铸造用硅砂国家标准的修订

     铸造用硅砂是以石英为主要矿物成分、粒径在0.020mm-3.350mm的耐火颗粒物，根据开采和加工方法的不同分为人工硅砂及水洗砂、擦洗砂、精选（浮选）砂等天然硅砂。

      硅砂是铸造生产中最基本的造型材料，硅砂质量的好坏直接影响铸件的质量，尤其是近些年来树脂砂、覆膜砂、酯硬化水玻璃自硬砂等先进工艺的迅速发展，对铸造用硅砂的质量提出了更高的要求。铸造硅砂的质量历来受到广大铸造工作者的重视，日本、前苏联等国家均有铸造用硅砂国家标准，美国、英国等国家也由各铸造协会制定了铸造用硅砂标准，制定硅砂标准是十分必要而有意义的工作。  根据机械工业部科学技术发展计划96400202的要求，近两年对GB9442-88“铸造用硅砂”进行了修订。按照标准修订工作的需要，对行业里有代表性的硅砂生产厂家、使用厂家进行了现场调查，收集了大量有关与硅砂有关的资料和数据，参照国外先进企业的硅砂标准内容，利用微机对“铸造工程数据库”中硅砂进行检索，并在国内硅砂生产和使用情况汇总的基础上，面向行业百余家生产单位、使用单位、高等院校、科研院所征求意见。综合考虑目前先进造型、制芯工艺对硅砂质量的要求，增强标准的可操作性，借鉴先进国家的经验，尽可能向工业发达国家标准靠拢，以便于国际间交流与贸易，是此次铸造用硅砂标准修订工作的重点。  1．二氧化硅含量  硅砂的主要化学成分为二氧化硅，铸造用硅  砂都{TodayHot}希望二氧化硅的含量高，其他成分含量低，以保证硅砂的耐火度。以二氧化硅的含量作为铸造用硅砂主要验收依据。一般来说，对于铸钢用砂，SiO2含量应大于97%；对于铸铁用砂，SiO2含量应大于85%；对于有色金合金铸造用砂，SiO2含量应大于75%。关于SiO2含量的分级标准修订是根据铸造生产的需要和我国硅砂生产的实际情况，参照GB321-80《优先数和优先数系》划分的。构成两个公比的复合系列数值如下：99、96、93、90、80、75。考虑到我国的资源状况，谨将99降为98，后经全标委审议为对原标准75-级不再推荐使用。构成Si O2的分级系列，见表1。  表一 铸造用硅砂按Si O2含量分级（质量分数%）  代号  98  96  93  90  85  80  二氧化硅最小含量  98  96  93  90  85  80  2．含泥量  含泥量为铸造用硅砂中粒径<0.020mm的颗粒部分，是铸造用硅砂的一项重要的指标，特别  是树脂砂、覆膜砂等先进工艺对硅砂的这一指标要求很严格。在本标准修订中铸造用硅砂用含泥量进行分级，以便突出这一指标的重要性。一般来说，精选砂砂粒表面干净，含泥量低，可小于0.2%；擦洗砂砂粒较干净，含泥量可小于0.3%；水洗砂含泥量较山砂、河砂、海砂或筛选砂的含泥量低，好的可低于0.5%。综合考虑生产的需要和我国硅砂生产的实际情况，将铸造用硅砂含泥量分为大于0.2、0.3、0.5、1.0、2.0几个等级，在技术要求中对水洗砂、擦洗砂及精选沙含泥量质量分数不大于1.0%；擦洗砂含泥质量分数不大于0.3%。精选砂含泥量作了更进一步的规定，即水洗砂含泥量质量分数不大于0.2%。这次修订对原标准中最大含泥量为10的一级不再推荐使用，铸造用硅砂含泥量分级见表2。  表二 铸造用硅砂含泥量分级（质量分数%）  代号  0.2  0.3  0.5  1.0  2.0  最大含泥量  0.2  0.3  0.5  1.0  2.0  3．粒度  在铸造生产中，根据不同的工艺要求选择硅砂的粒度较为重要，硅砂颗粒的大小由铸造用实验筛测定，筛孔的尺寸在ZBJ31004-88 中已作了明确规定。原标准中对硅砂粒度以主要粒度组成的“三筛”进行分级，这种分级方法已不适应树脂砂等先进工艺对硅砂颗粒分布的要求，有的树脂砂工艺要求主要力度分布在“四筛”、甚至“五筛”。考虑到原标准对粒度分组代号不熟悉、不好记忆，在本标准修订中，对原标准GB9442-88中的硅砂粒度分组予以取消，相应的筛号筛孔尺寸的对应关系，见表3。因为“目数”不是法定计量单位，在此也不予推荐使用。  表3 铸造用硅筛号与筛孔尺寸对应表  筛号  6  12  20  30  40  50  筛孔尺寸/mm  3.35  1.70  0.850  0.600  0.425  0.300  筛号  70  100  140  200  270  底{HotTag}盘  筛孔尺寸/mm  0.212  0.150  0.106  0.075  0.053  -  平均细度是反映某一铸造用硅砂平均颗粒尺寸的参数，在本次修订中采用了国际上常用的平均细度这一综合性指标。平均细度显示出砂子的平均颗粒尺寸，能够反映单位质量硅砂的表面积。

