寶珠砂呋喃樹脂砂工藝生產鑄鋼件的效益分析

寶珠砂呋喃樹脂工藝是目前鑄造行業能夠實現降低能源消耗、減輕勞動強度、提高生產效率和改善勞動環境，并進一步提高鑄件尺寸精度、改善鑄件質量的有效途徑。由于寶珠砂呋喃樹脂鑄造工藝具有操作靈活方便，鑄件質量穩定等特點，特別適合生產單件、中小批量鑄件。因此，2013年我公司將部分硅砂水玻璃工藝進行了改造，采用寶珠砂呋喃樹脂鑄造工藝生產質量要求高的部分出口鑄鋼件。本文結合我廠寶珠砂呋喃樹脂工藝生產鑄鋼件的情況，從工藝生產的幾個方面，對影響鑄鋼件成本的因素進行了分析探討。

1 寶珠砂呋喃樹脂工藝與硅砂呋喃樹脂、硅砂水玻璃工藝成本分析

硅砂普通水玻璃工藝由于燒結以及潰散性差，舊砂幾乎沒有再生回用作面砂的，只有40%~60%的砂直接回用作填充砂。我廠采用寶珠砂呋喃樹脂工藝，簡單的機械法摩擦再生，寶珠砂的再生率可達98.5%。統計分析對象：蘇州興業材料科技股份有限公司的XY-90呋喃樹脂和洛陽凱林鑄材有限公司30~70目寶珠砂。表1是我廠硅砂水玻璃工藝與寶珠砂呋喃樹脂工藝及其他文獻上的硅砂呋喃樹脂工藝的噸鑄件的消耗對比。從表中可以看出，就造型材料而言，寶珠砂呋喃樹脂同硅砂水玻璃費用相差不大，寶珠砂呋喃樹脂工藝高40元。寶珠砂呋喃樹脂同硅砂呋喃樹脂費用相比，前者低148元。

從表中可以看出，只從消耗的原輔材料來看，寶珠砂呋喃樹脂鑄鋼件的噸成本比硅砂水玻璃略高，比硅砂樹脂低。但由于寶珠砂呋喃樹脂砂具有硅砂水玻璃沒有的許多優點，只要充分運用這些特性，就能在保證鑄件質量的前提下降低鑄件成本。

注：1.硅砂水玻璃砂鐵比按4:1記；新砂水玻璃加入量按8%，舊砂按4%記；舊砂回用按照50%記；

2.寶珠砂呋喃樹脂砂鐵比按5:1記，呋喃樹脂加入量按0.8%，固化劑按樹脂的40%記；再生率按98.5%記；

3.硅砂呋喃樹脂砂鐵比按4:1記；呋喃樹脂加入量按1.2%，固化劑按樹脂的40%記；再生率按90%記（參考相關文獻資料）。

2 改進鑄造方案，降低鑄件成本

影響鑄件成本的因素很多，鑄造方案是直接關系到鑄件成本的主要因素。而鑄造方案包括型砂配比到成品出庫的整個過程。為此，主要從以下幾個方面來考慮：

（1）根據不同的鑄件重量、尺寸，選擇合適的呋喃樹脂量。

圖1顯示了不同配比時，噸砂消耗的原材料成本。從圖中可以看出，隨著樹脂量的增加噸砂消耗的原材料成本明顯上升；固化劑加入量增加時，噸砂消耗成本也增加，但不明顯。所以要降低鑄件成本，樹脂的加入量是關鍵。我廠根據試驗數據，并結合不同的鑄件實際情況，選用的寶珠砂面砂樹脂比例為0.60%~0.80%，固化劑比例為樹脂的25%~45%，能滿足生產需求。在實際造型操作過程中，還采用“面、背”砂方法，降低樹脂固化劑消耗。

圖1 樹脂、固化劑加入量與成本的關系

（2）降低砂鐵比，減少造型材料費用。

表2列出了不同砂鐵比時噸鑄件所消耗寶珠砂、呋喃樹脂及固化劑的材料費用。從表中可以看出砂鐵比越低噸鑄件的造型材料費用明顯減少。所以，當呋喃樹脂比例一定的情況下，砂鐵比是影響鑄件成本的主要因素。

①合理選擇工裝，減少吃砂量。呋喃樹脂有較高的高溫強度，能夠承受較大的壓力和高溫鋼液的沖刷。根據鑄件輪廓尺寸和重量確定吃砂量，保證吃砂量在40~80mm。對于批量常規產品設計制作專用砂箱，可以控制、減小砂鐵比。由于吃砂量少了，一方面減少了呋喃樹脂和固化劑的消耗，另一方面加速了場地寶珠砂的有效使用率。

