我國造型材料60多年的進步有多大
發(fā)布時間：2016-10-11 19:45 來源：tommy 閱讀：
鑄造行業(yè)是機械工業(yè)中的基礎行業(yè)，其他產業(yè)部門的發(fā)展也都離不開鑄件，隨著我國經濟的振興，鑄造行業(yè)不斷發(fā)展壯大。上世紀50年代初，我國的鑄件產量微不足道，自2000年起產量就一直居世界各國的首位，目前鑄件年產量約占全世界總產量的三分之一。60多年來的進步和發(fā)展，令舉世矚目。
一、60多年來我國在造型材料方面的進步
1950年以前，我國鑄造生產單位造型工藝和造型材料的應用情況大體上是：
（1）中、小型鑄鐵件為主，造型基本上都是用粘土濕型砂、手工作業(yè)，老式的震、壓式造型機，如果不能說完全沒有，那也是鳳毛麟角。
（2）少數大、中型鑄鐵件采用粘土砂烘干型，全部手工作業(yè)；
?。?）鑄鋼件產量很少，全部采用粘土砂烘干型，手工作業(yè)；
?。?）制芯方面，一般的芯子都用粘土砂制造，簡單的芯子直接用濕芯，多數經烘干后使用。少數形狀復雜的芯子用油砂制造。
當時，絕大部分鑄造廠家都沒有混砂機，型砂都是堆在地面上，由工人用鐵锨混合，所用的材料主要是天然含有粘土的原砂（天然粘結砂）。南京附近，六合一帶產出的紅砂質地均勻，粒度也很合適，一度聞名遐邇，應用廣泛。天然粘結砂中的粘土與砂粒長時間共存，分布狀態(tài)很好，在此基礎上，添加部分天然硅和少量水，比較容易混勻，非常適用于缺少混砂機的生產條件。
對型砂性能的控制，一般都沒有檢測條件，由老師傅用手握捏、憑手感判斷其是否適用。
現在，我國鑄件年產量多于美國、日本、德國、英國、法國等主要工業(yè)國家鑄件產量的總和。在造型材料方面，情況也大為改觀：
（1）在制造中、小型鑄鐵件方面，各種式樣的高壓自動造型生產線當在300條以上，由震、壓式造型機組成的造型線更是不計其數。所用的型砂都用混砂機混制，一般都在現場檢測型砂的主要質量參數，條件較好的鑄造廠實現了性能的在線控制；
?。?）大、中型鑄鐵件基本上全都用樹脂自硬砂造型，并配備有混砂機和砂再生設備；
?。?）鑄鋼件生產方面，完全淘汰了粘土砂烘干型，全部改用水玻璃砂或樹脂自硬砂造型；
（4）制芯方面，除少數小件采用粘土砂外，廣泛采用采用各種樹脂粘結砂制芯。大批量生產的鑄件，普遍采用殼芯、冷芯盒等工藝，裝備有制芯中心的企業(yè)也很多。
由于造型材料涉及的范圍很廣，不可能在一篇短文中作比較全面的概括，以下，只能就造型材料所用主要原材料的情況，來回顧60年來鑄造行業(yè)的進步和發(fā)展。
二、造型材料所用主要原材料的供應條件
60多年前，全國沒有一家專業(yè)為鑄造廠提供造型材料的企業(yè)，對相關的資源條件也知之甚少，各鑄造廠所需的造型材料，只能自行就近尋求貨源，材料的加工、處理非常粗放，也無法對原材料提出較高的質量要求。
從第一個五年計劃開始，我國就著手尋求鑄造用硅砂的生產基地，隨著鑄造生產的發(fā)展，逐步建立了相當完整的造型材料生產、供應體系，產品質量也不斷提高，這是保證我國鑄造行業(yè)健康發(fā)展的重要條件。
1．生產鑄鐵件所用的硅砂
從內蒙的通遼、赤峰，到河北圍場一帶廣大的地區(qū)，蘊藏有大量的天然沉積硅砂，雖然SiO2含量不太高（略高于90％），但粒形圓整，含泥量相當低，非常適合生產鑄鐵件使用。
目前，已在通遼、赤峰、圍場一帶建立了大量設備條件很好的采砂場，全都采用水力分級。按用戶的要求，也供應含泥量低于0.3％的擦洗砂。有的廠家還供應制造殼型、殼芯用的覆膜砂。
這一帶產出的天然硅砂，完全可以滿足東北、華北地區(qū)鑄鐵件生產的需求。
江西鄱陽湖沿岸，也蘊藏有大量天然沉積硅砂，SiO2含量大致與通遼一帶的硅砂相當，而砂粒的形貌略遜一籌。這一地區(qū)的硅砂也已大量開采，并有完備的加工、處理設施，而且產品有水運之便，可滿足華東及其周邊地區(qū)鑄鐵件生產的需求。
河南省中牟、新鄭一帶也蘊藏有大量沉積硅砂，雖然SiO2含量只有80％左右，粒形也以多角形為主，但洛陽拖拉機公司長期的生產實踐證明，用于配制鑄鐵用粘土濕型砂是沒有問題的。現在，這一地區(qū)已建立不少采砂場，而且大都裝備有水洗、擦洗設備，是向河南、湖北等中原地區(qū)鑄鐵廠供應原砂的基地。
生產鑄鐵件所用的硅砂，除以上所述的三個主要基地外，遼寧、河北、山東、江蘇、四川、湖北、湖南、陜西、甘肅、新疆等地，也都有規(guī)模較小的礦源。
2．生產鑄鋼件所用的硅砂
生產鑄鋼件所用的硅砂，一般要求SiO2含量在95％以上。目前，主要產地是福建沿海一帶，已逐步建立了很多規(guī)模相當大、設備條件良好的生產基地，產量完全可以滿足我國鑄鋼行業(yè)的需求。
