（1）为保证制型壳有关涂料能很好地涂挂在模组上，通常不可不对模组进行必要的清洗 熔模铸造型壳制造过程中的工序和工艺主要有以下几个步骤：

1）模组的清洗，也即模组的除油和脱脂。

2）挂（浸）涂料和撒砂。

3）型壳干燥和硬化。

4）自型壳中熔失熔模。

5）型壳的焙烧。

对模组进行清洗，主要是为去除熔模表面的分型剂（油脂类物质），即除油和脱脂，以提高熔模表面对涂料的润湿（尽管面层涂料中加有润湿剂）能力，改善涂料覆盖性能，以提高型壳及铸件的表面质量。较常用的清洗液是中性肥皂片或表面活性剂（如烷基苯磺酸钠、洗衣粉）的水溶液。中性肥皂片在水溶液中的含量约0.2%～0.3%，而表面活性剂的含量约为0.5%。中温模料熔模的清洗，可采用三氯乙烯、乙醇、丁酮等有机溶剂，但清洗间环境差，此外，也容易造成蜡模表面文字、细纹不清晰。现国内外已研制出乳化水清洗剂，如HWC—011、ZF—301，可解决上述问题。它们均为乳白色液体，pH在6～8之间，使用时与自来水以1∶1比例配成清洗液使用。模组在其中搅动8s以上就可清洗干净。晾干模组后可直接涂涂料。清洗剂可清洗模组1000串以上，生产中已广泛采用。

为抽查清洗效果，可从已洗净模组中抽查两组，浸入加有润湿剂的面层涂料中，取出后看润湿情况。如已完全润湿则清洗效果好。

用硅酸乙酯粘结剂涂料涂挂树脂基模料组时，因为它们之间能很好润湿，故可省略此清洗工序。

（2）模组浸涂涂料时，为使模组各处都涂上涂料并均匀，模组在涂料桶中及取出后一般均不可处于静止状态 涂料的浸涂是制壳的关键工序之一，要使模组各部位都挂上涂料并均匀。挂涂料以前，应先把涂料搅拌均匀，尽可能减少涂料桶中耐火粉料的沉淀，调整好涂料的黏度和密度。浸涂面层涂料时，如熔模上有小的孔、槽，则面层涂料（涂第一、二层型壳用）的黏度和密度应较小，以使涂料能很好地充填和润湿这些部位。挂涂料时，把模组浸入涂料桶中，要上下移动和左右转动，提起后滴去多余涂料，并合理转动模组，使涂料能均匀地覆盖在模组表面。若模组中有涂料不易进入的深孔、沟槽和凹角等结构，并在这些部位集存气泡时，可用0.3～0.5MPa的压缩空气由细口吹气喷管轻轻吹以上部位，必要时也可用毛笔涂刷局部表面，以去除这些部位的小气泡和多余涂料。务必使模组各部位涂料厚薄均匀、厚度适宜，避免存在涂料局部堆积、缺涂和裹气泡。

涂加固层涂料时，也要使模组在涂料中多次上下移动和转动，使涂料能渗入上一层涂料撒砂的空隙中，并能润湿良好，以排除砂粒间隙中的空气。只有这样，才能使各层形成均匀连续而又紧密镶嵌的整体，防止形成孔洞、裂隙和分层。这是保证型壳结构强度的重要措施。

（3）熔模铸造制型壳时，每涂一层涂料都必须撒砂；其撒砂开始时间不可过早，也不可太晚；撒砂的砂子粒度：表面层不可过粗，背层不宜太细 撒砂是指涂料层外面粘上一层粒状耐火材料，其目的是为迅速增厚型壳和用砂粒来固定涂料，使之具有足够的常温强度和高温强度，防止型壳硬化或干燥过程中由于收缩应力而产生裂纹和其他表面缺陷，并使下一层涂料能与前一层很好粘合在一起。

