生產鑄鋼件用造型材料概述
2014.05.27 16:14
中國鑄造協會李傳栻
為適應節能、減排的要求，汽車用汽油發動機的排氣溫度不斷提高。執行歐4 標準以后，排氣溫度達1050℃，排氣管不得不用高鎳奧氏體耐熱鋼鑄造。雖然我還不知道我國哪種汽車的發動機已采用耐熱鋼排氣管，但是，就我所知，我國目前至少已有三家鑄造企業開始生產耐熱鋼排氣管。即使這類產品主要是供出口的，也應該為我國鑄造行業順應時勢之快而感到欣慰。
我國熔模精密鑄件的產量較高，但是，在鑄鋼件的總量中所占的比重仍然不到10%，絕大部分鑄鋼件都是砂型鑄造的。因此，進一步優化砂型的制造工藝，對于提高鑄件質量、節約資源、節能、減排都是至關重要的。
在這里，想簡略地評述各種砂型在鑄鋼件生產方面的應用，供鑄鋼業界同仁參考，希望我拋起的這塊小磚，能引出紛至沓來的“美玉”。
一、不要簡單地摒棄粘土濕型砂
粘土濕型砂是歷史最悠久的造型材料，具有生產成本低、造型周期短、可循環使用、對環境的污染少等許多優點，這是眾所周知的，就不必細說了。
采用粘土濕型砂，最大的制約是砂型的強度不高，只適用于生產小型、乃至中型偏小的鑄件，而且當前主要還是用于生產鑄鐵件。
盡管如此，在目前各種粘結劑競相發展的條件下，世界各國鑄造行業中，粘土濕型砂仍然是應用面最廣、用量最大的造型材料，但主要是用于生產鑄鐵件。
鑄鋼件的需求量本來就遠低于鑄鐵件，我國鑄鋼件的產量是非常可觀的，但也還不到各類鑄鐵件產量的20%。而且，對鑄鋼件的需求，以中、大型鑄件居多，要求批量生產的、小型和中型偏小的鑄件相對又比較少。因此，從世界各國的情況看來，用粘土濕型砂生產的鑄鋼件不是很多，用自動造型生產線生產的更少。這種客觀條件，很容易給人以“鑄鋼件不宜采用粘土濕型砂”的印象，從而，又進一步制約了粘土濕型砂的應用。
實際上，小型鑄鋼件采用粘土濕型砂造型是非常合適的，不僅可以保證鑄件質量、降低生產成本，而且在環保方面的好處尤其值得注意。
1、比用粘土濕型砂生產鑄鐵件更符合環保要求
粘土濕型砂中不含有害物質，在砂處理、造型、合箱等工位都不散發有害氣體，與用其他化學粘結劑的型砂相比，真可以說是“ 綠色型砂（greensand）。英文中的‘green’有多種含義：既可以是‘綠色的、新鮮的’；也可以是‘不經烘干的、不經處理的’。早年，英國人因為用粘土濕型砂制成的砂型不必烘干、直接澆注，因而稱之為‘greens and’。現在卻可以因其符合環保要求而稱之為‘green sand’，這確實是他們始料未及的。
用于鑄鐵件的粘土濕型砂，其中需要加入相當數量的煤粉，澆注后就會因煤粉熱解而釋放CO2、CO、H2、甲烷、乙炔、和氨等氣體，是有害的，這是粘土濕型砂美中不足之處，當前已成為各國鑄鐵行業普遍關注的重要問題，各工業國家都設立有尋求煤粉替代材料的研究課題，但是，迄今為止，尚未得到令人滿意的解決方案。國外有人無可奈何地說：“唉，煤粉是鑄造行業甩不掉的冤家！”
生產鑄鋼件用的粘土濕型砂，其中不必加入煤粉，只需配加少量淀粉或其他輔料，基本上不存在上述棘手的問題，整個鑄造生產的各工序中，只要注意通風和防塵，容易達到環保要求。
2、鑄鋼件的凝固方式比鑄鐵件更適于采用粘土濕型砂
粘土濕砂型澆注后，由于砂型/金屬界面處的熱作用而發生水分遷移，在離界面不遠處形成強度很低的水分凝聚層，這是粘土濕砂型的一項“軟肋”。（未完待續）;
