1 我厂用手工造型生产的铸铁件中有高速列车用球墨铸铁刹车盘，现在刹车盘的金相组织、机械性能都已全部符合铁道部的要求。曾考虑过生产出口铸件，只是湿型铸件整体表面有不同程度的粘砂，难以被外商客户接受。粘砂的原因是什麽？怎样才能使铸件表面不产生粘砂，而且表面光滑？
　　铸铁件表面的机械粘砂原因有多种可能性：
　　①注温度过高：但是你厂用冲天炉熔化，没有使用采用感应电炉双联熔炼，还要进行球化处理，浇注温度不可能过高。
　　②型砂透气性过高：最好用型砂透气性仪测定一下，手工造型希望透气性在70～100。但你厂缺少仪器，无法从透气性数值判断粘砂原因。不过你厂的原砂来源是内蒙砂，常用粒度大致为70/140，透气性不会过高。
　　③煤粉品质不好和煤粉加入量不足：最好请其他单位检验一下型砂的发气量。希望每克型砂发气在26～28mL，如果发气量过低，就可能是铸件表面粘砂和不够光滑的主要原因。也可以检测型砂的灼烧减量，球墨铸铁件型砂的灼减量应当在4~5%。
　　2 我厂用煤粉一直是一家关系密切的个体商供应，湿型单一砂的混砂时煤粉加入量大约2％。铸件表面有些毛糙，必须整体砂轮打磨才能交货。是否应当再增多混砂时的煤粉加入量？
　　你厂的单一砂混砂的煤粉加入量已经很多，而铸件仍然表面毛糙。除非浇注温度和型砂透气性有问题，只能归咎于该个体煤粉供应商的产品品质不佳。曾见到有的个体煤粉商加工所用的原煤本来就是劣质煤。也有的向原煤中故意掺入矸石等杂质。还有的将炼焦煤洗选出来的矸石废料当作煤粉售给铸造工厂。遇到你厂的问题，最简单的解决办法，不是增多型砂的混砂煤粉量。而是改为购买货真价实的好煤粉。常见的劣质煤粉的特征之一是灰分过高。灰分检测方法按照国标GB/T 212－2001，一般铸造工厂的化学分析室都有条件进行检验。希望煤粉的灰分不超过10％，有的劣质煤粉的灰分超过15％，甚至高达30～76％，千万不可使用。
　　3 为什麽煤粉能防止湿型铸铁件表面粘砂？工厂化验室怎样分辨煤粉的好坏？
　　煤粉的作用在于：当浇注时发出大量还原性气氛，能够防止铁水氧化，以免与石英砂产生化学反应；煤粉受热后形成固、液、气三相的胶质体，能够堵塞砂粒孔隙，使铁水难以钻入；煤粉的挥发分在高温下气相热解析出微细结晶的光亮碳沉积在砂粒表面，使砂粒不被铁水润湿，不能借助表面张力向砂粒孔隙中渗透。因此，湿型铸铁件的型砂中加入良好品质的煤粉可以防止机械粘砂，而且使铸件表面光滑美观。
　　对铸造工厂而言，效果较好的煤粉具有以下几种特性：
　　①灰分不高于10％，最好低于8％；
　　②挥发分30～37％；
　　③胶渣特征4~5 级；
　　④光亮碳析出量10～20％。
　　⑤硫分不大于0.6％。前三项的检验方法根据国标GB/T 212－2001，在工厂的型砂实验室中都可以方便地完成。关于光亮碳量的检验，只能由专门实验室进行。不过测定了前三项就已经基本上可以判断煤粉品质好坏了。
　　例如过去国内曾经广为应用的一种山西北部煤粉，品质指标中灰分约12~14%，挥发分26~28%，胶渣特征2 级，光亮碳量3~4％。虽然也能用于防止铸件粘砂缺陷，但是型砂中加入量需要更多些。因而使型砂需水量增多，性能偏脆。如果用于生产高密度造型铸件和品质要求高的铸件，就会增大产生气孔和砂孔缺陷倾向，现已较少应用。目前使用较多的、符合以上五项指标的良好品质煤粉产品有两种：一种是“优质煤粉”，由内蒙两种原煤配合磨粉制成。灰分<9%、挥发分> 33%、焦渣特征4～6 级、光亮碳析出量10～12％。另一种是“增效煤粉”，由河南原煤加入高软化点石油沥青共同磨粉制成。灰分不大于10％、挥发分≥35％、焦渣特征5 级、光亮碳析出量12～15％。
　　4 用湿型生产铸铁件，砂型不刷涂料，最大的铸件重量范围如何？
