混配土的應用

張芝彬，馬春學，曹恒成，楊云霞

混配土的應用

張芝彬，馬春學，曹恒成，楊云霞

【摘要】解釋了鑄造用煤粉發生自燃的原因；介紹了一種從根本上解決鑄造用煤粉自燃問題的方法；重點描述了混配土混制潮模砂工藝的開發過程。

一、生產現狀

潮模砂工藝生產鑄鐵件過程中，為了避免鑄件產生表面粘砂缺陷，并最大程度地降低鑄件的表面粗糙度值，我們在保證型砂具備合適透氣性的同時，還要求澆注時型腔內能夠充滿還原性氣氛，這就需要向型砂中添加適量的抗粘砂附加物，其中煤粉是應用最普遍的添加劑。

按照JB/T9222—2008《濕型鑄造用煤粉》的要求，鑄造用煤粉的揮發物含量需大于30%。因此，在煤粉的運輸、存儲及使用過程中，較高的揮發分必然與空氣中的氧氣長期接觸，從而發生氧化反應。氧化反應會發熱使煤粉溫度升高，而溫度的升高又會加劇煤粉的進一步氧化，當散熱條件不良時會使熱量不斷集中，最后使溫度達到煤的燃點而引起煤粉的自燃。據了解，國內外很多煤粉生產廠、鑄造廠都發生過煤粉自燃事件，不但帶來了巨額的經濟損失，嚴重的還會造成人身傷亡。因此，如何安全有效地利用煤粉成為了鑄造行業迫切需

要解決的課題。

二、混配土的開發應用

1. 混配土材料的開發

科萊恩（中國）化工有限公司緊跟行業需要，開發出ECOSIL?系列添加劑，該系列添加劑是一種由鈉化膨潤土與高光亮碳煤粉混合而成的鑄造混合添加劑。按照膨潤土加入量的不同分別命名為P70、P65、P20，同時還可以根據鑄造工廠的需求提供各種比例的混配土，可以根據一些特殊需求加入淀粉等其他添加物。

目前，在該系列混配土中，P65的應用最為廣泛，布蘭博、JF、江淮汽車等較知名的鑄造企業都已成功應用，其特性表現為：

（1）型砂強度建立速度快。

（2）良好的潰散性。

（3）降低型砂結塊及縮松現象。

（4）避免砂眼的形成。

（5）可有效減少脹砂現象。

2. 混配土使用工藝的開發

（1）試驗通過前期調研發現，P65混配土最適合我廠潮模橋殼生產線，該生產線使用Eirich DW31/7混砂、HWS造型、15t/h中頻電爐熔煉。拿到混配土樣品后，我們首先進行實驗室試驗，方案見表1。

將兩種方案各混制3碾型砂，每碾制作標準試樣3組，分別測試其濕壓強度、熱濕拉強度、緊實率、透氣性、水分，檢測數據見表2。

從表2的結果看，在水分相近的情況下，兩種試驗砂的性能沒有明顯差異，認為可以將混配粉應用于車間生產驗證。

（2）車間生產驗證 以保證混砂時有效成分的加入量不變為前提，核算出對應的膨潤土和混配土加入量，在連續一個月的試用過程中，我們不斷調整配方，并將沸騰冷卻床和地坑兩個除塵口的除塵灰利用起來，不但減少了排放、美化了環境，且降低了生產成本。表3為配方調整過程。

從表3中的混砂配方中我們發現，當“原用配方”切換為“驗證配方1”時，在每碾混砂量提高了10%，總粉料量下降了4%的情況下，型砂性能卻可以一直保持穩定，這就是混配土優點之一，即混配土的密度大于煤粉的密度，除塵損失減少，提高了利用率。

通過連續試用，我們發現型砂性能、鑄件質量穩定，圖1反映了型砂性能的變化情況（圖中日期為27天連續統計時間）。

在混配土工藝開發成功后，該車間已經連續使用混配土十個多月，期間我們以保證型砂質量為前提，不斷降低混配土加入量，增加除塵灰的加入量，以求降低生產成本，目前，混砂工藝基本穩定在混配土66kg+膨潤土12kg+除塵灰30kg，混砂成本得到進一步降低。

表1　混砂試驗方案

表2　混砂檢驗數據

表3　配方調整過程　（kg）

3. 成本核算

計算“原用配方”和“最終配方”的成本，噸型砂分別為20.93元和19.09元，不但每噸型砂降低了1.84元，而且加料工位減少了1名操作工人；除塵灰排放量大大減少，車間環境得到進一步改善，取得了良好的社會效益；混砂效率提高了10%。因此，使用混配土的綜合效益更好。

4. 鑄件質量

長期跟蹤試生產件，觀察經過相同清理工藝清理過的試驗件，其表面質量良好（見圖2），鑄件廢品率略有下降。

三、結語

（1）混配土替代煤粉的混砂工藝，徹底消除了煤粉自燃的隱患。

（2）混配土替代煤粉的混砂工藝，在提高了混砂效率的同時也提高了粉料的利用率，減少了污染，降低了生產成本。

（3）未來，如果能建成罐車運輸、料罐存儲使用的模式，企業的工藝水平和管理水平會得到進一步提高。

圖　1

圖　2

20150123

作者簡介：張芝彬、馬春學、曹恒成、楊云霞，中國重汽集團濟南鑄鍛中心。