撒砂过程中，要掌握好上涂料后的撒砂时间：撒砂过早，多余涂料尚在滴淌，容易产生堆积，砂粒也不易撒均匀；撒砂过晚，又不易撒上砂，而且撒上的砂也粘附不牢，容易剥落或造成分层，特别是使用高模数水玻璃粘结剂涂料时很易结皮而撒不上砂。撒砂时，还要使模组不断回转和上下倒置运动，以使涂料和砂粒分布均匀。特别是防止漏撒或局部浮砂堆积。

撒砂方法有手工撒砂和机械撒砂，用手工撒砂时，砂尘飞扬，劳动强度较大，而且撒砂的质量也不很稳定。机械撒砂分两种：雨淋法和沸腾法。雨淋撒砂法也称淋砂法，其撒砂设备有转盘式、直立式等。图5-54所示是直立式雨淋撒砂机示意图，砂粒由提升机提到顶部，倾入连续式筛砂机中，并从筛孔像雨点似地下落，使砂粒能均匀地在模组涂料层上面粘一层。其优点是撒砂均匀；由于砂粒自由落下，不易击穿涂层，涂料豆也易清除，最适宜用于型壳表面层涂料撒砂。其缺点是撒砂时，模组要手工翻转运动，劳动强度较大，生产效率不高。沸腾法又称浮砂法，是应用较广的一种撒砂方法，原理如图5-55所示，是将砂粒（粒状耐火材料）存放在沸腾砂床筒中，向筒的下部进口送入压缩空气或鼓风，空气经过毛毡把上部的砂层均匀吹起，砂层呈轻微沸腾状态。撒砂时只需将涂有涂料的模组插入浮砂层中，砂粒便能均匀地粘在涂料表面。此法的优点是撤砂速度快，生产率高，比手工撒砂可大大减轻劳动强度；且设备简单，占地面积小，比较容易实现机械化流水线生产。其缺点是粉尘大、劳动条件较差；高速气流易使砂粒击穿涂料层而影响表面质量，同时高速气流使溶剂蒸发快，涂料易结皮；砂粒摩擦使温度上升，造成涂料粘不上砂，特别是熔模棱角部分涂料易被风吹薄，结皮，挂不上砂。砂筒中涂料豆及被打落的熔模还容易打落其他熔模。故沸腾法较适用于背层（加固层）的撒砂，而不适用于表面层。

图5-54 直立式雨淋撒砂机示意图

1—斗式提升机 2—连续筛砂机 3—贮砂斗 4—模组撒砂区

图5-55 沸腾撒砂机

1—上、下孔板 2—毛毡

撒砂的砂子种类应与该层涂料用耐火粉料一致，或有相同的热膨胀系数。所用砂子的粒度：通常从面层到背层粒度逐渐加粗。其面层撒的砂子不能过粗，否则会穿透涂层造成铸件表面凹凸不平；但撒砂过细又不利于形成较粗糙的背层，不利于同下层牢固结合，容易造成型壳分层。一般第一、二层型壳所用砂的粒度为40/70～50/100目，而以后几层（加固层）所用砂的粒度为20/40～6/20目。采用50/100目，即粒度较细，有利于铸件获得较低的表面粗糙度值，但由于粒度较细，而使型壳分层的倾向较大，适用于对表面质量要求较高的铸件之面层撒砂。40/70目砂的粒度较粗些，会使铸件的表面粗糙度值增大；但由于砂粒粗些，有利于层间的结合，使型壳不易分层，适用于具有大平面铸件的面层撒砂。故50/100目及40/70目两种面层用砂的使用，需视铸件的不同结构及要求而异，要谨慎选用。加固层砂的粒度可逐渐加粗，以提高型壳强度及透气性。如对硅溶胶粘结剂涂料型壳使用锆砂，其面层撒砂应为100/120目锆砂；而过渡层则撒30/60目、背层撒16/30目的高岭石熟料。每种撒砂的粒度分布都不宜过于集中，这样才能使砂粒相互镶嵌，提高型壳的致密度。并要严格限制砂中的粉尘含量，其质量分数应小于0.3%。因为粉尘覆盖在涂料上就不易挂上砂粒。

