本發(fā)明涉及鑄造砂，具體涉及寶珠砂的生產方法。

背景技術：

鑄造在中國是一種古老傳統(tǒng)的制造業(yè)，一直是一個嚴重污染環(huán)境的部門，也已在民間形成了不良的口碑。在鑄造生產中，材料和能源的投入占到產值的55％-70％。我國鑄造行業(yè)每年的排污物總量為：廢渣300萬噸、廢砂1650萬噸和廢氣110億立方米。目前大量使用的人造鑄造砂主要產自于天然的硅砂或人工破碎的硅砂，它們在造型澆注過程中受熱容易破碎，成為垃圾、污染環(huán)境，危害生產工人的健康(二氧化硅粉塵容易產生硅肺病)，對于砂型鑄造來講，沒生產一噸鑄件，大約生產1.3-1.5噸的廢砂。因此，研究一種能夠改善鑄件質量并減少環(huán)境的污染，改善產業(yè)工人的勞動環(huán)境的鑄造材料已經變得十分重要了。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種寶珠砂的生產方法，解決現有技術鑄造砂對環(huán)境污染大、受熱容易破碎的問題。

為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種寶珠砂的生產方法，包括選料、高溫熔融、造粒、篩分，其中，

選料：選擇三氧化二鋁質量分數在60％以上的鋁礦；

高溫熔融：將所述鋁礦加入到電弧爐中，將鋁礦加熱到2000攝氏度以上熔融；

造粒：對電弧爐中流出的熔融液體施加空氣壓，將液體原料破碎冷卻，得到粗寶珠砂；

篩分：根據粒徑對粗寶珠砂進行篩分得到寶珠砂產品。

通過控制空氣壓，利用強風將液體原料破碎、冷卻后，得到球形或接近球形、表面光滑的沙粒。

作為優(yōu)選的，所述電弧爐以三相交流電為電源，電弧爐的爐腔頂部開口，底端側壁上設有出液口，爐腔內有三個穿過爐腔側壁且豎直設置的電極，所述電極均與電源電連接，相比于傳統(tǒng)水平設置的電極加熱的體積更大，有利于爐腔內的物料充分混合，得到的寶珠砂產品各理化性質更均一，受各批次鋁礦原料成分的差異影響較小。

作為優(yōu)選的，三個所述電極在水平面上的投影呈三角形，電極頂端位于爐腔高度的1/2-2/3處、底端高于爐腔底部。電極位于爐腔液面以下，將融融的鋁礦加熱，爐腔上部有缸進入呂強的固體鋁礦，可以進行預熱。

作為優(yōu)選的，所述爐腔的側壁和底面均設有用于承載冷卻水的夾層，所述夾層底端設有冷卻水入口，頂端設有冷卻水出口。由于爐腔需要長時間的處于高溫狀態(tài)，會大大縮減電弧爐的壽命，因此在爐腔的周圍設有夾層為電弧爐降溫，降低高溫對電弧爐的損害，延長電弧爐的壽命。

作為優(yōu)選的，所述冷卻水入口處設有壓力控制裝置，通過控制冷卻水的壓力控制冷卻水的循環(huán)速度，從而控制電弧爐側壁和底面的降溫速度。

作為優(yōu)選的，所述電極為石墨電極并與電極進給裝置相連。由于電極在使用過程中會有一定的損耗，因此需要一個電極進給裝置不斷地將電極深入液面。

作為優(yōu)選的，所述電極進給裝置包括密封板和進給輪，其中，密封板由左板和右板水平拼合而成，左板左邊和右板右邊均設有定位塊，電極從兩塊密封板中間穿過，所述進給輪對稱的設置在電極左右兩側且兩個進給輪的輪面相互緊密貼合；所述進給輪與電極貼合的輪面位置設有周向的凹槽，所述凹槽內沿徑向設置有第一配合齒，所述密封板上設有與第一配合齒相咬合的第二配合齒。