福建沿海產出的天然硅砂，SiO2含量一般都在95％左右，大部分都可用于制造鑄鋼件，按照當地的習慣，將其分為“海砂”和“沉積砂”兩種。
“海砂”是取自海邊潮間帶附近的砂，雜質較多，SiO2含量一般在92％～97％之間，但砂粒基本上為圓形。海砂開采方便，而且在某一礦點開采后，可在海潮的作用下得到自然的補充。
“沉積砂”大都沉積在海岸附近，礦點表面的覆蓋土層大致厚1m左右，砂層一般在4～8m之間，供應的原砂SiO2含量大都在97％左右，但砂粒主要為多角形。
晉江地區(qū)沿海近百公里的海岸線一帶都有硅砂礦源，目前主要生產供應“海砂”，年供砂量約20萬噸。晉江中部砂區(qū)海砂的品位較高，SiO2含量94～97％，適合制造鑄鋼件用。
晉江地區(qū)“沉積砂”的品位更高一些，目前基本上尚未開發(fā)利用。
福建東山島是優(yōu)質硅砂的主要產地。東山“海砂”的含泥量低，SiO2含量95％～97％。東山的“沉積砂”品位更高，主要產地是梧龍和山只。
福建平潭出產的硅砂主要是“海砂”和風積砂，SiO2含量為95％左右，顆粒形狀也較好。
福建長樂沿岸也有大量的硅砂可供開采，但其品位較晉江、東山和平潭的硅砂略低，SiO2含量為90％～95％。
除福建沿海以外，廣東新會、臺山一帶，海南東方、儋州一帶，也都出產可供生產鑄鋼件的硅砂。
3．鑄造用膨潤土
1950年以前，我國鑄造業(yè)界對膨潤土還是非常陌生的。無論配制粘土濕型砂或是干型用砂，大多采用天然粘結砂，再加入天然硅砂和水，由人工混配而成。少數鑄造廠用天然硅砂、粘土和水配砂，所用的粘土也是高嶺土質粘土，當時有人稱之為“陶土”，即現在通稱的耐火粘土。
在混砂條件很差的情況下，用天然硅砂、粘土和水配砂，很難調配均勻。50年代初期《機械工人》雜志就曾經介紹過一項提高混砂質量的經驗：先將粘土和水調成泥漿，然后再加入砂中混合。
現在，我國鑄造行業(yè)中所用的粘土濕型砂，除個別特殊條件下用天然粘結砂外，基本上全都是以膨潤土為粘結劑混配而成的。目前，我國鑄造行業(yè)每年膨潤土用量估計在120萬噸以上。
在鑄造行業(yè)快速發(fā)展的推動下，我國很重視膨潤土資源的開發(fā)，目前這一產業(yè)已具有可觀的規(guī)模，除產量大幅度增長外，加工、處理的工藝也不斷改善，產品質量已達國際水平。
全世界現已探明的膨潤土總儲量約25億噸，其中，美國、中國、和俄羅斯的儲量最多，約占3/4，其次是西班牙、希臘和德國。全世界膨潤土的礦藏中，鈣基膨潤土約占70％～80％，鈉基膨潤土的儲量不多，主要在美國西部的Wyoming州及其周邊地區(qū)，
目前，全世界膨潤土年產量約1000萬噸，其中，美國約500～600萬噸，中國250～300萬噸，日本約60萬噸，西班牙、希臘和德國都在50萬噸左右。
我國膨潤土礦藏分布很廣，但主要是鈣基膨潤土，鈉基膨潤土目前尚未發(fā)現有開采價值的礦點，品位也不很好。
我國膨潤土的主要產區(qū)是遼寧建平、凌源、黑山一帶，不僅儲量豐富，而且出產的鈣基膨潤土品質很好，已成為世界各國關注的重點。許多國際知名企業(yè)，如世界最大的膨潤土生產、供應廠商美國膠體公司（American Colloid Company），以生產人工活化鈉基膨潤土著名的德國南化公司，希臘的Silver & Baryte公司等，都已在這一帶建立獨資或合資生產企業(yè)。
浙江的臨安、余杭一帶，安徽的黃山、銅陵、六安一帶，河南信陽一帶也有比較豐富的礦藏。
此外，吉林、河北、山東。江蘇、湖北、福建、廣西、四川、新疆等?。▍^(qū)）也都有膨潤土產出。
由于國產膨潤土中鈣基膨潤土占90％以上，為了提高粘土濕型砂的質量，目前鑄造行業(yè)中所用的膨潤土，除少數外資企業(yè)、合資企業(yè)自美國進口少量天然鈉基膨潤土外，大都是經活化處理的人工鈉基膨潤土。
4．各種化學硬化型砂粘結劑
自上世紀50年代以來，隨著我國鑄造生產的發(fā)展，各種化學硬化粘結劑都逐步在生產中應用，并建立了專業(yè)化的生產體系。
最早應用的化學硬化粘結劑是水玻璃，起初是用土法熬制，隨著鑄造生產的發(fā)展，水玻璃的生產方法不斷改善，質量也不斷提高，現在，各種改性水玻璃、有機酯硬化劑都可充分供應，無匱乏之虞。
我國各類樹脂的應用起步較晚，上世紀70年代后期才開始應用，但發(fā)展速度很快。現在，各種呋喃樹脂、諾沃臘克酚醛樹脂、堿性酚醛樹脂、酸硬化酚醛樹脂、尿烷樹脂和相應的硬化劑都能充分供應，品種齊全，不但滿足國內需求，而且還有相當數量的樹脂出口。目前，我國鑄造用樹脂的消費量和鑄造樹脂的產量均居世界各國的首位。
