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        高效煤粉生產廠家

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        高效煤粉鑄造優質鑄件
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        高效煤粉

        “平頂山”牌煤粉的生產和使用

        時間:2008-04-25 00:00:00

        “平頂山”牌煤粉的生產和使用

              在型砂中加入量小且鑄件依然光潔的煤粉是好煤粉。在確保鑄件表面質量的條件下,加入量的大小是評判煤粉品質好壞的唯一標準。據清華大學于震宗教授的文獻介紹,在歐美等發達國家的鑄造企業中,高壓機械造型線中煤粉的補加量為0.2~0.3%。 “平頂山”牌煤粉在單一砂中的補加量是0.2~0.4%,面砂中的加入量是2.5~3%。在國內,這個加入量是不多見的。
              “平頂山”牌煤粉的加入量為什么比較低呢?因為該煤粉所用的原材料是水洗焦煤和光亮碳材料的混合物。那么,為什么要選用焦煤,焦煤有什么特點適合于鑄造?為什么要經過水洗?為什么要加入光亮碳材料,光亮碳究竟為何物,如何提高煤粉的防粘砂作用?“平頂山”牌煤粉在鑄造企業應用的情況怎樣?對于這些問題,本文將一一作答。


              首先,我們了解一下哪些煤種適合于鑄造,為什么?
              煤種的選擇是制作煤粉的第一步,也是最為關鍵的一步。如果選用了不適于鑄造的煤種,任憑你如何“精細”加工,也是枉費心機。先讓我們看看清華大學于震宗教授對于煤粉防粘砂機理的論述:
              1、在鐵水的高溫作用下煤粉可產生大量還原性氣體,防止鐵水被氧化,并使鐵水表面的氧化鐵還原,減少金屬氧化物和型砂進行化學反應的可能性。型腔中還原性氣體主要來自煤粉熱解生成的揮發分,也包括碳與水在高溫下的水煤氣反應生成的氫氣。
              2、煤粉受熱后開始軟化,具有可塑性。如果由開始軟化至固化之間溫度范圍比較寬和時間比較長,則可緩沖石英顆粒在該溫度區間受熱而形成的膨脹應力,從而可以減少因砂型受熱膨脹而產生的鑄件缺陷。
              3、煤粉受熱后產生氣、液、固三相的膠質體,膠質體的體積膨脹部分地堵塞砂粒間的孔隙,使鐵水不易滲入。
              4、煤粉在受熱時產生的碳氫化物(主要為芳烴類)的揮發分在650℃―1000℃高溫下,于還原性氣氛中發生氣相熱解而在金屬液和鑄型的界面上析出一層帶有光澤的微細結晶碳,稱為光亮碳。這層光亮碳能使砂型不受鐵水潤濕和難以向砂??紫吨袧B透,從而得到表面光潔的鑄件。
              防粘砂機理1要求鑄造用煤粉應具有較高的揮發分,機理2和機理3要求鑄造用煤粉應具有適宜的焦碴特征,機理4要求鑄造用煤粉應具有較高的光亮碳。
              那么,哪些煤種具備這些條件呢?再讓我們看看煤的分類以及其相關性能。
              煤按煤化程度的不同可分為褐煤、煙煤、無煙煤。眾所周知,鑄造用煤粉首先應屬煙煤類。
              煙煤按煤化程度又可細分為長焰煤 、氣煤 、肥煤 、焦煤 、瘦煤 和貧煤 。
              煤在隔絕空氣干餾時,在300―500℃之間,大量析出焦油和氣體,幾乎全部的焦油均在此溫度范圍內析出,在這個階段放出的氣體主要為CH4及其同系物。此外,還有不飽和烴CnHm、H2及CO、CO2等。煙煤約在350℃―480℃之間煤粒發生軟化、熔融現象,出現含有氣泡的液相,許多煤粒匯合形成氣、液、固三相混合物,稱為膠質體。液相組成中碳質瀝青占主要成份,在不同變質程度煤中,焦煤、肥煤的液相產率最多。由于含有氣相,膠質體呈現不同程度的膨脹現象。
