第四講 砂處理工藝設(shè)備

鑄造設(shè)備及其自動控制,主講孫清洲,第四講砂處理工藝設(shè)備,砂處理工藝設(shè)備,第一節(jié)濕型砂制備系統(tǒng)一個完善的砂處理工藝過程包括：舊砂處理，新砂、煤粉、粘土等原材料的處理，型砂的制備等子系統(tǒng)。一、舊砂的處理舊砂：經(jīng)澆注落砂后的砂子舊砂的特點：高溫、有部分砂團(tuán)、混有鐵雜物及芯頭、含有一定的灰分舊砂的處理過程：落砂-磁選-破碎-磁選-篩分-冷卻-儲存?zhèn)溆?砂處理工藝設(shè)備,二、新砂的處理新砂的特點：水分高，混有雜物新砂的處理：原新砂-篩分烘干冷卻篩分儲存?zhèn)溆妹悍邸⒄惩恋炔牧弦话銓ν赓徺I，不需自行處理三、砂處理工藝流程,砂處理工藝設(shè)備,第二節(jié)砂處理系統(tǒng)的工藝設(shè)備工藝設(shè)備：用于完成某一工藝過程的設(shè)備一、磁分設(shè)備按磁源分：永磁、電磁永磁分離設(shè)備的磁源為永磁塊，主要材料為鍶鐵氧體、鋁鐵硼材料。電磁分離設(shè)備的磁源為電磁鐵，通過螺旋管原理產(chǎn)生磁場。1、永磁分離滾筒(S95系列)結(jié)構(gòu)：非磁性筒體；固定磁極座；磁系包角150工作過程：使用：用于設(shè)備的轉(zhuǎn)卸處，料層厚度一般為4575mm,砂處理工藝設(shè)備,2、永磁皮帶輪(S97系列)組成：筒體為非磁性材料不銹鋼磁座為磁性材料低碳鋼磁極和磁座之間采用非磁性螺栓聯(lián)接磁極為偶數(shù)工作原理使用：可做為皮帶機(jī)的頭輪在舊砂輸送過程中實現(xiàn)磁選，一般用于第二級磁選，分離厚度為70140mm,砂處理工藝設(shè)備,3、帶式永磁分離機(jī)(S99系列)組成：平面磁系；環(huán)形磁選皮帶；來料方向設(shè)有檔板使用：和皮帶輸送機(jī)垂直交叉安裝，當(dāng)用于傾斜皮帶機(jī)上時，皮帶機(jī)的傾角不大于12。一般用于第一級磁選，分離層厚度為80120mm。,砂處理工藝設(shè)備,帶式永磁分離機(jī)的布置形式,砂處理工藝設(shè)備,二、篩分設(shè)備按篩孔尺寸大小將顆粒狀物料進(jìn)行機(jī)械分類的方法稱為篩分，其相應(yīng)設(shè)備稱為篩分設(shè)備。按設(shè)備的工作特征分類：擺動篩、振動篩、滾筒篩（一）滾筒篩滾筒篩因?qū)⑵浜Y網(wǎng)作成了圓筒形、圓錐形或六棱錐形而得名。1.普通滾筒篩(S41系列)特點：工作平穩(wěn)可靠，但安裝落差較大。,砂處理工藝設(shè)備,2.滾筒破碎篩(S42系列)組成：托輪式傳動裝置；破碎用舉升板；螺旋輸送葉片工作原理：篩分+破碎使用：具有篩分和破碎雙重作用，多用于砂處理系統(tǒng)一級篩分破碎,砂處理工藝設(shè)備,（二）振動篩砂機(jī)分類：單軸慣性振動篩砂機(jī)、雙電機(jī)驅(qū)動的慣性振動篩砂機(jī)1.單軸慣性振動篩的原理(S46系列)工作原理：慣性振動，其軌跡是近似的圓使用：多傾斜安裝，用作小型砂處理系統(tǒng),砂處理工藝設(shè)備,2.雙電機(jī)驅(qū)動慣性振動篩(S45系列)振動篩的結(jié)構(gòu)使用：工作可靠，篩分效率高，并可通過調(diào)整激振力調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)，廣泛應(yīng)用于砂處理系統(tǒng)中。,砂處理工藝設(shè)備,1.廢料槽2.篩體3.振動電機(jī)4.篩網(wǎng)5.壓木6.篩網(wǎng)張緊裝置7.出砂口8.