酯硬化水玻璃砂型塌箱問題研究

■ 趙文博，王猛

酯硬化水玻璃砂具有價格低廉，環保無污染，水玻璃加入量低，以及再生砂回用率高等優點，因此在鑄造產業得到了大量應用。對于手工造型的鑄造廠家，特別是大型鑄件的生產廠家，對酯硬化水玻璃砂的可使用時間要求較高。用酯硬化水玻璃砂所制造的砂型塌箱直接原因往往是由于造型未能在可使用時間之內完成。

一個砂型的廢棄并不是只有其本身產生的損失，還關聯著整個前序的勞動成本，以及整個生產工期的準時完成。因此，降低砂型的廢棄率具有重要的意義。

1. 情況調查

2013年我公司的砂型不合格率統計記錄圖1所示。

從圖1可以看出，全年中6～9月份的砂型不合格率遠高于其他月份，說明這段時間里在某一方面型砂出現了異常。

2. 24h抗拉強度試驗

在出現以上情況后，我們對原材料進行了檢測。

在檢測某種夏季專用的特慢固化劑時，我們得到了附表所示的結果。

由此我們發現，第4批固化劑的24h抗拉強度特別低。

我們用第3批次的固化劑進行現場試驗。砂芯尺寸為φ1200mm ×800mm。

工藝一配比：水玻璃3%，固化劑20%。

如圖2所示，造型24h后起模時沒起出來，直接在芯盒中開裂，因此沒有繼續起模。

工藝二配比：水玻璃3%，固化劑23%。

造型24h后起模完好，但起模10min后砂芯出現2mm寬裂紋，1h后砂芯嚴重變形（見圖3），裂紋30mm，4h后砂型完全坍塌。

3. 原因分析及改正措施

對以上試驗結果，我們認為此種固化劑所混制的酯硬化水玻璃硅砂強度不夠。

但為什么我們需要用到這種特慢固化劑呢？根本原因是高溫天氣、再生硅砂殘余Na2O含量過高，導致型砂可使用時間過短，因此需要使用特慢固化劑來調節可使用時間。

對再生砂線進行檢查，發現焙燒爐溫度分布不均勻，雖然爐的下部能夠達到工藝規定的溫度（300℃以上），但爐的中上部溫度卻不能達到。對此，一方面調整測溫熱電偶的位置，將測溫熱電偶的位置調高，使整個爐膛的溫度更高；另一方面加大搓擦機處的除塵力度，保證搓擦效果。

圖1 型砂不合格率

特慢型固化劑檢測結果

工藝上我們調整型砂工藝配比，降低水玻璃的加入量，由占砂3.0%降低到占砂2.6%，從源頭上減小舊砂殘余Na2O的含量。此項措施既降低了成本，又減小了砂再生線的處理壓力。最終我們使再生硅砂殘余Na2O含量達到了標準（≤0.5%），并保持在穩定狀態。

經過以上措施，2014年砂型的不合格率從5.12%降低到1.94%。由此可見，我們找到的原因正確，措施有效。

圖2

圖3 起模后1h

4. 結語

對于酯硬化水玻璃砂，如果再生砂的殘余Na2O含量太高，那么在高溫季節，其可使用時間將會減小，而市售的特慢型固化劑所混制的水玻璃砂強度普遍低于常用固化劑，這會給生產帶來非常大的風險。根據我公司的生產經驗，保證再生砂殘余Na2O含量合格是非常重要的指標。

綜上所述，使用酯硬化水玻璃砂的廠家在生產過程中應根據實際情況，盡可能地降低水玻璃的加入量，同時保證砂再生線各個部位正常發揮作用，使再生砂的殘余Na2O降低到可正常使用的水平。