Способ регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей и устройство для его реализации Советский патент 1983 года по МПК B22C5/04 B01F9/08 B02C17/10 

2, Устройство для регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, содержащее вращаемый вокруг горизонтальной оси барабан с приводом, загрузочное приспособление, перемешивающий орган и отсасывающее приспособление, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности процесса регенерации, оно снабжено ударным механизмом, установленным внутри барабана

соосно. оси барабана и выполненным в виде вращаемых лопастей.

3. Устройство по п.2, отли ча ющее с я тем, что отсасывающее приспособление расположено между вращаемой стенкой барабана и ударным механизмом.

k. Устройство по пп. 2 и 3, о т ли чающееся тем, что оно снабжено разбрызгивателем для подачи обрабатывающей жидкости, установленным внутри барабана.

1- Способ регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, включающий механическое перемешивание регенерируемой формовочной смеси вращением рабочего органа и отсос воздуха из барабана, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности процесса регенерации, в ходе перемешивания регенерируемой формовочной смеси ее подвергают химической обработке ., ся сд ел оо ю ю в J фие.У

Изобретение относится к технологи и оборудованию для регенерации литей ных песчано-глинистых формовочных смесей. Известен способ и оборудование для регенерации формовочных смесей и 2 . Согласно технологии отработанную формовочную смесь вначале размельчают, затем прокаливают при 550 1300®С, а далее подвергают очист ке путем трения зерен друг о друга механическим и (или) пневматическим способом. Недостаток данной технологии обус лавливается применением значительног количества оборудования, через которое последовательно проходит обрабатываемый материал, высокими расходами электроэнергии, особенно при прокаливании. Кроме того, неизвестно, можно ли даже после предшествующего прокаливания в достаточной степени удалить пригоревшие на зернах глинис тые оболочки только путем трения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ycтpoйctвo для регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, содержащее Вращаемый вокруг горизонтальной оси барабан с приводом, загрузочное приспособление, перемешивающий орган и отсасывающие приспособления З . Цель изобретения - повышение эф фективности и экономичности процесса регенерации Поставленная цель достигается тем что согласно способу регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, включающему механическое перемешивание регенерируемой формовочной смеси, враидением рабочего органа и отсос воздуха из барабана, в ходе перемешивания регенерируемой формовоч:ной смеси ее подвергают химической обработке. Устройство для регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, содержащее вращаемый вокруг горизонтальной оси барабан с приводом, загрузочное приспособление, перемешивающий орган и отсасывающее приспособление, которое снабжено удар.ным механизмом, установленным внутри барабана соосно оси барабана и выполненным в виде вращаемых лопастей. Отсасывающее приспособление расположено между вращаемой стенкой барабана и ударным механизмом. Устройство снабжено разбрызгивателем для подачи обрабатывающей жидкости, установленным внутри барабана. На фиг. 1 показано устройство, вертикальный разрез (перпендикулярно оси барабана); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1, Комбинированную обработку ударом и очисткой при одновременном пылеулавливании можно осуществить в одной установке без многократного пересыпания песка в различных агрегатах, Предшествующее размельчение комков и особенно прокаливание становятся ненужными. Способ осуществляется порционно, непрерывный процесс не дал 1 хороших результатов. Целесообразно после механической обработки подвергать песок последующей химической обработке, в результате которой остаточные мелкие фракции сцепляются с поверхностью очищенных зерен песка и при этом закрываются микропоры зерен„ Такая последукиэя обработка производится в одном и том же устройстве

Пг1средством ударной обработки быстро размельчаются имегдйеся комки отработанной формовочной смеси, а затем в результате многократных интен; сивных ускорений, замедлений и очист- д ки производится сошлифование хрупких пригоревших глинистых оболочек с зерен песка Посредством сухой очистки относительно мягкие шламы, имеющиеся в высушенном и связанном состоянии, ., а таюке мягкие зерна углесодержащих компонентов вначале истираются в порошок, с целью отделения фракций от компактных зерен песка способом воздушной сепарации. Далее под действи- j ем очистки проихсодит постепенное необходимое округление до этого многогранных зерен песка Важно, чтобы выделение шламов и производигой постоянно пыли осуществлялось непрерывно, так как во время механической обработки имеет место большой выход таких порошкообразных компонентов и слишком большая доля в массе песка снижала бы ударное и очистное усилие,

