型砂及其制造方法、包含型砂的铸型、由铸型铸造形成的铸件和包含铸件的结构物技术

一种球状型砂，其采用火焰熔融法制造，含有Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和ＳｉＯ↓［２］作为主成分，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］／ＳｉＯ↓［２］的重量比为１～１５，且平均粒径为０．０５～１．５ｍｍ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种可以在铸钢、铸铁、铝、铜及它们的合金等的铸造用铸型中使用的球状型砂及其制造方法，以及铸造用铸型。
技术介绍
一直以来作为型砂被广泛使用的是硅砂。由于硅砂是矿产品，因此其形态为不定形，缺乏流动性，填充性差。所以由硅砂构成的铸型的表面粗糙，从而铸造产品(铸件)的表面也粗糙，给作为后工序的研磨工序带来的负担增大。另外，构成硅砂的矿物即石英由于铸造时的热负荷而发生结晶转变，转变成方英石等，因这时的体积变化而引起溃散，因此硅砂作为型砂的再生效率低。作为解决上述问题的手段，在例如特开平4-367349号公报中公开了一种球状型砂，以及在例如特开平5-169184号公报中公开了一种高硅质球状型砂及其制造方法。它们均是将原料组合物造粒成球形后，用回转炉等进行烧成。但是，所得到的型砂的球形度低，因此流动性和填充性不充分，对铸物表面粗糙度改善的效果差。还有，由于使用的是烧结法，因此只能得到存在有很多开口气孔的吸水率大的多孔的型砂。其结果是铸型的强度不充分，或者铸型制造时需要大量的粘结剂，因此作为型砂的再生变得困难。
技术实现思路
本专利技术提供一种球状型砂，其采用火焰熔融法制造，含有Al2O3和SiO2作为主成分，Al2O3/SiO2的重量比为1～15，且平均粒径为0.05～1.5mm。另外，本专利技术提供一种球状型砂，其含有Al2O3和SiO2作为主成分，Al2O3/SiO2的重量比为1～15，且平均粒径为0.05～1.5mm，球形度为0.95或以上。再者，本专利技术提供一种所述球状型砂的制造方法，其包括把以Al2O3和SiO2为主成分、Al2O3/SiO2的重量比为0.9～17、且平均粒径为0.05～2mm的粉末粒子在火焰中熔融而使其球状化的工序。还有，本专利技术提供一种铸造用铸型，其含有所述球状型砂。附图说明图1是实施例1得到的型砂的反射显微镜照片(倍率100倍)。图2是比较例1得到的型砂的反射显微镜照片(倍率100倍)。图3是表示分别由实施例9和比较例1、4得到的型砂所制作的铸型之强度随时间变化的试验结果的图。具体实施例方式本专利技术提供一种能够制造流动性优良、高强度并且表面平滑的铸造用铸型的球状型砂及其制造方法，以及该铸造用铸型。本专利技术者们发现，具有特定的成分组成和粒径、球形度大进而吸水率小的耐火性粒子，作为型砂能发挥优良的性能，从而完成了本专利技术。因此，本专利技术的球状型砂具有优良的流动性，采用该型砂能够获得高强度并且表面平滑的铸造用铸型。本专利技术的球状型砂大体由2种方案构成。第1种方案是一种采用火焰熔融法制造的球状型砂，其含有Al2O3和SiO2作为主成分，Al2O3/SiO2的重量比为1～15，且平均粒径为0.05～1.5mm。另外，第2种方案是一种球状型砂，其含有Al2O3和SiO2作为主成分，Al2O3/SiO2的重量比为1～15，且平均粒径为0.05～1.5mm，球形度为0.95或以上。本专利技术的球状型砂所具有的大的特征之一是具有特定的成分组成和平均粒径，并且球形度大。由于具有这样的构成，从而有可能制造流动性优良、高强度并且表面平滑的铸造用铸型。还有，与以往相比，能够用少量的粘结剂制造铸型，而且再生容易。所谓作为本专利技术的球状型砂的形状的球状，是指球形度为0.88或以上，优选为0.90或以上。关于是否是球状，例如正如后述的实施例所叙述的那样，可以用光学显微镜或数字式示波器(例如，キ一エンス公司制、VH-8000型)等观察型砂，进行判定。本专利技术的球状型砂以Al2O3和SiO2为主成分，而其中所谓的“主成分”是指Al2O3和SiO2的总量在整个型砂的总成分中含有80重量％或以上。作为本专利技术的球状型砂的主成分即Al2O3和SiO2的含量，从提高耐火性的角度出发，作为它们的总量，在球状型砂的总成分中，优选为85～100重量％，更优选为90～100重量％。另外，Al2O3/SiO2的重量比为1～15。从提高耐火性和型砂的再生效率的角度出发，优选为1.2～12，更优选为1.5～9。