专利名称：铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂及其使用方法
技术领域：
本发明涉及铸钢生产中作为防粘砂的添加剂，特别涉及DH型铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂及其使用方法。
背景技术：
长期以来，水玻璃砂以其设备简单、操作简便、成本低廉、无毒等优点，从50年代开始就应用于铸造生产，特别是铸钢件的生产。但由于其溃散性差，铸件粘砂严重，表面质量差等缺陷，一定程度上限制了其推广应用。铸钢件的浇注温度一般在1550°C以上，浇注后瞬间铸型界面的温度上升到1500°C左右。在强烈的热作用下，铸件表面的金属氧化物和水玻璃砂混合料发生化学反应，所形成的硅酸盐，由于其熔点低，易过度烧结，同时这种硅酸盐易向水玻璃砂混合料的缝隙渗透，把未融化的砂粒包在一起，造成严重粘砂；冷却到室温时烧结层强度太高，不易清理。为了防止水玻璃型砂的过度烧结，对造型材料来说，主要是采用耐火度高、热化学稳定性好的特种砂，如锆砂、铬铁矿砂等；或者在铸型表面刷醇基快干涂料来减少钢液对型砂的烧结作用。但是，特种砂价格很高，大幅提高了生产成本；刷涂料又增加了工序并对涂料的性能有严格要求。尽管有人针对铸铁件的生产采用添加防粘砂添加剂的方法防止粘砂，如加煤粉和焦炭粉，在还原性气氛下，这种有机物受热分解，析出光亮碳，沉积在铸件与铸型之间，当厚度在0.1mm以上时，烧结的型砂层也会自动剥落下来，可防止粘砂，但关于铸钢用防粘砂添加剂的报导鲜有发表。因此，如果能找到一种绿色环保的添加剂直接加入水玻璃石英砂中并且能有效地防止铸钢件在生产中出现的粘砂现象，那么对进一步推广水玻璃石英砂在铸钢件的生产应用将具有很重要的现实意义。研究表明促使铸件与铸型界面处形成可剥离的烧结层是防止铸件粘砂，获得高表面质量铸件的有效方法。分析认为，型砂在铸造生产中产生适度烧结的状态是防止粘砂的关键。这种适度烧结而产生的烧结层，表面致密，能抵挡液态金属的冲刷和渗透；在室温时能轻易从铸件表面剥离，从而得到光洁的铸件表面。
发明内容
本发明的目的在于寻找一种添加剂，直接添加到水玻璃石英砂中进行混制，使其具备较高的型砂耐火度并且在浇注时产生适度烧结的可剥离烧结层，从而有效地解决粘砂缺陷。为了达到上述目的，本发明提供了一种铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂，其特征在于，其原料包括A1203、SiO2, Cr2O3和Fe203。进一步地，所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂由Al20330wt% 65wt%、SiO2Swt1^N I5wt*%、Cr2O3Owt 50wt *%和 Fe2035wt*% 20wt*%制成，各组分重量百分比之和为IOOwt%。更进一步地，所述的A1203、SiO2, Cr2O3和Fe2O3的最大颗粒粒度为70目。
本发明还提供了上述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂的使用方法，其特征在于，具体步骤为首先在石英砂中加入上述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂和水，混制均匀，加入水玻璃，继续混制，待混匀后制成型砂。进一步地，所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂的加入量为型砂总重的2% 10%。与现有技术相比，本发明的优点是1、无需采用昂贵的、高品位的原砂或刷涂料，只需在普通石英砂的基础上加入适量的本发明的添加剂，即可防止粘砂，减少了生产成本，简化了造型工序。2、该添加剂成分全部为无机物、不含有机成分，在浇注时不会释放出有毒气体，无毒无公害，符合“绿色铸造”的要求。3、在浇注时，由于在铸件和铸型界面形成了的适度烧结的可剥离烧结层，高温下具有较高的强度及塑性，并且冷却到室温后具有脆性，能有效地防止粘砂，铸件清理容易，铸件表面光洁、美观。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。实施例1一种铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂，由Al20350wt*%、Si025wt% > Cr20340wt%和Fe2035wt%制成，各组分重量百分比之和为100wt%。Al203、Si02、Cr203和Fe2O3为粉状或颗粒状，最大颗粒粒度为70目。