生产小型铸件时，涂料撒砂层为5～6层，而大型铸件可为6～9层。

（4）型壳的干燥、硬化及其禁忌

1）水玻璃粘结剂涂料制成的型壳化学硬化前，通常不能少自然干燥。每涂覆好一层型壳以后，就要对它进行干燥和硬化，使涂料中的粘结剂由溶胶向冻胶、凝胶转变，把耐火粉料、砂粒连在一起。所用的粘结剂不同，其干燥、硬化方法也不同。对水玻璃粘结剂涂料来说，由于水玻璃涂料中含有较多水分，在硬化前进行自然干燥，主要是型壳的一个脱水过程。水分的自然蒸发逸出，涂料中的粘结剂与耐火粉料在相互扩散、渗透和均匀化的过程中，伴有体积收缩，由于是自由脱水，故收缩的进程就极为缓慢，水玻璃粘结剂在干燥过程中，逐渐失水浓缩而成为固体状的硅酸钠粘结膜，因水分的蒸发会在粘结膜中留下微孔隙和裂纹，有利于此后硬化剂对涂层的渗透扩散，并使硬化反应在脱水后的硅酸钠中进行，因而硬化速度快、时间短。故硬化前自然干燥，可减小硬化时的胶凝收缩，提高型壳表面的平整性和致密性；可消除或减少表面出现皱皮、蚁孔等缺陷，并使型壳和铸件的表面粗糙度值减小，提高表面质量。

生产应用表明，对于大件，带大平面或形状较复杂的铸件，表面层涂料硬化前自然干燥，对改善铸件表面质量，降低表面粗糙度的作用是十分显著的。

型壳在硬化前的干燥过程中，空气中CO₂对硅酸溶胶的促凝作用，与硬化剂相比是极其微弱的。硬化前自然干燥时间的长短与工作环境温度、相对湿度和铸件的结构形状有关，并受涂料的粉液比、黏度、涂片重等因素的影响。通常，在室温20～25℃、相对湿度小于60%时，面层涂料硬化前自然干燥时间宜在2h以上。

硬化前的干燥主要应用于表面层，较少用于加固层。

2）对水玻璃粘结剂涂料制成的型壳进行化学硬化时，所选用的硬化剂不同，型壳的硬化时间不同。水玻璃不是单一的化合物，熔模铸造中用的水玻璃其模数常大于等于3.0，它是由2Na₂O·SiO₂、Na₂O·SiO₂、Na₂O·2SiO₂和SiO₂溶胶等多种化合物形成的混合物。为使化合物中的SiO₂形成胶体起粘结作用，只有经过化学硬化才能形成硅凝胶，使型壳获得足够的湿强度。常用的水玻璃型壳硬化剂有氯化铵、结晶氯化铝、结晶氯化镁等。将型壳放在硬化剂液体中硬化时，首先在涂料层的接触界面上发生硬化反应，形成界面硬化层（称为界面硬化），接着硬化剂便通过此层胶膜继续向涂层深处渗透（称为渗透硬化），硬化剂对涂层的硬化过程是连续的，即整个涂层的硬化由界面硬化和渗透硬化两个过程组成。由于硬化时型壳是浸入硬化剂中，两者接触面大，所以界面硬化进行得很快，而渗透硬化则是硬化剂透过胶膜，逐渐向内渗透扩散进行，速度较慢。故在硬化后的干燥过程中，渗透硬化反应仍在继续进行。此后，随着水分的完全蒸发，硬化过程才逐渐趋向停止。另外，渗透硬化还与硬化剂的分子状态、表面张力和黏度等性质有关，不同硬化剂差别明显。例如硬化剂氯化铵液黏度小，对涂层渗透硬化速度较快，化学硬化反应较和缓；硬化剂结晶氯化铝液黏度大，对涂层渗透慢，化学硬化反应速度慢；硬化剂结晶氯化镁液黏度大，硬化层薄。

