鑄造石英砂的歷史與發(fā)展
鑄造生產(chǎn)中用來配制型砂和芯砂的一種造型材料。在用粘土作為型砂粘結(jié)劑的情況下,每生產(chǎn)1噸合格鑄件,大約需要補(bǔ)充1噸新砂,因此在砂型鑄造生產(chǎn)中鑄造石英砂的用量*大。
簡(jiǎn)史 中國在公元17世紀(jì)已使用硅砂作造型材料,用于制造鐘、鏡、鍋和火炮等鑄件。但早期使用的多為天然含粘土的硅砂即山砂和河砂,它有較好的可塑性,可直接用于制造鑄型和型芯,適于當(dāng)時(shí)手工生產(chǎn)的條件。進(jìn)入工廠化的大規(guī)模生產(chǎn)后,特別是造型機(jī)械化后,這種天然含粘土的硅砂性能的均一性差,型砂的質(zhì)量難以控制,不能滿足工藝要求,因此開始采用低含泥量的天然硅砂和將硅石破碎制成的人工硅砂。同時(shí),也擴(kuò)大了各種非硅質(zhì)砂的使用。樹脂砂造型造芯工藝的應(yīng)用和發(fā)展,對(duì)鑄造用砂的質(zhì)量又提出了更高的要求,如細(xì)粉少,比表面積小,耗酸值低等。此外,對(duì)砂粒大小形狀和粒度分布狀況也有了新的要求。一些缺乏優(yōu)質(zhì)砂源的國家還發(fā)展了硅砂洗選技術(shù),以提高硅砂的品位和質(zhì)量。
鑄造石英砂基本要求
鑄造石英砂應(yīng)滿足以下的要求:
①較高的純度和潔凈度,以硅砂為例,鑄鐵用砂要求SiO2含量在90%以上,較大的鑄鋼件則要求SiO2含量在97%以上;
②高的耐火度和熱穩(wěn)定性;
③適宜的顆粒形狀和顆粒組成;
④不易被液態(tài)金屬潤濕;
⑤價(jià)廉易得。
顆粒形狀和組成
鑄造砂的顆粒形狀和顆粒組成對(duì)型砂的流動(dòng)性、緊實(shí)性、透氣性、強(qiáng)度和抗液態(tài)金屬的滲透性等性能有影響,是鑄造砂質(zhì)量的重要指標(biāo)。
顆粒形狀 鑄造石英砂的形狀一般有3種。
①圓形砂:顆粒為圓形或接近于圓形,表面光潔,沒有突出的棱角。
②多角形砂:顆粒成多角形,且多為鈍角。
③尖角形砂:顆粒成尖角形,且多為銳角。鑄造石英砂的顆粒形狀一般以角形系數(shù)(砂子實(shí)際比表面積/砂子理論比表面積)來表示。
顆粒組成 砂子的顆粒組成是用篩號(hào)來表示的,測(cè)定的方法是將經(jīng)水洗去泥分烘干后的干砂倒入標(biāo)準(zhǔn)篩,再放到篩砂機(jī)上篩分,篩分后將各篩子上停留的砂子分別稱重,通常用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分后砂粒*集中的3個(gè)相鄰篩子的頭尾篩號(hào)表示顆粒組成。
鑄造砂種類和用途 鑄造砂按礦物組成不同分為硅砂和非硅質(zhì)砂兩大類。
硅砂又叫石英砂,主要礦物組成為SiO2。
①天然石英砂:用于有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。
②精選水洗烘干石英砂:用于以有機(jī)物作為粘結(jié)劑的各種型砂和芯砂。
③高白水洗烘干石英砂:用于鑄鋼件的型砂和芯砂。
非硅質(zhì)砂 非硅質(zhì)砂種類較多,用途各異。
①石灰石砂:由石灰?guī)r破碎而成,主要礦物組成是CaCO3,用于鑄鋼件的型砂和芯砂。
②鋯砂:主要礦物組成是ZrO2•SiO2,用于大型鑄鋼件及合金鋼件的芯砂或砂型的面砂,或?qū)⑵浞哿嫌米魍苛稀?/span>
③鎂砂:主要礦物組成是MgO,用于高錳鋼鑄件的面砂、芯砂,其粉料可用作涂料。
④鉻鐵礦砂:主要礦物組成是鉻鐵礦FeO•Cr2O3,用于大型或特殊鑄鋼件的面砂、芯砂,其粉料可用作涂料。
⑤剛玉砂:主要礦物組成是剛玉α-Al2O3,用于熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料。
⑥橄欖石砂:主要礦物組成是橄欖石(MgFe)2SiO4,用于鑄鐵件、有色合金鑄件以及高錳鋼鑄件的型砂和芯砂。
自然界中硅砂資源充足,但適合鑄造用的SiO2含量高的天然硅砂并不太多。中國于1951年開始,對(duì)境內(nèi)的鑄造石英砂資源陸續(xù)進(jìn)行了普查,但主要限于交通干線和主要工業(yè)城市附近。普查結(jié)果表明,中國可用于鑄造的天然硅砂資源十分豐富,分布范圍很廣。內(nèi)蒙古哲里木盟,天然硅砂儲(chǔ)藏量達(dá)數(shù)億噸,其顆粒形狀接近圓形,SiO2含量為90%左右。福建晉江、東山的海砂,SiO2含量為94~98%,含泥量低,均是較好的天然硅砂。江西的都昌、星子、*修縣均有大量第四紀(jì)河湖相積沉硅砂,SiO2含量為90%左右,含鐵量低,堿性氧化物少,粒度均勻,是較好的湖砂。河南,安徽等地有豐富的易破碎的風(fēng)化砂巖,可加工成人工硅砂,其SiO2含量在96%以上,可用于鑄鋼件的生產(chǎn)即鑄造石英砂。
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