型砂

目前，型砂冷却装置的品种、规格很多，主要有冷却滚筒、双盘冷却器和冷却沸腾床等，都是利用水分蒸发冷却型沙。其中，冷却沸腾床效果较好。
2.旧砂的水分控制
几乎所有的铸造厂都检查和控制混成砂的水分，但是，对于严格控制旧砂水分的重要性，很多铸造厂的领导和技术人员还缺乏足够的认识。
进入混砂的旧砂水分太低，对混砂质量的影响可能并不亚于砂温过高。
3.旧砂温度和水分的控制
通常把40℃以上的旧砂称为热砂，使用热砂会导致混砂效率降低及型砂水分波动，造型机模板粘砂，起模困难，不易紧实，铸件容易出现粘砂、冲砂、气孔等缺陷。因此，应把砂温作为旧砂管理的重要项目，并控制在低于室温15℃(夏季＜40℃)。
理论上，旧砂每蒸发1％的水可使旧砂降温25℃。目前旧砂冷却设备如双盘冷却器、沸腾冷却床等已比较成熟，并配备测温增湿系统，能有效控制旧砂的冷却。在旧砂降温后，使旧砂保持一定的水分是十分必要的，让膨润土有充分的膨润时间，旧砂增湿系统尽可能提前，并保持一定的砂量，保证旧砂在进入混砂机之前至少有2h以上的膨润时间。旧砂水分的控制范围一般为型砂水分的60％～70％，并做到定期检测、及时调整。
值得注意的是，在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天，粘土湿型砂仍是最重要的造型材料，其适用范围之广，耗用量之大，是任何其他造型材料都不能与之比拟的。据报道，美国钢铁铸件中，用粘土湿型砂制造的占80%以上；日本钢铁铸件中，用粘土湿型砂制造的占73%以上
适应造型条件的能力极强，也是粘土湿型砂的一大特点。1890年震压式造型机问世，长期用于手工造型条件的粘土湿型砂，用于机器造型极为成功，并为此后造型作业的机械化、自动化奠定了基础。近代的高压造型、射压造型、气冲造型、静压造型及无震击真空加压造型等新工艺，也都是以使用粘土湿型砂为前提的。
(4)型砂水分下降，湿压(剪)强度不变(或水分不变，湿压(剪)强度下降)，在起模时型腔容易损坏，铸件夹砂、砂眼等缺陷增加，则表明型砂中有效膨润土含量降低了，应适当提高膨润土加入量。
(5)水分和湿压强度未变，透气性下降，则表明砂的粒度已变细，或砂中的粉尘已增加，应适当提高新砂加入量。
(6)新砂加入量不变，而型砂含泥量增加，粘土、煤粉加入量提高，则型砂的除尘系统有问题。
各种新工艺的实施，使粘土湿型砂在铸造生产中的地位更加重要，也使粘土湿型砂面临许多新的问题，促使我们对粘土湿型砂的研究不断加强、认识不断深化。
现今，随着科学技术的速发展，各产业部门对铸件的需求不断增长，同时，对铸件品质的要求也越来越高。现代的铸造厂，造型设备的生产率已提高到前所未有的水平，如果不能使型砂的性能充分适应具体生产条件，或不能有效的控制其稳定、一致，则不用多久就可能将铸造厂埋葬于废品之中。
(1)紧实率正常，有效膨润土含量在工艺要求范围内，而水分增高(或降低)，说明型砂死粘土粉尘已增多(或降低)，应增加(或降低)新砂加入量。
(2)有效膨润土、紧实率、水分都在工艺要求范围内，湿压(剪)强度降低，表明混砂效率降低，应检查混砂机和混砂工艺。
(3)型砂的水分未变，湿压强度升高(或水分升高，湿压强度未变)，铸件表面比较光洁，起模性好，则表明型砂中有效膨润土含量已升高，应适当降低膨润土加入量。
为尽可能达到上述控制状态，应减少砂处理系统整体砂量的波动，时刻关注铸件种类、材质、砂铁比、铸件模数的变化，通过在线检测或型砂化验室的检测数据及时调整型砂配方，控制型砂组分的变化，控制好砂温和稳定旧砂水分，严格控制型砂紧实率及强度的波动，达到有效控制砂处理系统和保证型砂质量的目的。
1.砂量的控制
