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铸造废砂的再生利用技术与装备熊鹰（重庆长江造型材料（集团）有限公司）1 重庆长江造型材料（集团）有限公司简介重庆长江造型材料（集团）有限公司成立于1993年，是目前国内最大的专业生产覆膜砂、铸造辅料和铸造废旧砂再生处理的创新型高新技术企业。
在重庆北碚、湖北十堰、湖北仙桃、江苏昆山、四川成都、山东济南、云南昆明、内蒙通辽等地建有生产基地，现拥有近40条具有国际先进水平、电脑控制的全自动化覆膜砂生产线和铸造废旧砂再生生产线，年生产铸造用原砂、覆膜砂和再生铸造废旧砂的能力已超过每年80万吨，2010年销售总收入达到4.5亿元。
我公司2001年通过IS09001:2000质量体系认证，是重庆市第一批循环经济试点企业，重庆市第一批高新技术企业及国家节能环保创新企业，并于2010年被中国铸造协会授予“铸造废弃物资源化试点基地”称号。
重庆长江造型材料（集团）有限公司从事铸造废旧砂再生回用的循环新技术已有10多年的历史。
铸造废旧砂循环再生，既解决了废旧砂中各种有毒有害物质及重金属对土地、水资源的污染，又可使排放的废砂得到再生回用，对于铸造行业实现“减量化、再利用、再循环”的三大原则的循环经济具有重要的作用。
长江造型研发的CZS系列铸造废旧砂再生技术和设备在国内领先，达国际先进水平，具有自主知识产权，性能稳定可靠，国家铸造行业生产力促进中心于2007年已发文向全国铸造行业推广应用该技术。
近两年，也得到了全国很多地方政府、工业园区及许多大型铸造企业的积极合作，同时，帮助铸造企业解决倾倒铸造废旧砂的问题，进一步降低铸件生产成本和提高铸件质量上取得了较好的效果。
上图为重庆北碚基地二、铸造废砂种类与再生技术及装备1、铸造废砂种类我国是一个铸造大国，2009年铸件的年产量为3530万吨，已连续九年产量居世界第一，并每年呈上升的趋势。
由于砂型铸造具有生产率高，成本低，灵活性大，适应面广等诸多优点，它在铸造生产中的应用十分广泛，约占铸件总产量的80%以上。
碱性酚醛树脂自硬砂的一些特性英国Borden公司首先开发了有机酯硬化的碱性酚醛树脂自硬砂工艺，并于1981年获得专利，简称a--Set工艺。
其主要特点是混砂、造型、浇注时散发的烟气少，有利于改善环境。
所用的树脂是甲阶酚醛树脂的一种，但含有KOH、NaOH等碱性材料，故通常称之为碱性酚醛树脂。
树脂中的游离的K 、Na。
离子，对于树脂与有机酯发生作用、树脂的交联反应都至关重要。
多种低级酯都可作为硬化剂，应用较广的是碳酸丙烯酯，这也是作用较强的硬化剂。
还可用几种有机酯混合配成作用强弱不同的牌号，以适用于不同的生产条件。
一．树脂的硬化机制在树脂的硬化反应中，首先是树脂中的碱与酯反应，形成碱金属的碳酸盐，释放醇。
树脂中的碱形成碳酸盐后，即处于反应状态，可在常温下发生交联反应，将砂粒粘结，使型砂具有必要的强度。
由于作为硬化剂有机酯是参与树脂硬化反应的组分，不同于硬化剂只起催化作用、不参与反应的其他树脂自硬砂，不能通过改变硬化剂的加入量来调整自硬砂的硬化速率和起模时间。
有机酯的加入量一般为树脂的20~25 ，因树脂和硬化剂的品种而略不同。
树脂加入量不足，则铸型难以硬化；树脂加入量太高，则会感到混成砂和砂型腻滑，而且可能导致铸型一金属界面处发生反应，影响铸件表面质量。
自硬砂的硬化速率和起模时间，应由改变硬化剂的牌号予以调整。
有机酯硬化的酚醛树脂砂，在有机酯的作用下，树脂在常温下只发生部分交联反应，起模时型砂仍然保持一定的塑性，浇注初期还有一短暂的、因受热而再次发生交联反应的过程，也就是通常所说的二次硬化。
二．碱性酚醛树脂自硬砂工艺的优点碱性酚醛树脂自硬砂工艺主要有以下优点。
1．混砂、造型、浇注时散发的烟气少于以酸为硬化剂的呋喃树脂砂、以酸为硬化剂的甲阶酚醛树脂砂和以胺为硬化剂的尿烷树脂砂。
2．由于起模时型砂仍然保持一定的塑性，故起模性能好，型砂不易粘附在模具上，砂型表面比较光洁，模样上的起模斜度也可较小。
3．二次硬化后，砂型的热稳定性较好，厚壁铸件表面上也很少出现脉状纹缺陷。
铸钢件生产时采用的几种自硬砂的工艺性能的对比分析一.前言50多年来造型、制芯材料和工艺.在国内外有了长足的发展.特别是在生产铸铁件时.采用呋喃树脂砂取代粘土砂方面.显示了许多优越性.它已成为铸铁厂家进行技术改造的首选方案。
在铸钢件生产中.从20世纪50年代开始采用水玻璃砂.到20世纪70年代.由于采用水玻璃砂生产的铸钢件的尺寸精度和表面质量都差.尤其是型、芯砂的溃散性不好.清砂十分困难.旧砂不能再生回用等问题.没有得到较好的解决.于是.在某些重机厂、水泵厂和机车厂等的一些铸钢件改用了呋喃树脂砂。
