粘土砂旧砂再生系统介绍及其应用

linfeng116

粘土砂旧砂再生系统介绍及其应用

常州市通力机电设备制造有限公司（常州市五星桥北新新工业路 213002）   乜忠利（13775022266）
烟台胜地机械有限公司             白凤文 卫光超
关键词：粘土砂旧砂 型砂质量
/ P( I0 ]/ j( [8 N- V* `CRG粘土砂再生系统 经济效益 社会效益
一、粘土砂旧砂再生的重要意义
     当前在我国及世界的铸造生产中应用砂型生产的铸件占应用各种铸型生产的铸件总量的80%以上，而粘土砂工艺在砂型铸造中的应用比例又占了85%左右。造型材料在铸造生产中占有非常重要的地位，其质量的好坏直接影响到铸件生产的质量（外观质量和内在质量）、效率和成本，最终严重影响了企业生产经营效益的好坏。据统计，铸造生产中由于造型材料质量低劣或者使用不当造成的铸件废品约占铸件总废品的50%以上。造型制芯成本约占铸件生产总成本的50%左右，金属熔炼成本约占总成本的25%左右，其余25%的费用要花在铸件清理及其他后序处理工序上，其中清理工序的成本70%以上与造型材料有密切的关系。由此可见，铸件生产中的70%以上的成本和50%以上的质量问题都是和造型材料及其应用有关。
2 J/ v# l  r2 H' b5 m9 H! T在应用粘土砂工艺的生产过程中，型砂经过反复使用后，由于高温铁水的烧灼作用，砂粒经受了反复的热冲击，表面的粘土膜会变性，晶体结构受到完全破坏，变成没有湿态粘结力的死粘土，以微粉状态存在于旧砂中，成为旧砂灰分的一部分。当旧砂中的灰分含量过高时，微粉会堵塞砂粒之间的缝隙造成型砂的透气性差。死粘土的吸水能力比有效粘土强，能从有效粘土中夺取水分，因此当死粘土含量过高时，型砂达到调匀所需要的加水量就需要增加，致使型砂的含水量增加。这样一方面型砂的透气性差，另一方面型砂的含水量增加，浇注时的发气量增加，铁水充型的阻力增加，加大了侵入性气孔、浇不足、气隔及炝火等铸造缺陷的产生。死粘土没有湿态粘结力，造成型砂的抗拉强度差、韧性差，增大铸型的脆性，使砂型容易塌箱、掉砂，在浇注时砂粒容易掉落形成砂眼、毛刺、夹砂、结疤等铸造缺陷。在实际生产应用中，只能靠定量的加入新砂同时淘汰旧砂来降低型砂的含泥量，虽然能在一定程度上解决问题，但是生产成本必然会升高，而且大量淘汰旧砂对环保造成很大的压力。21世纪提倡“绿色铸造”，保护环境，实现可持续发展是我们的基本国策，因此研究对旧砂进行专门再生的设备和技术以减少旧砂的淘汰和新砂的加入，提高型砂质量，降低生产成本势在必行。
% X& V) V5 B2 ]二、CRG旧砂再生机及其系统介绍
& l/ o. ~% S' k3 [1、为解决旧砂再生的难题，常州市通力机电设备制造有限公司与有关研究所、高等院校共同研究开发出一种适合于目前铸造生产应用的以自主专利技术产权CRG旧砂再生机为主机的旧砂再生系统。这一系统主要采用高速“活动砂轮”原理，利用旧砂和耐磨铸件的撞击、摩擦以及旧砂和旧砂相互之间相互搓擦以去除砂粒表面的惰性膜，同时采用气力沸腾和抽风除尘相结合的办法除去死粘土等微粉，大大降低旧砂中的含泥量。该系统具有以下特点：
( ]) \& B% @2 ?7 ^! X; X$ Q; u3 G" G1)
投资小、见效快，且不用改变目前的工艺流程；
2)
. _& `) O4 J4 [2 O$ X$ s高效去除灰分，降低旧砂含泥量；
- D4 w. ]/ B, l. I3)
处理后砂粒更圆整，就有更合理的角形系数；
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可节省新砂的加入量；
5)
& g) @; u' U$ w7 o4 L8 u2 _型砂质量得到明显改善，降低铸件废品率。
2、再生系统典型工艺流程如下：

