《鑄造用預糊化淀粉》團體標準編制說明（征求意見階段）1.工作簡況1）任務(wù)來源本項目是依據(jù)中鑄協(xié)標[2018]31號文下達的關(guān)于中國鑄造協(xié)會標準工作委員會相關(guān)團體標準修訂的批復文件。本項目是制訂項目，項目編號為T/CFA020202.1--201X，項目名稱為《鑄造用α淀粉》。本文件由上海鐵狼工業(yè)材料有限公司為主要起草單位，本文件計劃完成時間為2019年12月31日，由于新冠疫情等因素影響，故計劃推延至2021年。上海鐵狼工業(yè)材料有限公司由于市場服務(wù)的需求，懇切申請作為主要起草單位參與標準起草工作，該公司在鑄造市場上有廣泛的用戶（如：艾斯比永同昌（朝陽）膨潤土礦業(yè)有限公司等），并積極推動組織科研院所和使用淀粉企業(yè)參與標準的起草，將對標準的廣泛性和適用性方面起到積極作用，經(jīng)與包頭鑄友公司協(xié)商并報中鑄協(xié)標委會同意，擬將標準主要起草單位變更為上海鐵狼工業(yè)材料有限公司。2）工作簡要過程起草階段：2018年9月11日中鑄協(xié)標準工作委員會組織各起草單位成立了起草工作組，由上海鐵狼工業(yè)材料有限公司為組長單位，負責主要起草工作。工作組對國內(nèi)外鑄造用淀粉的使用情況和技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，同時廣泛搜集相關(guān)標準和國內(nèi)外技術(shù)資料，進行了大量的研究分析、資料查證工作，結(jié)合實際應(yīng)用經(jīng)驗，進行全面總結(jié)和歸納，在此基礎(chǔ)上編制出《鑄造用α淀粉》標準草案初稿。2021年10月18日中鑄協(xié)標準工作委員會組織相關(guān)專家于遼寧本溪對《鑄造用α淀粉》標準進行了審查。工作組及有關(guān)專家研討后，結(jié)合專家的意見和建議，為體現(xiàn)標準對于市場產(chǎn)品的普適性，一致同意，將標準題目更改為《鑄造用預糊化淀粉》，會議針對標準各條款進行了討論，并對相應(yīng)條款進行了修改，共收集到9條意見，全部匯總成意見表。并全部采納整理。于2021年12月8日報送中鑄協(xié)標準工作委員會秘書處。征求意見階段：送審階段：報批階段：3）主要參加單位和工作組成員及其所做的工作本文件以上海鐵狼工業(yè)材料有限公司為主要起草單位；XXXXXXXXXX、XXXXXXXXXX、XXXXXXXXXX、XXXXXXXXXX、XXXXXXXXXX、XXXXXXXXXX、等參與本文件起草。本文件主要起草人員：周裕忠、嚴開功。本文件參與起草人員：XXX、XXX、XXX、XXX、XXX。所做的工作：上海鐵狼工業(yè)材料有限公司為主要起草單位，負責本文件的具體起草與編制，負責各階段標準的審核，總結(jié)。工作組成員單位負責國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻和資料的收集、分析及資料查證，對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、性能和使用經(jīng)驗進行總結(jié)和歸納，以及負責對國內(nèi)外產(chǎn)品和技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面調(diào)研，主要起草單位負責對各方面的意見及建議進行歸納、整理。2.