2014.6鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化-10宋延沛教授2014.6鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化-10宋延沛教授第一節(jié)濕型砂制備系統(tǒng)一、濕型砂處理系統(tǒng)和工藝特點(diǎn)

第七章型砂處理系統(tǒng)及其自動(dòng)化粘土濕型砂處理系統(tǒng)包括舊砂處理(破碎、磁選、篩分、烘干、冷卻、再生)、儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)；新砂處理(烘干、過篩)、儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)；附加物儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)；以及型砂混制和輸送系統(tǒng)；型砂質(zhì)量在線檢測和控制系統(tǒng)；下面我們來了解粘土砂處理系統(tǒng)的組成和工藝流程。在型（芯）砂中，最為常用的是粘土濕型砂(也稱潮模砂)。濕型砂--由硅砂、膨潤土、水和一些附加物按一定比例制備而成的塑性混和物。目前用于生產(chǎn)的濕型砂中回用砂占90％左右，雖然這些回用砂經(jīng)過反復(fù)制備已具有一定性能，但是它在每次造型、澆注、冷卻、落砂和處理過程中還會(huì)產(chǎn)生成分，水分和溫度等許多變化。更何況由于生產(chǎn)的鑄件不同，砂箱中的砂鐵比也因而變化，又將引起第一節(jié)濕型砂制備系統(tǒng)一、濕型砂處理系統(tǒng)和工藝特點(diǎn)回用砂成分，水分和溫度變化的波動(dòng)。濕型砂的成分和混制特點(diǎn)，以及眾多工藝和生產(chǎn)因素的影響，就決定了濕型砂制備是一個(gè)混制難度大、影響因素多、難于檢測和調(diào)節(jié)的生產(chǎn)過程。1、濕型砂制備的要求優(yōu)質(zhì)的原材料，科學(xué)的型砂配方，良好而完備的砂處理系統(tǒng)，合理的混砂工藝，必要的檢測和調(diào)節(jié)手段。2．濕型砂制備的新進(jìn)展（1）混砂原理早期的混砂設(shè)備由碾輪式混砂機(jī)所壟斷，19世紀(jì)60年代出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子混砂機(jī)，打破了這一狀況。混砂時(shí)要求混砂工具對機(jī)盆內(nèi)的物料施以機(jī)械力；使物料在機(jī)械力的作用下運(yùn)動(dòng)。機(jī)械力應(yīng)適當(dāng)，過強(qiáng)將會(huì)引起物料發(fā)熱，使混砂功率消耗增加；物料必須迅速、充分和蓬松地在水平方向和垂直方向反復(fù)運(yùn)動(dòng)，使物料間快速地滑動(dòng)、滾動(dòng)和穿插，頻繁地接觸、碰撞和摩擦，將物料混合均勻，使膨潤土充分吸收水分，并在所有砂粒表面均勻地包覆上粘土膜。回用砂成分，水分和溫度變化的波動(dòng)。濕型砂的成分和混制特點(diǎn)，以（2）型砂調(diào)勻和緊實(shí)率測定

含水量是最需要調(diào)節(jié)的型砂成分，型砂的干濕程度適宜、具有較好綜合性能時(shí)的含水量稱為調(diào)勻水。緊實(shí)率是制備濕型砂，使其綜合性能指標(biāo)達(dá)到較佳時(shí)應(yīng)該控制的最終目標(biāo)值；而加水量則是為達(dá)到這一目標(biāo)值的調(diào)節(jié)手段。緊實(shí)率對型砂中的水分特別敏感，一般情況下，加水量每增減0.1%，緊實(shí)率將變化3％~5%。因此在混砂時(shí)，用測定緊實(shí)率的方法調(diào)節(jié)加水量，是一種科學(xué)、方便、快捷的控制手段。（3）加料順序加料后立即快速而均勻地加入所需水量的大部分，混合一段時(shí)間使砂粒充分潤濕，然后再加入膨潤土、煤粉等粉狀物料。砂處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)是造型工序。使型砂產(chǎn)生變化的是澆注、冷卻和落砂工序，從而決定了回用砂處理工序最多，處理過程最復(fù)雜，型砂混制則是本系統(tǒng)的核心工序。砂鐵比一般指砂型中型砂與澆入金屬的質(zhì)量比，型砂質(zhì)量表示砂型承受熱負(fù)荷時(shí)的蓄熱能力，金屬質(zhì)量則表明傳遞給型砂的（2）型砂調(diào)勻和緊實(shí)率測定含水量是最需要調(diào)節(jié)的二、混砂機(jī)熱量。當(dāng)在一條造型生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種鑄件時(shí)，砂鐵比將因鑄件生產(chǎn)計(jì)劃的安排而改變，因此回用砂在成分、水分和溫度方面的變化也將產(chǎn)生波動(dòng)。碾輪混砂機(jī)工作原理

自1911年發(fā)明碾輪混砂機(jī)以來，至今已有100余年歷史，其間經(jīng)過幾次改型和改進(jìn)，但是其混砂工具仍是碾輪與刮板。2)碾輪混砂機(jī)的改進(jìn)

碾輪的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)決定了碾輪混砂機(jī)的混砂質(zhì)量好，但是許多妨礙提高混砂效率的問題也是由于碾輪引起的。1、碾輪混砂機(jī)突出的改進(jìn)是采用碾輪彈簧加壓裝置。

