有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性

有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性

瞿建银刘风雷

［摘要］本文着重介绍了温州市开诚机械有限公司有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂生产工艺特性。

关键词：有机酯硬化、CO2硬化、复合硬化、旧砂再生。

一、前言

有机酯硬化水玻璃砂造型工艺是近几年发展起来的一种新型绿色环保的铸造工艺方法，相较于有机粘结剂的树脂砂，具有以下特点：

1. 造型成本低。水玻璃粘结剂价格低廉，市场价格波动小，从2003年至今，价格波动没有超出15%，而呋喃树脂砂中树脂的价格波动很大，导致型砂成本波动大，给企业营销增加困难。

2. 具有绿色环保的特点。由于水玻璃是一种无机粘结剂，因此在造型、浇注过程中，不会产生SO2、苯、甲醛和二恶英等有害气体污染环境，是所有砂型铸造工艺中最理想的环保型的造型工艺。

3. 适宜采用干法再生，解决了传统水玻璃砂旧砂再生处理难的问题，进一步降低了造型生产成本。

二、水玻璃的硬化机理

1. 水玻璃有机酯硬化剂的硬化原理。

水玻璃硬化机理分为化学硬化和物理硬化，有机酯硬化剂的硬化原理既含有化学硬化，也含有物理硬化，主要分为三个阶段：

第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。

化学反应式如下：R-COOR’+XH2O O H－RC00H+R’OH

第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，水玻璃便固化，化学反应式如下：

Na2O?mSiO2?n H2O+XRCOOH?（1-X/2）Na2O?mSiO2?（n+X/2）H2O+XRCOONa

以上两步总的反应式为：

XRCOOR’+Na2O?mSiO2?n H2O+XH2O?（1-X/2）Na2O?mSiO2?（n+X/2）H2O+XR’OH+XRCOONa

第三阶段，水玻璃进一步失水硬化。由于反应产物的有机盐一般为结晶水化物，而生成的醇也要吸收溶剂水，再加上挥发失水，因此有机酯能使水玻璃模数、浓度升高到临界值以上，即可促进水玻璃的固化。

有机酯水玻璃型砂可使用时间的长短、取决于第一阶段反应过程中有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度。因此，调整水玻璃模数、浓度、有机酯的种类、纯度、加入量均可显著影响型砂的可使用时间和铸型的脱模时间。

2. CO2气体硬化水玻璃砂的机理：

目前大多数学者赞成CO2硬化水玻璃过程中，既有化学硬化反应，又有物理硬化作用。水玻璃与CO2反应会生成硅酸凝胶，属于化学硬化；同时，CO2又是一种干燥性很强的气体，其露点约为-30℃，它可以加速水玻璃的干燥过程，当气体从砂粒周围流过，CO2与水玻璃粘结剂的接触面积大，使水玻璃失水造成这部分水玻璃模数升高而硬化。

三、有机酯硬化水玻璃砂在我公司的生产应用

我公司选用造型原砂为福建产30～50目海砂，水玻璃为玻美度51°，

模数1.85～1.90超低模数水玻璃，固化剂为江苏宜兴产的800、900有机酯。

水玻璃硬化方式的选择，既要有利于提高和稳定铸钢件的生产，又要考虑型砂的再生回用，因此水玻璃砂残留强度和水玻璃砂抗拉或抗压强度显得同样重要。

我公司水玻璃有机酯硬化再生线早期一年的生产，是按照以下工艺方式生产的：

酯+砂 混碾 +水玻璃 混碾 出砂

早期由于新砂在型砂中所占的比例较大，生产中水玻璃的加入量较少，随着型砂再生次数的增加，再生砂中残留Na 2O 的逐步增高至稳定（从0.29增至0.38止），型砂中水玻璃加入量从2.6%增至3.0%并保持不变，这一过程中型砂强度的变化如下：

1. 水玻璃全新砂工艺

新砂+酯（占水玻璃重13%）混砂 +水玻璃（占砂重2.6％）混砂 出碾 24小时抗拉强度值0.31Mpa,24小时抗压强度值5.5Mpa,残留强度0.56 Mpa ，可使用时间15分钟，放置盛水密封玻璃器皿24小时抗压强度5.0Mpa 。

2. 再生回用砂型砂工艺

再生砂+酯（占水玻璃重13%）混砂 +水玻璃（占砂重3%）混砂 出碾 24小时抗拉强度值0.28Mpa ，24小时抗压强度值4.5Mpa ，残留强度0.48 Mpa ，可使用时间8分钟，放置盛水密封玻璃器皿24小时抗压强度3.7Mpa 。

以上型砂工艺方案运行一年左右，发现随着再生砂循环次数增加，再生砂的可使用时间下降较快，不利于造型操作，同时型砂残留强度依然较高，给清砂和砂的再生破碎增加了难度，为了解决这两个问题，我公司经实验和

生产实践，摸索出了水玻璃酯硬化+ CO2补充硬化的复合硬化工艺，从二OO 四年运行至今，效果很好，其型砂工艺和型砂检测数据如下：

1. 水玻璃全新砂（酯+CO2）复合硬化工艺

新砂+酯（占水玻璃重7%）混砂

+水玻璃（占砂重2.6）

混砂

出碾

型砂紧实放置半小时后吹CO2,每个气孔间距300～400mm，吹气时间约3秒～10秒左右（根据砂箱大小、型砂厚度决定吹气时间）

24小时抗拉强度值0.30Mpa，24小时抗压强度值5.1Mpa，残留强度0.44 Mpa，可使用时间22分钟，放置盛水密封玻璃器皿24小时抗压强度3.5Mpa。

2. 再生回用砂型砂工艺

再生砂+酯（占水玻璃重7%）混砂

+水玻璃（占砂重3.0%）

混砂

出碾

24小时抗拉强度值0.26Mpa，24小时抗压强度值4.2Mpa，残留强度0.37 Mpa，可使用时间12分钟，放置盛水密封玻璃器皿24小时抗压强度温度2.8Mpa。

从以上数据可以看出，有机酯+CO2复合水玻璃砂硬化工艺，较有机酯水玻璃砂工艺，有以下特点：

1. 型砂可使用时间显著延长，便于南方炎热夏季中大型铸钢件的造型生产；

2. 型砂的残留强度下降较多，而型砂强度略有下降，从而减清了工人清砂劳动强度，提高了型砂的再生效率；

3. 避免了因机器故障偶发的水玻璃砂中固化剂不匀产生的型砂蠕变的现象发生；

4. 造型脱模时间缩短，提高生产效率；

5. 从吸湿性数据对比可以看出，复合硬化的型砂吸温性更强，因此要求造好的砂型尽可能当天浇注，如果延迟浇注，取模时间也应适当后延。

四、总结

我公司从2004年至今，应用酯+CO2复合硬化水玻璃砂生产工艺已生产36000余吨铸钢件产品，型砂经再生回收利用率达92%，取得了较好的经济效益和社会效益。

有机酯+CO2复合硬化工艺具有自己的工艺特性，因此，在生产组织过程中，需要注意以下几个方面：

1. 选用有机酯硬化水玻璃砂或有机酯+CO2硬化水玻璃砂造型生产工艺，在潮湿的南方地区，最好配置相应的热风烘干系统，这是水玻璃砂吸潮的特性决定的；

2. 组织生产时，尽可能缩短砂型到浇注的时间，如果造好的砂型到浇注间隔时间超过一天，那么型腔上涂料的时间应安排在浇注当日最好，可以避免型砂吸潮导致产品气孔的产生；

