1 鎂橄欖石砂簡介

　　橄欖石（Mg媒湖、Fe2Sio2）屬硅酸鹽礦物但金，存在于超基性火成巖中褂微。宜昌純鎂橄欖石Mg2Sio4簡寫式為M2S友题，其含量為80%-90%嗤堰，MgO含量為4.3%-5.0%，有害雜質(zhì)的含量極低面镣，（Al2O3+CaO)<1.2%,(FeO+FeO3)<10%.真比重為310-3.27g/cm3.硬度莫氏6.5-7.0級(jí)卒抖。鈣鎂橄欖石含游離態(tài)Sio20.97%,而純鎂橄欖石不含游離態(tài)Sio2，屬世界公認(rèn)的綠色無毒鑄造材料甩宣。

　　1.1 國內(nèi)外橄欖石的生產(chǎn)和應(yīng)用狀況

　　世界上擁有橄欖石資源的有7個(gè)國家栏葬。近20年來其開發(fā)應(yīng)用由1979年的10t/年左右發(fā)展到1100萬t/年。

　”鳌（1）作鑄造用砂 鑄造常用硅砂抚言，但在生產(chǎn)高錳鋼或較厚大鑄鋼件時(shí)，易產(chǎn)生嚴(yán)重夾砂褐泊。因此芦槽，要用價(jià)格貴得多的特種鋯砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂來代替详不。如用橄欖石砂不僅可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鑄件蚯氯，而且價(jià)格遠(yuǎn)比特種砂便宜。因而橄欖石砂的用量呈增長勢(shì)頭妖救。美國鑄鋼用M2S砂一直穩(wěn)定在4.5-5t/年橄浓，日本約3-4萬t/年，原蘇聯(lián)用于鑄造的M2S砂達(dá)150t/年亮航。

　≥┦怠（2）作為冶煉鑄鐵時(shí)的添加劑，可提高鐵小質(zhì)量缴淋、節(jié)省焦炭准给。歐洲每年的消耗量為150-180t.

　　（3） 作耐火材料及其制品重抖，其用量相當(dāng)大露氮。

　　1.2 我國的橄欖石資源

　　我國已開發(fā)利用的橄欖石資源有3處，由于品種不同钟沛，其用途多異畔规。

　　（1）遼寧省營口大石橋的苦閃橄欖石恨统，儲(chǔ)量約3000t叁扫。主要用途是經(jīng)燃燒后作耐火材料使用。

　⌒舐瘛（2）河南與陜西省交界的商洛山區(qū)也產(chǎn)鈣鎂橄橄欖石莫绣，儲(chǔ)量約5億t.由于硬度低，原礦中CaO镀材、Al2O3含量多,有易吸水自粉等特點(diǎn)妆浅，因而不適用作耐火材料。經(jīng)水洗處理后可作復(fù)用性差的鑄鋼用砂忍具，或當(dāng)作高爐煉鐵的添加劑用押逾。

　　（3）湖北宜昌太平溪的純鎂橄欖石巖蓝捌，已探明總儲(chǔ)量約5億t。由于原礦中M2S的礦物成分含量高蟀披、硬度高饵朱、影響耐火度的有害雜質(zhì)含量極低，因而昌一種優(yōu)質(zhì)的合金鋼造型砂材料和良好的耐火材料巫碍。也可當(dāng)作高爐煉鐵的添加劑椰完。1995年出口韓國，被指定為“質(zhì)量免檢原料”。

　　1.3宜昌鎂橄欖石砂的性能及特點(diǎn)

　”媾（1）鎂橄欖石的化學(xué)性能穩(wěn)定怔匣，熱膨脹均勻，受熱變化小桦沉。鑄造級(jí)宜昌M2S砂耐火溫度達(dá)1690-1710oC每瞒，能保證鑄鋼件的幾何形狀和尺寸精度。

　〈柯丁（2）宜昌M2S砂不含游離態(tài)Sio2,無粉塵剿骨，澆注時(shí)不排放CO、CO2等有毒氣體埠褪。從根本上杜絕矽肺職業(yè)病的產(chǎn)生浓利，極大地減輕鑄造生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。