彈簧加減壓裝置有下述優(yōu)點(diǎn)：①彈簧加減壓裝置可以在保持一定碾壓力的條件下，減輕碾輪自二、混砂機(jī)熱量。當(dāng)在一條造型生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種鑄件時(shí)，砂鐵比將重，從而可以適當(dāng)增加碾輪寬度，擴(kuò)大碾壓面積；也可以提高主軸轉(zhuǎn)速，加快混砂過程。②碾壓力隨砂層厚度自動(dòng)變化，加料量多或型砂強(qiáng)度增加，則碾壓力增加；當(dāng)加料量少或在卸砂時(shí)，碾壓力也隨之降低。這不僅符合混砂要求，而且可以減少功率消耗和刮板磨損。3）混砂機(jī)的變革①雙盤碾輪式連續(xù)混砂機(jī)

受碾輪前砂層高度的限制，要提高碾輪混砂機(jī)的產(chǎn)量，就只能增加盤徑，但最大盤徑不宜超過3m，否則將給運(yùn)輸帶來困難。雙盤碾輪式連續(xù)混砂機(jī)就是在單盤間歇式碾輪混砂機(jī)不能滿足生產(chǎn)需要的情況下產(chǎn)生的。②擺輪混砂機(jī)

擺輪混砂機(jī)國外稱為快速碾輪混砂機(jī)，它是針對碾輪混砂機(jī)存在的一些問題而改進(jìn)設(shè)計(jì)的。重，從而可以適當(dāng)增加碾輪寬度，擴(kuò)大碾壓面積；也可以提高主軸轉(zhuǎn)③碾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)

碾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)是既保留碾輪對型砂的碾壓作用，又增設(shè)混砂轉(zhuǎn)子以較高的速度沖擊和攪拌型砂，兼有碾輪混砂機(jī)和轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的特點(diǎn)。2、轉(zhuǎn)子混砂機(jī)

高速轉(zhuǎn)子混砂機(jī)高速轉(zhuǎn)子混砂機(jī)以德國Eirich公司的強(qiáng)力逆流混砂機(jī)為代表。這種混砂機(jī)一次加料量多，混合速度快，故生產(chǎn)率高；但底盤傳動(dòng)及卸砂門機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，高速轉(zhuǎn)子也需要較大的混砂功率。1）轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的分類2）S14系列新型轉(zhuǎn)子混砂機(jī)S14系列新型轉(zhuǎn)子混砂機(jī)是我國自行研制和開發(fā)的新型混砂機(jī)，它的工作原理具有以下特點(diǎn)：4）碾輪混砂機(jī)結(jié)構(gòu)

③碾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)2、轉(zhuǎn)子混砂機(jī)高速低速轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板推動(dòng)物料在盆內(nèi)形成峰谷起伏的環(huán)流，為轉(zhuǎn)子供料；軸線固定的中速葉片式轉(zhuǎn)子與刮板同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成順流混砂；刮板與葉片均與水平成一定傾角，適于在料層中運(yùn)動(dòng)；上拋葉片與下壓葉片結(jié)合，促進(jìn)物料在垂直方向的循環(huán)；葉片對物料施以沖擊力，又在與刮板交錯(cuò)時(shí)對物料施以剪切力，兼用這兩種機(jī)械力制備濕型砂。3）轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的特點(diǎn)（與碾輪混砂機(jī)比較）②轉(zhuǎn)子混砂工具只要設(shè)計(jì)合理，就可以完全埋在料層中工作，將能量全部傳給物料。①碾輪混砂機(jī)的碾輪對物料施以碾壓力，轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的混砂工具對物料施以沖擊力、剪切力和離心力，使物料處于激烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。③高速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為600r／min左右,使受到?jīng)_擊的物料快速運(yùn)動(dòng)，混合速度快，混勻效果好。低速轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板推動(dòng)物料在盆內(nèi)形成峰谷起伏的環(huán)流，為轉(zhuǎn)子供料；④轉(zhuǎn)子混砂工具一直使物料處于松散的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這既有利于物料間穿插、碰撞和摩擦，也減輕混砂工具的運(yùn)動(dòng)阻力。⑤當(dāng)需要提高混砂機(jī)產(chǎn)量時(shí)，轉(zhuǎn)子混砂機(jī)既可增加盤徑，又能提高料層厚度。因此轉(zhuǎn)子混砂機(jī)用較少的盤徑尺寸，能滿足較多的產(chǎn)量要求，可以大大簡化系列設(shè)計(jì)，減輕制造工作量。⑥轉(zhuǎn)子混砂機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，便于維修。三、松砂機(jī)

混好的型砂，尤其是碾輪混砂機(jī)制備的型砂，要用松砂機(jī)給以松散，破碎其中的餅塊，提高型砂的流動(dòng)性和可塑性，以利于型砂緊實(shí)。松砂機(jī)的種類很多，在砂處理系統(tǒng)使用比較普遍的是雙輪松砂機(jī)。四、磁分離設(shè)備因?yàn)榕f砂一般占型砂成分的80%以上，它的質(zhì)量將直接影響型砂性能，落砂后的舊砂中含有斷裂的澆冒口、鐵釘、鐵豆、飛④轉(zhuǎn)子混砂工具一直使物料處于松散的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這既有利于物料邊毛刺、芯骨等鐵磁性物質(zhì)，在舊砂處理過程，要將這些鐵磁性雜質(zhì)去除，以保證型砂質(zhì)量并防止砂處理設(shè)備、造型設(shè)備、模樣和芯盒受到損壞。舊砂在處理過程中最好經(jīng)過2~3次磁分離。按磁源分磁分離設(shè)備分為電磁和永磁兩種。1、永磁分離滾筒