3. CO2补充吹气硬化时，对一处不能吹气太长，否则也会产生过吹的现象，导致过吹处型砂发白粉化，型砂强度下降，一般吹气时间控制在3～10秒内较佳；

4. 型砂再生过程中，对于旧砂可以每天按5～8%新砂补充，以稳定再生砂的残余Na2O,避免再生砂性能恶化。

参考文献—《水玻璃砂工艺原理及应用技术》

—樊自田董选普陆浔

水玻璃旧砂再生工艺

酯硬化水玻璃旧砂再生工艺 1工作前准备 按酯硬线水玻璃砂热法再生设备操作规程，检查维护设备。 2 旧砂再生工艺 2.1 工艺流程图 浇注后铸型落砂机振动输送机斗提机旧砂斗机械振动再生机旧砂斗旧砂焙烧炉斗提机 双级磨盘再生机振动提升沸腾冷却去灰机永磁分离滚筒 斗提机再生砂斗气力输送装置旧砂斗砂温调控 2.2 旧砂再生工艺 2.2.1 落砂后的旧砂经过悬挂式磁选机，去除铁磁物质，对铁磁物质定时清除。 2.2.2 在振动破碎机内，将砂块破碎成单颗粒，同时进行筛分，去除粉尘，并 进行初级再生，排渣时人工将卸渣门（左侧）打开，用耙子将渣子扒 出清理。 2.2.3 进入立式焙烧炉，旧砂加热到300o C以上，去除游离水，结晶水和部分 有机酯，使水玻璃膜脆化，焙烧炉出砂口温度300o C~320o C，焙烧炉 燃烧器工作不得有熄火现象，注意报警提示。 2.2.4 焙烧后的旧砂进入双级磨盘离心再生机，利用强力的搓擦，去除已经脆 化的水玻璃膜。 2.2.5 旧砂再生后进入风选机，将脱下的膜、粉尘等去除，合格的砂子下流至 一面砂斗内再流出，砂粒过细的下限砂从另一面砂斗流出。流出的细 砂、粉尘要及时清理。调节风选机的灌录插板阀，控制风量的大小， 以此控制微粉的颗粒度。 2.2.6 进入立式振动沸腾冷却器冷却，而且具有再生去粉尘和提升功能，冷却 器进砂口砂温180o C~250o C，出砂口砂温为室温±5o C，一般控制在 40o C以下。 2.2.7 冷却后过入第二级磁选。 2.2.8 除尘CHDF-Ⅲ型脉动定位回转反吹扁袋除尘器，对含尘气流，除尘排 放，除尘器反吹时间可调，到设定反吹时间后，停止，一般反吹一周 时间为150秒。 2.2.9 及时清理粉尘。 3.再生线测试与分析 3.1 残留Na2O含量，每抽检一次，含量<0.5％（一般0.25±0.05％）3.2 粉尘含量每周一次，含量<0.5%(一般0.1％±0.05％)

水玻璃砂工艺

水玻璃砂工艺 3.2. 以水玻璃砂为粘结剂的型砂和芯砂 水玻璃砂在1947 年CO 2 吹气硬化法问世后就受到重视，水玻璃CO 2 吹气硬化法有气影法造型、制芯的各种优点。但传统的CO 2 吹气硬化型砂中水玻璃加入量过多，导致溃散性差、旧砂再生困难等问题。因机理研究的滞后，存在问题在相当长的时间内未解决，使其应用受到限制。 随着现代社会对环境的质量要求越来越高，水玻璃砂在环保方面的优势重新引起铸造工作者的重视，20 世纪70 年代随着水玻璃有机脂自硬法，真空置换硬化（VRH ）法、微波烘干法等新工艺相继开发成功并应用于生产，型砂中水玻璃的加入量减少到CO 2 吹气硬化法的1/2 ～1/3 ，特别是近年来在水玻璃硬化机理方面深入研究所取得的发展，加上各种改性水玻璃和溃散剂的开发和应用，在解决水玻璃砂溃散性、旧砂再生和回用方面取得了突破性的进展。水玻璃砂成本低，高温退让性好，有利于环保的优势受到铸造工作者欢迎。因此水玻璃砂完全有可能成为21 世纪铸造生产的持续发展发挥重要作用。 3.2.1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂 3.2.1 .1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂的原理 水玻璃砂CO 2 硬化是气、液两相反应，其硬化原理见2.2.2 .2 节水玻璃的硬化。传统的CO 2 吹气硬化水玻璃砂强度低的主要原因是反应的不均匀性，大部分反应只发生在水玻璃膜的表层（图3 －17 ）中的A-B 间），越往深层（图3 －17 中从A 向 E ）反应越少。往往是表层过吹，而内层水玻璃反应不完全或完全未反应。CO 2 硬化水玻璃膜模数与相对厚度关系的例子如图 3 －18 所示。 水玻璃与CO 2 的化学反应可用下式表示： Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-x)Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xNa 2CO 3（反应后水玻璃模数M＝m/1-x） 或Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-2x)Na 2O· mSiO 2（n-1）H 2O+2xNaHCO 3（反应后水玻璃模数M＝m/1-2x） 上面第二式为不良反应，x 值约为0.3~0.4 。反应后水玻璃的模数有所提高。同时因CO 2 露点为－30 ℃，是一种干燥剂，因此吹CO 2 有脱水作用。 传统的水玻璃CO 2 硬化法，水玻璃的粘结作用不能完善的发挥，配比中不得不多加水玻璃，导致型砂易烧结，溃散性差，旧砂再生困难。水玻璃加入量对砂型残留强度的影响如图3 －19 所示，残留强度越高，溃散性越差。如果希望改善CO 2 硬化砂工艺性能，就必须采取措施挖掘水玻璃的粘结潜力，降低水玻璃的加入量，如CO 2 的预热，间断，脉冲，稀释，定量和真空置换法或综合应用这些方法 图3 －19 水玻璃加入量对残留强度的影响 1 －水玻璃加入量是原砂重量的2.5 ％ 2 －水玻璃加入量是原砂重量的3.5 ％ 3 －水玻璃加入量是原砂重量的4.5 ％ 因此，采用该性水玻璃，结合科学的吹CO 2 工艺，就可以实现低水玻璃加入量，提高溃散性，达到再生方便降低成本提高效率的目的。 3.2.1 .2 CO 2 硬化砂的配比及混砂工艺 我国水玻璃CO 2 硬化砂工艺正处于变革过程中，传统的水玻璃加入量很高的落后工艺仍在许多工厂应用；另一方面，优质该性水玻璃和新的吹CO 2 工艺法也在一部分工厂成功的应用。 1 、传统工艺配比现将早年开发、现尚在一些企业应用的传统配比列于表3 －16 供参考，

