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覆膜砂旧砂热法再生工艺

2020-06-03 09:47:33 青岛中铸自动化科技有限公司 阅读

覆膜砂工艺具有强度高、发气量低、溃散性好、成本相对低廉等特点,在国内外都得到了广泛应用。齐齐哈尔市车城铸造公司是生产铁路货车用铸钢件的专业公可j采用覆膜砂工艺生产上旁承‘旁承座等铸件,年使用覆膜砂近3 000 t,生产中产生了大量的覆膜砂旧砂。为了这部分旧砂进行回收再利用,不仅解决了旧砂的再生问题,减少了旧砂排放对环境造成的污染,降低了生产成本,而且由于再生砂的使用,,提高了覆膜砂的性能,稳定了铸件的质量,降低了铸件的废品率,综合经济效益得到了进一步提高。
一、旧砂的回收再生
生产铸钢件用覆膜砂为70/140大林擦洗砂。浇铸后产生黑色或红棕色的旧砂,旧砂的砂粒表面残留部分树脂膜,若不将其去除就无法重新覆膜再使用。目前,覆膜砂旧砂再生有效的方法是热这再生。热法覆膜砂旧砂再生装置的原理是:经破碎、筛分和磁选的旧砂被均匀加入燃烧室,燃烧室中形成200~270 mm厚的砂层。燃烧室内的沸腾风机将整个面上的旧砂上下搅动并呈流态,燃烧室内的高温热气流使包裹在砂粒表面的树脂膜燃烧,达到旧砂再生的艮鳆夕,随着物料的连续加入,经过焙烧的旧砂呈波浪形逐渐向出料端运动,延长了旧砂在燃烧室内的停留时间,树脂膜被充分燃烧掉,同时砂粒间相互冲击和摩擦,进一步增强了旧砂的再生效果。最后再生砂从出料口流出,微粉及烟尘经除尘器管路由除尘器收集排出。
二、旧砂热法再生的影响因素
实践表明,加热温度、加热时间以及旧砂在燃烧室内的沸腾状态是影响覆膜砂旧砂热法再生的重要因素。由表l可以看出,加热时间不同,随着加热温度的升高,灼烧减量逐渐增加:加热温度相同,随着加热时间的延长,灼烧减量逐渐增加;当加热温度高于650℃时,随加热温度的提高,灼烧减量缓慢增加,加热温度成为影响灼烧减量的主要因素。
不同加热温度和时间,覆膜砂旧砂的显微特征是不同的。在450℃加热5-15 min,全部砂粒表面呈现黑色流质玻璃状,加热时间再长砂粒也不会呈现砂子原色。在550℃加热5 min,大部分砂粒表面呈现黑色流质玻璃状,有少部分砂粒表面露出砂子的原色,但砂粒表面有少量碳黑;在550℃加热10 min,大部分砂粒表面呈现砂子的原色,少部分砂粒表面为浅黑色;在550℃加热15 min,全部砂粒表面呈现砂子的原色。在650℃加热5~15 min,全部砂粒表面均呈现砂子的原色。
当加热温度低于650℃时,加热温度相同,随加热时间的延长,砂粒表面的碳黑减少:加热时间相同,随加热温度的升高,砂粒表面的碳黑减少。因此在低于650℃时,加热温度和加热时间均影响旧砂的再生效果。当加热温度高于650℃时,即使加热时间缩短,也可以使砂粒表面恢复到原有的颜色,这时加热温度成为主要影响因素。由此可以确定覆膜砂旧砂再生温度应大于650℃。
三、旧砂热法再生工艺试验
1、热法再生砂与新砂的对比试验
粒形
试验用新砂为大林擦洗砂70/140,粒形为口一△,其中△的体积分数约占28%取热法再生砂在立体显微镜下观察,其粒形为口,其中△的体积分数约为8070口由此可见9再生砂和新砂相比,其粒形更趋完整。
粒度
取新砂和再生砂分别进行粒度试验,试验结果再生砂四筛集中率为97.58%,新砂四筛集中率为97.18%,再生砂较新砂集中度稍有增加。
角形系数
由于直接测量角形系数比较困难,而角形系数与砂子的容重成反比【3】,为此分别取新砂和再生砂测量其容重。结果新砂容重为164.7 g/100 mL,再生砂容重为167.1 g/100 ml在铸造生产中用角形系数衡量砂粒的粒形。角形系数大的砂子粒形不好,在相同工艺条件下,混制出的覆膜砂强度低a从试验结果可知,再生砂容重大,说明其角形系数较小,砂子的粒形得到了改善,砂粒更趋圆整,混制出的覆膜砂强度更好。
发气性
取新砂、再生砂各lg,在8 5 0℃下进行发气性试验,测得新砂发气量为0.24 mL/g,再生砂发气量为0.08 mL/g再生砂的发气量远小于新砂。这主要是在热法再生过程中,由于受热使砂粒表面及混于砂中的杂质气化、分解,如云母中的结构水在高温下逸出,一些金属氧化物高温下的分解等,结果导致热法再生砂的发气量低于同神新砂。
2、砂子种类对覆膜砂工艺性能的影响
不同比例再生砂与新砂所制覆膜砂的性能试验结果。可以看出,随再生砂加入量的增加,覆膜砂的热态抗拉强度、常温抗拉强度逐渐提高,发气量逐渐降低。说明采用再生砂制得的覆膜砂,其各项性能都得到了改善。
四、生产应用
采用覆膜砂工艺生产上旁承、旁承座、底门托、底门轴托等铸钢件。最初采用新砂生产的覆膜砂制造壳型,铸件产生较大的变形,并出现粘砂、气孔等铸造缺陷,铸件废品率较高。为解决铸件粘砂、气孔、变形等问题,用再生砂生产的覆膜砂制造壳型,经一年多的生产实践,铸件废品率始终稳定在5%左右。热法再生砂低发气性和低热膨胀性在降低铸件的废品率方面起了主要作用。另外,再生砂生产的壳芯覆膜砂在缓冲器壳体上应用也取得了较好的效果,不仅解决了结壳不均匀、结壳厚度不够等问题,更重要的是提高了壳芯覆膜砂的强度,避免了钢水钻芯,大大降低了铸件的废品率。
通过生产应用试验表明,再生砂生产覆膜砂,具有较高的强度、较低的发气量和热膨胀系数,对于铸钢件易出现的气孔、粘砂、变形等问题有明显的效果,大大降低了铸件的废品率,保证了产品质量。
五、结论
1)再生砂与新砂相比,砂粒更趋圆整,粒度分布更均匀,角形系数稍有降低。
2)随再生砂比例的增加,所制覆膜砂的热态抗拉强度、常温抗拉强度均有所提高,发气量有所降低。
3)采用再生砂制备的覆膜砂实际浇注铸件,解决了其粘砂、气孔、变形等问题,使铸件的废品率大大降低。