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第1章 概述1

1.1 水玻璃砂工艺发展的历程1

1.1.1 CO2吹气硬化水玻璃砂2

1.1.2 粉末硬化剂自硬水玻璃砂3

1.1.3 液态有机酯自硬水玻璃砂4

1.1.4 对水玻璃砂溃散性和旧砂回用的再认识4

1.1.5 其他水玻璃砂工艺方法7

1.1.6 水玻璃砂工艺的最新发展8

1.2 水玻璃砂的性能特征及其与黏土砂和树脂砂的比较8

1.2.1 水玻璃砂的性能特征及其应用范围8

1.2.2 水玻璃砂、树脂砂和黏土砂用于铸钢件生产的比较9

1.2.3 选择铸钢件铸造工艺技术改造方案的思考11

1.3 基于水玻璃砂绿色铸造的关键技术12

1.3.1 绿色铸造的重大意义12

1.3.2 水玻璃——绿色铸造黏结剂13

1.3.3 实现水玻璃砂绿色铸造的关键技术14

1.3.4 绿色铸造水玻璃砂工艺的技术优势及目标16

参考文献17

第2章 水玻璃砂的工艺原理及特征19

2.1 水玻璃的种类及基本特征19

2.1.1 钠水玻璃19

2.1.2 钾水玻璃25

2.1.3 锂水玻璃27

2.2 钠水玻璃砂的硬化机理概述28

2.2.1 化学硬化形成新的产物29

2.2.2 失水由液态到固态的物理硬化30

2.2.3 物理硬化与化学硬化的区别30

2.3 CO2气体硬化钠水玻璃砂的硬化机理31

2.3.1 CO2气体硬化钠水玻璃砂的机理31

2.3.2 CO2气体硬化钠水玻璃砂的性能及影响因素32

2.3.3 CO2气体硬化钠水玻璃砂的改进工艺方法35

2.4 加热硬化水玻璃砂的硬化机理37

2.4.1 加热硬化水玻璃砂的硬化原理及特点37

2.4.2 加热硬化水玻璃砂的基本特征及影响因素38

2.4.3 加热硬化水玻璃砂的改进工艺方法38

2.5 粉末硬化剂硬化水玻璃砂的硬化原理39

2.5.1 硅铁粉硬化剂40

2.5.2 硅酸二钙硬化剂40

2.6 有机酯液态硬化剂硬化水玻璃砂的硬化原理41

2.6.1 有机酯硬化剂的化学组成41

2.6.2 有机酯硬化剂的硬化原理42

2.6.3 有机酯水玻璃砂的性能及其影响因素43

2.7 不同硬化水玻璃砂性能的对比分析45

2.8 铸件材质对水玻璃砂性能的要求及特点47

参考文献48

第3章 水玻璃黏结剂的老化及改性49

3.1 水玻璃黏结剂的老化现象49

3.1.1 水玻璃的老化49

3.1.2 老化现象对水玻璃砂性能的危害52

3.2 水玻璃黏结剂改性的方法与技术53

3.2.1 水玻璃的物理改性53

3.2.2 水玻璃的化学改性57

3.2.3 水玻璃的复合改性58

3.3 水玻璃黏结剂改性技术新进展60

参考文献62

第4章 CO2硬化水玻璃砂64

4.1 原材料的性能与要求64

4.1.1 原砂64

4.1.2 水玻璃66

4.1.3 其他材料68

4.2 型砂配方及混砂工艺71

4.2.1 传统工艺配方71

4.2.2 近年新开发的CO2硬化水玻璃砂工艺72

4.2.3 造型制芯要求75

4.3 吹气硬化工艺及装备76

4.3.1 传统吹气方式76

4.3.2 复合吹气方法82

4.4 真空CO2硬化水玻璃砂86

4.4.1 VRH法的主要工作原理87

4.4.2 VRH法工艺的主要特点87

4.4.3 VRH法的主要工序88

4.4.4 典型工艺配比91

4.4.5 VRH法的新发展91

4.5 CO2硬化水玻璃砂的性能及其影响因素93

4.5.1 常温强度93

