消失模的砂處理工藝_doc

1、消失模鑄造的砂處理5.1 概述消失模的砂處理設(shè)備是消失模鑄造的最主要設(shè)備之一。它既是鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵設(shè)備，又是提高生產(chǎn)率的重要保證，同時(shí)通過砂處理設(shè)備還可實(shí)現(xiàn)“空中無粉塵，地下無型砂”的綠色鑄造工藝要求。沒有配置砂處理系統(tǒng)的消失模鑄造工藝，很難展現(xiàn)出消失模鑄造，生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)良的特點(diǎn)和確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。5.2 砂處理系統(tǒng)的作用1）篩除型砂中雜質(zhì)、砂塊、鐵片等雜物；2）磁選清除型砂中的鐵豆等；3）將型砂溫度降至50以下，使其達(dá)到造型填砂技術(shù)要求所規(guī)定的溫度范圍之內(nèi)；4）清除由于涂料的混入和型砂的裂解而摻人型砂中的粉塵，以保證型砂良好的透氣性和實(shí)現(xiàn)“空中無粉塵”的要求；5）儲存型砂。以便實(shí)現(xiàn)整個(gè)

2、鑄造生產(chǎn)過程中地下無型砂的環(huán)保要求。同時(shí)，防止在落砂、造型工序不能同步作業(yè)時(shí)形成的相互干擾和制約，起到緩沖的作用；6）進(jìn)行型砂的輸送。實(shí)現(xiàn)從落砂到填箱的輸送自動化，擺脫對人工的依賴，以改善作業(yè)環(huán)境和工作條件。5.3 砂處理系統(tǒng)的工藝流程 砂處理系統(tǒng)工藝流程圖新砂根據(jù)需要量，可不定期地在落砂柵格處加入。5.4 砂處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則由于砂處理量的差異，自動化程度要求的區(qū)別和環(huán)境溫度、地域的不同，使砂處理的配置也有較大的差別。因此設(shè)計(jì)者需遵循如下的原則：1） 在滿足用戶的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝質(zhì)量要求的同時(shí)，還應(yīng)具備一定的再發(fā)展空間；2） 結(jié)合企業(yè)不同的生產(chǎn)特點(diǎn)和作業(yè)環(huán)境，在設(shè)備布局上，要充分考慮工藝流程的

3、合理性，通盤考慮到生產(chǎn)的組織、設(shè)備的維護(hù)、廢料的處理等因素。既有利于生產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)、又要有利于物流的暢通，有效避免“瓶頸”交叉，為日后的生產(chǎn)安排、設(shè)備維護(hù)帶來方便；3） 在設(shè)備的配置上，以安全可靠，低成本運(yùn)行，保護(hù)環(huán)境為原則，在確保適應(yīng)鑄造生產(chǎn)環(huán)境，滿足工藝質(zhì)量需求的前提下，盡可能降低一次性投資費(fèi)用和設(shè)備裝機(jī)容量，提高設(shè)備的可靠性，減少易損件的數(shù)量，從而降低設(shè)備的運(yùn)行成本，為最大限度地提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益奠定良好的基礎(chǔ)；4） 出砂能力（小時(shí)用砂量）和日儲砂量的確定，是關(guān)系到砂處理系統(tǒng)投資規(guī)模的重要指標(biāo)，因此，必須根據(jù)鑄件的日產(chǎn)量，日作業(yè)班次，砂箱尺寸和熔煉設(shè)備（電爐、沖天爐）等因素科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、

