水のガラスの鋳造プロセスのアップグレード方案の検討と実践です

要:伝統的な水ガラス溶融型精鋳高汚染問題については、プロセスのアップグレード案を検討し、シリコンの薄いシェルプロセスを確認するために、プロセスを最適化アップグレードするためには、材料、グループツリー、シェルとワックス回収処理を徹底的に除去酸霧、ナトリウム塩の汚染だけでなく、鋳物の品質を向上させました。

1はじめにです

鋳型鋳造は、比較的中小の復雑な鋳物の生産に適した純成形プロセスです。塗料結着剤のタイプに応じて溶融型鋳造に分けることができます水ガラス型のシェル、シリコンのゾル型のシェルとシリコン酸のエチルタイプのシェルなどの3つの主要なプロセスのうち、前の2つは現在、国内のダイキャスト企業が広く採用している主流プロセスです。水ガラス接着剤鋳型鋳造(単に水ガラス鋳造)プロセスは、ほぼ60年以上の歴史がある中国の工業化のアプリケーションは、シェル材料、硬化剤とプロセスプロセス制御の多くの改善と革新的な革新を行っているが、その高汚染の問題を根本的に解決していません。

塩化マグネシウムは腐食性の高い塩化水素ガスに分解されます。

a.メインの型材はパラフィン、ステアリン酸を主にして、プロセスを使用して石鹸化反応が発生しやすくて、回収は通常塩酸を使って処理して、塩化水素の酸霧汚染が深刻です;型材は耐熱性が悪くて、強度が低いので殻を作る過程の落件率が高くて、廃棄型殻の排出量が大きいです。

b。制殻プロセスの化学硬化大量のナトリウム塩と塩化水素の酸霧汚染を発生し、塩化アンモニウム硬化はアンモニアガス汚染を追加します。塩化マグネシウムの代わりに塩化アルミニウムあるいは塩化アンモニウムをして硬化剤を作って、環境保護性と改善されて、硬化プロセスは同様にナトリウム塩を発生して、過程の中で焼いて残

塩化マグネシウムは腐食性の高い塩化水素ガスに分解されます。

c.タイプのシェルの酸化ナトリウム含有量が高く、高温強度が低く、厚さを増加することによって、シェル耐火材消費量、燃焼エネルギーの高い全体的な強度を保証します。

d.ワックスを脱ぐ時塩化アンモニウムあるいは塩酸を採用して硬化を補充して、アンモニアガスあるいは塩化水素酸霧汚染が存在します。

e.現在の塩化アンモニウム硬化水ガラス型シェルプロセスは、国の下位プロセスとして分類されており、塩酸は多くの場所で使用を禁止されている環境保護圧力の増加に伴って、伝統的な水ガラス型シェルプロセスの変形やアップグレードは必要不可欠です。2工程アップグレード案検討します

水ガラスの精製プロセスの高汚染の問題を解決するには、全体的に2つの思考回路は、最初のアップグレードされた本体プロセス、すなわち、型料と硬化剤、強度の高い型料と環境保護型硬化剤を使用して、シェルをキャンセル塩素塩硬化、脱ワックスとワックス処理をキャンセル塩化アンモニウムや塩酸の使用は、根源から除去します;2つ目は,従来の水ガラス鋳込み工法に代わって,環境に配慮した工法を採用することです。国内の研究を総合して、実施のレベルで、現在主に4種類の成熟したプロセス案が応用しています。案の説明と比較は表1に見ます。

水のガラスは主に以下の面で環境性の悪い鋳造プロセスです。

2工程アップグレード案検討します

水ガラスの精製プロセスの高汚染の問題を解決するには、全体的に2つの思考回路は、最初のアップグレードされた本体プロセス、すなわち、型料と硬化剤、強度の高い型料と環境保護型硬化剤を使用して、シェルをキャンセル塩素塩硬化、脱ワックスとワックス処理をキャンセル塩化アンモニウムや塩酸の使用は、根源から除去します;2つ目は,従来の水ガラス鋳込み工法に代わって,環境に配慮した工法を採用することです。国内の研究を総合して、実施のレベルで、現在主に4種類の成熟したプロセス案が応用しています。案の説明と比較は表1に見ます。

案1はエステル硬化水ガラス型シェルプロセス、すなわち砂を撒く層は有机エステルで硬化して、その長所はプロセスのレイアウトは大きな調整、設備改造費用が低いですが、半層塩化アルミニウム硬化のため、脱ワックスとワックス処理は依然として塩化アンモニウムまたは塩酸を使用して、ナトリウム塩と塩化水素汚染問題を完全に解消することはできません;型料と型殻の強度の低い問題も解決されていません。