      平均细度这一指标在比较某一砂矿生产的不同品位砂子方面，在比较几个颗粒分布相近的砂矿生产的各种砂子方面、在帮助铸造车间控制填充砂或系统砂方面以及在计算其他与铸造用砂有关的数据方面，都有价值的。美国、英国、德国等国家都检测该指标，目前国内一些独资企业和一些合资企业也都对这一指标有要求。因此，借鉴国外的先进经验，采用这一性能指标，也便于国际间交流与贸易。  应当指出，单纯地用平均细度表示硅砂的粒度，可能会出现几种硅砂粒度分布不同而平均细度值相同的情况。只有同时规定了主要筛号的粒度组成含量之后，平均细度表示的粒度组成和分布才局限于一定的范围内。因此，在这次修订的标准中，将硅砂的粒度分布按主要粒度组成的首/尾筛号，并结合平均细度值来表示。另外，对硅砂的主要筛号粒度组成也作了相应的规定：三筛不小于75%，四筛不小于85%。以某公司生产的水洗砂为例，主要筛号粒度组成三筛不小于80%，平均细度值在一定的范围内，见表4。  表4 某水洗砂首/尾筛号与平均细度值相应关系  首/尾筛号  40/70  50/100  70/140  100/200  平均细度值  40-46  50-58  40-78  100-110  4．颗粒形状  原GB442-88标准中，利用测定硅砂角形因数的方法对硅砂的颗粒形状进行分类。角形因数是铸造用硅砂的实际比表面积与理论比表面积的比值，用来反映铸造用硅砂颗粒的圆整程度。角形因数越接近1时，表明砂粒的形状越接近圆球形，角形因数越大，则砂粒越偏向尖角形。这种方法比较科学，可避免最早在显微镜下观察方法的视觉误差，同时对硅砂的形状给与定量表示。但原标准的分类代号以数学形式给出，表达不够直观，不便记忆。因此，在本标准修订中以符号的形式表示，这样简单明了。铸造用硅砂的颗粒形式根据角形因数分级，见表5。   表5 铸造硅砂颗粒形状按角形因数分级  形状  代号  角形因数  圆形  ○  ≤1.15  椭圆形  ○-□  ≤1.30  钝角形  □  ≤1.45  方角形  □-△  ≤1.63  尖角形  △  >1.63  5．牌号  本标准修订中牌号的表达式包含了SiO2含量这一重要的性能指标，同时把硅砂的粒度分布按主要粒度组成的首/尾筛号表示出来，平均细度也反映在牌号中。这种牌号较为简捷，无论是三筛或四筛制都能适用，能够较全面地反映铸造用硅砂的状况。铸造用硅砂的牌号表示如图。  例如： ZGS93-40100（53）表示该牌号硅砂的二氧化硅为代号93级，主要粒度组成为四筛，其首筛筛号为40，尾筛筛号为100，粒度的平均细度值53。  6．其它  因为即使硅砂的含泥量相同，由于其加工（净化）处理的方法不同，性能上也有显著的差异，近些年来的研究成果充分证明了这一点。在本标准修订中，要求对于每一批铸造用硅砂，供方都必须提供加工方法（如水洗、擦洗等），这样也便于树脂砂、水玻璃砂等工艺选用。  考虑到钾、钙、钠、镁氧化物含量对硅砂酸碱性的影响，在本标准修订中要求，使用化学粘接剂时的铸造用硅砂的酸耗值不大于5ml。杂质含量、烧结点、灼烧减量等一些指标在本标准修订中未被列入，如在铸造生产中需对其进行控制，也可由使用单位和生产单位协商解决。

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