用于铸件品质改善的方法技术

通过使用来自铸造厂中现存的废料流的回收的添加剂的用于改善的型砂性能的系统和方法。砂、粘土和含碳有机组分为湿式回收自湿砂铸型铸造厂灰尘回收系统。可将砂和非砂部分进行进一步处理以降低水含量或调整不同组分的水平以产生用于新的湿砂铸型的产生的预混合料添加剂，与通常采用的传统预混合料相比，其可展示在环境温度和高温下改善的性质。在一些实施例中，获得了具有降低的硫含量的预混合料。在几个实施方案中，从袋滤室灰尘或来自机械回收的灰尘获得的非砂部分包括提高了的膨润土要求和碳的水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】通过使用来自铸造厂中现存的废料流的回收的添加剂的用于改善的型砂性能的系统和方法。砂、粘土和含碳有机组分为湿式回收自湿砂铸型铸造厂灰尘回收系统。可将砂和非砂部分进行进一步处理以降低水含量或调整不同组分的水平以产生用于新的湿砂铸型的产生的预混合料添加剂，与通常采用的传统预混合料相比，其可展示在环境温度和高温下改善的性质。在一些实施例中，获得了具有降低的硫含量的预混合料。在几个实施方案中，从袋滤室灰尘或来自机械回收的灰尘获得的非砂部分包括提高了的膨润土要求和碳的水平。【专利说明】相关申请本申请要求2011年6月23日提交的美国临时专利申请61/500，499的权益。
本专利技术主要涉及砂型铸造成型领域和铁(及其他金属)的铸造的改善，因为其涉及铸造厂中的铸型介质的回收，所以更特别涉及在形成铸型(在铸件的生产中将熔融的铁浇注到其中)中采用的砂型介质的改善。
技术介绍
湿型铸造是用于形成铸造金属制品的众所周知的方法。在该方法中，用于制造铸件的铸型形成自主要为用于一个或多个铸件的生产的砂和膨润土的铸型介质。一旦铸件在该铸型中凝固，该铸型被破坏且铸造循环结束。可将该铸型介质的部分再利用，用于另一个铸造过程，但是，该铸型介质的相当大的部分作为铸造废料离开铸造厂。仅在美国，铸造废料以每年约6?10百万立方码的速率积累。伴随着填埋面积和运输增长的成本的大体积的铸造废料成为问题。铸造是古老的技术，其中在砂型中限定了空腔，然后向其中浇注熔融的金属。在金属冷却之后，移除该铸造制品，通常在移除过程中将该砂型破碎。用于形成该砂型的通常的和基本的工序是在模型周围压紧砂型介质，且然后移除该模型，剩下具有该模型构造的空腔。为了使砂保持其成型的、限定空腔的构造，在混合物中包括了产生砂粒粘着的粘合剂。粘土长期以来被接受且其为合适的粘合剂。粘土是一个通用术语且包括一大组水合铝硅酸盐矿物。单独的矿物晶粒在尺寸上变化下降至微观尺度。当受潮时，粘土是韧性和塑性的。当受潮且然后干燥时粘土变硬，特别是当在升高的温度下干燥时。在铸造条件下湿的膨润土产品表现更好。本专利技术在所谓的湿型铸造为标准作法的铸造中特别有用。湿型铸造包括了如下方法，其中将熔融的金属浇注到砂型中，同时砂型仍然保持已添加用来驱动粘土的粘结性质的水分。用于铁铸造的砂型介质包含三个基本组分，即砂、粘土和精细研磨的烟煤(通常在商业中作为“粉状烟煤”而为人所知)。在使用中，采用水将砂型介质润湿以提供能够在模型周围压紧以形成铸型空腔的介质。湿砂铸型一般包含约86重量％?90重量％的砂和多种非砂组分，包括8重量％?10重量％的膨润土、2重量％?4重量％的有机添加剂和2重量％?4重量％的水分。在模型移除之后，将熔融的铁浇注到铸型空腔中，同时砂型介质仍然处于其受潮的或“湿的”条件下。当将熔融铁浇注到铸型中时，在铸型空腔表面上的和紧邻该表面的粉状烟煤在熔融铁的热量下分解。该分解的产物为在铸型空腔和浇注的铁之间的界面处的石墨形式的单质碳。该单质碳主要起到能使该凝固的铸件从该铸型释放而没有砂粒的功能。该单质石墨的第二个益处是其倾向于将铸型空腔的表面变平，由此在铸造制品上产生更光滑的表面。对于铸造厂来说，商业的良好确立的作法是购买“预混合料”，其包括粘土组分和碳组分。铸造厂然后将该预混合料与来自当地来源的砂混合以提供在操作中使用的砂型介质。在砂型介质“湿的”条件下，即当将其润湿时，砂型介质具有砂型介质的足够的粘结强度是最为关键的。在被压紧以限定空腔后，该湿的铸型介质优选具有足够的强度以经受住移除模型的任何力，使得该空腔构造保持为完整无缺。