Способ регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей и устройство для его реализации

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСА ЬЛИН (19) (11) 5 22 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2l) 2750752/22-02 (22) 13.04-79 (31). 4011/78 (32) 14.04.78 (33) Швейцария (46) 15. 1 1.83. Бюл. и 42 (72) Франц Хофманн и Франц Затмер (Швейцария) (71) Георг Фишер АГ (швейцария)

° °

53) 621. 742.5. 06: 621. 929. 2 088. 8: )

56) 1. Заявка ФРГ Ю 2252217, кл. В 22 С 5/18, опублик. 1974.

2. Заявка ФРГ М 2252259, кл. В 22 С 5/18, опублик. 1974.

3. Авторское. свидетельство СССР

И 335034, кл. В 22 С 5/08, 1970.

5(51) В 22 С 5/04; В 01 F 9/08;

В 02 С 17 10 (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЛИТЕЙНЫХ

ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) 1. Способ регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, включающий механическое перемешивание регенерируемой Формовочной смеси вращением рабочего органа и отсос воздуха из барабана, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности процесса регенерации, в ходе перемешивания регенерируемой формовочной смеси ее подвергают химической обработкее.

10Я 322

2. Устройство для регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, содержащее вращаемый вокруг горизонтальной оси барабан с приводом, загрузочное приспособление, перемешивающий орган и отсасывающее приспособление, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности процесса регенерации, оно снабжено ударным механизмом, установленным внутри барабана

Изобретение относится к технологии и оборудованию для регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей.

Известен способ и оборудование для регенерации формовочных смесей Я: и P) . Согласно технологии отработанную формовочную смесь вначале размельчают, затем прокаливают при

550-1300 С, а далее подвергают очист- 1О ке путем трения зерен друг о друга механическим и (или) пневматическим способом.

Недостаток данной технологии обус- . лавливается применением значительн го количества оборудования, через к то" рое последовательно проходит обраба" тываемый материал, высокими расходами электроэнергии, особенно при прокаливании. Кроме того, неизвестно, можно ли даже после предшествующего прокаливания в достаточной степени удалить пригоревшие на зернах глинистые оболочки только путем трения.

Наиболее близким к изобретению по .технической сущности и достигаемому результату является устройство для регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, содержащее вращаемый вокруг горизонтальной оси барабан с приводом, загрузочное приспособление, перемешивающий орган и отсасывающие приспособления (31 .

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности процесса регенерации. 35

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регенерации литейных песчано-глинистых формовочных смесей, включающему механическое песоосно. оси барабана и выполненным в виде вращаемых лопастей.

3.устройство по п.2, от л и ч а ющ ее с я тем, что отсасывающее приспособле" ние расположено между вращаемой стенкой барабана и ударным механизмом. ч. Устройство по пп. 2 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено разбрызгивателем для подачи обрабатывающей жидкости, установленным внутри барабана.

Ремешивание регенерируемой формовочной смеси, вращением 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.

Иа фиг. 1 показано устройство, .вертикальный разрез (перпендикулярно оси барабана); на фиг. 2 - разрез

А-А на Фиг. I.

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 бы хороших результатов.

Целесообразно после механической обработки подвергать песок последующей химической обработке, в результате которой остаточные мелкие фрак3 10553 ции сцепляются с поверхностью очиценных зерен песка и при этом закрываются микропоры зерен. Такая после)дуки ая обработка производится в одном и том же устройстве.

Посредством ударной обработки быстро размель .аются имеющиеся комки отработанной формовочной смеси, а затем в результате многократных интен=сивных ускорений, замедлений и очист- 10 ки производится сошлифование хрупких пригоревших глинистых оболочек с зерен песка. Посредством сухой очистки относительно мягкие шламы, имеющиеся в высушенном и связанном состоянии, а также мягкие зерна углесодержащих компонентов вначале истираются в порошок.с целью отделения фракций от компактных зерен песка способом воздушной сепарации. Далее под действием очистки проихсодит постепенное необходимое округление до этого многогранных зерен песка. Важно, чтобы выделение шламов и производигой постоянно пыли осуще=твлялось непрерыв" но, 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.

Обнаружено, что указанные комбинированные граничные условия в свойствах регенерированной формовочной смеси, а именно: менее 2i шламов (т.е. фракции 4 20 м1, менее 14 активной глинистой связки (обе величины отно- 35 сительно веса основной массы), менее 83 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 гли" нистой связки, зафиксированных на зернах песка, относительно вымытой и прокаленной при 900 С песочной фракции 4 20$).

