鑄造煤粉粒度多少合適　進(jìn)一步認(rèn)識！

　　生產(chǎn)鑄鐵件用的濕型砂中，加入少量煤粉作為輔助材料，對改善鑄件質(zhì)量有多方面的益處，但在煤粉的粒度選擇和應(yīng)用中存在的一些問題，應(yīng)引起企業(yè)的注意。

　　煤粉在黏土濕型砂中的作用
　　黏土濕型砂中加入煤粉，其在鑄件成形過程中的作用主要有4個(gè)方面：
　　（1）澆注后增強(qiáng)型內(nèi)的還原性氣氛 鐵液注入砂型后，使型砂中的煤粉受熱分解，所釋放的還原性氣體在型腔中能防止鐵液氧化，抑制鑄件表面形成FeO，這對于防止黏砂缺陷有非常重要的作用。
　?。?）改善鑄件的表面質(zhì)量 鐵液注滿型腔后，型內(nèi)氣氛為還原性氣氛，在這種條件下，煤粉析出的烴類（尤其是芳香烴）氣體，會凝聚于鑄型表面，形成光亮碳膜，能防止黏砂并使鑄件輪廓清晰、表面光亮。

　?。?）抑制膨脹缺陷的產(chǎn)生 靠近金屬-鑄型界面處，型砂中的煤粉受熱而發(fā)生焦化反應(yīng)時(shí)，先軟化并發(fā)生體積收縮，然后再膨脹。貼近鑄件的型表層升高、達(dá)到石英的相變膨脹溫度時(shí)，其附近的型砂中，煤粉正好處于軟化和體積收縮的溫度，可以容讓型表層砂粒的膨脹。因而可防止鑄件上出現(xiàn)夾砂、鼠尾之類的膨脹缺陷，并改善鑄件尺寸的穩(wěn)定性。

　?。?）煤粉的焦化也有助于改善鑄件的表面質(zhì)量 貼近型表層的型砂中煤粉焦化時(shí)發(fā)生體積膨脹，能填塞型表層砂粒間的空隙，使鐵液及由FeO產(chǎn)生的易熔硅酸鹽難以滲入，從而改善鑄件的表面質(zhì)量。同時(shí)，離開鑄型表面一定距離處仍然能保持應(yīng)有的透氣性。

　　采用超細(xì)煤粉帶來的問題
　　多年來，我國鑄造行業(yè)習(xí)慣于用細(xì)煤粉，我國現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《濕型鑄造用煤粉》中對鑄造用煤粉的粒度要求是：“100％通過100號篩（篩孔尺寸0.150mm），95％通過140號篩（篩孔尺寸0.106mm）”，這樣的煤粉大體上相當(dāng)于外國的超細(xì)煤粉。無論從安全生產(chǎn)的角度，從環(huán)境保護(hù)的角度，從功能、效果的角度，還是從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，不作具體分析地普遍采用超細(xì)煤粉都是很不妥當(dāng)?shù)?。我國鑄鐵業(yè)界至今仍普遍采用超細(xì)煤粉，與我們世界第一鑄造大國的地位實(shí)在是很不相稱，這種狀況是亟待改進(jìn)的。
　　筆者約在十年前就提出了這個(gè)問題，希望我國煤粉生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)研究部門盡快地予以分析、研究，從而修訂相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。而且，據(jù)我所知，我國鑄造行業(yè)中還有其他同仁也提出過這個(gè)問題，但這件事迄今仍未見端倪。
　　采用細(xì)煤粉會帶來很多問題，由于篇幅所限，這里只能簡單地提及以下幾點(diǎn)。
　?。?）安全、環(huán)保方面的問題 煤粉是易燃物料，在空氣介質(zhì)中易于自燃，如果空氣中含有彌散分布的煤粉，會形成易爆炸氣氛。
　　在英國，煤粉加工企業(yè)必須遵守《處理危險(xiǎn)物料和易爆炸氣氛的規(guī)程》，這項(xiàng)規(guī)程與歐洲的ATEX規(guī)程是一致的。在制備煤粉的過程中，確保安全是至關(guān)重要的，要經(jīng)常監(jiān)測溫度和環(huán)境氣氛中煤粉的濃度和CO的含量。煙煤煤粉在空氣中的含量在30～1500g/m3為爆炸的極限濃度。必要時(shí)，要吹氮?dú)獗Ｗo(hù)。
　　在包裝、儲存、運(yùn)輸過程中，都必須按易燃物料的要求處理，以保證安全。
　　煤粉越細(xì)，就越容易自燃、爆炸，安全方面的隱患也就越大。
　　此外，煤粉越細(xì)，用煤粉含量相同的黏土濕型砂造型，澆注后釋放的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和危險(xiǎn)性空氣污染物（HAPs）也就越多。
　?。?）對型砂質(zhì)量的負(fù)面影響 黏土濕型砂中所用的煤粉太細(xì)，對于型砂的質(zhì)量就會有很多負(fù)面影響，當(dāng)然也就會影響鑄件的質(zhì)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性，如：儲存和在砂處理系統(tǒng)內(nèi)輸送、分配的過程中，揮發(fā)分易于釋放，而且揮發(fā)分的釋放量受多種因素的影響，難以控制，從而導(dǎo)致型砂的性能不穩(wěn)定；加料過程中容易被排塵系統(tǒng)吸走，影響型砂質(zhì)量的穩(wěn)定性；每次澆注后，因受熱界面大，熱解、焦化的的量增大，使型砂中的含泥量增多。而且煤粉焦化以后的細(xì)粒焦炭是多孔性物料，吸水的能力很強(qiáng)，要保持型砂的可緊實(shí)性，就不得不提高型砂中的水分；使型砂的透氣性降低，在高壓造型的條件下使用尤不相宜。
　?。?）經(jīng)濟(jì)效益方面 采用太細(xì)的煤粉，因降低型砂質(zhì)量而致鑄件質(zhì)量降低、廢品率提高所造成的經(jīng)濟(jì)損失很難估算，不在這里討論。
　　由于在儲存過程中損耗大、在砂處理系統(tǒng)中因吸塵而損失的量大、因燒蝕多不得不增加型砂中的加入量，也會導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。

