CN111014567B - 一种新型的人工铸造砂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铸造砂技术领域，尤其是一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括选择材料、高温加热、高温烧制、造粒冷却、强风磨砂和筛分沙粒结构步骤值得铸造砂，本发明相比较其他铸造砂而言，热膨胀系数低，具有较好的耐摩擦性、机械冲击和热冲击，实用性强。

Description

一种新型的人工铸造砂的制备方法
技术领域
本发明涉及铸造砂技术领域，尤其涉及一种新型的人工铸造砂的制备方法。
背景技术
铸造在中国是一种古老传统的制造业，一直是一个严重污染环境的部门，也已在民间形成了不良的口碑，在铸造生产中，材料和能源的投入占到产值的55％-70％，我国铸造行业每年的排污物总量为：废渣300万吨、废砂1650万吨和废气110亿立方米，莫来石(或莫乃石)指的是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，值得一提的是SiO2-Al2O3系是陶瓷中最重要的二元系，从1909年公布的第一张莫来石相图，陆续发表了十几张不同的相图，争论的焦点是就是中间相莫来石是稳定化合物还是非稳定化合物，后来问题得到统一，莫来石的成分是不固定的，它的氧化铝含量在72％-78％之间波动，目前，人造宝珠砂取代了传统的天然英砂，相较于天然英砂而言，其热膨胀系数小，性能可与锆英砂媲美，用其配制型砂，铸件不会产生膨胀缺陷，但是，宝珠砂的膨胀系数小在某种意义上还是偏大，仍然存在缺陷，所以，本发明提供一种新型的人工铸造砂，其优点胜于宝珠砂，膨胀系数小更低，实用效果更好。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在宝珠砂的膨胀系数小相对偏大的缺点，而提出的一种新型的人工铸造砂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括如下步骤，
步骤1：选择材料，选择质量分数在55％的氧化铝和质量分数30％的二氧化硅的莫来石原矿，然后清理莫来石原矿的表面杂质；
步骤2：高温加热，将选取好的莫来石原矿置于加热容器中，加热温度为500摄氏度到800摄氏度，加热时间为一个小时到两个小时，加热完成后，取出莫来石晶体；
步骤3：高温烧制，将莫来石晶体置于火炉中，加热温度控制在1000摄氏度到1200摄氏度对莫来石晶体进行烧制，烧制时间为4小时到5小时；
步骤4：造粒冷却，利用空气泵向火炉中的莫来石晶体施加空气压力，使得莫来石晶体表面原料破碎，然后使莫来石晶体冷却，最后得到边表粗糙的砂粒状的铸造砂；
步骤5：强风磨砂，通过控制空气泵来调节空气压力，利用强风将粗糙的铸造砂表面原料进行破碎，最后使得铸造砂形成表面光滑的圆形或椭圆形的砂粒；
步骤6：筛分砂粒，将所有的铸造砂颗粒置于筛选装置内，利用杂质和铸造砂颗粒的直径不同进行筛分，通过相应的筛选装置进行筛选，最后得到表面光滑的铸造砂颗粒。
优选的，在步骤1中，在选择莫来石原矿时，不要选择玫瑰红色或蓝色的矿石，玫瑰红色或蓝色的矿石中含有较多的杂质，处理时不好清理，这样会对后续的加工产生一定的影响。
优选的，在步骤2中，在对莫来石原矿加热时，控制加热装置时需要慢慢升温，这样使得莫来石原矿中的不同杂质经过不同温度脱离或者被反应掉，从而提高莫来石晶体的质量。
