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铸造用煤粉粒度 越细越好吗?

在铸铁用粘土湿型砂中加入煤粉,有防止铸件表面粘砂,抑制膨胀缺陷,以及减少气孔等多方面的作用,不仅可以提高铸件的表面质量,而且可以提高铸件尺寸的一致性,改善铸件轮廓的清晰度。长时期以来,煤粉一直是铸铁用粘土湿型砂中不可或缺的添加剂。

铸造行业中使用煤粉首先是在英国,迄今已有近400年的历史。我国铸造行业的形成和煤粉的规模应用则为期不久,基本上可认为始于20世纪50年代初。

近30年来,随着环保意识的增强,加以不少人对煤粉缺乏正确的认识,把铸铁厂的脏黑、灰尘多、烟气大等问题都归咎于煤粉,有人甚至把煤粉说成是铸铁行业‘甩不掉的冤家’,寻求煤粉代用品的研究工作受到了广泛的关注,新材料也层出不穷。但是,纵观当前的世界铸造行业,煤粉经受了时间的考验,依然被广泛采用,而且迄今为止仍是性价比最高的型砂添加剂。同时,对煤粉的认识也在不断深化,对煤粉质量的要求也渐趋合理。

目前,我国是世界铸件产量第一大国,每年铸造用煤粉的耗用量大约在25万t以上。由于我国铸造行业应用煤粉的经历较短,以往在这方面的研究工作较少,相关的标准也不尽完善。无论从提高铸件质量、合理利用资源或改善环境哪方面考虑,加强对铸造煤粉的研究都势在必行。

这里,只想根据外国的研究工作和生产经验,对铸造煤粉的粒度控制提出一些意见,供煤粉生产企业参考,也希望有条件的铸造企业能与煤粉生产企业合作进行试验研究工作。对煤粉质量的其他要求,将另文述说。

我国,1988年才由机械系统制定关于铸造用煤粉的专业标准ZB J31 002-1988《湿型铸造用煤粉》,其中对煤粉粒度的规定是:“应有95%以上通过0.106mm的筛孔(即140目筛)。1999年对标准作了修订和整理,标准号改为JB/T 9222-1999,技术内容未变。从标准的要求看来,很容易理解为:‘铸造用煤粉越细越好’。因此,我国铸造行业所用的煤粉大体上都相当于国外的超细煤粉,而型砂中不加分析地采用超细煤粉带来的问题很多,实在很不相宜。在我国铸造生产规模已经很大的今天,应尽快对此有更为全面的认识。

1.煤粉粒度的影响

煤粉颗粒应根据铸件的尺寸和重量选用,同时也要考虑造型设备的具体情况。一般说来,粘土湿型砂中所用的煤粉,粒度应略细于原砂的粒度,但又不宜过细。如生产小型铸件而对表面质量的要求又较高,可采用细砂和细煤粉或超细煤粉,但这并不是常规的情况。随着铸件尺寸的增大,就以采用较粗的煤粉为宜。

煤粉太细,可能带来很多问题,如:

(1)挥发分易于释放,而影响使用效果。

(2)易于氧化。

(3)加料过程中容易被排尘系统吸走,影响型砂质量的稳定性。

(4)每次浇注后,因受热界面大而烧蚀的量较大,导致煤粉的用量大,且使型砂中的含泥量增多。

(5)储存过程中易于自燃。

近30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,型砂中都应采用粗粒的煤粉。这样,一方面可以适当提高铸型的透气能力,减少铸件产生气孔缺陷的几率;另一方面,采用粗煤粉,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,对于保证型砂性能的稳定至关重要。

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,可考虑采用略细一些的煤粉。

总之,不论铸件特点和生产条件如何,一律采用95%以上通过0.106mm筛孔的煤粉是不妥的,希望能通过试验、研究,尽快改变这种状况。

当然,煤粉的粒度也不能太粗。按照英国多年使用的经验,不能用粒度为1mm以上的煤粉,否则铸件容易出现气孔缺陷。

2.有关煤粉粒度规格的参考资料

英国5种铸造用煤粉的粒度分布情形见表1。

美国American Colloid公司在其为铸造厂提供的膨润土-煤粉混合料所用煤粉的粒度分布见表2。

结语

我国铸造用煤粉规格的制定,还需要根据不同生产条件下的实际试验数据进行优选,需要煤粉生产企业与铸造企业共同努力。一般说来,铸造用煤粉颗粒的尺寸应在0.400~0.071mm(40~200目之间,以不同的粒度级配制定若干牌号,以适应不同铸造企业的需求。

煤粉生产企业为生产粒状煤粉,在设备方面还需作较大的调整,如装设旋流式粒度分级设备和粒度级配装置等。



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