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我国造型材料60多年的进步有多大
发布时间:2016-10-11 19:45 来源:tommy 阅读:
铸造行业是机械工业中的基础行业,其他产业部门的发展也都离不开铸件,随着我国经济的振兴,铸造行业不断发展壮大。上世纪50年代初,我国的铸件产量微不足道,自2000年起产量就一直居世界各国的首位,目前铸件年产量约占全世界总产量的三分之一。60多年来的进步和发展,令举世瞩目。
 
  一、60多年来我国在造型材料方面的进步
 
  1950年以前,我国铸造生产单位造型工艺和造型材料的应用情况大体上是:
  (1)中、小型铸铁件为主,造型基本上都是用粘土湿型砂、手工作业,老式的震、压式造型机,如果不能说完全没有,那也是凤毛麟角。
  (2)少数大、中型铸铁件采用粘土砂烘干型,全部手工作业;
  (3)铸钢件产量很少,全部采用粘土砂烘干型,手工作业;
  (4)制芯方面,一般的芯子都用粘土砂制造,简单的芯子直接用湿芯,多数经烘干后使用。少数形状复杂的芯子用油砂制造。
  当时,绝大部分铸造厂家都没有混砂机,型砂都是堆在地面上,由工人用铁锨混合,所用的材料主要是天然含有粘土的原砂(天然粘结砂)。南京附近,六合一带产出的红砂质地均匀,粒度也很合适,一度闻名遐迩,应用广泛。天然粘结砂中的粘土与砂粒长时间共存,分布状态很好,在此基础上,添加部分天然硅和少量水,比较容易混匀,非常适用于缺少混砂机的生产条件。
  对型砂性能的控制,一般都没有检测条件,由老师傅用手握捏、凭手感判断其是否适用。
  现在,我国铸件年产量多于美国、日本、德国、英国、法国等主要工业国家铸件产量的总和。在造型材料方面,情况也大为改观:
  (1)在制造中、小型铸铁件方面,各种式样的高压自动造型生产线当在300条以上,由震、压式造型机组成的造型线更是不计其数。所用的型砂都用混砂机混制,一般都在现场检测型砂的主要质量参数,条件较好的铸造厂实现了性能的在线控制;
  (2)大、中型铸铁件基本上全都用树脂自硬砂造型,并配备有混砂机和砂再生设备;
  (3)铸钢件生产方面,完全淘汰了粘土砂烘干型,全部改用水玻璃砂或树脂自硬砂造型;
  (4)制芯方面,除少数小件采用粘土砂外,广泛采用采用各种树脂粘结砂制芯。大批量生产的铸件,普遍采用壳芯、冷芯盒等工艺,装备有制芯中心的企业也很多。
  由于造型材料涉及的范围很广,不可能在一篇短文中作比较全面的概括,以下,只能就造型材料所用主要原材料的情况,来回顾60年来铸造行业的进步和发展。
 
  二、造型材料所用主要原材料的供应条件
 
  60多年前,全国没有一家专业为铸造厂提供造型材料的企业,对相关的资源条件也知之甚少,各铸造厂所需的造型材料,只能自行就近寻求货源,材料的加工、处理非常粗放,也无法对原材料提出较高的质量要求。
  从第一个五年计划开始,我国就着手寻求铸造用硅砂的生产基地,随着铸造生产的发展,逐步建立了相当完整的造型材料生产、供应体系,产品质量也不断提高,这是保证我国铸造行业健康发展的重要条件。
 
  1.生产铸铁件所用的硅砂
  从内蒙的通辽、赤峰,到河北围场一带广大的地区,蕴藏有大量的天然沉积硅砂,虽然SiO2含量不太高(略高于90%),但粒形圆整,含泥量相当低,非常适合生产铸铁件使用。
  目前,已在通辽、赤峰、围场一带建立了大量设备条件很好的采砂场,全都采用水力分级。按用户的要求,也供应含泥量低于0.3%的擦洗砂。有的厂家还供应制造壳型、壳芯用的覆膜砂。
  这一带产出的天然硅砂,完全可以满足东北、华北地区铸铁件生产的需求。
  江西鄱阳湖沿岸,也蕴藏有大量天然沉积硅砂,SiO2含量大致与通辽一带的硅砂相当,而砂粒的形貌略逊一筹。这一地区的硅砂也已大量开采,并有完备的加工、处理设施,而且产品有水运之便,可满足华东及其周边地区铸铁件生产的需求。
  河南省中牟、新郑一带也蕴藏有大量沉积硅砂,虽然SiO2含量只有80%左右,粒形也以多角形为主,但洛阳拖拉机公司长期的生产实践证明,用于配制铸铁用粘土湿型砂是没有问题的。现在,这一地区已建立不少采砂场,而且大都装备有水洗、擦洗设备,是向河南、湖北等中原地区铸铁厂供应原砂的基地。
  生产铸铁件所用的硅砂,除以上所述的三个主要基地外,辽宁、河北、山东、江苏、四川、湖北、湖南、陕西、甘肃、新疆等地,也都有规模较小的矿源。
 