制修訂標準的原則1）制修訂標準的依據(jù)或理由本標準在遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性以及標準的目標、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的制定工作。2）制修訂標準的原則及制修訂標準的原則本標準在起草過程中，主要按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準的化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要技術(shù)指標時，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術(shù)上的先進性和合理性。標準化對象簡要情況3.1國內(nèi)淀粉的資料收集及分析3.1.1淀粉（原材料）的來源淀粉在自然界中分布很廣，是高等級植物中常見的組分。也是碳水化合物主要的貯存形式，植物綠葉利用日光的能量，將二氧化碳和水變成了淀粉，當植物成熟后，多余的淀粉存在于植物的種子、果實、塊根中。淀粉的品種很多，一般按來源分為①禾谷類淀粉（如：玉米、小麥、燕麥等）；②薯類淀粉（如：馬鈴薯、木薯、甘薯等）；③豆類淀粉（如：蠶豆、綠豆、豌豆等）；④其他淀粉（如：香蕉、芭蕉、白果等）。3.1.2變性淀粉及分類大多數(shù)的天然淀粉不具備很好的工業(yè)利用性能。為此，根據(jù)淀粉的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)開發(fā)了淀粉的變性技術(shù)，為改善淀粉的性能和擴大應(yīng)用范圍，利用物理、化學或酶法處理，改變淀粉的天然性質(zhì)，增加其某些功能性或引進新的特性，使其更適合于一定應(yīng)用要求。這種經(jīng)過二次加工，改變了性質(zhì)的淀粉統(tǒng)稱為變性淀粉。變性淀粉一般根據(jù)處理的方法分為：物理變性（如：預糊化淀粉、濕熱處理淀粉、機械研磨處理的淀粉等）；化學變性（如：氧化淀粉、焙烤糊精、交聯(lián)淀粉等）；酶法變性（如：各種酶處理的淀粉）；復合變性（如：氯化交聯(lián)淀粉、交聯(lián)酯化淀粉等）。3.1.3鑄造用預糊化淀粉的生產(chǎn)工藝從上面變性淀粉分類可以看到，鑄造用淀粉是物理變性淀粉的一種，也叫預糊化淀粉，一般淀粉的評價指標為膨潤值，即由直鏈的淀粉轉(zhuǎn)化為支鏈淀粉的程度。根據(jù)選擇不同原材料和工藝流程可以生產(chǎn)出適合鑄造用的預糊化淀粉。鑄造用預糊化淀粉生產(chǎn)方法一般有滾筒干燥法和擠壓法。滾筒干燥法是工業(yè)上生產(chǎn)淀粉的主要方法，由于采用的關(guān)鏈設(shè)備是滾筒干燥機而得名。其原理是將淀粉在水中打成糊狀，然后經(jīng)過130-150℃高溫滾筒迅速干燥粉碎后成產(chǎn)品，由于滾筒干燥法占地面積較大，高溫高壓鍋爐投資較大，且生產(chǎn)安全要求較高，一般大型淀粉企業(yè)采用此方法。擠壓法是將含有20%左右水的淀粉加入螺旋擠壓機中，借助于物料與螺旋產(chǎn)生的熱量和對淀粉分子的巨大剪切力使淀粉分子斷裂，瞬間膨脹干燥，所得產(chǎn)品。若在加料時，同時加入適當?shù)慕宦?lián)劑，則在擠壓過程中可以得到更高的膨潤值，此方法無廢水廢氣排出，環(huán)境友好，且比滾筒干燥法生產(chǎn)淀粉成本低，所以一般鑄造用淀粉均采用此方法。