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【摘 要】近年来，随着我国经济的不断发展，也相应刺激了石油业及铸造业的稳步提升，在石油铸钢件生产中，碱性酚醛树脂砂其良好的环保性、溃散性的优势使其广泛应用于铸钢件生产中。本文则主要以石油铸钢件生产碱性酚醛树脂砂技术改造目标及可行性为切入点，详细分析碱性酚醛树脂砂在石油铸钢件生产中的应用及相关质量控制。
【关键词】石油铸钢件；碱性酚醛树脂砂；应用；质量控制
上世纪80年代，碱性酚醛树脂砂由于其独特的性能和良好的环保性，进而广泛应用于国内外，它适合用于大型铸钢件生产且应用效果好。近年来，随着不断发展的科学技术和新的生产要求的涌出，传统铸造工艺显然已经不能适应当代铸钢件生产中，尤其铸造业需解决的排放问题不得不要求铸钢件在生产方面做出改变，为尽快提高生产效率和铸钢件产品质量，许多工厂开始改造碱性酚醛树脂砂工艺，并取得良好的效果。
1.石油铸钢件生产碱性酚醛树脂砂技术改造目标
1.1 改善生产环境，提高生产质量和效率
为达到技术改造目标，某生产单位采取了以下措施，如尽可能的提高旧砂的再生回用率，减少废旧砂排放量的同时提高资源利用率，通过应用碱性酚醛树脂自硬砂的供以后，回用率大幅度上升。此外，可以不用烘干砂型，节省煤的使用量和S02的等污染气体排放量。应用碱性酚醛树脂砂可确保铸件尺寸的精确度，减少钢铸件机械加工的余量，从而节约金属加工费。同时铸件表面的粗糙度还可程度提高，承接一些附加值高的铸钢件，对提高企业经济效益起着重要的促进作用。
1.2 生产工艺适应性及经济技术分析
我国铸件生产方式大多以单件或多品种为主，传统的生产工艺如粘土砂等不仅生产条件较为恶劣，生产工艺的效率和质量都不如碱性酚醛树脂砂，尤其无法回收利用旧砂，造成严重的环境污染现象。而碱性酚醛树脂砂能有效满足各种生产工艺和性能要求，且具有较强的环保型性。如果从型砂的成本消耗分析，传统的呋喃树脂要低于碱性酚醛树脂砂，较适用于铁砂及技术附加值较高的铸钢件生产，不管从环保、生产效率及质量或工艺性方面对比分析，碱性酚醛树脂砂的经济和社会效益的优势都较为明显。
2.主要质量控制
2.1 工艺控制
铸造工艺的控制主要针对浇注系统，采用陶瓷管等方式控制直浇、横浇或内浇管道。
2.2 模样质量控制
采用金属模样控制有批量、铸造毛面多的铸件，保证交付使用前必须有合格证，其表面平整光滑。
2.3 原材料的要求及选择
2.3.1 原砂
1）硅砂：铸钢件生产中最常用的就是铸造原砂，因价格普遍较低，大多数地方都会生产此砂，故而受到广泛应用。一般石油铸钢件生产中所使用的硅砂具有以下特点：①粒型圆整，高强度且粒型好的原砂可降低树脂加入量。②旧砂再生或在循环加热冷却过程中有很低的破碎率。原砂破碎倾向会影响旧砂回用后的质量稳定性，待破碎再生后会大大增加细砂及微粉含量，降低砂型的强度、耐火度及透气性。③含泥量及细粉含量会影响型砂的强度。
树脂砂工艺生产过程中为确保足够的耐火度及含泥量小于0.5%，特要求所采用的硅砂中Si02的含量高于97%。选择粒型较为圆整的原砂可降低树脂的加入量，从而达到降低成本的目的。此外，人工破碎的硅砂有较高的细粉含量和Si02含量，但在再生过程中因属于人工操作，自然而然有很高的破碎度，不利于树脂砂的生产，天然硅砂是目前大多数铸钢厂会广泛使用的，其Si02含量高，粒形较好，所生产出的效果由于人工破碎的硅砂。