4、合理的選擇，防止砂處理系統(tǒng)投資過大，有效利用率過低或者不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍，影響生產(chǎn)任務(wù)完成的弊端發(fā)生；5） 要根據(jù)地域和小時(shí)處理砂量的大小來確定是否采用二級冷卻，不可千篇一律造成投資費(fèi)用的增加；6） 根據(jù)造型砂的材料來確定冷卻方式，對于密度較大的造型材料如：寶珠砂等，適宜配置滾筒式冷卻設(shè)備，對于密度不大的造型材料如：石英砂、鎂橄欖石砂等，適合于沸騰式冷卻設(shè)備；7） 充分考慮用戶對投資費(fèi)用的接受程度。在如何選擇砂處理線的配置時(shí)（機(jī)械化、自動化還是簡易線）一定要充分考慮既能保證生產(chǎn)需要，又能讓用戶在資金投入上可以接受的因素。5.5 砂處理常用設(shè)備5.5-1 振動輸送篩分機(jī) 圖5-1 振動輸送篩分機(jī)1

5、-彈簧 2-振動篩 3-底座 4檢查門 5-振動電機(jī) 振動輸送篩分機(jī)由槽體、不銹鋼篩板、底座、彈簧和振動電機(jī)組成，全部采用鋼結(jié)構(gòu)焊接而成。振動槽內(nèi)設(shè)有雙層篩網(wǎng)，上層為不銹鋼密布鉆孔的大孔眼篩板，下層為小孔眼襯以80目的不銹鋼篩。兩臺相對稱的振動電機(jī)固定在機(jī)體上，與槽體形成一定的角度，電機(jī)兩端個(gè)有一對偏心塊，偏心塊回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，其離心力在機(jī)體的橫斷面方向相互抵消，而在縱斷面方向相互合成，合成后的激振力驅(qū)動型砂，在槽體上跳躍式前進(jìn)，在前進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)篩分、除塵和輸送的功能。由于振動槽較長，型砂在跳躍式前進(jìn)中可以散失部分熱量，所以還有一定的冷卻作用。調(diào)整兩塊偏心塊夾角，即可改變電機(jī)的激振力和振幅的

6、大小，進(jìn)而達(dá)到某一特定生產(chǎn)率需要的激振力和振幅，完成篩分和輸送的作用。振動電機(jī)安裝于槽體兩側(cè)，故拆卸、維修方便。由于無易損件、結(jié)構(gòu)簡單、能耗少、造價(jià)低、生產(chǎn)率可在540t/h范圍內(nèi)選擇，適應(yīng)范圍寬、耐高溫，適合于在惡劣環(huán)境下工作，故此國內(nèi)消失模砂處理系統(tǒng)中，多選此種輸送篩分機(jī)。5.5-2-1 提升機(jī) 提升機(jī)是垂直提升型砂的最通用設(shè)備。其結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、提升高度可根據(jù)需要選定，因此被廣泛用于消失模鑄造的砂處理系統(tǒng)中。 斗式提升機(jī)分為鏈?zhǔn)胶蛶絻煞N。鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)采用金屬鏈條傳動，由于整機(jī)全部為金屬結(jié)構(gòu)，因此耐高溫性能較強(qiáng)。對于采用消失模鑄造工藝，所生產(chǎn)的鑄件、打箱時(shí)，接觸鑄件的型砂溫度可高達(dá)60

7、0以上，即便是經(jīng)過落砂和水平篩分輸送到斗提機(jī)的型砂，溫度也高達(dá)400左右。在此溫度下，消失模砂處理系統(tǒng)的一級提升，大部分都采用鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)。 帶式提升機(jī)是用橡膠作為傳動帶的，由于造價(jià)比全金屬的鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)低，所以在經(jīng)過冷卻處理后的型砂提升中，經(jīng)常選用帶式提升機(jī)。 提升機(jī)由驅(qū)動裝置、拉緊裝置、被動滾筒、輸送帶、料斗、機(jī)體等組成。 圖5-2 提升機(jī)簡圖1-驅(qū)動裝置 2-拉緊裝置 3-被動滾筒 4-輸送帶 5-料斗 6-機(jī)體 表5-1 鏈?zhǔn)蕉诽釞C(jī)的規(guī)路型號和技術(shù)參數(shù) 在選用和配置斗提機(jī)時(shí)需要注意和重視以下問題：1） 型砂的溫度；2） 提升機(jī)的生產(chǎn)能力；3） 提升機(jī)的造價(jià)；4） 在確定提升機(jī)的高度時(shí)還要考

