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镁橄榄石砂(粉)在高锰钢件消失模铸造生产中的应用

发布时间:2022-03-07人气:416

目前,国内许多厂家在应用消失模工艺生产高锰钢铸件时,多采用石英砂作为造型材料,所用的涂料大都是水基镁砂粉,刚玉粉、锆英粉等涂料,不仅成本高,而且许多性能也不够理想。因此,必须开发与研制性能优良,成本低廉,而且适用于消失模铸造生产高锰钢铸件的涂料及造型材料。
  为此,我厂于1998年7月开展了一系列的试验与试生产工作。经过试验,采用镁橄榄石粉作为骨料配制的水基镁橄榄石粉涂料以及用镁橄榄石砂作为造型材料生产高锰钢铸件取得了较好的效果。

1 镁橄榄石砂(粉)的性能

  镁橄榄石砂与传统的石英砂相比有如下特点:
  (1)导热性能好,热膨胀缓慢均匀,不易产生夹砂。
  (2)无游离的SiO2存在,无硅尘危害,浇注时无CO气体产生,生产环境良好。
  (3)耐火度高(1 700 ℃),抗金属氧化物侵蚀能力强,特别对高锰钢铸件有很高的化学稳定性,能有效防止铸件的化学粘砂和机械粘砂,铸件表面光洁,轮廓清晰,尺寸准确,合格率高。
  (4)回收利用率高。
  此外,用镁橄榄石粉作为涂料具有触变性好,屈服值适宜、悬浮率高,易涂挂,涂层强度高,高温爆热不开裂、抗粘砂性强、铸件表面光洁、涂层烧结成壳自行剥离等优良性能,其化学成分及物理性能,见表1、表2。

表1 镁橄榄石砂(粉)化学成分
Tab.1 Composition of forsterite sand/powder %

粒径/mmMgOSiO2Al2O3Fe2O3Cr2O3其余
0.300~0.212≥45≤40≤3≤11不限≤1
0.850~0.212≥40≤40≤3≤11不限≤1

表2 镁橄榄石砂(粉)物理性能
Tab.2 Physical property of forsterite sand/powder

名称无粒度微粒水分耐火度灼减量真密度
镁橄榄石砂(粉)≥75%3%<0.5%1700℃≤3%3.0

  表1、表2中的数据显示,镁橄榄石砂(粉)属碱性,抗碱性熔渣能力强,而且耐火度高,能抵御高锰钢金属液体的冲刷,同时成本较低,将其应用于高锰钢铸件的消失模铸造中已显示出优越性。

2 镁橄榄石粉涂料

  随着消失模铸造工艺的发展和应用,涂料技术在整个工艺中的地位显得越来越重要。涂料能提高泡沫塑料模样的强度和刚度,防止在填砂振动时模样破坏或变形,防止金属液渗入型砂或铸型塌陷,保证铸件的表面光洁。涂料性能的好坏及成本的高低直接影响到铸件的品质以及产品的经济效益。经过无数次的试验,选定了1个比较合理的配制方法,效果十分理想。高锰钢属碱性金属液,因此需配制碱性较强的涂料,配比,见表3。

表3 镁橄榄石粉涂料配比
Tab.3 Prescription of Coating in forsterite powder

镁橄榄  

石砂(粉)
粒径  
0.053 mm

钠基膨
润土
kg 
无水碳
酸钠 
g
CMC

kg
粘结剂

kg
乳白胶

kg
100 kg6~101~30.5~12~33~4适量
2.1 混制工艺
  
粘结剂+镁橄榄石粉
  无水碳酸钠+膨润土搅匀入罐+CMC+乳白胶搅拌4 h出料。
2.2 涂敷工艺

 
 采用浸涂及刷涂相结合的方法涂敷涂料。先用浸涂的方法进行大面积浸涂,局部涂挂不良之处,再进行刷涂,然后将其平稳地放入烘房进行烘烤,烘干温度为45~50 ℃。烘干后再刷第2遍,使涂层厚度在1~2 mm以内。第1遍涂料稍稀一点,第2遍、第3遍涂料里应适当加入发泡剂以增加涂层的透气性。
  用镁橄榄石粉配制的涂料成功地生产了磁性衬板(最小8 kg,壁厚8 mm)、电铲斗齿(130 kg)、球磨机衬板、格子板等十几种,最大的有300多公斤,铸件表面光洁、平整、无粘砂现象。
3 镁橄榄石砂造型
  石英砂因其成本低廉,倍受国内许多铸造厂家的青睐。石英砂属酸性材料,其中的SiO2极易与呈碱性的高锰钢金属液中的MnO发生化学反应,生成低熔点的化合物,从而造成严重的化学粘砂,影响铸件的外表光洁度,有些甚至造成铸件的报废。因此,在高锰钢的消失模铸造中,采用石英砂作为造型材料是不适宜的。
  镁橄榄石砂属碱性材料、耐火度高,而且价格适中,同时不会产生硅尘污染,用镁橄榄石砂生产高锰钢铸件将不会产生以上现象,铸件的表面光洁度大大提高,且浇注后90%的砂子还可以回用。
  2年多的生产实践证明,该镁橄榄石砂是生产高锰钢件理想的造型材料。

4 效益

  以镁砂粉涂料为例,其中的骨料为电熔镁砂粉3 000~3 400元/t,而镁橄榄石粉为400~600元/t,仅骨料每吨可节约2 600~2 800元/t。从中计算出每吨高锰钢铸件可节约涂料费用52~56元。再加上因使用镁橄榄石砂而降低废品率所节约的费用,经济效益是十分可观的。

作者简介:陈淑英(1965- ),女,陕西杨陵人,工程师,学士.
陈淑英(金堆城钼业公司机电修配厂,陕西 华县 714102)

参考文献

[1]叶升平,罗吉荣,等.消失模铸造涂料性能测试新方法[J].铸造技术,1999(1):29~31
[2]武晓峰,等.钛渣砂(粉)在高锰钢件消失模铸造中的应用[J].铸造技术,1998(4):15~17     

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