胡貴敏

（中煤張家口煤礦機械有限責任公司鑄造分公司，河北張家口 075000）

中煤張家口煤礦機械有限責任公司是專業(yè)從事井工煤礦成套設備制造的企業(yè)，采煤刮板輸送機是其主導產(chǎn)品。鑄造槽幫是刮板輸送機的主要組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著刮板輸送機的使用壽命。鑄造分公司擔負著刮板輸送機用槽幫主要生產(chǎn)任務，車間配置一條年生產(chǎn)能力8000tVRH 造型線和一條年生產(chǎn)能力8000t 堿酚醛樹脂砂造型線。隨著公司大運量高可靠性重型綜采刮板輸送機研發(fā)，部分槽幫單件質(zhì)量達到1.8t，樹脂砂工藝在推移耳、凹凸端等熱節(jié)處產(chǎn)生氣孔、裂紋缺陷，雖然采用冷鐵、鉻鐵礦砂、割筋、優(yōu)化澆注系統(tǒng)等多種措施，均沒有徹底消除氣孔和裂紋缺陷。2016 年鑄造分公司對原有堿酚醛樹脂砂工藝改為新型酯硬化水玻璃自硬砂工藝。經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐證明，新型酯硬化水玻璃砂工藝性能、鑄件質(zhì)量和尺寸精度接近于樹脂砂，且裂紋、氣孔傾向小，無有毒有害氣體，對環(huán)境無污染，舊砂干法再生后經(jīng)過水洗可直接替代新砂使用。2021 年用新型酯硬化水玻璃砂生產(chǎn)8950t 刮板輸送機用槽幫鑄件各項指標均達到了客戶的質(zhì)量要求。

1 酯硬化水玻璃砂生產(chǎn)的產(chǎn)品與造型生產(chǎn)線配置

刮板輸送機用鏟板槽幫和擋板槽幫見圖1、圖2 所示。

圖1 鏟板槽幫

圖2 擋板槽幫

造型生產(chǎn)線配置：固定雙臂連續(xù)混砂機（40t/h）、混制鉻鐵礦砂用全自動碗型混砂機、震實臺、翻轉(zhuǎn)起模機、線上流涂機、自動合箱機、預表干終表干爐各1 臺。造型生產(chǎn)線由造型準備、填砂震實、硬化、起模、表干、流涂、下芯、合箱、澆注冷卻等工位與傳送輥道組成，可實現(xiàn)單班6h 15 箱鑄造槽幫的生產(chǎn)能力。該造型生產(chǎn)線自動化程度高，設置了智能流量檢測反饋自動補償技術、液料恒溫供給系統(tǒng)、智能環(huán)保除塵系統(tǒng)。槽幫鑄件一箱兩件，不同長度和重量鏟板與擋板均可上線生產(chǎn)。制芯配置15t/h 固定雙臂連續(xù)混砂機1 臺、混制鉻鐵礦砂用全自動碗型混砂機1 臺，用于手工制芯。

2 酯硬化水玻璃砂用原材料技術要求

2.1 硅砂

鑄造用硅砂是以石英為主要礦物成分，粒徑為0.020mm～3.350mm 的耐火顆粒物。優(yōu)質(zhì)的硅砂有利于以較少的水玻璃和酯的加入量獲得較高強度和潰散性好的型芯砂。硅砂中細粉含量、含泥量、含水量對強度影響最大，為了降低水玻璃加入量和生產(chǎn)成本，經(jīng)過多年的試驗總結(jié)，將舊砂再生后進行水洗當新砂使用能滿足我公司生產(chǎn)需要。舊砂再生和水洗過程要嚴格控制粒度、含水量、含泥量、角形系數(shù)、SiO2含量、殘留Na2O 含量、細粉含量等指標，如表1 所示。

表1 型砂技術要求

2.2 新型高潰散抗潮改性水玻璃

有機酯水玻璃自硬砂工藝不但與材料、溫度有關，而且這些因素相互影響。河北天琦新型高潰散抗潮改性水玻璃具有硬透性好、強度高、粘度低特性，在生產(chǎn)過程中根據(jù)溫度水玻璃模數(shù)、型砂狀況以及造型工藝對型砂可使用時間的要求和各影響因素的變化情況，將快速、中速、慢速有機酯按不同比例搭配使用，一般冬季使用L-01，夏季使用L-07，春秋季使用L-04。我公司選用TGX-903-GK 水玻璃搭配L-01、L-04、L-07 不同比例的固化劑可滿足不同季節(jié)生產(chǎn)要求。新型高潰散抗潮改性水玻璃和有機酯固化劑技術要求見表2 和表3。

