一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂及其制备方法技术

一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂及其制备方法，包括原砂、粘结剂、固化剂、润滑剂和偶联剂。原砂由白刚玉砂、镁橄榄石砂、Al2O3‑SiO2质球形砂、铬铁矿砂和磁铁矿砂组成。其成分按照质量百分比为：白刚玉砂25‑35％、镁橄榄石砂2‑5％、Al2O3‑SiO2质球形砂35‑45％、铬铁矿砂20‑30％和磁铁矿砂3‑6％。粘结剂占耐火骨料总质量的1.5‑2.8％；固化剂为粘结剂质量的12‑16％；偶联剂为粘结剂质量的1‑2％；润滑剂为粘结剂质量的6‑8％。该覆膜砂具有高耐火度、高热稳定性、高强度、高透气性、高致密度及好的再生性等综合性能和应用范围广及经济效益高等优点，能够满足用于热芯盒、冷芯盒、壳型铸造及铁模覆膜砂等生产高精度、低表面粗糙度的各类高合金材质铸钢件的要求。

A non-silica coated sand for high alloy steel castings and its preparation method

A non-siliceous coated sand for high alloy steel castings and its preparation method include raw sand, binder, curing agent, lubricant and coupling agent. The raw sand consists of white corundum sand, magnesia olivine sand, Al2O3_SiO2 spherical sand, chromite sand and magnetite sand. According to the mass percentage, the compositions are as follows: white corundum sand 25 35%, magnesia olivine sand 2 5%, Al2O3 SiO2 spherical sand 35 45%, chromite sand 20 30% and magnetite sand 3 6%. Binders accounted for 1.5 2.8% of the total mass of refractory aggregates; curing agents were 12 16% of the mass of binders; coupling agents were 1 2% of the mass of binders; lubricants were 6 8% of the mass of binders. The coated sand has the advantages of high fire resistance, high thermal stability, high strength, high permeability, high density, good regeneration, wide application range and high economic benefit. It can meet the requirements of high precision and low surface roughness steel castings for hot core box, cold core box, shell casting and iron mould coated sand.