优选的，在步骤3中，火炉采用燃气火炉，燃烧稳定，能够持续的产生高温，使得莫来石晶体温度能够快速升高，从而莫来石铸造砂快速成型，火炉内设置的冷却装置，这样可以对莫来石铸造砂烧制成型后冷却定型。
优选的，在步骤4中，在火炉中冷却时采用冷却水进行冷却，需要在冷却水入口处设有压力控制装置，通过控制冷却水的压力控制冷却水的循环速度，从而控制火炉侧壁和底面的降温速度，从而使得烧制成型的莫来石铸造砂能够快速冷却。
优选的，在步骤6中，在利用相应的筛选装置对砂粒进行筛选时，筛选装置的表面为光滑结构，避免混合砂粒在筛选时与筛选装置的表面摩擦，而使得铸造砂颗粒中混入杂质颗粒。
本发明提出的一种新型的人工铸造砂的制备方法，有益效果在于：
1、本发明采用莫来石原矿经过火炉烧制后且经过冷却处理后制得铸造砂颗粒，相较于宝珠砂而言，宝珠砂通过铝矾土经过电弧炉熔融后且经过冷却处理后制成，莫来石的膨胀系数低于铝矾土的膨胀系数，可用于对尺寸精度要求更高的铸件；
2、本发明的铸造砂比重与宝珠砂少约20％，每单位重量可做出多20％的造型，由于较轻的比重，配合石英砂使用时较容易操作，不会出现偏析；
3、本发明的铸造砂的耐热性与宝珠砂相当，但烧结点高于宝珠砂，同等条件下降低铸件局部烧结，减少粘砂；
4、本发明的铸造砂热传导性较低，降温慢，在同等烧制条件下，高温的稳定性优于宝珠砂，高温残余强度低，更易清壳；
5、其它砂相比，本发明的铸造砂不易破坏，所以本发明的铸造砂有很高的耐摩擦性、机械冲击和热冲击，也因此在回收利用方面可以有很高的回收量，是宝珠砂的近2倍；
6、长江赛特砂的低热膨胀性与石英石相比也非常明显，在回收中，此特性在经过反复使用扔可保持。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括如下步骤；
步骤1：选择材料，选择质量分数在55％的氧化铝和质量分数30％的二氧化硅的莫来石原矿，然后清理莫来石原矿的表面杂质；
步骤2：高温加热，将选取好的莫来石原矿置于加热容器中，加热温度为500摄氏度，加热时间为两个小时，加热完成后，取出莫来石晶体；
步骤3：高温烧制，将莫来石晶体置于火炉中，加热温度为1000摄氏度对莫来石晶体进行烧制，烧制时间为4小时；
步骤4：造粒冷却，利用空气泵向火炉中的莫来石晶体施加空气压力，使得莫来石晶体表面原料破碎，然后使莫来石晶体冷却，最后得到边表粗糙的砂粒状的铸造砂；
步骤5：强风磨砂，通过控制空气泵来调节空气压力，利用强风将粗糙的铸造砂表面原料进行破碎，最后使得铸造砂形成表面光滑的圆形或椭圆形的砂粒；
步骤6：筛分砂粒，将所有的铸造砂颗粒置于筛选装置内，利用杂质和铸造砂颗粒的直径不同进行筛分，通过相应的筛选装置进行筛选，最后得到表面光滑的铸造砂颗粒。
实施例2
一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括如下步骤；
步骤1：选择材料，选择质量分数在55％的氧化铝和质量分数30％的二氧化硅的莫来石原矿，然后清理莫来石原矿的表面杂质；
步骤2：高温加热，将选取好的莫来石原矿置于加热容器中，加热温度为650摄氏度，加热时间为一个小时，加热完成后，取出莫来石晶体；
步骤3：高温烧制，将莫来石晶体置于火炉中，加热温度为1100摄氏度对莫来石晶体进行烧制，烧制时间为3小时；
步骤4：造粒冷却，利用空气泵向火炉中的莫来石晶体施加空气压力，使得莫来石晶体表面原料破碎，然后使莫来石晶体冷却，最后得到边表粗糙的砂粒状的铸造砂；
步骤5：强风磨砂，通过控制空气泵来调节空气压力，利用强风将粗糙的铸造砂表面原料进行破碎，最后使得铸造砂形成表面光滑的圆形或椭圆形的砂粒；
