Способ сушки литейных форм и стержней Советский патент 1993 года по МПК B22C9/12 

fe

Сущность изобретения: в сушильную камеру циклически подаются горячий и холодный сушильные агенты, при этом время продувки холодным агентом в каждом цикле составляет 1,1-2 времени продувки горячим агентом. В каждом последующем цикле по отношению к предыдущему время холодной продувки увеличивают или уменьшают относительно времени горячей продувки. 2 з.п. 0-лы, 1 табл., 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к литейному производству, а именно к сушке литейных форм и стержней.

Известен способ нагрева теплоносителя при подаче его в печь с температурой, совершающей во времени циклические колебания, что достигается предварительной продувкой теплоносителя через регенеративную решетку.

При продувке теплоносителя через регенеративную решетку его температура возрастает во времени при нагреве решетки и уменьшается при охлаждении решетки. Способ применяется при нагреве воздуха в доменных воздухонагревателях, в мартеновских и регенеративных нагреоательных печах. Время продувки воздуха через регенеративную решетку (Ј) составляет -в зависимости от времени общего цикла (Јц)

или времени нагрева (Ј2) следуюцие величины.

Для воздухонагревателей, работающих в последовательном режиме

Ј„

« fc, + fct

nfr, ,

где п - количество воздухонагревателей в блоке;

или

е,«е

п - 1

В этом случае время продувки су- щественно в (п-1) раз меньше времени нагрева.

Для воздухонагревателей, работающих п попарно-параллельном режиме, мартеновских и .нагревательних регенеративных печей:

Ц

Ј, +Ј4

А 2

или

А

6 -т|

Ь

В этом случае время продувки равно - времени нагрепа.

Недостатком прототипа является низкие расходы топлива и низкая прочность литейных форм и стержней.

Скорость нагрева решетки горячими « дымовыми гаЗами выше скорости охлаждения ее воздухом. Разница в скоростях нагрева и охлаждения решетки связана с большим объемом дыма, проходяснабжается горелочным устройством. При супке регенеративная решетка разогревается дымовыми газами, образующимися от сжигания топлива. Температура сушильного агента во времени при этом постоянно увеличивается, что обеспечивает нагрев литейных форм или стержней без образования термических напряжений, приводящих к их разрушению. При достижении в рабочем пространстве печи предельно допустимой по условиям сушки данного материала температуры, отключается подащего через решетку (большей его ско- jg ча топлива и через горелочные устройростыо) и большей его плотностью в сравнении с воздухом. Кроме того, до температуры 800°С решетка греется не только конвекцией, а и излучением газов (компонентов дыма).

При времени продувки, меньшем или равном времени нагрева (Ј Ј), решетка не успевает за время одного цикла охладиться полностью, в ней, с течением времени, при циклическом нагреве и охлаждении происходит накопление тепла, что приводит ее к разогреву и повышению температуры сушильного агента. При таком способе сушки, самопроизвольное и нерегулируемое повышение температуры сушильного агента приводит к перегреву поверхности, форм и стержней, что снижает их прочность и повышает расход топлива.

Целью изобретения является экономия расхода топлива и увеличение прочности форм и стержней.

20

25

30

35

ства подается только воздух. Холодный воздух, проходя через регенеративную решетку, нагревается и попадает в рабочее пространство печи. Поскольку температура горячего воздуха несколько ниже температуры кладки печи и форм или стержней, подвергаемых сушке, и при продувке происходит постоянное уменьшение температуры решетки, то этот период сушки проходит с постепенным понижением во времени температуры сушильного агента и, следовательно, просушиваемых материалов. Длительность продувки холодным агентом в 1,1-2 раза больше длительности продувки горячим агентом. Это связано с тем, что интенсивность теплоотдачи при продувке через решетку дыма выше, чем при продувке холодного воздуха.