　　笔者40 多年前在湿型砂中只加普通煤粉、扫地面粉和重油液，砂型不刷涂料。生产276kg 柴油机气缸体，抛丸前铸件表面已相当光洁。另一工厂采用类似型砂配方，曾成功地浇注出重量高达三百余公斤的汽缸体。笔者认为，如今高品质原材料有了充分供应，使用高密度造型方法，只要控制好型砂透气性，单靠加入最优品质煤粉，砂型表面不需涂料，完全有把握生产出200kg 左右表面光洁铸件。
　　如果确有需要，面砂中再加入少量 α-淀粉，生产的铸件重量300kg 左右也是可能的。
　　5 煤粉污染环境，也使工作条件恶化。能否采用无污染和清洁的单一材料代替煤粉？
　　国内外有些单位多年前就曾致力于研究浅色或白色的煤粉代用品。例如国外个别工厂曾使用白色聚苯乙烯粉末代替煤粉。但因对型砂性能有不良影响，而且价贵，不久即又恢复使用煤粉。国内某厂曾使用白色聚乙烯醇等有机物的混合物代替煤粉，用后型砂韧性显著提高，流动性下降，引起铸件表面粗糙，也又改回使用煤粉。国内有一工厂多年使用α-淀粉代替煤粉，防粘砂效果大体相当于优质煤粉。不过产生还原性挥发分不够，不可用来生产球墨铸铁件，否则可能产生皮下气孔缺陷。α-淀粉另一不足之处是价格较高，不便大规模推广使用。我国很多手工造型的铸造工厂喜用土石墨粉抖或刷在湿砂型的型腔表面上，用来防止铸铁件表面粘砂和改善表面光洁程度。日本有个别工厂应用土石墨粉替代煤粉以防止浇注时排放气体对空气的污染。土石墨粉的耐火度高，在浇注过程中只有型腔表面很浅一层的石墨粉受热氧化分解，而内层的土石墨粉不起反应。研究工作表明：以同样百分比含量的煤粉和土石墨粉分别配制两种试验型砂造型和浇注试块。煤粉砂铸件稍加清理后即露出光洁金属表面，土石墨粉砂铸件要用钢丝刷轻刷后才露出暗灰色表面。落砂后不补加煤粉或土石墨粉，反复混砂、造型和浇注。到第12轮时，煤粉砂铸件表面严重粘砂，而土石墨砂铸件在整个浇注循环中表面基本保持不变，用钢丝刷轻刷即可清理干净，说明土石墨粉的耐用性比煤粉好的多。
　　6 市上推销有多种“光亮剂”和“××粉”等所谓“煤粉代用品”。都不说明它们是些什么成分。这种复合的煤粉有什么优缺点？是否可以应用？
　　许多造型材料供应厂商推销的“煤粉代用品”商品大多是黑色的。因为其主要成分仍为煤粉，另外还掺入少量其它材料。例如可能掺有以下几种材料中的一、两种：
　　①α-淀粉或面粉厂扫地小麦面粉：能够提高型砂的韧性和起模润滑性。也具有改善铸件表面光洁度作用。有个别公司供应植物根茎制粉的防粘砂原理和效果大约与a–淀粉接近或类似。
　　②废机油或其它矿物油：与煤粉合用也起辅助的防粘砂作用。但是加入量只可少量，否则型砂会黏结而影响混砂给料器定量。
　　③膨润土：提高型砂强度和防止煤粉自燃，与抗粘砂性能无关系。
　　④土石墨粉：具有抗粘砂效果，掺入少量土石墨粉可以提高耐用性和改善型砂的流动性。但提高生产成本。
　　⑤煤焦油沥青：抗粘砂效果很好，但不可用，因在浇注时会排放出有害健康的气体。
　　⑥植物油饼粉：例如亚麻油、蓖麻油、桐油、葵花籽油、玉米油、棉籽油、豆油、菜籽油的榨油后所剩的油饼磨成的细粉。含有剩余的油脂可以形成光亮碳和碳黑。蛋白质、淀粉和纤维素，浇注时可以燃烧发出还原性气体和碳黑。碳黑的防粘砂的效果有如土石墨粉。国内外各种抗粘砂商品不公开成分的原因大概是为了在同行之间保守商业保密。也由于利润较高，为了避免泄露制造成本。
　　7 我厂刚开始使用进口高密度造型机时，由于不掌握型砂技术，一种出口美国的铸件表面十分毛糙。自从接受专家建议，改用高效煤粉来代替当地个体户生产的劣质煤粉后，铸件表面光洁，而且其它缺陷也大为减少，我们自己感到相当满意。但是最近有一家经营铸件出口公司的工程师，到我厂来要求我厂改用他推荐的某种“煤粉代用品”。这个建议正确吗？“煤粉代用品”在国内主要工厂中的应用效果如何？