然后，当处于湿的阶段时，砂型介质优选具有足够的强度以经受住在制备铸型，以将金属浇注到空腔中的过程中，将该铸型移动和以不同的方式将其再定位的力。而且，该砂型介质优选具有足够的粘结强度以经受住将熔融的铁浇注到该空腔中的液压力。湿的铸型的干燥发生极其迅速，且可在该金属仍为熔融的、且继续在铸型结构上施加液压力时发生。因此，该铸型介质的干强度在确保该铸型的整体性保持到获得合适构造的铸造制品结束时是关键的。砂型介质的另一个显著的目标性的特征是透气性。优选相对高的透气性以防止当将熔融的铁浇注到该铸型空腔中时对铸型造成的损坏。这指出当将熔融的金属浇注到该铸型空腔中时，通过铸型介质置换空气。更重要地，因为该砂型介质是潮湿的，蒸汽可以相当剧烈或爆炸性的方式产生。该蒸汽优选通过具有最小的气流阻力的铸型介质排出。由此，多孔铸型结构优选具有相对高的透气性。强度特征和透气性能够确定目标，且现在确立了用于砂型介质的可接受的湿态强度和干态强度，及透气性。在已铸造一件物品之后，将该砂型破坏且然后将其积累用于再次使用。过量的铸型介质，即，不能再次用于随后的铸造循环的铸造废料在铸造厂中的几个位置处产生。铸造废料的组成和颗粒尺寸分布可根据将其收集的铸造厂的地区而变化，但大体上将铸造废料分为两个主要类别，即“铸型废料”和“袋滤室灰尘/来自机械回收的灰尘”。短语“铸型废料”意指落砂期间产生的来自破坏的湿砂铸型和型芯、输出流的过量的铸型介质。在许多湿型铸造厂中，铸型介质一般含有约80重量％?约90重量％的砂、约6重量％?约10重量％的膨润土和约I重量％?约4重量％的有机添加剂。铸型废料包括涂覆有粘结剂及单独的砂粒的砂、膨润土和有机添加剂。已努力通过机械回收从砂除去该粘结剂使得该砂足够干净以在型芯的生产中再次使用以降低铸型废料的积累。在该过程中，除了能回收以重量计成本是砂的数倍的膨润土和有机添加剂以外，还回收了砂。机械回收的一个缺点是原砂的成本在许多地理区域足够低，使得砂回收的资本投入在经济上是难以实施的。铸造废料流的一大来源包括砂的细颗粒、膨润土、有机添加剂和在铸造厂的抽气系统中收集的碎屑。该铸造废料通常在铸造厂中称为“袋滤室灰尘”。袋滤室灰尘含有明显多于铸型废料的膨润土。袋滤室灰尘一般包含约40%?约70%的砂、约20%?约50%的膨润土和约10%?约30%的有机添加剂。之前的努力已公开了液压和机械分离过程，其回收袋滤室灰尘的砂、膨润土和有机组分，虽然该回收产物的利用目前是未知的。参见美国专利6，554，049 和 6，834，706。因此，存在降低离开湿型铸造厂的铸造废料量的长期需求。也存在对于回收砂的方法的长期需求，该砂具有用于铸造厂中以制造型芯和湿砂铸型的且其可在随后的铸造过程中产生优质铸件的足够的品质。在本领域中也需要回收砂、膨润土和有机添加剂以降低作为原料而进入铸造厂的原始材料(预混合料)的量的方法。经过一段时间添加新的量的粘土和煤添加剂变得必要。类似地，也添加新的砂是通常的作法。这不仅保持了大体上恒定比例的砂、粘土和煤组分，还补偿了灰分的积累，该灰分为粉状烟煤的分解物的副产物。已发现以上所讨论的、包括粘土组分和碳组分的预混合料在本领域，由于几个优点而具有可接受性。主要在通过利用较少的预混合料和/或通过降低预混合料中的碳质材料的总量来使成本最小化的能力方面发现了这些优点。进一步，证明了在回收砂型介质中使用的附加的、“补充”预混合料的量得到降低。另一个要注意的因素是在模型周围(在通常的情况下)将湿砂铸型介质压紧，以形成铸型空腔。砂型介质的特性可对介质的“加工性能”和压紧介质(即致密化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种型砂添加剂，包含经减水的非砂部分和砂部分，其中所述非砂部分包含粘土组分和碳组分，且其中所述非砂部分和所述砂部分回收自湿砂灰尘湿式回收装置，由此灰尘能够产生自袋滤室灰尘/机械回收灰尘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·S·拉菲，M·皮内，C·格雷弗霍斯特，
申请(专利权)人：SB工业矿石北美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US