專利名稱：水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造行業(yè)中水玻璃砂型固化的一種新方法。
目前鑄鋼行業(yè)大部分采用水玻璃砂造型制芯，水玻璃砂的固化方法有三種即熱固化法、自硬法、CO2法。三種固化方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，熱固化法的優(yōu)點(diǎn)是比強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是能耗大，需要加熱烘烤設(shè)備，吸潮嚴(yán)重，使用單位越來越少；自硬法目前主要傾向于酯固化法，酯固化法的優(yōu)點(diǎn)是比強(qiáng)度高，抗潮性能好，缺點(diǎn)是型砂必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完，否則就報(bào)廢，最好是用專用設(shè)備邊混砂邊造型，應(yīng)用范圍受到限制，使用不方便；CO2法使用方便，應(yīng)用范圍廣，是目前應(yīng)用最廣泛的一種固化方式，但它有一個(gè)致命的缺點(diǎn)是比強(qiáng)度低，它的比強(qiáng)度只有熱固化法及酯自硬法的10～40％，要達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，只有加大水玻璃的加入量，從而造成潰散性差，另一個(gè)缺點(diǎn)是CO2過吹時(shí)，砂型表面返霜和粉化，造成報(bào)廢，并且CO2消耗大，成本高。
本發(fā)明的目的在于提供一種全新的水玻璃砂型固化新工藝，做到型砂潰散性好，比強(qiáng)度高，使用方便，成本低，能廣泛適用于鑄鋼水玻璃砂造型制芯工藝。
本發(fā)明通過以下方法來實(shí)現(xiàn)，水玻璃砂型(芯)做好以后，先脫模，然后用噴霧器將液體固化劑噴灑在砂型(芯)表面，過一段時(shí)間以后，砂型(芯)即可硬化一層，液體固化劑的噴灑量由砂型固化的速度和硬化深度決定，噴灑量多，則固化速度快，硬化深度大。對(duì)于硬化深度要求不大(在30mm以下者)，時(shí)間要求不緊迫者，可在噴灑液體固化劑后一定時(shí)間內(nèi)直接下芯、合箱、澆注，對(duì)于硬化深度要求大(大于30mm)，時(shí)間要求緊迫者，可在噴灑液體固化劑后一段時(shí)間再補(bǔ)吹CO2固化。
本發(fā)明所用液體固化劑主要是有機(jī)酯(如乙二醇醋酸酯、醋酸甘油酯等)，它們的固化強(qiáng)度最高。其它還有有機(jī)酸、無機(jī)酸、強(qiáng)酸弱堿鹽溶液、酸性有機(jī)鹽溶液、乙二醛、氯化鈣溶液、高分子化合物溶液(例如聚乙烯醇溶液)等等，也可采用幾種固化劑組成的混合型固化劑。
為了提高硬化深度，除了加大單位面積上的噴量和增加噴霧次數(shù)外，還可以在液體固化劑中加入滲透劑、溶劑或其它助劑，以增加固化劑的滲透深度，滲透劑主要是一些表面活性劑，如氮酮AZCNE、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、N-?；?N-甲基?；撬徕c、滲透劑JFC、滲透劑DX2001、滲透劑1108、滲透劑BX等；有機(jī)酯的溶劑可采用汽油、煤油、乙醇、丁酮等。如果用有機(jī)酯做液體固化劑，在環(huán)境溫度低于15℃時(shí)，固化速度很慢，可在水玻璃砂中加入加快固化速度的促硬劑，例如硫酸亞鐵等強(qiáng)酸弱堿鹽。
由于單用噴霧硬化法硬化深度有限，一般在40mm以下，有些要求硬化深度大而時(shí)間又要求短的場合，可在噴液體硬化劑一段時(shí)間后再吹CO2硬化，再吹CO2時(shí)，一定要掌握好時(shí)間，即一定要到液體固化劑固化砂型后再吹CO2，以有機(jī)酯固化劑為例，在20℃以上可在噴酯后1小時(shí)以上吹CO2，15℃～20℃可在噴酯后1.5小時(shí)以上吹CO2，在15℃以下時(shí)必須在水玻璃砂中加入促硬劑，再在噴酯后1.5小時(shí)以上吹CO2。如用氯化鈣溶液或有機(jī)酸等固化速度快的固化劑，則不管溫度高低，都可以在噴固化劑后立即補(bǔ)吹CO2，在沒有時(shí)間要求的場合，如今天造型，要到第二天以后才合箱澆注，則不用補(bǔ)吹CO2，因?yàn)樵谶@么長的時(shí)間內(nèi)，一方面液體固化劑繼續(xù)滲透和硬化砂型，另一方面空氣中的CO2可以硬化里面的型砂，同時(shí)脫水也可以硬化型砂，這樣就可以達(dá)到較高的硬化深度，對(duì)于硬化深度要求低者(如在30mm以下)，則可在噴液體固化劑三小時(shí)后直接使用。
另外一個(gè)加速液體固化劑滲透深度和型砂固化速度的方法是將砂型(芯)表面加熱，使砂型(芯)表面溫度升高，加速液體固化劑向砂型里面的滲透速度及砂型的固化速度，特別是在溫度低時(shí)使用這一方法效果更明顯。加熱方法可采用向砂型(芯)表面噴火，噴熱空氣，輻射加熱或者向砂型(芯)表面噴、灑、涂、刷液體燃料，并點(diǎn)火燃燒等方式，液體燃料一般選用酒精、汽油、柴油等常用燃料或它們組成的混合燃料，要注意的是采用柴油等著火點(diǎn)高的燃料時(shí)，引火不著，要另酒精、汽油等著火點(diǎn)低的燃料，同時(shí)還要將液體燃料稠化，以防止迅速滲入砂型里面。