　　對煤粉的粒度要求
　　煤粉的粒度，應(yīng)該根據(jù)造型設(shè)備的情況和鑄件的特點(diǎn)（輪廓尺寸、壁厚和重量）選用。一般說來，黏土濕型砂中所用的煤粉，粒度應(yīng)細(xì)于原砂的粒度，但也不宜過細(xì)。如果生產(chǎn)小型鑄件，對表面質(zhì)量的要求又較高，可采用較細(xì)的砂粒，配用細(xì)煤粉或超細(xì)煤粉，但這并不是常規(guī)的情況。隨著鑄件尺寸的增大，就以采用較粗的粒狀煤粉為好。
　　近年來，高壓造型設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛。對于高壓造型設(shè)備，無論水平分型或垂直分型，型砂中都應(yīng)采用粒度較粗的煤粉。這樣，一方面可以適當(dāng)提高鑄型的透氣能力，減少鑄件產(chǎn)生的氣孔缺陷；另一方面，采用粒狀煤粉，澆注時(shí)揮發(fā)分的釋放減緩，型砂中的灰分減少、復(fù)用性能改善，對于保持型砂性能的穩(wěn)定有很好的作用。
　　如果進(jìn)入系統(tǒng)砂的芯砂數(shù)量較多，導(dǎo)致型砂的總體粒度偏粗，為避免鑄型的透氣能力過高，在這種情況下，可考慮配加略細(xì)一些的煤粉。
　　總之，不論鑄件特點(diǎn)和生產(chǎn)條件如何，一律采用95％以上通過140目篩的煤粉是不妥的，鑄造行業(yè)使用的煤粉，應(yīng)有幾種不同粒度的規(guī)格，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件。
　　當(dāng)然，煤粉的粒度也不能太粗。
　　英國是在黏土濕型砂中配用煤粉的國家，他們根據(jù)多年使用的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為不能用粒度為1mm或以上的煤粉，否則鑄件容易出現(xiàn)氣孔缺陷。
　　同時(shí)，英國很少采用細(xì)煤粉或超細(xì)煤粉，只在生產(chǎn)對表面質(zhì)量要求高的小型鑄件時(shí)適當(dāng)?shù)嘏浜蠎?yīng)用。。

　　在規(guī)范我國鑄造用煤粉的粒度方面，還需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)、研究工作，然后就實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選，這需要煤粉生產(chǎn)企業(yè)、鑄造企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的共同努力。
　　一般說來，鑄造用煤粉顆粒的尺寸應(yīng)在40～200目，以不同的粒度級配制訂若干牌號，以適應(yīng)不同鑄造企業(yè)的需求。
　　煤粉生產(chǎn)企業(yè)從生產(chǎn)細(xì)煤粉改為生產(chǎn)粒狀煤粉，在設(shè)備方面可能要作較大的調(diào)整，如裝設(shè)旋流式粒度分級設(shè)備和粒度級配裝置等。