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

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУ БЛИН 19) (11 УДАРСТВЕННЫЙ НДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИПИСАНИ ТЕТ СССРИ ОТНРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ(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 ющ и й с я тем, что, с целью повыаения эффективности и экономичности процесса регенерации, в ходе перемешивания регенерируемой формовочной смеси ее подвергают химической обработкей10 Я 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 формовочныхсмесей.Известен способ и оборудованиедля регенерации формовочных смесей Я: и Г 21 . Согласно технологии отработанную формовочную смесь вначале размельчают, затем прокаливают при 550-1300 С, а далее подвергают очист" 10 ке путем трения зерен друг о друга механическим и (или) пневматическим способом.Недостаток данной технологии обуславливается применением значительного количества оборудования, через кото" рое последовательно проходит обраба" тываемый материал, высокими расходами электроэнергии, особенно при прокаливании. Кроме того, неизвестно, можно ли даже после предшествуоцего 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 Я .Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности процесса регенерации. 35Поставленная 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 стен. кой барабана и ударным механизмом,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 ходеперемешивания 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, пе" ремешивающий 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. 1.Комбинированную обработку ударом и очисткой при одновременном пыле- улавливании 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 последующейхимической обработке, в результате которой остаточные мелкие фрак3 10 Я 3ции сцепляются с поверхностью очиценных зерен песка и при этом закрываются микропоры зерен. Такая последуогэя обработка производится в одноми том же устройстве.Посредством ударной обработкибыстро размельцаются имеющиеся комкиотработанной Формовочной смеси, а затем в результате многократных интен=.сивных ускорений, замедлений и очист Оки производится сошлифование хрупкихпригоревших глинистых оболочек с зерен песка. Посредством сухой оцисткиотносительно мягкие шламы, имеющиесяв высушенном и связанном состоянии,а также мягкие зерна углесодержащихкомпонентов вначале истираются в порошок,с целью отделения фракций откомпактных зерен песка способом воздушной сепарации. Далее под действием очистки проихсодит постепенное необходимое округление до этого многогранных зерен песка. Важно, чтобывыделение шламов и производигой постоянно пыли осуще:твлялось непрерыв"но, так как во время механической обработки имеет место большой выходтаких порошкообразных компонентов ислишком большая доля в массе песка - снижала бы ударное и оцистное усилие.Обнаружено, что указанные комбинированные граничные условия в свойствах регенерированной формовочнойсмеси, а именно: менее 2 Ф шламов (т.е.Фракции 4 20 м, менее 14 активнойглинистой связки (обе величины относительно веса основной массы), менее 83 степени образования оолитовзерен, являются минимальными условиями для успешного повторного использования вместо свежего песка, чтобы 40общепринятые химические связующиевещества не теряли своей эффективности и расход их был в экономическиприемлемых пределах. (Степень образования оолитов определяется как доля 45пригоревших оолитовых оболочек гли"нистой связки, зафиксированных на зернах песка, относительно вымытой ипрокаленной при 900 фС песочной фракции ,20 М).50В определенных случаях целесооб" разно 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 1,53. Необходи мое время обработки для достижения 22 4указанных граничных условий различнов соответствии с данными в песке ирассчитывается простыми опытами, Какправило, во время обработки выдерживаются не все граничные значения одно"временно, Затраты на обработку в не"которых случаях можно уменьшить посредством того, что вначале прекращают механическую обработку (ударнаяи/или очистная) и еще продолжают выделение мелких фракций (пылеудаление). Для повторного использования,в частности относительно потребности в связующих веществах, целесообразно дальнейшее уменьшение содержанияшлама и глинистой связки ниже задан"ных пределов. Сухое обеспыливание,например воздушная сепарация, увеличивает затраты, т.