彈簧,砂處理工藝設(shè)備,工作原理：雙電機(jī)同步反向旋轉(zhuǎn)，慣性力在兩電機(jī)軸線的聯(lián)線方向上相互抵消，在兩電機(jī)的軸線的垂線方向上相線疊加，使振動篩產(chǎn)生直線振動兩電機(jī)靠同步追逐原理實現(xiàn)同步反向旋轉(zhuǎn),砂處理工藝設(shè)備,三、冷卻設(shè)備（一）熱砂冷卻的工藝基礎(chǔ)1.熱砂的危害當(dāng)砂溫達(dá)到49時將影響型砂的緊實率、透氣性、濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度，當(dāng)高于60時，加入的水分會立即蒸發(fā)，很難控制型砂的水分，型砂的性能將無法保障。并且型砂中的水蒸汽會凝結(jié)在模型或砂斗壁上，造成型砂掛斗、掛模。2.熱砂冷卻的途徑風(fēng)冷：砂子的熱容為920J/Kg，20空氣的熱容為1300J/m3，不經(jīng)濟(jì)，每使1Kg砂子溫度降低1，需用0.7m3的空氣溫度升高1，很不經(jīng)濟(jì)，并且效果不佳增濕冷卻：20水的蒸發(fā)潛熱為2.45106J/Kg，每蒸發(fā)1%的水分可使砂子降低26.6，經(jīng)濟(jì)，效果好。,砂處理工藝設(shè)備,3.熱砂汽化增濕冷卻的條件：1）水和砂子充分接觸并分布均勻2）蒸發(fā)出的水蒸汽應(yīng)迅速排走（二）熱砂冷卻設(shè)備按工作特征分類：雙盤攪拌冷卻機(jī)、沸騰冷卻機(jī)、冷卻提升機(jī)1.雙盤攪拌冷卻機(jī)(S83系列)組成：變截面風(fēng)箱；轉(zhuǎn)向相反的十字頭；重錘控制的出砂門工作原理：汽化冷卻及對流換熱,特點：工作可靠，冷卻效果好此工藝過程中加入新砂，可對砂子起到冷卻和預(yù)混的作用。,砂處理工藝設(shè)備,2.振動沸騰冷卻裝置(S86系列)1）流化床(沸騰床)的概念氣體通過固體顆粒流動，使固體顆粒呈現(xiàn)出類似于液體的狀態(tài)。固定床預(yù)流化床流化床,砂處理工藝設(shè)備,2）振動沸騰冷卻床（S86系列）原理：汽化冷卻及對流換熱,砂處理工藝設(shè)備,3.冷卻提升機(jī)(S87系列)組成工作原理：汽化冷卻及對流換熱工作過程：通過調(diào)節(jié)擋料板調(diào)節(jié)返回物料的量，調(diào)節(jié)冷卻效果特點：具有提升和冷卻雙重作用對舊砂有一定的再生作用舊砂在機(jī)內(nèi)停留時間短，和空氣作用不充分，冷卻效果差,砂處理工藝設(shè)備,四、破碎設(shè)備落砂后的舊砂中含有一定數(shù)量的砂團(tuán)，需要將這部分砂團(tuán)破碎以提高砂子的回用率。1、片擊式破碎機(jī)(S37系列)工作原理：利用對砂團(tuán)的沖擊、切割作用實現(xiàn)破碎。,1.電動機(jī)2.三角皮帶3.機(jī)殼4.轉(zhuǎn)盤5.葉片6.銷軸7.傳動軸,砂處理工藝設(shè)備,2、反擊式破碎機(jī)(S38系列)工作原理：利用板錘和反擊板對砂團(tuán)的沖擊作用實現(xiàn)破碎,1.轉(zhuǎn)子2.板錘3、4.反擊板5.固定篩板,砂處理工藝設(shè)備,五、烘干設(shè)備除去砂子中的水分三回程烘干滾筒(S62系列)工作原理：利用對流換熱及熱傳導(dǎo)實現(xiàn)烘干特點：熱交換形式多，即有對流換熱又有熱傳導(dǎo)熱交換時間長，整個過程約45min熱效率高,第四章砂處理生產(chǎn)線,砂處理工藝設(shè)備,砂處理工藝設(shè)備,六、混砂設(shè)備機(jī)械化砂處理是以混砂機(jī)為核心的型砂制備與處理系統(tǒng)，型砂質(zhì)量除與原材料的性能有關(guān)外，混砂是影響型砂質(zhì)量的關(guān)健因素。