步骤6：筛分砂粒，将所有的铸造砂颗粒置于筛选装置内，利用杂质和铸造砂颗粒的直径不同进行筛分，通过相应的筛选装置进行筛选，最后得到表面光滑的铸造砂颗粒。
实施例3
一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括如下步骤；
步骤1：选择材料，选择质量分数在55％的氧化铝和质量分数30％的二氧化硅的莫来石原矿，然后清理莫来石原矿的表面杂质；
步骤2：高温加热，将选取好的莫来石原矿置于加热容器中，加热温度为700摄氏度，加热时间为一个小时，加热完成后，取出莫来石晶体；
步骤3：高温烧制，将莫来石晶体置于火炉中，加热温度为1200摄氏度对莫来石晶体进行烧制，烧制时间为2小时；
步骤4：造粒冷却，利用空气泵向火炉中的莫来石晶体施加空气压力，使得莫来石晶体表面原料破碎，然后使莫来石晶体冷却，最后得到边表粗糙的砂粒状的铸造砂；
步骤5：强风磨砂，通过控制空气泵来调节空气压力，利用强风将粗糙的铸造砂表面原料进行破碎，最后使得铸造砂形成表面光滑的圆形或椭圆形的砂粒；
步骤6：筛分砂粒，将所有的铸造砂颗粒置于筛选装置内，利用杂质和铸造砂颗粒的直径不同进行筛分，通过相应的筛选装置进行筛选，最后得到表面光滑的铸造砂颗粒。
实施例4
一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括如下步骤；
步骤1：选择材料，选择质量分数在55％的氧化铝和质量分数30％的二氧化硅的莫来石原矿，然后清理莫来石原矿的表面杂质；
步骤2：高温加热，将选取好的莫来石原矿置于加热容器中，加热温度为800摄氏度，加热时间为一个小时，加热完成后，取出莫来石晶体；
步骤3：高温烧制，将莫来石晶体置于火炉中，加热温度为1200摄氏度对莫来石晶体进行烧制，烧制时间为2小时；
步骤4：造粒冷却，利用空气泵向火炉中的莫来石晶体施加空气压力，使得莫来石晶体表面原料破碎，然后使莫来石晶体冷却，最后得到边表粗糙的砂粒状的铸造砂；
步骤5：强风磨砂，通过控制空气泵来调节空气压力，利用强风将粗糙的铸造砂表面原料进行破碎，最后使得铸造砂形成表面光滑的圆形或椭圆形的砂粒；
步骤6：筛分砂粒，将所有的铸造砂颗粒置于筛选装置内，利用杂质和铸造砂颗粒的直径不同进行筛分，通过相应的筛选装置进行筛选，最后得到表面光滑的铸造砂颗粒。
其中，在步骤1中，在选择莫来石原矿时，不要选择玫瑰红色或蓝色的矿石，玫瑰红色或蓝色的矿石中含有较多的杂质，处理时不好清理，这样会对后续的加工产生一定的影响；
在步骤2中，在对莫来石原矿加热时，控制加热装置时需要慢慢升温，这样使得莫来石原矿中的不同杂质经过不同温度脱离或者被反应掉，从而提高莫来石晶体的质量；
在步骤3中，火炉采用燃气火炉，燃烧稳定，能够持续的产生高温，使得莫来石晶体温度能够快速升高，从而莫来石铸造砂快速成型，火炉内设置的冷却装置，这样可以对莫来石铸造砂烧制成型后冷却定型。
在步骤4中，在火炉中冷却时采用冷却水进行冷却，需要在冷却水入口处设有压力控制装置，通过控制冷却水的压力控制冷却水的循环速度，从而控制火炉侧壁和底面的降温速度，从而使得烧制成型的莫来石铸造砂能够快速冷却；
在步骤6中，在利用相应的筛选装置对砂粒进行筛选时，筛选装置的表面为光滑结构，避免混合砂粒在筛选时与筛选装置的表面摩擦，而使得铸造砂颗粒中混入杂质颗粒。
本发明采用莫来石原矿经过火炉烧制后且经过冷却处理后制得铸造砂颗粒，相较于宝珠砂而言，宝珠砂通过铝矾土经过电弧炉熔融后且经过冷却处理后制成，莫来石的膨胀系数低于铝矾土的膨胀系数，可用于对尺寸精度要求更高的铸件；
