一种环保型粘土湿型砂添加剂在铸铁中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种环保型粘土湿型砂添加剂在铸件中的应用，粘土湿型砂添加剂包括如下原料制成：氧化铁、膨润土、生物质粉煤灰。本发明专利技术制备的添加剂，不需要添加煤粉和陶土就可以完成造型，在铸件浇注时在砂粒处形成半熔融体，进而使型砂与铸件表面形成烧结层而防止黏砂，铸件表面光洁细腻，具有较好的韧性，减少了因透气性产生的铸件废品；经过浇注后的型砂在去除烧结层部分后可以将其余的型砂进行适当处理实现型砂的循环使用，降低了铸件的型砂平均消耗量，同时也降低了大气粉尘污染，更有利于减少铸造对生态环境的损伤破坏，实现铸造行业的绿色生产。的绿色生产。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型粘土湿型砂添加剂在铸铁中的应用


[0001]本专利技术属于湿型砂
，具体涉及一种环保型粘土湿型砂用添加剂在铸铁中的应用。

技术介绍

[0002]砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
[0003]目前，型砂铸造生产的铸件占总铸件的80％，砂型铸造的造型材料在生产中占有重要地位，直接影响铸造生产的能源消耗、环境污染，以及铸件的质量、生产效率和成本，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合而成，具有一定的防粘砂效果和材料成本、生产效率高的优点，但其消耗量大、排放严重。
[0004]铸造通常包括铸铁和铸钢，在铸造中，铸钢和铸铁差异较大，二者的冶炼方式和浇注工艺有较大区别。铸钢工艺浇注温度高达1500℃左右、对砂型的冲击大，工艺控制难度大，铸件质量不稳定，铸钢件结构复杂，钢液对铸型的热作用剧烈且时间长；一般采用底注包浇注，金属液对铸型的冲刷力大；钢液易与造型材料发生相互作用，使铸件产生气孔、粘砂和夹砂等缺陷，因而铸钢工艺的砂型铸造所需的砂质量要求要比铸铁工艺高。由于铸钢工艺与铸铁工艺的不同，导致二者对型砂的要求全然不同。
[0005]在铸钢铸造工艺中浇注温度高，钢液含碳量较低，型腔中缺乏能防止金属氧化的强还原性气氛，与铸型相接触的界面上金属容易氧化生成FeO和其它金属氧化物，因而较易与型砂中的杂质进行化学反应而造成化学粘砂。所以要求原砂中Si02含量应较高，有害杂质亦应严格控制。常见使用的砂包括水玻璃砂、有机脂水玻璃砂、酚醛树脂砂、呋喃树脂砂，也有研究开始在铸钢型砂中使用氧化铁。与之对应地，铸铁的浇注温度一般在1400℃以下，铁液中含有较多碳分，湿型浇注时型砂中加入有煤等附加物，能产生大量还原性气氛，在与铸型相接触的界面上金属基本不氧化，铸铁的型砂中原砂里二氧化硅的含量相对低一些，一般为粘土砂、呋喃树脂砂等。
[0006]金属在注入铸型后，会在金属与铸型界面，金属、造型材料和型内气氛发生一系列作用，其中黏砂就是上述诸多作用的结果之一。黏砂中涉及金属金属氧化物和砂粒作用，也会形成低熔点的硅酸盐，这种硅酸盐会将沙子黏着在铸件表面。同时，铸型时型腔内气体会对金属产生影响，型内气氛中含有氧，浇注前后氧含量会发生变化，浇注后氧含量是减少的，因为界面的金属会在浇注时被氧化产生FeO，同时浇注后行内气体会有CO2、CO和H2等。而FeO还会与硅砂接触反应生成硅酸盐，因而FeO和硅酸盐更容易附着在硅砂表面并渗入砂粒空隙；同时在高温作用下，FeO和砂粒及表面的黏土会形成低熔点的液态硅酸盐，形成对砂粒的熔蚀作用；这种液态硅酸盐会在压力作用下挤向砂型深处，进而使得金属液进入砂
粒因熔蚀作用扩大的空隙，包覆未被熔蚀的含有易被金属润湿的硅酸盐的砂粒，进而形成黏砂。
[0007]防止黏砂的方式很多，如使用高品位的硅砂，适当使用辅料。而铸铁铸造所需要的型砂量大，生产1t铸件约需要5
‑
10t湿型型砂，使用品质高的原砂会较大增加成本；而传统较多使用的辅料为煤粉，煤粉廉价易得，能防止黏砂，但煤粉同时产气量大，会产生气孔的可能性大，会在浇注时产生细尘，且浇注时会产生较多碳质细粉，煤粉融化会膨胀降低型砂的透气性，进而会出现铸造品质缺陷，目前在寻找更合适的环保型、有效减少铸造缺陷的添加剂。