В определенных случаях целесооб" разно установить граничные условия

Ф 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 1,53. Необходи мое время обработки для достижения

22 4 указанных граничных условий различно в соответствии с данными в песке и рассчитывается простыми опытами. Как правило, во время обработки выдерживаются не все граничные значения одно" временно. 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 задан" ных пределов. Сухое обеспыливание, например воздушная сепарация, увеличивает затраты, т. е. несоразмерно увеличивает время обработки. Последующая химическая обработка эа 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 прочности на сжатие 100 кт/см2 стандартных испытуемых образцов, прошедших обработку в печи в течение 2 ч при

230 С и затем охлажденных в эксикаторе. Для лучших кварцевых песков требуется 1,1-1,54 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 10-153 влажности из окружающего воздуха, в результате чего становится мыльным и жирным. В горячем сухом состоянии он, наоборот, тeepp>l хрупок и легко подвергается очистке, поэтому условием успешной регенерирующей обработки, особенно хорошего обеспыливания, является достаточная степень сухости обрабатываемого матеОтработанная формовочная смесь из

Отработанная

Формовочная смесь из цеха серого чугуна (С) Показатели цеха ков кого чугуна (В), 8,4

1,0

Ч 69

И «1,3

Содержание шламар о

5,0

О 5

10,0

2,2

V 4,1

N o,8

Содержание связующего бенто" нита, o

ПотреоноeT в льняном масле

5 3

0,5

И2,4 13

Последующая химическая обработка (добавки в мм на 100 кг песка)

Концентрированная

ФосФорная кислота для предварительной нейтрализации

Связующая фенольная смола

800

250

Паратолуолсульфокислота

Потребность в льняном масле после химической обработки, 3

Потребность в льняном масле примененного-свежего квар" цевого песка (сравнение), "Г

300

1,35

1,25

Ф 1055 риала. Обычно это обеспечивается при температуре отработанной Формовочной смеси 50-150 С в начале обработки.

Здесь можно с преимуществом использовать теплоту литья из предыдущего процесса использования отработанной формовочной смеси. В противном случае, когда между разгрузкой и регенерацией проходит длительное время, . целесообразно предварительно нагре- 10 вать порции отработанной формовочной смеси до указанного интервала температур, но предпочтительно не выше

100 С. Установлено, что песок до обработки очисткой нагревается сам от теплоты трения.

Как правило, регенерированная формовочная смесь используется с добавкой определенного количества свежего песка и преимущественно при изготовлении стержней применяется с употребляемыми в ней химически отвер" девающимся неорганическими или органическими связками. Обычно регенерат повторно используют в том же процес" се, в котором был выход отработанной формовочной смеси. Но в зависимости от экономических условий возможно его использование в другом процессе, поскольку наряду с проблемой заготов- Зо яи свежего песка (расходы, пригодные источники) существенными для регенерации отработанных формовочных смесей могут быть также расходы и трудности, связанные с ликвидацией "отработанных формовочных смесей, а также проблемы окружающей среды. Как продукт, регенерат вследствие не устраненной полностью отработанной формовочной смеси, прежде всего из-за остаточных оолитов, может иметь по сравнению 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 значи- тельно сниженную интергранулярную пористость и зафиксированную на поверхности зерна оболочку из остаточных мелких фракций, как результат возможной последующей химической обработки. 0

Способ регенерации осуществляется следующим образом.

Таблица поясняет эффект описанной регенерирующей обработки двух отработанных формовочных смесей В и С 55 из различных литейных.

В устройстве регенерации проводят комбинированную обработку ударом и

322 Ь 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 вмасле.

Общие потери при Ч 1,85 прокаливании, ь И 0,1

Степень образова- Ч 16,2 ния оолитов И 8,0

Ф

Ч - состояние до механической обработки;

%4 .И - состояние после механической, но до последующей химической обработки.

Связующая Фенольная смола для последуюцей обработки отверждается 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 беэ по. следующей химической.

Последующая химическая обработка заключается в том, что песок после механической обработки интенсивно смешивают с пропиточной и фиксирую" цей жидкостью, количество которой соответствует его водопоглотительной способности. Иелкие фракции равномерно покрывают зерна, фиксируются в виде гладкой оболочки, становясь твердой 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 остаточной пыли для того, чтобы сделать ее совместимой с химическими связующими веществами, а также для улучшения ги30 гиены труда. !

