配制料中可减少生产该干型砂添加剂的新鲜粘土和碳的量。形成型砂添加剂的方法可包括回收具有不同于所需粘土和碳含量的粘土或碳含量的废型砂添加剂组合物，将该废型砂添加剂再循环作为生产新鲜型砂添加剂的原料，和调节新鲜型砂添加剂的生产期间添加的新鲜粘土或碳的量，以实现所需粘土和碳含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善铸件品质的组合物和方法以及型砂添加剂优先权要求该PCT国际申请要求2015年8月14日提交的美国临时申请号62/205,253的优先权的权益，其主题通过引用以其全部并入本文。
本公开大体涉及砂铸成型领域，并涉及金属铸造方面的改善。本公开还涉及通过回收造型废料以便再循环成砂造型添加剂(sandmoldingadditive)和造型组合物来改善用于形成铸型的砂造型介质，在铸件生产中将熔融金属浇注到所述铸型中。背景湿型铸造是用于形成铸造金属制品的众所周知的方法。在该方法中，用于制造铸件的铸型由主要是砂和膨润土的造型介质形成，以便生产一个或多个铸件。一旦铸件在铸型中凝固，将该铸型打碎，且铸造循环结束。可将一部分造型介质再循环用于另一铸造过程；但是，大部分造型介质作为铸造废料离开铸造厂。仅在美国，铸造废料以每年约6百万至1千万立方码的速率累积。大量铸造废料伴随着填埋面积和运输的越来越高的成本而成为问题。铸造是古老的技术，其中在砂型中限定空腔，并随后在其中浇注熔融金属。在金属冷却之后，移除铸造制品，砂型通常在移除过程中被打碎。用于形成此类砂型的通常和基本的工序是在模型周围压实砂造型介质，并随后移除模型，留下具有该模型构造的空腔。为了使砂保持其成型的、限定空腔的构造，在混合物中包含使得砂粒粘结的粘合剂。长期以来粘土是公认且合适的粘合剂。粘土是通用术语，并包括一大组水合铝硅酸盐矿物。单独的矿物颗粒尺寸不等，低至微观尺度。当受潮时，粘土是韧性和塑性的。当受潮并随后干燥时，粘土变硬，特别是在高温下干燥时。潮湿的膨润土产品在铸造条件下表现地更好。本文中公开的方法可在所谓的湿型铸造为标准实践的铸造中特别有用。湿型铸造包括如下过程：其中将熔融金属浇注到砂型中，同时该砂型仍保持已添加以驱动粘土的粘结性质的水分。用于铁铸造的砂造型介质包含三种基本的组分，即砂、粘土和磨细的烟煤(行业中通常称为“海运煤”)。在使用中，将砂造型介质用水润湿以提供能够在模型周围压实以形成型腔的介质。湿砂型通常按重量计包含约86%至90%的砂和多种非砂组分，包括8%至10%的膨润土、2%至4%的有机添加剂和2%至4%的水分。在移除模型之后，将熔融铁浇注到型腔中，同时砂造型介质仍处在其受潮或“湿”条件下。当将熔融铁浇注到铸型中时，在型腔表面上和紧邻型腔表面的海运煤在该熔融铁的热量下分解。该分解的产物是在型腔与浇注的铁之间的界面处的石墨形式的单质碳。该单质石墨所起的主要作用是使得凝固的铸件能够从铸型中脱除，不含砂粒。该单质石墨的第二益处在于其倾向于使型腔表面平坦，由此在铸造制品上产生更光滑的表面。铸造厂可购买“预混料(pre-mix)”，其包含粘土组分和碳组分。铸造厂随后将该预混料与来自当地来源的砂混合以提供操作中使用的砂造型介质。在其“湿”条件下，也就是说当其被润湿时，砂造型介质的足够的粘结强度是最关键的。在被压实以限定空腔后，该湿造型介质优选具有足够的强度以经受住移除模型时伴随的任何力，使得空腔构造保持完好。接着，当处于湿阶段时，砂造型介质优选具有足够的强度以经受住在制备铸型以便将金属浇注到空腔中的过程中移动铸型和以各种方式重新定位时伴随的力。此外，该砂造型介质优选具有足够的粘结强度以经受住将熔融铁浇注到空腔中伴随的液压力。湿铸型的干燥极其快速地发生，并可在金属仍为熔融的并持续对铸型结构施加液压力的时候发生。因此，造型介质的干态强度在确保铸型将保持完整性直到最后获得合适构造的铸造制品方面是关键的。砂造型介质的另一显著的客观特性是透气性。优选相对高的透气性，以便防止将熔融铁浇注到型腔中时对铸型造成破坏。要指出的是，当将熔融金属浇注到型腔中时，空气通过造型介质置换。更重要的是，因为砂造型介质是潮湿的，所以水蒸气可以相当剧烈或爆炸性的方式产生。该水蒸气优选通过具有最小的气流阻力的造型介质排出。由此，多孔铸型结构优选具有相对高的透气性。强度特性和透气性能够客观确定，并且现在确立了用于砂造型介质的可接受的湿态强度(greenstrength)和干态强度，以及透气性。在已经铸造物品之后，将砂型打碎并随后积累以便再次使用。过量的造型介质，即不能再用于后继铸造循环的铸造废料，在铸造厂中的几个位置处产生。铸造废料的组成和粒度分布可取决于将其收集的铸造厂的地区而变化，但是铸造废料通常可分类为两个大类，即“造型废料”和“袋滤室灰尘(baghousedust)/来自机械再生的灰尘”。短语“造型废料”是指来自打碎的湿砂型和型芯的过量造型介质，其可作为落砂期间产生的料流输出。在许多湿型铸造厂中，造型废料通常按重量计含有约80%至约90%的砂、约6%至约10%的膨润土和约1%至约4%的有机添加剂。造型废料包括涂覆有粘结剂的砂以及单独的砂粒、膨润土和有机添加剂。已经尝试通过机械再生从砂中除去粘结剂使得砂足够干净，以在型芯生产中再次使用来减少造型废料的积累。在此类方法中，回收了砂，还可回收按重量计成本是砂数倍的膨润土，以及有机添加剂。机械再生的缺点在于原砂的成本在许多地理区域足够低，使得砂回收的资本投入在经济上不可行。除了造型废料以外，在金属铸造过程中生成的过量的铸造湿型砂(潮湿的)可作为另一废料流被弃置。这种所谓的“溢流湿砂”废料流通常包含过量的湿砂，其以铸造厂中所用的相对比例包含二氧化硅型砂和相关的型砂添加剂二者。铸造废料的另一来源包括在铸造厂的排气系统中收集的细砂颗粒、膨润土、有机添加剂和碎屑。该铸造废料通常在铸造厂中被称为“袋滤室灰尘”。袋滤室灰尘含有比造型废料显著更多的膨润土，因为膨润土比铸造过程中所用的砂更细小，并因此更容易在空气中运送。袋滤室灰尘通常包含约40%至约70%的砂、约20%至约50%的膨润土和约10%至约30%的有机添加剂。来自砂型材料的材料通常在使用后被丢弃，因为各铸件对于造型材料可能具有不同的客户要求。砂型材料还由于不满足后继客户要求的来自在先批次的污染而无法进一步使用。此外，当砂型材料从一个客户的要求转换到另一客户的要求时，中间组合物不适于任一应用，并被丢弃。因此，每天一个铸造厂可能丢弃多达2000磅或更多的砂型材料。