分類：按工作性質(zhì)分：間歇式、連續(xù)式按混砂機(jī)構(gòu)的特征分：碾輪式、轉(zhuǎn)子式、碾輪轉(zhuǎn)子式、擺輪式（一）碾輪式混砂機(jī)(S11系列),砂處理工藝設(shè)備,1.碾輪式混砂機(jī)的工作原理,砂處理工藝設(shè)備,通過碾輪對造型材料的碾壓、搓揉以及刮砂板的攪拌作用達(dá)到混砂的目的。2.強(qiáng)化碾輪式混砂機(jī)混砂過程的措施強(qiáng)化混砂過程的途徑：增加碾壓力、增加碾壓次數(shù)、增加砂粒之間的相對運動。采取的措施：提高混砂機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速；增加碾壓力；增強(qiáng)對型砂的攪拌作用3.彈簧加減壓裝置工作原理：將彈簧力施加到碾輪上，在不增加碾輪質(zhì)量的前提下，增加碾輪的碾壓力,砂處理工藝設(shè)備,彈簧加壓裝置的特點：在保持一定碾壓力的情況下減輕了碾輪的質(zhì)量，從而可以提高主軸轉(zhuǎn)速。碾壓力可隨著混砂過程以及混砂機(jī)中物料的多少而自行調(diào)節(jié)，隨混碾時間的延長，型砂強(qiáng)度提高，砂層變厚，碾輪上抬，彈簧加壓，碾壓力增加，當(dāng)卸料時，隨砂層變薄，碾輪下降，碾壓力減小。,砂處理工藝設(shè)備,彈簧加壓裝置的結(jié)構(gòu),砂處理工藝設(shè)備,4.碾輪式混砂機(jī)的結(jié)構(gòu),砂處理工藝設(shè)備,混砂機(jī)的結(jié)構(gòu)特點：灰綠巖鑄石底板彈簧式加壓裝置抽屜式卸砂門帶有松砂棒的碾輪帶快速取樣器帶回轉(zhuǎn)接頭的加水器,砂處理工藝設(shè)備,帶壁刮板內(nèi)刮板工作特點：間歇式工作應(yīng)用：混砂質(zhì)量好，可用于各種類型粘土砂的混制，有時也用于水玻璃砂、合脂砂的混制。生產(chǎn)中應(yīng)避免負(fù)載起動。,砂處理工藝設(shè)備,（二）雙碾輪連續(xù)式混砂機(jī)(S17系列),砂處理工藝設(shè)備,工作原理：同碾輪式混砂機(jī)特點：連續(xù)混砂，生產(chǎn)率高可通過調(diào)整卸砂門調(diào)整物料的混碾時間要求回用砂的質(zhì)量要穩(wěn)定均勻主要為單一型砂的造型線混制型砂在所有的混砂機(jī)中，碾輪式混砂機(jī)的混砂質(zhì)量最高，但其型砂的松散性較差。（三）碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)(S13系列)混砂機(jī)構(gòu)：碾輪+松砂轉(zhuǎn)子工作原理：利用碾輪對型砂的碾壓、搓揉和拖抹作用以及轉(zhuǎn)子對型砂的強(qiáng)烈的剪切、沖擊、混合作用實現(xiàn)混砂,砂處理工藝設(shè)備,碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī),砂處理工藝設(shè)備,和碾輪式混砂機(jī)相比：增加了中刮板；將一個碾輪換成了松砂轉(zhuǎn)子（松砂轉(zhuǎn)子由行星齒輪傳動）特點：保留了碾輪混砂的優(yōu)點，混砂質(zhì)量好。由于混砂轉(zhuǎn)子的存在，強(qiáng)化了對型砂的攪拌作用，提高了工作效率，混砂周期短。其混制的型砂松散性要好于碾輪式混砂機(jī)，但強(qiáng)度略低,砂處理工藝設(shè)備,（四）擺輪式混砂機(jī)(S12系列)組成：轉(zhuǎn)盤、擺輪、刮板工作原理：擺輪對砂子的碾壓作用+刮板對砂子的攪拌作用,砂處理工藝設(shè)備,（五）轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)按底盤是否轉(zhuǎn)動分：固定底盤、轉(zhuǎn)動底盤按轉(zhuǎn)子軸線是否轉(zhuǎn)動又分為：固定轉(zhuǎn)子、行星轉(zhuǎn)子1.