0(5наружено, что указанные комбинированные граничные условия а свойствах регенерированной формовочной смеси, а именно: менее 2% шламов (тое. фракции 20 м, менее 1% активной глинистой связки (обе величины отно- 35 сительно веса основной массы), менее 8% степени образования оолитов зерен являются минимальными условиями для успешного повторного использования вместо свежего песка, чтобы 40 общепринятые химические связующие вещества не теряли своей эффективности и расход их был в экономически приемлемых пределах. (Степень образования оолитов определяется как доля 45 пригоревших оолитовых оболочек глинИстой связки, зафиксированных на зернах песка, относительно вымытой и прокаленной при песочной фракции 20fU} 50

В определенных случаях целесообразно установить граничные условия и для потерь при прокаливании, обусловленных угольной пылью, и продлить время регенерирующей обработки до тех 55 пор, пока в отработанной формовочной смеси их будет менее 1,5 Необходимое время обработки для достижения

указанных граничных условии различно в соответствии с данными в песке и рассчитывается простыми опытами. Как правило, во время обработки выдерживаются не все граничные значения одновременно. Затраты на обработку в некоторых случаях можно уменьшить посредством того, что вначале прекращают механическую обработку (ударная . и/или очистная) и еще продолжают- выделение мелких фракций (пылеудаление). Для повторного использования, в частности относительно потребности в связующих веществах, целесообразно дальнейшее уменьшение содержания шлама и глинистой связки ниже заданных пределов. Сухое обеспыливание, например воздушная сепарация, увеличивает затраты, , несоразмерно увеличивает время обработки. Последующая химическая обработка за сухой регенерацией целесообразна, при этом не только полностью удаляются мелкие фракции в результате их связывания на поверхностях зерен, но и закрываются оолитные остатки оболочек.

Таким образом, отработанная формовочная смесь регенерируется в такой степени, что она по составу и структуре лишь незначительно отличается от доброкачественного свежего песка, В качестве меры расхода связующих веществ, в первую очередь с точки зрения экономичности и технического использования, используют то количество льняного масла в пробе песка, которое необходимо для получения прючности на сжатие ТОО кт/см стандартных испытуемых образцов, прошедших обработку в печи в течение 2 ч при 230°С и затем охлажденных в эксикаторе. Для лучших кварцевых песков требуется 1,4-1,5 льняного масла, и величины, полученные по сравнению с ними в регенерированных формовочных смесях, позволяют дать оценку экономичности регенерирующей обработки.

