本发明属于铸造型砂技术领域，具体涉及一种用于铸钢件的再生砂及其制备方法。
背景技术：
再生砂是指铸造生产中经过处理基本上恢复了使用性能可以回用的旧砂。砂型铸造时，每生产1吨铸件就会产生1～7吨用过的旧砂。旧砂的利用基本上有两种方式，即旧砂回用和旧砂再生后回用。铸型在浇注以后，如果大部分型砂中的粘结剂没有发生不可逆的变化，则只要除掉杂质，经过吸灰冷却和重新混制就可恢复型砂原有的性能，这种处理方式称为旧砂回用，一般只有粘土粘结的型砂才能回用。
铸钢件比铸铁件有更高的强度，正在越来越多的应用于工业生产中，但铸钢件因其生产温度高，对铸件用砂提出了更高的要求。铸钢浇注温度在1600-1700℃，在此温度下，普通硅砂因耐高温性能较差，铸件容易出现裂纹、变形缺陷，导致铸钢件成品率低，为了解决铸钢件用砂的耐高温性能差的温度，大部分工厂使用宝珠砂、锆砂等特种砂，这大大增加了生产成本。特种砂在铸钢件中的应用不仅增加了生产成本，而且会带来固废排放，应对资源和环境的严格要求，寻求一种应用于铸钢件的成本低、环保用砂正越来越迫切。
鉴于以上原因，特提出本发明。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种用于铸钢件的再生砂及其制备方法，本发明制备的再生砂的硅含量明显提升，提高了再生砂的耐高温性能，有效降低树脂的使用量，降低生产成本，避免铸件产生气孔缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于铸钢件的再生砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将旧砂破碎成单颗粒，破碎后的砂进行筛分处理；
(2)筛分后的砂进行焙烧处理，再进行离心破碎处理，得到不同粒度砂粒，即用于铸钢件的再生砂。
进一步的，步骤(1)中的旧砂为回收铸钢件使用后的旧砂。
进一步的，步骤(1)中筛分处理为过10-20目筛处理。
进一步的，步骤(1)中筛分处理为过16目筛处理。
本发明中的破碎采用震动破碎，破碎后过筛处理的目的是去除其中的杂质。
进一步的，步骤(2)中焙烧温度为500-700℃，焙烧时间为1-6h
进一步的，步骤(2)中焙烧温度为580-620℃，焙烧时间为2.8-3.2h。
进一步的，步骤(2)中焙烧温度为600℃，焙烧时间为3h。
本发明人经过大量的试验得到本发明的焙烧温度和焙烧时间，温度过高一是浪费资源，二是会导致硅砂熔点降低，在高温高压下，硅砂与表面低熔点物质发生反应，生成低熔点化合物，降低硅砂的耐火度，同时砂粒之间会反应后发生粘粘烧结现象。若温度过低，不能达到去除表面有机物和脆化表面低熔点物质的目的。
本发明中焙烧的目的是去除砂粒表面的有机物质。
进一步的，步骤(2)中离心速度为1000-3000r/min，离心时间为1-5min。
进一步的，步骤(2)中离心速度为1500-2500r/min，离心时间为2-4min。
进一步的，步骤(2)中离心速度为2000r/min，离心时间为3min。
本发明人经过大量试验发现，离心速度过低不能达到破碎脆化物质的目的，速度过高会使砂粒过度破碎，同时对设备造成严重破坏。
本发明中离心破碎处理在离心破碎装置中进行，离心破碎装置有不同的出口，其作用是将砂粒表面存在的无机氧化物和低硬度的物质通过撞击去除，同时离心作用下，砂粒的粒型能够更加圆整，并且设置不同的出口，在离心力作用下，不同粒度的砂粒分离，然后根据具体粒度需要将不同粒径的砂粒按照要求混配。
一种用于铸钢件的再生砂，所述的再生砂由所述的用于铸钢件的再生砂的方法制备而成。
进一步的，所述再生砂中硅含量为95-98％，酸耗值为3-5ml，角形系数为1.1-1.2。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明制备的再生砂可以用于铸钢件生产，砂芯强度较原砂有明显提升，因此，在相同强度要求下可以减小树脂加入量；经过再生后的再生砂酸耗值显著降低，因为表面碱性树脂以及无机氧化物能够有效去除，酸耗值降低后，能够保证再生砂消耗的树脂更少，有效降低成本；
(2)通过离心作用，砂粒表面低熔点、低强度的物质得到充分破碎除去，从而砂粒的含硅量得到明显提升，这大大提高了再生砂在高温下的耐火度，充分的离心作用可以使砂粒的角形系数更好，圆整度更高，而砂粒圆整度好可以使其在使用过程中降低热膨胀造成的开裂，避免铸件变形、粘砂等缺陷；
(3)本发明制备的再生砂的含硅量较普通硅砂明显提升，达到95-98％，高含硅量可以明显提高再生砂的耐高温性能，酸耗值能够控制在3-5ml之间，能够有效降低树脂的使用量，可减少树脂10-20％的加入量，降低生产成本，避免铸件产生气孔缺陷，再生砂的角形系数在1.1-1.2之间，角形系数小可以有效避免砂芯热裂问题，降低铸件缺陷。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例的一种用于铸钢件的再生砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将旧砂震动破碎成单颗粒，所述的旧砂为回收铸钢件使用后的旧砂，破碎后的砂进行筛分处理，所述的筛分为过10目筛网处理，筛分去除其中的杂质；
