铸钢型砂工艺的选用-中国铸造协会铸钢分会.doc

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1、铸钢常用自硬砂工艺的选用朱旭东董鄂李伟（无锡锡南铸造机械有限公司，江苏无锡，214028）摘要：本文从工艺特性、旧砂再生、环保和经济成本等四个方面对五种常用的铸钢自硬砂，即呋喃树脂砂、碱酚醛树脂砂、酯硬化水玻璃砂、Pep-Set树脂砂和邦尼树脂砂进行了分析和比较，提出了选用的参考性建议。关键词：铸钢型砂工艺选用一、前言近半个多世纪来，在我国铁路、重机、工程机械、船舶、阀门、冶金机械等行业的铸钢件生产中，酯硬化水玻璃砂工艺、呋喃树脂砂工艺、Pep-Set树脂砂工艺、碱酚醛树脂砂工艺、邦尼树脂砂工艺等自硬砂工艺得到广泛应用，生产出了许多我国铸造史上重量创记录的特大型铸钢件和其他一些有代表性的铸

2、钢件；诞生了各种铸钢自硬砂自动化生产线，及配套的旧砂再生线，标志着我国铸钢型砂工艺和铸造装备很大的技术进步。对广大铸钢自硬砂用户来说，如何选用最适合本企业产品生产的型砂工艺是一个重要的问题，它涉及到产品的质量、生产效率、经济成本、旧砂的再生利用、环境保护等诸多方面，在建厂、改造之前必须加以科学地、综合地比较和论证才能达到预期的效果。以下就目前铸钢生产中常用的五种型砂工艺作一粗略的分析、比较，供铸造业同行作为设计选型时参考。二、几种常用铸钢自硬砂型砂的工艺、再生及环保特性2.1呋喃树脂自硬砂这是应用于铸造业最多、最广、工艺及配套设备最成熟的一种自硬砂工艺，相对其他树脂砂工艺铸件成本较低、旧砂

3、利用率高、旧砂再生简单，是常用的自硬砂工艺。呋喃树脂砂在灰铁、球铁、铸钢、有色等铸造中都得到广泛地应用。但由于呋喃树脂砂高温退让性差，树脂中含有较高的N，固化剂中含有S，因此一些壁厚不匀的铸钢件容易造成热裂，厚大铸钢件易造成N气孔，一些低碳铸钢件还易造成增碳，所以在铸钢件生产中选用应慎重考虑。其主要技术参数及特点如下：树脂加入量：0.8～1.1%9可使用时间为：1～20min起模时间为：15～60min常温及高温强度是所有铸钢自硬砂中最高的；24小时抗拉强度：0.8～1.2Mpa。铸型（芯）表面安定性好（≥85～90%）。铸件尺寸精度高、表面质量好。型砂溃散性极好，铸件落砂清理容易。旧砂树

4、脂膜呈脆性，再生性能是所有铸钢自硬砂中最好的；旧砂回用率高，可达90～95%。砂型刚性好，高温热塑性差，铸钢件尤其薄壁、壁厚相差极大的箱体或复杂件易产生裂纹。此缺点比其它几种型砂都要突出。发气量、形成气孔的倾向几种铸钢自硬砂中最大，因此，呋喃铸钢，要选择低N或无N呋喃。铸件表面渗C，N、S，易产生微裂纹。吨型砂材料的成本低于碱酚醛树脂砂、pepset树脂砂，与其它树脂和水玻璃自硬砂相当。混砂、造型、浇注、落砂、清理时产生有刺激性气体，污染环境。主要应用案例：我国大连、宁夏某重工企业用呋喃树脂砂成功铸造200t～320t的特大型铸钢件；我国铁路行业早期引进的摇枕侧架铸钢件有箱、无箱生产线采用

5、的也是呋喃树指砂工艺，高中压阀门行业也有一些厂家成功应用。2.2酯硬化水玻璃砂这是为克服CO2水玻璃砂的两大难题（溃散性差、旧砂再生难）而开发的新一代水玻璃自硬砂。其基本原理是通过加入一定量的改性剂以提高水玻璃的粘结强度、降低型砂中水玻璃加入量，采用这种工艺能使水玻璃加入量降低到2.5~3.0%，溃散性接近树脂砂。该自硬砂继承了CO2水玻璃砂高温退让性好的优点，而且环保效果较好，因而在铸钢生产上得到应用。其主要技术参数和特点：水玻璃加入量：2.2～3.0%可使用时间为：5～30min起模时间为：10～160min型砂24小时抗拉强度0.6～0.9MPa9铸型（芯）表面安定性较好。型砂溃散性

6、不如其它几种树脂砂，尤其在制作芯子时，旧砂溃散性和再生性能不如其它几种铸钢自硬砂，回用率≥80%。旧砂水玻璃膜呈韧性，型砂退让性和高温塑性最好，铸钢件裂纹倾向最小。铸件表面不会渗C、N、S，减少表面微裂纹。发气量，形成气孔的倾向最小。吨型砂材料的成本低，与呋喃相近，比其它三种树脂砂低。无刺激性气味，对环境气味污染最小。应用案例：我国铁路铸钢摇枕、侧架生产线80%采用酯硬化水玻璃砂工艺；我国某重型厂用酯硬化水玻璃砂工艺生产出16500t油压机大梁，铸件重453t；其它铸钢阀门也是应用酯硬化水玻璃砂较多的一个行业。2.3酯硬化碱性酚醛树脂砂这种工艺国外称α—set工艺。由于其完全不含N，固化剂

7、不含S，用于铸钢、合金钢铸件不会产生N气孔、针孔缺陷。由于碱酚醛树脂砂常温下只有部分树脂发生交联反应，在浇注金属受热时还有一个再硬化的过程，因此这种树脂砂的高温尺寸稳定性好，铸件尺寸精度高，因此在铸钢特别是合金钢件、大型铸钢件的生产上应用愈来愈广。但碱酚醛树脂砂常温强度较低，树脂加入量较大，铸件成本较高。碱酚醛树脂砂的硬化剂是有机脂，调节硬化时间只能用脂的品种而不能用加入量调节。另外酚醛树脂粘度较大，可存放期短，使用中需