大吨位酯硬化水玻璃砂热法再生线

大吨位酯硬化水玻璃砂热法再生线 摘要：本文主要介绍了无锡市锡南铸造机械厂在国内率先制造并已投放市场的酯硬化水玻璃砂热法再生线。该线已通过由江苏省组织的科技鉴定。来自清华、东大、上海交大、华中理工大、沈阳铸造所、上海沪东造船厂、戚机厂等单位的著名专家、学者对该线进行了现场考察和测试，并作出了高度的评价，对我国铸造旧砂再生技术的这一突破性的进展给予了充分肯定。 主题词：水玻璃砂旧砂热法再生线酯硬化 一．水玻璃砂正面临着一次新的发展机遇 自1947年水玻璃砂CO2吹气硬化方法问世以来，一度由于水玻璃加入量过多（6"8%），导致水玻璃砂溃散性差、旧砂再生困难等问题，使其应用受到很大限制。 近年来，随着现代社会对环境的质量要求越来越高，水玻璃砂在环保方面的优势重新引起铸造工作者的重视。20世纪70年代，随着水玻璃有机酯自硬法、真空置换硬化（VRH）法、微波烘干法等新工艺相继开发成功并应用于生产，型砂中水玻璃的加入量减少到CO2吹气硬化法的1/2"1/3，特别是近年来在水玻璃硬化机理方面深入研究所取得的进展，加上各种改性水玻璃和溃散剂的开发和应用，在解决水玻璃砂溃散性、旧砂再生和回用方面取得了突破性进展，这主要表现在：1．水玻璃砂工艺的改进，使型砂中水玻璃加入量大幅度下降，改善了型砂的溃散性，降低了旧砂再生的难度。例如：有机酯硬化工艺已经可以使水玻璃加入量降到1.8%"2.8%以下。 2．旧砂再生新工艺、新设备的研究开发成功，为水玻璃旧砂再生提供了前所未有的有利条件。 3．对水玻璃基础理论研究的深入，为水玻璃旧砂的再生和再生砂的应用提供了理论指导，使各种物理再生和化学再生方法有机地结合起来，旧砂再生的过程得到简化。干法再生砂已用于大型铸钢件的背砂和中小型铸钢和铸铁件的单一砂。旧砂回用率的提高，不但使生产成本降低，而且有利铸件质量提高。使水玻璃砂膨胀小，高温退让性好和环境污染少的特点得以充分发挥。 目前国内水玻璃砂再生方法一般是干法采用较多，其次是湿法。热法则由于设备的问题，几乎处于空白。“锡南”铸机在热法再生设备方面经过十多年的研究，终于研制出一套可行的高效热法再生系统，为水玻璃砂的再生开辟了一条可靠、经济而实用的崭新途径。 至此，水玻璃砂应用的两大难题：溃散性和再生回用的突破性进展，加上其自身的环保优势，使水玻璃砂真正面临着一次新的发展机遇。 二．热法再生的理论基础 热法再生的理论依据是：对酯硬化的水玻璃旧砂，将其焙烧到300"350℃[1]、[2]，除去水玻璃膜中的自由水、结晶水和残留的有机酯（残留酯的分解温度在300℃以上），使水玻璃膜脆化；为防止脆化膜的回韧，必须在焙烧后立即用机械的撞击和搓擦或气力的冲刷去除残留在旧砂表面已经脆化的水玻璃膜。

有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性

有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性 瞿建银刘风雷 ［摘要］本文着重介绍了温州市开诚机械有限公司有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂生产工艺特性。 关键词：有机酯硬化、CO2硬化、复合硬化、旧砂再生。 一、前言 有机酯硬化水玻璃砂造型工艺是近几年发展起来的一种新型绿色环保的铸造工艺方法，相较于有机粘结剂的树脂砂，具有以下特点： 1. 造型成本低。水玻璃粘结剂价格低廉，市场价格波动小，从2003年至今，价格波动没有超出15%，而呋喃树脂砂中树脂的价格波动很大，导致型砂成本波动大，给企业营销增加困难。 2. 具有绿色环保的特点。由于水玻璃是一种无机粘结剂，因此在造型、浇注过程中，不会产生SO2、苯、甲醛和二恶英等有害气体污染环境，是所有砂型铸造工艺中最理想的环保型的造型工艺。 3. 适宜采用干法再生，解决了传统水玻璃砂旧砂再生处理难的问题，进一步降低了造型生产成本。 二、水玻璃的硬化机理 1. 水玻璃有机酯硬化剂的硬化原理。 水玻璃硬化机理分为化学硬化和物理硬化，有机酯硬化剂的硬化原理既含有化学硬化，也含有物理硬化，主要分为三个阶段： 第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。 化学反应式如下：R-COOR’+XH2O O H－RC00H+R’OH

第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，水玻璃便固化，化学反应式如下： Na2O?mSiO2?n H2O+XRCOOH?（1-X/2）Na2O?mSiO2?（n+X/2）H2O+XRCOONa 以上两步总的反应式为： XRCOOR’+Na2O?mSiO2?n H2O+XH2O?（1-X/2）Na2O?mSiO2?（n+X/2）H2O+XR’OH+XRCOONa 第三阶段，水玻璃进一步失水硬化。由于反应产物的有机盐一般为结晶水化物，而生成的醇也要吸收溶剂水，再加上挥发失水，因此有机酯能使水玻璃模数、浓度升高到临界值以上，即可促进水玻璃的固化。 有机酯水玻璃型砂可使用时间的长短、取决于第一阶段反应过程中有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度。因此，调整水玻璃模数、浓度、有机酯的种类、纯度、加入量均可显著影响型砂的可使用时间和铸型的脱模时间。 2. CO2气体硬化水玻璃砂的机理： 目前大多数学者赞成CO2硬化水玻璃过程中，既有化学硬化反应，又有物理硬化作用。水玻璃与CO2反应会生成硅酸凝胶，属于化学硬化；同时，CO2又是一种干燥性很强的气体，其露点约为-30℃，它可以加速水玻璃的干燥过程，当气体从砂粒周围流过，CO2与水玻璃粘结剂的接触面积大，使水玻璃失水造成这部分水玻璃模数升高而硬化。 三、有机酯硬化水玻璃砂在我公司的生产应用 我公司选用造型原砂为福建产30～50目海砂，水玻璃为玻美度51°，