硬化时间的选择应以保证型壳有足够的湿态强度和高温强度为依据，不同硬化剂的最佳硬化工艺参数、不同硬化液应检测和控制的项目及指标，以及用不同硬化剂硬化具有的型壳特点见表5-36。从表中可见，为保证硬化效果，应对硬化剂性能进行的测定为：氯化铵应测定其浓度和氯化钠含量；结晶氯化铝和结晶氯化镁都是测定其密度和pH值，只是控制的指标数值不同。

表5-36 常用硬化剂的硬化工艺参数、硬化液控制项目和硬化特点

注：面层用20～25℃，从第二层起可逐步提高温度，但最外层温度应小于45℃。

3）硅溶胶涂料在制壳过程中不需采用化学硬化，但不可缺脱水干燥法硬化。为保证型壳有足够的强度，脱水量不可太少；为缩短型壳干燥时间，不可忽视对温度、相对湿度和风速的控制。硅溶胶涂料在制壳过程中不需采用化学硬化，只进行干燥，故制壳工艺较为简单，但其制壳周期较长。硅溶胶涂层的干燥过程，实质上是硅溶胶中水分的挥发过程，在干燥的最初阶段，涂料中的耐火粉料颗粒被粘结剂水化膜所覆盖，由于表面水分的蒸发，内部水分就逐渐迁移到型壳表面上来，随着干燥的继续进行，粉料颗粒表面的水膜消失，因而使耐火材料颗粒相互接近，并在粒间的接触面上形成胶体粘结膜，而使干燥速度减慢，这时型壳层的脱水主要依靠水分在型壳内部的扩散及毛细作用而移向型壳表面。

随着型壳干燥过程水分的去除，硅溶胶浓度增加，SiO₂胶体粒子相互碰撞的机会增多，而使胶体质点间形成愈来愈多的硅醚键连接，溶胶最终胶凝而形成硅凝胶，并将耐火材料颗粒粘结在一起，因而使型壳具有强度。可知，硅溶胶型壳建立强度的关键是涂层的充分干燥，而干燥不良的型壳，由于其中的硅溶胶尚未完全转变成凝胶，或刚开始胶凝还含有一定溶剂，骨架尚无足够强度，此时若立即涂下一层，型壳就会发生溶胀、变形或冻胶回溶现象。有报导说：型壳中的水分等溶剂约有20%是在制壳中失去，64%是在干燥过程中失去，其余16%则是以物理水或化合水形式存在于硅凝胶中，在加热到200℃时可大部分去除，残留少量的化合水则需在焙烧至700℃以上时，才可全部去除。因此，控制干燥过程就是使型壳在干燥结束时，含水量降至16%以内。

影响硅溶胶型壳干燥的因素很多，生产实践表明，首先是相对湿度，其次则是空气流速和温度。图5-56所示为相对湿度对型壳干燥速度的影响，从图中可见，随着相对湿度的上升，型壳的干燥时间增长，当相对湿度在80%以上时，型壳的干燥时间有较大增加。为了缩短型壳的干燥时间，相对湿度常控制在70%以下。

加快空气的流动速度可明显缩短干燥时间（见图5-57）。但当风速过大时，会吹走砂粒、吹坏涂层，故应控制适当。一般采用强制通风的办法加快空气的流动速度，风速约在1～4m/s之间才有好的作用，比较合理的风速有建议为3m/s。此外，强制通风带有方向性，模组须在气流中旋转，才能达到均匀干燥的目的。