е. несоразмерноувеличивает время обработки, Последующая химическая обработка эа сухойрегенерацией целесообразна, при этомне только полностью удаляются мелкиефракции в результате их связыванияна поверхностях зерен, но и закрываются оолитные остатки оболочек. Таким образом, отработанная формовочная смесь регенерируется в такой степени, цто она по составу и структуре лишь незнацительно отличается от доброкачественного свежего песка.В качестве меры расхода связующих веществ, в первую очередь с точки зрения экономицности и технического использования, используют то количество льняного масла в пробе песка, которое необходимо для получения прочности на сжатие 100 кт/см 2 стандартных испытуемых образцов, прошедших обработку в печи в течение 2 ч при 230 С и затем охлажденных в эксикаторе, Для лучших кварцевых песков требуется 1,1-1,53 льняного масла, и величины, полученные по сравнению с ними в регенерированных Формовочных смесях, позволяют дать оценку экономичности регенерирующей оЬработки. 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, твердl хрупок и легко подвергается очистке, поэтому условием успешной регенерирующей обработки, особенно хорошего обеспыливания, является достаточяая степень сухости обраЬатываемого матеОтработаннаяФормовочнаясмесь из Отработанная формовочная смесь из цеха серого чугуна (С) Показатели цеха ков кого чугуна (В),8,Ф 1,0 Ч 6,9 й 1,3 Содержание шламар 4 5,0 0,5 10,02,2М,1 1 0,8 Содержание связующего Ьентонита,ПотреЬность в льняном масле И 2,4 Последующая химическая обработка (добавки в мм на 100 кг песка) Концентрированная фосфорная кислота для предварительной нейтрализации Связующая феноль" ная смола 800 250 ПаратолуолсульфокислотаПотребность в льняном масле после химической обработки, 3Потребность в льняном масле примененного свежего квар" цевого песка(сравнение), "Г 300 1,25 Ф 1055риала. Обычно это обеспечивается притемпературе отработанной формовочнойсмеси 50"150 С в начале обработки.Здесь можно с преимуществом использовать теплоту литья из предыдущегопроцесса использования отработаннойформовочной смеси. В противном случае, когда между разгрузкой и регенерацией проходит длительное время,целесообразно предварительно нагревать порции отработанной Формовочнойсмеси до указанного интервала темпе"ратур, но предпочтительно не выше100 оС. Установлено, что песок до обработки очисткой нагревается сам от 15теплоты трения,Как правило, регенерированнаяформовочная смесь используется с добавкой определенного количества свежего песка ипреимущественно при изготовлении стержней применяется супотребляемыми в ней химически отвер"девающимся неорганическими или органическими связками, Обычно регенератповторно используют в том же процес" рсе, в котором был выход отработаннойформовочной смеси. Но в зависимостиот экономических условий возможно егоиспользование в другом процессе,поскольку наряду с проблемой заготов- Зояи свежего песка (расходы, пригодные источники) существенными для регенерации отработанных Формовочных смесей могут быть также расходы и трудности, связанные с ликвидацией отработанных формовочных смесей, а такжепроблемы 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 луч"шие для литья свойства, например мень"шую склонность к дефектам, вызываемымрасширением, к образованию трещин от,нагрева, к пригоранию, а также значи- фтельно сниженную интергранулярную пористость и зафиксированную на поверхности зерна оболочку из остаточныхмелких Фракций, как результат возможной последующей химической обработки. ЮСпосоЬ регенерации осуществляетсяследующим образом.Таблица поясняет эффект описаннойрегенерирующей обработки двух отработанных формовочных смесей В и С 55из различных литейных.В устройстве регенерации проводяткомбинированную обработку ударом и 322 Ьочистку 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 масле. Общие потери при Ч 1,85прокаливании, л И 0,1 Степень образова- Ч 16,2ния оолитов М 8,0 ФЧ - состояние до механической обработки;1055Связующая Фенольная смола для последующей 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 непродолжи тельной механической обработки беэ по следующей химической.Последующая химическая обработка заключается в том, что песок после механической обработки интенсивно смешивают с пропиточной и Фиксирую" щей 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 ги 30 гиены труда.