[发明专利]铸造预混组合物的生产

说明书

描述了制备独特的铸造预混组合物的方法，所述铸造预混组合物的低堆密度为30‑45 lbs/ft³，并且含有平均粒度为85‑100μm的细颗粒。通过使用具有改进效率的机械设备的专门设计的组件来生产独特的铸造预混组合物，使得可以在更接近铸造厂的地点制备预混物。结果是，可以抑制由从传统的预混物制造设施到铸造厂的长距离运输和处理引起的预混物密度的增加；可以节约运输成本；并且将减少安全性问题。还描述了所述铸造预混组合物用于制备用于铸造模塑制品的砂型介质的用途。

优先权要求

该PCT国际申请要求2018年9月28日提交的美国临时申请号62/738,273的优先权权益，其主题通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及具有小的平均粒度、窄的尺寸分布和低的堆密度的铸造预混组合物的制备。本公开还涉及这样制备的预混组合物用于砂型铸造模塑的用途。

背景技术

铸造是用于制备制品的铸造方法，其中将加热的液体材料(通常是金属或金属合金)倒入模具的腔中，并使其冷却成腔的形状。然后使铸造的制品从模具中脱模。根据待铸造的材料的性质，可以使用各种材料来形成模具。例如，砂型铸造可用于铸造金属和金属合金。在该方法中，砂通常与粘结剂(例如粘土和水的混合物)和其它添加剂混合以形成砂型介质，然后将其形成为期望的模具形状。用于铁铸造的砂型介质包含三种基本组分，即砂、粘土和细磨烟煤，在商业上通常称为“海运煤”。形成砂模可以通过在模型(例如，待铸造的制品的复制品)周围压实砂型介质并去除模型以留下具有期望的形状和构造的腔来完成。一旦将熔融金属引入模具并冷却以凝固，铸造的金属制品可以脱模，通常通过破坏砂模。

一种砂型铸造方法称为“湿砂型铸造”，其是指使用湿砂或潮湿的砂来形成模具。以重量计，湿砂型介质通常包含约86%至90%的砂和非砂组分，包括8%至10%的无机粘结剂(例如膨润土粘土)、2%至4%的有机添加剂和2%至4%的水分。粘结剂允许砂颗粒粘合，使得模具可以保持其形状并承受在整个铸造过程中施加的应力。在湿砂型铸造期间，砂模保留一定量的水分，这使得能够在环境温度和升高的温度下保持粘土的粘合性质。在去除模型之后，将熔融金属倒入模具腔中，同时砂型介质仍然处于其潮湿或“湿”状态。在模具腔表面上和紧邻模具腔表面的海运煤在将熔融金属倒入模具时在熔融金属的热量下分解。这种分解的产物是在模具腔和倒入的熔融金属之间的界面处呈石墨形式的元素碳。该元素石墨起到使固化的铸件能够从模具中脱模并且不含砂颗粒的主要作用，以及使模具腔表面平整使得铸造的制品具有更光滑表面的第二益处。

包括粘土组分和碳组分的组合物通常称为铸造预混组合物。然后，预混组合物可以与来自当地来源的砂混合，以生产用于砂型铸造的砂型介质。

在铸造工业中，使用传统设施完成制备铸造预混组合物已经持续了许多年，所述传统设施包括共混设施，所述共混设施包括具有一系列储料仓的建筑物、用于研磨的可能的研磨设施和用于共混材料的位于中心的共混装置。然后，将成品运输并在包装中出售。传统的铸造预混组合物通常粒度为100-120 μm，并且堆密度为45-60 lbs/ft³，使得预混物可以方便和安全地储存和运输。然而，具有较细颗粒的较低密度预混物具有用于铸造工业的改进的性能。因此，如何在没有运输和安全性问题的情况下制备这样的预混组合物仍然未解决。

在本公开中，描述了制备含有细颗粒并具有低堆密度的独特的铸造预混组合物的方法。该方法利用具有改进效率的机械设备设计的各种组件来改变产品的尺寸分布。

发明内容

根据本公开的一个方面，制备铸造预混组合物的方法包括通过鼓风机向含有粘土组分的单元和含有碳组分的单元供应空气；任选地在将所述粘土组分和所述碳组分通过过滤器之后，将所述粘土组分和所述碳组分引入共混单元；和在共混单元中进行所述粘土组分和碳组分的现场共混以获得所述铸造预混组合物，其堆密度为约30-45 lbs/ft³。

根据本公开的另一个方面，所述铸造预混组合物含有平均粒度为约85-100 μm的颗粒。