2、永磁帶輪3、帶式永磁分離機(jī)五、破碎設(shè)備片擊式破碎機(jī)有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種，單轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)只有一個(gè)轉(zhuǎn)子，而雙轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)有兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。片擊式破碎機(jī)具有破碎能力強(qiáng)、工作平穩(wěn)、適應(yīng)性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，用于鑄造車間落砂后舊砂的破碎。六、破碎設(shè)備在砂處理系統(tǒng)中，舊砂過篩的主要目的是篩除其中的碎芯塊、邊毛刺、芯骨等鐵磁性物質(zhì)，在舊砂處理過程，要將這些鐵磁性雜質(zhì)砂團(tuán)及其他非金屬夾雜物，過篩也使舊砂更為松散，成分、水分和砂溫更加均勻，同時(shí)通過除塵系統(tǒng)還可排除砂中的部分粉塵。鑄造車間常用的篩砂機(jī)有擺動(dòng)篩、滾筒篩和振動(dòng)篩。1、滾筒篩

優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)，使用可靠，無振動(dòng)，噪聲小，當(dāng)需要將篩砂機(jī)安裝在較高的平臺(tái)上時(shí)更為合適。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較龐大，在進(jìn)料和出料間的落差較高，有時(shí)會(huì)給砂處理系統(tǒng)的布置帶來一定困難。滾筒破碎篩兼有破碎砂塊和過篩的雙重作用。2、振動(dòng)篩砂處理系統(tǒng)中常用的振動(dòng)篩有兩種，即單軸慣性振動(dòng)篩和振動(dòng)電機(jī)篩。七、冷卻設(shè)備砂團(tuán)及其他非金屬夾雜物，過篩也使舊砂更為松散，成分、水分和砂1、回用砂冷卻要求和冷卻方法回用砂的升溫現(xiàn)象在砂鐵比小，生產(chǎn)厚壁鑄件，造型線生產(chǎn)率高，型砂周轉(zhuǎn)快的情況下尤為嚴(yán)重。熱的回用砂必須經(jīng)過冷卻降溫，使進(jìn)入混砂機(jī)中的回用砂溫度在49℃以下，最好低于38℃，否則會(huì)造成型砂中水分蒸發(fā)，料斗掛料和起模困難，熱砂中的水蒸汽凝結(jié)在砂芯和冷鐵上，使鑄件產(chǎn)生氣孔的傾向增加；型砂強(qiáng)度降低，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生沖砂、砂眼等缺陷。2、

冷卻設(shè)備1）冷卻提升機(jī)

冷卻回用砂有三種方法：1）加大混砂量，即提高砂處理系統(tǒng)的砂鐵比，將混制型砂的一部分送去造型，將另一部分與落砂后的熱砂混合在一起，使砂溫降低；2）是在砂處理系統(tǒng)中設(shè)置冷卻設(shè)備；3）使用帶有真空混砂機(jī)的砂處理系統(tǒng)。利用水分在真空條件下更容易蒸發(fā)的原理，使型砂在混制的同時(shí)降溫。1、回用砂冷卻要求和冷卻方法2、冷卻設(shè)備1）冷卻提升機(jī)冷卻提升兼有提升和冷卻回用砂的雙重作用。2）冷卻滾筒冷卻滾筒有兩種，一種是專門用于冷卻舊砂的滾筒式冷卻機(jī)，另一種則是兼有落砂功能的冷卻滾筒。3）雙盤攪拌冷卻機(jī)八、新砂烘干設(shè)備新砂烘干常用的方法是利用250℃左右的熱空氣與濕砂充分接觸，使其中的水分汽化，并由氣體不斷將蒸發(fā)的水氣帶走，達(dá)到濕砂烘干的目的。新砂烘干設(shè)備主要有：三滾筒烘爐、振動(dòng)沸騰烘干裝置、熱氣流烘干裝置等。1、三滾筒烘爐三滾筒烘爐主要由燃燒爐和烘干滾筒組成，烘干滾筒由三個(gè)有一定錐度的大小不同的滾筒套裝組成，如圖7-29所示。冷卻提升兼有提升和冷卻回用砂的雙重作用。2）2、振動(dòng)沸騰烘干裝置氣體通過固體顆粒流動(dòng)，使固體顆粒呈現(xiàn)類似于流體狀態(tài)，稱為流態(tài)化。在鑄造生產(chǎn)中利用流態(tài)化方法實(shí)現(xiàn)新砂烘干、熱砂冷卻和熱法再生工作。振動(dòng)沸騰裝置由氣體沸騰和振動(dòng)沸騰實(shí)現(xiàn)物料的流態(tài)化。如果氣體沸騰采用冷風(fēng)，可將熱物料冷卻；如用熱風(fēng)，可使物料烘干。3.熱氣流烘干裝置高壓離心鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在系統(tǒng)的末端，因此整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓狀態(tài)下工作。

