May2009Vol.58
No.5
铸造
·515·
FOUNDRY
FS粉对型砂性能的影响
吴成龙，朱奇林，王跃，靳
勇，梅勇
（江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：在湿型砂中采用FS粉代替煤粉，能够降低型砂中的水分、灰分、发气量，提高了型砂的透气性、强度和造型生
产率，减少粘砂，气孔，砂眼等缺陷，同时可以使得工人的工作环境也得到改善。
关键词：FS粉；煤粉；抗粘砂
中图分类号：TG221文献标识码：A文章编号：1001-4977（2009）05-0515-03
InfluenceofFSPowderonPropertiesofGreenMoldingSand
WUCheng-long,ZHUQi-lin,WANGYue,JINYong,MEIYong
（JianghuaiAutomobileCo.,Ltd.,Hefei230601,Anhui,China）
Abstract：FSpowdercansubstituteforcoaldusttopreventmetalpenetrationinthegreenmolding
sandcasting.Theresultsshowthatitcanreducemoisture,ashcontent,andgasevolutionofgreenmoldingsand;improvepermeabilityandstrengthofthemoldingsandandincreasemoldingproductivity;reducesandinclusion,metalpenetrationandblowholeofthecastings;aswellasimproveworkingenvironment.
Keywords：FSpowder;coaldust;metal-penetrationprevention煤粉在铸造用型砂中曾经起到非常重要的作用，但在实际使用中，煤粉存在以下不足之处：①由于铸造用煤粉的原料煤必须是优质煤，随着能源危机的日益严重，如果在湿型砂中继续使用煤粉，将面临被截流的危险；②虽然煤粉挥发物在高温分解时能形成光亮碳，但其生产率较低，而且对于壁厚的铸件，当煤粉加入量不足的时候起不到防粘砂作用，而当煤粉加入量较大的时候会大大降低型砂的透气性，同时煤粉的焦化是吸热反应，会使得铁水冷却更快，不易控制灰铁的冷却工艺；③煤粉燃烧后留下一些低熔点残渣，这些与死粘土一起包覆在砂粒表面，增加了型砂次生机械粘砂的倾向，而且灰分的累积降低了型砂透气性，含水量增加[1]，同时煤粉砂在循环使用时，灰分含量增加很快，因此，需要补充大量的新砂才能保证型砂性能，这使得铸件的成本大大提高；④煤粉在浇注时发出难闻的气味，冒出大量含有CO和致癌物的浓烟，同时煤粉烟雾的累积物和煤粉在缺氧状态下生成的煤焦油也是致癌物。
为提高型砂性能、改善工人工作环境和节约成本等，我公司进行了FS粉的试用。
材料FS粉普通煤粉
提供。
FS粉由多种矿物和细小有机纤维质组成，经过高温、高压等特殊处理后成为组元之间高度离散的混合体系，呈粉末状，无毒，无味，无腐蚀性，无粉尘，无污染。它含有一定的α淀粉，遇水后形成富有粘性的胶状体，有较好的韧性、塑性、对沙粒表面有较好的润湿性、可较均匀地包覆于沙粒表面，使得铸型表面致密、光滑。主要参数见表1。
表1
FS粉和普通煤粉的主要参数
Table1MainparametersofFSpowderandcoaldust
灰分/%挥发分/%硫/%粒度/目发气性（/mL·g-1）
>3828~20
140140
22.828.2
在湿型铸造材料中使用的防粘砂材料应该具有的特征是：低的灰分、较高的合理的挥发物含量、低的含硫量、合适的粒度。与普通煤粉相比（表1），其灰分是煤粉的1/2，挥发分含量大大高于煤粉，使用FS粉可减少加入量，在很大程度上降低型砂中的细粉含量。α淀粉的存在可以改善型砂的韧性、强度（抗剪切和抗拉伸能力）。
1
1.1
FS粉试用方案
FS粉产地和主要参数