本發(fā)明的噴霧固化新工藝與CO2法相比，除具有使用方便的優(yōu)點(diǎn)外，由于它的比強(qiáng)度比CO2法高得多，故在同樣強(qiáng)度要求下，水玻璃加入量只需CO2法的一半左右，由于水玻璃加入量減少，故大大改善了型砂的潰散性，與CO2法相比的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是CO2法中CO2過吹時(shí)，砂型(芯)表面返霜粉化，造成報(bào)廢，本發(fā)明的固化法不存在這個(gè)缺陷。本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)噴射固化劑時(shí)，能立即使砂型表層產(chǎn)生強(qiáng)度，可防止砂型變形，即使是固化速度較慢的有機(jī)酯，如乙二醇醋酸酯，也能在噴向砂型后1分鐘內(nèi)產(chǎn)生一薄層的硬化層。
強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)如下(環(huán)境溫度16℃)用內(nèi)蒙古大林砂，加3％水玻璃，2％粘土，混砂后打“8”字試塊，打好后噴乙二醇醋酸酯，噴酯后0.5小時(shí)補(bǔ)吹CO24分鐘，抗拉強(qiáng)度為0.3MPa；1小時(shí)后補(bǔ)吹CO24分鐘，抗拉強(qiáng)度為0.42MPa，2小時(shí)后補(bǔ)吹CO24分鐘，抗拉強(qiáng)度為0.58MPa；4小時(shí)后補(bǔ)吹CO24分鐘，抗拉強(qiáng)度為0.75MPa；再往后強(qiáng)度基本上不增加，20小時(shí)后直接測(cè)抗拉強(qiáng)度為0.8MPa；而用CO2固化10分鐘，抗拉強(qiáng)度為0.35MPa；噴酯后再噴酒精加熱后0.5小時(shí)抗拉強(qiáng)度為0.8MPa。
實(shí)施例1(環(huán)境溫度18℃)液體固化劑使用乙二醇醋酸酯，其中加入0.05％氮酮AZCNE，0.1％二甲基甲酰胺，0.1％滲透劑DX2001，5％乙醇。
使用內(nèi)蒙古大林砂，加入3％水玻璃，2％粘土，混砂，造型脫模后用噴霧器將加有滲透劑的乙二醇醋酸酯噴向砂型表面，噴量為120克/米2，1.5小時(shí)后補(bǔ)吹CO24分鐘即可下芯、合箱、澆注。如果要到20小時(shí)后才合箱、澆注，則不用補(bǔ)吹CO2而直接使用。
實(shí)施例2(環(huán)境溫度2℃)液體固化劑使用乙二醇醋酸酯，不另加其它助劑。
使用湖南長沙砂，加入3.5％水玻璃，2％粘土，混砂、造型、脫模后將乙二醇醋酸酯噴向砂型表面，噴量為120克/米2，接著再噴(或刷)200克/米2的液體燃料(80酒精，20％石墨粉)并點(diǎn)火燃燒，燃燒完后2小時(shí)即可合箱、澆注。
權(quán)利要求
1.一種水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝，其特征在于用水玻璃砂造型(制芯)脫模后，將液體固化劑霧化成細(xì)小的液珠噴灑在水玻璃砂型(芯)表面，使砂型(芯)固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝，其特征在于液體固化劑包括有機(jī)酯、有機(jī)酸、無機(jī)酸、強(qiáng)酸弱堿鹽溶液、酸性有機(jī)鹽溶液、乙二醛、氯化鈣溶液、高分子化合物溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝，其特征在于液體固化劑中加有滲透劑、溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝，其特征在于環(huán)境溫度低于15℃時(shí)，在水玻璃砂中加入加快硬化速度的促硬劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝，其特征在于在要求硬化深度大，時(shí)間要求快的場合下，在液體固化劑向砂型表面噴射后并且使水玻璃砂產(chǎn)生強(qiáng)度后，再將砂型補(bǔ)吹CO2固化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝，其特征在于液體固化劑向砂型芯表面噴射后再將砂型(芯)表面加熱，以加速液體固化劑的滲透深度和砂型(芯)的固化速度。
全文摘要
一種水玻璃砂型液體固化劑噴霧固化新工藝,它既具有CO
文檔編號(hào)B22C5/08GK1197703SQ9710804
公開日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1997年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月26日
發(fā)明者何相華 申請(qǐng)人:何相華