图5-56 相对湿度对型壳干燥时间的影响

图5-57 风速对型壳干燥时间的影响

1—第一层 2—第二层 3—第三层 4—4～6层

图5-58 温度对型壳干燥时间的影响

1—刚玉粉-刚玉砂 2—铝矾土粉-铝矾土砂 3—锆石粉-刚玉砂

提高环境温度可缩短型壳的干燥时间（见图5-58），但温度的提高受模料的热稳定性和热膨胀性所限制，不能过高。在铸件的尺寸精度要求较高时，第1～3层型壳的干燥温度应以不超过25℃为宜，后面几层应不超过30℃。

硅溶胶型壳的干燥方法还有真空干燥、微波干燥、静电干燥等多种方法，这些方法在我国较少应用。

型壳制成后，一般应放置24h以上，以使型壳充分干燥后再进行脱蜡。

4）硅酸乙酯涂料型壳的干燥和硬化通常不可不充分；为缩短其硬化周期，不可忽视采用氨气干燥（氨干）；在进行氨气干燥前，通常不可不让型壳先在空气中干燥一定时间。硅酸乙酯涂料制壳过程中，在模组挂涂料和撒砂后，须进行充分的干燥和硬化，才可涂挂下一层。涂层的干燥和硬化是溶剂和水分的蒸发及粘结剂成分的转化过程，随着干燥的进行，涂层中的有机硅聚合物将逐渐转变为硅凝胶，使型壳硬化，从而将粒状和粉状耐火材料结成整体。若涂料层未充分硬化，即开始浸涂下一层，涂料中的乙醇等溶剂在渗入前一层型壳时，会使粘结剂发生溶胀，因而使涂层鼓起、开裂、翘起甚至剥落。(www.daowen.com)

若涂料层在空气中干燥硬化一段时间后，再在氨气中干燥和硬化，可显著缩短硅酸乙酯型壳的硬化周期，使粘结剂立即胶凝。

采用氨气干燥（氨干）的操作过程为：将模组放入密闭的氨干箱中，氨气从氨气瓶通入氨干箱，箱内氨气浓度控制在3%～5%，主要以调节通入箱内的氨气流量和时间来掌握，一般流量为3～5L/min，通入时间约在1～2min。氨气干燥结束时，由抽风机排出箱内氨气。

氨气的作用是通过和涂料层中的水分作用生成NH₄OH，并进而离解为NH₄⁺和OH^-离子：

NH₃+H₂O=NH₄OH=NH₄⁺+OH^-

从反应式可见，NH₃消耗了涂层中的一部分水分，可使涂层干燥；同时0H-又可使有机硅聚合物继续水解，使其由线型结构逐渐转变为网状结构，直至最后成为凝胶。

如涂料层只用氨气干燥，虽然硬化较快，但溶剂仍保留在粘结剂中。当凝胶收缩体积发生变化时，主要表现为线收缩，一旦受阻，涂层内将会产生应力，就会使型壳出现裂纹；而胶凝前，涂料粘结剂呈溶胶状态，此时随着涂层中溶剂的挥发，粘结剂的体积变化主要表现为涂料层的减薄；故胶凝前粘结剂中溶剂挥发得愈多，则粘结剂胶凝后在凝胶中包含的溶剂愈少，线收缩和所产生的应力也愈小，型壳出现裂纹的倾向也愈小，故目前生产中硅酸乙酯型壳的干燥工艺都是先在空气中干燥一定时间，再进行氨气干燥，以防止型壳出现裂纹。

硅酸乙酯粘结剂型壳常用的干燥硬化工艺如表5-37所示。加固层在空气中自然干燥时间可短些，一般为0.5～1h。

表5-37 常用干燥硬化工艺

5）有时为了提高硅酸乙酯型壳强度，不可忽视可采取的强化处理。有时为了提高硅酸乙酯型壳强度，可在涂3～4层后，或在型壳制成后，进行强化处理，主要是浸入强化剂中。常用强化剂即硅酸乙酯水解液，其SiO₂含量可与配涂料用水解液相同，也可按表5-38中的配比配制。表中强化剂中SiO₂含量约为26%，HC1含量约0.6%。强化剂配好后应停放一周后使用，效果较好。使用时应待前一层涂料充分干燥后进行，使用方法是：型壳浸入强化剂数分钟，再在空气中通风干燥3h以上，再氨干40min。