还有，本专利技术的球状型砂中可以含有的作为主成分以外的成分例如可以举出CaO、MgO、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O等金属氧化物。它们作为初始原料加以使用，例如来源于后述的原料。当含有CaO和MgO时，从提高球状型砂的耐火性的角度出发，作为它们的含量，以总量计优选为5重量％或以下。当含有Fe2O3和TiO2时，作为其含量，各自优选为5重量％或以下。另外，Fe2O3的含量更优选为2.5重量％或以下，进一步优选为2重量％或以下。当含有K2O和Na2O时，作为它们的含量，以总量计优选为3重量％或以下，更优选为1重量％或以下。本专利技术的球状型砂的平均粒径(mm)为0.05～1.5mm的范围。低于0.05mm时，铸型的制造中需要很多的粘结剂，作为型砂的再生变得困难，因而是不优选的。另一方面，如果超过1.5mm，则铸型的空隙率增大，招致铸型强度的下降，因而是不优选的。从提高球状型砂的再生效率的角度出发，优选为0.075～1.5mm，另一方面，从提高铸型强度的角度出发，优选为0.05～1mm。从提高再生效率和铸型强度两者的角度出发，更优选为0.05～0.5mm，进一步优选为0.05～0.35mm。还有，当把本专利技术的球状型砂用作面砂等时，将其平均粒径设定为0.01～0.1mm的范围而使用是合适的。所述平均粒径可以按照以下方法求得。也就是说，从球状型砂粒子的粒子投影断面看，球形度＝1时直接测定直径(mm)，而当球形度＜1时，测定随机取向的球状型砂粒子的长轴径(mm)和短轴径(mm)，并求出(长轴径+短轴径)/2，对于任意的100个球状型砂粒子，将分别得到的值进行平均，该平均值便设定为平均粒径(mm)。长轴径和短轴径的定义如下所述使粒子在平面上处于稳定，用2根平行线夹住所述粒子在平面上的投影像时，该平行线的间隔变为最小的粒子的宽度称为短轴径，另一方面，用该平行线的垂直方向上的2根平行线夹住粒子时的距离称为长轴径。还有，球状型砂粒子的长轴径和短轴径可以利用光学显微镜或数字式示波器(例如，キ一エンス公司制、VH-8000型)获得该粒子的图像(照片)，然后将得到的像进行图像解析而求得。另外，球形度的求出方法是，通过对得到的图像进行图像解析求得该粒子的粒子投影断面的面积和该断面的周长，然后计算[具有和粒子投影断面的面积(mm2)相同面积的真圆的圆周长(mm)]/[粒子投影断面的周长(mm)]，再对任意50个球状型砂粒子，将分别得到的值进行平均。本专利技术的第1种方案的球状型砂是采用火焰熔融法获得的。因此，具有球形度高、致密的结构特征。该结构特征大大有助于提高流动性、铸型强度、被铸造的铸件的表面平滑性。作为本专利技术的第1种方案的球状型砂，从提高流动性的角度出发，其球形度优选为0.95或以上，更优选为0.98或以上，进一步优选为0.99或以上。因此，作为本专利技术的第1种方案的球状型砂，例如采用火焰熔融法制造的、含有Al2O3和SiO2作为主成分、Al2O3/SiO2的重量比为1～15，且平均粒径为0.05～0.5mm，球形度为0.95或以上的球状型砂是合适的。另一方面，本专利技术的第2种方案的球状型砂的球形度为0.95或以上。从提高流动性的角度出发，优选为0.98或以上，更优选为0.99或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种球状型砂，其采用火焰熔融法制造，含有Al2O3和SiO2作为主成分，Al2O3/SiO2的重量比为1～15，且平均粒径为0.05～1.5mm。2.如权利要求1所述的球状型砂，其中平均粒径为0.05～0.5mm，且球形度为0.95或以上。3.如权利要求1所述的球状型砂，其中吸水率为0.8重量％或以下。4.如权利要求1所述的球状型砂，其中球形度为0.98或以上。5.一种型砂，其含有50体积％或以上的权利要求4所述的球状型砂。6.权利要求1所述的球状型砂的制造方法，其包括把以Al2O3和SiO2为主成分、Al2O3/SiO2的重量比为0.9～17、且平均粒径为0.05～2mm的粉末粒子在火焰中熔融而使其球状化的工序。7.一种铸造用铸型，其包含权利要求1所述的球状型砂。8.一种铸造用铸型，其包含权利要求5所述的型砂。9.一种铸件，其使用权利要求7所述的铸型铸造而成。10.一种铸件，其使用权利要求8所述的铸型铸造而成。11.一种结构物，其由权利要求9所述的铸件构成。12.一种结构物，其由...

【专利技术属性】
技术研发人员：阪口美喜夫，仲井茂夫，木内一彦，土井明，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：