新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用

新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用 摘要：本文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了具体的论述，对各种工艺的优缺点进行了分析，以为酯硬化水玻璃自硬砂工艺是铸钢件生产中最为合适的工艺，我单位在原酯硬化工艺的基础上，对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自硬砂工艺及材料。通过对新工艺的工艺性能试验、经济技术分析，以及多个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自硬砂工艺具有水玻璃加进量低(≤3%)，型砂强度高，(抗拉0.5-1.4Mpa),型砂硬透性好，硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率≥80%，生产本钱低，无毒无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷，铸件质量和尺寸精度可与呋喃树脂砂工艺相媲美。因此，该工艺是一种先进可靠的工艺，预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益。 前言 造型制芯工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质量，生产本钱，生产效率及环境污染。随着机械产业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等题目的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨进二十一世纪的今天。 为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要，符合可持续发展战略，新一代造型制芯工艺必须满足下述几个方面的要求： 1.生产的铸件质量好，铸造缺陷少。 2.劳动条件好，对生态环境污染少。 3.最大限度地利用自然资源，节省能源。 4.生产本钱低，生产效率高。 我单位开发的新型水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的上风，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。混砂机 目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺及材料现状

水玻璃砂环境污染问题的解决

水玻璃砂环境污染问题的解决2001年5月22-23日签署的《关于持久性有机污染的斯德哥尔摩公约》，决定在世界范围内禁用或严格限用12种有机污染物。这12种持久性污染物是：艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、滴滴涕（DTT）、六氯合苯（六六六）、多氯联苯、二恶英和呋喃。所谓“持久性”，是指一些有机化合物一但生成，便永久地在地球上，不会被自然或生物降解。DTT、六六六被大量使用后，便进入全球动植物食物链中，影响动物生殖系统；艾氏剂、狄氏剂、二恶英和其它一些化合物，被发现会损害动物的免疫系统和具有致癌作用；尤其是二恶英和呋喃被称作“环境激素”，更确切地称其为“外因性分泌干扰物质”。 树脂砂的环境污染已被所有铸造工作者认识，因为它在浇铸过程中有刺激气体释出，如SO3、SO2、P2O5、甲醛和苯酚等，还有没有气味甚至微带芳香的二恶英和呋喃树。 我公司铸造使用水玻璃砂。水玻璃无色、无臭、无毒。在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。但过去水玻璃的加入量高达7％—8％，或者更多。溃散性太差，在清砂现场，风镐齐动，硅尘飞扬，造成硅尘污染。旧砂再生困难，大量被废弃，造成环境的碱性污染。 提高水玻璃溃散性的首要措施，在于减少水玻璃的加入量。一方面要提高砂的质量，另一方面要提高水玻璃的比粘结强度。其措施是对水玻璃进行多重改性。我们对水玻璃进行了以下改性方法： 一、物理改造。水玻璃在贮放中会不断老化，使他的粘接强度下降多达30％，是凝胶比值下降（1立方毫升水玻璃形成凝胶所需1MBL毫升数）。 1、使用新鲜的水玻璃。要求定点选购厂家每周送一车。

2、用超声、磁场、电场、加热等消除老化。 二、化学改性。 1、阳离子改性：往钠水玻璃中渗入K+、Li、NR+4等。 2、阴离子改性：往硅氧链中插入ACO+3 3、PO+35等阳离子。 3、高分子改性：往水玻璃内渗入聚丙烯环，聚STMA等粘接剂。 4、多元醇改性：渗入山梨醇、木糖醇、赤藓糖醇或四醇等。 使水玻璃的比粘接强度提高50％—70％. 目前，有机脂硬化水玻璃加入量已能降低到（2.0±0.2）％的水平，在这样低的加入量下，溃散性差的问题便自然而然解决了，基本上可以震动落砂。 关于水玻璃旧砂再生问题，若采用湿法再生，残留NA2O的去除率虽然可达90％，但设备繁多，步骤繁多，湿砂要烘干，废水要处理后才能排放。再生费用几乎与新砂持平，难于被铸造所接受。若采用干法再生，水玻璃旧砂经用机械摩擦、撞击或高频振动，残留NA2O的去除率最多也不可能超出30％.此时动力消耗，机体磨损和砂粒粉碎都超出了能被接受的范围。后来有人提出将旧砂瞬时加热到300—350℃，将旧砂吸收的水分烘掉，还水玻璃粘接膜的脆性，然后进行干法再生，残留NA2O去除率可达50％，一般可稳定在40％. 若水玻璃加入量（2.0±0.2）％和残留NA2O去除率40％相结合，使再生砂的残留NA2O保持 0.26％以下，对于中小型铸钢件，再生砂已可使用作为单一型砂。旧砂除自然损耗外，已能全额再生回收，不在有废砂排放。吨钢铸件耗砂比降到1:1.这样的生产线已成功地试运行一年多，目前正在总结经验，继续提高的过程中，率先解决环境保护的问题。 我们应该认识到，铸造行业通过ISO14000和ISO18000《环境保护和生产现场

水玻璃砂铸造应注意的几个问题

水玻璃砂铸造应注意的几个问题 国外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高，表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点；但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。而水玻璃无色、无臭、无毒，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。 水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。但目前常用的硬化方法主要有以下两种： 1、普通CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便，使用灵活，成本低廉，在国外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。 CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。 普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型（芯）砂强度低，水玻璃加入量（质量分数）往往高达7~8%或者更多；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；溃散性差，旧砂再生困难，大量旧砂被废弃，造成环境的碱性污染。 2、有机酯自硬法 此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。 这种硬化工艺的优点是：型（芯）砂具有较高的强度，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整（5～150min）；型（芯）砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源；型砂热塑性好，发气量低，可以克服呋喃树脂砂生产铸钢件时易出现的裂纹、气孔等缺陷；可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美；在所有自硬砂工艺中生产成本最低，劳动条件好。 该硬化工艺的主要缺点是：型芯砂硬化速度较慢，流动性较差。 目前铸造生产中，有时采用复合硬化工艺，例如短时吹CO2达到起模强度后先起模，再吹热空气，或烘干，或利用有机酯自硬，或自然脱水干燥，以获得较大的终强度，提高生产效率。 水玻璃砂铸造时，应重点注意以下几个主要问题： 1 影响水玻璃“老化”的因素有哪些？如何消除水玻璃“老化”？ 新制备的水玻璃是一种真溶液。但是在存放过程中，水玻璃中硅酸要进行缩聚，将从真溶液逐步缩聚成大分子的硅酸溶液，最后成为硅酸凝胶。因此，水玻璃实际上是一种由不同聚合度的聚硅酸组成的非均相混合物，易受其模数、浓度、温度、电解质含量和存放时间的影响。 水玻璃在存放过程中分子产生缩聚，形成凝胶，其粘结强度随着贮存时间的延长而逐渐降低，这一现象称为水玻璃“老化”。 “老化”现象可由下述两组试验数据来说明：高模数水玻璃（M＝2.89，ρ＝1.44g/cm3）贮放20、60、120、180、240天后，吹CO2硬化的水玻璃砂干拉强度相应下降9.9%、14%、23.5%、36.8%和40%；低模数水玻璃（M＝2.44，ρ＝1.41g/cm3）贮放7、30、60和90天后，干拉强度分别下降4.5%、5%、7.3%和11%。