擠壓法生產(chǎn)工藝流程圖原淀粉原淀粉交聯(lián)劑①加水交聯(lián)劑①加水混料倉②③④②③④擠壓反應(yīng)（擠壓溫度、螺旋轉(zhuǎn)速、套內(nèi)壓力控制）冷卻冷卻粉碎粉碎篩分篩分成品成品注：如想生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的淀粉，應(yīng)對①進料水分含量②擠壓溫度③螺旋轉(zhuǎn)速④套內(nèi)壓力等因素加以控制。采用自動化生產(chǎn)線質(zhì)量控制會更好。3.1.4鑄造用預糊化淀粉的特性鑄造用預糊化淀粉由不溶于冷水的直鏈較多的淀粉轉(zhuǎn)化成支鏈較多的淀粉，能冷水中溶脹溶解，并有一定的黏性。其干粉使用方便，便于運輸和儲存，因而被廣泛地應(yīng)用于食品、飼料、醫(yī)藥、鑄造、石油鉆井等領(lǐng)域。3.2鑄造用預糊化淀粉的發(fā)展在國外，美國早在20世紀30-50年代就使用預糊化淀粉作為濕型砂的附加物，以提高型砂韌性和鑄件表面質(zhì)量。日本在60年代末已在型砂中普遍應(yīng)用預糊化淀粉附加物。80年代至今，日本鑄造學者通過在型砂中添加耐熱附加物提高淀粉砂高溫強度的方法，初步研制了濕型用混合淀粉砂，并研究了磷酸淀粉作為粘結(jié)劑，應(yīng)用在殼芯砂中。在國內(nèi)鑄造用預糊化淀粉開發(fā)起步較晚，但發(fā)展很快，目前已形成一定的規(guī)模。近年來，隨著鑄件質(zhì)量要求的提高，以及高鐵件、車橋件等鑄鋼件產(chǎn)量的不斷增加，對鑄造用淀粉的需求量也相應(yīng)增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)鑄造用淀粉的需求量在3-5萬噸，應(yīng)用發(fā)展前景非常廣闊。3.3鑄造用預糊化淀粉的主要生產(chǎn)廠家上海鐵狼工業(yè)材料有限公司、XXX有限公司、XXX有限公司、XXX有限公司、XXX有限公司、XXX有限公司。3.4鑄造用預糊化淀粉的部分使用廠家南通新興機械制造有限公司、安徽攀登重工股份有限公司、河南歐迪艾鑄造有限公司、江西億豐精密鑄造有限公司、山西靈石亨泰榮和金屬壓鑄件有限公司、無錫雪浪合金鋼鑄造廠等。4.與國際、國外、國內(nèi)標準對比情況及標準水平分析1）采用國際標準和國外先進標準的項目，應(yīng)當詳細地說明采用該標準的目的、意義，標準程度及理由。無2）與國際、國外、國內(nèi)同類標準的主要差異，或與測試的國外樣品的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況等。無3）標準水平分析本文件達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，建議作為推薦性行業(yè)標準。5.標準主要技術(shù)內(nèi)容確定的論據(jù)5.1適用范圍本文件規(guī)定了鑄造用預糊化淀粉定義，牌號，技術(shù)要求，檢驗方法，檢驗規(guī)則，標識、質(zhì)量證明書、包裝、貯存和運輸?shù)?。本文件適用于淀粉或高淀粉植物為原料生產(chǎn)的濕型砂工藝鑄造用預糊化淀粉。5.2標準主要技術(shù)內(nèi)容5.2.1主要性能指標和技術(shù)要求牌號、技術(shù)指標的確定：膨潤值是評定膨脹性能的指標，鑄造用預糊化淀粉的質(zhì)量差異膨潤值指標更具代表性。由于鑄造用預糊化淀粉生產(chǎn)采用的原料不同，所以產(chǎn)品質(zhì)量存在一定的差異，為了迎合不同的市場需求，為用戶提供更多的選擇，我們以膨潤值指標分為ZDF～45、ZDF～30兩個牌號，具體指標見表1：表1鑄造用預糊化淀粉的技術(shù)指標項目ZDF～45ZDF～30膨潤值，ml/5g≥45≥30水分，%≤12≤15pH值6～9細度，（100號篩通過率，%）≥80≥70灼燒減量，%≥98≥95指標說明：·水分：依據(jù)大部分企業(yè)用擠壓法生產(chǎn)8～15%的水分，不用再烘干是擠壓法自然干燥的范圍，可降低成本，同時8～15%又使淀粉不易變質(zhì)、氧化，是安全水分，如水分≥20%易老化，膨潤值會降低?！