　〕佟（3）宜昌M2S砂中CaO贷掖、Al2O3等有害雜質(zhì)含量少，無吸水自粉性渴语，具有極好的復(fù)用性苹威。

　　（4）M2S砂高溫態(tài)偏堿性遵班，不與合金鋼中的MnO魏蜒、Cr2o 3等金屬氧化物起作用，抗鋼水浸蝕能力強(qiáng)有蒲，能有效地防止鑄鋼件粘砂等缺陷的產(chǎn)生发凹。特別是M2S從室溫到1900oC熔化的全過程中無任何相變點(diǎn)，鑄型受高溫鋼水驟熱不會(huì)分層起皮冈柑，不致造成鑄鋼件夾砂的缺陷衍康。

　　（5）經(jīng)水洗浮選處理的宜昌鑄造級(jí)M2S砂衔密，告別適合用于潮模工世生產(chǎn)中小型高錳鋼鞍票、高合金鋼以及含碳量低于0.3%的低合金等鑄件，可使鑄件表面粗糙度Ra達(dá)3.2-1.6um,相當(dāng)于精鑄水平找蝗。

　♂稹（6）M2S型砂既適用于膨潤土、耐火粘土等普通粘結(jié)劑渊输，也適用于水下班及中性用虚、堿性樹脂等多種粘結(jié)材料，而且不必改變?cè)蒙a(chǎn)工藝及設(shè)備條件奸误。

　≡列（7）采用桂林市中南鑄冶材料研究所生產(chǎn)的1號(hào)強(qiáng)化粉作粘結(jié)劑真仲，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量1t以下合金鋼鑄伯件的潮模工藝生產(chǎn)，95%-98%的舊砂可直接回收初澎，作單一砂使用秸应。

　　（8）M2S砂用于潮模鑄鋼生產(chǎn)時(shí)碑宴，鑄型（芯）均不需上涂料软啼，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，縮短生產(chǎn)周期墓懂，提高生產(chǎn)效率焰宣。而且燒注后，M2S砂型與鑄件界面間形成微薄的半熔融層捕仔，極好清理匕积。水玻璃M2S砂潰散性亦好，便于清砂榜跌。

　　2 潮模生產(chǎn)合金鋼鑄件的工藝

　　2.1 宜昌M2S砂潮模型砂工藝

　∩了簟（1）新砂或面砂配方及制備工藝

　　宜昌6#M2S砂（100/200目或6#30%+5#70%之40/200目單一砂）以100%計(jì)+膨潤土6%-8%+桂林1#粘結(jié)劑1.5%-2.0%→干混1-2min，加水6%-6.5%再混碾5-8min邪胳。型砂含水5.5%左右擅很，以好造型為準(zhǔn)，盡量少加水肪尾。

　《焐酢（2）全部以回用舊砂混制的配方及工藝

　　舊砂回用的收集要求：開箱落砂時(shí)必須先清除鐵豆及所有非M2S砂材料。落箱后催蓄，對(duì)舊砂進(jìn)行除鐵磁物處理夸截。

　　落箱進(jìn)震碎或人工拍碎的舊砂團(tuán)塊，100%舊砂回用時(shí)乱来，在混砂機(jī)內(nèi)十混碾2-3min儒淌，以無舊砂團(tuán)、粒為準(zhǔn)荡担。再加水7%-8%（以型砂柔軟品客，好造型為準(zhǔn)），混碾2-8 min准瘪。100%舊砂回用時(shí)除加水外粟翔，不再加入任何粘結(jié)劑材料。

　∷显亍（3）芯砂配制工藝

　　對(duì)于復(fù)雜鑄件轿秧，芯砂另配：M2S新砂100%，加膨潤土8%-10%维雇，加桂林1#粘結(jié)劑2%。混制工藝與新砂的混制相同吱型。

　　M2S新砂100%加水玻璃6%-10%逸贾，并吹CO2硬化。

　　100%舊砂回用單一砂時(shí)津滞，對(duì)有特殊表面質(zhì)量要求的鑄件（如有字母铝侵、符號(hào)或表面粗糙度要求，或磨片細(xì)小齒部）触徐，則要用12目手篩將單一砂篩一點(diǎn)咪鲜，蓋住模型，填實(shí)齒部撞鹉，再真充M2S單一砂疟丙，沖搗結(jié)實(shí)。

　　2.2潮模生產(chǎn)中藻礁、小型鑄件的透氣聋遮、出氣工藝

　　（1）上庆率、下箱仪丛，尤其是上箱要扎Φ12-14mm的暗出氣孔，對(duì)大平面鑄鋼件在上箱兩邊加開出氣道及出氣冒口與外界相通软殿。泥芯出氣道也必須與外界連通卒粮，以利排氣。