2.3.2 碱性酚醛树脂及固化劑
碱性酚醛树脂自身有强烈的碱性，当它与有机酯混合后会产生交联固化反应，这种交联固化反应在常温下会在受热时继续固化，表现出特有的二次硬化现象。某生产厂家将碱性酚醛树脂与固化剂配合至一起，在几分钟内通过调整快慢酯的比例，可任意调节碱性酚醛树脂的使用时间。造型制芯操作往往在大型石油铸钢件生产中属于较为复杂的环节，工人要忍受混好型砂中树脂砂的气味，为此，针对树脂及固化剂的气味，大型铸钢件生产部门提出了更为严格的要求。造型制芯中碱性酚醛树脂砂的气味主要来自三个方面，分别具有刺激性气味的有机酸等杂质成分固化剂、树脂中游离甲醛、固化剂和树脂在混砂时其相互碰撞的反应所释放出的二次甲醛。通常来说，有机酯的纯度和固化剂的气味息息相关，固化剂纯度越高，气味就越小。关于树脂及固化剂的选择，应充分考虑各方面因素，如质量是否稳定，树脂砂的强度是否符合生产要求，散发出的气味是否会对施工工人产生危害等。
2.3.3 型砂工艺参数的控制
将型砂表面开始固化的时间在生产过程中可作为型砂的可使用时间，因此此时的强度已经达到0.07MPa，一般型砂的使用时间在6～10min，而生产石油铸钢件等可延长至15min，以此来保证在充足的使用时间内可以充满铸，控制型砂的可使用时间可通过调整固化剂快慢型号的加入比例。此外，型砂中周围环境的强度、适度、沙箱温度、强度及温度等都会影响起模时间，因此可根据季节和气温的变化控制起模时间，此外，在实际生产过程中运用好铁钉沿着箱壁不停往下扎，直到下扎深度小于20mm，则表示可以顺利起模，为保证型砂在下心、搬运或浇筑过程中的强度能够符合生产要求，可将型砂强度控制在0.4～0.7MPa型砂强度实际控制在0.4～0.7MPa，避免遭到损毁。如果追求过高的终强度，不仅会给旧砂再处理带来麻烦，树脂的加入量也会有所增加，进而增加生产成本。
2.3.4 再生砂的质量控制
碱性酚醛树脂砂工艺中最为关键的环节是再生砂的质量控制，控制其质量需借用多级再生设备，因沙粒中可燃烧有机物烧灼后质量会普遍下降，同时也可在铸型中降低砂铁的比例或填充废纱块等方式降低灼烧减少质量分数。微粉质量分数越高则说明型砂的强度越低，透气性越差，为此，要对微粉质量分数给予很好地控制，如定期清理反吹布袋，清理灰尘，保持除尘系统处于良好的工作状态，可每周检测1次再生砂微粉质量分数。通常理想的型砂温度在15～30℃，如果温度超过这个范围或网上增加，会进一步加快固化速度，降低型砂强度，如若夏季温度过高，可采用循环降温，砂温在冬季正常生产情况会能够满足要求。
3.结语
综上所述，碱性酚醛树脂砂有较好的高温退让性和硬透性，不含N、P、S等有害元素，非常适用于石油铸钢件生产中。该材料能有效改善劳动环境，符合国家节能减排要求，还能扩大生产能力，提高生产效率的同时减轻员工劳动强度。此外，与原水玻璃砂工艺相比，碱性酚醛树脂砂中的型砂其抗吸湿性和优异的溃散性都让其工艺变得更加稳定可靠，从而在铸钢件的生产中铸件附加值有所增加，质量大幅度提升，值得应用和推广。
参考文献：
[1]李世成，李汉锟，康晓明等.大型铸钢件用酯硬化碱性酚醛树脂粘结剂系统的开发研究[J].铸造，2011，60（8）：735-738.
[2]姜宗营.铸钢碱性酚醛树脂砂工艺性能研究及其工部设计[D].郑州大学，2010
[3]宋会宗.碱性酚醛树脂砂在大型铸钢件上的应用及质量控制[J].中国铸造装备与技术，2009，（1）：24-27.
