一般認(rèn)為只有采用熔模精密鑄造才能生產(chǎn)精密鑄件。本文介紹人采用宜昌鎂橄欖石吵和桂林1號(hào)zhuanli粘合劑，用潮模鑄1t以下中、小型精密合金鋼鑄件的經(jīng)驗(yàn)。該工藝具有提高鑄件表面質(zhì)量、易請(qǐng)砂、無公害、砂可回收利用、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：造型材料 鎂橄欖石砂 湖模鑄造 

1 鎂橄欖石砂簡(jiǎn)介

橄欖石（Mg、Fe2Sio2）屬硅酸鹽礦物，存在于超基性火成巖中。宜昌純鎂橄欖石Mg2Sio4簡(jiǎn)寫式為M2S，其含量為80%-90%，MgO含量為4.3%-5.0%，有害雜質(zhì)的含量極低，（Al2O3+CaO)<1.2%,(FeO+FeO3)<10%.真比重為310-3.27g/cm3.硬度莫氏6.5-7.0級(jí)。鈣鎂橄欖石含游離態(tài)Sio20.97%,而純鎂橄欖石不含游離態(tài)Sio2，屬世界公認(rèn)的綠色無毒鑄造材料。

1.1 國(guó)內(nèi)外橄欖石的生產(chǎn)和應(yīng)用狀況

世界上擁有橄欖石資源的有7個(gè)國(guó)家。近20年來其開發(fā)應(yīng)用由1979年的10t/年左右發(fā)展到1100萬t/年。

（1）作鑄造用砂 鑄造常用硅砂，但在生產(chǎn)高錳鋼或較厚大鑄鋼件時(shí)，易產(chǎn)生嚴(yán)重夾砂。因此，要用價(jià)格貴得多的特種鋯砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂來代替。如用橄欖石砂不僅可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件，而且價(jià)格遠(yuǎn)比特種砂便宜。因而橄欖石砂的用量呈增長(zhǎng)勢(shì)頭。美國(guó)鑄鋼用M2S砂一直穩(wěn)定在4.5-5t/年，日本約3-4萬t/年，原蘇聯(lián)用于鑄造的M2S砂達(dá)150t/年。

（3）作為冶煉鑄鐵時(shí)的添加劑，可提高鐵小質(zhì)量、節(jié)省焦炭。歐洲每年的消耗量為150-180t.

（4） 作耐火材料及其制品，其用量相當(dāng)大。

1.2 我國(guó)的橄欖石資源

我國(guó)已開發(fā)利用的橄欖石資源有3處，由于品種不同，其用途多異。

（1）遼寧省營(yíng)口大石橋的苦閃橄欖石，儲(chǔ)量約3000t。主要用途是經(jīng)燃燒后作耐火材料使用。

（2）河南與陜西省交界的商洛山區(qū)也產(chǎn)鈣鎂橄橄欖石，儲(chǔ)量約5億t.由于硬度低，原礦中CaO、Al2O3含量多,有易吸水自粉等特點(diǎn)，因而不適用作耐火材料。經(jīng)水洗處理后可作復(fù)用性差的鑄鋼用砂，或當(dāng)作高爐煉鐵的添加劑用。

（3）湖北宜昌太平溪的純鎂橄欖石巖，已探明總儲(chǔ)量約5億t。由于原礦中M2S的礦物成分含量高、硬度高、影響耐火度的有害雜質(zhì)含量極低，因而昌一種優(yōu)質(zhì)的合金鋼造型砂材料和良好的耐火材料。也可當(dāng)作高爐煉鐵的添加劑。1995年出口韓國(guó)，被指定為“質(zhì)量免檢原料”。

1.3鎂橄欖石砂的性能及特點(diǎn)

（1）鎂橄欖石的化學(xué)性能穩(wěn)定，熱膨脹均勻，受熱變化小。鑄造級(jí)宜昌M2S砂耐火溫度達(dá)1690-1710oC，能保證鑄鋼件的幾何形狀和尺寸精度。