使型砂冷却，最有效的办法是加水，但是，简单的加水，效果是很差的。一定要吹入大量空气使水分蒸发，才能有效地冷却。
以下，给出一个简略的计算比较：
型砂的比热大致是：9.22×102J/kg·℃，水的比热是：4.19×103J/kg·℃，水的蒸发热是：2.26×106J/kg，1吨砂中加20℃的水10kg(加水1%)，使其温度升到50℃，所能带走的热量为4.19×103 ×10×30，即12.57×105J。1吨砂温度降低1℃，需散热9.22×102×1000 J，即9.22×105 J。
一.旧砂的处理
用粘土湿型砂造型，浇注以后，除贴近铸件的部分型砂中活性膨润土受热失效成为死粘土外，大部分型砂可以回收使用。这是粘土湿型砂的主要优点之一。
配制粘土湿型砂时，旧砂用量一般都在90%以上，如果对旧砂的处理不当，无论怎样加强混砂，无论添加什麽辅助材料，都不可得到好的型砂。所以，对旧砂进行有效的处理，是保证型砂质量的前提。
所以，在旧砂中加水1%，只能使温度降低24.5℃。
使1吨砂中的水分蒸发1%(10kg)，能带走的热量为2.26×107J，却可使砂温降低24.5℃。
以上的分析表明：简单地向皮带机上加水或向砂堆洒水，冷却效果是很差的。即使加水后向砂表面吹风，也不能有多大的改善。加水后，要使水在型砂中分散均匀，然后向松散的砂吹风，使水分迅速蒸发，同时将蒸汽排除。
】介绍高密度造型砂处理系统旧砂的质量要求及含泥量、旧砂温度和水分等方面的控制经验，阐述了通过对型砂性能的检测及分析来保证型砂品质的方法。
近年来，我国铸造企业特别是新兴铸造企业采用高压造型、气冲造型、无箱射压造型等高密度造型方式的越来越多，造型工艺水平起点高，相应地对砂处理质量的控制要求也越来越高。高密度造型型砂管理与常规型砂管理有很大不同，特别是对旧砂控制要求更为严格。对型砂质量控制的首要任务是稳定型砂系统的砂量平衡，减少型砂各组分的波动。型砂系统控制好的理想状态应满足以下几个条件：
较好的做法是：在旧砂冷却过程中充分加水冷却后所含的水分略低于混成砂。这样，从砂冷却到进入混砂机还有一段相当长的时间，水可以充分润湿旧砂砂粒表面上的膨润土。
(1)旧砂(或新旧砂混合)有效周转量为造型线型砂需求量的两倍以上。
(2)砂芯流人量及新砂加入量总和＜3％。
(3)旧砂破碎筛分系统良好，旧砂均匀无砂团。
(4)旧砂砂温不高于室温15℃(夏季＜40℃)。
(5)混砂前旧砂保持在型砂水分的60％～70％。
(6)旧砂(或新旧砂混合)含泥量控制在7％～11％。
试验研究和经验都已证明，加水润湿干膨润土比润滑湿膨润土难得多。型砂中的膨润土和水，并非简单的混在一起就行，要对其加搓揉，使之成为可塑状态。这就像用陶土和水制陶器一样，将水和土和一和，是松散的，没有粘接能力；经过搓揉和摔打，使每粒土都充分吸收了水分，就成为塑性状态，才可以成形，制成陶器毛坯。
铸型浇注以后，由于热金属的影响，很多砂粒表面上的土-水粘结膜都脱水干燥了，加水使其吸水恢复塑性是很不容易的。旧砂的水分较低，在混砂机中加水混碾使之达到要求性能所需要的时间就越长。由于生产中混砂的时间是有限的，旧砂的水分越低，混成砂的综合质量就越差。目前，各国铸造工作者已有了这样一种共识：进入混砂机的旧砂，水分只能比混成砂略低一点。
砂处理系统中的砂量是不断变化的，保持旧砂系统适当砂量是型砂管理的基础，随着铸件种类的不同，砂芯带人量的多少不一样，旧砂总量不断波动。随着覆膜砂芯、冷芯的推广使用，砂系统中的砂量一般是过剩的。砂量过剩时应将品质不好的旧砂从系统中排掉，并定点存放，以备砂量不足时投入系统中循环使用，时刻保持旧砂量的稳定。
2.含泥量的控制
