铸造煤粉粒度多少合适？榆林市润恺煤业有限公司铸造煤粉生产专家

生产铸铁件用的湿型砂中，加入少量煤粉作为辅助材料，对改善铸造铸件质量有多方面的益处，但在煤粉的粒度选择和应用中存在的一些问题，应引起企业的注意。

煤粉在黏土湿型砂中的作用

黏土湿型砂中加入煤粉，其在铸件成形过程中的作用主要有4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。

采用超细煤粉带来的问题

多年来，我国铸造行业习惯于用细煤粉，我国现行的行业标准《湿型铸造用煤粉》中对铸造用煤粉的粒度要求是：“100%通过100号筛(筛孔尺寸0.150mm)，95%通过140号筛(筛孔尺寸0.106mm)”，这样的煤粉大体上相当于外国的超细煤粉。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，不作具体分析地普遍采用超细煤粉都是很不妥当的。我国铸铁业界至今仍普遍采用超细煤粉，与我们世界第一铸造大国的地位实在是很不相称，这种状况是亟待改进的。

笔者约在十年前就提出了这个问题，希望我国煤粉生产企业和相关研究部门尽快地予以分析、研究，从而修订相关的标准。而且，据我所知，我国铸造行业中还有其他同仁也提出过这个问题，但这件事迄今仍未见端倪。

采用细煤粉会带来很多问题，由于篇幅所限，这里只能简单地提及以下几点。

(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，因降低型砂质量而致铸件质量降低、废品率提高所造成的经济损失很难估算，不在这里讨论。

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。

对煤粉的粒度要求

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。

总之，不论铸件特点和生产条件如何，一律采用95%以上通过140目筛的煤粉是不妥的，铸造行业使用的煤粉，应有几种不同粒度的规格，以适应不同的生产条件。

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。。

在规范我国铸造用煤粉的粒度方面，还需要进行大量的试验、研究工作，然后就实际试验数据进行优选，这需要煤粉生产企业、铸造企业和研究机构的共同努力。

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。

煤粉生产企业从生产细煤粉改为生产粒状煤粉，在设备方面可能要作较大的调整，如装设旋流式粒度分级设备和粒度级配装置等。榆林市润恺煤业有限公司铸造煤粉生产专家