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判斷鑄造用石英砂耐火度是否達(dá)標(biāo)的核心邏輯,是通過專業(yè)檢測、實(shí)際驗(yàn)證、初步篩選三個(gè)維度層層遞進(jìn),結(jié)合鑄造工藝需求(如澆注金屬類型、澆注溫度)綜合判斷,具體方法如下:

一、實(shí)驗(yàn)室專業(yè)檢測:精準(zhǔn)量化耐火度(核心依據(jù))
實(shí)驗(yàn)室檢測是判斷耐火度達(dá)標(biāo)的權(quán)威手段,通過模擬高溫環(huán)境或分析成分,直接獲取石英砂的耐高溫能力數(shù)據(jù),常用方法有 3 種:
高溫灼燒試驗(yàn):直接觀察耐受極限
按鑄造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如 GB/T 2684-2021《鑄造用砂及混合料試驗(yàn)方法》),取代表性石英砂樣品(顆粒級(jí)配符合實(shí)際使用要求),放入高溫馬弗爐中逐步升溫:
若用于鑄鐵件(澆注溫度約 1300-1450℃),需將砂樣加熱至 1450-1500℃,保溫 1-2 小時(shí);若用于鑄鋼件(澆注溫度約 1500-1650℃),則升溫至 1600-1650℃,保溫相同時(shí)間。
冷卻后觀察砂樣狀態(tài):若砂粒無軟化、無粘連結(jié)塊、顆粒輪廓清晰,僅少量表面輕微燒結(jié)(輕輕揉搓可分散),說明耐火度達(dá)標(biāo);若出現(xiàn)明顯熔融、顆粒粘連成硬塊(無法分散),或砂粒變形、收縮嚴(yán)重,則耐火度不足。
差熱分析(DTA)+ 熱重分析(TGA):捕捉相變與熔融信號(hào)
通過差熱分析儀監(jiān)測砂樣在升溫過程中的 “熱效應(yīng)變化”,結(jié)合熱重儀監(jiān)測重量變化:
石英砂的主要成分 SiO?存在多晶轉(zhuǎn)變(如 α- 石英→β- 石英,轉(zhuǎn)變溫度約 573℃;β- 石英→β- 鱗石英,約 870℃),這些轉(zhuǎn)變僅會(huì)產(chǎn)生微小熱信號(hào),且重量無明顯變化;
當(dāng)溫度升至1713℃(SiO?理論熔融溫度) 附近時(shí),若出現(xiàn) “劇烈放熱峰” 且重量開始緩慢減少(熔融導(dǎo)致微量揮發(fā)),說明砂樣接近熔融狀態(tài);若在實(shí)際澆注溫度(如鑄鋼 1650℃)前就出現(xiàn)明顯放熱峰或重量異常變化,說明耐火度不達(dá)標(biāo)(含雜質(zhì)導(dǎo)致熔融溫度降低)。
化學(xué)成分分析:通過雜質(zhì)含量反推耐火度
石英砂的耐火度主要由 SiO?純度決定,雜質(zhì)(如 Fe?O?、CaO、MgO、Al?O?等)會(huì)顯著降低其耐火度(例如 Fe?O?含量每增加 1%,耐火度可能降低 50-100℃):
用 X 射線熒光光譜(XRF)或化學(xué)分析法檢測砂樣成分:若 SiO?純度≥98%,雜質(zhì)總量≤2%(其中 Fe?O?≤0.5%、CaO+MgO≤0.3%),通常耐火度可滿足鑄鋼需求;若 SiO?純度 95%-98%,雜質(zhì)總量≤5%,可滿足鑄鐵或非鐵合金(如鋁合金,澆注溫度約 600-700℃)需求;
若雜質(zhì)含量超標(biāo)(如 Fe?O?>1%),即使外觀正常,高溫下也易軟化熔融,耐火度必然不達(dá)標(biāo)。
二、實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證:貼合工況的 “實(shí)戰(zhàn)測試”
實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)可能與實(shí)際鑄造工況存在差異(如砂型中粘結(jié)劑、附加物的影響),需通過小批量試用驗(yàn)證:
小批量制芯 / 制型 + 澆注試驗(yàn)
按實(shí)際生產(chǎn)的砂型配方(石英砂 + 粘結(jié)劑 + 輔料),制作小型砂芯或砂型(如尺寸 100×100×50mm 的試塊砂型),澆注對(duì)應(yīng)類型的金屬液(如計(jì)劃澆鑄鑄鋼,就用同牌號(hào)鋼水):
澆注后冷卻開箱,觀察砂型 / 砂芯的 “高溫穩(wěn)定性”:若砂型無坍塌、無開裂,鑄件表面無嚴(yán)重 “粘砂”(砂粒牢固附著在鑄件表面,清理困難),說明石英砂耐火度適配當(dāng)前工況;
若出現(xiàn) “砂型燒結(jié)”(砂型表面形成堅(jiān)硬殼層,無法潰散)或 “鑄件粘砂”(粘砂層厚度>1mm),則證明耐火度不足 —— 粘砂本質(zhì)是石英砂在高溫金屬液作用下軟化熔融,與金屬液發(fā)生反應(yīng)并附著在表面。
對(duì)比合格砂樣的使用效果
若有已知耐火度達(dá)標(biāo)的同類型石英砂(如之前生產(chǎn)中無問題的砂),可將新砂與合格砂按相同配方制作砂型,同時(shí)澆注:
若新砂對(duì)應(yīng)的砂型 / 鑄件出現(xiàn)上述缺陷,而合格砂無問題,直接說明新砂耐火度不達(dá)標(biāo);若兩者狀態(tài)一致,則新砂耐火度符合要求。
三、初步外觀與物理特性篩選:快速排除明顯不合格品
該方法無法精準(zhǔn)判斷耐火度,但可快速篩選出明顯劣質(zhì)的砂樣,減少后續(xù)檢測成本:
觀察顏色與雜質(zhì)
優(yōu)質(zhì)石英砂顏色偏純白、乳白色或淺灰白色,色澤均勻;若顏色偏黃、偏紅、偏黑,或肉眼可見較多褐色、黑色斑點(diǎn)(多為 Fe?O?、有機(jī)質(zhì)雜質(zhì)),說明雜質(zhì)含量高,耐火度大概率不達(dá)標(biāo)。
檢查顆粒形態(tài)與硬度
用手揉搓砂樣:若感覺有大量粉末(風(fēng)化粉化),或顆粒易破碎(用指甲可掐碎),說明砂樣結(jié)構(gòu)松散、穩(wěn)定性差,高溫下易軟化;
用莫氏硬度筆(或玻璃片)劃砂粒:石英砂莫氏硬度為 7(可劃傷玻璃),若砂粒無法劃傷玻璃,或硬度明顯低于 7,說明含大量長石、方解石等低硬度雜質(zhì)(長石耐火度約 1200-1300℃),耐火度必然不足。
洛陽石英砂廠家關(guān)鍵提醒:結(jié)合實(shí)際鑄造需求判斷 “達(dá)標(biāo)”
耐火度 “達(dá)標(biāo)” 不是絕對(duì)概念,需匹配具體工況:
澆注低溫金屬(如鋁合金、鋅合金)時(shí),石英砂耐火度≥1200℃即可;
澆注鑄鐵時(shí),需≥1450℃;
澆注高碳鋼、合金鋼時(shí),需≥1600℃。
因此,判斷前需先明確自身鑄造工藝的最高溫度需求,再通過上述方法驗(yàn)證砂樣是否能滿足該溫度下的穩(wěn)定性。
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