【摘要】介紹高密度造型砂處理系統(tǒng)舊砂的質(zhì)量要求及含泥量、舊砂溫度和水分等方面的控制經(jīng)驗，闡述了通過對型砂性能的檢測及分析來保證型砂品質(zhì)的方法。
近年來，我國鑄造企業(yè)特別是新興鑄造企業(yè)采用高壓造型、氣沖造型、無箱射壓造型等高密度造型方式的越來越多，造型工藝水平起點高，相應地對砂處理質(zhì)量的控制要求也越來越高。高密度造型型砂管理與常規(guī)型砂管理有很大不同，特別是對舊砂控制要求更為嚴格。對型砂質(zhì)量控制的首要任務是穩(wěn)定型砂系統(tǒng)的砂量平衡，減少型砂各組分的波動。型砂系統(tǒng)控制好的理想狀態(tài)應滿足以下幾個條件：
(1)舊砂(或新舊砂混合)有效周轉(zhuǎn)量為造型線型砂需求量的兩倍以上。
(2)砂芯流人量及新砂加入量總和＜3％。
(3)舊砂破碎篩分系統(tǒng)良好，舊砂均勻無砂團。
(4)舊砂砂溫不高于室溫15℃(夏季＜40℃)。
(5)混砂前舊砂保持在型砂水分的60％～70％。
(6)舊砂(或新舊砂混合)含泥量控制在7％～11％。
為盡可能達到上述控制狀態(tài)，應減少砂處理系統(tǒng)整體砂量的波動，時刻關(guān)注鑄件種類、材質(zhì)、砂鐵比、鑄件模數(shù)的變化，通過在線檢測或型砂化驗室的檢測數(shù)據(jù)及時調(diào)整型砂配方，控制型砂組分的變化，控制好砂溫和穩(wěn)定舊砂水分，嚴格控制型砂緊實率及強度的波動，達到有效控制砂處理系統(tǒng)和保證型砂質(zhì)量的目的。
1.砂量的控制
砂處理系統(tǒng)中的砂量是不斷變化的，保持舊砂系統(tǒng)適當砂量是型砂管理的基礎，隨著鑄件種類的不同，砂芯帶人量的多少不一樣，舊砂總量不斷波動。隨著覆膜砂芯、冷芯的推廣使用，砂系統(tǒng)中的砂量一般是過剩的。砂量過剩時應將品質(zhì)不好的舊砂從系統(tǒng)中排掉，并定點存放，以備砂量不足時投入系統(tǒng)中循環(huán)使用，時刻保持舊砂量的穩(wěn)定。
2.含泥量的控制
含泥量主要指粒度＜0.022mm的微粉含量。型砂含泥量是影響型砂含水量、強度、韌性和透氣性等性能的重要參數(shù)，因此運行良好的砂處理要經(jīng)常檢測舊砂中的含泥量，舊砂中的含泥量一般控制在7％～11％之間，當含泥量＞11％時，會造成型砂性能惡化；當含泥量＜7％時，型砂中吸水組分含量太低，造成型砂水分波動大而不易控制，同時型砂透氣性高影響鑄件的表面粗糙度。舊砂含泥量主要來源于以下幾個方面：
(1)膨潤土在600℃左右失去結(jié)品水，成為死粘土，這是含泥量的主要來源。
(2)輔料在澆注過程中燃燒而成為灰分并殘留在舊砂中。
(3)澆注過程中，硅砂受熱膨脹，復合砂粒破碎而微粉化。
(4)混砂時的機械力使部分硅砂顆粒破碎而微粉化。
(5)添加新砂、膨潤土、輔料時帶入的微粉。
含泥量的控制：①主要是控制膨潤土及輔料的加入量，在保證起模良好，鑄件無落砂及沖砂的前提下，盡量降低加人量，同時最大程度地發(fā)揮?昆砂機的}昆砂效果，保證合適的混砂時間。②通過除塵系統(tǒng)除去舊砂中的微粉，振動落砂機處除塵器中的灰分是嚴禁回用的，雙盤冷卻器及精細篩處除塵器中的灰分視控制能力是可以回用的(其中有效成分在60％以上)。③補加新砂(潰散砂芯)稀釋舊砂中的泥分所占的比例，同時保持膨潤土量與補充砂加入量的平衡。
3.舊砂溫度和水分的控制
通常把40℃以上的舊砂稱為熱砂，使用熱砂會導致混砂效率降低及型砂水分波動，造型機模板粘砂，起模困難，不易緊實，鑄件容易出現(xiàn)粘砂、沖砂、氣孔等缺陷。因此，應把砂溫作為舊砂管理的重要項目，并控制在低于室溫15℃(夏季＜40℃)。
理論上，舊砂每蒸發(fā)1％的水可使舊砂降溫25℃。目前舊砂冷卻設備如雙盤冷卻器、沸騰冷卻床等已比較成熟，并配備測溫增濕系統(tǒng)，能有效控制舊砂的冷卻。在舊砂降溫后，使舊砂保持一定的水分是十分必要的，讓膨潤土有充分的膨潤時間，舊砂增濕系統(tǒng)盡可能提前，并保持一定的砂量，保證舊砂在進入混砂機之前至少有2h以上的膨潤時間。舊砂水分的控制范圍一般為型砂水分的60％～70％，并做到定期檢測、及時調(diào)整。
4.型砂性能的檢測與控制
高密度型砂質(zhì)量的控制主要依靠日常型砂性能的檢測及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，定期對型砂組分的檢驗與調(diào)整，根據(jù)有效膨潤土含量、濕壓與濕剪強度、緊實率、水分和透氣性等檢測數(shù)據(jù)分析、判斷砂處理系統(tǒng)運行質(zhì)量。下面是我們在型砂控制過程中經(jīng)常出現(xiàn)的異常情況的原因分析及控制措施。
(1)緊實率正常，有效膨潤土含量在工藝要求范圍內(nèi)，而水分增高(或降低)，說明型砂死粘土粉塵已增多(或降低)，應增加(或降低)新砂加入量。
(2)有效膨潤土、緊實率、水分都在工藝要求范圍內(nèi)，濕壓(剪)強度降低，表明混砂效率降低，應檢查混砂機和混砂工藝。
(3)型砂的水分未變，濕壓強度升高(或水分升高，濕壓強度未變)，鑄件表面比較光潔，起模性好，則表明型砂中有效膨潤土含量已升高，應適當降低膨潤土加入量。
(4)型砂水分下降，濕壓(剪)強度不變(或水分不變，濕壓(剪)強度下降)，在起模時型腔容易損壞，鑄件夾砂、砂眼等缺陷增加，則表明型砂中有效膨潤土含量降低了，應適當提高膨潤土加入量。
(5)水分和濕壓強度未變，透氣性下降，則表明砂的粒度已變細，或砂中的粉塵已增加，應適當提高新砂加入量。
(6)新砂加入量不變，而型砂含泥量增加，粘土、煤粉加入量提高，則型砂的除塵系統(tǒng)有問題。
5.結(jié)語
(1)高密度造型線砂處理系統(tǒng)舊砂性能指標的穩(wěn)定與控制是保證型砂品質(zhì)的關(guān)鍵。
(2)型、舊砂各項性能指標的檢測要持之以恒，并做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，及時發(fā)現(xiàn)異常并相應調(diào)整。
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