镁橄榄石砂在碱性钢铸造应用前景远大

镁橄榄石砂(粉) 在碱性钢铸造应用前景远大

张广贺

发表于2010年9月第9期《冶金炉料》

2010年第5期《未来铸造》

2010年8月、9月《铸造工业》

镁橄榄石砂(粉) 在碱性钢铸造应用前景远大 摘要: 镁橄榄石砂是当今世界先进国家生产铸钢件，特别是锰钢件采用的优良造型材料，具有耐高温，抗浸蚀，化学稳定性好等优点。该砂具有较高的耐火度（1710℃）和抗金属氧化侵蚀能力，能有效的防止铸件产生化学粘砂，保证得到光洁的铸造表面和清晰的铸件轮廓。该砂在所有温度下膨胀缓慢，且小于变形，没有骤然膨胀的特点，铸件不易产主夹砂缺陷。镁橄榄石砂不含游离态SiO 2, 无粉尘。浇注时不排放CO 、CO 2等有害气体。从根本上杜绝了矽肺职业病的产生。因此，镁橄榄石砂属世界公认的绿色无害铸造材料。

关键词: 镁橄榄石砂; 镁橄榄石砂粉涂料; 高锰钢铸造; 合金钢铸造

铸造用砂一般常用的是硅砂（石英砂），但生产高锰钢或较厚大的铸钢件时，及易产生严重的夹砂。因此，要用价格昂贵的锆英砂、铬铁砂、刚玉砂来代替。而采用镁橄榄石砂不仅价格远比上述的特种砂便宜的多，而且能生产出表面光洁、轮廓清晰的铸件

早在五十年代日本、美国等国家已将镁橄榄石砂应用于锰钢和一般碳钢铸件的生产上。我国也于八十年代初开始应用，近年来才得以发展。在水玻璃、树脂砂、V 法、VRH 法、潮模、消失模铸造等方面均有不斐的业绩及相当成功的案例。

一、 镁橄榄石资源及应用情况简介

1.1镁橄榄石简介

镁橄榄石是镁橄榄（Mg2SiO4）与铁橄榄(Fe2SiO4)的固溶体MgFe2SiO2，简写式为M2S 。其含量为80%-90%。MgO 含量为37%-40%。有

害杂质的含量极低，（Al2O3+CaO)

煅烧后的镁橄榄石MgO 含量更高。

1.2镁橄榄石资源及应用

世界上拥有镁橄榄石资源的国家有7个。我国以开发利用的镁橄榄石资源有3处（辽宁的大石桥、河南与陕西交界的商洛山区、湖北的宜昌）。近20年来世界上开发应用镁橄榄石由10万吨/年左右以发展到1100万吨/年左右。美国年用量4.5-5万吨左右，日本年用量3-4万吨左右，前苏联年用量150万吨左右。

1.3镁橄榄石大致的分类

镁橄榄石由于品种的不同、其化学成分也不尽相同、用途也不同。 镁橄榄石大致分为三大类:富镁橄榄石、钙镁橄榄石和苦闪橄榄石。

1）苦闪橄榄石：

原矿中M2S 的矿物成分含量高、硬度高、影响耐火度的有害杂质含量极低，也可以当作高炉炼铁的添加剂。经煅烧后是良好的耐火的材料。 2）钙镁橄榄石：

原矿中CaO 、Ai2O3含量多，有易吸水自粉等特点，因而不适用做耐火材料。经水洗处理后可做复用性差的铸钢用砂。或当作高炉炼铁的添加剂。

3）富镁橄榄石：

原矿中M2S 的矿物成分含量高、硬度高、影响耐火度的有害杂质含量 极低，因而是一种优质的合金钢造型砂材料和良好的耐火材料。也可以当作高炉炼铁的添加剂。

二、 镁橄榄石砂的性能及特点

镁橄榄石砂是作为特种砂在铸造上应用的。这是由于它的化学成分Mg O 2SiO 4所决定的。镁橄榄石砂具有较高的耐火度（1710℃）；和抗金属氧化侵蚀能力; 能有效的防止铸件产生化学粘砂; 保证得到光洁的铸造表面和清晰的铸件轮廓。该砂在所有温度下膨胀缓慢，且小于变形，没有骤然膨胀的特点，铸件不易产主夹砂缺陷。