進給裝置工作時兩個進給輪的輪面相互緊密貼合，凹槽處與電極緊密貼合，通過進給輪與電極之間的摩擦力將電極向上推進；兩個進給輪還與密封板緊密貼合，且在定位條上設置于第一配合齒相適配的第二配合齒，工作時開啟電機，將其調到合適的轉速使其帶動進給輪轉動，密封板打開的同時在兩個進給輪的擠壓力下將電極向上進給，電極到達指定位置后，控制電機反向旋轉，將密封板閉合。由于第一配合齒和第二配合齒相適配，第二配合齒向遠離電極的方向傾斜，所以當電極想上進給時，第一配合齒和第二配合齒之間的摩擦力并不大，再加上密封板左右兩端設置有限位塊，可以保證密封板只是微微向兩端移動，但是當電機反向旋轉時，第一配合齒和第二配合齒剛好嚙合，相互間作用力大，可以迅速將密封板密封。當定位塊與密封板之間設有彈簧之后，不在需要電機反向旋轉，密封板可以在彈簧彈力的作用下自動回位，更加方便控制。

作為優(yōu)選的，所述第二配合齒與密封板之間設有限位條，保持進給裝置的密封，防止高溫物料進入影響進給裝置的壽命。

作為優(yōu)選的，電極進給裝置還包括兩個定位輪，所述電極夾緊在兩個定位輪之間，所述定位輪的中心軸在水平方向上與進給輪的中心軸有夾角。兩個定位輪的交線和兩個進給輪的交線不平行，因此可以確定一條直線，保證電極在這條直線上運動，防止電極走偏；另一方面電極可能存在彎曲的現象，通過定位輪后，可以在一定程度上將電極縷直。

作為優(yōu)選的，所述空氣壓為3-8Kg/cm²?？諝鈮哼^大或過小都會影響寶珠砂的粒徑或均勻性。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果至少是如下之一：

1)本發(fā)明方法得到的寶珠砂耐火溫度大于1800攝氏度，能滿足各種逐漸的耐火度要求。

2)本發(fā)明寶珠砂有近乎球狀的外形，有很好的流動性和填充性能，需要加入的宅階級數量也很少，不但經濟且澆注后鑄型也不易破壞。

3)寶珠砂有地膨脹性的特點，對于鑄件來說，可以防止由于型砂膨脹而產生的鑄造缺陷，可以提高復雜鑄件的尺寸精度。

4)寶珠砂的高強度、低破損，使砂子在回收及再利用時不會破損，回收再利用率高，且粉塵量很小，可以改善作業(yè)環(huán)境，減少鑄造垃圾，這是符合時代環(huán)保要求的。

5)與鉻鐵礦砂、鋯英砂相比，其價格只有鋯英砂的25％-50％。同時，因砂粒為球形，其表面積小，故樹脂的加入量可以減少30-50％，水玻璃的加入量小于等于4％；并減少了粘接劑所產生的鑄造缺陷，提高了鑄件的成品率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電弧爐結構示意圖。

圖2為本發(fā)明電極進給裝置結構示意圖。

圖3為本發(fā)明電極進給裝置A-A剖面結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：

一種寶珠砂的生產方法，包括選料、高溫熔融、造粒、篩分，其中，

選料：選擇三氧化二鋁質量分數在60％以上的鋁礦；

高溫熔融：將所述鋁礦加入到電弧爐中，將鋁礦加熱到2000攝氏度以上熔融；

造粒：對電弧爐中流出的熔融液體施加空氣壓，將液體原料破碎冷卻，得到粗寶珠砂；

篩分：根據粒徑對粗寶珠砂進行篩分得到寶珠砂產品。

通過控制空氣壓，利用強風將液體原料破碎、冷卻后，得到球形或接近球形、表面光滑的沙粒。

實施例2：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了：圖1為本實施例所用電弧爐，所述電弧爐以三相交流電為電源，電弧爐的爐腔1頂部開口，底端側壁上設有出液口2，爐腔1內有三個穿過爐腔1側壁且豎直設置的電極3，所述電極3均與電源電連接，相比于傳統(tǒng)水平設置的電極3加熱的體積更大，有利于爐腔1內的物料充分混合，得到的寶珠砂產品各理化性質更均一，受各批次鋁礦原料成分的差異影響較小。

實施例3：

本實施例在實施例2的基礎上進一步限定了：三個所述電極3在水平面上的投影呈三角形，電極3頂端位于爐腔1高度的1/2-2/3處、底端高于爐腔1底部。電極3位于爐腔1液面以下，將融融的鋁礦加熱，爐腔1上部有缸進入呂強的固體鋁礦，可以進行預熱。