水玻璃固化砂工艺

水玻璃固化砂工艺 树脂固化砂的应用实践表明，呋喃的价格较高，环境污染较大，在未来21世纪人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，从而使树脂砂的应用受到一定限制，许多国家又对水玻璃固化砂极为重视。最近十多年来，人们对于水玻璃的基本组成和“老化”现象实质的认识深化和新型硬化工艺的开发等两方面均取得了突破性进展，在型芯砂保持足够的工艺强度的条件下，水玻璃加入量（质量分数）可降至2.5%.～3.5%.，从而使水玻璃砂长期存在的溃散性差、旧砂不能回用的问题得到了较好的解决。水玻璃砂的硬化方法可分为：CO2气硬法和自硬法两种，热硬法已很少采用。 1.CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于操作方便、使用灵活、无毒无味、在国内外大多数的铸钢件生产中，得到了广泛的应用。 （1）硬化原理和特点水玻璃的出现已有三百多年历史，由于它的成分十分复杂、多变，它的基本组成一直没有搞清楚，对水玻璃的研究主要停留在宏观的层次上。近年来，多种先进测试手段的开发，可深入到分子范畴进行分析和研究，并发现，新制备的水玻璃是一种真溶液；但是在存放过程中，水玻璃中硅酸要进行缩聚，将从真溶液逐步缩聚成大分子的硅酸溶液，最后成为硅酸胶粒。因此，水玻璃实际上是一种由不同聚合度的聚硅酸组成的非均相混合物，易受其模数、浓度、温度、电解质含量和存放时间长短的影响。 水玻璃砂吹人CO2气体硬化时，水玻璃的表层因吸收COz而其模数升高和脱水，在酸化和脱水两重作用下，迅速硬化而形成初强度。已固化的表层水玻璃阻碍了CO2往深层渗透，内层水玻璃只能靠脱水而继续增加强度。此法缺点是：型芯砂强度低，含水量大，易吸潮，溃散性差，目前大多用于中、小型铸钢件生产。 （2）水玻璃的改性水玻璃在存放过程中分子产生缩聚，形成胶粒，可使其粘结强度下降20%～30%.，这一现象称为水玻璃老化。为了消除老化，必须对水玻璃进行改性，目前改性的方法有物理改性和化学改性两种。物理改性是用磁场、超声波、高频或加热等办法，往水玻璃中供给能量，使已聚合的胶粒解聚，聚硅酸分子重新均匀化。这种改性对高模数水玻璃有效，但是存在重新老化的问题。

水玻璃铸造工艺

水玻璃铸造工艺守则1 蜡料制备 1. 工艺要求： 1.1 蜡液温度：70-90℃，严禁超过90℃。 1.2 稀蜡温度：65-80℃。 1.3 蜡膏保温缸水温：48-50℃。 1.4 蜡膏应搅拌均匀呈糊状，温度控制在45-48℃，其中不允许有颗粒状蜡料。 1.5.1 正常生产采用3、4两种配方，配方5用于压制浇口棒。 1.5.2 在生产过程中必须根据蜡模质量分析结果，适量增加或减少硬脂酸量，冬季的酸值取下限，夏季的酸值取上限。 2 操作程序 2.1 启动设备，检查运转是否正常，是否漏水、漏气、漏蜡，有问题应及时排除。检查保温缸水温是否符合工艺要求。 2.2 按蜡料配比把石蜡、硬脂酸和回收蜡分别称好，加入化蜡槽内，加热至全熔状态，其温度不得超过90℃。 2.3 把蜡液送到蜡膏搅拌机盛蜡槽内。 2.4 将搅蜡缸内加入三分之二的蜡片，启动搅拌机进行搅蜡直至呈糊状蜡料为止。 3 注意事项 3.1 稀蜡需用100目筛过滤，去掉杂质后方能使用。 3.2 不允许有影响质量的空气和水分混入蜡膏中。 3.3 化蜡槽和盛蜡槽每月清理两次。 3.4 蜡膏保温缸、搅蜡缸属于压力容器，应定期检查有关紧固件及密封机构的使用情况，发现问题应及时处理，正常工作压力严禁超过0.50MPa。 4 检查项目 每班必须测量蜡液温度和保温水温度3-4次，控制在工艺要求范围内并做好原始记录。

蜡模制造 1 工艺要求 1.1 室温：16-28℃（最高不超过30℃）。 1.2 蜡膏压注温度：45～48℃，压力：0.3～0.5 MPa,保压时间:3～10秒。 1.3 压蜡冷却水温，14~24℃，冷却时间：20~100秒。 1.4蜡模冷却水温，14~24℃，冷却时间：10~60min。 1.5蜡模清洗液温度，20~28℃，清洗液中加入0.01% JFC。 1.6 脱模剂：ZF201. 1.7蜡模表面光洁度，形状完整，轮廓清洗，尺寸合格，不允许有缩陷，凸包裂纹等缺陷。 2 操作程序 2.1 手工制模 2.1.1检查压型的分型面、型腔、脱模机构、定位销、紧固件应完整清洁。涂擦分型剂，装配并紧固压型。 2.1.2注蜡：把蜡抢嘴对准压型的注蜡孔，旋开阀门使蜡膏注入型腔并保压3~10s，关闭阀门，移走蜡枪。 2.1.3冷却：把注满蜡膏的压型濅入水内或放在工作台上冷却，冷却时间视蜡模形状与质量要求具体掌握，一般冷却20~100s。 2.1.4取模：拆开冷却过的压型，取出蜡模并及时放入水中继续冷却。有特殊要求的蜡模应放在专用夹辅具上冷却。 2.1.5清型：用压缩空气吹除型腔、型芯上的水和蜡渣，视取模状况涂擦脱模剂。 2.1.6合型：装配清理干净的压型，按 3.1.2~3.1.5的程序再次制模。 2.1.7交班：工作完毕应把压型清理干净，打扫工作环境后交班，若不在生产时，压型应及时交还压型库保管。 2.2 机械制模 2.2.1检查压蜡机的润滑，电器、气动系统是否正常，调整限位，顶模机构，调节循环水系统和蜡膏输送系统。根据不同产品的压型注蜡孔，调整固定压蜡抢嘴的位置。 2.2.2用压缩空气吹除压型型腔内的水和蜡渣，吹刷分形剂，启动压蜡机。 2.2.3压蜡机按自控程序完成：取出蜡模，按要求放置冷却。 2.2.4按 3.2.2~3.2.4的程序连续制模。 2.2.5工作完毕应用压缩空气清除压蜡和压型上的水和蜡渣，水槽中的蜡渣和注蜡道必须清理干净，打扫工作环境后交班，并作好交接班记录。 2.3蜡模修整 2.3.1用修模刀除去分型面上的披缝和其他不应有的凸起（包括注蜡残余），用稀蜡填补缺陷并修饰光滑。 2.3.2修整合格的蜡模在清洗槽中用清洗液进行清洗，清除分型剂，用压缩空气吹除蜡模表面上的蜡屑和水分。 2.3.3清洗干净的蜡模按品种整齐摆放在规定的器具中交检查员进行验收。 3 注意事项 3.1压型应定期用煤油清洗，进行必要的保养。 3.2蜡模在运输、贮存中应轻拿轻放，不得整盘倾倒，防止变形和碰伤。 3.3蜡模贮存、时间不得超过15天，超时间的蜡模应重新检查。

