铸造用煤粉的主要原料及在湿型砂中的作用

煤按煤化程度的不同可分为褐煤、烟煤、无烟煤。铸造用煤粉首先应属烟煤类。烟煤按煤化程度又可细分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤。根据煤的特性,有较高挥发分和适宜的焦渣特征的烟煤是焦煤和肥煤。铸造用煤粉应以肥煤和焦煤为原料,经过精洗、磨制而成。

湿型用煤粉是以烟煤为原料经粉碎制成的产品,外观为黑色或黑褐色细粉。煤粉的作用是利用煤在高温的分解及分解后包覆在砂粒表面的碳膜以防止铸铁件产生粘砂和夹砂,同时也起到提高型砂溃散性的作用,因此煤粉中挥发物的含量是质量分级的主要依据。煤的挥发物包括气体和液体两部分,因此在控制湿型用煤粉的质量方面,除了挥发物的含量外,对煤粉的胶质层厚度及焦渣特性也应加以控制。

目前普遍认为适合湿型砂应用的优质煤粉在浇注过程中的作用如下:

1)在铁液的高温作用下,煤粉产生大量还原性气体,防止铁液被氧化,并可使铁液表面的氧化铁还原,减小金属氧化物和型砂进行化学反应的可能性。型腔中还原性气体主要来自煤粉热解生成的挥发分,也包括碳与型砂中水分在高温下反应生成的氢气。(www.xing528.com)

2)煤粉受热后开始软化,具有可塑性。如果由开始软化至固化之间温度范围比较宽和时间比较长,则可缓冲石英颗粒在该温度区间受热而形成的膨胀应力,从而可以减少因砂型受热膨胀而产生的铸件夹砂缺陷。

3)煤粉受热后产生气、液、固三相的胶质体,胶质体的体积膨胀可部分地堵塞砂型表面砂粒间的孔隙,使铁液不易渗入。国家标准GB/T 212—2008将煤的“焦渣特征”分为8级,能够区分煤粉受热时是否生成起粘结作用的液相,以及是否发生膨胀。

4)煤粉在受热时产生的碳氢化物(主要为芳烃类)的挥发分在650～1000℃高温下,于还原性气氛中发生气相热解,而在金属液和铸型的界面上析出一层带有光泽的微细结晶炭,称为“光亮炭”或“光泽炭”。这层光亮炭使砂型不受铁液润湿和难以向砂粒孔隙中渗透,从而得到表面光洁的铸件。