　　你厂既然铸件表面品质很好，就不必改用其它不知真实成分的“煤粉代用品”。一般而言，其效果并不比优质煤粉和高效煤粉更为突出，价格又大多是优质煤粉和高效煤粉高很多，不利于降低铸件的生产成本。由于其成分保密，产生铸件缺陷后不易查找原因和采取纠正措施。也有些铸造工厂使用某些代用品后遇到问题。一家山东生产球墨铸铁曲轴的工厂，使用特制光亮剂后，出现型砂粘模板现象而影响生产。山西有一家使用进口挤压造型机的铸造工厂，使用某工程师推荐的复合型砂附加材料后，铸件表面出现砂孔和气孔缺陷。有一家北京郊区铸造工厂，按照城里来工程师的意见，在高压造型的型砂中使用“××粉”代替煤粉。铸件粘砂严重，废品率达50％。最近河南省有几家工厂使用一种代用品，在浇铸时发出刺激性气味，引起工人眼睛不适，可能含有煤焦油沥青。
　　8 铸造工厂怎样判断各种煤粉和“煤粉代用品”的效果好坏呢？
　　虽然可以在工厂化验室中检验材料的灰分、挥发分和焦渣特征，或者委托专门单位检验光亮碳析出量。但是对于工厂来说，更为直观的试验方法是浇注试验。试验的关键是使用全部新砂来混制试验用型砂，以免旧砂中所含煤粉等材料干扰试验结果。最好利用型砂实验室中的小型混砂机，混制几种不同配比的型砂进行对比试验。每一碾同样秤取5kg 新砂和350g 膨润土，另外分别加入不同品种的煤粉或代用品20g、30g 和40g，湿混10min。注意控制型砂的透气性基本相同（在80～100 之间），湿度都是最佳状态（紧实率45～50%之间）。将混制好的几种型砂，分别铺在同一砂箱中几个相同典型结构模样上的同样部位造型。浇注和落砂后，观察比较铸件表面，即可分析出使用哪一种煤粉或代用品的铸件局部表面最为光洁，加入量多少才能得到理想效果。
　　除此以外，还应进行型砂性能检验。尤其应注意型砂的需水量是否增加，透气性有无额外增大或降低，强度有无异常改变，韧性和流动性是否正常，以及是否粘手等。
　　9 国外知名的造型材料供应公司也有这样向铸造工厂保密的混合附加物吗？
　　美国很多大型湿型铸铁件工厂所用膨润土、煤粉，淀粉等材料，是由造型材料公司就近的混配站（北美各地分布有17 所混配站）按专用配方混合配制成复合型砂附加物，用散料罐车运送到工厂，靠气力输送到车间料库中。完全不需人工搬运，混砂时只需加入一种混合附加物即可，操作简单省事，不污染环境和劳动条件。复合型砂附加物的配方具有以下特点：
　　①配方是由供需双方的工程师相互协商共同制定的。在正式生产中，如果发现有任何不足之处，就由双方工程师共同作出修改方案。
　　②同一铸造工厂的几条不同造型线的复合型砂附加物的配方根据铸件厚薄、形状不同，造型设备不同等具体生产条件由供需双方的工程师共同研究讨论后确定。并不是只用同一种复合附加物。③既然复合附加物的配方是公开的，商品的成本和售价也都是透明的。
　　10 过去曾有煤粉供应公司的广告中宣传：“煤粉的光亮碳量高达20％”。不知你对此有何评论？
　　关于说到自巳公司产品的光亮碳量高的词句，应该进一步了解是什么单位做的检验，并要求出示化验单。全国有光亮碳量检验技术和仪器的单位不超过六、七家。这些单位也都会关心何处出现如此高光亮碳量的煤粉。再者，要使煤粉的光亮碳量超过20％，就需要向优质煤中掺加高软化点石油沥青30％以上，不但提高生产成本。而且从技术上来说，通常使用的煤粉光亮碳量10～15％，已能浇注出表面极其光洁的铸件，而且更为经济。
　　11 我厂曾经发生煤粉料斗持续冒烟，不知如何扑灭。为什么煤粉会自已冒烟呢？应该如何消除和防止？
　　这就是煤粉发生“自燃现象”。有些煤粉的挥发分较高，或配煤的成分中含气煤较多，煤粉在堆积严密，不能透风散热的条件下，就有可能产生自燃现象。消灭煤粉料斗冒烟，绝对不可向料斗中吹风，否则燃烧更加猛烈。更不可浇水灭火，以免难于清除。也许可以将用于水玻璃砂型硬化的二氧化碳气瓶取来，自煤粉料斗底部向斗内吹气，排除斗内氧气，使煤粉的燃烧熄灭。以后选购煤粉时也应把是否容易自燃做为条件之一。国外资料介绍煤粉口袋在库房中堆放不可过高，还要注意口袋之间留出通道，以便散热。还有的造型材料供应公司专门供应一种掺入少量（15～20％左右）膨润土的煤粉，制成混合粉，即可防止自燃。
　　（转自：互联网。作者：清华大学于震宗。在此表示感谢！）