有机酯水玻璃砂硬化剂的开发与研究

有机酯水玻璃砂硬化剂的开发与研究 摘要：利用化工厂生产副产品（甘油醋酸酯、乙二醇醋酸酯）改良成有机酯硬化剂，应用于铸造企业。 关键词：有机酯；副产品；甘油醋酸酯 多元醇醋酸酯（甘油醋酸酯、乙二醇醋酸酯）现已广泛用于自硬化碱性酚醛树脂和改性水玻璃砂的固化剂，其中甘油二醋酸酯、甘油三醋酸酯、乙二醇一醋酸酯和乙二醇二醋酸酯是较为常用固化剂，它们的固化脱模时间一般在5～30 min，其中甘油二醋酸酯固化速度比甘油三醋酸酯快，而乙二醇一醋酸酯固化速度比乙二醇二醋酸酯快，它们基本能满足大部分自硬化碱性酚醛树脂与改性水玻璃砂固化时间要求。如果固化速度需要更快或更慢，也可将它们与固化速度更快或更慢的酯进行复配，以期到达所需固化时间要求。一般固化速度更快的酯主要有碳酸丙烯酯或γ-丁内酯，而更慢的酯主要是多元酸酯。如甘油与醋酸酯化，可生成三种不同醋酸酯，其中固化速度快慢顺序是：甘油二醋酸酯（脱模时间12～15 min）>甘油三醋酸酯（脱模时间20～25 min）>甘油一醋酸酯（脱模时间60～65 min）。对于碱性酚醛树脂，固化速度主要是通过固化剂种类来调节，也可通过调节树脂分子量来调节，但后者调整幅度较小，另外，碱性酚醛树脂分子量太小，则影响树脂砂终强度；而对于改性水玻璃来说，在某一季节里，除了可通过固化剂种类外，更主要的是通过水玻璃模数来调节，一般将水玻璃模数与固化剂种类二者结合起来控制固化速度。目前生产碱性酚醛树脂与改性水玻璃的铸造材料生产厂家生产与之相配套固化剂的还较少。 市场上有机酯产品无色、低气味、外观较好，但价格高，而作为铸造材料用有机酯固化剂的外观与少量醋酸气味不会影响树脂砂或水玻璃砂性能，因此利用化工副产品三醋酸甘油酯自己生产，可降低生产成本，增加利润空间。本研究提出简易生产甘油醋酸酯硬化剂方法，分析醋酸甘油酯酯硬化剂生产过程，及实际铸造验证，为中小型铸造材料厂生产有机酯固化剂及化工厂副产品处理及资源再利用提供参考。 1.基本情况 某机械厂铸钢车间生产中，铸件重0.5t～2t，普通碳素钢。由于铸件结构复杂，品种多，要求根据实际情况调配快速硬化剂、中速硬化剂、慢速硬化剂，且大多数铸型要在12h以内浇注。 2.工艺试验 2.1控制型砂的强度 根据造型操作、翻箱起模和浇注的实际要求，型砂的抗拉强度控制在以下范围：0.5h时≥0.1MPa；2h时≥0.30MPa；6h时≥0.50MPa。0.5h强度控制可使用时

水玻璃砂的研究应用与进展

水玻璃砂的研究应用与进展

摘要：本文主要概述了国内外水玻璃砂型铸造技术研究及应用的最新进展，以及在分析水玻璃旧砂特性及其再生性能差异的基础上，概述了现有的干法和湿法再生及其进展，分析了不同再生方法的机理和适用性。随着水玻璃砂的抗湿性、旧砂再生砂循环等难题的逐步解决，新型水玻璃粘结剂材料、水玻璃砂微波加热硬化工艺方法及装备等的研发成功，实现基于水玻璃砂的绿色清洁生产将成为可能。 关键词：水玻璃砂旧砂进展应用 水玻璃是目前应用最成功的无机化学粘结剂，长期使用对人体无害，用水玻璃砂造型，不仅价格便宜，流动性好，硬化快，而且型芯的尺寸精度高，在混砂、造型、浇注和落砂过程中均无刺激性气味以及有毒气体产生，无黑色污染。在环保标准日益严格的今天，水玻璃砂被认为是最可能实现绿色铸造的型砂种类。 1.水玻璃砂的铸造技术 水玻璃砂铸造技术的研究应用内容，包括了：硬化方式改进、粘结剂改性、工艺质量控制、原料成分测试、旧砂再生与回用等方面。 ⑴微波加热硬化技术 水玻璃硬化经历了普通加热硬化、二氧化碳硬化、粉末硬化、液态有机脂硬化及微波硬化等阶段。微波硬化水玻璃砂具有加热速度快，节能高效，加热均匀，以及易于控制等优点，能充分发挥水玻璃的粘结潜力，较大幅度地降低水玻璃的加入量，旧砂的溃散性，并且回用能力也很好，具有较好的发展前景。但微波硬化水玻璃砂实际应用具有难度，因为其模具材料要求高，硬化后水玻璃砂型芯的吸湿性大，所以今后研究与应用的重点将集中于如何改善该砂型的抗吸湿的性能。 ⑵粘结剂抗吸湿改性技术 研究应用表明，改性水玻璃可以提高水玻璃砂的性能。改性水玻璃实质是提高纯净度、减少老化现象、提高水玻璃砂某些特殊性能(例如强度、溃散性、抗湿性等)，通常有化学改性和物理改性两种方法。 化学改性是往水玻璃中添加一种或数种改性剂，以阻缓水玻璃老化，减少粘结强度的损失。改性剂的加入，能使硬化后的水玻璃胶粒细化，起增强作用，有利于改善溃散性。改性剂在水玻璃粘结剂中的作用包括：阻缓老化，限制硅酸凝胶胶粒的长大；增加分子结构中极性官能团的密度和极性官能团的活性，以获得更高的粘结强度；改善水玻璃旧砂的溃散性；提高水玻璃砂的抗湿性等。 物理改性是往老化的水玻璃中输入能量（例如磁场作用、加热搅拌等），以促使硅酸的聚合度重新均匀化，经物理改性后的水玻璃，可将损失掉的粘结强度恢复过来，降低型芯砂中水玻璃的加入量。 ⑶质量控制技术 水玻璃砂型的性能质量与水玻璃粘结剂的种类、质量和性能有关，而铸件质量又与砂型质量密切相关。实践表明，砂型的性能可以通过一系列的参数和回归模型来预测。适用于砂型性能预测分析的回归模型包括DOE（Design of Experiment，试验设计）和RSM（Response Surface Methodology，响应面方法）等。 ⑷成分自动测定技术 水玻璃的性能参数主要包括组成、粘度、密度等。水玻璃的粘度、密度都有现成的仪器可以测定，但其组成和模数的测定没有现成的仪器，目前普遍采用的手工测定误差较大。 ⑸旧砂再生回用技术 水玻璃旧砂通常采用“加热＋干法”和湿法再生。“加热＋干法”再生系统相对简单，投资少，容易实现，但是干法再生水玻璃旧砂的再生砂质量较差，一般只能做背砂使用，作为单一砂循环使用时，旧砂溃散性恶化。由于水玻璃旧砂残留粘结剂溶于水的特征，使得

