知识篇：铸造用煤粉
铸造用煤粉是将烟煤磨碎而制得的粉料，广泛用于生产铸铁件的粘上湿型砂。它有很好的防粘砂作用，能显著改善铸件的表面质量。应该说，煤粉的最主要优点是价格低廉，且货源充裕。
煤粉的防粘砂作用
尽管煤粉长期以来都是广泛采用的辅料，但是，它的防黏砂作用的机制都迄今仍未完全搞清楚，现有的几个说法可供参考，这方面仍有待继续研究。
（1）气膜说：有人认为，型砂中加有煤粉时，浇注以后，由于煤粉中挥发分挥发和煤粉燃烧不完全而产生CO，在金属、铸型界面上形成一层保护性气膜，这将使FeO减少。而且，由于气膜有一定的压力，可阻止硅酸盐及金属向砂型中渗入。
（2）焦炭膜说：铸型浇注以后，金属、铸型界面处于缺氧状态。在此种条件下，煤粉约在450℃开始熔化，650℃左右完全熔化。液态的煤，很容易均匀涂布在硅砂表面上。煤的挥发分挥发以后，即成为焦炭。这种焦碳牢牢地附着在砂粒表面上，它不会被FeO熔蚀，甚至还可以使FeO还原。而且，煤粉熔化和焦化时，体积要膨胀（铸造用的煤一般均可膨胀6～8倍体积），发生膨胀时，除涂布砂粒表面以外，可能还会充填砂粒间的空隙。
（3）光亮碳说：“光亮碳”迄今仍无确切的定义，大体上可说是气体烃类热解而生成的碳膜的一种。就其结构来讲，不同于碳黑、焦炭和石墨。烃热解而生成的碳膜，其结构和性质取决于其形成条件，主要的因素有烃的性质及其浓度、热解温度、热解经历的时间、碳膜沉积的表面(大小状态)等。
芳香烃热解较易于生成光亮碳，脂肪烃则易于形成碳黑。
据很多研究者的工作，型砂中的煤粉受热产生的挥发分，热解后沉积于铸型表面上的碳膜是光亮碳。光亮碳膜可以保护硅砂表面，使其不与FeO作用，不产生易熔的硅酸盐，从而防止了金属渗入。
测定煤粉或型砂或其他有机材料的光亮碳析出量，可以用Bindernagel等人提出的试验方法作为例子。
测定装置如图1。
图1 测定光亮碳析出量的装置
1 — 石英管；2 — 石英丝填料；3 — 坩埚；4 — 托架
测定时，先将持测试样在105℃烘干，称取一定重量(W)的试样置坩埚3中。试样的重量四试样不同而异，煤粉或其代用品为0.5g，型砂则可为1～2g。将石英管1连同填料在875℃加热到恒重，置干燥中冷却后称其重量(G)。
然后，将石英管置托架4上在875℃±10℃的马福炉中加热。温度恒定后，将坩埚3的上部插入石英管1右侧的接口中，再在炉中保持3～4min。到时后，将石英管自炉中取出，置干燥器冷却后，称其重量(G’)。
（4）氢还原说
1980年，W.M.Peterson和J.E.Blanke在美国铸造师学会的年会上提出了氢还原说，作为光亮碳的补充，他们认为；除附着的自由水外，煤粉中的氢和氧主要是以水的形式（化合水）存在的。在400℃以上，煤粉中的化合水即与碳发生以下反应而产生氢。
温度愈高则此反应愈易进行。在900℃，碳和水之间又发生另一反应。
同时也会有CO的还原作用：
这样，从400℃开始，一直到金属浇注温度，都有氢的还原作用。从而可以减少FeO的形成，防止砂。型砂中的水分是自由水，其蒸气虽然也可以被还原而产生氢，但不可能象煤粉中的化合水那样，在不同温度下均有氢析出，因而也不会有这种氢还原作用。
他们认为，因为煤粉能析出光亮碳，又有氢还原作用，故作为铸铁的防粘砂辅料，有特别好的效果。近年来，寻求煤粉代用料的工作受到了广泛的关注，一些材料(如聚苯乙烯)在挥发分及光亮碳析出量方面都比煤粉高，但效果仍不够理想，其原因就是缺少这种氢还原作用。
煤粉的副作用
煤粉这一传统的防粘砂辅料，虽然仍在广泛使用，但其副作用也日益为人们所重视。简略说来，有以下几点：
（1） 型砂中加煤粉后，发气量增大，产生气孔的可能性也随之增大。
（2）煤粉的焦化是吸热反应，会使铁水更快的冷却。此外，由于煤粉熔化时膨胀，堵塞了砂粒间的空隙，会使型砂透气性下降。以上因素都不利于铁杉充填铸型。因此，生产薄壁铸件时，有时型砂中不加煤份。
（3） 型砂中加煤粉后，浇注时烟气增多，并产生许多碳质细尘。这也是使铸工车间不招人喜爱的重要原因之一。
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