喉管的作用是將物料與氣體很好地混合、懸浮并使物料加速。旋風(fēng)分離器是最常用的一種氣流與物料分離裝置。

鎖氣器安裝在分離器或除塵器的排料口處，它是一個(gè)特殊的閥門。平時(shí)和卸料時(shí)均能起密封作用。如將喉管的進(jìn)風(fēng)口接熱風(fēng)爐，或在進(jìn)風(fēng)口處安裝燃油或燃?xì)鈬娮欤瑒t吸入的熱氣流可以對濕砂進(jìn)行烘干，使烘干和吸送同時(shí)進(jìn)行。2、振動(dòng)沸騰烘干裝置氣體通過固體顆粒流動(dòng)，使復(fù)習(xí)思考題P2811、3、6、8復(fù)習(xí)思考題熱舊砂砂團(tuán)回用料斗(排放舊砂)磁選料斗(磁性物質(zhì))破碎磁選過篩料斗(磁性物質(zhì))料斗(雜物)冷卻冷舊砂混砂松砂造型綜合料斗新砂(定量)綜合料斗膨潤土煤粉等附加物(定量)(定量)水分在線檢測(定量)回砂帶式輸送機(jī)(不合格型砂排放)除塵合箱、澆注落砂圖7-3粘土濕型砂處理工藝流程示意圖熱舊砂砂團(tuán)回用料斗(排放舊砂)磁選料斗(磁性物質(zhì))破碎磁選過鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化與碾輪混砂機(jī)比較，擺輪混砂機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：（1）擺輪水平安裝，利用離心慣性力碾壓物料，因此擺輪質(zhì)量輕，主軸轉(zhuǎn)速可以提高。（2）采用傾斜刮板，使刮板鏟砂阻力減小，而且可以形成物料流，從而更加強(qiáng)了物料的混合和相互摩擦。與碾輪混砂機(jī)比較，擺輪混砂機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-10帶有鼓風(fēng)系統(tǒng)的擺輪式混砂機(jī)示意圖圖7-10帶有鼓風(fēng)系統(tǒng)的擺輪式混砂機(jī)示意圖圖7-15碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)結(jié)構(gòu)圖1—內(nèi)刮板2—曲柄3—彈簧加壓機(jī)構(gòu)4—碾輪5—十字頭6—刮板臂7—外刮板8—壁刮板9—混砂轉(zhuǎn)子10—卸砂門11—圍圈12—加水機(jī)構(gòu)13—混砂轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14—減速器15—彈性聯(lián)軸器16—主軸電動(dòng)機(jī)17—電機(jī)座圖7-15碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖7-14S13系列碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)圖7-14S13系列碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-11逆流式轉(zhuǎn)子混砂機(jī)1—混砂器電動(dòng)機(jī)2—立柱3—刮板混砂器4—底盤大齒圈5—卸砂門6—混砂轉(zhuǎn)子7—底盤轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8—圍圈9—混砂轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)987623451圖7-11逆流式轉(zhuǎn)子混砂機(jī)98762345114786541478654圖7-13行星轉(zhuǎn)子混砂機(jī)a)S16混砂機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖b)法迪爾克變頻混砂機(jī)照片1—底盤2—卸砂門3—轉(zhuǎn)子4—轉(zhuǎn)臂5—轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)6—壁刮板7—底刮板8—轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)a)b)圖7-13行星轉(zhuǎn)子混砂機(jī)a)b)鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化

工作時(shí)，由給料機(jī)或其他工藝設(shè)備均勻地向分離滾筒供應(yīng)回用砂，使砂層厚度保持在45~75mm間，最大可達(dá)100mm。工作時(shí)，由給料機(jī)或其他工藝設(shè)備均勻地向分離滾筒供

永磁帶輪作為帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒，在轉(zhuǎn)卸回用砂的同時(shí)進(jìn)行磁分離工作。應(yīng)按帶式輸送機(jī)的形式和規(guī)格選用永磁帶輪，帶式輸送機(jī)的帶速小于1m/s，砂層厚度為100mm左右時(shí)，分離效果最好。永磁帶輪作為帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒，在轉(zhuǎn)卸回用砂的鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-21

單轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)1—機(jī)座2—電動(dòng)機(jī)3—抽風(fēng)口4—進(jìn)料口5—錘頭21345圖7-21單轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)21345圖7-22

雙轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)1—機(jī)座2—電動(dòng)機(jī)3—進(jìn)料口4—錘頭1234圖7-22雙轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)1234鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-25振動(dòng)電機(jī)篩AABBA-A視圖圖7-25振動(dòng)電機(jī)篩AABBA-A視圖鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-27滾筒式冷卻機(jī)1—驅(qū)動(dòng)裝置2—支座3—進(jìn)砂溜管4—滾筒21BB向3A向A4圖7-27滾筒式冷卻機(jī)21BB向3A向A4

