消失模砂处理工艺

消失模铸造的砂处理5.1概述消失模的砂处理设备是消失模铸造的最主要设备之一。

它既是铸造质量稳定的关键设备，又是提高生产率的重要保证，同时通过砂处理设备还可实现“空中无粉尘，地下无型砂”的绿色铸造工艺要求。

没有配置砂处理系统的消失模铸造工艺，很难展现出消失模铸造，生产环境优良的特点和确保产品质量的稳定性。

5.2 砂处理系统的作用1）筛除型砂中杂质、砂块、铁片等杂物；2）磁选清除型砂中的铁豆等；3）将型砂温度降至50℃以下，使其达到造型填砂技术要求所规定的温度范围之内；4）清除由于涂料的混入和型砂的裂解而掺人型砂中的粉尘，以保证型砂良好的透气性和实现“空中无粉尘”的要求；5）储存型砂。

以便实现整个铸造生产过程中地下无型砂的环保要求。

同时，防止在落砂、造型工序不能同步作业时形成的相互干扰和制约，起到缓冲的作用；6）进行型砂的输送。

实现从落砂到填箱的输送自动化，摆脱对人工的依赖，以改善作业环境和工作条件。

5.3砂处理系统的工艺流程落砂振动输送筛分提升冷却提升中间储存砂库皮带输送在线砂库填箱、造型砂处理系统工艺流程图新砂根据需要量，可不定期地在落砂栅格处加入。

5.4 砂处理系统的设计原则由于砂处理量的差异，自动化程度要求的区别和环境温度、地域的不同，使砂处理的配置也有较大的差别。

因此设计者需遵循如下的原则：1）在满足用户的生产纲领及工艺质量要求的同时，还应具备一定的再发展空间；2）结合企业不同的生产特点和作业环境，在设备布局上，要充分考虑工艺流程的合理性，通盘考虑到生产的组织、设备的维护、废料的处理等因素。

既有利于生产管理、设备维护、又要有利于物流的畅通，有效避免“瓶颈”交叉，为日后的生产安排、设备维护带来方便；3）在设备的配置上，以安全可靠，低成本运行，保护环境为原则，在确保适应铸造生产环境，满足工艺质量需求的前提下，尽可能降低一次性投资费用和设备装机容量，提高设备的可靠性，减少易损件的数量，从而降低设备的运行成本，为最大限度地提高企业经济效益奠定良好的基础；4）出砂能力（小时用砂量）和日储砂量的确定，是关系到砂处理系统投资规模的重要指标，因此，必须根据铸件的日产量，日作业班次，砂箱尺寸和熔炼设备（电炉、冲天炉）等因素科学、经济、合理的选择，防止砂处理系统投资过大，有效利用率过低或者不能满足生产节拍，影响生产任务完成的弊端发生；5）要根据地域和小时处理砂量的大小来确定是否采用二级冷却，不可千篇一律造成投资费用的增加；6）根据造型砂的材料来确定冷却方式，对于密度较大的造型材料如：宝珠砂等，适宜配置滚筒式冷却设备，对于密度不大的造型材料如：石英砂、镁橄榄石砂等，适合于沸腾式冷却设备；7）充分考虑用户对投资费用的接受程度。

在如何选择砂处理线的配置时（机械化、自动化还是简易线）一定要充分考虑既能保证生产需要，又能让用户在资金投入上可以接受的因素。

5.5 砂处理常用设备5.5-1 振动输送筛分机图5-1振动输送筛分机1-弹簧2-振动筛3-底座4检查门5-振动电机振动输送筛分机由槽体、不锈钢筛板、底座、弹簧和振动电机组成，全部采用钢结构焊接而成。

振动槽内设有双层筛网，上层为不锈钢密布钻孔的大孔眼筛板，下层为小孔眼衬以80目的不锈钢筛。

两台相对称的振动电机固定在机体上，及槽体形成一定的角度，电机两端个有一对偏心块，偏心块回转时产生离心力，其离心力在机体的横断面方向相互抵消，而在纵断面方向相互合成，合成后的激振力驱动型砂，在槽体上跳跃式前进，在前进过程中实现筛分、除尘和输送的功能。