1、 镁橄榄石砂的化学性能稳定，热膨胀均匀，受热变化小。且导热性能

好、热膨胀缓慢均匀，不易产生夹砂。

2、 铸造级镁橄榄石砂耐火度在1690℃--1710℃之间，能够充分保证铸钢

件的几何形状和次寸的精度。

3、 铸造级镁橄榄石砂不含游离态SiO 2, 无粉尘。浇注时不排放CO 、CO 2

等有害气体。从根本上杜绝了矽肺职业病的产生。因此，镁橄榄石砂属绿色环保铸造材料。

4、 铸造级镁橄榄石砂CaO 、Ai 2O 3等有害杂质含量少，无吸水自粉现象，

具有极好的复用性。回用的镁橄榄石砂经过高温铁液的作用，使用效果比新砂还好。

5、 经煅烧或水洗处理的镁橄榄石砂，特别适合用于高锰钢、高合金钢以

及含碳量低于0.3%的低合金钢等铸件。在潮模工艺生产高锰钢时，可使铸件表面粗糙度Ra 达到1.6-3.2um ，相当于精铸水平[1]。尤其是中小铸件。

6、 铸造级镁橄榄石砂在高温状态下呈碱性，不与钢液中的MnO 、Cr 2O 3

等金属氧化物反应起作用，抗钢水侵蚀能力强。因此，能有效的防止铸钢件粘砂、夹砂等缺馅，极大的提高了产品的合格率。在潮型工艺生产高锰钢时废品率减少8%--15%。

7、 铸造级镁橄榄石砂属碱性，因此最好不用酸固化的呋喃树脂作粘结

剂。镁橄榄石砂用别的粘结剂都能起到令人满意的效果。

8、 镁橄榄石砂表面比较粗糙且多皱纹，故消耗粘结剂量较大。 9、 天然的镁橄榄石常带有蛇纹石、滑石等矿物质，在浇注时产生大量气

体。生产低碳钢和高碳钢时会造成气泡、皱纹。而对高锰钢不会产生太大的影响。使用经过煅烧的镁橄榄石就能解决这个问题，也可以通过水洗的办法将镁橄榄石砂中的微粉去除。

三、 镁橄榄石粉（涂料）的性能及特点

随着铸造工艺的不断发展和应用，涂料技术在整个铸造工艺中地位显得越来越重要。涂料能提高泡沫塑料模样的强度和刚度，防止在添砂振动时模样破坏或变形, 防止金属液渗入型砂或铸型塌陷，保证铸件的表面光洁。

涂料性能的好坏及成本的高低直接影响到铸件的品质以及产品的经济效益。选定一个比较合理的配制方法，效果十分理想。

高锰钢属碱性金属液，因此需要配制碱性较强的涂料，而镁橄榄石涂料正符合高锰钢铸造的需要。

1、 镁橄榄石粉作为涂料具有触变性好、屈服值适宜、悬浮率高、易涂挂、

涂层强度高、高温爆热不开裂、抗粘砂性强、铸件表面光洁、涂层烧结成壳自行剥离等优良性能。

2、 镁橄榄石涂料涂层呈整体片状、块状剥落，铸件光滑发亮，可生产出精

确、高表面质量的铸件。

3、 在镁砂涂料中加入30%的镁橄榄石粉，涂料的性能要比单纯使用镁砂粉

的性能好的多。

四、采用镁橄榄石砂的经济效益

1、本可降低317.21元。[1]

2橄榄石砂降低废品率所节约的费用，经济效益是十分可观的[2]。

结语

镁橄榄石砂（粉）作为绿色无害铸造材料应用于铸造行业，在铸件升级、节能降耗等方面功不可没。同时它适应“低碳经济”的要求，因而具有更广泛的使用前景。

作者简介

张广贺（1962-11）男， 辽宁大石桥人， 从事耐火材料行业三十余年， 现任广益矿产集团总经理， 115103

参考文献

[1]刘玉满 镁橄榄石砂在潮模铸造中的应用

[2]陈淑英 镁橄榄石砂（粉）在高锰钢件消失模铸造生产中的应用