利用无机粘合剂的铸芯和铸件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用无机粘合剂的铸芯制造方法及由此制造的铸芯、以利用无机 粘合剂的铸芯制造铸件的方法及由此制造的铸件、以及利用无机粘合剂的铸芯的制造系 统。
【背景技术】
[0002] 韩国的铸件铸造工业对造船、汽车部件、工业机械、作业机械等所有工业领域做出 的贡献极大。铸件铸造工业是一个在国家工业发展中不可或缺的重要支柱产业，然而当前 围绕着铸件铸造工业的环境问题、原材料价格变动问题、政策问题、人力不足问题等周围环 境并不十分理想。尤其是环境问题已被确定为铸件铸造工业需要解决的首要目标。目前在 铸造工业现场中为了阻断金属的熔解、铸芯的制造、铸造工序中产生的环境污染物质的排 出而致力于改善铸造现场的环境污染，但由于在Muskle法、京都协议等的约束下受到全球 变暖气体排放限制，因此迫切需要一种可根除本源污染物质的排放的技术方案以及能源节 省、作业环境改善、制造现场绿色化方面的技术方案。
[0003] 通常，铸造工业中使用的铸芯（Core)以如下方式生产：将砂（Sand)与有机粘合剂 (Organicbinder)进行混合，并利用铸芯设备和模具进行固化。图1表示以往这种利用有 机粘合剂而制造铸芯和铸件的工艺的流程图。
[0004] 然而，如图1所示，当利用有机粘合剂而制造铸芯时，有机粘合剂引起的环境污染 问题突出，且随着仅利用加热器的固化工序的执行而能源消耗较多，存在模具寿命短的问 题。而且，在以利用有机粘合剂制造出的铸芯执行铸造的情况下，铸造时产生的铸芯气体导 致铸件的品质下降、模具的寿命缩短、环境污染等问题。
[0005] 对此，呼应铸件的品质提高、价格竞争力的确保、环境法规的强化等需求，开发出 用于替代现有的有机粘合剂的新的粘合剂的必要性开始出现，目前正在开展旨在开发出作 为高品质、低成本、环保型材料的无机粘合剂（Inorganicbinder)的研究。
[0006] 然而，如果利用无机粘合剂而制造铸芯，则能够在低温下实现固化，且并不伴生有 害物质，因此作业环境良好，且铸芯制造以及铸造工序中的气体生成量较少，因此铸造缺陷 减少，不仅如此，还不需要设置与之相关的环境污染防止设备，因此可以节省生产成本，但 是所述无机粘合剂却因吸湿性和烧结现象而存在降低铸芯品质的问题。
[0007] 因此，本申请的发明人着眼于如上所述的难点并致力于解决其技术问题，并终于 开发出一种如下的用于制造铸芯和铸件的方法而完成了本发明：改善了工艺，利用到耐水 性、强度、铸造性等物性提高的无机粘合剂，从而改善了产品的吸湿性和烧结特性。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明所要解决的技术问题为提供一种利用无机粘合剂的铸芯制造方法。
[0009] 并且，本发明所要解决的另一技术问题为提供一种通过所述制造方法而制造的铸 芯。
[0010] 而且，本发明所要解决的又一技术问题为提供一种以利用所述无机粘合剂的铸芯 制造铸件的方法。
[0011] 另外，本发明所要解决的技术问题还在于提供一种通过以利用所述无机粘合剂的 铸芯制造铸件的方法而制造出的铸件。
[0012] 此外，本发明所要解决的技术问题又在于提供一种利用无机粘合剂的铸芯的制造 系统。
[0013] 根据用于解决上述技术问题的本发明的第一方面，提供一种利用无机粘合剂的铸 芯制造方法，其特征在于，包括如下步骤：原砂供应步骤，将铸型砂原砂供应到混炼机；混 炼步骤，在混炼机中将所述铸型砂原砂与包含有水玻璃的液态无机粘合剂进行混合并混炼 而制造混炼砂；排砂步骤，从所述混炼机向混炼砂料斗移送所述混炼砂；砂补给步骤，从所 述混炼砂料斗向位于所述混炼砂料斗的下部的吹送头补给所述混炼砂；吹送步骤，将补给 到所述吹送头内的混炼砂吹送到铸芯模具的内部；排气步骤，使所述铸芯模具的内部排气 而减压；固化步骤，预热所述铸芯模具，然后固化并烧制经吹送的铸芯内部；提取步骤，分 离所述铸芯模具并提取出固化的所述铸芯，其中，所述无机粘合剂包含：40~70重量份的 水玻璃；5~35重量份的纳米二氧化硅；0. 1~10重量份的Li系耐水性添加剂；0. 1~10 重量份的有机硅化合物；1~10重量份的防烧结添加剂。
[0014] 优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，相对于铸型砂原砂以 1~6重量％的比率混合所述无机粘合剂。
