如何正确选择煤粉粒度？【转帖】

老翻砂匠

      生产铸铁件用的湿型砂中，加入少量煤粉作为辅助材料，可以提升铸件质量，但一定要选择合适的煤粉粒度。具体分析如下：

      1.在黏土湿型砂中加入煤粉，在铸件成形过程中的作用主要有四个方面：

      （1）浇注后增强型内的还原性气氛  铁液注入砂型后，使型砂中的煤粉受热分解，所释放的还原性气体在型腔中能防止铁液氧化，抑制铸件表面形成FeO，这对于防止黏砂缺陷有非常重要的作用。

      （2）改善铸件的表面质量

      铁液注满型腔后，型内气氛为还原性气氛，在这种条件下，煤粉析出的烃类（尤其是芳香烃）气体，会凝聚于铸型表面，形成光亮碳膜，能防止黏砂并使铸件轮廓清晰、表面光亮。

      （3）抑制膨胀缺陷的产生

      靠近金属-铸型界面处，型砂中的煤粉受热而发生焦化反应时，先软化并发生体积收缩，然后再膨胀。贴近铸件的型表层升高、达到石英的相变膨胀温度时，其附近的型砂中，煤粉正好处于软化和体积收缩的温度，可以容让型表层砂粒的膨胀。因而可防止铸件上出现夹砂、鼠尾之类的膨胀缺陷，并改善铸件尺寸的稳定性。

      （4）煤粉的焦化也有助于改善铸件的表面质量

      贴近型表层的型砂中煤粉焦化时发生体积膨胀，能填塞型表层砂粒间的空隙，使铁液及由FeO产生的易熔硅酸盐难以渗入，从而改善铸件的表面质量。同时，离开铸型表面一定距离处仍然能保持应有的透气性。

      2.多年来，我国铸造企业习惯于用超细煤粉，无论从安全生产的角度，从环境保护的角度，从功能、效果的角度，还是从经济效益的角度考虑，不作具体分析地一律采用超细煤粉都是很不妥当的，采用细煤粉会带来很多问题：

      （1）安全、环保方面的问题  煤粉是易燃物料，在空气介质中易于自燃，如果空气中含有弥散分布的煤粉，会形成易爆炸气氛。

      在英国，煤粉加工企业必须遵守《处理危险物料和易爆炸气氛的规程》，这项规程与欧洲的ATEX规程是一致的。在制备煤粉的过程中，确保安全是至关重要的，要经常监测温度和环境气氛中煤粉的浓度和CO的含量。烟煤煤粉在空气中的含量在30～1500g/m3为爆炸的极限浓度。必要时，要吹氮气保护。

      在包装、储存、运输过程中，都必须按易燃物料的要求处理，以保证安全。

      煤粉越细，就越容易自燃、爆炸，安全方面的隐患也就越大。

      此外，煤粉越细，用煤粉含量相同的黏土湿型砂造型，浇注后释放的挥发性有机物（VOCs）和危险性空气污染物（HAPs）也就越多。

      （2）对型砂质量的负面影响  黏土湿型砂中所用的煤粉太细，对于型砂的质量就会有很多负面影响，当然也就会影响铸件的质量和质量的稳定性，如：储存和在砂处理系统内输送、分配的过程中，挥发分易于释放，而且挥发分的释放量受多种因素的影响，难以控制，从而导致型砂的性能不稳定；加料过程中容易被排尘系统吸走，影响型砂质量的稳定性；每次浇注后，因受热界面大，热解、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细粒焦炭是多孔性物料，吸水的能力很强，要保持型砂的可紧实性，就不得不提高型砂中的水分；使型砂的透气性降低，在高压造型的条件下使用尤不相宜。

      （3）经济效益方面  采用太细的煤粉，由于在储存过程中损耗大、在砂处理系统中因吸尘而损失的量大、因烧蚀多不得不增加型砂中的加入量，也会导致生产成本提高。

      3.正确选择煤粉的粒度。

      （1）煤粉的粒度，应该根据造型设备的情况和铸件的特点（轮廓尺寸、壁厚和重量）选用。一般说来，黏土湿型砂中所用的煤粉，粒度应细于原砂的粒度，但也不宜过细。如果生产小型铸件，对表面质量的要求又较高，可采用较细的砂粒，配用细煤粉或超细煤粉，但这并不是常规的情况。随着铸件尺寸的增大，就以采用较粗的粒状煤粉为好。近年来，高压造型设备的应用日益广泛。对于高压造型设备，无论水平分型或垂直分型，型砂中都应采用粒度较粗的煤粉。这样，一方面可以适当提高铸型的透气能力，减少铸件产生的气孔缺陷；另一方面，采用粒状煤粉，浇注时挥发分的释放减缓，型砂中的灰分减少、复用性能改善，对于保持型砂性能的稳定有很好的作用。如果进入系统砂的芯砂数量较多，导致型砂的总体粒度偏粗，为避免铸型的透气能力过高，在这种情况下，可考虑配加略细一些的煤粉。

      （2）当然，煤粉的粒度也不能太粗。英国是最早在黏土湿型砂中配用煤粉的国家，他们根据多年使用的经验，认为不能用粒度为1mm或以上的煤粉，否则铸件容易出现气孔缺陷。同时，英国很少采用细煤粉或超细煤粉，只在生产对表面质量要求高的小型铸件时适当地配合应用。一般说来，铸造用煤粉颗粒的尺寸应在40～200目，以不同的粒度级配制订若干牌号，以适应不同铸造企业的需求。