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大型铸钢件用造型材料及其造型制芯工艺的开发与应用

更新时间:2019-05-30 09:48:49点击次数:768次
大型铸钢件广泛用于电站、石油化工、冶金、船舶等装备以及大型冶金设备中的关键零件,铸件质量将直接关系到重点工程项目的质量、安全及进度,意义十分重要。目前,我国生产大型铸钢件采用的常温自硬砂工艺,主要有如下三种:酸固化呋喃树脂自硬砂、酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂和酯硬化水玻璃自硬砂。

一、现状

       大型铸钢件广泛用于电站、石油化工、冶金、船舶等装备以及大型冶金设备中的关键零件,铸件质量将直接关系到重点工程项目的质量、安全及进度,意义十分重要。目前,我国生产大型铸钢件采用的常温自硬砂工艺,主要有如下三种:酸固化呋喃树脂自硬砂、酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂和酯硬化水玻璃自硬砂。

       酸固化呋喃树脂自硬砂工艺是我国铸造生产中应用较多、较广的一种树脂自硬砂,也是一种应用较成熟的树脂自硬砂工艺。由于它具有许多优点,在我国“一重”、“二重”、“上重”等大型铸钢生产中得到了应用。但是,采用呋喃树脂自硬砂工艺生产铸钢件时,由于树脂的发气量与发气速度大,铸型导热性差、高温强度高、退让性差等原因,铸钢件的皮下气孔、热裂、渗碳、渗硫以及环境污染等问题尚未解决。

      酯硬化碱性酚醛树脂砂是近年来开发出来的,由于其环保优势及其他独特的性能,如不含 N、P、S 等有害元素,铸件表面不渗碳、渗硫等。该树脂高温塑性好, 热裂倾向小。而且铸钢件表面光洁,尺寸准确,在国内越来越多的铸钢厂采用了这一新工艺。但是,碱性酚醛树脂砂的强度较低,价格较高,树脂黏度大,尤其是其旧砂再利用性能较差,在国内大型铸钢件生产的厂家应用的还较少。

       我国大型铸钢件采用 CO2 水玻璃砂工艺生产。但是,铸件质量差,不能满足用户对铸件日益增长的高质量要求,通过精整后处理,从而增加了铸件的成本,延长了生产周期。同时,CO2 水玻璃砂还存在铸型残留强度高,溃散性差,出砂困难,铸件粘砂严重等问题。随着对环保要求越来越严,大量铸造废砂排放已成为铸造业非常严峻的问题。尽管近年来开发了酯硬化水玻璃自硬砂,水玻璃砂溃散性有所缓解。但是,仅局限于生产中小型铸钢件,而且铸件的表面质量和砂芯的溃散性,还是比树脂砂的差。

二、挑战

       目前,我国大型铸钢件生产采用的型砂工艺,都是企业根据自已生产的产品结构、工艺和质量要求来确定自己的工艺方案。所以,上述的几种不同的型砂工艺,在我国铸造企业中都有采用。不过上述的几种工艺都存在问题,导致我国生产的铸钢件质量差,成本高,能源材料消耗多,生产环境污染大。

       为此,我国面临的挑战是,应根据我国的国情,铸造企业的特点,产品质量的要求,以粘接剂为重点,开发一两种适合于我国大型铸钢件生产需求的造型材料及其造型制芯工艺,为此,开展如下研究工作:

(1)对已有的几种型砂工艺进行调研、分析,结合铸造产品质量的要求,来选定型砂工艺,例如普通铸钢件可采用水玻璃砂,而铸钢件采用树脂砂。进一步开展系统研究试验工作,克服其尚存在问题,如工艺、环保和生产成本等问题。

(2)以流变学和烧结理论为基础,开发出成本低、污染少,综合性能优异的大型铸钢件需要的烧结剥离型涂料,特别是采用刚玉粉取代锆英粉耐火骨料的涂料和防渗碳、渗硫和气孔等特种功能涂料。

三、目标

(1)预计到 2020 年,要达到的目标:

       采用呋喃树脂砂时,由于其砂型退让性差,铸件热裂倾向严重,增碳增硫现象较大。因此,应研发一种气味低、热塑性好的自硬呋喃树脂。

采用碱性酚醛树脂砂时,应解决碱性酚醛树脂价格高、强度低、黏度大、保质期短困难等问题。

(2)预计到 2030 年,要达到的目标:

       应开发并在生产中应用屏蔽型功能涂料,以解决采用呋喃树脂砂生产低碳、超低碳大型铸钢件时,铸件表面出现的增碳、增硫现象。

       同时,开发和应用发热、加压保温冒口。因为这种冒口适用于难以补缩的大型、复杂铸钢件,且具有发热、保温和加压三大功能,是目前大型铸钢件稳定生产的个性化的补缩产品。


(编辑:洛阳凯林铸材有限公司)
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