原砂净化处理对水玻璃砂强度的影响

原砂净化处理对水玻璃砂强度的影响 本文采用水洗对原砂进行表面处理，测试了净化后的原砂所配制的水玻璃砂，在VRH-CO2法不同的吹气压力条件下的抗拉强度。研究结果表明，经过水洗净化后的原砂，加入 5.0wt%水玻璃，在真空度为-48.5KPa，CO2吹气压力0.02MPa的条件下硬化，保压5min后，水玻璃砂的抗拉强度可达到最大值0.180MPa。可见，通过对原砂进行水洗，降低了微粉、泥分含量，满足了铸型起模对水玻璃砂的强度要求。 标签：水玻璃砂VRH-CO2法净化处理 绿色清洁生产是工业发展的刚性需求，而水玻璃砂被认为是最有可能实现绿色铸造生产的型砂。但在生产过程中出现了水玻璃加入量高，造成落砂性能差和再生困难等难题。而减少水玻璃的加入量的关键问题是必须采用含微粉、泥分量低的原砂。廖秋玲等人[1]认为，砂中泥粉含量和微粉含量较高，为保证砂型的工艺性能，必须增加粘结剂的加入量。罗丹等[2]人认为，原砂含泥量、细粉含量高时，因其无效占有大量粘结剂，使砂粒上的粘结剂减少而强度降低。樊自田认为[3]，提高水玻璃砂溃散性的最有效的方法是提高水玻璃的粘结强度、降低型砂中水玻璃的加入量。刘向东等人[4]研究了表面处理工艺对溃散性的影响。结果表明，对原砂进行表面处理可以提高粘结剂的粘结效率，提高覆膜砂的强度。通常为改善原砂的物理组成，可采用预先净化处理，即水洗、过筛及烘干等方法，尽量除去这些机械夹杂物。本文研究对原砂进行水洗表面处理后，吹气压力对VRH-CO2法硬化水玻璃砂抗拉性能的影响规律。 1 试验过程 1.1 试样的制备 试验用原砂选取达拉特旗擦洗砂，颗粒度70/100目。在原砂中加入适量水将原砂调成70%-80%的砂浆，搅拌20-30min，静置后倒去上部的洗液，反复洗涤3-5次，然后将处理后的原砂进行自然干燥。试验中所用水玻璃模数为2.5，密度为1.54g/cm3。 将干燥后的水洗砂与5.0wt%水玻璃加入混砂机内，混碾3-5min出砂后制样。将混好的水玻璃砂添加到“8”字型标准试样木模中，手工紧实并刮平后，放入自制的VRH-CO2法硬化装置内硬化后脱模。 1.2 试样的性能测试 每次制备3个试样，试样脱模后立即放入自制的VRH-CO2法硬化装置内抽真空，真空度为-48.5KPa，之后通入CO2气体，到一定时间取出试样，以3个试样的算术平均值作为测试结果。

水玻璃砂的吸湿特性及抗湿性研究_

1 绪论 1.1 课题来源、背景和意义 二十一世纪是绿色制造的世纪，节能减排、清洁生产已成为新世纪工业发展的必然趋势[1]。党的十六届四中全会提出“要适应我国社会的深刻变化，把和谐社会建设摆在重要位置”，并要求不断提高构建社会主义和谐社会的能力。人与自然的和谐是构建和谐社会的重要组成部分，“十一五”规划就明确提出：要坚定不移地走科学发展的道路，建设资源节约型、环境友好型社会，把经济社会发展切实转入到全面协调可持续发展道路上面来[2-3]。机械制造业是制造业的龙头，而铸造工业又是机械制造业中不可或缺的重要组成部分，所以，实现绿色铸造已经成为时代发展的潜在要求。在铸造工业生产中，砂型铸造占据了80～90％，要解决铸造工业中的绿色制造问题，主要任务就是实现砂型铸造的绿色制造[4]。 砂型铸造所用型砂有3大类：粘土型砂、树脂型砂、水玻璃型砂。粘土砂由石英砂、粘土、煤粉等构成，在浇注过程中，高温下煤粉燃烧和分解产生的有害气体导致较严重的空气污染。树脂砂通常由石英砂、树脂（呋喃树脂、酚醛树脂等）粘结剂、固化剂（对甲苯磺酸、磷酸等）组成，生产现场的空气中游离着许多有机废气（SO2、甲醛、苯、甲苯等），浇注后会产生大量的有害气体，对人体的健康非常有害。水玻璃砂由石英砂、无机水玻璃粘结剂等组成，采用 CO2气体或有机酯（如乙二醇二乙酸酯等）作固化剂，生产环境好，很少产生有害气体，生产中出现的粉尘也较少。特别是酯硬化的水玻璃砂工艺，既有型砂强度高、溃散性好等优势，又有劳动条件好、有害气体少等优点，还克服了CO2硬化普通水玻璃砂溃散性差、旧砂再生难、CO2排放增加温室效应等缺点。因此，国内外的铸造专家们普遍认为，与粘土砂产生的粉尘污染、黑色污染和树脂砂产生的化学污染相比，属无机粘结剂的水玻璃砂工艺是最有可能实现绿色清洁铸造生产的型砂工艺[5-6]。 水玻璃砂型铸造以其无色、无味、无毒，在混砂、造型、浇注和落砂过程中没有刺激性气体和有毒气体产生，对人体没有危害，以及铸造性能好等特点，在铸造

水玻璃现场施工方法

精心整理 水玻璃耐酸 施 渗和耐水性能较差，养护期较长。 二、编制依据 1、建筑防腐工程施工及验收规范.（GB5012-91）. 2、现行建筑材料规范大全.1998.

3、建筑施工手册.2003. 4、相关规范标准。 5、我公司从事该行业多年经验。 三、材料要求 1、水玻璃材料 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2一般工程中也可用黄砂，但需经严格筛洗。 5耐酸粗骨料 常用石英石、花岗石、碎瓷片等，耐酸率不应小于95%。

四、施工准备 “常备不懈，决胜千里”，充分的思想准备和物质准备是决定按照工期要求，创优质工程的先决条件。所以施工前必须做好一切必要的准备工作。 1.施工前所有机械设备必须提前进现场，并经严格检修、多次调试、试车的过检，保证机械能在施工中正常使用。 2.根据甲方设计和规范要求，拟设具体施工计划，并落实进厂的技术管理人员， 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.各种原材料运达施工现场，必须现场建立工程师认可，且材料的型号及性能满足甲方的设计要求，必要时进行小样试涂，无误后方可使用。 13.准备好防尘口罩、面罩、防护衣、手套等劳保用品。 14.施工前技术人员进行详细认真的技术交底工作，使所有施工人员明白承担的施工项目和施工内容，由班长领取施工所需图纸和技术措施。 15.工作帽、防静电工作服、防护眼镜、防护手套、砂衣绝缘鞋、等工具准

