铸造烧结陶粒砂在实际生产中的应用

Equipment Manufacturing Technology No.02，2019

0前言

柳州五菱柳机动力有限公司（以下简称五菱柳

机）阳和工厂主要生产小型灰铸铁气缸体，

潮模砂静压造型，热芯合制芯工艺。一型四件；采用6T 的中频炉熔炼，8T 保温浇注炉自动浇注/切换手动浇注。浇注温度控制在1410~1430℃，采用中转包内孕育

加二次随流孕育的孕育方式。

我厂气缸体质量在34kg ~42kg 不等，均为直

列4缸小型排量类别（见图1）。为保证小型气缸体的紧凑排列，目前发动机的设计多为油道腔自上而下

的贯穿设计，水道腔环绕包围缸孔设计，故油道芯及水道芯因其位置、结构特点，芯子砂性能要求耐高

温、低发气量、易溃散、低膨胀。从而业内生产用覆膜砂大多采用添加一定比例的宝珠砂作为耐高温材料加入。其中我厂水道芯宝珠砂含量40%，油道芯宝珠砂含量60%。烧结陶粒砂的应用开拓了铸造用砂范

围，解决了目前宝珠砂因种种原因产量少的问题，对铸造产业的环保改善、效率提升均有积极意义。

烧结陶粒砂与宝珠砂性能上的接近，都具有粒型较圆、耐高温、低膨胀特性，

是很好的呋喃树脂覆膜砂加入品。在铸造行业内，

可以制出低发气量、耐高温、易溃散性能的覆膜砂芯子，是目前的主流工

艺，但由于环保、能耗、成本上的压力，烧结陶粒砂有着慢慢取代宝珠砂的趋势。

图1我厂某款气缸体

1宝珠砂（电熔陶粒砂）

退出应用的趋势近几年来，国家对环保的整治力度加大。铸造行

业也遵循着“既要金山银山、也要绿水青山”的号召，不断的改造升级。宝珠砂因其生产成品率低、环境

差、能耗高等特点，目前已有慢慢淡出应用的趋势，造成该趋势的原因有：

（1）成品率低。宝珠砂因其生产时，

部分原料会产生副产物为絮状的高铝棉（见图2），造成浪费；在制粒过程中，由于粒度难以控制，

部分目数较大及较小的砂粒不可再处理，会被当成废品处理掉，造成材料利用率低，成品率低。

铸造烧结陶粒砂在实际生产中的应用

韦幸，马江达，黄启丁，

魏五洲（柳州五菱柳机动力有限公司，

广西柳州545005）摘

要：使用铸造烧结陶粒砂代替宝珠砂来生产气缸体油道芯子和水道芯子，是提升目前铸造用砂环保能力及生产效率

的重要方法之一。通过调整烧结陶粒砂的添加比例及其覆膜砂配方比例，是可以使之性能达到与宝珠砂相近或相同的。关键词：环保；宝珠砂；烧结陶粒砂中图分类号：TG222

文献标识码：A

文章编号：1672-545X （2019）02-0146-04

收稿日期：2018-11-25

作者简介：韦幸（1990-）男，广西来宾人，助理工程师，工学学士，主要研究方向为灰铸铁铸造工艺及生产现场质量控制；

马江达（1987-），男，广西南宁人，工程师，工学学士，主要研究方向为铸造产品质量控制及改进；黄启丁（1983-）男，广

西都安人，铸造高级工，本科，主要研究方向为铸造工艺及现场质量控制；魏五洲（1987-），男，湖北随州人，工

程师，工学学士，主要研究方向为铸造工艺及现场质量控

制。

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《装备制造技术》2019年第02期

（2）生产环境差。因为宝珠砂生产会产生噪声、扬尘等危害，特别是铝矾土破时，会产生大量的粉尘，同时副产物为絮状的高铝棉极多，整个生产环境较差。

（3）能耗高。使用大功率电炉设备，使原矿石成融融状态。整个生产过程能耗极高；生产宝珠砂时，还需要用到石墨电极，石墨电极是易耗品，这就产生大量的石墨电极废料。

图2某厂宝珠砂生产设备被絮状物附着

综上，宝珠砂生产厂家面临着环保、成本压力，正逐步需找宝珠砂的替代品。

烧结陶粒砂便是其中一种较为有潜力，并已做到真正意义上生产的替代品。我厂覆膜砂供应商均实现了烧结陶粒的正常供应。

2宝珠砂在生产中的应用

宝珠砂，也称电熔陶粒砂，即对熔融状态下的优质煅烧铝矾土原料进行喷雾处理，使之再结晶成型的球状砂。

宝珠砂粒型好，粒形接近真圆，表面光滑，无凹凸脉纹，流动性好；具有低热导率，受热后膨胀小，也就是热膨胀小；主要成分是Al2O3，所以耐火度≥1790℃（耐火度高）。又因宝珠砂为圆形，烧结层颗粒之间为

点接触，能有效地降低烧结层的强度，使引流砂利用开浇，故宝珠砂广泛应用于树脂砂、水玻璃砂、覆膜砂。适于各种金属铸件，如碳钢、合金钢（高锰钢、高铬铸铁），铸铁、铸铜等[1]。

我厂使用宝珠砂生产气缸体的水道芯（见图3）

及油道芯（见图4），解决了因较长甚至分叉结构油道芯和弯曲结构水道在浇注受热情况下由于自身膨胀会发生相变，严重时甚至导致断裂问题。

图3我厂某款气缸体水套芯子

图4我厂某款气缸体油道芯子

3生产工艺简介

3.1宝珠砂生产工艺简介

宝珠砂工艺流程如下：

选料→高温熔化→造粒（制球）→筛分

工艺介绍：在电弧炉中加入铝矾土矿石原材料，利用电弧放电产生的高温电弧炉将铝矾土熔化成液态（温度达到2000℃以上），再以高压空气进行喷吹（空气压力在3~8kg/cm2），形成颗粒，筛分得到需要的目数。

3.2陶粒砂生产工艺简介

工序：磨粉→造粒（制球）→筛粉→烧结

磨粉：一般采用球磨机将铝矾土等主要材料研磨成细粉，一般研磨到800目以下，粒度会影响到后期的造粒和烧结，细粉更容易做成表面质量好的球。

造粒：一般采用圆盘造粒机，将粉料放入圆盘

机铝矾土矿

电弧炉

≥2000℃融化

空压机

3~8kg/cm2急速冷却

筛分

宝珠砂

按粒度要求

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