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铸造水玻璃生产中的常见问题的解决方法

编辑:青州市金华泡花碱厂时间:2021-05-13

    影响铸造水玻璃老化的因素有哪些?如何消除水玻璃的“老化”?

  新制备的水玻璃是一种真正的解决方案。然而,在储存过程中,水玻璃中的硅酸发生缩聚反应,由原液逐渐凝聚成大分子的二氧化硅溶液,形成硅胶。因此,水玻璃实际上是具有不同聚合度的聚硅酸的非均相混合物,易受其模量、浓度、温度、电解质含量和储存时间的影响。

  在贮存过程中,水玻璃的分子凝聚成凝胶,结合强度随贮存时间的延长而降低。这种现象称为水玻璃的“老化”。

  影响水玻璃老化的主要因素是贮存时间、模数和水玻璃浓度。贮存时间越长,模量越高,浓度越高,“老化”越严重。

  可采用多种方法对长期存在的水玻璃进行改性,以消除“老化”,恢复新鲜水玻璃的性能:

  1、铸造水玻璃物理改性

  水玻璃老化是缓慢释放能量的自发过程,用物理改性处理“老化”的水玻璃就是用磁场、超声波、高频或加热等办法,向水玻璃体系提供能量,促使高聚合的聚硅酸胶粒重新解聚,促使聚硅酸的分子量重新均匀化,从而消除了老化现象,这就是物理改性的机理。例如,用磁场处理后,水玻璃砂的强度提高了20~30%,减少水玻璃加入量30~40%,节约CO2,改善溃散性,有较好的经济效益。

  物理改性的缺点是不持久,处理后再贮放,粘结强度又会下降,故适用于铸造厂处理后尽快使用。尤其是M>2.6的水玻璃,硅酸分子浓度大,经过物理改性解聚后又会较快地缩聚,是处理后立即使用。

  2、化学改性

  化学改性是往水玻璃中加入少量化合物,这些化合物均含有羧基、酰胺基、羰基、羟基、醚基、氨基等极性基团,通过氢键或静电将其吸附在硅酸分子或胶粒表面,改变其表面位能和溶剂化能力,提高聚硅酸稳定性,从而阻止“老化”进行。

  往铸造水玻璃中加入聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚磷酸盐等,可取得较好的效果。

  往普通水玻璃甚至改性水玻璃中掺入有机物可以起到多种作用,如:改变水玻璃的粘流性质;改善水玻璃混和料的造型性能;提高粘结强度,使水玻璃的加入量减少;提高硅酸凝胶的可塑性;降低残留强度,使水玻璃砂更适用于铸铁和有色合金。

  3、物理—化学改性

  物理改性适宜于已“老化”的水玻璃,改性后立即使用。化学改性适宜于处理新鲜水玻璃,改性后的水玻璃可较长时间的存放。物理改性与化学改性结合起来,能使水玻璃具有持久的改性效果,例如在高压釜中加聚丙烯酰胺来改性“老化”的水玻璃效果很好,其中利用高压釜的压力和搅拌是属于物理改性,加聚丙烯酰胺是化学改性。

  如何防止CO2吹气硬化水玻璃砂型(芯)表面粉化?

  钠水玻璃砂吹CO2硬化并放置一段时间后,有时在下型(芯)表面会出现象白霜一样的物质,严重降低该处表面强度,浇注时易产生冲砂缺陷。根据分析,这种白色物质的主要成分是NaHCO3,可能是由于钠水玻璃砂中含水分或CO2过多而引起的,其生成的反应如下:

  Na2CO3+H2O→NaHCO3+NaOH

  Na2O+2CO2+H2O→2NaHCO3

  NaHCO3易随水分向外迁移,使型、芯表面出现类似霜的粉状物。

  解决的方法如下:

  1、控制钠水玻璃砂的水分不要偏高(需要注意的是雨季和冬季)。

  2、吹CO2时间不宜过长。

  3、硬化的型、芯不要久放,应及时合型浇注。

  4、在钠水玻璃砂中加入占砂1%(质量分数)左右、密度为1.3g/cm3的糖浆,可以有效地防止表面粉化。

  为什么采用水玻璃砂工艺生产铸铁件时容易产生粘砂?如何防止?

  用钠水玻璃砂制造的砂型(芯)浇注铸铁件时,常产生严重粘砂,这限制了它在铸铁生产中的应用。

  钠水玻璃砂中的Na2O、SiO2等与液态金属在浇注时产生的铁的氧化物,形成低熔点的硅酸盐。如果这种化合物中含有较多易熔性非晶态的玻璃体,那么这层玻璃体与铸件表面结合力很小,而且收缩系数与金属也不相同,它们之间就会有较大应力,易于从铸件表面清除,不产生粘砂。如果在铸件表面形成的化合物中SiO2含量高,FeO、MnO等含量少,它的凝固组织基本上具有晶体结构,会与铸件牢固地结合在一起,就产生粘砂。

  钠水玻璃砂生产铸铁件时,由于铸铁件浇注温度低,碳含量高,铁、锰等不易氧化,形成的粘砂层呈晶体结构,而且铸铁件与粘砂层之间难以建立起适宜的氧化铁层厚度,铸件与粘砂层间不像树脂砂生产铸铁件时能够通过树脂热解产生光亮碳膜,所以粘砂层不易清除。

  为了防止钠水玻璃砂生产铸铁件时产生粘砂,可采用合适的涂料。如用水基涂料,涂刷后需进行表面烘干,故采用醇基快干涂料。