备齐全。 16.施工人员需经安全考试合格，且进行安全技术交底后，方可进入施工现场。 17、材料方面 17.1原材料进场后应放在防雨的干燥库房内。 17.2原材料应按技术要求进行检验、鉴定并按选定的配合比进行试配。 17.3 18 18.1 18.2 18.3 1 2、， 1、机械搅拌将细骨料、粉料、氟硅酸钠、粗骨料依次加入搅拌机内，干搅均匀，然后加入水玻璃温拌1min以上，直至均匀。 2、人工搅拌先将粉料和氟硅酸钠混合均匀，再加入细骨料、粗骨料，在铁板上干拌均匀，最后加入水玻璃，湿拌不少于3次，直至均匀为止。 七、基层处理 1、混凝土基层必须坚固、密实、平整，不应有起砂、起壳、裂缝、蜂窝、嘛面

脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备

脂硬化水玻璃铸造工艺及流水线装备可行性研究报告 (晋煤集团科技开发计划申报项目) (逐格正书，总共不超过50个字) 本项目承担者(科、队)签章：晋煤集团金鼎公司 电话：3667527 本报告撰写人：李胜 电话：3667215 单位技术负责人(签章)：杨栋 二○○九年九月二十一日

晋煤集团科技开发计划项目 项目名称：脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备 承担单位：晋煤集团金鼎公司 项目负责人：杨栋 联系电话：3667275 起止年限： 2009 年 5 月至 2010 年 8 月 一、项目提出背景（现状及存在问题） 我国是装备制造业大国，而铸造是装备制造的基础产业。作为世界第一铸造大国。铸造又是排污严重的产业，我国每生产1t合格铸件，大约要排放粉尘50Kg，废气1000～2000m3，废渣300kg，废砂1.3～1.5t。这些固体废弃物中往往含有大量污染物，其中包括：苯、苯酚、呋喃、甲醛、α-苯丙芘、二恶英、NaOH、KOH等。随着雨水冲刷，有些物质流入地表，破坏土壤结构，造成植被破坏，同时不断渗入地下，污染地下水，给人类的生产、生活造成长久的危害。同时，铸造又是繁重强体力劳动的产业，铸件70～80%属于单件、小批量生产，大部分铸件不能实现大批量机械化生产，提高劳动生产率，降低劳动强度是铸造技术创新的关键之一。 目前，铸件单件小批量生产主要采用树脂自硬砂和CO2水玻璃砂；铸铁件广泛采用呋喃树脂自硬砂，铸钢件多以CO2水玻璃砂为主。呋喃树脂用于铸钢件时，生产中释放SO2、甲醛等有毒有害物质，由于硫的渗入，铸件易产生热裂、表面微裂纹等缺欠，因此，该工艺生产铸钢件时受到一定限制。从长远考虑，高耗能、高污染的物质将逐步被替代。CO2水玻璃砂已在我国应用几十年，是一种传统的铸造技术，尽管其溃散性差、旧砂不能再生回用、生产铸件质量粗糙，但由于其来源广，价格便宜，无毒无味，我们企业生产铸钢件一直采用该工艺。今天，随着矿山机械的自动化程度越来越高，要求矿山机械铸钢件优质、重载、安全，铸件材质由普通碳素钢上升

水玻璃砂铸造应注意的N个问题特别是铸铁

水玻璃砂铸造应注意的Ｎ个问题特别是铸铁 国内外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高， 表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和内部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点；但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。而水玻璃无色、无臭、无毒，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。 水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。但目前 常用的硬化方法主要有以下两种： 1、普通CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便， 使用灵活，成本低廉，在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。 CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。 普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型（芯）砂强度低，水玻璃加入量（质量分数）往往高达7~8%或者更多；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；溃散性差，旧砂再生困难，大量旧砂被废弃，造成环境的碱性污染。 2、有机酯自硬法 此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。 这种硬化工艺的优点是：型（芯）砂具有较高的强度，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整（5~150min）；型（芯）砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源；型砂热塑性好，发气量低，可以克服呋喃树脂砂生产铸钢件时易出现的裂纹、气孔等缺陷；可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美；在所有自硬砂工艺中生产成本最低，劳动条件好。

酯硬化水玻璃砂的质量控制

酯硬化水玻璃砂的质量控制 水玻璃加入量高（6%—8%）、型砂的残留强度高、溃散性差、铸件出砂清理及旧砂再生回用困难、型芯存放性差、硬不透、铸件外观质量差和型芯表面易粉化等。CO2硬化水玻璃砂工艺存在着上述不足，限制了铸件质量的进一步提高，急需解决。 1．脂硬化水玻璃砂工艺优点 1)水玻璃加入量低，一般在2.5%~3.5%，型砂强度高。 2)型砂工艺性能优良，冬季硬透性好，硬化速度可通过粘结剂 和固化剂种类进行调整。 3)型芯砂溃散性好，铸件出砂清理容易；旧砂易于干法再生， 回用率≥80%。 4)铸件质量和尺寸精度可与树脂砂工艺生产的铸件相媲美。 5)型芯砂热塑性好，发气量较低，可防止铸件产生裂纹和气孔 等缺陷。 6)原砂的适用范围广，可以用硅砂、铬铁矿砂及镁橄榄石砂等。 7)在各种自硬砂工艺风吹草动生产成本低，劳动环境最好。2．脂硬化水玻璃砂的硬化机理 有机酯水解后析出酸和醇，酸促使聚硅酸钠转变成硅溶胶，有利于水玻璃砂迅速固化；醇对水有很强的亲和力，能起到容积化的作用使水玻璃脱水，脱水后的水玻璃具有强而韧的特征，是型砂获得强度的主要原因。由此可以看出有机脂水玻璃砂是典型的物理硬化，而非

化学硬化。它是以未反应的水玻璃脱水的物理硬化为主，使型砂获得所需要的强度，而以生成硅溶胶的化学硬化为辅，物理硬化与化学硬化是相辅相成的过程。 3．脂硬化水玻璃砂用原材料及要求 1）原砂高质量的原砂有利于以较小的水玻璃和脂的加入量获得较高强度和溃散性好的型芯砂。硅砂的含水量、含泥量、SiO2含量及角形系数等如表1。原砂中含水量过高，会延缓硬化速度，降低强度；原砂中的含泥量、微粉过高，会增加水玻璃有机脂的加入量；对于经烘干或回用的原砂必须冷却后方能使用，原砂温度不超过42℃，否则会减少型芯砂的可使用时间。 表1 原砂技术要求 2）有机酯用于铸造生产的有机脂有醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、二醋酸乙二醇脂、二醋酸二甘醇脂及三醋酸甘油酯等。沈阳汇亚通生产的醋酸甘油酯固化剂，其主要性能指标见表2。这些专用有机酯与新型水玻璃发生作用，具有强失水、低碱性、反应均一的特性，硬透性比有机脂要好，特别在低温、高温及高湿情况下的硬化性能优于普通有机脂。 表2 有机酯固化剂性能指标