表5-38 强化剂的配比

6）采用硅酸乙酯-铝矾土制精密铸造型壳时，可在保证型壳强度的条件下，不用氨气干燥硬化，却可缩短制壳时间。其原因不可不究。采用硅酸乙酯-铝矾土湿法快速制壳工艺，可在保证型壳强度的条件下缩短制壳时间。它可不用氨气干燥硬化，能较快地完成浸涂、撒砂等工序。该制壳工艺被称为“湿法”制壳，由于涂料层尚未充分干燥，还含有相当数量的溶剂时便开始浸涂下一层，因而使制壳周期缩短。

应用硅酸乙酯-铝矾土湿法快速制壳的基本原理是合理地利用了铝矾土粉料的碱性物质（包括杂质），使涂料的pH值有所增大而偏离胶凝时间峰值（峰值pH=1.5～2.0）。在涂料自然干燥后一较短的时间间隔内，线型的有机硅聚合物逐渐转变为呈网状结构的冻胶状凝胶体。由于在此时期内的冻胶状凝胶体的体积变化很小，涂层不会溶胀，故在此阶段即可浸涂下一层。但干燥时间继续延长，涂层便进入了产生鼓胀的第二阶段，此时决不可涂下层，须等干燥时间足够或经氨气干燥后，才可开始浸涂下一层。

湿法制壳时，每层型壳只需干燥30～40min。但实际上各层型壳并未充分干燥和硬化，故在最后一层涂完后需停放8h以上才可进行脱蜡。

（5）型壳的脱蜡及其禁忌

1）型壳完全硬化后，需从型壳中熔去模组，其常用脱蜡方法不可不知其梗概及适用性。型壳完全硬化后，需从型壳中熔去模组，因模组常用蜡基模料制成，所以也把此工序称为脱蜡。根据加热方法的不同，有很多脱蜡方法，如高压蒸气法、热水法、热空气法、微波加热法、三氯乙烯蒸汽法等，用得较多的是热水法和高压蒸汽法。

热水法是将带有模组的型壳浸入90～96℃的热水（应避免水达到沸腾，以免将槽底的砂粒及脏物翻起而进入型壳的型腔）槽中加热，使模料熔化，并经由向上的浇口溢出。图5-59所示是常用的热水脱蜡装置。此法设备简单、脱蜡过程操作方便，水浴加热速度较快，普遍用于熔失蜡基模料模组。

高压蒸汽法是将模组浇口朝下放在高压釜中，向釜内通0.2～0.6MPa的高压蒸汽，模料受热快速熔失。此法在型壳装入脱蜡釜后，迅速通入高压过热蒸汽，使釜内压力在很短时间内达到约0.4～0.7MPa，因而使型壳外表面受此压力，故可在一定程度上抵消模料的膨胀压力；同时型壳及模料受到过热蒸汽的急速加热（蒸汽温度约150～160℃），可在短时间（2～3min）内使模料熔化，故型壳不易出现裂纹，并可在数分钟内完成脱蜡。表5-39为过热蒸汽压力与温度的关系。可见，蒸汽的温度随压力的增大而升高。此法常用于中温模料脱蜡，也可用于脱蜡基模料。用于石蜡-硬脂酸模料的水玻璃型壳时，一般可用较低的蒸汽压力，通常压力为0.15～0.3MPa，脱蜡时间约10～15min。2）对水玻璃型壳石蜡-硬脂酸模料进行热水法脱蜡时，型壳浇口杯顶部不可残留浮砂及涂料；脱蜡水不宜非酸性；脱蜡时间不宜过长；脱蜡后的型壳不可无热水冲洗。热水法脱蜡只适用于低熔点模料。对水玻璃型壳石蜡-硬脂酸模料进行热水法脱蜡时，在脱蜡前要将浇口杯顶部的浮砂及涂料清除刮净，以免在脱蜡过程中落入型腔内，造成铸件缺陷。在脱蜡水中，宜加入3%～5%的氯化铵，或3%～5%氯化铵+1%硼酸，4%～6%结晶氯化铝+1%硼酸，以维持脱蜡水呈酸性，使水玻璃型壳得到补充硬化，加硼酸还可清除型壳中的皂化物。若采用加入1%盐酸的热水脱蜡，效果好，它不仅能使型壳得到补充硬化，并可防止模料在脱蜡时皂化，且有利于旧蜡的再生回用，但加盐酸脱蜡需采用耐酸脱蜡槽，并应及时补加盐酸以控制pH值。