我公司使用的FS粉是由北京亿通工贸有限公司
FS粉试用工艺
FS粉第一次加入量为0.5%，每天按10h工作时间计算，连续按此加入量使用3天；3天后加入量减少1/3，
1.2
收稿日期：2009-02-04收到初稿，2009-02-19收到修订稿。
（。
May2009
·516·FOUNDRYVol.58No.5
即0.33%（实际按0.35%），每天按10h工作时间计算，连续6天按此加入量使用；使用9天后，按0.20%~0.25%加入量使用，在没有异常情况下，维持此加入量。
使用FS粉期间，型砂工艺参数不变。经过3个月的试用发现，由于我公司大量使用冷芯砂，在铸件落砂后，大量含有树脂的冷芯砂留存于旧砂中，大大降低了型砂的流动性、韧性、型砂的柔软性降低。因此，在试用结束后的正常生产中，FS粉的试用方案调整为：FS粉加入量为0.4%~0.6%，型砂灼烧减量为4%~6%。在试用3个月后，原来旧砂中的煤粉基本已经被FS粉完全代替。
图3
使用FS粉前后型砂透气性
Fig.3InfluenceofFSonpermeabilityofmoldingsand
2
2.1
使用FS粉后型砂的性能
使用FS粉前后型砂紧实率与水分的比较
由图1、图2可以看出使用FS粉前，型砂的水分和紧实率差异性很大，型砂性能不稳定，使用FS粉后，型砂的水分和紧实率控制范围相当稳定，这充分说明FS粉有利于型砂性能的稳定，并使水分降低，接近适宜水分，对减少因水分过高而引起的铸件缺陷起到重要作用。
图4使用FS粉前后型砂湿压强度
Fig.4InfluenceofFSongreencompressivestrengthofmoldingsand
图1使用FS粉前后型砂紧实率
图5使用FS粉前后型砂含泥量
Fig.1InfluenceofFSoncompactabilityofmoldingsand
Fig.5InfluenceofFSonmudcontentofmoldingsand
低，这非常有利于稳定型砂质量，有利于降低水分，减少因水分过高而产生的铸件缺陷。
在生产煤粉砂时，由于含水量高，含泥量高，型砂流动性差，混砂阻力大；而在使用FS粉后，这几项都得到改善，混砂的阻力大大降低，节约了能源和提高了设备使用寿命。
3
图2
使用FS粉前后型砂水分
Fig.2InfluenceofFSonmoisturecontentofmoldingsand
铸件质量情况
在使用FS粉后，铸造公司生产的两种铸件的质量
得到明显提高和改善。以3501512B1带筋制动毂为例：使用FS粉前后的废品率由2.5%降至0.78%；2006年柴油机缸体毛坯合格率大大提高。由图6可以看出，1-5月缸体毛坯（缸体毛坯重量62kg，浇注温度1390~1420℃）的平均合格率明显低于下半年的缸体毛坯合格率，其中6月份的合格率较低是由于刚刚开始使用FS粉，型砂性能难以控制造成，而在7月份以后，FS粉渐渐替代了旧砂中的煤粉，随着型砂性能的稳定，缸体的质量就逐渐稳定下来。同时还可以看出使用FS粉后的缸体质使用FS粉前后型砂透气性
使用FS粉后，型砂的透气性有所提高，这对减少铸件气孔缺陷起到了重要和积极的作用，见图3。2.3使用FS粉前后型砂湿压强度
在加入FS粉后，虽然水分降低，含泥量减少，但型砂的湿压强度能够控制在工艺要求的范围内，这表明FS粉对型砂的强度有一定的补偿作用，见图4。2.4使用FS粉前后型砂含泥量
2.2
铸造
吴成龙等：FS粉对型砂性能的影响
·517·
在造成缸体毛坯报废的缺陷中，与砂眼、粘砂、气孔有关的废品率由使用FS粉前占总废品率的80%左右降低到50%左右。
4结论
（1）FS粉代替煤粉使用，能够降低型砂的灰分、
图6
2006年柴油机缸体毛坯合格率走势图
水分，提高透气性，同时发气量也大大降低，这些对减少铸件缺陷都起到重要作用。
（2）FS粉的使用降低了铸件砂眼、粘砂、气孔等缺陷，减少了铸件的综合废品率。
（3）FS粉可以用来取代煤粉做为抗粘砂材料。
参考文献：
[1]
Fig.6Qualifiedrateofroughcastofdieselenginecylinderbodyin2006
