混配土的應(yīng)用

張芝彬，馬春學(xué)，曹恒成，楊云霞

混配土的應(yīng)用

張芝彬，馬春學(xué)，曹恒成，楊云霞

【摘要】解釋了鑄造用煤粉發(fā)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(diǎn)描述了混配土混制潮模砂工藝的開發(fā)過程。

一、生產(chǎn)現(xiàn)狀

潮模砂工藝生產(chǎn)鑄鐵件過程中，為了避免鑄件產(chǎn)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?cè)诒ＷC型砂具備合適透氣性的同時(shí)，還要求澆注時(shí)型腔內(nèi)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(yīng)用最普遍的添加劑。

按照J(rèn)B/T9222—2008《濕型鑄造用煤粉》的要求，鑄造用煤粉的揮發(fā)物含量需大于30%。因此，在煤粉的運(yùn)輸、存儲(chǔ)及使用過程中，較高的揮發(fā)分必然與空氣中的氧氣長(zhǎng)期接觸，從而發(fā)生氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)會(huì)發(fā)熱使煤粉溫度升高，而溫度的升高又會(huì)加劇煤粉的進(jìn)一步氧化，當(dāng)散熱條件不良時(shí)會(huì)使熱量不斷集中，最后使溫度達(dá)到煤的燃點(diǎn)而引起煤粉的自燃。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)外很多煤粉生產(chǎn)廠、鑄造廠都發(fā)生過煤粉自燃事件，不但帶來了巨額的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會(huì)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(yè)迫切需

要解決的課題。

二、混配土的開發(fā)應(yīng)用

1. 混配土材料的開發(fā)

科萊恩（中國(guó)）化工有限公司緊跟行業(yè)需要，開發(fā)出ECOSIL?系列添加劑，該系列添加劑是一種由鈉化膨潤(rùn)土與高光亮碳煤粉混合而成的鑄造混合添加劑。按照膨潤(rùn)土加入量的不同分別命名為P70、P65、P20，同時(shí)還可以根據(jù)鑄造工廠的需求提供各種比例的混配土，可以根據(jù)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(yīng)用最為廣泛，布蘭博、JF、江淮汽車等較知名的鑄造企業(yè)都已成功應(yīng)用，其特性表現(xiàn)為：

（1）型砂強(qiáng)度建立速度快。

（2）良好的潰散性。

（3）降低型砂結(jié)塊及縮松現(xiàn)象。

（4）避免砂眼的形成。

（5）可有效減少脹砂現(xiàn)象。

2. 混配土使用工藝的開發(fā)

（1）試驗(yàn)通過前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，P65混配土最適合我廠潮模橋殼生產(chǎn)線，該生產(chǎn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，方案見表1。

將兩種方案各混制3碾型砂，每碾制作標(biāo)準(zhǔn)試樣3組，分別測(cè)試其濕壓強(qiáng)度、熱濕拉強(qiáng)度、緊實(shí)率、透氣性、水分，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

從表2的結(jié)果看，在水分相近的情況下，兩種試驗(yàn)砂的性能沒有明顯差異，認(rèn)為可以將混配粉應(yīng)用于車間生產(chǎn)驗(yàn)證。

（2）車間生產(chǎn)驗(yàn)證 以保證混砂時(shí)有效成分的加入量不變?yōu)榍疤?，核算出?duì)應(yīng)的膨潤(rùn)土和混配土加入量，在連續(xù)一個(gè)月的試用過程中，我們不斷調(diào)整配方，并將沸騰冷卻床和地坑兩個(gè)除塵口的除塵灰利用起來，不但減少了排放、美化了環(huán)境，且降低了生產(chǎn)成本。表3為配方調(diào)整過程。

從表3中的混砂配方中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“原用配方”切換為“驗(yàn)證配方1”時(shí)，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(wěn)定，這就是混配土優(yōu)點(diǎn)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(xù)試用，我們發(fā)現(xiàn)型砂性能、鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，圖1反映了型砂性能的變化情況（圖中日期為27天連續(xù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間）。

在混配土工藝開發(fā)成功后，該車間已經(jīng)連續(xù)使用混配土十個(gè)多月，期間我們以保證型砂質(zhì)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(chǎn)成本，目前，混砂工藝基本穩(wěn)定在混配土66kg+膨潤(rùn)土12kg+除塵灰30kg，混砂成本得到進(jìn)一步降低。

表1　混砂試驗(yàn)方案

表2　混砂檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3　配方調(diào)整過程?。╧g）

3. 成本核算

計(jì)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(huán)境得到進(jìn)一步改善，取得了良好的社會(huì)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(zhì)量

長(zhǎng)期跟蹤試生產(chǎn)件，觀察經(jīng)過相同清理工藝清理過的試驗(yàn)件，其表面質(zhì)量良好（見圖2），鑄件廢品率略有下降。

三、結(jié)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(shí)也提高了粉料的利用率，減少了污染，降低了生產(chǎn)成本。

（3）未來，如果能建成罐車運(yùn)輸、料罐存儲(chǔ)使用的模式，企業(yè)的工藝水平和管理水平會(huì)得到進(jìn)一步提高。

圖　1

圖　2

20150123

作者簡(jiǎn)介：張芝彬、馬春學(xué)、曹恒成、楊云霞，中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南鑄鍛中心。