【技术实现步骤摘要】
一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂及其制备方法
本专利技术涉及铸造材料
，具体为一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂及其制备方法。
技术介绍
不锈钢阀门、耐热钢喷嘴等高合金材质铸钢件是石油、化工、冶金及机械等行业使用的重要部件，大都采用熔模铸造生产。用这种精密铸造方法所生产的铸件尺寸精度高，可达CT7～8级；表面粗糙度低，Ra在6.3～12.5μm范围内。这样高的铸造品质可实现少加工，甚至不加工，节省了机加工费用，降低了生产成本。但近年来，随着原辅材料和劳动力价格的不断上涨及国家环保标准的提高，熔模铸造工艺复杂、生产周期长、效率低、环境差、铸件不易清理、工人劳动强度高及废水、废料不易回收等缺点逐渐显现出来。寻找产品质量与之相当、工艺简单、生产周期短、效率高、环境好、铸件易清理、工人劳动强度低及造型和芯砂能够再生、回收利用的铸造方法来替代一部分或全部熔模铸造工艺已迫在眉捷。壳型芯覆膜砂铸造工艺是将型、芯砂表面预先熔覆酚醛树脂、乌洛托品及硬脂酸钙等添加剂，然后冷却、破碎和筛分成颗粒；再将颗粒用射芯机喷射在金属模具中，加热固化成型壳、型芯，组装，浇注金属液后形成铸件。这种工艺方法克服了熔模铸造的缺点，具有设备投资少，占地面积少，工艺简单，生产周期短，效率高，用砂量少，生产现场粉尘少，噪音小，对环境污染少等优点，在我国汽车工业的灰铸铁和球墨铸铁件上得到广泛应用。国内主要用于做铸铁件的覆膜砂有普通覆膜砂、高强度低发气覆膜砂、低膨胀覆膜砂、耐高温覆膜砂及抗针孔覆膜砂等。这些覆膜砂全部或大部分采用石英砂，能够满足制作铸铁件的要求。但对于制作耐蚀、耐热及耐磨等高合金材质铸件，由于这些材质的液体浇注温度高达1600℃以上，采用上述耐火度较低的纯石英砂或以石英砂为主的覆膜砂壳芯极易产生粘砂，同时高温液体长期不凝固使得覆膜砂中酚醛树脂等添加剂气化形成的气体侵入液体凝固后在铸件表面形成气孔。另外，与熔模铸造表层270目以上的涂料层比，上述覆膜砂通常采用50/100目或70/140目砂，表面较粗糙，制作的铸件表面粗糙度很难达到前者的水平。如果降低目数，则壳型芯透气性随之下降，将增加气孔产生的风险，甚至在浇注过程中出现呛火现象。如何解决表面粗糙度与透气性间的矛盾是摆在铸造工作者面前的一道难题。因此，采用上述铸铁用覆膜砂制作耐蚀、耐热及耐磨等高合金材质铸件用来取代熔模铸造工艺，在壳芯的耐火度、流动性、透气性、激冷性、致密性及溃散性等方面显然达不到要求。综上，由于制作高合金铸钢材质铸件对覆膜砂的苛刻要求，至今为止对这类合金铸钢件用覆膜砂鲜有报道。申请号为201210571913.X的专利技术专利公开了一种不锈钢水龙头的覆膜砂铸造工艺，采用的覆膜砂为经过多次使用回收、再生的石英质酚醛树脂覆膜砂。申请号为201310068698.6的专利技术专利公开了一种耐热不锈钢用覆膜砂，所述原砂包括石英砂和宝珠砂，其质量百分含量分别为80-85％和15-20％，所述石英砂中SiO2≥95％，粒度为70/140目。申请号为201310536915.5的专利技术专利公开了一种利用覆膜砂工艺生产中小型铸钢件的方法，覆膜砂的原砂采用铸钢级的石英砂或镁橄榄石砂，在覆膜砂铸壳的热节处采用冷铁、锆英砂或铬铁矿砂激冷散热。申请号为201410448500.1的专利技术专利公开了一种高合金材质铸件特种覆膜砂，所述原砂包括再生砂、宝珠砂和磁铁矿砂，分别占原砂质量的50-65％，25-35％和10-15％。申请号为201510249073.9的专利技术专利公开了一种新型覆膜砂型壳铸造不锈钢件工艺，即在石英质覆膜砂型壳表面喷、刷锆英粉涂料，以解决石英质覆膜砂不能承受1600℃高温而不能铸造不锈钢件的难题。以上专利技术专利涉及的覆膜砂通过部分改变覆膜砂原砂的组成改善了某一方面的性能，有的耐火度不够，仅适用于制作小型、薄壁不锈钢件，如水龙头；有的工艺繁琐，如在铸壳热节处加冷铁，在型壳表面喷刷涂料。另外，上述的专利除个别项外都未规定原砂的粒度，这很难达到熔模铸造对表面粗糙度的要求。对原砂粒度作了规定的高合金材质铸件特种覆膜砂的粒度限定为50/100目，以此做出的覆膜砂壳芯浇注的铸件表面比熔模铸造的粗糙。再有，上述的专利除一项规定石英砂的主成分外对宝珠砂、镁橄榄石砂及磁铁矿等原砂组分各自的主成分及杂质含量均未作出规定，这很难保证覆膜砂拥有高的耐火度，满足不了浇注高合金铸钢材质铸件所需的高温钢液对型壳、芯的耐火度的要求，轻则造成表面粗糙，重则造成表面化学粘砂，无法清理，致使铸件报废。针对上述问题，特提出一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂以及制备方法，克服了硅质砂固有的不适用于浇注高合金材质铸钢件的缺点，具有高耐火度、高热稳定性、高强度、高透气性、高致密度及好的再生性等综合性能和应用范围广及经济效益高等优点，能够满足浇注各类高合金材质铸钢件的要求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂，包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂及润滑剂组成；各成分之间的配比为：粘结剂占原砂总质量的1.5％-2.2％，固化剂为粘结剂质量的12％-16％，偶联剂为粘结剂质量的1％-2％，润滑剂为粘结剂质量的5％-7％；原砂由白刚玉砂、镁橄榄石砂、Al2O3-SiO2质球形砂、铬铁矿砂、磁铁矿砂和再生石英砂组成，其成分按照质量百分比为：白刚玉砂25％-35％、镁橄榄石砂5％-7％、Al2O3-SiO2质球形砂35％-45％、铬铁矿砂20％-30％和磁铁矿砂3％-5％。优选的，所述的白刚玉砂，粒度为70-140目，其中Al2O3≥98％；所述的镁橄榄石砂，粒度为70-140目，其中MgO质量含量为42-46％，SiO2质量含量为25-39％，FeO质量含量为8-10％；所述的Al2O3-SiO2质球形砂，粒度为70-200目，其中Al2O3质量含量为68-70％，SiO2质量含量为8-15％，TiO2质量含量≤3.5％，Fe2O3质量含量≤4.0％；所述的铬铁矿砂，粒度为70-200目，其中Cr2O3质量含量≥75％，SiO2质量含量为25-39％，FeO质量含量为8-10％；所述的磁铁矿砂，粒度为70-200目，其中Fe3O4质量含量≥70％。优选的，粘结剂占原砂总质量的1.5％，固化剂为粘结剂质量的14％，偶联剂为粘结剂质量的1.5％，润滑剂为粘结剂质量的7％；所述原砂的成分按照质量百分比为：白刚玉砂25％、镁橄榄石砂6％、Al2O3-SiO2质球形砂35％、铬铁矿砂30％和磁铁矿砂4％。优选的，粘结剂占原砂总质量的1.8％，固化剂为粘结剂质量的16％，偶联剂为粘结剂质量的1％，润滑剂为粘结剂质量的5％；所述原砂的成分按照质量百分比为：白刚玉砂30％、镁橄榄石砂7％、Al2O3-SiO2质球形砂40％、铬铁矿砂20％和磁铁矿砂3％。优选的，粘结剂占原砂总质量的2.2％，固化剂为粘结剂质量的1％，偶联剂为粘结剂质量的2％，润滑剂为粘结剂质量的6％；所述原砂的成分按照质量百分比为：白刚玉砂25％、镁橄榄石砂5％、Al2O3-SiO2质球形砂45％、铬铁矿砂20％和磁铁矿砂5％。优选的，粘结剂占原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂，其特征在于：包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂及润滑剂组成；各成分之间的配比为：粘结剂占原砂总质量的1.5％‑2.2％，固化剂为粘结剂质量的12％‑16％，偶联剂为粘结剂质量的1％‑2％，润滑剂为粘结剂质量的5％‑7％；原砂由白刚玉砂、镁橄榄石砂、Al2O3‑SiO2质球形砂、铬铁矿砂、磁铁矿砂和再生石英砂组成，其成分按照质量百分比为：白刚玉砂25％‑35％、镁橄榄石砂5％‑7％、Al2O3‑SiO2质球形砂35％‑45％、铬铁矿砂20％‑30％和磁铁矿砂3％‑5％。