[0015] 而且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，所述Li系耐水性 添加剂是从碳酸锂、硅酸锂、氢氧化锂、硫酸锂、溴化锂、醋酸锂中选择的一种以上的物质。
[0016] 并且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，所述有机硅化合 物是从四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基硅醇钠、甲基三甲氧基硅烷、甲基硅醇钾、丁 基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷中选择的一种以上的化合物。
[0017] 而且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，所述防烧结添加 剂是从单糖类、多糖类、二糖类中选择的一种以上的物质。
[0018] 并且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，所述原砂供应步 骤由如下步骤构成：从铸型砂原砂贮存用上部料斗以设定容量计量而向砂计量下部料斗供 应原砂；从所述砂计量下部料斗向混炼机供应原砂。
[0019] 而且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，所述混炼步骤由 如下步骤构成：混炼机从所述砂计量下部料斗获得所述铸型砂原砂供应而在10~60秒时 间内混炼原砂；所述混炼机还从粘合剂供应装置获得无机粘合剂供应而进行30~120秒时 间的混炼，从而制造出混炼砂。
[0020] 并且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，在所述砂补给步 骤中，从所述混炼砂料斗向位于所述混炼砂料斗的下部的吹送头补给混炼砂，并借助位于 吹送头的内部下端的混炼砂流动引导部（MixedSandFlowGuider)而将补给的所述混炼 砂分配到吹送嘴板的上端。
[0021] 而且优选地，所述利用无机粘合剂的铸芯制造方法的特征在于，所述固化步骤包 括如下步骤：将所述铸芯模具预热至100~200°C;对经吹送的所述铸芯的内部执行固化和 烧制。
[0022] 并且，根据用于解决上述另一技术问题的本发明的第二方面，提供一种利用无机 粘合剂而制造的铸芯，其通过上述铸芯制造方法而制造。
[0023] 优选地，所述利用无机粘合剂而制造的铸芯的特征在于，所述铸芯在绝对湿度为 20~30g/m3的环境条件下被暴露3小时的情况下，相对于初始抗弯强度表现出60%以上 的抗弯强度。
[0024] 更加优选地，所述利用无机粘合剂而制造的铸芯的特征在于，所述铸芯的初始抗 弯强度为150N/cm2以上。
[0025] 而且，根据用于解决上述又一技术问题的本发明的第三方面，提供一种以利用无 机粘合剂的铸芯制造铸件的方法，其特征在于，包括如下步骤：贮存通过上述铸芯制造方法 制造的利用无机粘合剂的铸芯；铸造步骤，利用贮存的所述铸芯而将预定材料的熔融液注 入到预定形状的模具中而制造产品；机械脱砂步骤，去除所述铸造步骤中使用的铸芯；热 处理步骤，将针对脱砂的所述产品的水淬火（waterquenching)工序包含在内而执行热处 理，其中，在所述热处理步骤中进行水淬火工序时，执行如下的化学脱砂处理：通过添加化 学分解液而将所述机械脱砂过后残留于铸芯中的无机粘合剂进行分解。
[0026] 优选地，所述以利用无机粘合剂的铸芯制造铸件的方法的特征在于，所述化学分 解液为包含有硅酸钠、偏硅酸钠的硅酸盐溶液或包含有磷酸钠、磷酸二钠的磷酸盐溶液。
[0027] 并且，根据还用于解决上述别的技术问题的本发明的第四方面，提供一种铸件，其 特征在于，通过上述以利用无机粘合剂的铸芯制造铸件的方法而制造。
[0028] 另外，根据用于解决上述别的又一技术问题的本发明的第五方面，提供一种利用 无机粘合剂的铸芯的制造系统，其特征在于，包括：上部料斗，贮存铸型砂原砂；砂计量下 部料斗，连接于所述上部料斗的下部，用于从所述上部料斗获得铸型砂原砂供应并以设定 容量计量而供应到混炼机；无机粘合剂供应装置，以设定容量向混炼机供应所贮存的无机 粘合剂；混炼机，与所述砂计量下部料斗及所述无机粘合剂供应装置连接，用于将从