刘世俊，高淑云，孙继华，等.FS粉在我厂中的应用[J].现代铸4）：59-61.铁，2005（
（4）FS粉能够在很大程度上改善工人的工作环境。（编辑：潘继勇，[email protected]）
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《砂型铸造生产技术500问》
黄志光
叶学贤
主编
978-7-122-00913-5
《砂型铸造生产技术500问（上册）———铸造合金及熔炼技术》
16开
平装
324页
38元
《砂型铸造生产技术500问（下册）———造型材料与铸件缺陷防止》
冯胜山黄志光主编978-7-122-00972-216开平装356页39元
全书分上、下两册，以问答和典型案例形式，分析了砂型铸造生产中常见的技术问题，介绍了解决这些问题的切实可行的方法和效果。
上册主要介绍铸件成形合金基础知识，铸铁、铸钢、铸铝合金和铜合金的材料特性、熔炼及浇注工艺、铸件热处理工艺、设备工艺参数及操作注意要点等。
下册主要介绍砂型铸造工艺方法的选择，各类造型材料及造型制芯工艺（包括黏土砂、树脂砂、水玻璃砂、砂型涂料及其他辅助材料）、铸件缺陷的分析及防止方法。
书中配以大量图表与实例，可供铸造工程技术人员、管理人员、中高级技术工人，以及材料成形与控制专业的大中专院校师生理解和掌握砂型铸造的基本知识和技能。
叶学贤、黄志光先生从事铸造生产、科研、教学及咨询工作50余年。冯胜山先生曾多年担任铸造材料厂厂长，长期从事造型材料与工艺的研究与开发。
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书名
《差压铸造生产技术》
《等温淬火球墨铸铁（ADI）的生产及应用实例》
金属凝固过程数值模拟及应用》《
《铸造金属材料中外牌号速查手册》
《金属型铸件生产指南》《压铸件生产指南》铸钢件生产指南》《
《铸铁件生产指南》《有色金属铸件生产指南》《砂型铸造生产技术500问》（上册）《砂型铸造生产技术500问》（下册）
《熔模精密铸造技术问答》《铸铁感应电炉熔炼及应用实例》
《铸铁及其熔炼技术问答》
定价/元[***********]3839352525
书号[***********][***********][1**********]0
书名
《呋喃树脂砂铸造生产及应用实例》
《V法铸造生产及应用实例》《消失模铸造生产及应用实例》《铸造振动机械设计与应用》《液态模锻与挤压铸造技术》
铸铁》《《铸钢》《铸造铝·镁合金》《铸造钛·轴承合金》铸造锌·铜合金》《
《中国材料工程大典》（第18卷）《材料铸造成形工程》（上）《中国材料工程大典》（第19卷）《材料铸造成形工程》（下）
定价/元[***********]32170
7321
135
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64519283（刘丽宏）
13（（010-
May2009Vol.58
No.5
铸造
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FS粉对型砂性能的影响
吴成龙，朱奇林，王跃，靳
勇，梅勇
（江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：在湿型砂中采用FS粉代替煤粉，能够降低型砂中的水分、灰分、发气量，提高了型砂的透气性、强度和造型生
产率，减少粘砂，气孔，砂眼等缺陷，同时可以使得工人的工作环境也得到改善。
关键词：FS粉；煤粉；抗粘砂
中图分类号：TG221文献标识码：A文章编号：1001-4977（2009）05-0515-03
InfluenceofFSPowderonPropertiesofGreenMoldingSand