[4]张鑫，谭锐，刘加军等.酯硬化碱性酚醛树脂在大型铸钢件上的研究与应用[C].//2009年中国铸造活动周论文集.2009：1-4.
【关键词】石油铸钢件；碱性酚醛树脂砂；应用；质量控制
上世纪80年代，碱性酚醛树脂砂由于其独特的性能和良好的环保性，进而广泛应用于国内外，它适合用于大型铸钢件生产且应用效果好。近年来，随着不断发展的科学技术和新的生产要求的涌出，传统铸造工艺显然已经不能适应当代铸钢件生产中，尤其铸造业需解决的排放问题不得不要求铸钢件在生产方面做出改变，为尽快提高生产效率和铸钢件产品质量，许多工厂开始改造碱性酚醛树脂砂工艺，并取得良好的效果。
1.石油铸钢件生产碱性酚醛树脂砂技术改造目标
1.1 改善生产环境，提高生产质量和效率
为达到技术改造目标，某生产单位采取了以下措施，如尽可能的提高旧砂的再生回用率，减少废旧砂排放量的同时提高资源利用率，通过应用碱性酚醛树脂自硬砂的供以后，回用率大幅度上升。此外，可以不用烘干砂型，节省煤的使用量和S02的等污染气体排放量。应用碱性酚醛树脂砂可确保铸件尺寸的精确度，减少钢铸件机械加工的余量，从而节约金属加工费。同时铸件表面的粗糙度还可程度提高，承接一些附加值高的铸钢件，对提高企业经济效益起着重要的促进作用。
1.2 生产工艺适应性及经济技术分析
我国铸件生产方式大多以单件或多品种为主，传统的生产工艺如粘土砂等不仅生产条件较为恶劣，生产工艺的效率和质量都不如碱性酚醛树脂砂，尤其无法回收利用旧砂，造成严重的环境污染现象。而碱性酚醛树脂砂能有效满足各种生产工艺和性能要求，且具有较强的环保型性。如果从型砂的成本消耗分析，传统的呋喃树脂要低于碱性酚醛树脂砂，较适用于铁砂及技术附加值较高的铸钢件生产，不管从环保、生产效率及质量或工艺性方面对比分析，碱性酚醛树脂砂的经济和社会效益的优势都较为明显。
2.主要质量控制
2.1 工艺控制
铸造工艺的控制主要针对浇注系统，采用陶瓷管等方式控制直浇、横浇或内浇管道。
2.2 模样质量控制
采用金属模样控制有批量、铸造毛面多的铸件，保证交付使用前必须有合格证，其表面平整光滑。
2.3 原材料的要求及选择
2.3.1 原砂
1）硅砂：铸钢件生产中最常用的就是铸造原砂，因价格普遍较低，大多数地方都会生产此砂，故而受到广泛应用。一般石油铸钢件生产中所使用的硅砂具有以下特点：①粒型圆整，高强度且粒型好的原砂可降低树脂加入量。②旧砂再生或在循环加热冷却过程中有很低的破碎率。原砂破碎倾向会影响旧砂回用后的质量稳定性，待破碎再生后会大大增加细砂及微粉含量，降低砂型的强度、耐火度及透气性。③含泥量及细粉含量会影响型砂的强度。
树脂砂工艺生产过程中为确保足够的耐火度及含泥量小于0.5%，特要求所采用的硅砂中Si02的含量高于97%。选择粒型较为圆整的原砂可降低树脂的加入量，从而达到降低成本的目的。此外，人工破碎的硅砂有较高的细粉含量和Si02含量，但在再生过程中因属于人工操作，自然而然有很高的破碎度，不利于树脂砂的生产，天然硅砂是目前大多数铸钢厂会广泛使用的，其Si02含量高，粒形较好，所生产出的效果由于人工破碎的硅砂。
2.3.2 碱性酚醛树脂及固化劑