(2)筛分后的砂进行焙烧处理，去除表面的有机物质，焙烧温度为500℃，焙烧时间为6h，焙烧后砂进入离心破碎装置进行离心破碎处理，离心的速度为1000r/mim，离心时间为5min，离心装置有不同的出口，其作用是将砂粒表面存在的无机氧化物和低硬度的物质通过撞击力去除，同时离心作用下，砂粒的粒型能够更加圆整，并且，设置不同的出口，在离心力作用下，不同粒度的砂粒分离，然后根据具有粒度需要将不同粒径的砂粒按照要求混配，进而得到不同粒度砂粒，即为用于铸钢件的再生砂。
实施例2
本实施例的一种用于铸钢件的再生砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将旧砂震动破碎成单颗粒，所述的旧砂为回收铸钢件使用后的旧砂，破碎后的砂进行筛分处理，所述的筛分为过14目筛网处理，筛分去除其中的杂质；
(2)筛分后的砂进行焙烧处理，去除表面的有机物质，焙烧温度为580℃，焙烧时间为3.2h，焙烧后砂进入离心破碎装置进行离心破碎处理，离心的速度为1500r/mim，离心时间为4min，离心装置有不同的出口，其作用是将砂粒表面存在的无机氧化物和低硬度的物质通过撞击力去除，同时离心作用下，砂粒的粒型能够更加圆整，并且，设置不同的出口，在离心力作用下，不同粒度的砂粒分离，然后根据具有粒度需要将不同粒径的砂粒按照要求混配，进而得到不同粒度砂粒，即为用于铸钢件的再生砂。
实施例3
本实施例的一种用于铸钢件的再生砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将旧砂震动破碎成单颗粒，所述的旧砂为回收铸钢件使用后的旧砂，破碎后的砂进行筛分处理，所述的筛分为过16目筛网处理，筛分去除其中的杂质；
(2)筛分后的砂进行焙烧处理，去除表面的有机物质，焙烧温度为600℃，焙烧时间为3h，焙烧后砂进入离心破碎装置进行离心破碎处理，离心的速度为2000r/mim，离心时间为3min，离心装置有不同的出口，其作用是将砂粒表面存在的无机氧化物和低硬度的物质通过撞击力去除，同时离心作用下，砂粒的粒型能够更加圆整，并且，设置不同的出口，在离心力作用下，不同粒度的砂粒分离，然后根据具有粒度需要将不同粒径的砂粒按照要求混配，进而得到不同粒度砂粒，即为用于铸钢件的再生砂。
实施例4
本实施例的一种用于铸钢件的再生砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将旧砂震动破碎成单颗粒，所述的旧砂为回收铸钢件使用后的旧砂，破碎后的砂进行筛分处理，所述的筛分为过18目筛网处理，筛分去除其中的杂质；
(2)筛分后的砂进行焙烧处理，去除表面的有机物质，焙烧温度为620℃，焙烧时间为2.8h，焙烧后砂进入离心破碎装置进行离心破碎处理，离心的速度为2500r/mim，离心时间为2min，离心装置有不同的出口，其作用是将砂粒表面存在的无机氧化物和低硬度的物质通过撞击力去除，同时离心作用下，砂粒的粒型能够更加圆整，并且，设置不同的出口，在离心力作用下，不同粒度的砂粒分离，然后根据具有粒度需要将不同粒径的砂粒按照要求混配，进而得到不同粒度砂粒，即为用于铸钢件的再生砂。
实施例5
本实施例的一种用于铸钢件的再生砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将旧砂震动破碎成单颗粒，所述的旧砂为回收铸钢件使用后的旧砂，破碎后的砂进行筛分处理，所述的筛分为过20目筛网处理，筛分去除其中的杂质；
(2)筛分后的砂进行焙烧处理，去除表面的有机物质，焙烧温度为700℃，焙烧时间为2.8h，焙烧后砂进入离心破碎装置进行离心破碎处理，离心的速度为3000r/mim，离心时间为1min，离心装置有不同的出口，其作用是将砂粒表面存在的无机氧化物和低硬度的物质通过撞击力去除，同时离心作用下，砂粒的粒型能够更加圆整，并且，设置不同的出口，在离心力作用下，不同粒度的砂粒分离，然后根据具有粒度需要将不同粒径的砂粒按照要求混配，进而得到不同粒度砂粒，即为用于铸钢件的再生砂。
对比例1
本对比例的再生砂的制备方法与实施例3相同，不同之处，在于步骤(2)中的离心破碎处理替换为机械破碎成所需的粒径，并筛除多余灰分，得到再生砂。
试验例1
分别对实施例1-5和对比例1制备的再生砂进行如下性能的测试，结果如表1所示。
表1
从上表可以看出，本发明制备的再生砂的各项性能均优于对比例1和原砂，从实施例1-5与对比例1的数据可以看出，采用离心破碎处理比现有的简单的机械破碎处理得到的再生砂的含硅量高，耐高温时间长，砂芯强度高，这是由于通过离心作用，砂粒表面低熔点、低强度的物质得到充分破碎除去，从而砂粒的含硅量得到明显提升，这大大提高了再生砂在高温下的耐火度，充分的离心作用可以使砂粒的角形系数更好，圆整度更高，而砂粒圆整度好可以使其在使用过程中降低热膨胀造成的开裂。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。