8、慮車間高度，天車下弦梁 至地面高度等條件影響。5.5-2-2 氣力輸送系統(tǒng)裝置 氣力輸送裝置是由加料閥、料位器、進(jìn)排氣裝置、消聲器、罐體、控制閥等組成。該裝置可與輸送管路、球型彎頭、圓盤卸料閥等構(gòu)成型砂的遠(yuǎn)距離輸送、提升系統(tǒng)。目前輸送距離可達(dá)250m高度可提升15m以上。并且可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)卸料點(diǎn)的需要。 它的特點(diǎn)是：型砂以料柱形，靠壓縮空氣推動進(jìn)行輸送，每段料柱（管塞）保持一定的間隔，速度在0.53m間進(jìn)行。由于運(yùn)行速度較慢故對管道磨損較小。另外，噪音低，占據(jù)空間小。但由于相對提升機(jī)和皮帶輸送機(jī)而言其造價(jià)和運(yùn)行成本較高，所以應(yīng)用范圍受到了一定的影響。圖5-4 氣力輸送裝置表5-2 氣力輸送裝置的

9、規(guī)格型號和技術(shù)參數(shù)5.5-3 風(fēng)選、磁選機(jī)風(fēng)選、磁選機(jī)的作用是清除型砂中的粉塵及由于澆注而產(chǎn)生的鐵豆、鐵片等夾雜物。大多數(shù)風(fēng)選、磁選機(jī)都安裝在冷卻床的前段，以防止鐵豆等進(jìn)入冷卻床而影響冷床性能的發(fā)揮。風(fēng)選、磁選機(jī)由加料口、調(diào)節(jié)閥、機(jī)體、減速電機(jī)、永磁分離滾筒、廢料箱、磁軛調(diào)整手柄等組成，排風(fēng)口接入除塵器管路中。進(jìn)入風(fēng)選機(jī)的型砂，在百葉窗的調(diào)節(jié)下，以流幕狀下落，其中粉塵被抽走，含有鐵豆的型砂落在其下方的永磁滾筒上，進(jìn)行磁選，達(dá)到鐵砂的分離目的。永磁滾筒是由不吸磁材料制成的滾筒和裝在滾筒內(nèi)固定的磁軛所組成。由于滾筒和磁軛沒有直接接觸，并且滾筒內(nèi)有冷空氣的吹入，使熱量在傳遞、輻射、對流等方面強(qiáng)度減弱

10、。因此改善了磁軛的高溫惡劣作業(yè)環(huán)境，提高了磁選效果。為了克服永磁滾筒長期使用而磁性衰減現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了拆卸的方便，以便當(dāng)磁場強(qiáng)度降低時(shí)，充磁的方便、快捷。實(shí)踐證明，只要處理好永磁滾筒的工作條件，磁選完全可以達(dá)到預(yù)期效果的。 圖5-4 風(fēng)選、磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-加料口 2-磁極調(diào)整手柄 3-機(jī)體 4-減速電機(jī) 5-永磁分離滾筒 6-膠簾5.5-4 冷卻設(shè)備 型砂的冷卻設(shè)備，是消失模鑄造砂處理線的最主要組成設(shè)備之一。它起到降低砂溫的關(guān)鍵作用。型砂的過高溫度，將使塑料模型發(fā)生變形，造成鑄件報(bào)廢。因此，在砂處理系統(tǒng)中都把型砂冷卻作為關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)來加以處理和解決。5.5-4-1 砂溫調(diào)節(jié)器（立

