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鑄造石英砂的歷史與發展

點擊次數：676更新時間：2018-04-09
鑄造石英砂的歷史與發展
      鑄造生產中用來配制型砂和芯砂的一種造型材料。在用粘土作為型砂粘結劑的情況下，每生產1噸合格鑄件，大約需要補充1噸新砂，因此在砂型鑄造生產中鑄造石英砂的用量*大。
　　簡史 　中國在公元17世紀已使用硅砂作造型材料，用于制造鐘、鏡、鍋和火炮等鑄件。但早期使用的多為天然含粘土的硅砂即山砂和河砂，它有較好的可塑性，可直接用于制造鑄型和型芯，適于當時手工生產的條件。進入工廠化的大規模生產后，特別是造型機械化后，這種天然含粘土的硅砂性能的均一性差，型砂的質量難以控制，不能滿足工藝要求，因此開始采用低含泥量的天然硅砂和將硅石破碎制成的人工硅砂。同時，也擴大了各種非硅質砂的使用。樹脂砂造型造芯工藝的應用和發展，對鑄造用砂的質量又提出了更高的要求，如細粉少，比表面積小，耗酸值低等。此外，對砂粒大小形狀和粒度分布狀況也有了新的要求。一些缺乏優質砂源的國家還發展了硅砂洗選技術，以提高硅砂的品位和質量。
鑄造石英砂基本要求 
　鑄造石英砂應滿足以下的要求：
  ①較高的純度和潔凈度，以硅砂為例，鑄鐵用砂要求SiO2含量在90％以上，較大的鑄鋼件則要求SiO2含量在97％以上；
  ②高的耐火度和熱穩定性;
  ③適宜的顆粒形狀和顆粒組成;
  ④不易被液態金屬潤濕；
  ⑤價廉易得。
顆粒形狀和組成 　
  鑄造砂的顆粒形狀和顆粒組成對型砂的流動性、緊實性、透氣性、強度和抗液態金屬的滲透性等性能有影響，是鑄造砂質量的重要指標。
　　顆粒形狀 　鑄造石英砂的形狀一般有3種。
  ①圓形砂:顆粒為圓形或接近于圓形，表面光潔，沒有突出的棱角。
  ②多角形砂:顆粒成多角形，且多為鈍角。
  ③尖角形砂：顆粒成尖角形，且多為銳角。鑄造石英砂的顆粒形狀一般以角形系數（砂子實際比表面積／砂子理論比表面積）來表示。
　　顆粒組成 　砂子的顆粒組成是用篩號來表示的，測定的方法是將經水洗去泥分烘干后的干砂倒入標準篩，再放到篩砂機上篩分，篩分后將各篩子上停留的砂子分別稱重，通常用標準篩篩分后砂粒*集中的3個相鄰篩子的頭尾篩號表示顆粒組成。
　　鑄造砂種類和用途 　鑄造砂按礦物組成不同分為硅砂和非硅質砂兩大類。
　　硅砂又叫石英砂，主要礦物組成為SiO2。
  ①天然石英砂：用于有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。
  ②精選水洗烘干石英砂：用于以有機物作為粘結劑的各種型砂和芯砂。
  ③高白水洗烘干石英砂：用于鑄鋼件的型砂和芯砂。
　　非硅質砂 　非硅質砂種類較多，用途各異。
  ①石灰石砂：由石灰巖破碎而成，主要礦物組成是CaCO3，用于鑄鋼件的型砂和芯砂。
  ②鋯砂:主要礦物組成是ZrO2•SiO2，用于大型鑄鋼件及合金鋼件的芯砂或砂型的面砂，或將其粉料用作涂料。
  ③鎂砂：主要礦物組成是MgO，用于高錳鋼鑄件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。
  ④鉻鐵礦砂：主要礦物組成是鉻鐵礦FeO•Cr2O3，用于大型或特殊鑄鋼件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。
  ⑤剛玉砂：主要礦物組成是剛玉α-Al2O3，用于熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料。
  ⑥橄欖石砂：主要礦物組成是橄欖石(MgFe)2SiO4，用于鑄鐵件、有色合金鑄件以及高錳鋼鑄件的型砂和芯砂。
　  自然界中硅砂資源充足，但適合鑄造用的SiO2含量高的天然硅砂并不太多。中國于1951年開始，對境內的鑄造石英砂資源陸續進行了普查，但主要限于交通干線和主要工業城市附近。普查結果表明，中國可用于鑄造的天然硅砂資源十分豐富，分布范圍很廣。內蒙古哲里木盟，天然硅砂儲藏量達數億噸，其顆粒形狀接近圓形，SiO2含量為90％左右。福建晉江、東山的海砂，SiO2含量為94～98％，含泥量低，均是較好的天然硅砂。江西的都昌、星子、*修縣均有大量第四紀河湖相積沉硅砂，SiO2含量為90％左右，含鐵量低，堿性氧化物少，粒度均勻，是較好的湖砂。河南，安徽等地有豐富的易破碎的風化砂巖，可加工成人工硅砂，其SiO2含量在96％以上，可用于鑄鋼件的生產即鑄造石英砂。

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