ぜ毝龋?00號篩過70%～80%，能更好地與膨潤土、煤粉匹配，同等情況下可以減少加入量。由于原材料不同指標分級可滿足生產(chǎn)需要和客戶的不同需求。·灼燒減量：經(jīng)105℃～110℃，烘干排除游離水的砂樣，在950℃～1000℃燒灼至恒重時的失重，占烘干砂樣總重量的百分率。指標可說明產(chǎn)品純凈程度?！ば蜕捌扑橹笖?shù)：是型砂檢測項目，可檢測出型砂韌性，后面將以型式檢驗項目出現(xiàn)。5.2.2試驗方法膨潤值的測定：現(xiàn)有試驗方法為成熟的方法。方法簡便、快速、準確，仍按（JB/T9227鑄造用膨潤土6.6，6.6.1,6.6.2,6.6.3,6.6.4）標準方法測定。水分的測定：通過大量調(diào)研，我們選擇了食品安全國家標準食品中水分的測定標準（GB5009.3食品安全國家標準食品中水分的測定第一法直接干燥法）作為參照。pH值的測定：現(xiàn)有標準規(guī)定按照（GB/T9724化學試劑pH值測定通則）方法測定。細度的測定：生產(chǎn)廠家原材料不同，會影響產(chǎn)品的細度，通過與生產(chǎn)企業(yè)的交流討論，我們?nèi)园矗℅B/T22427.5淀粉細度測定）作為檢測依據(jù)。灼燒減量的測定：查找了相關(guān)標準，我們選擇了針對鑄造用砂及混合料的測試方法（GB/T2684鑄造用砂及混合料試驗方法5.7，5.7.1，5.7.2，5.7.3，5.7.4，5.7.5）作為檢測標準。型砂破碎指數(shù)的測定：鑄造用預糊化淀粉應(yīng)用于濕型砂中，通過實驗、應(yīng)用綜合顯示型砂破碎指數(shù)更具代表性，故將破碎指數(shù)做為型式檢驗項目，并以附錄A作為測定方法。5.2.3檢驗規(guī)則（1）檢驗項目的確定：檢驗分型式檢驗和出廠檢驗兩種，型砂破碎指數(shù)定為型式檢驗項目，可檢測型砂韌性，出廠檢驗以表1技術(shù)指標為依據(jù)，具體檢驗項目詳見表2。表2檢驗項目序號項目型式檢驗出廠檢驗1膨潤值√√2水分√√3pH值√√4細度√√5灼燒減量√√6型砂破碎指數(shù)√-（2）標識、質(zhì)量證明書、包裝、貯存和運輸標識：產(chǎn)品應(yīng)在外包裝上標明產(chǎn)品名稱、凈重、廠名、廠址、生產(chǎn)日期和批號等內(nèi)容。質(zhì)量證明書：應(yīng)包括供方名稱；產(chǎn)品名稱、牌號；重量和件數(shù)；產(chǎn)品標準編號；理化性能指標檢驗結(jié)果；保質(zhì)期12個月；產(chǎn)品合格證等內(nèi)容。包裝：包裝應(yīng)潔凈、防潮，采用內(nèi)襯塑料袋的雙層包裝。產(chǎn)品凈重25kg、1000kg，或供需雙方另行約定。貯存：產(chǎn)品應(yīng)貯存在干燥、潔凈、通風良好，無鼠害，環(huán)境溫度-10℃～45℃的室內(nèi)。運輸：運輸過程應(yīng)防雨、防潮，環(huán)境溫度低于-10℃時，應(yīng)采取保溫措施。6.主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析報告、技術(shù)經(jīng)濟論證，預期達到的經(jīng)濟效果等6.1主要試驗驗證情況生產(chǎn)實踐表明，高壓造型、氣沖造型、無箱射壓造型等高密度造型的型砂中，除加入膨潤土、煤粉外，添加適量的淀粉，對鑄件夾砂結(jié)疤、砂眼等缺陷有明顯改善，以及用于降低型砂水分和較低的緊實率提高型砂流動性，起到積極的作用。