4.5.2 高温性能95

4.5.3 出砂性的指标——残留强度97

4.6 CO2硬化水玻璃砂的常见缺陷及防止方法99

4.6.1 黏砂99

4.6.2 表面粉化（白霜）102

4.6.3 吸湿性102

4.6.4 出砂性差103

4.6.5 旧砂再生回用困难103

4.7 CO2硬化水玻璃砂生产线105

4.7.1 普通CO2水玻璃砂生产线105

4.7.2 VRH-CO2水玻璃砂生产线106

参考文献109

第5章 有机酯硬化水玻璃砂111

5.1 原材料的性能与要求111

5.2 型砂配方及混砂工艺112

5.2.1 常用的型砂配方112

5.2.2 混砂工艺113

5.3 酯硬化水玻璃砂主要设备114

5.3.1 混砂机114

5.3.2 振动紧实台116

5.4 酯硬化水玻璃砂的性能特征及其影响因素116

5.4.1 酯硬化水玻璃砂的性能特征117

5.4.2 影响酯硬化水玻璃砂强度的因素117

5.4.3 水玻璃砂硬化速度的调节方法123

5.4.4 影响水玻璃砂溃散性的因素124

5.5 酯硬化水玻璃砂的缺陷及防止方法126

5.5.1 酯硬化水玻璃砂工艺的典型缺陷分析126

5.5.2 酯硬化水玻璃砂工艺的常见缺陷及其防治措施128

5.6 酯硬化水玻璃砂造型生产线130

5.7 新一代的有机酯硬化改性水玻璃砂工艺及其特点132

参考文献133

第6章 水玻璃砂涂料134

6.1 水玻璃砂涂料的组成、混制及其要求134

6.1.1 涂料的组成134

6.1.2 涂料的混制及其涂敷方法143

6.1.3 水玻璃砂对涂料性能的要求148

6.1.4 水玻璃砂涂料的作用及其分类149

6.2 醇基水玻璃砂涂料151

6.3 水基水玻璃砂涂料153

6.4 水玻璃砂特种涂料154

6.4.1 加固性涂料154

6.4.2 水玻璃砂转移涂料155

6.5 涂料常见的缺陷及其防止措施158

参考文献160

第7章 水玻璃旧砂再生技术162

7.1 铸造旧砂再生的基本过程及其方法162

7.1.1 铸造旧砂的回用与再生162

7.1.2 铸造旧砂再生的常用方法及特点164

7.1.3 典型旧砂再生设备的结构原理及使用特点165

7.2 水玻璃旧砂的性能特征及其再生方法的选择167

7.2.1 水玻璃旧砂的性能特点167

7.2.2 水玻璃旧砂常用的两种再生方法比较169

7.3 典型的水玻璃旧砂干法再生设备系统170

7.3.1 立式逆流搅拌干法再生系统171

7.3.2 “振动破碎球磨—加热干燥—气流冲击”干法再生系统172

7.3.3 水平滚筒式逆流搅拌干法再生系统173

7.3.4 振动式干法再生系统174

7.3.5 离心冲击式干法再生系统174

7.4 水玻璃旧砂的湿法再生技术及设备175

7.4.1 国内常见的湿法再生系统175

7.4.2 国外较完整的湿法再生系统179

7.4.3 强擦洗湿法再生及污水处理系统180

7.4.4 水玻璃旧砂湿法再生的污水处理技术182

7.5 水玻璃旧砂的其他再生回用方法184

7.5.1 “化学改性”水玻璃旧砂再生方案184

7.5.2 水玻璃旧砂的“干法回用—湿法再生”方案185

7.6 水玻璃旧砂的再生机理及影响因素186

7.6.1 干法再生的机理及其影响因素186

7.6.2 湿法再生的机理及其影响因素190

7.7 水玻璃再生砂的性能特征193

7.7.1 吸湿性193

7.7.2 可使用时间194

7.7.3 再生砂的黏结强度195

7.7.4 再生砂循环使用后的溃散性196

