關于酯硬化改性水玻璃砂工藝在鑄鋼件中的應用

海玉虎

【摘? 要】在鑄鋼生產過程中，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件中的應用進行分析，以供參考。

【關鍵詞】酯硬化改性水玻璃;砂工藝;鑄鋼;應用

【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

對于鑄鋼生產來說，造型工序在其中占據著非常重要的地位，其會對鑄鋼件的生產質量、生產效率以及生產成本產生直接的影響。為了能夠有效地提高鑄鋼件生產的水平，鑄造廠家需要根據自身的實際情況，選擇最為匹配的造型工藝。目前，隨著我國機械行業的快速發展以及國家對節能減排工作的重視程度越來越高，減少能源消耗、做好環境保護已經成為制造業關注的重點，而酯硬化改性水玻璃再生產技術已經取得了突破性的進展，從而有效地解決了傳統水玻璃砂工藝再生困難與潰散性差的問題，同時，酯硬化改性水玻璃砂工藝也具有良好的環保性，能夠有效降低生產成本，改善工作環境，提高產品的生產質量。

2 酯硬化改性水玻璃的主要特點

2.1 粘結強度比較大

提升水玻璃自身的強度，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。經過相關的試驗表明，采用金屬離子對水玻璃進行改性，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系。

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

2.2 粘度比較低

采用連續式混砂機進行批量生產時，如果水玻璃自身的粘度比較強，就會降低水玻璃定量加入的精確度，甚至會造成定量泵阻塞，使其無法正常運行。通常情況下，未經過改良的鈉水玻璃，其粘度大約為1000～3000mPa·s，從而嚴重影響了連續混砂機的正常運行。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混砂機保持正常的工作狀態，也能夠有效提高型、芯砂的強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度，從而有效改善作業的環境，也可以降低清砂工人的工作量與工作強度。根據試驗可知普通CO2的水玻璃與酯硬化改性水玻璃在1000℃以下的溫度時，普通CO2的水玻璃的最高殘留強度能夠達到3.5MPa，而酯硬化改性水玻璃的殘留強度基本上低于0.5MPa，這樣一來就能夠為型、芯砂的清除工作與舊砂的再生工作提供更多的便利。

2.4 舊砂的二次利用

立足于降低環境污染、減少生產成本以及提高資源利用效率的角度進行分析，實現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現舊砂的二次利用，而且也能夠為鑄鋼件的生產提供更好的空間前景。經過對比，加入不同含量的舊砂對型芯砂具有的抗拉強度有直接的影響。

根據試驗可知，如果加入50%的舊砂，型、芯砂的強度下降不明顯，能夠充分滿足型、芯砂制作工藝的相關要求，并進一步降低新砂的使用量，從而有效降低生產成本，實現最大化的經濟效益與經濟價值。

3 原材料與砂樣的制備

3.1 準備原材料

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

3.2 改性水玻璃與有機酯固化劑

使用改性水玻璃與有機酯固化劑，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，需要在最短的時間內將改性水玻璃、有機酯固化劑和原砂均勻混合在一起，在實際的生產過程中，通常需要采用配套工業系統與懸臂式混砂機共同配合完成。

4 確定參數

酯硬化改性水玻璃砂工藝的實際使用過程中往往會被多種因素影響，所以，應結合實際情況，合理確定參數性能，從而為不同的鑄鋼件產品結構給予更加合適的參數。

4.1 確定硬化速度參數與相關的影響因素

通常情況下，類型不同的鑄鋼件，其對使用時間有嚴格的要求，具體見表5。

酯硬化改性水玻璃砂工藝的實際起模時間與可以使用的時間往往會在很大程度上受到砂溫、環境溫度和有機酯固化劑調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間和可使用時間產生的影響進行試驗，根據試驗結果表明環境溫度與砂溫度對酯硬化改性水玻璃砂工藝的實際反應速度產生嚴重的影響，所以，在夏季時，應加大慢酯的加入比例，而在冬季時，則應使用快酯，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，能夠使可用時間從全快酯的4min延長到12.5min，如果采用全慢酯則能夠將時間延長到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間的調整在4～50min之內，而起模的時間調整范圍在10～130min之內，從而全面、充分地滿足鑄鋼件造型工序的需求。

4.2 強度方面的影響

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，而在這其中關鍵性的因素就是水玻璃的加入量。同時，有機酯固化劑也會對強度造成一定程度的影響，具體而言就是有機酯固化劑搭配的快、慢比例能夠對砂型、芯砂的硬化速度起到決定性的作用，而且也會影響到最終的強度。另外，放置的時間與干燥條件也會影響到最終的強度，因為在酯硬化改性水玻璃砂工藝完成后，需要做好表面的干處理，從而增強其具體的強度，這樣一來也就說明，放置的時間與干燥的條件會對強度產生影響。

5 結語

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，實現環境保護的目的。

【參考文獻】

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

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