案二は砂の殻の型のプロセスを覆って、プロセスの代替に属して、その最大の長所は生産サイクルが短くて、不足はただ一部の製品の生産に適用するだけで、しかも同様に環境保護性の悪い問題があります。樹脂の代わりに無機接着剤を使って環境問題を解決しようというのがこのプロセスの方向性ですが,まだ画期的な技術は実現していません。

案3はシリコンのゾルの薄いシェルプロセスで、プロセスのレイアウトの面で大きな調整をする必要はありません。シェルサイクルとコストは水ガラス型シェルプロセスよりも優れています。ナトリウム塩、塩化水素ガスとアンモニアガスの汚染をなくし、鋳物の品質も向上しました。

案4は鋳造業界の主流のシリコンのゾルプロセスで、このプロセスは環境にやさしいです、鋳物の寸法精度がCT4~CT3級に達することができます、表面の品質が質を向上させます。業界の主流のシリコンのゾル工芸で伝統的な水ガラス工芸を代替して、型、殻とワックスを作るのはすべて再び人の設備を投げる必要があって、殻を作るサイクルとコストの制約を加えて、水ガラスの鋳造企業に言うと、完全にこの案を受け入れるのは容易ではありません。

OCDE(品質、コスト納期と環境)の4つの指標を総合的に比較して、案3(シリコンの薄いシェルプロセス)は、水ガラスのダイキャストプロセスのアップグレードのための最適な案です。

3シリコンのゾルの薄い殻のプロセスの応用を実践します

環境保護と品質向上のニーズに基づいて、東風精鋳は近年、水ガラスプロセスのアップグレード技術研究に力を入れています。型料、組樹、制殻とワックス回収処理の方面から最適化アップグレードを行い、環境保護、コストと品質の優位性を持つ「シリコンゾル薄殻プロセス」を開発しました。

3.1型材最適化

型材の性能の制御は鋳物の品質と汚染物質の排出量を保証する重要なリンクです。型材最適化の主な目的は強度を上げてモジュールの落下率を減らし、同時に耐熱性を高めてワックス型の変形量を減らすことです。型を作る設備は前提の下で大きい調整をしないで、型の最適化は主に2種類の案があります:案の1は新型の低分子型の材料を採用して、この案は新しく建てる鋳造工場または工場に適します;案2は既存のパラフィン-ステアリン酸型材を強化して、その強さと耐熱性を高めます。

3.1.1新しい低分子材料応用です

「パラフィン+低分子ポリエチレン+第3セット(複合強化剤)」という技術を採用し、三級水煮、二級静置、一次強化のリサイクルプロセスで新低分子型材の開発に成功し、2013年10月に安徽省新工場で量産化を実現しました。この材料は曲がって安定した強度は3.5 MPaに達することができて、何回も循環して使用して強度が減衰しないで、型材料は「スラグ化」がなくて、型を作る効率はパラフィン酸と同じです。低分子型材料混合人のステアリン酸を考慮した後に回収性能が急激に低下して、強度も大きな影響を受けて、もともとはパラフィン-ステアリン酸型材料の職場を使用して、低分子型材料を使うリスクが大きいです。

3.1.2パラフィン-ステアリン酸型材強化です

低分子型混合人のステアリンは、ワックスの性能が急激に悪化していることを考慮して、ワックス机、貯蔵バケツ、回収バケツとパイプラインの中のステアリンを徹底的に除去することは困難です。元々は、パラフィン-ステアリン型を採用した職場は、低分子型に切り替えて大きな品質リスクがあります。優先案は、元々のパラフィン-ステアリン型を強化アップグレードし、その総合性能を大幅に向上させることです。です。

パラフィン、ステアリン酸型材の強化案はたくさんあります。簡単な案は66号や70号のような高さのパラフィンの代わりにいつもの58号や60号です。この案は型材の曲げ強度を約10%高め、耐熱性を2~3℃高めます。復合強化方案を採用して、すなわちマイクロワックスなどの多種の材料を混合して作った専用の強化剤を採用して、比例して型料の中に人を加えることができます。複合強化型材は、伸縮率を維持しながら3.2MPa以上の耐カーブ強度を20%向上させ、耐熱性を3~4℃向上させました。専用強化剤は、それ自体が優れた強度を持っていると同時に、パラフィン結晶を細かくすることができますので、強度安定性に優れています。