由于振动槽较长，型砂在跳跃式前进中可以散失部分热量，所以还有一定的冷却作用。

调整两块偏心块夹角，即可改变电机的激振力和振幅的大小，进而达到某一特定生产率需要的激振力和振幅，完成筛分和输送的作用。

振动电机安装于槽体两侧，故拆卸、维修方便。

由于无易损件、结构简单、能耗少、造价低、生产率可在5~40范围内选择，适应范围宽、耐高温，适合于在恶劣环境下工作，故此国内消失模砂处理系统中，多选此种输送筛分机。

5.5-2-1提升机提升机是垂直提升型砂的最通用设备。

其结构紧凑、维修方便、提升高度可根据需要选定，因此被广泛用于消失模铸造的砂处理系统中。

斗式提升机分为链式和带式两种。

链式提升机采用金属链条传动，由于整机全部为金属结构，因此耐高温性能较强。

对于采用消失模铸造工艺，所生产的铸件、打箱时，接触铸件的型砂温度可高达600℃以上，即便是经过落砂和水平筛分输送到斗提机的型砂，温度也高达400℃左右。

在此温度下，消失模砂处理系统的一级提升，大部分都采用链式提升机。

带式提升机是用橡胶作为传动带的，由于造价比全金属的链式提升机低，所以在经过冷却处理后的型砂提升中，经常选用带式提升机。

提升机由驱动装置、拉紧装置、被动滚筒、输送带、料斗、机体等组成。

图5-2提升机简图1-驱动装置2-拉紧装置3-被动滚筒4-输送带5-料斗6-机体表5-1 链式斗提机的规路型号和技术参数在选用和配置斗提机时需要注意和重视以下问题：1）型砂的温度；2）提升机的生产能力；3）提升机的造价；4）在确定提升机的高度时还要考虑车间高度，天车下弦梁至地面高度等条件影响。

5.5-2-2气力输送系统装置气力输送装置是由加料阀、料位器、进排气装置、消声器、罐体、控制阀等组成。

该装置可及输送管路、球型弯头、圆盘卸料阀等构成型砂的远距离输送、提升系统。

目前输送距离可达250m 高度可提升15m以上。

并且可以实现多个卸料点的需要。

它的特点是：型砂以料柱形，靠压缩空气推动进行输送，每段料柱（管塞）保持一定的间隔，速度在0.5~3m间进行。

由于运行速度较慢故对管道磨损较小。

另外，噪音低，占据空间小。

但由于相对提升机和皮带输送机而言其造价和运行成本较高，所以应用范围受到了一定的影响。

图5-4 气力输送装置表5-2 气力输送装置的规格型号和技术参数5.5-3 风选、磁选机风选、磁选机的作用是清除型砂中的粉尘及由于浇注而产生的铁豆、铁片等夹杂物。

大多数风选、磁选机都安装在冷却床的前段，以防止铁豆等进入冷却床而影响冷床性能的发挥。

风选、磁选机由加料口、调节阀、机体、减速电机、永磁分离滚筒、废料箱、磁轭调整手柄等组成，排风口接入除尘器管路中。

进入风选机的型砂，在百叶窗的调节下，以流幕状下落，其中粉尘被抽走，含有铁豆的型砂落在其下方的永磁滚筒上，进行磁选，达到铁砂的分离目的。

永磁滚筒是由不吸磁材料制成的滚筒和装在滚筒内固定的磁轭所组成。

由于滚筒和磁轭没有直接接触，并且滚筒内有冷空气的吹入，使热量在传递、辐射、对流等方面强度减弱。

因此改善了磁轭的高温恶劣作业环境，提高了磁选效果。

为了克服永磁滚筒长期使用而磁性衰减现象，设计时充分考虑了拆卸的方便，以便当磁场强度降低时，充磁的方便、快捷。

实践证明，只要处理好永磁滚筒的工作条件，磁选完全可以达到预期效果的。

图5-4 风选、磁选机结构示意图1-加料口2-磁极调整手柄3-机体4-减速电机5-永磁分离滚筒6-胶帘5.5-4 冷却设备型砂的冷却设备，是消失模铸造砂处理线的最主要组成设备之一。