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Keywords：FSpowder;coaldust;metal-penetrationprevention煤粉在铸造用型砂中曾经起到非常重要的作用，但在实际使用中，煤粉存在以下不足之处：①由于铸造用煤粉的原料煤必须是优质煤，随着能源危机的日益严重，如果在湿型砂中继续使用煤粉，将面临被截流的危险；②虽然煤粉挥发物在高温分解时能形成光亮碳，但其生产率较低，而且对于壁厚的铸件，当煤粉加入量不足的时候起不到防粘砂作用，而当煤粉加入量较大的时候会大大降低型砂的透气性，同时煤粉的焦化是吸热反应，会使得铁水冷却更快，不易控制灰铁的冷却工艺；③煤粉燃烧后留下一些低熔点残渣，这些与死粘土一起包覆在砂粒表面，增加了型砂次生机械粘砂的倾向，而且灰分的累积降低了型砂透气性，含水量增加[1]，同时煤粉砂在循环使用时，灰分含量增加很快，因此，需要补充大量的新砂才能保证型砂性能，这使得铸件的成本大大提高；④煤粉在浇注时发出难闻的气味，冒出大量含有CO和致癌物的浓烟，同时煤粉烟雾的累积物和煤粉在缺氧状态下生成的煤焦油也是致癌物。
为提高型砂性能、改善工人工作环境和节约成本等，我公司进行了FS粉的试用。
材料FS粉普通煤粉
提供。
FS粉由多种矿物和细小有机纤维质组成，经过高温、高压等特殊处理后成为组元之间高度离散的混合体系，呈粉末状，无毒，无味，无腐蚀性，无粉尘，无污染。它含有一定的α淀粉，遇水后形成富有粘性的胶状体，有较好的韧性、塑性、对沙粒表面有较好的润湿性、可较均匀地包覆于沙粒表面，使得铸型表面致密、光滑。主要参数见表1。
表1
FS粉和普通煤粉的主要参数
Table1MainparametersofFSpowderandcoaldust
灰分/%挥发分/%硫/%粒度/目发气性（/mL·g-1）
>3828~20
140140
22.828.2
在湿型铸造材料中使用的防粘砂材料应该具有的特征是：低的灰分、较高的合理的挥发物含量、低的含硫量、合适的粒度。与普通煤粉相比（表1），其灰分是煤粉的1/2，挥发分含量大大高于煤粉，使用FS粉可减少加入量，在很大程度上降低型砂中的细粉含量。α淀粉的存在可以改善型砂的韧性、强度（抗剪切和抗拉伸能力）。
1
1.1
FS粉试用方案
FS粉产地和主要参数
我公司使用的FS粉是由北京亿通工贸有限公司
FS粉试用工艺
FS粉第一次加入量为0.5%，每天按10h工作时间计算，连续按此加入量使用3天；3天后加入量减少1/3，
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收稿日期：2009-02-04收到初稿，2009-02-19收到修订稿。
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May2009
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即0.33%（实际按0.35%），每天按10h工作时间计算，连续6天按此加入量使用；使用9天后，按0.20%~0.25%加入量使用，在没有异常情况下，维持此加入量。
使用FS粉期间，型砂工艺参数不变。经过3个月的试用发现，由于我公司大量使用冷芯砂，在铸件落砂后，大量含有树脂的冷芯砂留存于旧砂中，大大降低了型砂的流动性、韧性、型砂的柔软性降低。因此，在试用结束后的正常生产中，FS粉的试用方案调整为：FS粉加入量为0.4%~0.6%，型砂灼烧减量为4%~6%。在试用3个月后，原来旧砂中的煤粉基本已经被FS粉完全代替。
图3
使用FS粉前后型砂透气性
Fig.3InfluenceofFSonpermeabilityofmoldingsand
2
2.1
使用FS粉后型砂的性能
使用FS粉前后型砂紧实率与水分的比较
由图1、图2可以看出使用FS粉前，型砂的水分和紧实率差异性很大，型砂性能不稳定，使用FS粉后，型砂的水分和紧实率控制范围相当稳定，这充分说明FS粉有利于型砂性能的稳定，并使水分降低，接近适宜水分，对减少因水分过高而引起的铸件缺陷起到重要作用。
图4使用FS粉前后型砂湿压强度
Fig.4InfluenceofFSongreencompressivestrengthofmoldingsand