到20世纪90年代末.又由于呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生热裂等缺陷.以及磺酸固化剂热分解时产生的气体.导致铸钢件表面渗碳、渗硫.以及呋喃树脂砂环境污染等问题.使一些铸钢厂又开始采用酯硬化碱性酚醛树脂砂。
不过.直到今天.水玻璃砂造型、制芯工艺.还是铸钢件生产中最基本、用量最多的一种造型、制芯方法。
由于这三种自硬砂各有其优缺点.目前在我国这三种工艺并存.各厂都是根据本厂铸钢件生产的特点和批量.生产的现状和未来的要求等多方面进行综合考虑.而确定本厂的造型、制芯工艺。
例如.二重厂、广重厂等生产中使用了酯硬化碱性酚醛树脂砂.大重厂、沈重厂和一重厂等采用无氮呋喃树脂砂.其余的.包括铁道部下属的20多个机车车辆厂.还是采用水玻璃砂。
总之.人们总是希望能以较高的生产效率、较低的制造成本、较好的作业环境.生产出优质的铸钢件来.可是.到目前国内外还没有一种造型、制芯工艺能同时满足上述的全部要求.为此.下面将从生产效率、铸件质量、环境污染和制造成本等四个方面.对水玻璃砂、呋喃树脂砂和碱性酚醛树脂砂等三种自硬砂的工艺性能进行对比分析.以供参考。
二.生产效率目前在铸造生产中得到广泛应用的造型、制芯工艺有三大类：热硬砂（如热芯盒、覆膜砂等）、气硬冷芯盒砂（如三乙胺聚脲烷、CO2水玻璃砂、SO2呋喃树脂砂等）和自硬砂（如酯硬化碱性酚醛树脂砂、酸固化呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂和胺固化聚脲烷砂等）。
铸钢件生产时采用的几种自硬砂的工艺性能的对比分析一.前言50多年来造型、制芯材料和工艺，在国内外有了长足的发展，特别是在生产铸铁件时，采用呋喃树脂砂取代粘土砂方面，显示了许多优越性，它已成为铸铁厂家进行技术改造的首选方案。
在铸钢件生产中，从20世纪50年代开始采用水玻璃砂，到20世纪70年代，由于采用水玻璃砂生产的铸钢件的尺寸精度和表面质量都差，尤其是型、芯砂的溃散性不好，清砂十分困难，旧砂不能再生回用等问题，没有得到较好的解决，于是，在某些重机厂、水泵厂和机车厂等的一些铸钢件改用了呋喃树脂砂。
到20世纪90年代末，又由于呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生热裂等缺陷，以及磺酸固化剂热分解时产生的气体，导致铸钢件表面渗碳、渗硫，以及呋喃树脂砂环境污染等问题，使一些铸钢厂又开始采用酯硬化碱性酚醛树脂砂。
不过，直到今天，水玻璃砂造型、制芯工艺，还是铸钢件生产中最基本、用量最多的一种造型、制芯方法。
由于这三种自硬砂各有其优缺点，目前在我国这三种工艺并存，各厂都是根据本厂铸钢件生产的特点和批量，生产的现状和未来的要求等多方面进行综合考虑，而确定本厂的造型、制芯工艺。
例如，二重厂、广重厂等生产中使用了酯硬化碱性酚醛树脂砂，大重厂、沈重厂和一重厂等采用无氮呋喃树脂砂，其余的，包括铁道部下属的20多个机车车辆厂，还是采用水玻璃砂。
总之，人们总是希望能以较高的生产效率、较低的制造成本、较好的作业环境，生产出优质的铸钢件来，可是，到目前国内外还没有一种造型、制芯工艺能同时满足上述的全部要求，为此，下面将从生产效率、铸件质量、环境污染和制造成本等四个方面，对水玻璃砂、呋喃树脂砂和碱性酚醛树脂砂等三种自硬砂的工艺性能进行对比分析，以供参考。
二.生产效率目前在铸造生产中得到广泛应用的造型、制芯工艺有三大类：热硬砂（如热芯盒、覆膜砂等）、气硬冷芯盒砂（如三乙胺聚脲烷、CO2水玻璃砂、SO2呋喃树脂砂等）和自硬砂（如酯硬化碱性酚醛树脂砂、酸固化呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂和胺固化聚脲烷砂等）。
铸造新技术的发展趋势 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998我国铸造新技术的发展面对全球，信息、技术飞速发展，机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升，中国(这里只讲大陆的情况，不包括台湾和港澳地区)铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距，大胆利用现代科学技术及管理的最新成果，认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理，把握现代铸造技术的发展趋势，采用先进适用技术，实施可持续发展战略，立足现实又高瞻远瞩，以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。