表2 新型高潰散抗潮改性水玻璃技術要求

表3 有機酯固化劑技術要求

3 酯硬化水玻璃砂工藝配比與性能指標

3.1 新型高潰散抗潮改性水玻璃砂工藝配比

固化劑加入量不足，硬化反應不充分，型砂強度低，固化劑加入量過多，會使反應過度，型砂強度下降，多余的固化劑增加發(fā)氣量，因此酯硬化水玻璃砂最佳配比是保證鑄件質(zhì)量的關鍵所在，需要結(jié)合自身實際不斷摸索與總結(jié)最佳的工藝配比與要求。槽幫三字槽、啞鈴窩關鍵使用位置，推移耳、鏟面等熱節(jié)部位放置鉻鐵礦砂，其水玻璃加入量為1.8%～2.0%，固化劑加入量占水玻璃含量的10%～13%。造型工藝采用面砂和背砂兩種配方，面砂為混合砂，其中水洗再生砂占40%，干法再生砂占60%，面砂水玻璃加入量2.2%～2.5%，面砂固化劑加入量占水玻璃10%～13%。背砂為單一干法再生砂占100%，背砂水玻璃加入量2.4%～2.8%，背砂固化劑加入量占水玻璃的13%～15%。制芯為單一水洗再生砂占100%，水玻璃加入量2.5%～2.8%，固化劑加入量占水玻璃的13%～15%。

3.2 性能指標

對于酯硬化水玻璃砂工藝而言，型砂的終強度、硬化速度、可使用時間、存放性、潰散性等參數(shù)是衡量其性能好壞的主要指標。足夠的終強度是合格鑄件的基本保障，生產(chǎn)過程中根據(jù)鑄件重量與壁厚選擇合適的砂型強度，可通過控制型砂各項指標與舊砂再生、除塵和水洗各環(huán)節(jié)綜合調(diào)節(jié)終強度，切不可為了提高強度不斷增加水玻璃加入量使砂系統(tǒng)進入惡性循環(huán)。我公司生產(chǎn)槽幫單件重550kg～1800kg 之間，面砂24h 抗拉強度控制在0.3MPa～0.5MPa、背砂0.2MPa～0.3MPa、制芯0.4MPa～0.6MPa，能滿足質(zhì)量要求。

表4 性能指標

4 新型酯硬化水玻璃砂在槽幫生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

4.1 原材料入廠檢驗與生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)檢測

嚴格原材料的入廠檢驗，不合格材料不得進入車間，認真執(zhí)行酯硬化水玻璃砂工藝規(guī)程，砂流量、水玻璃流量、固化劑流量準確稱量，面砂、背砂、芯砂強度每班次取樣檢測，嚴控水洗再生砂、干法再生砂各項指標從而實現(xiàn)在強度夠用的情況下降低水玻璃及固化劑加入量提高潰散性。根據(jù)不同季節(jié)對砂溫、液料溫度適時調(diào)整水玻璃模數(shù)與不同速度有機酯固化劑比例。

4.2 型砂緊實度與排氣

砂型表面緊實、光滑、強度高是獲得高質(zhì)量鑄件的前提。砂型緊實度太高或太低對鑄件質(zhì)量都會產(chǎn)生不利影響。酯硬化水玻璃砂生產(chǎn)線適度的緊實效果主要靠震實臺來完成，但是冒口根部、活塊死角位置、凹凸端鏟角等位置需要手動搗實，放砂結(jié)束后在可操作性時間內(nèi)啟動震實臺對砂型及時震實。酯硬化水玻璃砂工藝比傳統(tǒng)CO2水玻璃砂工藝發(fā)氣量大，容易憋氣產(chǎn)生氣孔，工藝上要求模型與芯頭、分型面等位置上做好排氣措施，造型后砂型表面扎出氣孔，確保澆注時型腔排氣通暢。

4.3 模型保養(yǎng)以及設備、工裝維護

模型及芯盒質(zhì)量直接決定了鑄件質(zhì)量，模型及芯盒使用時注意保護，要定期檢查芯頭配合間隙，活塊定位是否準確，模型表面脫落、變形、缺肉、拉毛等問題及時修復，提高模型表面粗糙度。模型使用后及時保養(yǎng)，吹掃干凈浮砂，澆口、冒口、活塊歸位噴涂脫模劑待用?；焐皺C葉片、液料噴嘴及時清理，再生機、翻轉(zhuǎn)起模機、加熱裝置、除塵等設備定期維護。認真檢查相關工裝，箱帶凸起、箱把短缺、砂箱變形等情況不得使用，砂箱內(nèi)壁增加防滑脫結(jié)構(gòu)，確保砂型在翻轉(zhuǎn)、吊運、存放過程中不會沉箱蠕變、塌砂、變形。

4.4 施涂過程控制

優(yōu)質(zhì)的涂料及施涂工藝是提高鑄件表面的有效措施之一，由于酯硬化水玻璃砂對水分比較敏感，涂料中的水分會降低砂型強度，因此要采用流平性較好的醇基快干涂料流涂工藝，涂層厚度均勻，表面光潔，鑄件棱角清晰，表面質(zhì)量高，節(jié)省涂料，對環(huán)境污染小，并嚴格控制涂料波美度、粘度、懸浮率及發(fā)氣量。

5 結(jié)束語

采用新型酯硬化水玻璃砂工藝生產(chǎn)鑄造槽幫表面質(zhì)量好，尺寸精度高，還可以克服樹脂砂易產(chǎn)生裂紋的缺點。

新型酯硬化水玻璃適用性廣，石英砂、鉻鐵礦砂、寶珠砂均可使用，再生砂水洗后可代替新砂當面砂使用，節(jié)約資源，利于環(huán)境保護，實現(xiàn)綠色清潔鑄造生產(chǎn)。

通過嚴格控制原材料以及加強現(xiàn)場工藝執(zhí)行，水玻璃加入量可大幅降低，使型砂潰散性大為改善，縮短清理時間，降低勞動強度。