3.2ワックスモジュールツリープロセスのアップグレードです

ワックス基の型料の精鋳企業を使用して、長期的にずっとワックスの型の木を加熱する方式を採用して、木を作る時の石蠟の煙尘の濃度は6mgm」に達して、国家の標準の上限の3倍です。パラフィンの煙尘の基準値を超える問題を解決するために、ワックスベースの型料の接着ワックス組樹プロセスを開発して大量応用を実現しました。ワックスベースの型の材料のワックス型に対して、このプロセスの重要なポイントは適切な接着ワックスを選択することです、接着ワックスの選択

参考になるのは、次の3つです。a.現用型料の性能(例えば強度、収縮率など)に対して影響がありません;

b。接着強度(曲げ)>3MPaです。

c.85℃~95℃の範囲で液体に溶けることができます。接着ワックス組み木を採用したところ、パラフィン煙濃度がゼロになり、組み木作業環境が改善されました(図1)。

3.3シェルプロセスのアップグレード

全水のガラスのタイプのシェルまたはシリコンのゾル-水のガラスの復合型のシェルプロセスは短いシェルサイクルと低コストの利点を持って、その最も致命的な欠点は環境保護性が悪くて、ナトリウム塩と塩化水素のガスなどの汚染物質の排出の問題があります。シリカゾル型の殻は乾燥硬化方式を採用してシリカゾル凝固を促進して、水ガラス型の殻の化学硬化がもたらす汚染の問題を克服しました同時に酸化ナトリウム含有量が低いため、型の殻の高温強度が高くて、型の殻の厚さは水ガラス型の殻の30%-50%、耐火材料の消耗が少ない。鋳造業界は、完全なシリコンのゾル型シェルプロセスの採用、そのシェルサイクルとコストは通常、シリコンのゾル-水ガラスの複合シェル2~3倍、この2つの不足は、このプロセスの全面的なアプリケーションを制約します。

どのように水のガラスの型のシェルプロセスを最適化してアップグレードして、5年に及ぶ研究の仕事を展開して、最終的に採用したプロセスのアップグレード案は開発のために低コスト、短いサイクルの全シリコンのゾル型シェルプロセス代替のもとのシリコンのゾル-水のガラスの復合型シェルプロセスです。課題設定の前提条件は次の通りです。

a.制殻線を長くすることはできません、線制殻時間不変:

b.制殻総合コストは増加できません:

c.タイプシェル質量(表面粗さや強度など)は満足しています。研究グループは、シリル型ケース強化を切人点とし、コーティング層を高分子、繊維、無機強化剤の複合強化を行った。図2と図3はシリル型ケース複合強化前後の断面を比較したもので、強化後のコーティング層の砂粉間の接合がより均一になり、型ケースの総合性能が向上した。コーティング強化とともに、「温度+湿度+風速」を最適に組み合わせることでコーティングの急速な乾燥を実現し、背層シリゾルコーティングの乾燥時間を1h以内に抑えました。

研究チームは2016年2月に制殻線シリコンゾル-水ガラス復合型シェルプロセスを全面的に新型全シリコンゾルプロセスにアップグレードし、水ガラス型シェルの化学硬化による汚染問題を解決し、制殻サイクルとコストも改善しました。【図4】ケースプロセスのアップグレード前です

3.4ワックスとワックスの回収プロセスの優化制殻プロセスをアップグレードした新型の全シリコンのゾル型の殻の後に、ワックスは純粋な熱水を採用することができます(補充の硬化剤がない)ワックスを脱いでも、低圧蒸気ワックスを採用することができます、ワックスを脱いで環はもう塩化アンモニウムあるいは塩酸を使用しません。新しいタイプの低分子の型料を採用して、型料の石鹸化現象がなくて、ワックスは処理して人の塩酸を加える必要がなくて、塩化水素の酸霧の汚染問題がありません;強化した後のパラフィン-ステアリン酸型料を採用して、環境保護の圧力に基づいて、ろうは回収し続けてもとの塩酸処理プロセスを採用してすでに実行できなくて、ろう処理プロセスは至急最適化を行う必要があります。

パラフィン-ステアリン酸型料の回収処理プロセスは主に酸処理、電気解法と活性白土処理の3つの方法があります。酸処理は通常硫酸か塩酸で行い,電気分解法も硫酸で行うため,いずれも環境にやさしいものではありません。東風精鋳はワックスを活性白土で処理しようと試みましたが、最終的にワックスのロスは酸処理法の5-10倍で、工業化には適さないと結論付けました。復数回の試験検証を経て、東風精鋳武当山工場は最終的に塩酸の代わりに環境にやさしい無揮発性の有机酸をワックス処理しました。回収処理したワックスは強度と灰分の指標はすべて合格です。