Активный бентонит довольно гигроскопичен и при комнатной температуре впитывает 10-15 влажности из кружьющего воздуха, в результате чего становится мыльным и жирным, В горячем сухом состоянии он, наоборот, тверд хрупок и легко подвергается очистке, поэтому условием успешной регенерирующей обработки, особенно хорошего обеспыливания, является достаточная степень сухости обрабатываемого материала. Обычно это обеспечивается при температуре отработанной формовочной смеси 50-150 С в начале обработки, Здесь с преимуществом использовать теплоту литья из предыдущего процесса использования отработанной формовочной смеси о В противном случае, когда между разгрузкой и регенерацией проходит длительное время, целесообразно предварительно нагревать порции отработанной формовочной смеси до указанного интервала температур, но предпочтительно не выше . Установлено, что песок до обработки очисткой нагревается сам от теплоты трения. Как правило, регенерированная формовочная смесь используется с добавкой определенного количества сев жего песка и преимущественно при изготовлении стержней применяется с употребляемыми в ней химически отвердевающими неорганическими или органическими связками„ Обычно регенерат повторно используют в том же процессе, в котором был выход отработанной -формовочной смеси. Но в зависимости от экономических условий возможно его использование в другом процессе поскольку наряду с проблемой заготовкм свежего песка (расходы, пригодные источники) существенными для реге нерации отработанных формовочных смесей могут быть также расходы и трудности, связанные с ликвидацией отработанных формовочных смесей, а также проблемы окружающей среды. Как продукт, perejriepaT вследствие не устраненной полностью отработанной фор- мовочной смеси, прежде всего из-за ос таточных оолитов, может иметь по срав нению со свежим кварцевым песком лучшие для литья свойства, например мень шую склонность к дефектам, вызываемым расширением, к образованию трещин от нагрева, к пригоранию, а также значительно сниженную интергранулярную пористость и зафиксированную на поверхности зерна оболочку из остаточных мелких фракций, как результат возможной последующей химической обработки, Способ регенерации осуществляется следующим образом. Таблица поясняет эффект описанной регенерирующей о1бработки двух отработанных формовочных смесей В и С из различных литейных, В устройстве регенерации проводят комбинированную обработку ударом и очистку с непрерывным обеспыливанием 15 мин, затем 5 мин только пылеосаждение. После этого производят последующую химическую обработку, в результате которой еще раз значительно снижается потребность в льняном асле .. Общие потери при V 1,85 прокаливании, % N 0,1 0,5 Степень образова- V 16,2 10,0 ния оолитов N 8,0 2,2 Содержание свя- V 4,1 5,3 зующего бенто- N 0,8 0,5 нита, % Потребность в N 2,4 1,3 льняном масле Последующая химическая обработка (добавки в мм на 100 кг песка) Концентрированная фосфорная кислота для предваритель ной нейтрализации 60 Связуюи1ая фенольная смола 800 250 Паратолуолсульфокислота300Потребность в ьняном масле посе химической обработки, % 1,35 отребность в льняом масле примененого свежего кваревого песка, (сравнение), 1,1 1,25 V - состояние до механической обработки; .N - состояние после механической, но до последующей химической обработки о Связующая фенольная смола для последующей обработки отаерждается с добавками паратолуолсульфокислотой или с имеющимися в песке кислыми веществами уже в холодном состоянии, пропитывает имеющиеся поры зерен песка и фокусирует остаточные мелкие фракции на поверхности зерен песка. Песок С имеет лучшие условия для регенерации: достаточно непродолжительной механической обработки без по следующей химической о Последующая химическая обработка заключается в том, что песок после механической обработки интенсивно смешивают с пропиточной и фиксирующей жидкостью, количество которой со ответствует его водопоглотительной способности„ Мелкие фракции равномер но покрывают зерна, фиксируются в ви гладкой оболочки, становясь твердой .4 .-. составной частью зерна, поэтому не смешиваются с добавляемыми позднее связующими веществами и не могут химически и/или физически влиять на не го. Тем самым последующая обработка обеспечивает нейтрализацию песка при необходимости и фиксирование остаточ ной пыли для того, чтобы сделать ее совмебтимой с химическими связующими веществами, а также для улучшения ги гиены труда Для обработки можно применять неорганические или органические вещест ва, отверждающиеся в холодном или го рячем состоянии Экономически предпо тительны системы, отверждающиеся в холодном состоянии.Принимаются во вни мание концентрированные фосфорные кислоты с добавкой гидроокиси алюминия и/или с последующей сушкой обрабатываемого песка при 300-350 0, и раствор монофосфата алюминия с добав кой гидроокиси алюминия и/или последую щей сушкой при 300-350 Со Способы обработки фосфорными кислотами и мо; нофосфатом алюминия можно также комбинировать друг с другом. Затем во внимание принимаются жидкое стекло с последующей сушкой обрабатываемого песка, причем одновременно в кислом песке достигается эффект нейтрализации, отвердевающие в холодном состоя нии синтетические смолы-, отвердевающие при кислотах, например паратолуо сульфокислотах или фосфорных кислотах, употребляемых в литейных в качестве связующих веществ песка, орга -нические «леящие вещества всех видов с последующей воздушной сушкой или горячей сушкой для удаления.