Уменьшение длительности продувки холодным агентом по сравнению с длительностью продувки горячим агентом менее, чем в 1,1 раза приводит к тому, что с течением времени в решетке будет накапливаться тепло, темпе- ратура сушильного агента превысит предельно допустимые по технологии сушки значения, что приведет к перегреву йорм или стержней, резкому снижению их прочностных свойств, перерасходу топлива.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно к известным признакам, заключающимся в периодической подаче в сушильную камеру горячего и холодного сушильных агентов, время продувки холодным агентом в 1,1-2 раза больше времени продувки горячим агентом, а величину отношения времени продувки холодным агентом к времени продувки горячем агентом по ходу сушки увеличивают или уменьшают, например, по арифметической прогрессии, при этом в обоих случаях время холодной продувки изменяется в интервале 1,1-2 времени горячей продукции.

Способ осуществляют следующим образом. Сушильная печь оборудуется теплоаКкумулирукщей камерой, имеющей развитую поверхность теплообмена, например, регенеративной решеткой, и

снабжается горелочным устройством. При супке регенеративная решетка разогревается дымовыми газами, образующимися от сжигания топлива. Температура сушильного агента во времени при этом постоянно увеличивается, что обеспечивает нагрев литейных форм или стержней без образования термических напряжений, приводящих к их разрушению. При достижении в рабочем пространстве печи предельно допустимой по условиям сушки данного материала температуры, отключается подаg ча топлива и через горелочные устрой0

5

0

5

0 45

50

55

ства подается только воздух. Холодный воздух, проходя через регенеративную решетку, нагревается и попадает в рабочее пространство печи. Поскольку температура горячего воздуха несколько ниже температуры кладки печи и форм или стержней, подвергаемых сушке, и при продувке происходит постоянное уменьшение температуры решетки, то этот период сушки проходит с постепенным понижением во времени температуры сушильного агента и, следовательно, просушиваемых материалов. Длительность продувки холодным агентом в 1,1-2 раза больше длительности продувки горячим агентом. Это связано с тем, что интенсивность теплоотдачи при продувке через решетку дыма выше, чем при продувке холодного воздуха.

Уменьшение длительности продувки холодным агентом по сравнению с длительностью продувки горячим агентом менее, чем в 1,1 раза приводит к тому, что с течением времени в решетке будет накапливаться тепло, темпе- ратура сушильного агента превысит предельно допустимые по технологии сушки значения, что приведет к перегреву йорм или стержней, резкому снижению их прочностных свойств, перерасходу топлива.

Увеличение длительности продувки холодным агентом по сравнению с длительностью продувки горячим агентом более чем п 2 раза нецелесообразно, поскольку, несмотря на повышение прочностных свойств форм или стерж- .ней увеличивается длительность сушки, снижается производительность сушила.

П процессе сушки величину отношения длительности продувки холодным агентом к длительности продувки горячим агентом целесооОразно упеличивать либо умены.зать, например, по арифметической прогрессии, однако во всех случаях время .холодной продувки в цикле изменяется в интерва- | ле 1,1-2 времени горячей продувки. Целесообразность увеличения или уменьшения отношения длительности продувки холодным агентом к длительности продувки горячим агентом определяется составом формовочной смеси. Если в состав формовочной смеси, кроме основных компонентов, песка и глины, входят связующие добавки, спекание которых происходит при высоких температурах (350-(400°С) и прочность формы и стержня определяется спеканием и глубиной прогрева формы или стержня, в этом случае величину отношения длительности продувки холодным агентом к длительности продувки горячим агентом целесообразно увеличивать. Это приводит к увеличению глубины прогрева форм и стержней за один цикл в последующие периоды сушки по сравнению с предыдущими. Поскольку прочность форм или стержней по ходу сушки возрастает, дополнительные температурные напряжения, возникающие

Таким образом, проведенные срав нительные исследования лабораторны

при этом, не приводят к их разрушению 30 испытаний показали, что применение

при увеличении отношения периодов продувки по арифметической прогрессии, но позволяют существенно сократить длительность сушки и расход тепловой энергии.

Если формовочная смесь состоит из песка и глины, то максимальная температура сушки имеет ориентировочные значения, а продолжительность сушки не регламентирована, в этом случае величину отношения длительности продувки холодным агентом к длительнос- ти продувки горячим агентом целесообразно уменьшить, например, по арифметической прогрессии. Это позволит существенно снизить расход топлива и продол чительность сушки без изменения прочностных свойств высушиваемых форм или стержней.

