寶珠砂邦尼樹脂自硬砂在不銹鋼鑄件上的應用

       一、引言

       自上世紀90年代以來，采用自硬砂工藝生產不銹鋼鑄件越來越普遍，其中多采用酯硬化堿性酚醛樹脂砂工藝，也有少數采用呋喃樹脂砂工藝，該工藝大部分以硅砂為主要原砂。相對于傳統的水玻璃砂工藝，硅砂樹脂自硬砂工藝大大提高了生產效率和鑄件質量，但是，很多情況下，鑄件粘砂、裂紋、氣孔等缺陷比較嚴重，且難以解決，同時堿性酚醛樹脂自硬砂再生相對困難，硅砂耐火度低、粒形較差、易破碎等，急需新材料新工藝方面的突破。新世紀伊始，寶珠砂和邦尼樹脂相繼踏上鑄造工藝的歷史舞臺，為鑄鋼件，特別是不銹鋼鑄件的生產提供了有力的支撐。

       寶珠砂，是洛陽凱林鑄材有限公司于上世紀90年代末開發研制的一種新型球形鑄造砂，并最早在鑄造行業廣泛應用和推廣。

       寶珠砂（ceramic foundry sand ），是以三氧化二鋁（ Al 2 O 3 ）為主要成分的煅燒鋁礬土，經熔融、噴吹、篩分，制成不同粒度的鑄造用砂。鑄造用寶珠砂粒徑一般在0.053～3.53mm之間。寶珠砂的礦物相主要是莫來石和剛玉，還有微量的非晶質相。寶珠砂的主要化學成分為三氧化二鋁（Al203）和二氧化硅（Si02），耐火度一般≥1800℃，是一種近似球形的、高強度、高硬度的鋁硅系耐火材料。

       寶珠砂具有：熱膨脹系數小，熱導率高；近似球形，角形系數??；表面光滑，無裂紋，無凹凸；中性材料；顆粒強度高；耐火度高；粒度范圍廣等性能特點。

       基于此，實驗室試驗數據和鑄造廠應用實際，都印證了：

       采用寶珠砂自硬砂工藝，

       ① 可比使用硅砂時減少樹脂加入量30~40%，

       ② 同時大大降低了型（芯）砂發氣量；

       ③ 耐火度高，減少鑄件粘砂；

       ④ 型（芯）砂流動性好，易于填充，提高鑄件表面質量；

       ⑤ 強度高、破碎率低，耐用性和再生回收率高；

       ⑥ 砂型冷卻效果良好，生產鑄鋼件時一般可以不用鉻鐵礦砂；

       ⑦ 寶珠砂呈中性，可適用于各類鑄造合金，包括不銹鋼、錳鋼、鉻鋼的生產。

       邦尼樹脂，學名“改性甲階酚醛”酸硬化樹脂，是中國鑄造協會重點推廣的綠色環保型鑄造樹脂。

       邦尼樹脂是一種無甲醛、無苯酚的鑄造用綠色環保有機樹脂，它以優良的環保性、回收性、工藝性幾近年來在鑄造整體改造中愈來愈受到鑄造企業的重視。

       邦尼樹脂的特點：澆注后氣味很少；氣味中不含游離甲酚和苯酚等致癌物質；比強度高，樹脂加入量比堿酚醛樹脂節省近 30-40%；邦尼樹脂比堿醛樹脂易再生，回收率高，再生砂工藝質量更穩定，使得現在可以 100%用單一再生砂來造型生產，從而徹底淘汰了傳統雙砂面背砂工藝，簡化了填砂造型，大大提高了生產效率，降低生產成本。

       寶珠砂與邦尼樹脂這兩種綠色鑄造新材料的結合，是自然而然的，是必然的。以下介紹一些近年來寶珠砂邦尼樹脂自硬砂工藝在鑄鋼件特別是在不銹鋼鑄件中的應用實例。

       浙江某閥門鑄鋼廠技改前采用的是：堿酚醛脂砂作面砂、背砂是水玻璃砂，堿酚醛面砂澆注時氣味很大，而且舊型砂全部扔掉，水玻璃背砂僅 50%回用，工廠廢舊砂排放嚴重超標。

       上述兩種型砂工藝一個是澆注氣味很大，另一個是廢舊砂排放不符合新環保政策要求，影響鑄造企業環保政策與措施的落地。

        凱林公司聯合邦尼樹脂，對該廠工藝進行了改進，采用邦尼+寶珠砂工藝參數及設備參數如下：

       ① 寶珠砂 40/100 目（五篩制分布）；

       ② 邦尼樹脂加入量一般在 0.7--0.8%；

       ③ 固化劑加入量 30-40%（占樹脂）；

       ④ 配套采用適當的涂料，如青島中福專用的屏蔽涂料等；

       ⑤ 型砂工藝是單一砂工藝（100%再生砂）；

       ⑥ 采用的設備，是國內某鑄造設備廠生產的裝備，再生系統設備配置非常好，設備運行可靠；磨盤式搓擦再生效率高（國內目前再生設備一般是離心再生機、對輪搓擦再生機、氣力再生機、熱法再生等），此設備廠推廣的磨盤式搓擦再生機是可調節式的機械柔性搓擦式再生設備，特別適合鑄造車間自已調整再生環節，方便、快速、耐磨、調整時省力和省時，設備日常管理特別方便，是近幾年來自硬砂再生設備上的一個突破，實際生產應用中表現優良。

       自2020年4月以來，已穩定生產1年左右，鑄件質量明顯改善，同時，每生產1噸鑄件僅消耗寶珠砂30-50kg，取得了經濟效益和環保效益雙豐收。

10 噸/時再生系統設備配置照片

拋丸前的閥體鑄件照片