, t$ `7 V$ z" e! P& m: ~3、CRG旧砂再生机原理：
经过破碎、筛分、磁选后的旧砂在再生机主机上方的进砂导流斗里面通过定量加料装置定量后加入到再生机机内，机内高速旋转的再生盘将砂甩向反击圈，与反击圈切向搓擦碰撞，此过程我们称为硬再生，同时由于离心力的作用，使砂粒能在再生盘中形成一相对稳定的倒锥体，这一倒锥体形成一个类似于“活动砂轮”的机构；相对滞后进入再生盘的砂粒与这一“活动砂轮”发生搓擦，此过程我们称为软再生。经过软再生和硬再生的反复组合使旧砂砂粒表面的惰性膜脱落，旧砂中的微粉和砂粒分离。在高速旋转的主轴下面带有风机叶轮，形成强烈的轴向气流吹动向下流动的砂流，同时在上方配有除尘口抽风除尘，通过调节进风和除尘抽风风力大小关系，可以将砂粒中的微粉去除干净，达到旧砂再生的目的，也可以使旧砂达到稳定的含泥量。
$ M9 s: X" P, J9 Y下面为再生机机构简图：


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4、具体使用方式：根据各铸造车间具体工艺布置和生产情况不同，具体应用时可分以下几种情况：
a、简易造型式：此种作业形式的企业大多没有专业的砂处理生产线，设备简单，型砂质量比较差。此类情况可以将CRG旧砂再生系统作为旧砂处理系统使用，通过调整控制旧砂的含泥量，保留有效粘土和必要的灰分，处理后的再生砂直接送入混砂机中混制。此种方式设备投资少，占地面积小，适合于年产铸件5000吨左右的企业使用。
& g5 a7 o3 g3 q' p: W8 j% d* Vb、生产线嵌入式：此企业一般有自动砂处理和造型、浇铸生产线，型砂利用率高，循环速度快，旧砂有完整的破碎、筛分和磁选工艺设备，只需在原有砂处理线中增加一台再生机主机及必要的提升输送设备及相应的除尘系统就可以。旧砂根据需要可以选择部分或者全部进入再生机处理，可以根据具体需要随时调整，再生后的旧砂回流到砂处理线中使用。
1 a" O% I+ \3 V; g: U6 F# ic、废旧砂再生：对于一些大型铸造企业具有完善的砂处理线，可以采用生产线嵌入式形式，也可以采用单独再生的形式进行再生。生产中由于新砂和芯砂的加入，使得生产线中的总砂量越来越多而不得不淘汰掉一些旧砂，这些砂经过单独的CRG旧砂再生系统处理后可代替新砂加入到砂处理线中。
5、再生效果
. L9 n) u, n1 Q再生后的型砂，较再生前的型砂具有更低的含泥量，更均匀的粒度分布，更低的砂温，更洁净，且和新砂相比，具有更好的圆整度和热稳定性，所以能大大提高型砂质量，有利提高铸件质量（表面光洁、铸造缺陷降低），提高铸件成品率，且能大大降低新砂加入量及有效降低辅料加入量，从而节省生产费用，降低生产成本，提高企业的经济效益。
; }  |/ E+ @- D6 b6、一套完善的CRG系统再生应该是有两方面的概念：
* y4 l  N4 _7 ha、 将从生产线中淘汰的旧砂,或铸件打箱时粘结在铸件表面的旧砂，经过处理能代替新砂加入至砂处理系统中；
b、尽量去除旧砂中的死粘土等微粉，去除有机旧砂芯表面惰性膜、旧砂表面的瓷化膜，将其含泥量控制在工艺要求的范围内。
: H; l' W# Z) {' J4 ?8 v8 |9 N% T7、CRG再生机参数
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型号 5 h1 e5 v* x7 d3 ~+ L, z	CRG ' K" N: }/ `) l8 T# o. [3 i/ J 60 % {9 X) u$ R! ], Z9 I	CRG 7 |5 j( a; ?8 i* |( v 100 * k1 Z6 X  \1 D/ _! m6 q	CRG , M; f8 D: u# g 150 % o! Q2 D- _4 x# Z  ]( O	CRG 200 3 ]9 N4 r- S. Y) l. ?$ y	CRG + a' b1 @" {6 I* k1 v7 v8 p 300	CRG 5 ?1 L" ^  A1 b% c 400 0 E/ b* R- N  }4 R; s: ^* F9 O
生产率(t/h)	6 ! g+ k$ s/ h$ p9 J  b	10   T8 Y: C1 O# }/ r7 i* j7 t) R	15	20 4 a1 g8 [2 F% h7 s5 D	30	40
去泥率(%) 5 D0 o% U% d6 A6 z" V( p1 b	30～60	30～60 ' K5 b2 `: x0 n& W	30～60	30～60 4 v: @/ c8 f; C0 ~7 r- T; J6 c, Z	30～60 6 u/ e% b! H& J" Y5 t) N	30～60
回用率(%)	>90	>90 # K  E+ U) M: \( t7 B' j	>90 . H0 s. m- R6 r9 C: [8 b	>90 4 U4 A$ @$ G" b/ Q! y" X	>90	>90