11、式熱交換器） 砂溫調(diào)節(jié)器是由若干冷卻段疊加組成的整體。冷卻段由機(jī)體、帶有散熱片的多排水管、帶有雙重孔板的調(diào)量板以及手動閘板等組成。圖 5-5 砂溫調(diào)節(jié)器 工作原理 型砂從其上部的儲砂斗進(jìn)入砂溫調(diào)節(jié)器后，型砂靠重力從帶有散熱片的水管間緩慢降至底部，在其降落過程中充分與帶有散熱片的水管頻繁接觸進(jìn)行熱交換，由水管內(nèi)的循環(huán)水將型砂的熱量帶入循環(huán)水池中散發(fā)掉。在砂處理系統(tǒng)中，砂溫調(diào)節(jié)器裝有溫度傳感器，當(dāng)砂溫高于設(shè)定值時(shí)，溫度傳感器發(fā)出指令調(diào)量板關(guān)閉，將型砂儲存在砂溫調(diào)節(jié)器中，使型砂與帶有散熱片的水管有充分的熱交換時(shí)間，直至砂溫達(dá)到指定值時(shí)調(diào)量板打開，把儲存在砂溫調(diào)節(jié)器中的型砂排放到后序設(shè)備中，如此往返形

12、成間歇式的儲存、冷卻、排放的熱交換過程，從而保證了砂溫設(shè)定的冷卻效果。5.5-4-2 水冷式沸騰冷卻床水冷式沸騰冷卻床是由風(fēng)箱、沸騰箱、擴(kuò)散箱、鼓風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)所組成。風(fēng)箱：設(shè)在本機(jī)的底層。作用是將進(jìn)入風(fēng)箱的高壓風(fēng)進(jìn)行均量、均壓，以保證進(jìn)入沸騰箱后使干熱砂能均勻良好的沸騰。沸騰箱：此箱設(shè)在本機(jī)的中部。箱中含有沸騰板、冷卻水管及兩端的進(jìn)出口水箱。熱砂的冷卻主要在這里完成。從上口進(jìn)入沸騰箱的熱砂，被由沸騰板吹入的高壓風(fēng)，沸騰成流狀態(tài)，充分、均勻、不斷的和冷卻水管接觸進(jìn)行熱交換，并連續(xù)不斷地涌向出砂口，從而完成冷卻水與砂的熱交換。同時(shí)沸騰的熱砂還與常溫空氣進(jìn)行熱交換，新產(chǎn)生的含塵熱氣，

13、流向擴(kuò)散箱，經(jīng)除塵系統(tǒng)凈化后排入大氣中。沸騰箱的下部設(shè)有三個(gè)清理門，以便定時(shí)清理。擴(kuò)散箱：此箱設(shè)在本機(jī)的上層。頂部的排風(fēng)孔與除塵系統(tǒng)相連接。由于排風(fēng)系統(tǒng)的作用，使該箱內(nèi)形成一定的負(fù)壓，將沸騰箱中的含塵熱空氣上逸至排風(fēng)孔進(jìn)入除塵系統(tǒng)。從而完成熱砂的冷卻作用。鼓風(fēng)系統(tǒng)：該裝置的作用是，將高壓空氣引入到沸騰箱中使熱砂沸騰起來。因此要求鼓入的空氣壓力必須能克服砂層、噴咀孔眼和管道的阻力；風(fēng)量要滿足冷卻熱砂的需要；同時(shí)還要能使熱砂呈最佳沸騰狀態(tài)。鼓風(fēng)系統(tǒng)的三個(gè)進(jìn)風(fēng)管，設(shè)有三個(gè)手動蝶閥，用以調(diào)節(jié)高壓風(fēng)的風(fēng)壓和風(fēng)量，以控制沸騰砂的定向流動和速度，從而達(dá)到卸砂與全系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。排風(fēng)系統(tǒng)：該裝置的作用是，將經(jīng)