（2）宜昌M2S砂不含游離態(tài)Sio2,無粉塵，澆注時(shí)不排放CO、CO2等有毒氣體。從根本上杜絕矽肺職業(yè)病的產(chǎn)生，極大地減輕鑄造生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。

（3）宜昌M2S砂中CaO、Al2O3等有害雜質(zhì)含量少，無吸水自粉性，具有極好的復(fù)用性。

（4）M2S砂高溫態(tài)偏堿性，不與合金鋼中的MnO、Cr2o 3等金屬氧化物起作用，抗鋼水浸蝕能力強(qiáng)，能有效地防止鑄鋼件粘砂等缺陷的產(chǎn)生。特別是M2S從室溫到1900oC熔化的全過程中無任何相變點(diǎn)，鑄型受高溫鋼水驟熱不會(huì)分層起皮，不致造成鑄鋼件夾砂的缺陷。

（5）經(jīng)水洗浮選處理的宜昌鑄造級(jí)M2S砂，告別適合用于潮模工世生產(chǎn)中小型高錳鋼、高合金鋼以及含碳量低于0.3%的低合金等鑄件，可使鑄件表面粗糙度Ra達(dá)3.2-1.6um,相當(dāng)于精鑄水平。

（6）M2S型砂既適用于膨潤(rùn)土、耐火粘土等普通粘結(jié)劑，也適用于水下班及中性、堿性樹脂等多種粘結(jié)材料，而且不必改變?cè)蒙a(chǎn)工藝及設(shè)備條件。

（7）采用桂林市中南鑄冶材料研究所生產(chǎn)的1號(hào)強(qiáng)化粉作粘結(jié)劑，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量1t以下合金鋼鑄伯件的潮模工藝生產(chǎn)，95%-98%的舊砂可直接回收，作單一砂使用。

（8）M2S砂用于潮模鑄鋼生產(chǎn)時(shí)，鑄型（芯）均不需上涂料，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。而且燒注后，M2S砂型與鑄件界面間形成微薄的半熔融層，極好清理。水玻璃M2S砂潰散性亦好，便于清砂。

2 潮模生產(chǎn)合金鋼鑄件的工藝

2.1 宜昌M2S砂潮模型砂工藝

（1）新砂或面砂配方及制備工藝

宜昌6#M2S砂（100/200目或6#30%+5#70%之40/200目單一砂）以100%計(jì)+膨潤(rùn)土6%-8%+桂林1#粘結(jié)劑1.5%-2.0%→干混1-2min，加水6%-6.5%再混碾5-8min。型砂含水5.5%左右，以好造型為準(zhǔn)，盡量少加水。

（2）全部以回用舊砂混制的配方及工藝

舊砂回用的收集要求：開箱落砂時(shí)必須先清除鐵豆及所有非M2S砂材料。落箱后，對(duì)舊砂進(jìn)行除鐵磁物處理。

落箱進(jìn)震碎或人工拍碎的舊砂團(tuán)塊，100%舊砂回用時(shí)，在混砂機(jī)內(nèi)十混碾2-3min，以無舊砂團(tuán)、粒為準(zhǔn)。再加水7%-8%（以型砂柔軟，好造型為準(zhǔn)），混碾2-8 min。100%舊砂回用時(shí)除加水外，不再加入任何粘結(jié)劑材料。

（3）芯砂配制工藝

對(duì)于復(fù)雜鑄件，芯砂另配：M2S新砂100%，加膨潤(rùn)土8%-10%，加桂林1#粘結(jié)劑2%?；熘乒に嚺c新砂的混制相同。

M2S新砂100%加水玻璃6%-10%，并吹CO2硬化。

100%舊砂回用單一砂時(shí)，對(duì)有特殊表面質(zhì)量要求的鑄件（如有字母、符號(hào)或表面粗糙度要求，或磨片細(xì)小齒部），則要用12目手篩將單一砂篩一點(diǎn)，蓋住模型，填實(shí)齒部，再真充M2S單一砂，沖搗結(jié)實(shí)。

