海玉虎

【摘? 要】在鑄鋼生產(chǎn)過程中，酯硬化改性水玻璃是一種比較理想的材料，合理采用酯硬化改性水玻璃砂工藝，能夠使水玻璃的加入量降低到3%以下，并明顯改善漬散性，而且也可以有效地提升舊砂的回收利用效率。基于此，論文主要對酯硬化改性水玻璃砂工藝在鑄鋼構(gòu)件中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】酯硬化改性水玻璃;砂工藝;鑄鋼;應(yīng)用

【Abstract】In the production process of steel casting， ester hardening modified water glass is a kind of idealized material， and the reasonable application of ester hardening technology of modified water glass sand can reduce the amount of water glass to less than 3%， and obviously improve the dispersion， but also effectively improve the recycling efficiency of old sand. Based on this， the paper mainly analyzes the application of ester hardening technology of modified water glass sand in cast steel members， for reference.

【Keywords】ester hardening technology of modified water glass sand; cast steel; application

1 引言

對于鑄鋼生產(chǎn)來說，造型工序在其中占據(jù)著非常重要的地位，其會對鑄鋼件的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本產(chǎn)生直接的影響。為了能夠有效地提高鑄鋼件生產(chǎn)的水平，鑄造廠家需要根據(jù)自身的實(shí)際情況，選擇最為匹配的造型工藝。目前，隨著我國機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展以及國家對節(jié)能減排工作的重視程度越來越高，減少能源消耗、做好環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為制造業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，而酯硬化改性水玻璃再生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，從而有效地解決了傳統(tǒng)水玻璃砂工藝再生困難與潰散性差的問題，同時(shí)，酯硬化改性水玻璃砂工藝也具有良好的環(huán)保性，能夠有效降低生產(chǎn)成本，改善工作環(huán)境，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

2 酯硬化改性水玻璃的主要特點(diǎn)

2.1 粘結(jié)強(qiáng)度比較大

提升水玻璃自身的強(qiáng)度，并降低其在型砂中的加入量，是有效改善型、芯砂潰散性，提高鋼鑄件的表面的質(zhì)量與尺寸精度的有效方法，在這一過程中，改性則是一種常用的手段。經(jīng)過相關(guān)的試驗(yàn)表明，采用金屬離子對水玻璃進(jìn)行改性，其最終的改性效果與金屬離子的引入方法和種類有直接的關(guān)系。

根據(jù)試驗(yàn)觀察鈉水玻璃在改性前與改性后，24h以內(nèi)酯硬化水玻璃砂的抗拉強(qiáng)度。在改性后，水玻璃海城砂的強(qiáng)度要高于未改性前的30%～50%左右，同時(shí)，也大幅度提高了大林精選砂。

2.2 粘度比較低

采用連續(xù)式混砂機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，如果水玻璃自身的粘度比較強(qiáng)，就會降低水玻璃定量加入的精確度，甚至?xí)斐啥勘米枞蛊錈o法正常運(yùn)行。通常情況下，未經(jīng)過改良的鈉水玻璃，其粘度大約為1000～3000mPa·s，從而嚴(yán)重影響了連續(xù)混砂機(jī)的正常運(yùn)行。而采用改性的鈉水玻璃，其粘度可以降低到400mPa·s一下，這樣一來既可以使連續(xù)混砂機(jī)保持正常的工作狀態(tài)，也能夠有效提高型、芯砂的強(qiáng)度以及硅砂的包覆能力。

2.3 大幅度改善型砂的潰散性

使用酯硬化改性水玻璃，能夠有效降低型、芯砂在水玻璃中的加入量，而且也能夠降低其殘留的強(qiáng)度，從而有效改善作業(yè)的環(huán)境，也可以降低清砂工人的工作量與工作強(qiáng)度。根據(jù)試驗(yàn)可知普通CO2的水玻璃與酯硬化改性水玻璃在1000℃以下的溫度時(shí)，普通CO2的水玻璃的最高殘留強(qiáng)度能夠達(dá)到3.5MPa，而酯硬化改性水玻璃的殘留強(qiáng)度基本上低于0.5MPa，這樣一來就能夠?yàn)樾汀⑿旧暗那宄ぷ髋c舊砂的再生工作提供更多的便利。

2.4 舊砂的二次利用

立足于降低環(huán)境污染、減少生產(chǎn)成本以及提高資源利用效率的角度進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)舊砂的二次利用具有非常重大的意義，而采用酯硬化改性水玻璃則能夠有效實(shí)現(xiàn)舊砂的二次利用，而且也能夠?yàn)殍T鋼件的生產(chǎn)提供更好的空間前景。經(jīng)過對比，加入不同含量的舊砂對型芯砂具有的抗拉強(qiáng)度有直接的影響。