  2.生产铸钢件所用的硅砂
  生产铸钢件所用的硅砂,一般要求SiO2含量在95%以上。目前,主要产地是福建沿海一带,已逐步建立了很多规模相当大、设备条件良好的生产基地,产量完全可以满足我国铸钢行业的需求。
  福建沿海产出的天然硅砂,SiO2含量一般都在95%左右,大部分都可用于制造铸钢件,按照当地的习惯,将其分为“海砂”和“沉积砂”两种。
  “海砂”是取自海边潮间带附近的砂,杂质较多,SiO2含量一般在92%~97%之间,但砂粒基本上为圆形。海砂开采方便,而且在某一矿点开采后,可在海潮的作用下得到自然的补充。
  “沉积砂”大都沉积在海岸附近,矿点表面的覆盖土层大致厚1m左右,砂层一般在4~8m之间,供应的原砂SiO2含量大都在97%左右,但砂粒主要为多角形。
晋江地区沿海近百公里的海岸线一带都有硅砂矿源,目前主要生产供应“海砂”,年供砂量约20万吨。晋江中部砂区海砂的品位较高,SiO2含量94~97%,适合制造铸钢件用。
  晋江地区“沉积砂”的品位更高一些,目前基本上尚未开发利用。
  福建东山岛是优质硅砂的主要产地。东山“海砂”的含泥量低,SiO2含量95%~97%。东山的“沉积砂”品位更高,主要产地是梧龙和山只。
  福建平潭出产的硅砂主要是“海砂”和风积砂,SiO2含量为95%左右,颗粒形状也较好。
  福建长乐沿岸也有大量的硅砂可供开采,但其品位较晋江、东山和平潭的硅砂略低,SiO2含量为90%~95%。
  除福建沿海以外,广东新会、台山一带,海南东方、儋州一带,也都出产可供生产铸钢件的硅砂。
 
  3.铸造用膨润土
  1950年以前,我国铸造业界对膨润土还是非常陌生的。无论配制粘土湿型砂或是干型用砂,大多采用天然粘结砂,再加入天然硅砂和水,由人工混配而成。少数铸造厂用天然硅砂、粘土和水配砂,所用的粘土也是高岭土质粘土,当时有人称之为“陶土”,即现在通称的耐火粘土。
  在混砂条件很差的情况下,用天然硅砂、粘土和水配砂,很难调配均匀。50年代初期《机械工人》杂志就曾经介绍过一项提高混砂质量的经验:先将粘土和水调成泥浆,然后再加入砂中混合。
  现在,我国铸造行业中所用的粘土湿型砂,除个别特殊条件下用天然粘结砂外,基本上全都是以膨润土为粘结剂混配而成的。目前,我国铸造行业每年膨润土用量估计在120万吨以上。
  在铸造行业快速发展的推动下,我国很重视膨润土资源的开发,目前这一产业已具有可观的规模,除产量大幅度增长外,加工、处理的工艺也不断改善,产品质量已达国际水平。
  全世界现已探明的膨润土总储量约25亿吨,其中,美国、中国、和俄罗斯的储量最多,约占3/4,其次是西班牙、希腊和德国。全世界膨润土的矿藏中,钙基膨润土约占70%~80%,钠基膨润土的储量不多,主要在美国西部的Wyoming州及其周边地区,
  目前,全世界膨润土年产量约1000万吨,其中,美国约500~600万吨,中国250~300万吨,日本约60万吨,西班牙、希腊和德国都在50万吨左右。
我国膨润土矿藏分布很广,但主要是钙基膨润土,钠基膨润土目前尚未发现有开采价值的矿点,品位也不很好。
  我国膨润土的主要产区是辽宁建平、凌源、黑山一带,不仅储量丰富,而且出产的钙基膨润土品质很好,已成为世界各国关注的重点。许多国际知名企业,如世界最大的膨润土生产、供应厂商美国胶体公司(American Colloid Company),以生产人工活化钠基膨润土著名的德国南化公司,希腊的Silver & Baryte公司等,都已在这一带建立独资或合资生产企业。
  浙江的临安、余杭一带,安徽的黄山、铜陵、六安一带,河南信阳一带也有比较丰富的矿藏。
  此外,吉林、河北、山东。江苏、湖北、福建、广西、四川、新疆等省(区)也都有膨润土产出。
  由于国产膨润土中钙基膨润土占90%以上,为了提高粘土湿型砂的质量,目前铸造行业中所用的膨润土,除少数外资企业、合资企业自美国进口少量天然钠基膨润土外,大都是经活化处理的人工钠基膨润土。
 
  4.各种化学硬化型砂粘结剂
  自上世纪50年代以来,随着我国铸造生产的发展,各种化学硬化粘结剂都逐步在生产中应用,并建立了专业化的生产体系。
  最早应用的化学硬化粘结剂是水玻璃,起初是用土法熬制,随着铸造生产的发展,水玻璃的生产方法不断改善,质量也不断提高,现在,各种改性水玻璃、有机酯硬化剂都可充分供应,无匮乏之虞。
  我国各类树脂的应用起步较晚,上世纪70年代后期才开始应用,但发展速度很快。现在,各种呋喃树脂、诺沃腊克酚醛树脂、碱性酚醛树脂、酸硬化酚醛树脂、尿烷树脂和相应的硬化剂都能充分供应,品种齐全,不但满足国内需求,而且还有相当数量的树脂出口。目前,我国铸造用树脂的消费量和铸造树脂的产量均居世界各国的首位。

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