回用砂在盤上的停留時(shí)間是影響冷卻效果的因素之一，這由加料量和卸料量間的關(guān)系決定。卸砂門靠杠桿和重錘的作用使它處于常閉狀態(tài)，當(dāng)?shù)妆P上砂量增加，對卸砂門有一定的側(cè)壓力，能克服重錘的作用時(shí)，卸砂門即開啟卸砂。移動(dòng)重錘在杠桿上的位置，就可以調(diào)節(jié)卸砂量的多少。回用砂在盤上的停留時(shí)間是影響冷卻效果的因素之一，這由加料圖7-29三滾筒烘爐1—出灰門2—進(jìn)風(fēng)口3—操作門4—爐篦5—爐體6—進(jìn)砂管7—導(dǎo)向筋片8—外滾筒9—舉升板10—中滾筒11—內(nèi)滾筒12—漏斗13—傳動(dòng)托輪12345濕砂6789101112AA13接除塵器干砂A-A圖7-29三滾筒烘爐12345濕砂6789101112AA鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-31振動(dòng)沸騰烘干冷卻裝置1—密封活門2—多孔板3—冷風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)4—槽體5—主振彈簧6—機(jī)架7—驅(qū)動(dòng)裝置8—調(diào)節(jié)風(fēng)口9—熱風(fēng)爐10—燃燒噴嘴11—熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)12—水封裝置13—沉降室1濕砂23456789接除塵器干砂II部放大A向AΦ310111213圖7-31振動(dòng)沸騰烘干冷卻裝置1濕砂23456789接除塵圖7-32熱氣流烘干裝置1—熱風(fēng)爐2—喉管3—輸送管道4—旋風(fēng)分離器5—旋風(fēng)除塵器6—濕法除塵器7—?dú)馑蛛x器8—風(fēng)帽9—消聲器10—風(fēng)機(jī)11—電動(dòng)機(jī)12—節(jié)流閥13—鎖氣器1加料口主風(fēng)口副風(fēng)口2345678910111213圖7-32熱氣流烘干裝置1加料口主風(fēng)口副風(fēng)口2345678L型喉管有主、副兩個(gè)進(jìn)風(fēng)口，從進(jìn)料口進(jìn)入的物料，經(jīng)舌板緩沖后與主風(fēng)口吸入的氣流相遇，物料被懸浮、加速，并呈兩相流進(jìn)入輸送管道。從副風(fēng)口吸入的氣流主要起氣墊作用，避免進(jìn)入喉管的物料沖向管壁，以減少懸浮阻力，吸不走的砂塊和雜物也可以從副風(fēng)口落下。動(dòng)力型喉管只有一個(gè)進(jìn)風(fēng)口，吸入的氣流方向與輸送方向基本一致，結(jié)構(gòu)更為簡單。L型喉管有主、副兩個(gè)進(jìn)風(fēng)口，從進(jìn)料口進(jìn)入的物料，經(jīng)舌板緩沖后鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化

2014.6鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化-10宋延沛教授2014.6鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化-10宋延沛教授第一節(jié)濕型砂制備系統(tǒng)一、濕型砂處理系統(tǒng)和工藝特點(diǎn)

第七章型砂處理系統(tǒng)及其自動(dòng)化粘土濕型砂處理系統(tǒng)包括舊砂處理(破碎、磁選、篩分、烘干、冷卻、再生)、儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)；新砂處理(烘干、過篩)、儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)；附加物儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)；以及型砂混制和輸送系統(tǒng)；型砂質(zhì)量在線檢測和控制系統(tǒng)；下面我們來了解粘土砂處理系統(tǒng)的組成和工藝流程。在型（芯）砂中，最為常用的是粘土濕型砂(也稱潮模砂)。濕型砂--由硅砂、膨潤土、水和一些附加物按一定比例制備而成的塑性混和物。目前用于生產(chǎn)的濕型砂中回用砂占90％左右，雖然這些回用砂經(jīng)過反復(fù)制備已具有一定性能，但是它在每次造型、澆注、冷卻、落砂和處理過程中還會(huì)產(chǎn)生成分，水分和溫度等許多變化。更何況由于生產(chǎn)的鑄件不同，砂箱中的砂鐵比也因而變化，又將引起第一節(jié)濕型砂制備系統(tǒng)一、濕型砂處理系統(tǒng)和工藝特點(diǎn)回用砂成分，水分和溫度變化的波動(dòng)。濕型砂的成分和混制特點(diǎn)，以及眾多工藝和生產(chǎn)因素的影響，就決定了濕型砂制備是一個(gè)混制難度大、影響因素多、難于檢測和調(diào)節(jié)的生產(chǎn)過程。1、濕型砂制備的要求優(yōu)質(zhì)的原材料，科學(xué)的型砂配方，良好而完備的砂處理系統(tǒng)，合理的混砂工藝，必要的檢測和調(diào)節(jié)手段。2．濕型砂制備的新進(jìn)展（1）混砂原理早期的混砂設(shè)備由碾輪式混砂機(jī)所壟斷，19世紀(jì)60年代出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子混砂機(jī)，打破了這一狀況。混砂時(shí)要求混砂工具對機(jī)盆內(nèi)的物料施以機(jī)械力；使物料在機(jī)械力的作用下運(yùn)動(dòng)。機(jī)械力應(yīng)適當(dāng)，過強(qiáng)將會(huì)引起物料發(fā)熱，使混砂功率消耗增加；物料必須迅速、充分和蓬松地在水平方向和垂直方向反復(fù)運(yùn)動(dòng)，使物料間快速地滑動(dòng)、滾動(dòng)和穿插，頻繁地接觸、碰撞和摩擦，將物料混合均勻，使膨潤土充分吸收水分，并在所有砂粒表面均勻地包覆上粘土膜。回用砂成分，水分和溫度變化的波動(dòng)。濕型砂的成分和混制特點(diǎn)，以（2）型砂調(diào)勻和緊實(shí)率測定

