一种用于粘土湿型砂造型的型砂混制工艺

技术领域

本发明涉及型砂铸造，特别涉及一种用于粘土湿型砂高压造型线生产中小型铸件的型砂 混制工艺。

背景技术

对粘土湿型砂造型来说，型砂质量的好坏对最终的铸件质量有着根本性影响，也可以说 是铸件质量优劣之母。

长期以来型砂造型的质量一直波动较大，不够理想。这种状况的存在，既与每天生产的 铸件品种多、砂铁比变化大，完全做到精确控制难度较大有关，也与砂处理设备中混砂机老 化、功率下降，旧砂库较小、旧砂水分低、膨润土回醒不充分，旧砂温度偏高有关，更与我 们对型砂质量优劣评判标准的认识不统一有关，使得铸件落砂、气孔废品率居高不下，甚至 有时可高达60％。

国内企业目前对型砂的控制水平参差不齐，缺乏对型砂性能的整体设计思路，缺少对紧实 率与水分、膨润土与水分比值、试样重量、140目停留量、200目以下三筛含量的认识和控制， 虽然常规检测、控制仍在进行，但使得强度、水分波动较大，势必引起铸件落砂、气孔废品 率增高。同时由于缺少对试样重量的控制，铸型在浇注后3～4箱就开裂，易引起铸件尺寸超 差。有些企业为防止铸型开裂，不得不减少每模砂型的生产铸件数，降低生产效率。

为了提高和稳定湿型砂高压造型线的型砂质量，解决铸件因落砂、气孔等缺陷造成废品 率较高的问题，一般的办法是提高型砂的有效膨润土含量，增加型砂强度；或通过加水，增 加型砂含水量，提高型砂紧实率，改善型砂的塑、韧性，以其解决落砂问题。或者，减少型 砂的含水量，减少浇铸时型腔内氧化性气体压力，以其减少铸件气孔的产生。

但实际生产中往往顾此失彼，控制、使用效果并不理想。有的甚至依靠在铸型表面喷涂 价格昂贵的表面增强剂，或者在混制型砂时加入淀粉类物质来提高型砂的表面稳定性，达到 减少铸件落砂废品的目的。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种稳定有效、较低成 本且工艺简便的用于粘土湿型砂造型的型砂混制工艺。

为实现上述目的及其他相关目的，为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用 于粘土湿型砂造型的型砂混制工艺，包括如下步骤：1）将原料按重量份计配比：旧砂97～ 100份；新砂0～3份；膨润土0.8～1.2份；煤粉0.2～0.6份；2）将上述配比好的原料按 先后投入混砂机干混8～20秒后，加占总砂量0.8～2％的水湿混80～130秒；3）对混制好 的型砂进行检测，所述型砂符合如下指标：紧实率/水分为10.0-11.5，有效膨润土/水分为 2.1-2.5，140目停留量为6.0-9.0%，200目以下三筛含量为2.8-3.5%。

进一步地，所述步骤（1）中，旧砂含水量1.5～2.2％、温度≤室温＋10℃、回醒时间 ≥4小时。

进一步地，所述步骤（1）中，新砂含泥量≤0.5％，水份≤0.5％，耗酸值≤7ml，主筛残 留量≤45％，角形因数≤1.45，灼烧减量：≤0.4％。

进一步地，所述步骤（1）中，膨润土为钙基钠化膨润土，所述膨润土吸蓝量≥35g/100g 土，膨润值≥35ml/g土，水份≤12％。

进一步地，所述步骤（1）中，煤粉的挥发份：30％～38％，硫份≤1％，灰份≤10％， 水份≤5％。

进一步地，所述步骤（3）中，还包括对灼烧减量的指标检测，所述灼烧减量的指标检测 方法为：称量5克型砂，置于陶瓷坩锅内，随炉升温至970℃温度，保温2小时后检测。

进一步地，所述步骤（3）中，还包括对有效膨润土含量的指标检测，所述有效膨润土含 量的指标检测采用亚甲基兰经过93℃、2小时烘干。

进一步地，所述型砂还符合如下指标：常温湿拉强度为20～24KPa，热湿拉强度为2～ 4KPa，有效膨润土含量为7.5～8.5％，灼烧减量为3.2～3.8％，湿压强度为≥0.16MPa，紧 实率为33～39％，水分为3.0～3.4％，透气率为90～140，试样重量为138～145克，型砂 含泥量为9.5～11％，平均细度为AFS58～62％。