根據(jù)試驗(yàn)可知，如果加入50%的舊砂，型、芯砂的強(qiáng)度下降不明顯，能夠充分滿足型、芯砂制作工藝的相關(guān)要求，并進(jìn)一步降低新砂的使用量，從而有效降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 原材料與砂樣的制備

3.1 準(zhǔn)備原材料

在選擇原砂與再生砂時(shí)，使用經(jīng)過再生處理后的再生砂和袋裝擦洗砂作為原材料，其具體參數(shù)如表1、表2所示。

3.2 改性水玻璃與有機(jī)酯固化劑

使用改性水玻璃與有機(jī)酯固化劑，在這其中，加入水玻璃的含量為2.8%，而有酯固化劑的具體加入量是水玻璃含量的18%，詳細(xì)見表3與表4。

3.3 制樣與混砂

酯硬化改性水玻璃砂工藝對硬化的特性有特殊的要求，需要在最短的時(shí)間內(nèi)將改性水玻璃、有機(jī)酯固化劑和原砂均勻混合在一起，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，通常需要采用配套工業(yè)系統(tǒng)與懸臂式混砂機(jī)共同配合完成。

4 確定參數(shù)

酯硬化改性水玻璃砂工藝的實(shí)際使用過程中往往會被多種因素影響，所以，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理確定參數(shù)性能，從而為不同的鑄鋼件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)給予更加合適的參數(shù)。

4.1 確定硬化速度參數(shù)與相關(guān)的影響因素

通常情況下，類型不同的鑄鋼件，其對使用時(shí)間有嚴(yán)格的要求，具體見表5。

酯硬化改性水玻璃砂工藝的實(shí)際起模時(shí)間與可以使用的時(shí)間往往會在很大程度上受到砂溫、環(huán)境溫度和有機(jī)酯固化劑調(diào)配的比例等多方面因素的影響，對此，為了能夠更好地測試各種因素對酯硬化改性水玻璃起模時(shí)間和可使用時(shí)間產(chǎn)生的影響進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果表明環(huán)境溫度與砂溫度對酯硬化改性水玻璃砂工藝的實(shí)際反應(yīng)速度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以，在夏季時(shí)，應(yīng)加大慢酯的加入比例，而在冬季時(shí)，則應(yīng)使用快酯，從而有效提升硬化的速度。

目前，由于慢酯的加入比例不斷提升，能夠使可用時(shí)間從全快酯的4min延長到12.5min，如果采用全慢酯則能夠?qū)r(shí)間延長到50min左右，這樣也就說明，酯硬化改性水玻璃砂工藝對砂可使用時(shí)間的調(diào)整在4～50min之內(nèi)，而起模的時(shí)間調(diào)整范圍在10～130min之內(nèi)，從而全面、充分地滿足鑄鋼件造型工序的需求。

4.2 強(qiáng)度方面的影響

在酯硬化改性水玻璃砂工藝中，對砂型、芯砂強(qiáng)度造成影響的因素有很多種，如硬化速度、玻璃的加入量、溫度以及濕度等，而在這其中關(guān)鍵性的因素就是水玻璃的加入量。同時(shí)，有機(jī)酯固化劑也會對強(qiáng)度造成一定程度的影響，具體而言就是有機(jī)酯固化劑搭配的快、慢比例能夠?qū)ι靶?、芯砂的硬化速度起到?jīng)Q定性的作用，而且也會影響到最終的強(qiáng)度。另外，放置的時(shí)間與干燥條件也會影響到最終的強(qiáng)度，因?yàn)樵邗ビ不男运Ａ肮に囃瓿珊?，需要做好表面的干處理，從而增?qiáng)其具體的強(qiáng)度，這樣一來也就說明，放置的時(shí)間與干燥的條件會對強(qiáng)度產(chǎn)生影響。

5 結(jié)語

總而言之，采用酯硬化改性水玻璃砂工藝，能夠有效降低水玻璃在使用中的加入量，而且也可以減少工人的勞動量，降低工藝成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】賈旭，劉健明，姜偉航.鑄鋼件表面質(zhì)量提升工藝改進(jìn)研究[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2019，54（05）：53-56.

【2】廣平.試論有機(jī)酯水玻璃砂在特大型鑄鋼件上的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（11）：227-228.