该丢弃的材料导致显著的浪费和铸造厂的成本提高，归因于弃置和填埋费用。上文讨论的包含粘土组分和碳组分的预混料由于几个优点已在本领域中得到认可。这些优点主要在于能够通过使用较少的预混料和/或通过降低预混料中碳质材料的总量而使成本最小化。此外，证明了在再循环砂造型介质中使用的附加的、“补充”预混料的量得到降低。要注意的另一因素在于，当湿砂造型介质在模型周围压实(在通常情况下)以形成型腔时，砂造型介质的特性可对该介质的“加工性能”和压实(即致密化)该介质的能力以及还有可实现致密化的容易程度(将其理解为流动性)具有很大的影响。该因素与以下事实相关：在已经将砂造型介质压实以限定型腔之后，该砂造型介质的湿态强度和干态强度二者与该砂造型介质的密度成正比。因此，在本领域中优选具有促进获得压实的造型介质所需的、相对较高的、且一致的密度的加工特性的砂造型介质。虽然加工特性是主观的，但尽管如此，对于砂造型介质而言，它是公认的标准。因此，可能合意的是减少离开湿型铸造厂的铸造废料的量。可能合意的是提供回收砂的方法，该砂具有足以在铸造厂中使用以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成干型砂添加剂的方法，其包括以下步骤：从铸造废材料中回收非砂部分，其中所述非砂部分包含回收的粘土组分和回收的碳组分；和将所述非砂部分添加到干型砂添加剂配制料中以形成干型砂添加剂，以便减少生产所述干型砂添加剂的新鲜粘土和碳的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 US 62/2052531.一种形成干型砂添加剂的方法，其包括以下步骤：从铸造废材料中回收非砂部分，其中所述非砂部分包含回收的粘土组分和回收的碳组分；和将所述非砂部分添加到干型砂添加剂配制料中以形成干型砂添加剂，以便减少生产所述干型砂添加剂的新鲜粘土和碳的量。2.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述铸造废材料包含袋滤室灰尘。3.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述铸造废材料包含溢流湿砂。4.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述铸造废材料包含袋滤室灰尘和溢流湿砂的混合物。5.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述铸造废材料包含造型废料。6.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述干型砂添加剂的水分含量在约0重量%至约15重量%范围内。7.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述干型砂添加剂的水分含量在约8重量%至约15重量%范围内。8.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其进一步包括调节所述干型砂添加剂的组成使得所述干型砂添加剂的亚甲基蓝吸附值在约70%至约95%范围内。9.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述干型砂添加剂的粘土含量在约60重量%至约90重量%范围内。10.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述干型砂添加剂的碳含量在约10重量%至约25重量%范围内。11.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述干型砂添加剂包含大于或等于50重量%的非回收材料。12.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述干型砂添加剂包含约1重量%至约50重量%的所述回收的非砂部分。13.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述非砂部分以浆料形式添加到所述干型砂添加剂配制料中。14.权利要求13所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述浆料具有至多50%的固体含量。15.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述非砂部分以固体形式添加到所述干型砂添加剂配制料中。16.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其进一步包括将所述非砂部分至少部分脱水。17.权利要求16所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述脱水包括喷雾干燥。18.权利要求17所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述喷雾干燥将所述非砂部分的水分含量降低至低于约30重量%。19.权利要求17所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述喷雾干燥将所述非砂部分的水分含量降低至在约0重量%至约25重量%范围内。20.权利要求17所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述喷雾干燥将所述非砂部分的水分含量降低至在约10重量%至约25重量%范围内。21.权利要求16所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述脱水包括絮凝、滗析、使用旋风分离器和水力分离中的至少一种。22.权利要求21所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述絮凝包含添加聚合物絮凝剂。23.权利要求1所述的形成干型砂添加剂的方法，其中所述非砂部分在添加至所述干型砂添加剂配制料...

【专利技术属性】
技术研发人员：V拉菲，J蒂布斯，F丹尼尔斯，B伯恩斯，
申请(专利权)人：依玛斯矿物美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US