實施例4：

本實施例在實施例2的基礎上進一步限定了：所述爐腔1的側壁和底面均設有用于承載冷卻水的夾層4，所述夾層4底端設有冷卻水入口5，頂端設有冷卻水出口6。由于爐腔1需要長時間的處于高溫狀態(tài)，會大大縮減電弧爐的壽命，因此在爐腔1的周圍設有夾層4為電弧爐降溫，降低高溫對電弧爐的損害，延長電弧爐的壽命。

實施例5：

本實施例在實施例4的基礎上進一步限定了：所述冷卻水入口5處設有壓力控制裝置，通過控制冷卻水的壓力控制冷卻水的循環(huán)速度，從而控制電弧爐側壁和底面的降溫速度。

實施例6：

本實施例在實施例2的基礎上進一步限定了：所述電極3為石墨電極3并與電極進給裝置7相連。由于電極3在使用過程中會有一定的損耗，因此需要一個電極進給裝置7不斷地將電極3深入液面。

實施例7：

本實施例在實施例6的基礎上進一步限定了：圖2示出了所述電極進給裝置7，圖3為圖2A-A剖面結構示意圖，所述電極進給裝置7包括密封板71和進給輪72，其中，密封板71由左板和右板水平拼合而成，左板左邊和右板右邊均設有定位塊75，電極3從兩塊密封板71中間穿過，所述進給輪72對稱的設置在電極3左右兩側且兩個進給輪72的輪面相互緊密貼合；所述進給輪72與電極3貼合的輪面位置設有周向的凹槽722，所述凹槽722內沿徑向設置有第一配合齒721，所述密封板71上設有與第一配合齒721相咬合的第二配合齒712。

進給裝置工作時兩個進給輪72的輪面相互緊密貼合，凹槽722處與電極3緊密貼合，通過進給輪72與電極3之間的摩擦力將電極3向上推進；兩個進給輪72還與密封板71緊密貼合，且在定位條上設置于第一配合齒721相適配的第二配合齒712，工作時開啟電機，將其調到合適的轉速使其帶動進給輪72轉動，密封板71打開的同時在兩個進給輪72的擠壓力下將電極3向上進給，電極3到達指定位置后，控制電機反向旋轉，將密封板71閉合。由于第一配合齒721和第二配合齒712相適配，第二配合齒712向遠離電極3的方向傾斜，所以當電極3想上進給時，第一配合齒721和第二配合齒712之間的摩擦力并不大，再加上密封板71左右兩端設置有限位塊，可以保證密封板71只是微微向兩端移動，但是當電機反向旋轉時，第一配合齒721和第二配合齒712剛好嚙合，相互間作用力大，可以迅速將密封板71密封。當定位塊75與密封板71之間設有彈簧之后，不在需要電機反向旋轉，密封板71可以在彈簧彈力的作用下自動回位，更加方便控制。

實施例8：

本實施例在實施例6的基礎上進一步限定了：所述第二配合齒712與密封板71之間設有限位條，保持進給裝置的密封，防止高溫物料進入影響進給裝置的壽命。

實施例9：

本實施例在實施例7的基礎上進一步限定了：電極進給裝置7還包括兩個定位輪74，所述電極3夾緊在兩個定位輪74之間，所述定位輪74的中心軸在水平方向上與進給輪72的中心軸有夾角。兩個定位輪74的交線和兩個進給輪72的交線不平行，因此可以確定一條直線，保證電極3在這條直線上運動，防止電極3走偏；另一方面電極3可能存在彎曲的現象，通過定位輪74后，可以在一定程度上將電極3縷直。

實施例10：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了：所述空氣壓為3-8Kg/cm²?？諝鈮哼^大或過小都會影響寶珠砂的粒徑或均勻性。

實施例11：

本實施例在實施例1的基礎上進一步將鋁礦加熱到2200、2300、2400攝氏度熔融。

下表是本發(fā)明寶珠砂的物理化學性能：

無論是耐火度、膨脹性能等均優(yōu)于現有的各類鑄造砂。

下表是本發(fā)明寶珠砂與石英砂費用對比表：

根據上表，每噸鑄鋼可節(jié)約造型材料費用287元，按每月生產1000噸計算，可節(jié)約287000元，并可減少90％的廢砂排放。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的范圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變形和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。