酯硬化水玻璃砂型塌箱問題研究

■ 趙文博，王猛

酯硬化水玻璃砂具有價(jià)格低廉，環(huán)保無污染，水玻璃加入量低，以及再生砂回用率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在鑄造產(chǎn)業(yè)得到了大量應(yīng)用。對于手工造型的鑄造廠家，特別是大型鑄件的生產(chǎn)廠家，對酯硬化水玻璃砂的可使用時(shí)間要求較高。用酯硬化水玻璃砂所制造的砂型塌箱直接原因往往是由于造型未能在可使用時(shí)間之內(nèi)完成。

一個(gè)砂型的廢棄并不是只有其本身產(chǎn)生的損失，還關(guān)聯(lián)著整個(gè)前序的勞動(dòng)成本，以及整個(gè)生產(chǎn)工期的準(zhǔn)時(shí)完成。因此，降低砂型的廢棄率具有重要的意義。

1. 情況調(diào)查

2013年我公司的砂型不合格率統(tǒng)計(jì)記錄圖1所示。

從圖1可以看出，全年中6～9月份的砂型不合格率遠(yuǎn)高于其他月份，說明這段時(shí)間里在某一方面型砂出現(xiàn)了異常。

2. 24h抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

在出現(xiàn)以上情況后，我們對原材料進(jìn)行了檢測。

在檢測某種夏季專用的特慢固化劑時(shí)，我們得到了附表所示的結(jié)果。

由此我們發(fā)現(xiàn)，第4批固化劑的24h抗拉強(qiáng)度特別低。

我們用第3批次的固化劑進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。砂芯尺寸為φ1200mm ×800mm。

工藝一配比：水玻璃3%，固化劑20%。

如圖2所示，造型24h后起模時(shí)沒起出來，直接在芯盒中開裂，因此沒有繼續(xù)起模。

工藝二配比：水玻璃3%，固化劑23%。

造型24h后起模完好，但起模10min后砂芯出現(xiàn)2mm寬裂紋，1h后砂芯嚴(yán)重變形（見圖3），裂紋30mm，4h后砂型完全坍塌。

3. 原因分析及改正措施

對以上試驗(yàn)結(jié)果，我們認(rèn)為此種固化劑所混制的酯硬化水玻璃硅砂強(qiáng)度不夠。

但為什么我們需要用到這種特慢固化劑呢？根本原因是高溫天氣、再生硅砂殘余Na2O含量過高，導(dǎo)致型砂可使用時(shí)間過短，因此需要使用特慢固化劑來調(diào)節(jié)可使用時(shí)間。

對再生砂線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)焙燒爐溫度分布不均勻，雖然爐的下部能夠達(dá)到工藝規(guī)定的溫度（300℃以上），但爐的中上部溫度卻不能達(dá)到。對此，一方面調(diào)整測溫?zé)犭娕嫉奈恢?，將測溫?zé)犭娕嫉奈恢谜{(diào)高，使整個(gè)爐膛的溫度更高；另一方面加大搓擦機(jī)處的除塵力度，保證搓擦效果。

圖1 型砂不合格率

特慢型固化劑檢測結(jié)果

工藝上我們調(diào)整型砂工藝配比，降低水玻璃的加入量，由占砂3.0%降低到占砂2.6%，從源頭上減小舊砂殘余Na2O的含量。此項(xiàng)措施既降低了成本，又減小了砂再生線的處理壓力。最終我們使再生硅砂殘余Na2O含量達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)（≤0.5%），并保持在穩(wěn)定狀態(tài)。

經(jīng)過以上措施，2014年砂型的不合格率從5.12%降低到1.94%。由此可見，我們找到的原因正確，措施有效。

圖2

圖3 起模后1h

4. 結(jié)語

對于酯硬化水玻璃砂，如果再生砂的殘余Na2O含量太高，那么在高溫季節(jié)，其可使用時(shí)間將會(huì)減小，而市售的特慢型固化劑所混制的水玻璃砂強(qiáng)度普遍低于常用固化劑，這會(huì)給生產(chǎn)帶來非常大的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)我公司的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，保證再生砂殘余Na2O含量合格是非常重要的指標(biāo)。

綜上所述，使用酯硬化水玻璃砂的廠家在生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡可能地降低水玻璃的加入量，同時(shí)保證砂再生線各個(gè)部位正常發(fā)揮作用，使再生砂的殘余Na2O降低到可正常使用的水平。