鑄造用硅砂是以石英為主要礦物成分、粒徑在0.020mm-3.350mm的耐火顆粒物,根據(jù)開采和加工方法的不同分為人工硅砂及水洗砂、擦洗砂、精選(浮選)砂等天然硅砂。
硅砂是鑄造生產(chǎn)中最基本的造型材料,硅砂質(zhì)量的好壞直接影響鑄件的質(zhì)量,尤其是近些年來樹脂砂、覆膜砂、酯硬化水玻璃自硬砂
等先進工藝的迅速發(fā)展,對鑄造用硅砂的質(zhì)量提出了更高的要求。鑄造硅砂的質(zhì)量歷來受到廣大鑄造工作者的重視,日本、前蘇聯(lián)等
國家均有鑄造用硅砂國家標(biāo)準(zhǔn),美國、英國等國家也由各鑄造協(xié)會制定了鑄造用硅砂標(biāo)準(zhǔn),制定硅砂標(biāo)準(zhǔn)是十分必要而有意義的工作。
根據(jù)機械工業(yè)部科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃96400202的要求,近兩年對GB9442-88“鑄造用硅砂”進行了修訂。按照標(biāo)準(zhǔn)修訂工作的需要,
對行業(yè)里有代表性的硅砂生產(chǎn)廠家、使用廠家進行了現(xiàn)場調(diào)查,收集了大量有關(guān)與硅砂有關(guān)的資料和數(shù)據(jù),參照國外先進企業(yè)的
硅砂標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容,利用微機對“鑄造工程數(shù)據(jù)庫”中硅砂進行檢索,并在國內(nèi)硅砂生產(chǎn)和使用情況匯總的基礎(chǔ)上,面向行業(yè)百余家生產(chǎn)單位、
使用單位、高等院校、科研院所征求意見。綜合考慮目前先進造型、制芯工藝對硅砂質(zhì)量的要求,增強標(biāo)準(zhǔn)的可操作性,借鑒先進國家的
經(jīng)驗,盡可能向工業(yè)發(fā)達國家標(biāo)準(zhǔn)靠攏,以便于國際間交流與貿(mào)易,是此次鑄造用硅砂標(biāo)準(zhǔn)修訂工作的重點。
1.二氧化硅含量
硅砂的主要化學(xué)成分為二氧化硅,鑄造用硅砂都希望二氧化硅的含量高,其他成分含量低,以保證硅砂的耐火度。以二氧化硅的含量作為鑄造用硅砂主要驗收依據(jù)。一般來說,對于鑄鋼用砂,SiO2含量應(yīng)大于97%;對于鑄鐵用砂,SiO2含量應(yīng)大于85%;對于有色金合金鑄造用砂,SiO2含量應(yīng)大于75%。關(guān)于SiO2含量的分級標(biāo)準(zhǔn)修訂是根據(jù)鑄造生產(chǎn)的需要和我國硅砂生產(chǎn)的實際情況,參照GB321-80《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》劃分的。構(gòu)成兩個公比的復(fù)合系列數(shù)值如下:99、96、93、90、80、75??紤]到我國的資源狀況,謹將99降為98,后經(jīng)全標(biāo)委審議為對
原標(biāo)準(zhǔn)75-級不再推薦使用。構(gòu)成Si O2的分級系列。
2.含泥量
含泥量為鑄造用硅砂中粒徑<0.020mm的顆粒部分,是鑄造用硅砂的一項重要的指標(biāo),特別是樹脂砂、覆膜砂等先進工藝對硅砂的這一指標(biāo)要求很嚴(yán)格。在本標(biāo)準(zhǔn)修訂中鑄造用硅砂用含泥量進行分級,以便突出這一指標(biāo)的
重要性。一般來說,精選砂砂粒表面干凈,含泥量低,可小于0.2%;擦洗砂砂粒較干凈,含泥量可小于0.3%;水洗砂含泥量較山砂、河砂、海砂或篩選砂的含泥量低,好的可低于0.5%。綜合考慮生產(chǎn)的需要和我國硅砂生產(chǎn)的實際情況,將鑄造用硅砂含泥量分為大于0.2、0.3、0.5、1.0、2.0幾個等級,在技術(shù)要求中對水洗砂、擦洗砂及精選沙含泥量質(zhì)量分數(shù)不大于1.0%;擦洗砂含泥質(zhì)量
分數(shù)不大于0.3%。精選砂含泥量作了更進一步的規(guī)定,即水洗砂含泥量質(zhì)量分數(shù)不大于0.2%。這次修訂對原標(biāo)準(zhǔn)中最大含泥量為10的一級不再推薦使用,鑄造用硅砂含泥量分級。