【技术特征摘要】
1.一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂，其特征在于：包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂及润滑剂组成；各成分之间的配比为：粘结剂占原砂总质量的1.5％-2.2％，固化剂为粘结剂质量的12％-16％，偶联剂为粘结剂质量的1％-2％，润滑剂为粘结剂质量的5％-7％；原砂由白刚玉砂、镁橄榄石砂、Al2O3-SiO2质球形砂、铬铁矿砂、磁铁矿砂和再生石英砂组成，其成分按照质量百分比为：白刚玉砂25％-35％、镁橄榄石砂5％-7％、Al2O3-SiO2质球形砂35％-45％、铬铁矿砂20％-30％和磁铁矿砂3％-5％。2.根据权利要求1所述的一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂，其特征在于：所述的白刚玉砂，粒度为70-140目，其中Al2O3≥98％；所述的镁橄榄石砂，粒度为70-140目，其中MgO质量含量为42-46％，SiO2质量含量为25-39％，FeO质量含量为8-10％；所述的Al2O3-SiO2质球形砂，粒度为70-200目，其中Al2O3质量含量为68-70％，SiO2质量含量为8-15％，TiO2质量含量≤3.5％，Fe2O3质量含量≤4.0％；所述的铬铁矿砂，粒度为70-200目，其中Cr2O3质量含量≥75％，SiO2质量含量为25-39％，FeO质量含量为8-10％；所述的磁铁矿砂，粒度为70-200目，其中Fe3O4质量含量≥70％。3.根据权利要求1所述的一种高合金材质铸钢件用非硅质覆膜砂，其特征在于：粘结剂占原砂总质量的1.5％，固化剂为粘结剂质量的14％，偶联剂为粘结剂质量的1.5％，润滑剂为粘结剂质量的7％；所述原砂的成分按照质量百分比为：白刚玉砂25％、镁橄榄石砂6％、Al2O3-SiO2质球形砂35％、铬铁矿砂30％和磁铁矿砂4％。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：武晓峰，单军，李青春，杨晓平，赵作福，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21