铸造设备及自动化造型材料处理及旧砂再生设备

造型材料处理及旧砂再生设备

[摘要]：铸造设备自动化一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型铸造三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。

[关键词]：造型；旧砂；混砂机；材料；

引言

造型材料种类繁多，不同的型砂种类，其组成各不相同，处理方式、工艺过程、处理装备等均不相同。各种型砂通常都由原砂、粘结剂、辅加物等组成，其原材料常需经烘干、过筛、输送等过程进入生产设备单元，其旧砂常需要回用或再生处理。

1、新砂烘干设备

1.1热气流烘干装置

热气流烘干装置由给料器2均匀送入喉管4的新砂与来自加热炉的热气流均匀混合。在输送管道5中，砂粒受热后其表面水分不断蒸发而烘干。烘干的砂粒从旋风分离器中分离出来，存于砂斗备用（图中未绘出）。从分离器6的顶部排出的含尘气流经旋风除尘器7和泡沫除尘器8两级除尘，再经风机10和带消声器11的排风管排至大气。由于风机装在尾端起抽吸作用，故该装置又称风力吸送装置，常用的热气流烘干装置如图1所示。

图1热气流烘干装置

1.2三回程滚筒烘炉

三回程滚筒烘炉主要由燃烧炉和烘干滚筒组成。它以煤或碎焦碳为燃料，由鼓风机将热气流吸入烘干滚筒，与湿砂充分接触，将其烘干。烘干滚筒由三个锥度为1：10及1：8的大小不同的滚筒套装组成，在内滚筒、中滚筒与外滚筒间，用轴向隔板组成许多小室。滚筒由四个托轮支撑，其中两个托轮是主动轮，靠磨擦传动使滚筒旋转。三回程滚筒烘炉如图2所示。

图2 回程滚筒烘炉结构图

2、黏土砂混砂机混砂机

混砂机是使型砂中各组分均匀混合，并使黏结剂有效地包覆在砂粒面的设备。混砂机是铸造砂处理型砂混制的主要设备，也是获得合格型砂的关键设备[1] 。混砂机将铸造用砂、粘结剂、附加剂、水等均匀拌和使其成为具有一定性能的型砂或芯砂的机器。主要有辗轮式和摆轮式两种。

混砂机利用碾轮与碾盘的相对运动，将置于两者间的物料受到碾压兼磨削的作用而粉碎物料，混砂机在粉碎物料的同时还将物料混合。是生产免烧砖、灰砂砖、水泥砖、耐火砖、粉碎和混合粉煤灰、锅炉炉渣、尾矿渣及工业废渣作制砖原料的理想设备。

混砂机作为铸造工艺中的重点设备，是控制型砂质量、成本的关键因素。混砂机是一种被广泛应用在铸造工业中的砂处理设备，混砂机按混砂工艺特征，可以分为：以辗压﹑搓研作用为主的辗轮式混砂机；以混合作用为主的叶片式混砂机；兼有搓研﹑混合作用的逆流式或称转子式混砂机和兼有辗压﹑混合作用的摆轮式混砂机。混砂机按工作性质还可以分为间歇式和连续式两种混砂机。

2.1 辗轮式混砂机

转子式混砂机（结构图如图3）在1960年后开始用于铸造生产，产品发展相当迅速，机器结构也各具有特点，大有与辗轮式混砂机一争短长之势。转子式混砂机是以提高主轴转速，并利用高速转子对型砂进行抛击和搅拌，达到各种原材料混合均匀的目的。这种混砂原理的出发点是：目前高压造型机所用型砂，粘土含量高但是水分偏低，型砂的“塑性”小而“脆性”大，因此可以用加强搅拌的方法混砂，使型砂获得合适物理和机械性能。现有的转子式混砂机均系盘式混砂机。按混砂机构可分为转子及转动刮板式两种。转子混砂机有底盘转动式及底盘不动式两种机型，前者有德国GustavEirich公司生产的强力混合机，与瑞士GF公司生产的STM型混砂机；后者有德国BMD公司生产的TM型混砂机和KW公司的WM型混砂机[2]。

辗轮式混砂机广泛用于以黏土为黏结剂的型（芯）砂的混制。这种混砂机配置具有一定重量的辗轮，混砂时辗轮既能围绕混砂机的主轴公转，又能围绕辗轮轴自转。辗轮在辗压的同时搓研型砂，使型砂颗粒覆上一层黏结剂的薄膜。混制面砂和芯砂时，混砂质量优於其他混砂机。50年代初曾有用弹簧加压的辗轮式混砂机。由于采用弹簧加压，辗轮自重减轻，可用较高的主轴转速，同时辗压力可以随被辗压砂层的厚度自动调节，从而保证混砂效果均匀一致，提高了混砂的效率。

图3 辗轮式混砂机结构图

2.2转子混砂机

转子混砂机与常用的碾轮式混砂机相比，转子混砂机有如下特点：碾轮混砂机的碾轮对物料施以碾压力，而转子混砂机的混砂器对物料施加冲击力、剪切力和离心力，使物料处于强烈的运动状态。碾轮混砂机的碾轮不仅不能埋在料层中，

而且要求碾轮前方的料层低一些，以免前进阻力太大。转子混砂工具可以完全埋在料层中工作，可将能量全部传给物料。碾轮混砂机主轴转速一般为25～45r/min，因此两块垂直刮板每分钟只能将物料推起和松散50～90次，混合作用不够强烈。高速转子的转速为600r/min左右，使受到冲击的物料快速运动，混合速度快，混匀效果好。

图4 转子混砂机结构图

3、粘土旧砂处理设备

3.1磁分离设备

磁分离的原理是通过电刷向线圈通以直流电，使铁芯形成电磁铁，所产生的磁力线通过铁料而导通，便达到吸料的目的，外加筒壳即成电磁分离滚筒。在滚筒内用永磁体装配成磁系，分布角150°；永磁皮带轮的磁系呈圆周分布360[3]°。

磁分离的目的是将混杂在旧砂中的断裂浇冒口、飞边、毛刺与铁豆等铁块磁性物质去除。常用的磁分离设备按结构形式可分为磁分离滚筒、磁分离皮带轮和带式磁分离机三种，按磁力来源不同，磁分离设备可分为电磁和永磁两大类。

3.2筛分设备

筛分设备有圆筒筛和多角筛两种。圆筒筛是在旋转过程中进行筛分，砂子在筛面上滚动，过筛效率较低；多角筛过筛时，部分砂子具有跌落筛面的运动，过筛效率提高。滚筒筛砂机筛砂机，结构简单，维护方便；但筛孔易堵塞、过筛效率底。与滚筒筛砂机结构相似，但是筛网上安装了输送叶片和提升叶片。这些叶片既能将物料向前输送，又能将物料带到滚筒上方靠自重跌落下来，实现筛分和破碎的双重功能。该类破碎筛机结构紧凑，使用效果较好。