含水量是最需要調(diào)節(jié)的型砂成分，型砂的干濕程度適宜、具有較好綜合性能時(shí)的含水量稱為調(diào)勻水。緊實(shí)率是制備濕型砂，使其綜合性能指標(biāo)達(dá)到較佳時(shí)應(yīng)該控制的最終目標(biāo)值；而加水量則是為達(dá)到這一目標(biāo)值的調(diào)節(jié)手段。緊實(shí)率對型砂中的水分特別敏感，一般情況下，加水量每增減0.1%，緊實(shí)率將變化3％~5%。因此在混砂時(shí)，用測定緊實(shí)率的方法調(diào)節(jié)加水量，是一種科學(xué)、方便、快捷的控制手段。（3）加料順序加料后立即快速而均勻地加入所需水量的大部分，混合一段時(shí)間使砂粒充分潤濕，然后再加入膨潤土、煤粉等粉狀物料。砂處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)是造型工序。使型砂產(chǎn)生變化的是澆注、冷卻和落砂工序，從而決定了回用砂處理工序最多，處理過程最復(fù)雜，型砂混制則是本系統(tǒng)的核心工序。砂鐵比一般指砂型中型砂與澆入金屬的質(zhì)量比，型砂質(zhì)量表示砂型承受熱負(fù)荷時(shí)的蓄熱能力，金屬質(zhì)量則表明傳遞給型砂的（2）型砂調(diào)勻和緊實(shí)率測定含水量是最需要調(diào)節(jié)的二、混砂機(jī)熱量。當(dāng)在一條造型生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種鑄件時(shí)，砂鐵比將因鑄件生產(chǎn)計(jì)劃的安排而改變，因此回用砂在成分、水分和溫度方面的變化也將產(chǎn)生波動(dòng)。碾輪混砂機(jī)工作原理

自1911年發(fā)明碾輪混砂機(jī)以來，至今已有100余年歷史，其間經(jīng)過幾次改型和改進(jìn)，但是其混砂工具仍是碾輪與刮板。2)碾輪混砂機(jī)的改進(jìn)

碾輪的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)決定了碾輪混砂機(jī)的混砂質(zhì)量好，但是許多妨礙提高混砂效率的問題也是由于碾輪引起的。1、碾輪混砂機(jī)突出的改進(jìn)是采用碾輪彈簧加壓裝置。

彈簧加減壓裝置有下述優(yōu)點(diǎn)：①彈簧加減壓裝置可以在保持一定碾壓力的條件下，減輕碾輪自二、混砂機(jī)熱量。當(dāng)在一條造型生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種鑄件時(shí)，砂鐵比將重，從而可以適當(dāng)增加碾輪寬度，擴(kuò)大碾壓面積；也可以提高主軸轉(zhuǎn)速，加快混砂過程。②碾壓力隨砂層厚度自動(dòng)變化，加料量多或型砂強(qiáng)度增加，則碾壓力增加；當(dāng)加料量少或在卸砂時(shí)，碾壓力也隨之降低。這不僅符合混砂要求，而且可以減少功率消耗和刮板磨損。3）混砂機(jī)的變革①雙盤碾輪式連續(xù)混砂機(jī)

受碾輪前砂層高度的限制，要提高碾輪混砂機(jī)的產(chǎn)量，就只能增加盤徑，但最大盤徑不宜超過3m，否則將給運(yùn)輸帶來困難。雙盤碾輪式連續(xù)混砂機(jī)就是在單盤間歇式碾輪混砂機(jī)不能滿足生產(chǎn)需要的情況下產(chǎn)生的。②擺輪混砂機(jī)

擺輪混砂機(jī)國外稱為快速碾輪混砂機(jī)，它是針對碾輪混砂機(jī)存在的一些問題而改進(jìn)設(shè)計(jì)的。重，從而可以適當(dāng)增加碾輪寬度，擴(kuò)大碾壓面積；也可以提高主軸轉(zhuǎn)③碾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)

碾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)是既保留碾輪對型砂的碾壓作用，又增設(shè)混砂轉(zhuǎn)子以較高的速度沖擊和攪拌型砂，兼有碾輪混砂機(jī)和轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的特點(diǎn)。2、轉(zhuǎn)子混砂機(jī)

高速轉(zhuǎn)子混砂機(jī)高速轉(zhuǎn)子混砂機(jī)以德國Eirich公司的強(qiáng)力逆流混砂機(jī)為代表。這種混砂機(jī)一次加料量多，混合速度快，故生產(chǎn)率高；但底盤傳動(dòng)及卸砂門機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，高速轉(zhuǎn)子也需要較大的混砂功率。1）轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的分類2）S14系列新型轉(zhuǎn)子混砂機(jī)S14系列新型轉(zhuǎn)子混砂機(jī)是我國自行研制和開發(fā)的新型混砂機(jī)，它的工作原理具有以下特點(diǎn)：4）碾輪混砂機(jī)結(jié)構(gòu)