[0008]目前，对于型砂的研究较多，有CN 103056282B公开了一种含地开石的型砂及其制备方法，其通过多种组分，如石英砂、高岭土和粉煤灰等配的混料、地开石、膨润土、水玻璃、交联羧甲基纤维素钠等组分，其虽然可以对铸件的粘砂、夹砂、冲砂、气孔等缺陷有显著地改善，但其只是减少黏砂而不能消除黏砂，同时其中的有机组分产生的气体会形成气孔，且其使用组分繁多，浇注后的重复使用成本较高；而CN110355326A公开了一种粘土湿型砂用添加剂及其制备方法，其使用钠基膨润土、粉煤灰、煤系高岭土和草木灰的组分来实现，不需要添加煤粉和陶土，减少煤灰污染，但其在浇注时仍然会出现少量的粘砂、夹砂、冲砂、气孔等缺陷，且会出现型砂浇注后产生的废砂多，使得铸件消耗的型砂量大，客观上增加了铸件的生产成本；CN109158527B中使用氧化硅，金属氧化物，铝硅酸盐作为添加剂，同时加入了防粘剂，虽然不会产生污染环境的气体，但其使用的添加剂成分复杂，加工成本高，重复利用难度大。
[0009]为解决上述问题，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0010]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0011]一种环保型粘土湿型砂添加剂在铸铁中的应用，一种环保型粘土湿型砂用添加剂，包括如下原料制成：
[0012]膨润土、氧化铁、生物质粉煤灰；
[0013]所述的氧化铁6
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18重量份、所述的膨润土60
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70重量份，所述的生物质粉煤灰15
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25重量份。
[0014]所述粘土湿型砂添加剂还包括粘结剂；
[0015]所述粘结剂为环糊精；所述环糊精4一9重量份；
[0016]其特征在于，所述粘土湿型砂添加剂在铸铁浇注时通过添加剂组分的协同作用，特别是生物质粉煤灰、膨润土和氧化铁的协同作用下进而使型砂与铸件表面形成较宽温度的适度烧结层而防止黏砂。
[0017]进一步的，所述的生物质粉煤灰的粒径为20
‑
25μm。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]本专利技术制备的添加剂，不需要添加煤粉和陶土就可以完成造型，所述的添加剂无毒、无味、无烟、无尘、洁净，降低了大气粉尘污染；本专利技术的湿型砂添加剂，通过氧化铁、膨润土的作用，特别是氧化铁、膨润土、粉煤灰的协同作用下，可以减少铸件的脉纹、金属渗透或黏砂：其中，膨润土可以提高施压强度，粉煤灰是工业废弃物，廉价易得，且在本专利技术中不
仅起到松砂的作用，还能够增强砂的强度，这些组分与氧化铁具有协同作用，使型砂在湿压强度、热湿拉强度和透气性方面，能达到良好的效果，铸造效果也优于现有技术的其他配方所能达到的效果；而我们首次创新性的将氧化铁用于铸铁型砂中，它被压在砂界面下的平面上，降低了热透气性，有效降低了砂混合料的膨胀系数，并阻止型砂的金属渗透；氧化铁在高温下会产生的氧气可以防止铸型生成侵蚀性强的硅酸亚铁盐，并结合膨润土和粉煤灰较好的透气性和结构，既能保证烧结层对金属液的保护，同时透气性可以使得烧结层不至于过厚，减少过度烧结的情况出现；同时，氧化铁在铸铁过程中有熔剂作用，降低了砂混合料的膨胀系数，同时也减少结疤、起皱或鼠尾缺陷，加上氧化铁熔化引起的玻璃化的结果，混合料的热韧性增加；由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型粘土湿型砂添加剂，其特征在于，所述粘土湿型砂添加剂包括膨润土、氧化铁、粉煤灰和/或草木灰。2.如权利要求1所述的一种环保型粘土湿型砂添加剂，其特征在于，所述粘土湿型砂添加剂还包括煤系高岭土。3.如权利要求1所述的一种环保型粘土湿型砂添加剂，其特征在于所述的氧化铁6
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18重量份、所述的膨润土60
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70重量份，生物质草木灰15
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25重量份。4.如权利要求1或3所述的一种环保型粘土湿型砂添加剂，其特征在于，所述粘土湿型砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪瑞，
申请(专利权)人：河南省中和合众环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：