②利用砂頭及部分散砂做填充砂在砂箱邊角，降低面砂的使用量。對于非常規件，又沒有合適的工裝的鑄件，在不影響砂型整體強度的前提下可以做掏空木或使用涂料空桶來減少面砂使用。

3 簡化造型、清理工序，降低鑄件成本

（1）寶珠砂外形非常接近球形，且砂子表面光滑，凹凸少，寶珠砂流動性好，填充性強，易舂實。在造型過程中，使用木制的舂砂棒即可實現對砂型的緊實。一方面減輕了造型工的勞動強度，延長了木模的使用壽命，另一方面相對水玻璃工藝減少了風動工具使用時產生的噪聲。據測算，使用呋喃樹脂砂工藝后，每年可減少木模修理工時500H以上。同時，由于操作工藝的簡化，可以提高造型工作效率 30%~50%。

（2）呋喃樹脂硬化后終強度高，因而芯骨制作簡單，造型制芯簡化。對于大型砂芯只需要安放幾根骨架即可，對于一般的砂芯可以省去芯骨，同時可以省去水玻璃砂造型時使用的掛鉤。這樣使芯骨制作簡化，節約芯骨制作費用及造型掛鉤費用。

（3）鑄件澆注后，呋喃樹脂寶珠砂潰散性好，落砂、清理比較簡單，只需輕輕振動，鑄件就會自行脫落。既減輕了勞動強度、減少了工作量，避免了鑄件在清理工序的損傷，又延長了工裝的使用壽命。

4 提高鑄件質量，減少返修，降低廢品率

鑄件的返修和廢品是鑄件成本的額外消耗，與鑄件成本有著直接的關系。通過寶珠砂呋喃樹脂工藝與硅砂水玻璃工藝生產的鑄鋼件（我廠現有這兩種工藝）對比統計可以看出，寶珠砂呋喃樹脂工藝生產的比硅砂水玻璃工藝生產的鑄鋼件缺陷補焊焊條噸耗少2.25kg，廢品率＜1%?？梢妼氈樯斑秽珮渲に囅鄬枭八ＡЧに嚫哂谐杀緝瀯?，但寶珠砂呋喃樹脂工藝也有自己的特點，需要在生產過程中有針對性的控制。

（1）進行全員技術培訓，通過理論學習和現場實踐，并結合勞動技能比賽提高員工的積極性。促使員工自覺、積極主動的提高技能。

（2）建立健全各項工藝規程，嚴格執行工藝紀律。按工藝要求進行現場操作。

（3）對混砂設備操作人員進行專門的培訓。按規定執行：用前檢查、用后清理、定時保養。

（4）除嚴格按照工藝熔煉鋼水外，要掌握寶珠砂呋喃樹脂澆注時慢穩快的特點。即澆注開始及結束要慢，中間過程要快要穩。

（5）控制開箱溫度在550℃以下。開箱過早容易造成鑄件開裂。

以上是我廠根據寶珠砂呋喃樹脂的特點，并結合鑄件結構作的一些原則性措施。遵照鑄件生產規律，突破質量關，提高鑄件質量減少鑄件返修量和降低鑄件廢品率才能體現寶珠砂呋喃樹脂工藝良好的經濟性。

5 寶珠砂呋喃樹脂工藝的社會效益

由于寶珠砂呋喃樹脂潰散性好，再生性強，回收利用率高。與傳統水玻璃砂工藝或硅砂呋喃樹脂工藝相比，廢砂排放量少。再生設備簡單，僅需要簡單的二級機械摩擦再生就可以達到較高的再生率。固定設備投入少，員工適應周期短。我廠是在原有廠房的基礎上，安裝混砂設備及簡單的再生設備完成了鑄造工藝升級改造。改造完成后迅速形成了月產350噸的產能。與同產能的硅砂水玻璃工藝相比，每月減少約600t砂，每年可以減少約7,200t砂，節約廢砂運費180,000元。再加上寶珠砂呋喃樹脂工藝在鑄鋼件質量的優勢——噸鑄件焊條消耗少2.25kg，則每年可以減少焊條消耗約9,360kg,按每噸焊條7,000元記，則可減少65,520元返修鑄件的原材料費和減少24個焊工的工作量，縮短了鑄件的生產周期，提高了生產效率。如果能夠將砂鐵比控制到4:1，則寶珠砂呋喃樹脂工藝與傳統工藝相比在前工序——造型成本相當或更有優勢。

綜上所述，寶珠砂呋喃樹脂工藝生產鑄鋼件具有傳統硅砂水玻璃工藝無可比擬的優越性，且比硅砂呋喃樹脂工藝更環保，更經濟。通過各個生產環節的改進和控制，不僅可以生產出高品質的鑄件，而且具有顯著的綜合效益。