14、過熱交換的含塵熱空氣，排入到除塵系統(tǒng)中去。為此要求風(fēng)壓既能克服除塵器和管道的阻力，又能使擴(kuò)散箱形成一定的負(fù)壓。風(fēng)量應(yīng)考慮到排風(fēng)溫度及管道系統(tǒng)的漏風(fēng)損失。水冷式沸騰冷卻床是目前消失模鑄造砂處理系統(tǒng)中使用最多、應(yīng)用范圍最廣的一種冷卻設(shè)備。盡管它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、對型砂粒度要求嚴(yán)格，但由于它的冷卻效果好，能夠滿足工藝技術(shù)要求，所以仍被作為砂冷卻的首選設(shè)備。它的前端配套設(shè)備是風(fēng)選、磁選機(jī)。磁選在這里的目的是，防止鐵豆進(jìn)入冷卻床，把冷卻床的風(fēng)帽堵死。由于磁選機(jī)采取了相應(yīng)的改善其作業(yè)條件的多項(xiàng)措施，從而使磁選機(jī)的效果得以正常發(fā)揮，因此也為沸騰冷卻床的性能發(fā)揮創(chuàng)造了前提條件。筆者從事現(xiàn)場工作多年，均能看到

15、沸騰冷卻床不受鐵豆影響，而正常發(fā)揮作用的實(shí)例。 圖5-6 水冷式沸騰冷卻床1-風(fēng)箱 2-冷卻箱體 3-放水孔 4-（進(jìn)出水）三通 5-進(jìn)水測溫孔 6-進(jìn)砂孔 7-除塵箱 8-除塵孔 9-出水測溫口 10-進(jìn)風(fēng)管 沸騰冷卻床的工作原理：當(dāng)熱砂由上方的進(jìn)料口進(jìn)入沸騰箱中，被從底部風(fēng)箱吹入的強(qiáng)壓空氣，通過噴咀水平方向噴射而飛揚(yáng)起來，飛揚(yáng)的熱砂在沸騰箱內(nèi)不斷地翻滾成流態(tài)狀，并與冷卻水管均勻、充分的頻繁接觸進(jìn)行著熱交換，同時(shí)鼓入的常溫空氣也與熱砂進(jìn)行熱交換，其結(jié)果是，一部分熱量被冷卻水系統(tǒng)帶入水池中，另一部分熱量隨含塵空氣被排風(fēng)系統(tǒng)抽入除塵器排出。該機(jī)的冷卻方式，既有水與熱砂的熱交換，又有空氣與熱砂的熱

16、交換。而熱砂呈沸騰狀要比靜態(tài)狀的熱交換效率高出幾倍之多。所以本機(jī)被廣大設(shè)計(jì)者優(yōu)先接納和采用。在進(jìn)行熱交換同時(shí)，沸騰狀干砂中的粉塵，隨著熱空氣一起被抽入除塵器，使冷卻了的干砂，粉塵含量大大降低，保證干砂良好的透氣性，實(shí)現(xiàn)了降溫、除塵的雙重目的。表5-3水冷式沸騰冷卻床床的規(guī)格型號和技術(shù)參數(shù)5.5-4-3 水冷式滾筒冷卻床 水冷式滾筒冷卻床是由滾筒、集砂罩、傳動機(jī)構(gòu)、雨淋管、進(jìn)砂收塵管、軸流風(fēng)機(jī)等組成。滾筒轉(zhuǎn)動是由傳動機(jī)構(gòu)齒輪與滾筒齒圈傳遞動力，傳動機(jī)構(gòu)由電動機(jī)、減速器、三角膠帶、齒輪組成。具備傳動可靠、承載能力大、運(yùn)行平穩(wěn)、使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。水冷式滾筒冷卻床利用型砂在

17、輸送過程中被滾筒內(nèi)揚(yáng)砂板按照特定角度翻轉(zhuǎn)、軸流風(fēng)機(jī)吹風(fēng)及對滾筒進(jìn)行雨淋水冷來實(shí)現(xiàn)降溫。軸流風(fēng)機(jī)的吹風(fēng)又有利于集塵。該機(jī)又具有出砂量大、能耗小、降溫可靠、除塵效果好、噪音低、等顯著特點(diǎn)，是冷卻型砂的理想設(shè)備之一。圖5-7 水冷式滾筒冷卻該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：1） 出砂量： 1020 t/h；2） 滾筒直徑：1500 mm；3） 滾筒長度：600018000 mm；4） 滾筒轉(zhuǎn)速：36 r/min；5） 功率： 5.522 kw；6） 冷卻水量：1540 m³/h。5.5-5 中間砂庫在砂處理線中，若無特殊條件限制，一般都設(shè)有中間砂庫，也叫緩沖砂庫、儲存砂庫等等。它的作用是，儲存型砂，使全