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3.粒度
在鑄造生產(chǎn)中,根據(jù)不同的工藝要求選擇硅砂的粒度較為重要,硅砂顆粒的大小由鑄造用實驗篩測定,篩孔的尺寸在ZBJ31004-88中已作了明確規(guī)定。原標(biāo)準(zhǔn)中對硅砂粒度以主要粒度組成的“三篩”進行分級,這種分級方法已不適應(yīng)樹脂砂等先進工藝對硅砂顆粒分布的要求,有的樹脂砂工藝要求主要力度分布在“四篩”、甚至“五篩”??紤]到原標(biāo)準(zhǔn)對粒度分組代號不熟悉、不好記憶,
在本標(biāo)準(zhǔn)修訂中,對原標(biāo)準(zhǔn)GB9442-88中的硅砂粒度分組予以取消,相應(yīng)的篩號篩孔尺寸的對應(yīng)關(guān)系。 平均細度是反映某一鑄造用硅砂平均顆粒尺寸的參數(shù),在本次修訂中采用了國際上常用的平均細度這一綜合性指標(biāo)。平均細度顯示出砂子的平均顆粒尺寸,能夠反映單位質(zhì)量硅砂的表面積。 平均細度這一指標(biāo)在比較某一砂礦生產(chǎn)的不同品位砂子方面,在比較幾個顆粒分布相近的砂礦生產(chǎn)的各種砂子方面、在幫助鑄造車間控制填充砂或系統(tǒng)砂方面以及在計算其他與鑄造用砂有關(guān)的數(shù)據(jù)方面,都有價值的。美國、英國、德國等國家都檢測該指標(biāo),目前國內(nèi)一些獨資企業(yè)和一些合資企業(yè)也都對這一指標(biāo)有要求。因此,借鑒國外的先進經(jīng)驗,采用這一性能指標(biāo),也便于國際間交流與貿(mào)易。 應(yīng)當(dāng)指出,單純地用平均細度表示硅砂的粒度,可能會出現(xiàn)幾種硅砂粒度分布不同而平均細度值相同的情況。只有同時規(guī)定了主要篩號的粒度組成含量之后,平均細度表示的粒度組成和分布才局限于一定的范圍內(nèi)。因此,在這次修訂的標(biāo)準(zhǔn)中,將硅砂的粒度分布按主要粒度組成的首/尾篩號,并結(jié)合平均細度值來表示。另外,對硅砂的主要篩號粒度組成也作了相應(yīng)的規(guī)定:三篩不小于75%,四篩不小于85%。以某公司
生產(chǎn)的水洗砂為例,主要篩號粒度組成三篩不小于80%,平均細度值在一定的范圍內(nèi)。
4.顆粒形狀
原GB442-88標(biāo)準(zhǔn)中,利用測定硅砂角形因數(shù)的方法對硅砂的顆粒形狀進行分類。角形因數(shù)是鑄造用硅砂的實際比表面積與理論比表面積的比值,用來反映鑄造用硅砂顆粒的圓整程度。角形因數(shù)越接近1時,表明砂粒的形狀越接近圓球形,角形因數(shù)越大,則砂粒越偏向尖角形。這種方法比較科學(xué),可避免最早在顯微鏡下觀察方法的視覺誤差,同時對硅砂的形狀給與定量表示。但原標(biāo)準(zhǔn)的分類代號以數(shù)學(xué)形式給出,表達不夠直觀,不便記憶。因此,在本標(biāo)準(zhǔn)修訂中以符號的形式表示,這樣簡單明了。鑄造用硅砂的顆粒形式根據(jù)角形因數(shù)分級。
5.牌號
本標(biāo)準(zhǔn)修訂中牌號的表達式包含了SiO2含量這一重要的性能指標(biāo),同時把硅砂的粒度分布按主要粒度組成的首/尾篩號表示出來,平均細度也反映在牌號中。這種牌號較為簡捷,無論是三篩或四篩制都能適用,能夠較全面地反映鑄造用硅砂的狀況。鑄造用硅砂的牌號。
6.其它
因為即使硅砂的含泥量相同,由于其加工(凈化)處理的方法不同,性能上也有顯著的差異,近些年來的研究成果充分證明了這一點。在本標(biāo)準(zhǔn)修訂中,要求對于每一批鑄造用硅砂,供方都必須提供加工方法(如水洗、擦洗等),這樣也便于樹脂砂、水玻璃砂等工藝選用。 考慮到鉀、鈣、鈉、鎂氧化物含量對硅砂酸堿性的影響,在本標(biāo)準(zhǔn)修訂中要求,使用化學(xué)粘接劑時的鑄造用硅砂的酸耗值不大于5ml。雜質(zhì)含量、燒結(jié)點、灼燒減量等一些指標(biāo)在本標(biāo)準(zhǔn)修訂中未被列入,如在鑄造生產(chǎn)中需對其進行控制,也可由使用單位和生產(chǎn)單位協(xié)商解決。