растворителя и неорганических клеев, например, кремнистых рассолов. Во многих случаях достаточно зафиксировать на зернах песка остаточный шлам, остающийся после очистки, с помощью небольшого количества воды(наиболее экономично это сделать в барабане в соответствии с изобретением). На чертеже изображено peгeнep C/ющее устройство. Регенерирующее устройств, работающее порционно, содержит цилиндрический барабан 1 с лежащей, предпочтительно горизонтально осью, который по периметру снабжен дверкой 2 для загрузки и разгрузки порции отработанной формовочной смеси 3. Барабан } опирается на приводные ролики А, которых 5 установлены в стойках 6 на подшипниках и приводятся во вращение двигателем 7 через редуктор 8. Соосно с осью барабана в основании 9 с обеих сторон барабана установлены неподвижные полые оси в виде отрезков труб 10 и 11. На каждом, .отрез-, ке трубы 10 и 11 установлены диски 12 из листового металла, каждый в плоскости торцовых стенок барабана. Оба диска 12 закрывают соответствую- . щий вырез в виде круга в каждой торцовой стенке барабана, причем круговая цель перекрыта соответствующим уплотнением, например кольцебой резиновой лентой 13 закрепленной изнутри на соответствующем диске 12. В обоих отрезках труб 10 и 11 установлен на подшипниках вал-Н, приводимый во вращение двигателем 15 со сравнительно высоким числом оборотов, на котором внутри барабана 1 установлен ударный инструмент 16, у которого параллельные оси ударные траверсы вращаются в одинаковом или (лучше) в противоположном направлении относительно барабана (см. двойную стрелку на фиг. 1). В верхней части барабана 1 установлен неподвижный сбрасыватель 17 проходящий вблиои.,внутренней стенки барабана паралельно образующей линии и снабженный боковыми листами 18. Между ударным инструментом 16 и сбрасывателем 17 предпочтительно а соединении с ним, установлено пылеулавливающее устройство в виде всасывающего короба 19. Сбрасыватель 17 всасывающий короб 19 выходящая из него всасывающая труба 20, а также радиальная распорка 21 с преимуществом образуют жесткий блок, который жестко соединен с обоими неподвижными отрезками труб 10 и 1 К Всасывающая труба 20 входит внутрь отрезка трубы 11, который через фильтр 22 соединен с воздуходувкой 23 производящей всасывающий поток воздуха во всасывающий короб 19 В одном из вариантов сбрасыватель не устанавливают ; песок падает таким образом на ротор о Приводные двигатели 7 и 15 а так же воздуходувка 23 в соответствии с требованиями эксплуатации можно вклю чать и выключать отдельно Во вращающемся барабане 1 от лежащей в нижней части барабана сухой отработанно формовочной смеси 3 постоянно поднимается наверх слой песка 2А под действием центробежной силы и внутренне го трения Число оборотов барабана должно быть таким, чтобы было обеспе чено захватывание песка. Когда слой песка 2k наталкивается на сбра.сыватель 17 он отделяется от стенки барабана и направляется подающим потокам 25 вниз к оси барабана Подающий поток попадает затем в зону ударных траверс быстро вращающегося ударного ;инструмента 16 и отбрасывается им в виде струи 26 наружу на стенку бараб на и оттуда вновь направляется вниз. Таким образом масса отработанной фор мовочной смеси находится в барабане в постоянном вращении При столкновении падающего потока 25 с ударным механизмом песок пол чает сильное в виде удара ускорение, а при столкновении с внутренней стен кой барабана он соответственно получает сильное в виде удара замедление Эти ударные нагрузки постоянно повто ряются, так как масса песка в течени обработки от 1/ до 1 ч совершает большое число оборотов Кроме того, при вращении wacca песка интенсивно очищается путем постоянного движения Зерен песка друг о друга, трения о стенку барабана и прежде всего благо даря повороту слоя песка 2k на сбрасывателе и при ударе ударной траверсы на пакет песка из падающего потока 25 Пыль, образующаяся в массе песка при данной механической обработке, непрерывно выделяется описан122. 10 ным пневматическим пылеулавливающим устройством и собирается в фильтре 22, Особенно благоприятной для эффективного пылеулавливания является установка всасывающего короба 19 со всасывающими отверстиями около падающего потока 25, вследствие чего осуществляется воздушная сепарация из разрыхленной массы песка. Приточный воздух может поступать в барабан через уплотнения выполненные в виде заслонок и через трубу 10 или через особые входные отверстия (не показаны),, предпочтительно в шайбах 27. Пример Устройство выполнено внутренним диаметром барабана 1 м и, с диаметром ударного механизма 0,6 м При числе оборотов барабана 0„7 с окружная скорость вращения песка по барабану около 2,2 м/с и при числе оборотов ударного механизма 2,7 с скорость удара траверс о песок приблизительно м/с Данная окружная скорость является определяющей для силы ударного ускорения и затем для замедления при столкновении песка с барабаном и в любом случае должна составлять по меньшей мере около 30 м/с Целесообразно после достаточной механической обработки песка остановить привод ударного механизма и в течение некоторого времени продолжать обеспыливание при вращающемся барабане Подобным образом отсасывается меньше песка При необходимости последующую химическую обработку можно провести также в барабане 1 С этой целью устанавливают разбрызгивающее приспособление для распределения обрабатывающей жидкости в порции песка, предпочтительно в виде сопла, которое монтируют в зоне падающего потока 25 С помощью этого разбрызгивающего приспособления можно простым способом распределить необходимое количество жидкости в порции песка при остановленном ударном механизме и выключенном пневматическом пылеулавливакнцем устройстве, но при работаххцем барабане К Как J1paвилo, количество жидкости настолько мало, что она полностью впитывается микропора ми зерен песка и остаточными фракциями шлама, поэтому песок сохраняет сыпучесть. W//7////7/Y// 27ff 5 фиг. 2 0