我国加入WTO和世界进入21世纪以来，人们从不同角度探讨铸造技术的发展并且发表了许多着述，为了给人们提供一个关于我国铸造技术发展现状和发展趋势的整体概念，引发同仁们更深入地思考，笔者就自己的认识以及参考了一些公开发表的文献，同时又吸纳了一些专家学者的意见，形成此文，以供同行参考。
1 发达国家铸造技术发展现状发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。
生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。
铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉，普遍使用铸造焦，冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼，采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达%，以下：熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备，使钢液中H、O、N 达到几个或几十个10～6的水平。
在重要铸件生产中，对材质要求高，如球墨铸铁要求P小于%、S小于%，铸钢要求P、S均小于%，采用热分析技术及时准确控制C、S含量，用直读光谱仪2～3 min分析出十几个元素含量且精度高，C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制，采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。
普遍采用液态金属过滤技术，过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。
酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件的质量控制探讨詹云京（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）摘 要：酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件的方法最早起源于英国，英国向世界展示这项新技术后，我国开始引进该技术，与此同时也展开了对这项技术的研究。
在我国传统的铸钢件铸造的过程中，会产生一定的废气，但是在用该技术生产铸钢件，不会产生氮、磷、硫等有害气体，能够在生产的同时做到环境的保护。
本文就该技术的特点展开分析，研究了酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件中的作用，探究了该技术背景下生产大型铸钢件的质量控制方法，最后根据生活实例，研究了该技术在我国的应用情况。
关键词：酯硬化碱性酚醛树脂；大型铸钢件；质量控制中图分类号：TG221 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2018）06-0200-2我国传统的大型铸钢件生产主要采取自硬呋喃树脂砂技术，但是该技术生产的大型铸钢件经常会由于气体的产生，导致铸件表面出现气孔，成品外表面的花纹不整齐等现象，这影响了铸件的质量。
随着社会经济的发展，铸钢件生产行业在市场中的竞争压力逐渐增大，为了能够实现企业的长效发展，很多企业开始引进酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件，这使得很多传统的问题得到了有效的改善。
1酯硬化碱性酚醛树脂砂特点分析新技术背景下的树脂砂具有几个明显的优点。
第一，砂的质量容易控制，在铸钢件铸造过程中，原砂是最基础的材料，该砂的质量容易控制，所以在生产时，能够保障铸钢件的质量[1]。
其次是易成型，该砂在铸造的过程中，温度升高之后，硬化的速度比较快，所以容易成型，在成型后起模也比较方便，通过模具进行灌注生产，能够确保大型铸钢件的尺寸良好。
第三是不易氧化，传统的大型铸钢件表面氧化后，容易在铸件的表面出现褶皱的情况，影响铸件的质量，而液态钢在空气中不会氧化，所以通过该技术生产的大型铸钢件表面都会比较光滑[2]。
2酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件中的作用酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件中主要有三个作用，分别是具有良好的水溶性、具有良好的黏性以及具有较高的硬度[3]，其具体的情况如下表1所示，下面我们就针对这三方面的应用进行逐一的分析。
