含芯砂粘土砂的再生砂工艺适应性研究

论文摘要

我国是世界铸件生产第一大国,2010年铸件产量达到3960多万吨,其中大约60%铸件采用粘土砂工艺生产,每年在废弃大量的粘土旧砂,这不仅浪费自然资源,也极大危害了生态环境。为此开展粘土旧砂完全再生技术的研究,是保护环境和自然资源的一项重要举措,对铸造行业的可持续发展具有十分重要的意义。本课题通过理论分析与实验研究相结合的方法,在深入了解国内外粘土旧砂再生技术发展现状的基础上,结合课题组前期对含芯砂粘土砂的再生及再生砂用于相同体系芯砂工艺的研究成果,对含芯砂粘土砂的再生砂用于变体系芯砂混制时的铸造工艺性能进行了研究,确定了再生砂对变体系芯砂工艺的适应性,并对粘土再生砂的改性及改进用再生砂混制覆膜砂时的铸造工艺性能进行了实验研究。研究发现,由含煤粉和呋喃自硬树脂砂粘土砂的再生砂混制水玻璃砂时,其最高强度为1.11Mpa；混制热芯盒砂时,最高热态抗拉强度为0.89Mpa、最高常温抗拉强度为1.51 Mpa,可满足铸造生产的要求。由再生砂混制冷芯盒砂和覆膜砂时均不能满足铸造生产的工艺要求。由含煤粉和水玻璃砂粘土砂的再生砂混制呋喃自硬树脂砂、热芯盒砂、冷芯盒砂、覆膜砂时均达不到铸造生产的工艺要求。由含煤粉和热芯盒砂粘土砂的再生砂用于混制水玻璃砂时铸造工艺性能与新砂接近,混制冷芯盒砂及覆膜砂时的强度接近或达到由新砂混制的型砂强度的80%,可满足铸造生产的工艺要求。混制呋喃自硬树脂砂时,最高强度只有0.08Mpa,不能满足铸造生产的工艺要求。由含煤粉和冷芯盒砂粘土砂的再生砂混制水玻璃砂时,其强度接近由新砂混制的水玻璃砂的强度,混制热芯盒砂及覆膜砂时,其强度达到或超过由新砂混制的相应型(芯)砂强度的80%,可以满足铸造生产的工艺要求。由再生砂混制自硬树脂砂时,其最高抗拉强度只有0.14Mpa,不能满足铸造生产的工艺要求。由含煤粉和覆膜砂粘土砂的再生砂混制的水玻璃砂的强度均超过1Mpa,混制的热芯盒砂的最高热态抗拉强度为0.66Mpa,最高常温抗拉强度为1.12Mpa,混制的冷芯盒砂的最高即时抗拉强度为1.02Mpa,最高1h抗拉强度为1.21Mpa,可满足铸造生产的般要求。由再生砂混制的呋喃自硬树脂砂最高抗拉强度只有0.05Mpa,不能满足铸造生产的工艺要求。粘土再生砂经过800℃保温10min的二次焙烧后性能没有明显提升,混制的覆膜砂强度略高于由未经处理的粘土再生砂混制的覆膜砂的强度,但仍低于由新砂混制的覆膜砂的强度。在粘土再生砂混制覆膜砂的过程中加入占砂子质量3%、浓度为0.01%的草酸溶液能一定程度提高由粘土再生砂混制的覆膜砂的强度,但当加入的草酸溶液过量时强度严重降低。加入占树脂质量1.5%的硅烷偶联剂时,由粘土再生砂混制的覆膜砂的热态抗拉强度提高31%,常温抗拉强度提高25.4%,但仍低于由新砂混制的覆膜砂的强度。加入草酸溶液和硅烷偶联剂后的覆膜砂强度低于只添加硅烷偶联剂时覆膜砂的强度。加入占砂子质量3%、浓度为0.01%的草酸溶液和占树脂质量1.5%的硅烷偶联剂后,热态抗拉强度提高6.9%,常温抗拉强度提高12.3%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 粘土砂工艺的应用
• 1.2 粘土旧砂再生研究的意义
• 1.3 粘土旧砂再生的国内外研究现状
• 1.4 本课题的研究内容
• 第2章 课题研究的技术路线及再生砂质量评价体系
• 2.1 粘土旧砂的性能与特点
• 2.2 课题研究的技术路线
• 2.3 粘土完全再生砂的质量评价体系
• 第3章 实验材料及设备
• 3.1 实验用原材料
• 3.2 实验用主要仪器及设备
• 3.3 实验用砂的制备
• 第4章 变体系条件下粘土再生砂工艺适应性研究
• 4.1 粘土再生砂的性能
• 4.2 变体系条件下含自硬树脂砂粘土砂的再生砂工艺适应性研究
• 4.3 变体系条件下含水玻璃砂粘土砂的再生砂工艺适应性研究
• 4.4 变体系条件下含热芯盒砂粘土砂的再生砂工艺适应性研究
• 4.5 变体系条件下含冷芯盒砂粘土砂的再生砂工艺适应性研究
• 4.6 变体系条件下含覆膜砂粘土砂的再生砂工艺适应性研究
• 4.7 结论
• 第5章 提高由再生砂混制覆膜砂铸造工艺性能的途径
• 5.1 实验方法及步骤
• 5.2 实验结果分析
• 5.3 结论
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 粘土旧砂完全再生技术的展望
• 参考文献
• 谢辞
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况