它起到降低砂温的关键作用。

型砂的过高温度，将使塑料模型发生变形，造成铸件报废。

因此，在砂处理系统中都把型砂冷却作为关键技术性能指标来加以处理和解决。

5.5-4-1砂温调节器（立式热交换器）砂温调节器是由若干冷却段叠加组成的整体。

冷却段由机体、带有散热片的多排水管、带有双重孔板的调量板以及手动闸板等组成。

图5-5砂温调节器工作原理型砂从其上部的储砂斗进入砂温调节器后，型砂靠重力从带有散热片的水管间缓慢降至底部，在其降落过程中充分及带有散热片的水管频繁接触进行热交换，由水管内的循环水将型砂的热量带入循环水池中散发掉。

在砂处理系统中，砂温调节器装有温度传感器，当砂温高于设定值时，温度传感器发出指令调量板关闭，将型砂储存在砂温调节器中，使型砂及带有散热片的水管有充分的热交换时间，直至砂温达到指定值时调量板打开，把储存在砂温调节器中的型砂排放到后序设备中，如此往返形成间歇式的储存、冷却、排放的热交换过程，从而保证了砂温设定的冷却效果。

5.5-4-2水冷式沸腾冷却床水冷式沸腾冷却床是由风箱、沸腾箱、扩散箱、鼓风系统、排风系统、水循环系统所组成。

风箱：设在本机的底层。

作用是将进入风箱的高压风进行均量、均压，以保证进入沸腾箱后使干热砂能均匀良好的沸腾。

沸腾箱：此箱设在本机的中部。

箱中含有沸腾板、冷却水管及两端的进出口水箱。

热砂的冷却主要在这里完成。

从上口进入沸腾箱的热砂，被由沸腾板吹入的高压风，沸腾成流状态，充分、均匀、不断的和冷却水管接触进行热交换，并连续不断地涌向出砂口，从而完成冷却水及砂的热交换。

同时沸腾的热砂还及常温空气进行热交换，新产生的含尘热气，流向扩散箱，经除尘系统净化后排入大气中。

沸腾箱的下部设有三个清理门，以便定时清理。

扩散箱：此箱设在本机的上层。

顶部的排风孔及除尘系统相连接。

由于排风系统的作用，使该箱内形成一定的负压，将沸腾箱中的含尘热空气上逸至排风孔进入除尘系统。

从而完成热砂的冷却作用。

鼓风系统：该装置的作用是，将高压空气引入到沸腾箱中使热砂沸腾起来。

因此要求鼓入的空气压力必须能克服砂层、喷咀孔眼和管道的阻力；风量要满足冷却热砂的需要；同时还要能使热砂呈最佳沸腾状态。

鼓风系统的三个进风管，设有三个手动蝶阀，用以调节高压风的风压和风量，以控制沸腾砂的定向流动和速度，从而达到卸砂及全系统的协调统一。

排风系统：该装置的作用是，将经过热交换的含尘热空气，排入到除尘系统中去。

为此要求风压既能克服除尘器和管道的阻力，又能使扩散箱形成一定的负压。

风量应考虑到排风温度及管道系统的漏风损失。

水冷式沸腾冷却床是目前消失模铸造砂处理系统中使用最多、应用范围最广的一种冷却设备。

尽管它的结构复杂、能耗高、对型砂粒度要求严格，但由于它的冷却效果好，能够满足工艺技术要求，所以仍被作为砂冷却的首选设备。

它的前端配套设备是风选、磁选机。

磁选在这里的目的是，防止铁豆进入冷却床，把冷却床的风帽堵死。

由于磁选机采取了相应的改善其作业条件的多项措施，从而使磁选机的效果得以正常发挥，因此也为沸腾冷却床的性能发挥创造了前提条件。

笔者从事现场工作多年，均能看到沸腾冷却床不受铁豆影响，而正常发挥作用的实例。

图5-6水冷式沸腾冷却床1-风箱2-冷却箱体3-放水孔4-（进出水）三通5-进水测温孔6-进砂孔7-除尘箱8-除尘孔9-出水测温口10-进风管沸腾冷却床的工作原理：当热砂由上方的进料口进入沸腾箱中，被从底部风箱吹入的强压空气，通过喷咀水平方向喷射而飞扬起来，飞扬的热砂在沸腾箱内不断地翻滚成流态状，并及冷却水管均匀、充分的频繁接触进行着热交换，同时鼓入的常温空气也及热砂进行热交换，其结果是，一部分热量被冷却水系统带入水池中，另一部分热量随含尘空气被排风系统抽入除尘器排出。