Для обработки можно применять неорганические или органические вещества, отверждающиеся в холодном или го"35 рячем состоянии. Экономически предпочтительны системы, отверждающиеся в холодном состоянии. Принимаются во внимание концентрированные фосфорные кислоты с добавкой гидроокиси алюми 40 ния и/или с последующей сушкой обрабатываемого песка при 300-350 вС, и раствор монофосфата алюминия с добав" кой гидроокиси алюминия и/или последующей сушкой при 300-350 фС. Способы обработки Фосфорными кислотами и монофосфатом алюминия можно Также ком" бинировать 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, органические клеящие вещества всех видов 322 8с последующей воздушной сушкой илигорячей сушкой для удаления. растворителя и неорганических клеев, на"пример, кремнистых рассолов. Во многих случаях достаточно зафиксироватьна зернах, песка остаточный шлам, оста"оцийся после очистки, с помощью небольшого количества воды(наиболееэкономично это сделать в барабане всоответствии с изобретением),На чертеже изображено регенергс ющее устройство.Регенерирующее устройств, работа"ющее порционно, содержит цилиндричес"кий барабан 1 с лежащей, предпочтительно горизонтально осью, которыйпо периметру снабжен дверкой 2 длязагрузки и разгрузки порции отработанной Формовочной смеси 3, Барабанопирается на приводные ролики 4, валы которых 5 установлены в стойках 6на подшипниках и приводятся во вращение двигателем 7 через редуктор 8.Соосно с осью барабана в основании 9с обеих сторон барабана установлены.неподвижные полые оси в виде отрезков труб 10 и 11. На каждом.,отрезке трубы 10 и 11 установлены диски 12 из листового металла, каждыйв плоскости торцовых стенок барабана.Оба диска 12 закрывают соответствую- .щий вырез в виде круга в каждой торцовой стенке барабана, причем круговая цель перекрыта соответствующимуплотнением, например кольцевой резиновой лентой 13, закрепленной изнутри на соответствующем диске 12. Вобоих отрезках труб 10 и 11 установ"лен на подшипниках вал 1 Й, приводимый во вращение двигателем 15 сосравнительно 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 направленииотносительно барабана (см. двойную. стрелку на фиг. 1) .В верхней части барабана 1 установлен неподвижный сбрасыватель 17,проходящий вблививнутренней стенкибарабана 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,всасывающий короб 19, выходящая из9 1055него всасывающая труба 20, а такжерадиальная распорка 2 1 с преимуществом образуют жесткий блок, которыйжестко соединен с обоими неподвижными отрезками труб 10 и 11. Всасывающаятруба 20 входит внутрь отрезка трубы 11, который через фильтр 22 соединен с воздуходувкой 23, производящей всасывающий поток воздуха вовсасывающий короб 19. В одном из вариантов сбрасыватель не устанавливают; песок падает таким образом наротор.Приводные двигатели 7 и 15, а также воздуходувка 23 в соответствии стребованиями эксплуатации можно вклю"цать и выключать отдельно. Во враща-,ющемся барабане 1 от лежащей в нижней части барабана сухой отработаннойформовочнои смеси 3 постоянно подни" щмается наверх слой песка 24 под дей"ствием центробежной силы и внутренне"го трения, Число оборотов барабанадолжно быть таким, чтобы было обеспечено вахватывание песка. Когда слойпеска 24 наталкивается на сбрасыватель 17, он отделяется от стенки барабана и направляется подающим потоком 25 вниз к оси барабана. Подающийпоток попадает затем в зону ударныхЗОтраверс быстро вращающегося ударного,инструмента 16 иотбрасывается им ввиде струи 26 наружу на стенку барабана и оттуда вновь направляется вниз.Таким образом. масса отработанной формовочной смеси находится в барабанев постоянном вращении,При столкновении падающего пото"ка 25 с ударным механизмом песок получает сильное в виде удара ускорениеа при столкновении с внутренней стен-кой барабана он соответственно полу"чает сильное в виде удара замедление..Эти ударные нагрузки постоянно повто"ряются, так как масса песка в течение,обработки от 1/4 до 1 ч совершает ф 5большое число оборотов, Кроме того,при вращении масса песка интенсивноочищается путем постоянного движениязерен песка друг о друга трения остенку барабана и прежде всего благо"50даря повороту слоя песка 24 на сбрасывателе и при ударе ударной траверсы на "пакет песка" из падающего потока 25. Пыль, образующаяся в массепеска при данной механической обработке, непрерывно выделяется описан 322 10ным 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 черезуплотнения выполненные в виде эаслонок и через трубу 10 или через особые входные отверстия не показаны), предпочтительно в шайбах 27.П р и м е р. 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 24,7 с " скорость удара траверсо песок приблизительно 46 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 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 17 Составитель А. Минаеведактоо К Волощак Техреду А.Бабинец, Корректор Г. Огараказ 9130/6 ПодписноеСР митета СС открытий а. М 5 В-й, .роектная, Ч ая на Филиал ППП "Патент", г, Ужго д улф 0 Тирах ВНИИПИ Государспо делам изо 303 д Москва Ж 813венного кретений иРатас