碱性酚醛树脂自身有强烈的碱性，当它与有机酯混合后会产生交联固化反应，这种交联固化反应在常温下会在受热时继续固化，表现出特有的二次硬化现象。某生产厂家将碱性酚醛树脂与固化剂配合至一起，在几分钟内通过调整快慢酯的比例，可任意调节碱性酚醛树脂的使用时间。造型制芯操作往往在大型石油铸钢件生产中属于较为复杂的环节，工人要忍受混好型砂中树脂砂的气味，为此，针对树脂及固化剂的气味，大型铸钢件生产部门提出了更为严格的要求。造型制芯中碱性酚醛树脂砂的气味主要来自三个方面，分别具有刺激性气味的有机酸等杂质成分固化剂、树脂中游离甲醛、固化剂和树脂在混砂时其相互碰撞的反应所释放出的二次甲醛。通常来说，有机酯的纯度和固化剂的气味息息相关，固化剂纯度越高，气味就越小。关于树脂及固化剂的选择，应充分考虑各方面因素，如质量是否稳定，树脂砂的强度是否符合生产要求，散发出的气味是否会对施工工人产生危害等。
2.3.3 型砂工艺参数的控制
将型砂表面开始固化的时间在生产过程中可作为型砂的可使用时间，因此此时的强度已经达到0.07MPa，一般型砂的使用时间在6～10min，而生产石油铸钢件等可延长至15min，以此来保证在充足的使用时间内可以充满铸，控制型砂的可使用时间可通过调整固化剂快慢型号的加入比例。此外，型砂中周围环境的强度、适度、沙箱温度、强度及温度等都会影响起模时间，因此可根据季节和气温的变化控制起模时间，此外，在实际生产过程中运用好铁钉沿着箱壁不停往下扎，直到下扎深度小于20mm，则表示可以顺利起模，为保证型砂在下心、搬运或浇筑过程中的强度能够符合生产要求，可将型砂强度控制在0.4～0.7MPa型砂强度实际控制在0.4～0.7MPa，避免遭到损毁。如果追求过高的终强度，不仅会给旧砂再处理带来麻烦，树脂的加入量也会有所增加，进而增加生产成本。
2.3.4 再生砂的质量控制
碱性酚醛树脂砂工艺中最为关键的环节是再生砂的质量控制，控制其质量需借用多级再生设备，因沙粒中可燃烧有机物烧灼后质量会普遍下降，同时也可在铸型中降低砂铁的比例或填充废纱块等方式降低灼烧减少质量分数。微粉质量分数越高则说明型砂的强度越低，透气性越差，为此，要对微粉质量分数给予很好地控制，如定期清理反吹布袋，清理灰尘，保持除尘系统处于良好的工作状态，可每周检测1次再生砂微粉质量分数。通常理想的型砂温度在15～30℃，如果温度超过这个范围或网上增加，会进一步加快固化速度，降低型砂强度，如若夏季温度过高，可采用循环降温，砂温在冬季正常生产情况会能够满足要求。
3.结语
综上所述，碱性酚醛树脂砂有较好的高温退让性和硬透性，不含N、P、S等有害元素，非常适用于石油铸钢件生产中。该材料能有效改善劳动环境，符合国家节能减排要求，还能扩大生产能力，提高生产效率的同时减轻员工劳动强度。此外，与原水玻璃砂工艺相比，碱性酚醛树脂砂中的型砂其抗吸湿性和优异的溃散性都让其工艺变得更加稳定可靠，从而在铸钢件的生产中铸件附加值有所增加，质量大幅度提升，值得应用和推广。
参考文献：
[1]李世成，李汉锟，康晓明等.大型铸钢件用酯硬化碱性酚醛树脂粘结剂系统的开发研究[J].铸造，2011，60（8）：735-738.
[2]姜宗营.铸钢碱性酚醛树脂砂工艺性能研究及其工部设计[D].郑州大学，2010
[3]宋会宗.碱性酚醛树脂砂在大型铸钢件上的应用及质量控制[J].中国铸造装备与技术，2009，（1）：24-27.
[4]张鑫，谭锐，刘加军等.酯硬化碱性酚醛树脂在大型铸钢件上的研究与应用[C].//2009年中国铸造活动周论文集.2009：1-4.