Для обработки можно применять неорганические или органические вещества, отверждающиеся в холодном или го"

З5 рячем состоянии. Экономически предпочтительны системы, отверждающиеся в холодном состоянии. Принимаются во внимание концентрированные фосфорные кислоты с добавкой гидроокиси алюми40 ния и/или с последующей сушкои обрабатываемого песка при 300-350 С и раствор монофосфата алюминия с добав" кой гидроокиси алюминия и/или яоследуюцей сушкой при 300-350 С. Способы обработки фосфорными кислотами и монофосфатом алюминия можно также комбинировать друг с другом. Затеи во внимание принимаются жидкое стекло с последующей сушкой обрабатываемого песка, причем одновременно в кислом песке достигается эффект нейтрализации, отвердевающие в холодном состоянии синтетические смолы; отвердевающие при кислотах, например паратолуолсульфокислотах или Фосфорных кислотах, употребляемых в литейных в качестве связующих веществ песка, орга-нические клеящие вещества всех видов

322 8 с последующей воздушнои сушкой или горячей сушкой для удаления. растворителя и неорганических клеев, например, кремнистых рассолов. Во многих случаях достаточно зафиксировать на зернах, песка остаточный шлам, оста" ющийся после очистки, с помощью небольшого количества воды(наиболее экономично это сделать в барабане в соответствии с изобретением).

На чертеже изображено регенерг.с ющее устройство.

Регенерирующее устройств, работа" ющее порционно, содержит цилиндричес" кий барабан 1 с лежащей, предпочти тельно горизонтально осью, который по периметру снабжен дверкой 2 для загрузки и разгрузки порции отработанной Формовочной смеси 3. Барабан 1 опирается на приводные ролики Й, валы 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 ll. Ha каждом..отрезке 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 кольцевой резиновой лентой 13, закрепленной изнутри на соответствующем диске 12. 8 обоих отрезках труб 10 и 11 установлен на подшипниках вал 14, приводимый во вращение двигателем 15 со сравнительно высоким числом оборотов, на котором внутри барабана 1 установлен ударный инструмент 16, у ко" торого параллельные оси ударные траверсы вращаются в одинаковом или (лучше) в противоположном направлении относительно барабана (см. двойную . стрелку на фиг. 1) .

8 верхней части барабана 1 установлен неподвижный сбрасыватель 17, проходящий вбливи„внутренней стенки барабана паралельно образующей линии и снабженный боковыми листами 18.

Иежду ударным инструментом 16 и сбрасывателем 17, предпочтительно в со" единении с ним, установлено пылеулавливающее устройство в виде вса" сывающего короба 19., Сбрасыватель 17, всасываюций короб 19, выходящая из

9 1055 него всасывающая труба 20, а также радиальная распорка 2 1 с преимуществом образуют жесткий блок, который жестко соединен с обоими неподвижны-. ми отрезками труб 10 и 11. 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 ва- 10 риантов сбрасыватель не устанавливают; песок падает таким образом на ротор.

Приводные двигатели 7 и 15, а также воздуходувка 23 в соответствии с требованиями эксплуатации можно вклю" чать и выключать отдельно. Во враща-, ющемся барабане 1 от лежащей в нижней части барабана сухой отработанной формОВОчнОЙ смеси 3 постОЯннО ПОДни» щ мается наверх слой песка 24 под действием центробежной силы и внутренне"

ro трения . Число оборотов барабана должно быть таким, чтобы было обеспечено вахватывание песка. Когда слой песка 24 наталкивается на сбрасыватель 17, он отделяется от стенки барабана и направляется подающим потоком 25 вниз к оси барабана. Подающий поток попадает затем в зону ударных

30 траверс быстро вращающегося ударного ,инструмента 16 и отбрасывается им в виде струи 26 наружу на стенку барабана и оттуда вновь направляется вниз.

Таким образом. масса отработанной формовочной смеси находится в барабане в постоянном вращении.

При столкновении падающего потока 25 с ударным механизмом песок получает сильное в виде удара ускорение,, а при столкновении с внутренней стен- кой барабана он соответственно полу" чает сильное в виде удара замедление.

-Эти ударные нагрузки постоянно повторяются, так как масса песка в течение . обработки от 1/4 до 1 ч совершает . 4> большое число оборотов, Кроме того, при вращении масса песка интенсивно очищается путем постоянного движения .зерен песка друг о друга„ трения о стенку барабана и прежде всего благо"50 даря повороту слоя песка 24 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 описан322 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 иэ разрыхленной массы песка. Приточный воздух может поступать в барабан через уплотнения выполненные в виде эаслонок и через трубу 10 или через особые входные отверстия fíå 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/c и при числе оборотов ударного механизма 24,7 с 1 скорость удара траверс о песок приблизительно 46 м/со 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 l. С этой целью устанавливают разбрыэгивающее 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 пылеулавливающем устройстве, но при работающем барабане 1. Как «правило, количество жидкости настолько мало, что она полностью впитывается микропора" ми зерен песка и остаточными фракциями шлама, поэтому песок сохраняет сыпучесть.

1055322

ЛГ

QFuz. Г

Составитель A. Минаев

Редактор К. Волощак Техреду А.Бабинец . Корректор Г. Огар

Заказ 9130/60 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 Москва Ж- 5 Рауаская наб. g. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 1