　」潜埂（2）合箱澆注 鑄型型面發(fā)白钱挺，形成一層硬殼方許合箱，且一經(jīng)合箱必須于4h內(nèi)澆鑄唯碗。若現(xiàn)做現(xiàn)澆鸟氨，在1-2h內(nèi)型砂表面未發(fā)白硬化，則需對(duì)型及芯表面斷續(xù)3次铐向，每次10s的吹烘集炭。使其型、芯表面發(fā)白硬化方可合箱复斥。

　∮堋（3）合箱箱底墊砂必須留有引氣槽，澆注時(shí)必須在擋好渣的前提下目锭，對(duì)多出氣孔用明火引氣评汰，以免放炮。

　　3 采用鎂鎂橄欖石砂的經(jīng)濟(jì)效益

　　這里以月產(chǎn)高錳鋼200t的生產(chǎn)規(guī)模為例痢虹，采用潮型工藝被去，與采用水玻璃主儡、石英砂的原工藝進(jìn)行生產(chǎn)成本的對(duì)比分析。

　　3.1造型材料的成本對(duì)比

　〔依隆（1）生產(chǎn)儲(chǔ)備反復(fù)使用的常規(guī)砂量150t糜值。M2S的實(shí)際損耗量按鑄件重量5%計(jì)，即每月耗M2S砂10t坯墨，按M2S砂到廠價(jià)800元/t計(jì)寂汇，全年耗費(fèi)為9.6萬元；桂林1#粘結(jié)劑估價(jià)4460元/t捣染，年耗0.91萬元免姻；膨潤土耗量每年0.3萬元。全年造型材料耗費(fèi)合計(jì)10.81萬元豌泊，平均每噸鑄件的造型材料成本為45.04元们灵。

　　（2）水玻璃七0砂成本 常規(guī)儲(chǔ)備砂量150t,以50%可回用作背砂計(jì)野言，每月耗新砂100t皿理，七0砂到廠價(jià)為每噸90元，全年為10.8萬元近窟，全年廢砂外運(yùn)的運(yùn)費(fèi)為3.6萬元题姜；CO2硬化劑每年16.2萬元；水玻璃全年消耗為8.82萬元伦颊。合計(jì)年耗造型材料39.42萬元贪庄，每噸鑄件的造型材料成本是164.25元。

　　因此采用M2S潮型砂與水玻璃七0砂相比青弃，每噸鑄件節(jié)省造型材料費(fèi)119.21元（降低72.6%),全年可節(jié)約造型材料費(fèi)用28萬多元鞠哥。

　　3.2清理成本的對(duì)比

　　M2S潮型砂生產(chǎn)高錳鋼鑄件潰散性好，鑄件表面極易脫砂卖氨，無夾砂会烙、粘砂現(xiàn)象，鑄件輪廓清晰筒捺，無折縫柏腻。每噸鑄件的清理成本約10元；而以七0砂生產(chǎn)高錳鋼件時(shí)系吭，因粘砂嚴(yán)重五嫂，鑄件表面極難清理，有的需要水瀑（退火）清理肯尺，每噸耗費(fèi)人工沃缘、設(shè)備、材料費(fèi)80元则吟。

　　3.3廢品率的對(duì)比

　　生產(chǎn)實(shí)踐證明槐臀，采用M2S砂潮型工藝的廢品率比原先工藝減少8%-15%锄蹂，以8%計(jì)，全年減少廢品192t,節(jié)省成本達(dá)30.72萬元水慨。

　　3.4總體經(jīng)濟(jì)效益

　　根據(jù)以上三項(xiàng)因素合計(jì)败匹，采用M2S砂潮型工藝可使綜合生產(chǎn)成本降低85.3%,每噸鑄件綜合成本可節(jié)省317.21元，全年可增加效益716.13萬元步蛮。

　　按照以上核算，尚未計(jì)入提高生產(chǎn)率殉扒、縮短生產(chǎn)周期等有利因素以及無毒西寸、環(huán)保等優(yōu)越性帶來的經(jīng)濟(jì)效益。所以缕粗，采用M2S砂和桂林1#粘結(jié)劑進(jìn)行潮模工藝生產(chǎn)高錳鋼和合金鋼件是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用枢慰、符合環(huán)保要求的新工藝今后將日益顯示出其優(yōu)越性，為鑄造業(yè)所廣泛采用侧蜗。

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