通过以上技术方案，本发明在转子式混砂机中按比例加入原辅材料，通过控制有效膨润 土与水分之比、紧实率与水分之比、140目筛停留量、200目以下三筛含量在合理范围内，从 而优化型砂的塑、韧性，保证型砂的综合性能，达到改善起模质量，减少铸件落砂、气孔废 品率，延缓、消除砂型开裂等效果，使铸件的落砂、气孔废品下降最高达30％，同时由于减 少了原辅材料的加入量，节约了生产成本，降低了排污对环境的影响。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭 露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本发明提供一种用于粘土湿型砂造型的型砂混制工艺，首先在转子式混砂机中按比例加 入原辅材料，然后加水混碾一定时间后出砂，最后混碾完成后的型砂用于高压造型线的中小 型铸件造型、浇铸。通过优化型砂的塑、韧性，保证型砂的综合性能，达到改善起模质量， 减少铸件落砂、气孔废品率，延缓、消除砂型开裂等效果。具体包括如下步骤：

1）将原料按重量份计配比：旧砂97～100份、新砂0～3份、膨润土0.8～1.2份、煤粉 0.2～0.6份。

2）将上述配比好的原料按先后投入混砂机干混8～20秒后，加占总砂量0.8～2％的水 湿混80～130秒；

3）对混制好的型砂进行检测，型砂检测项目与控制范围如表一所示。

表一型砂检测控制项目与范围

下面结合具体实施例对发明进行详细介绍。

实施例一：

（1）将水分1.77%、温度32℃的旧砂2501Kg、新砂不加、膨润土18.3Kg、煤粉4.8Kg，投 入Erich RV23转子式混砂机，干混10秒。加水36.4Kg，同时湿混95秒。

（2）型砂检测数据如表二、表三所示。

表二Erich RV23混砂机的型砂检测数据

表三Erich RV23混砂机的型砂检测数据

（3）将混碾完成、检验合格的型砂在HWS线上用于排气管的造型、浇铸，铸件落砂、气孔 废品率较低。由于该排气管所用坭芯较多、混制型砂时由原来加入1.2%的新砂改为不加新 砂，既减少了膨润土的加入量，也减少了排污量。

实施例二

（1）将水分2.04%、温度20.8℃的旧砂2402Kg、新砂25.1Kg、膨润土23.7Kg、煤粉9.8Kg， 投入Erich RV24转子式混砂机，干混15秒。加水32.8Kg，同时湿混100秒。

（2）型砂检测数据如表四、表五所示。

表四Erich RV24混砂机的型砂检测数据

表五Erich RV24混砂机的型砂检测数据

（3）将混碾完成、检验合格的型砂在洛拉门迪线上用于制动钳壳体的造型、浇铸，由于型 砂强度高、含泥量合适、塑韧性好、以下膨润土/水合适、紧实率/水适中，砂型由原来浇注 4箱后开裂，延缓至浇注后11箱开裂，且裂纹宽度减小。由于砂型开裂延缓，开裂时铸件 表层已经凝固，此时砂型开裂已不影响铸件尺寸精度。同时铸件的气孔、落砂废品率也大幅 下降。

实施例三

（1）将水分1.5%、温度27.6℃的旧砂1802Kg、新砂10Kg、膨润土20.2Kg、煤粉4.8Kg 投入Erich DEV22转子式混砂机，干混15秒。加水28.1Kg，同时湿混120秒。