18、線造型砂一直處于循環(huán)使用的封閉線路中，以實(shí)現(xiàn)“地上無砂?！钡木G色環(huán)保要求。中間砂庫的容量是按每日耗砂量及其他幾個(gè)砂斗的容量而設(shè)計(jì)的，它受車間和天車高度的制約，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮到這一點(diǎn)。5.5-6 電氣控制自動化在消失模砂處理線中，大多數(shù)都采用PLC全線自動化程序控制。在設(shè)計(jì)中，同時(shí)設(shè)有自動和手動切換功能。整條生產(chǎn)線各單元設(shè)備的啟動、停止可實(shí)現(xiàn)如下運(yùn)行：按下總啟動按鈕，整條線將按順序自動開機(jī)；當(dāng)整條線符合停機(jī)條件時(shí)，整條線就將自動關(guān)機(jī)，但是若其中某單元設(shè)備不符合停機(jī)條件時(shí)，則該設(shè)置可繼續(xù)運(yùn)行，直至符合條件完全停機(jī)。下班關(guān)機(jī)時(shí)，只要按下總停止按鈕則整條線將按順序停機(jī)。在消失模砂處理線中一般

19、都設(shè)有，各單元設(shè)備連鎖保護(hù)功能，即當(dāng)全線或單元設(shè)備運(yùn)行時(shí)，若其中某一臺設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，該設(shè)備則會顯示紅燈報(bào)警，并且此時(shí)該故障設(shè)備的前繼設(shè)備均會立即停機(jī)而后繼設(shè)備會正常運(yùn)行。從而防止了設(shè)備的超載運(yùn)行，杜絕設(shè)備事故的發(fā)生。整條線的電控不僅對各單元設(shè)備進(jìn)行控制，而且對砂庫（斗）的料位器也進(jìn)行停機(jī)、開機(jī)聯(lián)動控制。這種自動程序控制使整條砂處理系統(tǒng)擺脫了對人工的依賴性，改善了鑄造環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率。5.5-7 除塵器由于消失模砂處理中的粉塵不含水份，并且進(jìn)入除塵器的含塵熱風(fēng)，其溫度均不超過濾袋材料的耐熱溫度，故此大部分消失模砂處理線均采用布袋除塵器。這種除塵器是應(yīng)用最多的一類。因?yàn)樗龎m效率高，能滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求、運(yùn)行穩(wěn)定、適應(yīng)能力強(qiáng)、處理風(fēng)量范圍廣的特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用在煙氣溫度不高、不含水份的作業(yè)環(huán)境中。袋式除塵器按清灰方法不同分為五類：1） 機(jī)械運(yùn)動類2） 分室反吹類3） 噴咀反吹類4） 振動反吹并用類5） 脈沖噴吹類在設(shè)計(jì)消失模砂處理線時(shí)，對布袋除塵器的選配，除按布袋除塵器選擇原則執(zhí)行外，還要考慮其安裝位置如：室內(nèi)、外的區(qū)別等客觀環(huán)境因素。5.5-8 落砂設(shè)備在消失模砂處理線中，落砂有著幾種方式：1） 對于生產(chǎn)率要求不高的生產(chǎn)線，一般都采用天車吊起，將欲落砂的砂箱放置在翻箱支架上，然后用天車翻轉(zhuǎn)砂箱，將熱砂和鑄件一起翻倒落砂柵格床內(nèi)，熱砂進(jìn)入