三、再生系统在烟台胜地公司的应用实例
  \; V6 X! y; x* h5 @2 @烟台胜地公司是一家专业生产汽车刹车盘的企业，产品主要出口欧美地区，对产品的外观质量和内在质量要求都比较高。生产中旧砂由于长期循环使用含泥量比较高，造成型砂质量不稳定，影响产品质量，需要每天淘汰旧砂补充新砂来进行调节。经了解，该公司引进了常州市通力机电设备制造有限公司的CRG旧砂再生系统，具体工艺流程和工艺布置如下：

方案说明：烟台胜地公司的生产工艺流程是铸件经落砂机和砂箱、砂子分离后再单独进入落砂滚筒中清理铸件表面的砂子，同时进行冷却，落砂滚筒下面落下的砂子经1号斗提机提升到废砂斗中，然后经振动给料机给2号斗提机，提升到旧砂再生机里面，再生后的砂子经直线振动筛筛分后送入皮带机上面直接回到砂处理系统中或者落入活动砂斗。该系统通过PLC用废砂斗上面的上料位计控制系统的启动，用下料位计控制系统的停止，保证系统能自动运行。
因为这些砂子经过了铁水的高温烧灼，表面的惰性膜都已经烧焦粉化，经过再生机处理以后外面的膜全部脱掉，再生出来的砂子和新砂是一样的，而且这些砂子经过了铁水的高温烧灼，α石英相变为α磷石英，高温热膨胀量大大降低，粒度圆整均匀，角形因数≤1.30，铸造工艺性良好。现在已经能完全替代新砂用于制芯和混砂，取得了显著的经济效益。
附: 烟台胜地使用再生机后经济效益分析
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再生前制芯工部新砂每天使用量 : [& W/ y" W$ J6 J" ~	15.5吨 # H* c# L0 B0 K4 e2 }* ]
再生前混砂工部新砂每天使用量	1.2吨
再生前旧砂每天淘汰量 5 v3 r7 I& x* j: j4 o	约20吨 " I, ~9 c! C$ m8 H) g4 g1 ~' O
节约旧砂淘汰费用	20吨/天*20元吨*300天=120000元
再生后节约新砂经济效益 ' T5 g! m& U! ?" n( {: h5 M	(15.5+1.2)吨/天*300天*270元/吨=1352700元

参考文献：
1 赵克法 铸造设备选用手册 机械工业出版社 2001.4第二版
" o) a) q' L% e2 黄天佑 铸造手册第四册 造型材料 机械工业出版社2002.6第二版
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; |- I: S4 D, |& V. e  i[ 本帖最后由 linfeng116 于 2007-12-3 15:09 编辑 ]

leslee

最近随着环保力度的加大，粘土砂再生也逐渐越来越被重视，目前国内已有一汽、二汽等几家铸造厂新上了粘土砂再生系统。谢谢楼主的资料

sdsh

铸钢件用砂可能不行吧,成本压力太大了

lnez

现在国家要下大本钱来治理环境啦，环境破坏也太严重了，要发展绿色技术。要支持以下啦

linfeng116

这是我在中国铸造装备与技术2007-05期的论文，供大家参考交流，欢迎各位提出宝贵意见。谢谢