鑄造煤粉粒度多少合適　進一步認識！

　　生產鑄鐵件用的濕型砂中，加入少量煤粉作為輔助材料，對改善鑄件質量有多方面的益處，但在煤粉的粒度選擇和應用中存在的一些問題，應引起企業(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個方面：
　?。?）澆注后增強型內的還原性氣氛 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。
　?。?）改善鑄件的表面質量 鐵液注滿型腔后，型內氣氛為還原性氣氛，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)生焦化反應時，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、達到石英的相變膨脹溫度時，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量 貼近型表層的型砂中煤粉焦化時發(fā)生體積膨脹，能填塞型表層砂粒間的空隙，使鐵液及由FeO產生的易熔硅酸鹽難以滲入，從而改善鑄件的表面質量。同時，離開鑄型表面一定距離處仍然能保持應有的透氣性。

　　采用超細煤粉帶來的問題
　　多年來，我國鑄造行業(yè)習慣于用細煤粉，我國現(xiàn)行的行業(yè)標準《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于外國的超細煤粉。無論從安全生產的角度，從環(huán)境保護的角度，從功能、效果的角度，還是從經濟效益的角度考慮，不作具體分析地普遍采用超細煤粉都是很不妥當?shù)?。我國鑄鐵業(yè)界至今仍普遍采用超細煤粉，與我們世界第一鑄造大國的地位實在是很不相稱，這種狀況是亟待改進的。
　　筆者約在十年前就提出了這個問題，希望我國煤粉生產企業(yè)和相關研究部門盡快地予以分析、研究，從而修訂相關的標準。而且，據我所知，我國鑄造行業(yè)中還有其他同仁也提出過這個問題，但這件事迄今仍未見端倪。
　　采用細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。
　　（1）安全、環(huán)保方面的問題 煤粉是易燃物料，在空氣介質中易于自燃，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《處理危險物料和易爆炸氣氛的規(guī)程》，這項規(guī)程與歐洲的ATEX規(guī)程是一致的。在制備煤粉的過程中，確保安全是至關重要的，要經常監(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，要吹氮氣保護。
　　在包裝、儲存、運輸過程中，都必須按易燃物料的要求處理，以保證安全。
　　煤粉越細，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，用煤粉含量相同的黏土濕型砂造型，澆注后釋放的揮發(fā)性有機物（VOCs）和危險性空氣污染物（HAPs）也就越多。
　?。?）對型砂質量的負面影響 黏土濕型砂中所用的煤粉太細，對于型砂的質量就會有很多負面影響，當然也就會影響鑄件的質量和質量的穩(wěn)定性，如：儲存和在砂處理系統(tǒng)內輸送、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粒焦炭是多孔性物料，吸水的能力很強，要保持型砂的可緊實性，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。
　　（3）經濟效益方面 采用太細的煤粉，因降低型砂質量而致鑄件質量降低、廢品率提高所造成的經濟損失很難估算，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，也會導致生產成本提高。

　　對煤粉的粒度要求
　　煤粉的粒度，應該根據造型設備的情況和鑄件的特點（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，粒度應細于原砂的粒度，但也不宜過細。如果生產小型鑄件，對表面質量的要求又較高，可采用較細的砂粒，配用細煤粉或超細煤粉，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，高壓造型設備的應用日益廣泛。對于高壓造型設備，無論水平分型或垂直分型，型砂中都應采用粒度較粗的煤粉。這樣，一方面可以適當提高鑄型的透氣能力，減少鑄件產生的氣孔缺陷；另一方面，采用粒狀煤粉，澆注時揮發(fā)分的釋放減緩，型砂中的灰分減少、復用性能改善，對于保持型砂性能的穩(wěn)定有很好的作用。
　　如果進入系統(tǒng)砂的芯砂數(shù)量較多，導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，可考慮配加略細一些的煤粉。
　　總之，不論鑄件特點和生產條件如何，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，應有幾種不同粒度的規(guī)格，以適應不同的生產條件。
　　當然，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，他們根據多年使用的經驗，認為不能用粒度為1mm或以上的煤粉，否則鑄件容易出現(xiàn)氣孔缺陷。
　　同時，英國很少采用細煤粉或超細煤粉，只在生產對表面質量要求高的小型鑄件時適當?shù)嘏浜蠎?。?/p>

　　在規(guī)范我國鑄造用煤粉的粒度方面，還需要進行大量的試驗、研究工作，然后就實際試驗數(shù)據進行優(yōu)選，這需要煤粉生產企業(yè)、鑄造企業(yè)和研究機構的共同努力。
　　一般說來，鑄造用煤粉顆粒的尺寸應在40～200目，以不同的粒度級配制訂若干牌號，以適應不同鑄造企業(yè)的需求。
　　煤粉生產企業(yè)從生產細煤粉改為生產粒狀煤粉，在設備方面可能要作較大的調整，如裝設旋流式粒度分級設備和粒度級配裝置等。