③碾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)2、轉(zhuǎn)子混砂機(jī)高速低速轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板推動(dòng)物料在盆內(nèi)形成峰谷起伏的環(huán)流，為轉(zhuǎn)子供料；軸線固定的中速葉片式轉(zhuǎn)子與刮板同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成順流混砂；刮板與葉片均與水平成一定傾角，適于在料層中運(yùn)動(dòng)；上拋葉片與下壓葉片結(jié)合，促進(jìn)物料在垂直方向的循環(huán)；葉片對物料施以沖擊力，又在與刮板交錯(cuò)時(shí)對物料施以剪切力，兼用這兩種機(jī)械力制備濕型砂。3）轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的特點(diǎn)（與碾輪混砂機(jī)比較）②轉(zhuǎn)子混砂工具只要設(shè)計(jì)合理，就可以完全埋在料層中工作，將能量全部傳給物料。①碾輪混砂機(jī)的碾輪對物料施以碾壓力，轉(zhuǎn)子混砂機(jī)的混砂工具對物料施以沖擊力、剪切力和離心力，使物料處于激烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。③高速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為600r／min左右,使受到?jīng)_擊的物料快速運(yùn)動(dòng)，混合速度快，混勻效果好。低速轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板推動(dòng)物料在盆內(nèi)形成峰谷起伏的環(huán)流，為轉(zhuǎn)子供料；④轉(zhuǎn)子混砂工具一直使物料處于松散的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這既有利于物料間穿插、碰撞和摩擦，也減輕混砂工具的運(yùn)動(dòng)阻力。⑤當(dāng)需要提高混砂機(jī)產(chǎn)量時(shí)，轉(zhuǎn)子混砂機(jī)既可增加盤徑，又能提高料層厚度。因此轉(zhuǎn)子混砂機(jī)用較少的盤徑尺寸，能滿足較多的產(chǎn)量要求，可以大大簡化系列設(shè)計(jì)，減輕制造工作量。⑥轉(zhuǎn)子混砂機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，便于維修。三、松砂機(jī)

混好的型砂，尤其是碾輪混砂機(jī)制備的型砂，要用松砂機(jī)給以松散，破碎其中的餅塊，提高型砂的流動(dòng)性和可塑性，以利于型砂緊實(shí)。松砂機(jī)的種類很多，在砂處理系統(tǒng)使用比較普遍的是雙輪松砂機(jī)。四、磁分離設(shè)備因?yàn)榕f砂一般占型砂成分的80%以上，它的質(zhì)量將直接影響型砂性能，落砂后的舊砂中含有斷裂的澆冒口、鐵釘、鐵豆、飛④轉(zhuǎn)子混砂工具一直使物料處于松散的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這既有利于物料邊毛刺、芯骨等鐵磁性物質(zhì)，在舊砂處理過程，要將這些鐵磁性雜質(zhì)去除，以保證型砂質(zhì)量并防止砂處理設(shè)備、造型設(shè)備、模樣和芯盒受到損壞。舊砂在處理過程中最好經(jīng)過2~3次磁分離。按磁源分磁分離設(shè)備分為電磁和永磁兩種。1、永磁分離滾筒

2、永磁帶輪3、帶式永磁分離機(jī)五、破碎設(shè)備片擊式破碎機(jī)有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種，單轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)只有一個(gè)轉(zhuǎn)子，而雙轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)有兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。片擊式破碎機(jī)具有破碎能力強(qiáng)、工作平穩(wěn)、適應(yīng)性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，用于鑄造車間落砂后舊砂的破碎。六、破碎設(shè)備在砂處理系統(tǒng)中，舊砂過篩的主要目的是篩除其中的碎芯塊、邊毛刺、芯骨等鐵磁性物質(zhì)，在舊砂處理過程，要將這些鐵磁性雜質(zhì)砂團(tuán)及其他非金屬夾雜物，過篩也使舊砂更為松散，成分、水分和砂溫更加均勻，同時(shí)通過除塵系統(tǒng)還可排除砂中的部分粉塵。鑄造車間常用的篩砂機(jī)有擺動(dòng)篩、滾筒篩和振動(dòng)篩。1、滾筒篩

優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)，使用可靠，無振動(dòng)，噪聲小，當(dāng)需要將篩砂機(jī)安裝在較高的平臺(tái)上時(shí)更為合適。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較龐大，在進(jìn)料和出料間的落差較高，有時(shí)會(huì)給砂處理系統(tǒng)的布置帶來一定困難。滾筒破碎篩兼有破碎砂塊和過篩的雙重作用。2、振動(dòng)篩砂處理系統(tǒng)中常用的振動(dòng)篩有兩種，即單軸慣性振動(dòng)篩和振動(dòng)電機(jī)篩。七、冷卻設(shè)備砂團(tuán)及其他非金屬夾雜物，過篩也使舊砂更為松散，成分、水分和砂1、回用砂冷卻要求和冷卻方法回用砂的升溫現(xiàn)象在砂鐵比小，生產(chǎn)厚壁鑄件，造型線生產(chǎn)率高，型砂周轉(zhuǎn)快的情況下尤為嚴(yán)重。熱的回用砂必須經(jīng)過冷卻降溫，使進(jìn)入混砂機(jī)中的回用砂溫度在49℃以下，最好低于38℃，否則會(huì)造成型砂中水分蒸發(fā)，料斗掛料和起模困難，熱砂中的水蒸汽凝結(jié)在砂芯和冷鐵上，使鑄件產(chǎn)生氣孔的傾向增加；型砂強(qiáng)度降低，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生沖砂、砂眼等缺陷。2、

冷卻設(shè)備1）冷卻提升機(jī)