文件中的指標數(shù)據(jù)都是通過實驗驗證的，數(shù)據(jù)來源為生產(chǎn)、試驗過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。6.1.1鑄造用預糊化淀粉對型砂性能的影響（1）試驗目的：膨潤土量不變的條件下，在型砂中添加不同量的淀粉，觀察型砂性能的變化。（2）試驗過程：原砂選用50/100大林標準砂，膨潤土選用建平某廠人工納基膨潤土（ZP-RNa-11-35），淀粉選用包頭某廠ZDF-45產(chǎn)品；按標準砂100%、膨潤土5%的基礎(chǔ)上，分別測試不加入淀粉和加入0.5、1.0、1.5、2.0時型砂性能的變化，檢驗結(jié)果見表3：表3添加淀粉對型砂性能的影響試樣原砂（%）膨潤土（%）緊實率（%）淀粉（%）濕壓強度（Kpa）熱濕拉強度（Kpa）透氣性破碎指數(shù)（%）頂出力（N）1100544—1203.5022896702100544.50.51163.90233687431005451.01124.2022160764100545.51.5984.20202547751005452.0824.252035180結(jié)果分析：從實驗結(jié)果可以看出，在型砂中加入不同量的淀粉對型砂的性能均有不同程度的影響。隨著淀粉加入量的增加，濕壓強度有下降的趨勢，而熱濕拉略有增加。透氣性沒有明顯變化，破碎指數(shù)有較大的提高。故選用破碎指數(shù)作為淀粉性能的一項檢測指標。相關(guān)試驗圖片a）破碎指數(shù)測試圖片圖1：分別稱量150g型砂制樣圖2：型砂制樣圖3：破碎指數(shù)測試落錘前后圖片b）頂出力測試圖片圖1：分別稱量160g型砂制樣圖2：型砂制樣圖3：頂出力測試6.2測試結(jié)果與相關(guān)資料的一致性：經(jīng)查找資料《黏土濕型砂及其質(zhì)量控制》一書中有關(guān)于淀粉類附加物對型砂性能影響的論述，分析了α淀粉、β淀粉和糊精對型砂性能的影響，并列表給出的影響趨勢與我們做的檢測驗證結(jié)果基本一致，現(xiàn)摘錄于此，供參考（見表4）。表4α淀粉、β淀粉和糊精對型砂性能的影響材料名稱濕壓強度流動性透氣性破碎指數(shù)表面強度熱濕拉強度抗激熱性能頂出力鈉基膨潤土鈣基膨潤土鈉基膨潤土鈣基膨潤土鈉基膨潤土鈣基膨潤土β淀粉↑↑↑↑↑↓↓α淀粉↓↑↑↑↑↑↑↑↑糊精↓↓↓↓↑↑↑↑↑↑↑↑-↑↑水平箭頭表示基本不變，箭頭向上或向下表示提高或降低，雙箭頭表示顯著提高或降低。注：資料來源《黏土濕型砂及其質(zhì)量控制》黃天佑，熊鷹編著，【2版】，北京：機械工業(yè)出版社，2016年5月，P43。6.3預期的經(jīng)濟效益鑄造用預糊化淀粉在型砂中的添加量：淀粉在高密度造型中的添加量隨鑄件的種類及壁厚的不同而不同，壁厚要多加，壁薄少加。同時應(yīng)根據(jù)缺陷產(chǎn)生的狀況而有所變化，通常添加量為膨潤土和煤粉加起來的10%。應(yīng)當指出的是，過多地添加預糊化淀粉會惡化型砂的流動性和填充性，一般鑄鐵件濕型砂中淀粉含量不應(yīng)超過1%，鑄鋼件不應(yīng)超過1.5%。預期社會經(jīng)濟效益：近年來，隨著鑄件質(zhì)量的要求越來越高，以及濕型砂鑄鋼產(chǎn)量的增加，對淀粉的需求量也相應(yīng)增長。在濕型砂中加入適量的鑄造用預糊化淀粉，可以有效的提高