碱性酚醛树脂自硬砂的一些特性英国Borden公司首先开发了有机酯硬化的碱性酚醛树脂自硬砂工艺，并于1981年获得专利，简称α－Set工艺。
其主要特点是混砂、造型、浇注时散发的烟气少，有利于改善环境。
所用的树脂是甲阶酚醛树脂的一种，但含有KOH、NaOH等碱性材料，故通常称之为碱性酚醛树脂。
树脂中的游离的K＋、Na＋离子，对于树脂与有机酯发生作用、树脂的交联反应都至关重要。
多种低级酯都可作为硬化剂，应用较广的是碳酸丙烯酯，这也是作用较强的硬化剂。
还可用几种有机酯混合配成作用强弱不同的牌号，以适用于不同的生产条件。
一、树脂的硬化机制在树脂的硬化反应中，首先是树脂中的碱与酯反应，形成碱金属的碳酸盐，释放醇。
树脂中的碱形成碳酸盐后，即处于反应状态，可在常温下发生交联反应，将砂粒粘结，使型砂具有必要的强度。
由于作为硬化剂有机酯是参与树脂硬化反应的组分，不同于硬化剂只起催化作用、不参与反应的其他树脂自硬砂，不能通过改变硬化剂的加入量来调整自硬砂的硬化速率和起模时间。
有机酯的加入量一般为树脂的20～25％，因树脂和硬化剂的品种而略不同。
有机酯加入量不足，则铸型难以硬化；有机酯加入量太高，则会感到混成砂和砂型腻滑，而且可能导致铸型－金属界面处发生反应，影响铸件表面质量。
自硬砂的硬化速率和起模时间，应由改变硬化剂的牌号予以调整。
有机酯硬化的酚醛树脂砂，在有机酯的作用下，树脂在常温下只发生部分交联反应，起模时型砂仍然保持一定的塑性，浇注初期还有一短暂的、因受热而再次发生交联反应的过程，也就是通常所说的二次硬化。
二、碱性酚醛树脂自硬砂工艺的优点碱性酚醛树脂自硬砂工艺主要有以下优点。
1、混砂、造型、浇注时散发的烟气少于以酸为硬化剂的呋喃树脂砂、以酸为硬化剂的甲阶酚醛树脂砂和以胺为硬化剂的尿烷树脂砂。
2、由于起模时型砂仍然保持一定的塑性，故起模性能好，型砂不易粘附在模具上，砂型表面比较光洁，模样上的起模斜度也可较小。
3、二次硬化后，砂型的热稳定性较好，厚壁铸件表面上也很少出现脉状纹缺陷。
碱性酚醛树脂砂在特大型厚壁铸钢件上的应用研究梁向方;张建;孙德润;李遥【摘要】根据碱性酚醛树脂砂的特性,通过加入特慢酯、对底床进行改进等一系列措施,解决了碱性酚醛树脂砂在大型厚壁铸件造型中的问题,铸件表面质量大幅提高.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P43-45)【关键词】酚醛树脂;大型厚壁铸件;透气性;强度【作者】梁向方;张建;孙德润;李遥【作者单位】中国二重铸锻公司,四川618013;中国二重铸锻公司,四川618013;中国二重铸锻公司,四川618013;中国二重铸锻公司,四川618013【正文语种】中文【中图分类】TG221碱性酚醛树脂砂在特大型厚壁铸钢件上的应用研究梁向方张建孙德润李遥(中国二重铸锻公司，四川618013)摘要:根据碱性酚醛树脂砂的特性，通过加入特慢酯、对底床进行改进等一系列措施，解决了碱性酚醛树脂砂在大型厚壁铸件造型中的问题，铸件表面质量大幅提高。
关键词:酚醛树脂;大型厚壁铸件;透气性;强度中图分类号: TG221文献标志码: AApplication Research of Alkaline Phenolic Resin Sand on Super-huge Thick Wall Steel CastingsLiang Xiangfang，Zhang Jian，Sun Derun，Li YaoAbstract: In accordance with the characteristic of alkaline phenolic resin sand，by adding the low-speed firming agent and improving the bottom sand mould，this series of measures has solved the modeling problem of alkaline phenolic resin sand for super-huge thick wall castings．Meanwhile，the surface quality of castings has been improved greatly．Key words: phenolic resin; super-huge thick wall castings; permeability; strength特大型厚壁铸件的轮廓尺寸大，截面厚，钢水需求量大，生产中通常采用地坑造型，撞制加固硬砂床，厚大外冷模使用多，合浇后还需进行一次或多次补浇钢水。