冷卻回用砂有三種方法：1）加大混砂量，即提高砂處理系統(tǒng)的砂鐵比，將混制型砂的一部分送去造型，將另一部分與落砂后的熱砂混合在一起，使砂溫降低；2）是在砂處理系統(tǒng)中設(shè)置冷卻設(shè)備；3）使用帶有真空混砂機(jī)的砂處理系統(tǒng)。利用水分在真空條件下更容易蒸發(fā)的原理，使型砂在混制的同時(shí)降溫。1、回用砂冷卻要求和冷卻方法2、冷卻設(shè)備1）冷卻提升機(jī)冷卻提升兼有提升和冷卻回用砂的雙重作用。2）冷卻滾筒冷卻滾筒有兩種，一種是專門用于冷卻舊砂的滾筒式冷卻機(jī)，另一種則是兼有落砂功能的冷卻滾筒。3）雙盤攪拌冷卻機(jī)八、新砂烘干設(shè)備新砂烘干常用的方法是利用250℃左右的熱空氣與濕砂充分接觸，使其中的水分汽化，并由氣體不斷將蒸發(fā)的水氣帶走，達(dá)到濕砂烘干的目的。新砂烘干設(shè)備主要有：三滾筒烘爐、振動(dòng)沸騰烘干裝置、熱氣流烘干裝置等。1、三滾筒烘爐三滾筒烘爐主要由燃燒爐和烘干滾筒組成，烘干滾筒由三個(gè)有一定錐度的大小不同的滾筒套裝組成，如圖7-29所示。冷卻提升兼有提升和冷卻回用砂的雙重作用。2）2、振動(dòng)沸騰烘干裝置氣體通過固體顆粒流動(dòng)，使固體顆粒呈現(xiàn)類似于流體狀態(tài)，稱為流態(tài)化。在鑄造生產(chǎn)中利用流態(tài)化方法實(shí)現(xiàn)新砂烘干、熱砂冷卻和熱法再生工作。振動(dòng)沸騰裝置由氣體沸騰和振動(dòng)沸騰實(shí)現(xiàn)物料的流態(tài)化。如果氣體沸騰采用冷風(fēng)，可將熱物料冷卻；如用熱風(fēng)，可使物料烘干。3.熱氣流烘干裝置高壓離心鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在系統(tǒng)的末端，因此整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓狀態(tài)下工作。

喉管的作用是將物料與氣體很好地混合、懸浮并使物料加速。旋風(fēng)分離器是最常用的一種氣流與物料分離裝置。

鎖氣器安裝在分離器或除塵器的排料口處，它是一個(gè)特殊的閥門。平時(shí)和卸料時(shí)均能起密封作用。如將喉管的進(jìn)風(fēng)口接熱風(fēng)爐，或在進(jìn)風(fēng)口處安裝燃油或燃?xì)鈬娮欤瑒t吸入的熱氣流可以對濕砂進(jìn)行烘干，使烘干和吸送同時(shí)進(jìn)行。2、振動(dòng)沸騰烘干裝置氣體通過固體顆粒流動(dòng)，使復(fù)習(xí)思考題P2811、3、6、8復(fù)習(xí)思考題熱舊砂砂團(tuán)回用料斗(排放舊砂)磁選料斗(磁性物質(zhì))破碎磁選過篩料斗(磁性物質(zhì))料斗(雜物)冷卻冷舊砂混砂松砂造型綜合料斗新砂(定量)綜合料斗膨潤土煤粉等附加物(定量)(定量)水分在線檢測(定量)回砂帶式輸送機(jī)(不合格型砂排放)除塵合箱、澆注落砂圖7-3粘土濕型砂處理工藝流程示意圖熱舊砂砂團(tuán)回用料斗(排放舊砂)磁選料斗(磁性物質(zhì))破碎磁選過鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化與碾輪混砂機(jī)比較，擺輪混砂機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：（1）擺輪水平安裝，利用離心慣性力碾壓物料，因此擺輪質(zhì)量輕，主軸轉(zhuǎn)速可以提高。（2）采用傾斜刮板，使刮板鏟砂阻力減小，而且可以形成物料流，從而更加強(qiáng)了物料的混合和相互摩擦。與碾輪混砂機(jī)比較，擺輪混砂機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-10帶有鼓風(fēng)系統(tǒng)的擺輪式混砂機(jī)示意圖圖7-10帶有鼓風(fēng)系統(tǒng)的擺輪式混砂機(jī)示意圖圖7-15碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)結(jié)構(gòu)圖1—內(nèi)刮板2—曲柄3—彈簧加壓機(jī)構(gòu)4—碾輪5—十字頭6—刮板臂7—外刮板8—壁刮板9—混砂轉(zhuǎn)子10—卸砂門11—圍圈12—加水機(jī)構(gòu)13—混砂轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14—減速器15—彈性聯(lián)軸器16—主軸電動(dòng)機(jī)17—電機(jī)座圖7-15碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖7-14S13系列碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)圖7-14S13系列碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化圖7-11逆流式轉(zhuǎn)子混砂機(jī)1—混砂器電動(dòng)機(jī)2—立柱3—刮板混砂器4—底盤大齒圈5—卸砂門6—混砂轉(zhuǎn)子7—底盤轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8—圍圈9—混砂轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)987623451圖7-11逆流式轉(zhuǎn)子混砂機(jī)98762345114786541478654圖7-13行星轉(zhuǎn)子混砂機(jī)a)S16混砂機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖b)法迪爾克變頻混砂機(jī)照片1—底盤2—卸砂門3—轉(zhuǎn)子4—轉(zhuǎn)臂5—轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)6—壁刮板7—底刮板8—轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)a)b)圖7-13行星轉(zhuǎn)子混砂機(jī)a)b)鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化鑄造設(shè)備及其自動(dòng)化

工作時(shí)，由給料機(jī)或其他工藝設(shè)備均勻地向分離滾筒供應(yīng)回用砂，使砂層厚度保持在45~75mm間，最大可達(dá)100mm。工作時(shí)，由給料機(jī)或其他工藝設(shè)備均勻地向分離滾筒供