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金耐源(河南)工业科技有限公司

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陶瓷砂/无机黏结剂型砂 循环利用整体方案

2021-08-04 14:50:17

技术背景

    利用陶瓷砂(TCS)所具有的强度高、球形、耐磨性能好等突出特点和专用粘结剂溃散性好、残留强度低的 特性,采用干法使砂子和设备产生共同摩擦,促使黏附于砂子表面的粘结剂残留得以有效剥离,通过有效的工艺 过程数据控制和作业流程优化来实现高效、环保、可控的生产。
    通过方案运行,稳定产品质量,提高生产效率,降低生产成本,实现陶瓷砂的循环利用,基本达到固废零排放和有害气体的低排放,具体有:


应用方案使用过程


1.使用铸造用球形陶瓷砂(高耐火、低膨胀、强度高)做造型


Ø 球形 陶瓷砂角形系数<1.1,流动性好,透气性好,能减少铸件的气孔类缺陷。

Ø 低的热膨胀率 膨胀率0.5-0.65%,为硅砂的1/4,能减少铸件变形,改善表面质量。

Ø 高的耐火度 陶瓷砂耐火度≥1800℃,能够减少铸件过程中的粘砂、脉纹缺陷。

Ø 堆积密度小 陶瓷砂堆积密度为1.95-2.05g/m³,小玉铬铁矿砂2.5-2.9g/m³,制作的砂芯重量更轻,易搬运,能减少砂型的使用量。

Ø 粘结剂加入量低 发气量少,可以降低成本,减少气孔缺陷。


2.使用铸造用球形陶瓷砂专用无机粘结剂


    该成套设备系统包括了:落砂单元、破碎单元、冷却单元、再生单元、吸尘单元、筛选单元。球形 TCS强度高、耐磨性能好;专用无机粘结剂溃散性好、残留强度低的特性,通过我公司研发的离心摩擦再 生设备(己申请国家实用新型专利),使黏附与砂子表面的粘结剂残留得以有效剥离。通过该设备循环处 理20次检验数据我们得岀:随着循环处理次数的增加,残留钠和平均圆形度基本上没有变化,而200目及 以下的砂比例有所下降。根据我公司长期试验及数据累计,当残留钠<0.5%时,粘结剂加入量不做调整。

01振动落砂机 02振动输送槽 03悬挂磁选机 04斗提机 05振动料机 06振动破辞机 07磁选机 08离心再生机 09选机 10砂温调节 11气力输送 12固定式砂机 13单机除尘器 14移幼式混砂机 15脉冲除尘器


特性:低粘度(≈150cps),低加入量(加入量1.5-2.0%),高造型强度(.05-1.0Mpa),起膜硬化时间可控范围为10min-120min,可使用时间大于72小时。


整体方案的核心技术


1.铸造用球形陶瓷砂+无机粘结剂


铸造用球形陶瓷砂(简称:TCS,行业标准号:JB〃 13043-2017,起草单位:河南金耐源新材料科 技有限公司)是以特、一级高铝矿石熟料,经电弧炉高温熔炼,以压缩空气吹制成型的铝硅系人造球形耐火颗粒物。TCS具有化学成分统一,物理性能稳定的人造特性。



              TCS应用在砂型表面粒形粘结剂为无机粘结剂


    TCS专用无机粘结剂是以硅酸钠盐作为基础材料,通过实施加热、加压和改性等步骤完成。该新型无 机粘结剂粘结性能强、用量少,砂型强度均匀,固化后砂型可使用时间大于72小时,溃散性能好,降低因 烧结导致的清理劳动强度。不产生的甲醛、苯酚、NOx、三乙胺等有害气体,有利于工人生产安全。与固化剂反应后具有憎水性能,确保南方潮湿天气时砂型数据稳定。



名称

匹配

抗压强度(Mpa)

抗拉强度(Mpa)



10min

1h

24h

1h

24h

全新硅砂

占砂重6.5%普通水玻 璃+吹气硬化

0.268

0.673

0.826

0.271

0.543

陶瓷砂(40/70)

占砂重1.8%无机粘结剂+占 粘结剂13%固化剂

0.363

0.783

1.065

0.482

0.885

再生陶瓷砂

占砂重2. 0%无机粘结剂+占 粘结剂15%固化剂

0.343

0.825

1.103

0.515

0.913


注:砂型强度试样每组做5个,去掉最大值和最小值,取三个试样平均值从表中来看,陶瓷砂的即时强度和24小时总强度都明显高于硅砂

陶瓷砂与硅砂相比具有以下优势:

① 粒型成球型,表面光洁,基本无粉尘含量,在同样强度要求下,使用的粘结剂加入量比硅砂至少能减少一半;

② 耐火度比硅砂高,且呈中性,适用于各种铸造合金,包括碳钢、低合金钢、不锈钢、高锰钢、高铬合金等;

③ 流动性比硅砂好,易于填充,可以制作各种形状复杂、壁厚较薄的型芯;

④ 比硅砂强度高,破碎率低。耐用性和再生回收率高,再生回收可达到99%;

⑤ 陶瓷砂的膨胀系数非常低,而且是线性膨胀,没有体积急剧膨胀和相变,减少型芯的脉纹等铸造缺陷;

⑥ 陶瓷砂还具有导热率高,透气性好,浇铸后溃散性好等优点。

本方案利用陶瓷砂的特性和新型粘结剂的应用以及循环再生工艺等技术,成功地解决了铸钢企业的下列问题:

① 基本达到固废零排放。实现有害气体低排放。

② 通过提高自动化程度,降低了物料的消耗,改善了生产环境, 降低了劳动强度、减少了物损、提高了生产效率,实现材料再生循环利用。

③ 实现铸件晶体组织细化,稳定提升了铸件质量。

④ 降低综合生产成本,提升企业市场竞争能力。

⑤ 优化生产工艺,制定标准流程,保证铸件品质统一、稳定。






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