（2）型砂检测数据如表六、表七所示。

表六Erich DEV22混砂机的型砂性能检测数据

表七Erich DEV22混砂机的型砂性能检测数据

（3）将混碾完成、检验合格的型砂在DISA线上用于轴承盖的造型、浇铸，铸件落砂、气 孔废品率同期相比下降30%左右（占总废品率）。

实施例四

当有效膨润土与水分之比、紧实率与水分之比，140目筛停留量、200目以下三筛含量 任一项或多项指标超出预设范围时，实验记录结果如下：

将旧砂水分1.86％，温度29.5℃的旧砂2498Kg，新砂加入量：23.8Kg，膨润土加入量 24.8Kg，煤粉5.2Kg，投入Erich RV23转子式混砂机，干混10秒。加水33.8Kg，同时湿混 95秒。

将水分1.94%、温度32.2℃的旧砂2397Kg、新砂23.8Kg、膨润土20.3Kg、煤粉8.5Kg， 投入Erich RV24转子式混砂机，干混15秒。加水34.2Kg，同时湿混100秒。

将水分1.3%、温度42.2℃的旧砂1806Kg、新砂10.5Kg、膨润土19.5Kg、煤粉5.2Kg投 入Erich DEV22转子式混砂机，干混15秒。加水38.3Kg，同时湿混120秒。

通过实施例一、二、三与实施例四对比可知，通过控制有效膨润土与水分之比、紧实率 与水分之比，进而控制试样重量在预设范围内使铸型在浇铸后不开裂或延缓开裂，保证了铸 件尺寸精度。通过控制200目以下三筛含量控制，保证了型砂的保湿性，使得型砂在长距离 输送过程中水分损失减少，保证了造型质量，减少了铸件落砂废品。同时，通过控制140目 筛的停留量，提高了铸件表面光洁度。

其中，上述实施例一到四中，采用旧砂、新砂、膨润土、煤粉优选满足以下指标：旧砂 含水量1.5～2.2％、温度≤室温＋10℃、回醒时间≥4小时。

新砂牌号为ZGS93-70/140（60C），含泥量≤0.5％，水份≤0.5％，耗酸值≤7ml，主筛 残留量≤45％，新砂的实际比表面积与同体积圆球比表面积的比值，即角形因数≤1.45，灼 烧减量：≤0.4％，相邻三筛≥75%，相邻四筛≥85%，筛孔尺寸为0.425mm（每2.54cm长度 内的筛孔数为40个）及以上≤5％，筛孔尺寸为0.053mm（每2.54cm长度内的筛孔数为200 个）及以下≤2.5％。

膨润土为钙基钠化膨润土，其性能指标为：吸蓝量：≥35g/100g土，膨润值：≥35ml/g 土，水份：≤12％，细度：其重量的90%以上通过0.075mm的筛网工艺试样性能：（紧实率控 制在45±2％时），湿压强度：常态≥110Kpa；550℃，0.5h≥80Kpa，热湿拉强度：≥3.0Kpa， 600℃，0.5h吸蓝量：≥14g/100g土。工艺试样强度的测定：工艺试样的配比及混制工艺： 按ZBJ31009－90进行，工艺试样强度的测定：湿压强度按GB2684－81进行，热湿拉强度按 ZBJ31009－90进行。

煤粉挥发份：30％～38％，硫份：≤1％，灰份：≤10％，水份：≤5％，细度：其重量 的100％通过70目的筛网，90％以上通过100目的筛网（平均细度AFS90～115），光亮碳： ≥10％，焦渣特征：3～5级。

并且在对灼烧减量检测时，优选地，先称量5克型砂，置于陶瓷坩锅内，随炉升温至970℃ 温度，保温2小时后检测。对有效膨润土含量的指标检测时，采用亚甲基兰经过93℃、2小 时烘干。

综上所述，本发明通过控制有效膨润土与水分之比、紧实率与水分之比、140目筛停留 量、200目以下三筛含量在合理范围内，从而优化型砂的塑、韧性，保证型砂的综合性能， 达到改善起模质量，减少铸件落砂、气孔废品率，延缓、消除砂型开裂等目的。所以，本发 明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。