含泥量主要指粒度＜0.022mm的微粉含量。型砂含泥量是影响型砂含水量、强度、韧性和透气性等性能的重要参数，因此运行良好的砂处理要经常检测旧砂中的含泥量，旧砂中的含泥量一般控制在7％～11％之间，当含泥量＞11％时，会造成型砂性能恶化；当含泥量＜7％时，型砂中吸水组分含量太低，造成型砂水分波动大而不易控制，同时型砂透气性高影响铸件的表面粗糙度。旧砂含泥量主要来源于以下几个方面：
随着科学技术的发展，目前采用粘土湿型砂的铸造厂，一般都适合其具体条件的砂处理系统，其中包括：旧砂的处理、新砂及辅助材料的加入、型砂的混制和型砂性能的监控。
粘土湿砂系统中，有许多不断改变的因素。如某一种或几种关键性能不能保持在控制范围之内，生产中就可能出现问题。一个有效的砂处理系统，应能监控型砂的性能，如有问题，应能及时加以改正。
由于各铸造厂砂处理系统安排不同，选用的设备也不一样，要想拟定一套通用的控制办法是做不到的。这里，打算提出一些目前已被广泛认同的控制要点。各铸造厂认真地理解了这些要点之后，可根据自己的具体条件确定可行的控制办法。而且，还要随着技术的进步和工厂的实际能力(包括人员和资金)不断改进对型砂系统的控制。
多高温度的砂算是热砂？判断热砂的温度界限，是看其是否使混砂、造型及铸件质量方面出现问题。对此，许多研究者从个方面进行了研究；有人研究了型砂温度对其性能稳定性的影响；有人研究了温度对膨润土-水系统流变性的影响；有人研究了型砂温度与铸件质量的关系。各方面的研究，得到了一致的结论，即：为保证型砂的性能稳定，温度应保持在50℃以下。
我公司砂处理系统型旧砂的控制工艺及检测项目如表1、表2所示
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(1)膨润土在600℃左右失去结品水，成为死粘土，这是含泥量的主要来源。
(2)辅料在浇注过程中燃烧而成为灰分并残留在旧砂中。
(3)浇注过程中，硅砂受热膨胀，复合砂粒破碎而微粉化。
(4)混砂时的机械力ຫໍສະໝຸດ 部分硅砂颗粒破碎而微粉化。 (5)添加新砂、膨润土、辅料时带入的微粉。
含泥量的控制：①主要是控制膨润土及辅料的加入量，在保证起模良好，铸件无落砂及冲砂的前提下，尽量降低加人量，同时最大程度地发挥?昆砂机的}昆砂效果，保证合适的混砂时间。②通过除尘系统除去旧砂中的微粉，振动落砂机处除尘器中的灰分是严禁回用的，双盘冷却器及精细筛处除尘器中的灰分视控制能力是可以回用的(其中有效成分在60％以上)。③补加新砂(溃散砂芯)稀释旧砂中的泥分所占的比例，同时保持膨润土量与补充砂加入量的平衡。
1.旧砂温度的控制
热砂问题，已被公认为粘土湿型砂铸造必须面对的最大问题。型砂温度太高，铸件容易产生夹砂、表面粗糙、冲砂、气孔等缺陷。热砂对铸件质量的负面影响，主要由于以下几个方面：
·由于热砂使水分蒸发，混砂时无论怎样注意，也难以控制型砂的性能；·将热型砂送往造型机的过程中，由于水份损失，型砂性能改变，造型时实际上用的型砂，其性能与混砂时控制的性能差别很大；·造型时，热型砂的水分容易在模样表面上凝结，型砂粘模；·合型后，热砂的水分蒸发，凝结在冷的芯子上，会使芯子的强度降低，铸件也易于产生气孔；·如果旧砂要贮存在砂斗中备用，则热砂容易粘附在砂斗壁上。严重时，砂斗四周堵满了型砂，只剩中间一个孔洞，使系统中的型砂只有一部分周期使用，这部分型砂周转快、温度又会进一步提高，使热砂问题更加严重。
我公司砂处理系统的旧砂处理工艺及控制流程如下图所示：
4.型砂性能的检测与控制
高密度型砂质量的控制主要依靠日常型砂性能的检测及数据统计分析，定期对型砂组分的检验与调整，根据有效膨润土含量、湿压与湿剪强度、紧实率、水分和透气性等检测数据分析、判断砂处理系统运行质量。下面是我们在型砂控制过程中经常出现的异常情况的原因分析及控制措施。