其制备方法为将A1203、SiO2, Cr2O3和Fe2O3按比例在SHY叶片式芯砂混砂机混制均匀，得到铸`钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂。使用时，在SHN碾轮式混砂机上混制型砂，其配方如下石英砂100%、铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂6%、水玻璃5%、水1% (注上述各成分所占百分含量以石英砂为100%，其它含量为占石英砂的比例)，上述配方混砂工艺如下，先将石英砂和铸钢用水玻璃石央砂防粘砂添加剂和水混制均勾后再加入水玻璃混制2min后制成型砂。造型完成后，吹A CO2气体,硬化后起模,放置4小时后合箱烧注。烧注铸件为厚20mm、半径75mm的半圆柱体，材质为45钢，浇注温度为1570°C左右，所得的铸钢件表面形成适度烧结的烧结层，且整体剥离，铸件表面光洁，无粘砂缺陷。实施例2一种铸钢用水玻璃石英砂添加剂，其制备及使用方法与实施例1中一样，区别在于其化学组分重量百分比为Al20365wt%、Si0215wt%、Cr2O3Owt %和Fe20320wt %，使用时加入量占石英砂的2 %，浇注铸件为长50mm、宽50mm、高IOmm的长方体，材质为45钢。浇注温度1580°C左右，所获得铸钢件表面形成适度烧结的烧结层，且整体剥离，铸件表面光洁，无粘砂缺陷。实施例3一种铸钢用水玻璃石英砂添加剂，其制备及使用方法与实施例1中一样，区别在于其化学组分重量百分比为412033(^丨％、5丨028￥丨％、02035(^丨％和Fe20312wt%，使用时加入量占石英砂的10%，浇注铸件为半径50mm、厚80mm的圆柱体，材质为45钢。浇注温度1570°C左右，所获得铸钢件表面形成适度烧结的烧结层，且整体剥离，铸件表面光洁，无粘砂缺陷。
权利要求
1.一种铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂，其特征在于，其原料包括A1203、SiO2, Cr2O3和 Fe2O3。
2.如权利要求1所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂，其特征在于，由Al2OJOwt1^N 65wt*%、SiO2Swt1^N 15wt%、Cr2O3Owt1^N 50wt*%和 Fe2035wt*% 20wt*%制成，各组分重量百分比之和为IOOwt%。
3.如权利要求1所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂，其特征在于，所述的A1203、SiO2, Cr2O3和Fe2O3的最大颗粒粒度为70目。
4.权利要求1所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂的使用方法，其特征在于，具体步骤为首先在石英砂中加入权利要求1所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂和水，混制均匀，加入水玻璃，继续混制，待混匀后制成型砂。
5.如权利要求4所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂的使用方法，其特征在于，所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂的加入量为型砂总重的2% 10%。
全文摘要
本发明提供了一种铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂及其使用方法。所述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂，其特征在于，其原料包括Al2O3、SiO2、Cr2O3和Fe2O3。上述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂的使用方法，其特征在于，具体步骤为首先在石英砂中加入上述的铸钢用水玻璃石英砂防粘砂添加剂和水，混制均匀，加入水玻璃，继续混制，待混匀后制成型砂。本发明的优点是在浇注时，铸件和铸型界面形成适度烧结的可剥离烧结层，能有效地防止粘砂。同时，可减少生产成本、简化造型工艺并减轻铸件的清理工作，生产出的铸件表面光洁、不粘砂。
文档编号B22C1/14GK103056285SQ201310034038
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者朱世根, 丁海波 申请人:东华大学