              揮發分產率較高的煤(如長焰煤、氣煤)受熱分解后形成很多對熱不穩定的低沸點液體產物,很快受熱分解成氣態產物逸出,而剩下的液體不足以使分散的“變形煤?!闭辰Y起來,粘結性較差。揮發分產率較低的煤(如瘦煤、貧煤)受熱分解時雖能形成較高沸點的液體產物,但是它的數量較少,不足以將分散的“變形煤?!闭辰Y起來。揮發分中等的煤(如肥煤、焦煤)受熱分解后能夠形成較多的液體產物,易于將“變形煤?!闭辰Y起來。
              綜上所述,只有焦煤和肥煤能產生足夠量的膠質體用于堵塞砂粒間的孔隙和緩沖膨脹應力,又能產生足夠量的揮發分和光亮碳。因此說,煙煤里的焦煤和肥煤適合于鑄造?!捌巾斏健迸泼悍劬褪怯萌珖闹鹘姑寒a地--韓梁煤田的優質主焦煤作原材料生產而成的。
              其次,制作煤粉所用的原料為什么要經過水洗,水洗是個怎樣的過程?
              我們知道,原煤作為礦物質,里面既有精煤,也有煤矸石和煤泥等雜質,再加上開采過程中混入的木塊和石頭。如果不將這些雜質分離出去而直接生產煤粉,其灰分必然很高,質量必然很差。水洗就是把原煤中的精煤和雜質分離的工藝過程。
              洗煤生產線的主體是個水槽,水槽的底部有個方形漏斗,末端通往精煤池,精煤池連著幾個煤泥沉淀池。原煤經粉碎后進入水槽,而水槽中有急速奔流的水流向精煤池,最后流入煤泥沉淀池。由于煤矸石、精煤、煤泥、木塊的比重不同(依次逐漸變?。?,煤矸石很快沉入水槽底部的方形漏斗中,接下來精煤沉淀在精煤池中,而較輕的煤泥和木塊則隨水流入煤泥沉淀池。生產“平頂山”牌煤粉所用的原材料正是比重居中沉淀在精煤池中的精煤,其灰分不超過10%。
              有沒有洗煤生產線,是否經過洗煤工序既決定了煤粉品質的優劣,又決定了煤粉質量的穩定性。平頂山市寶豐縣鑄造材料廠正是有了一條洗煤生產線,建廠八年來,確保了產品出廠100%的合格率。我們連年被東風公司評為質量先進單位、服務優勝單位,并被東風公司指定為煤粉的定點供貨商。與山西國際鑄造、徐州天工、浙江亞太集團等單位合作,從來沒有出現過因質量問題而不愉快的事情。
              有關光亮碳,在前文中已經提到,煤在干餾過程中產生的氣相產物在高溫深度分解過程中,產生熱解碳的顯微結晶,沉積在灼熱的物體上,稱為光亮碳。光亮碳含量高的煤粉受熱析出的光亮碳層使砂型不被鐵水潤濕并難以向砂??紫吨袧B透,從而得到表面光潔的鑄件。光亮碳理論目前已被國內外鑄造工作者普遍接受?!捌巾斏健迸泼悍鄣墓饬撂己吭?3~18%之間。
              順便談談揮發分和焦碴特征。
              揮發分 煤粉應具有足夠多的揮發分,這是在鑄型內形成還原性氣氛,以及產生光亮碳所必要的。通常認為揮發分不應少于28%,但是也并非越高越好,更重要的是應當具有良好的形成膠質體和分解出光亮碳的能力。長焰煤和氣煤的揮發分產率比較高,在36%以上,甚至能達到40%之高。受熱分解后形成很多對熱不穩定的低沸點液體產物,很快又受熱分解成氣態產物逸出,膠質體的溫度間隔小,滯留時間短,不能有效堵塞砂粒間的孔隙,而且低沸點揮發分不利于產生光亮碳層。所以不適合用為濕型砂的抗粘砂附加物。單獨從揮發分的數值是難以判斷煤粉的質量好壞,例如有的煤粉使用高揮發分和含有大量矸石的原煤加工制成的,揮發分的測定結果可能有30%以上,但是這種煤粉并不適于鑄造?!捌巾斏健迸泼悍鄣膿]發分在30~35%之間。