图1使用FS粉前后型砂紧实率
图5使用FS粉前后型砂含泥量
Fig.1InfluenceofFSoncompactabilityofmoldingsand
Fig.5InfluenceofFSonmudcontentofmoldingsand
低，这非常有利于稳定型砂质量，有利于降低水分，减少因水分过高而产生的铸件缺陷。
在生产煤粉砂时，由于含水量高，含泥量高，型砂流动性差，混砂阻力大；而在使用FS粉后，这几项都得到改善，混砂的阻力大大降低，节约了能源和提高了设备使用寿命。
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图2
使用FS粉前后型砂水分
Fig.2InfluenceofFSonmoisturecontentofmoldingsand
铸件质量情况
在使用FS粉后，铸造公司生产的两种铸件的质量
得到明显提高和改善。以3501512B1带筋制动毂为例：使用FS粉前后的废品率由2.5%降至0.78%；2006年柴油机缸体毛坯合格率大大提高。由图6可以看出，1-5月缸体毛坯（缸体毛坯重量62kg，浇注温度1390~1420℃）的平均合格率明显低于下半年的缸体毛坯合格率，其中6月份的合格率较低是由于刚刚开始使用FS粉，型砂性能难以控制造成，而在7月份以后，FS粉渐渐替代了旧砂中的煤粉，随着型砂性能的稳定，缸体的质量就逐渐稳定下来。同时还可以看出使用FS粉后的缸体质使用FS粉前后型砂透气性
使用FS粉后，型砂的透气性有所提高，这对减少铸件气孔缺陷起到了重要和积极的作用，见图3。2.3使用FS粉前后型砂湿压强度
在加入FS粉后，虽然水分降低，含泥量减少，但型砂的湿压强度能够控制在工艺要求的范围内，这表明FS粉对型砂的强度有一定的补偿作用，见图4。2.4使用FS粉前后型砂含泥量
2.2
铸造
吴成龙等：FS粉对型砂性能的影响
·517·
在造成缸体毛坯报废的缺陷中，与砂眼、粘砂、气孔有关的废品率由使用FS粉前占总废品率的80%左右降低到50%左右。
4结论
（1）FS粉代替煤粉使用，能够降低型砂的灰分、
图6
2006年柴油机缸体毛坯合格率走势图
水分，提高透气性，同时发气量也大大降低，这些对减少铸件缺陷都起到重要作用。
（2）FS粉的使用降低了铸件砂眼、粘砂、气孔等缺陷，减少了铸件的综合废品率。
（3）FS粉可以用来取代煤粉做为抗粘砂材料。
参考文献：
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Fig.6Qualifiedrateofroughcastofdieselenginecylinderbodyin2006
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黄志光
叶学贤
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978-7-122-00913-5
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16开
平装
324页
38元
《砂型铸造生产技术500问（下册）———造型材料与铸件缺陷防止》
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铸铁》《《铸钢》《铸造铝·镁合金》《铸造钛·轴承合金》铸造锌·铜合金》《
《中国材料工程大典》（第18卷）《材料铸造成形工程》（上）《中国材料工程大典》（第19卷）《材料铸造成形工程》（下）
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7321
135
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64519283（刘丽宏）
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