表5-39 过热蒸汽压力与温度的关系

图5-59 吊篮式热水脱蜡装置

1—排出管 2—保温层 3—内桶 4—蜡水分离器 5—槽口 6—吊链 7—热水槽 8—型壳 9—升降吊篮 10—电动机 11—变速器 12、13—蒸汽管 14—放水阀

型壳在热水中的脱蜡时间不宜过长，否则会使型壳变酥，损害型壳强度，而且型壳易胀裂或煮烂。故型壳的脱蜡时间应控制在15～20min（视铸件壁厚和形状复杂程度而定），以不超过30min为宜。由于型壳入水后，其水温通常会迅速下降，从而会延长脱蜡时间，为此，要求脱蜡槽的加热升温要快，而且每筐型壳装入量不宜过多，以确保脱蜡时间不会过长。

型壳经脱蜡后，内腔可能存有残余蜡料并粘附有皂化物，所以要用热水冲洗（热水中可加约0.5%HCl）。冲洗后的型壳应倒置于空气中干燥。

（6）型壳的焙烧及其禁忌

1）型壳脱蜡后必须焙烧，其原因不可不究。型壳焙烧是熔模铸造的重要工序之一。型壳在脱蜡后，常含有水分、残余蜡料、皂化物、盐类以及耐火材料中的有机物等，这些物质若未去除，则在高温浇注时会逸出大量气体，使铸件产生气孔，对薄壁铸件可能影响金属液的填充，同时，这些残留物的存在也会影响铸件的表面质量。因而，在型壳浇注前须进行高温焙烧，以使型壳具有低的发气量、良好的透气性，并可使水玻璃型壳中残留的Na₂O进一步降低和提高强度。此外，焙烧还可使型壳在工艺要求温度下浇注，以减少液态合金与型壳的温差，提高充型能力。

2）型壳焙烧是否选择装箱、填砂，不可不顾及型壳高温强度的高低；而焙烧温度则不可不顾及耐火粉料和粘结剂特点以及型壳中有害物质是否可基本挥发除净。型壳的焙烧一般采用两种方法：普通低强度型壳应采用装箱填砂法焙烧；高强度型壳不必采用装箱填砂法焙烧。如需用装箱填砂法焙烧，在焙烧之前，需先将脱蜡后的型壳放在砂箱中，在型壳的底部和四周填入干硅砂，然后送入加热炉中焙烧，出炉后趁热（型温约为600～700℃）浇注。如果型壳高温强度大，不必采用装箱填砂法焙烧，则可把脱蜡后的型壳直接送入炉内焙烧，出炉后再放在砂箱中，四周填上干硅砂，或稳固放置在填有干砂的浅砂箱内进行浇注，这种方法焙烧时间短，工序较简单。

焙烧温度的确定，主要是根据型壳中各种挥发物及有害物质能基本挥发除净的温度而定，也应顾及所用粘结剂及耐火粉料的特点。炉温的提高一般应逐步进行，以水玻璃型壳为例，在焙烧升温过程中，最先失去的是水分。温度升高至300℃以上时，残存的部分蜡料冒黑烟（或燃烧）逸出。用氯化铵硬化或脱蜡时水中加有氯化铵的型壳，其残留的氯化铵在温度达到337℃时发生分解：