              焦碴特征 焦碴特征也稱結焦特性。它反映煤在干餾過程中軟化、析氣、熔融形成膠質體,并固化粘結成焦的特性。焦碴特征按GB212標準劃分為八級。如煤粉的防止鑄件粘砂機理2和3所述,鑄造用煤粉在鐵水高溫作用下應有較多的膠質體,特別是高沸點液相產物,且膠質體應具有膨脹性。如此,才能堵塞砂粒間的孔隙,使鐵水不易滲入。GB212焦碴特征中6、7、8三級具有膨脹性,其中6、7兩級適于鑄造。應避免使用強膨脹熔融粘結的八級,以避免將砂粒粘結成大的復合顆粒而影響型砂的復用性。焦碴特征為1-4級的煤粉,即使揮發分比較多,由于膠質體量過低,其抗粘砂效果不良。五級亦能使用?!捌巾斏健迸泼悍鄣慕共晏卣鳛?~6級。
              “平頂山”牌煤粉的的各項理化指標均超過國家標準,主要特點是在型砂中的加入量小。應該說,衡量煤粉好壞的唯一標準就是加入量的大小。加入量小,鑄件表面依然光潔,就是好煤粉。因為煤粉在型砂中起防止鑄件粘砂和防止鑄件表面氧化的作用,除此之外,就是負面作用,就是有害物質。因為煤粉在型砂中加入量過大,作為型砂這個粘結體系來說,為了保證堅實率,就不得不大量往里邊加膨潤土,膨潤土和煤粉這些粉狀物質過多,必定會使型砂的透氣性下降,水分、灰分上升,型砂性能惡劣,鑄件表面粗糙,廢品率上升。通過調查比較,“平頂山”牌煤粉的加入量與國內同行業相比,只有2/3-1/2,甚至只有1/3。在東風公司鑄一廠的KW線上,原來使用的是平頂山其他廠家的煤粉,補加量為0.4~0.6%,后來使用“平頂山”牌煤粉后下降至0.2~0.4%,總體同比下降35%,即1/3。由于煤粉的積極作用,使該廠的型砂性能得以改善,廢品率大幅度降低,一年可為其創造195.04萬元的經濟效益。鑄一廠的經濟分析報告可在www.tjceramic.com中覽閱。山西國際鑄造原來使用的是我國北部的一個知名品牌煤粉,改用“平頂山”牌煤粉后,補加量由原來的0.7%左右降為0.35%左右,下降1/2。徐州天工的補加量也下降了50%,為0.3%。湯陰華興鑄造原來使用我省中部的煤粉補加量是2.2%左右,使用“平頂山”牌煤粉后改為0.5%左右,是原來補加量的1/4。
              那么,“平頂山”牌煤粉為什么加入量這么低呢?除了選擇適合于鑄造的煤種并經過洗選加工的原因以外,我們從日本引進配方,加入了另外兩種材料,以提高煤粉的光亮碳和揮發分含量,使煤粉能產生足夠多量的還原性氣體和光亮碳層來防止鑄件粘砂和被氧化。在廣州附近的企業原來不少用日本進口的煤粉,價位在人民幣3500元到4000元之間,加入量在0.2~0.3%之間。與“平頂山”牌煤粉相差無幾。如果說有差別的話,那就是價差。

            長焰煤:變質程度最低,揮發分最高的煙煤,焦渣特征為1-3級,一般不結焦,燃燒時火焰長。

            氣煤:變質程度較低,揮發分較高的煙煤,焦渣特征為2-4級,高溫干餾制造城市煤氣較為適宜。

            肥煤:變質程度中等的煙煤,揮發分產率較長焰煤和氣煤低,焦渣特征一般為4-7級,干餾時能產生較豐富的膠質體,單獨煉焦時能生成熔融性良好的焦碳。

            焦煤:變質程度較高的煙煤,揮發分產率較肥煤略低,焦渣特征一般為5-8級,干餾時生成的膠質體量多,熱穩定性好。

            瘦煤:變質程度較高的煙煤,產生的揮發分較低,干餾過程中能產生數量很多的膠質體。但該膠質體的熱穩定性較差。

            貧煤:變質程度最高的煙煤,揮發分低,粘結性差,焦渣特征為2-3級,結焦能力低于瘦煤。

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