На фиг.1 показан температурный режим сушки, когда длительность продувки холодным агентом в 1,1-2 раза больше длительности продувки горячим

агентом

(

л т /v

С 4 - . L-/

); на фиг.2 - темпредлагаемого способа по сравнению известным позволило на 25% снизить расход топлива и повысить прочност стержней на 20%.

35 Пример конкретного примене ния способа при использовании двух проводных горелок высокого давления Литейные стержни сушатся в камер ном сушиле периодического действия

40 Сушильный агент формируется в топке представляющей собой камеру, верхня масть которой заполнена регенератив ной реиеткой и снабженной горелочны устройством. Для сжигания природног

45 газа используются двухпроводные горелки высокого давления. Продолжительность сушки составляет А ч. Про должительность цикла -1ч.

Проходя через регенеративную ре50 шетку, дымовые газы разогревают ее и, поступая в рабочее пространство, нагревают стержни. При этом темпера тура сушильного агента во времени плавно возрастает от 20°С до 50вС.

gg Продолжительноеть разогрева составл ет 25 мин. После чего отключается п дача топлива и через регенеративную решетку продувается холодный воздух Продолжительность продувки составля

пературный режим сушки, когда величина отношения длительности продувки холодным агентом к длительности продувки горячим агентом по ходу сушки

Ь

1

/ ЫС IL. ,

(.-,S 1

С- - л iv ,-v. II / ,

-г г --2

на

фиг.З - температурный режим сушки, когда величина отноиения длительности продувки холодным агентом к длительности продувки горячим агентом

f ( 12

0

5

0

5

по ходу сушки уменьшается л1 лл с

ЛТ лй)

L-i -г

Предлагаемый способ использовался в лабораторных условиях. Осуществлялась сушка цилиндрических стержней диаметром 50 мм и высотой 50 мм из формовочной смеси следующего состава, %:

песок9,5

жидкое стекло ,0 вода1,5

В идентичных условиях осуществлялась сушка испытываемых образцов. Проведен сопоставительный анализ показателей работы способа, взятого за прототип, и заявляемого. Результаты испытаний по изобретению и по прототипу представлены в таблице

Таким образом, проведенные сравнительные исследования лабораторных

0 испытаний показали, что применение

предлагаемого способа по сравнению с известным позволило на 25% снизить расход топлива и повысить прочность стержней на 20%.

Пример конкретного применения способа при использовании двухпроводных горелок высокого давления. Литейные стержни сушатся в камерном сушиле периодического действия.

Сушильный агент формируется в топке, представляющей собой камеру, верхняя масть которой заполнена регенеративной реиеткой и снабженной горелочным устройством. Для сжигания природного

газа используются двухпроводные горелки высокого давления. Продолжительность сушки составляет А ч. Продолжительность цикла -1ч.

Проходя через регенеративную решетку, дымовые газы разогревают ее и, поступая в рабочее пространство, нагревают стержни. При этом температура сушильного агента во времени плавно возрастает от 20°С до 50вС.

Продолжительноеть разогрева составляет 25 мин. После чего отключается подача топлива и через регенеративную решетку продувается холодный воздух. Продолжительность продувки составляет 35 мин, при этом отношение времени продувки холодным агентом к времени продувки горячим агентом равно 1,.. Температура сушильного агента во времени при этом снижается от до 20°С.

Работа камерного сушила пбриоди- .ческого действия по предлагаемому способу в сравнении с существующими позволяет снизить расход топлива и повысить прочность форм и стержней.

Способ может быть применен при сушке линейных форм и стержней на металлургических и машиностроительных заводах.

Показатели

Расход топлива на сушку, м3/час30

Прочность, образца на разрыв по

холодному, кг/см2 (Ю5 Па)3,7

Характер твердения образца, %100

Продолжительность сушки, мин2k

Продолжительность цикла, мин6

Продолжительность продувки горячим агентом, минk

Продолжительность продувки холодным воздухом, мин-2

Лормула изобретения

ДУВКИ горячим агентом.

По про- I По изобре- тотипу I тению

22

,2 100 6

2,5 3,5

г/с г

ЈW/

Фиг. 2

РигЗ