NH₄Cl→NH₃↑+HCl↑ （337℃）

结晶氯化铝和聚合氯化铝约在100℃以上即开始分解：

AlCl₃·6H₂O→Al（OH）₃+3HCl↑+3H₂O↑ （＞100℃）

以上的分解产物HCl和H₂O均呈气态挥发；分解产物HCl蒸气在遇到型壳中残留的Na₂O时，会发生反应：

2HCl+Na₂O→2NaCl+H₂O↑

型壳经硬化及脱蜡后，仍有一定量的NaCl留在型壳中。虽然晶体氯化钠的熔点为803℃，沸点1413℃，在865℃时，晶体NaCl的蒸气压仅为1mm汞柱，而1220℃时也仅为100mm汞柱。但反应产物NaCl属新生态，它的化学活性高，分散度大，焙烧温度在700℃以上时，NaCl开始大量挥发。经化学分析表明，焙烧温度达850℃以上的型壳中，NaCl的含量已很低。型壳在达到此温度时，材料中的有机物等亦已基本挥发，现场应用中型壳已有较好的透气性。

水玻璃型壳中，不论采用何种硬化剂，均不可能将粘结剂中的Na₂O全部中和掉。应用热水脱蜡时，Na₂O的残留量会下降。焙烧前干燥的型壳中，用氯化铵硬化时的残留Na₂O量为0.3%～0.5%；用结晶氯化铝硬化的Na₂O残留量为0.6%～1.0%。这些氧化钠在焙烧时将同型壳中的SiO₂或铝硅系材料产生反应。当残存的Na₂O同型壳中的SiO₂发生固相反应时，会生成低熔点共熔物，出现低黏度的液相，故型壳在800℃发生固相反应时的强度会有较大下降。所以水玻璃硅砂材料型壳，从高温强度的要求来看，型壳中残留Na₂O应愈少愈好。

高强度型壳由于所用耐火材料大多为铝硅系材料，其中含有一定数量的Al₂O₃，在高温时如能形成霞石（Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂），则对提高型壳的高温强度有利。

通常用氯化铵硬化的水玻璃型壳，其适宜的焙烧温度应为800～850℃，保温1～2h；氯化铝硬化的水玻璃型壳的焙烧温度可高些。另外，水玻璃-硅石粉型壳的焙烧温度宜为800～850℃；水玻璃-铝矾土型壳、水玻璃-高岭石熟料型壳可为900～950℃。焙烧良好时，其型壳表面呈白色或浅色；若表面颜色较深或呈深灰色，则表明型壳中尚残留有较多碳分，属焙烧不良，浇注时发气量大。此种型壳的透气性低，易产生气孔、呛火和漏钢液。图5-60所示是水玻璃型壳高温焙烧常用温度规范。一般是先在200～500℃焙烧1.5～2h，而后可随炉冷却，也可以不随炉冷却，直接升至高温再焙烧。

图5-60 水玻璃型壳的高温焙烧温度规范

注：热炉装料，低强度型壳800～850℃，高强度型壳900～950℃。

硅酸乙酯型壳的焙烧温度如图5-61所示，先在低温，即200～400℃焙烧1.5～2h，而后在550～650℃焙烧1h，再升温至900～950℃，对不装箱型壳焙烧2h左右，而装箱焙烧的时间需大于4h。另外，高温焙烧的温度，刚玉砂取上限，硅石粉则取下限。

图5-61 硅酸乙酯型壳的焙烧温度规范

硅溶胶型壳的焙烧温度应比水玻璃型壳焙烧温度高。在焙烧过程中，加热至150～200℃时，硅溶胶粘结剂中胶体SiO₂粒子吸附层中的化学吸附水被除去；在400～900℃范围内，胶粒表面残存的硅醇发生自缩聚而脱水。通常，硅溶胶粘结剂型壳的焙烧温度一般为900～1000℃，保温2h左右。