逆流轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)(德國Eirich公司產(chǎn)品，屬高速轉(zhuǎn)子混砂機(jī))底盤以610r/min的轉(zhuǎn)速順時針方向回轉(zhuǎn)，刮砂器以2440r/min轉(zhuǎn)速逆時針方向轉(zhuǎn)動，混砂轉(zhuǎn)子以600r/min左右的轉(zhuǎn)速逆時針方向轉(zhuǎn)動,混砂原理：利用逆流轉(zhuǎn)子對型砂的沖擊、剪切以及砂子之間的摩擦作用混砂。特點：混砂速度快，生產(chǎn)率高，如在卸砂口裝上圓盤給料機(jī)可布置成連續(xù)式混砂機(jī)，但其消耗功率大,砂處理工藝設(shè)備,2.低速轉(zhuǎn)動刮板式混砂機(jī)（BMD公司的CM混砂機(jī)屬低速混砂機(jī)刮板轉(zhuǎn)速在1324r/min,砂處理工藝設(shè)備,3.轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)(S14系列)工作原理：低速回轉(zhuǎn)的主軸帶動刮板推動物料成為峰谷起伏的環(huán)流，為轉(zhuǎn)子供料。中速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對型砂進(jìn)行沖擊、剪切。正是利用砂子間的碰撞、剪切、摩擦作用達(dá)到混砂目的。特點：一次加料量大，混砂周期短，結(jié)構(gòu)簡單，但型砂的質(zhì)量比碾輪式混砂機(jī)稍差。,砂處理工藝設(shè)備,砂處理工藝設(shè)備,六、混砂過程的水分調(diào)節(jié)1.利用緊實率調(diào)節(jié)混砂機(jī)的加水量緊實率和型砂的水分之間存在著固定的關(guān)系，可利用這種關(guān)系實現(xiàn)水分控制。工作原理：型砂經(jīng)取樣器從混砂機(jī)中取出，然后經(jīng)松散后由振動給料機(jī)送入槽輪，經(jīng)槽輪和壓料輪壓實，在此過程中，因型砂的緊實率不同，壓實輪上抬的距離不同，而發(fā)出電信號控制加水量,砂處理工藝設(shè)備,加水過程的控制加水過程分為基本加水、粗加水和精加水先加基本水，其量略低于應(yīng)加水量的下限，這時緊實率低，傳感器發(fā)出信號，使粗加水和精加水閥同時開啟，待測出堅實率值接近設(shè)定的緊實率值時，粗加水閥關(guān)閉，最后由精加水閥補充少量的水，直到要求的緊實率。,砂處理工藝設(shè)備,2.利用測濕、測溫實現(xiàn)自動加水,砂處理工藝設(shè)備,3.型砂的在線自動檢測1）轉(zhuǎn)臺式型砂型砂在線自動檢測當(dāng)制備好的型砂在帶式輸送機(jī)上輸送時，取樣氣缸帶動取樣器下降取樣并提升，推樣氣缸將砂子推入松砂裝置，經(jīng)松砂后加入樣筒，在轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動過程中將樣筒中多余的砂子刮除，樣筒轉(zhuǎn)至第二工位測緊實率，轉(zhuǎn)至第三工位測抗剪強(qiáng)度及剪切極限變形量，至第四工位，將樣筒清理干凈以準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。,1.取樣氣缸2.推樣氣缸3.松砂裝置4.加砂工位5.取樣器6.轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置7.轉(zhuǎn)臺8.抗剪強(qiáng)