本发明的铸造砂比重与宝珠砂少约20％，每单位重量可做出多20％的造型，由于较轻的比重，配合石英砂使用时较容易操作，不会出现偏析；
本发明的铸造砂的耐热性与宝珠砂相当，但烧结点高于宝珠砂，同等条件下降低铸件局部烧结，减少粘砂；本发明的铸造砂热传导性较低，降温慢，在同等烧注条件下，高温的稳定性优于宝珠砂，高温残余强度低，更易清壳；其它砂相比；
本发明的铸造砂不易破坏，所以本发明的铸造砂有很高的耐摩擦性、机械冲击和热冲击，也因此在回收利用方面可以有很高的回收量，是宝珠砂的近2倍；
本发明的铸造砂的低热膨胀性与石英石相比也非常明显，在回收中，此特性在经过反复使用扔可保持。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型的人工铸造砂的制备方法，包括如下步骤，
步骤1：选择材料，选择质量分数在55％氧化铝和质量分数30％的二氧化硅的莫来石原矿，然后清理莫来石原矿的表面杂质；
步骤2：高温加热，将选取好的莫来石原矿置于加热容器中，加热温度为500摄氏度到800摄氏度，加热时间为一个小时到两个小时，加热完成后，取出莫来石晶体；
步骤3：高温烧制，将莫来石晶体置于火炉中，加热温度控制在1000摄氏度到1200摄氏度对莫来石晶体进行烧制，烧制时间为4小时到5小时；
步骤4：造粒冷却，利用空气泵向火炉中的莫来石晶体施加空气压力，使得莫来石晶体表面原料破碎，然后使莫来石晶体冷却，最后得到边表粗糙的砂粒状的铸造砂；
步骤5：强风磨砂，通过控制空气泵来调节空气压力，利用强风将粗糙的铸造砂表面原料进行破碎，最后使得铸造砂形成表面光滑的圆形或椭圆形的砂粒；
步骤6：筛分砂粒，将所有的铸造砂颗粒置于筛选装置内，利用杂质和铸造砂颗粒的直径不同进行筛分，通过相应的筛选装置进行筛选，最后得到表面光滑的铸造砂颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种新型的人工铸造砂的制备方法，其特征在于，在步骤1中，在选择莫来石原矿时，不要选择玫瑰红色或蓝色的矿石，玫瑰红色或蓝色的矿石中含有较多的杂质，处理时不好清理，这样会对后续的加工产生一定的影响。
3.根据权利要求1所述的一种新型的人工铸造砂的制备方法，其特征在于，在步骤2中，在对莫来石原矿加热时，控制加热装置时需要慢慢升温，这样使得莫来石原矿中的不同杂质经过不同温度脱离或者被反应掉，从而提高莫来石晶体的质量。
4.根据权利要求1所述的一种新型的人工铸造砂的制备方法，其特征在于，在步骤3中，火炉采用燃气火炉，燃烧稳定，能够持续的产生高温，使得莫来石晶体温度能够快速升高，从而莫来石铸造砂快速成型，火炉内设置的冷却装置，这样可以对莫来石铸造砂烧制成型后冷却定型。
5.根据权利要求1所述的一种新型的人工铸造砂的制备方法，其特征在于，在步骤4中，在火炉中冷却时采用冷却水进行冷却，需要在冷却水入口处设有压力控制装置，通过控制冷却水的压力控制冷却水的循环速度，从而控制火炉侧壁和底面的降温速度，从而使得烧制成型的莫来石铸造砂能够快速冷却。
6.根据权利要求1所述的一种新型的人工铸造砂的制备方法，其特征在于，在步骤6中，在利用相应的筛选装置对砂粒进行筛选时，筛选装置的表面为光滑结构，避免混合砂粒在筛选时与筛选装置的表面摩擦，而使得铸造砂颗粒中混入杂质颗粒。
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