7.8 水玻璃旧砂的再生效率与再生砂性能的综合评价197

7.8.1 再生效率的评价指标197

7.8.2 Na2O含量的测定方法及其影响因素198

7.8.3 Na2O含量累积的理论计算199

7.8.4 再生砂性能的指标及其综合评价200

7.9 水玻璃再生砂的成本及经济效益计算201

7.9.1 水玻璃再生砂的成本201

7.9.2 新砂成本及运输费202

7.9.3 经济效益计算举例202

7.10 水玻璃再生砂技术研究新进展204

参考文献206

第8章 水玻璃砂工艺技术研究的最新成果及发展方向208

8.1 水玻璃砂工艺技术研究的最新成果208

8.1.1 改性水玻璃研究与开发208

8.1.2 水玻璃旧砂再生理论、新技术与装备的研究209

8.1.3 水玻璃复合硬化工艺研究211

8.1.4 其他水玻璃砂工艺及理论研究成果212

8.2 水玻璃砂工艺技术研究及应用的发展方向224

8.2.1 水玻璃砂工艺技术仍存在的问题224

8.2.2 水玻璃砂工艺技术研究及应用的发展方向225

8.3 微波硬化水玻璃砂工艺新进展227

8.3.1 微波硬化水玻璃砂工艺的影响因素227

8.3.2 二次微波硬化水玻璃砂新方法229

8.3.3 微波硬化水玻璃砂的抗吸湿技术230

8.4 21世纪基于水玻璃砂工艺的绿色清洁铸造生产技术展望231

8.4.1 建立友好的水玻璃砂清洁铸造生产的环境231

8.4.2 实现无污染的水玻璃旧砂完全再生回用231

8.4.3 智能化水玻璃自硬砂铸造技术及装备231

参考文献232

第9章 水玻璃黏结剂及其型砂的性能测试方法235

9.1 水玻璃黏结剂235

9.1.1 密度235

9.1.2 黏度235

9.1.3 Na2O含量236

9.1.4 SiO2含量237

9.1.5 模数238

9.1.6 水不溶物239

9.2 水玻璃砂239

9.2.1 取样和试样制备239

9.2.2 含水量241

9.2.3 透气性241

9.2.4 强度243

9.2.5 可使用时间245

9.2.6 表面稳定性245

9.2.7 吸湿性246

9.2.8 溃散性246

9.3 水玻璃旧砂及其再生砂247

9.3.1 水玻璃旧砂及再生砂中氧化钠含量的测定247

9.3.2 水玻璃旧砂及再生砂中的可溶和不可溶部分的测定248

9.3.3 灼烧减量249

9.4 硬化剂性能测试249

9.4.1 CO2硬化剂249

9.4.2 有机酯硬化剂251

参考文献254

第10章 水玻璃自硬砂工业应用实例255

10.1 水玻璃自硬砂造型关键设备及其生产线255

10.1.1 大型连续（移动式）混砂机255

10.1.2 大吨位大台面振动紧实台257

10.1.3 大型翻转起模机在铁路道岔上的应用257

10.1.4 大型液压全自动合箱机258

10.1.5 大型电动翻转机械手258

10.1.6 大型流涂机259

10.1.7 取件下芯机械手259

10.1.8 酯硬化水玻璃砂造型制芯自动生产线实例260

10.2 水玻璃旧砂再生实用系统及关键设备263

10.2.1 中温加热干法再生系统及关键设备263

10.2.2 多级强擦洗湿法再生系统及关键设备266

10.3 水玻璃旧砂再生短流程技术、设备及其应用267

10.3.1 水玻璃旧砂短流程再生系统原理与特点267

10.3.2 短流程旧砂再生系统组成268

10.3.3 短流程旧砂再生系统关键设备270

10.3.4 水玻璃自硬砂绿色铸造“升级版”新技术272

参考文献274