2.2潮模生產(chǎn)中、小型鑄件的透氣、出氣工藝

（1）上、下箱，尤其是上箱要扎Φ12-14mm的暗出氣孔，對(duì)大平面鑄鋼件在上箱兩邊加開出氣道及出氣冒口與外界相通。泥芯出氣道也必須與外界連通，以利排氣。

（2）合箱澆注 鑄型型面發(fā)白，形成一層硬殼方許合箱，且一經(jīng)合箱必須于4h內(nèi)澆鑄。若現(xiàn)做現(xiàn)澆，在1-2h內(nèi)型砂表面未發(fā)白硬化，則需對(duì)型及芯表面斷續(xù)3次，每次10s的吹烘。使其型、芯表面發(fā)白硬化方可合箱。

（3）合箱箱底墊砂必須留有引氣槽，澆注時(shí)必須在擋好渣的前提下，對(duì)多出氣孔用明火引氣，以免放炮。

3 采用鎂鎂橄欖石砂的經(jīng)濟(jì)效益

這里以月產(chǎn)高錳鋼200t的生產(chǎn)規(guī)模為例，采用潮型工藝，與采用水玻璃、石英砂的原工藝進(jìn)行生產(chǎn)成本的對(duì)比分析。

3.1造型材料的成本對(duì)比

（1）生產(chǎn)儲(chǔ)備反復(fù)使用的常規(guī)砂量150t。M2S的實(shí)際損耗量按鑄件重量5%計(jì)，即每月耗M2S砂10t，按M2S砂到廠價(jià)800元/t計(jì)，全年耗費(fèi)為9.6萬元；桂林1#粘結(jié)劑估價(jià)4460元/t，年耗0.91萬元；膨潤(rùn)土耗量每年0.3萬元。全年造型材料耗費(fèi)合計(jì)10.81萬元，平均每噸鑄件的造型材料成本為45.04元。

（2）水玻璃七0砂成本 常規(guī)儲(chǔ)備砂量150t,以50%可回用作背砂計(jì)，每月耗新砂100t，七0砂到廠價(jià)為每噸90元，全年為10.8萬元，全年廢砂外運(yùn)的運(yùn)費(fèi)為3.6萬元；CO2硬化劑每年16.2萬元；水玻璃全年消耗為8.82萬元。合計(jì)年耗造型材料39.42萬元，每噸鑄件的造型材料成本是164.25元。

因此采用M2S潮型砂與水玻璃七0砂相比，每噸鑄件節(jié)省造型材料費(fèi)119.21元（降低72.6%),全年可節(jié)約造型材料費(fèi)用28萬多元。

3.2清理成本的對(duì)比

M2S潮型砂生產(chǎn)高錳鋼鑄件潰散性好，鑄件表面極易脫砂，無夾砂、粘砂現(xiàn)象，鑄件輪廓清晰，無折縫。每噸鑄件的清理成本約10元；而以七0砂生產(chǎn)高錳鋼件時(shí)，因粘砂嚴(yán)重，鑄件表面極難清理，有的需要水瀑（退火）清理，每噸耗費(fèi)人工、設(shè)備、材料費(fèi)80元。

3.3廢品率的對(duì)比

生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用M2S砂潮型工藝的廢品率比原先工藝減少8%-15%，以8%計(jì)，全年減少廢品192t,節(jié)省成本達(dá)30.72萬元。

3.4總體經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)以上三項(xiàng)因素合計(jì)，采用M2S砂潮型工藝可使綜合生產(chǎn)成本降低85.3%,每噸鑄件綜合成本可節(jié)省317.21元，全年可增加效益716.13萬元。

按照以上核算，尚未計(jì)入提高生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期等有利因素以及無毒、環(huán)保等優(yōu)越性帶來的經(jīng)濟(jì)效益。所以，采用M2S砂和桂林1#粘結(jié)劑進(jìn)行潮模工藝生產(chǎn)高錳鋼和合金鋼件是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、符合環(huán)保要求的新工藝今后將日益顯示出其優(yōu)越性，為鑄造業(yè)所廣泛采用。