7.3. Оборудование для регенерации песка и утилизации продуктов термической деструкции модели | Металлолом

В процессе циклического применения кварцевого песка в качест­ве материала формы при производстве отливок по газифицируемым моделям он изменяет свои технологические и физико-механические свойства. Под действием высокой температуры металла, заливаемо­го в форму, песок растрескивается, измельчается, засоряется мелко­дисперсными продуктами противопригарных покрытий. Кроме того, в нем накапливаются продукты термической деструкции пенополи­стирола в виде сажистого углерода и конденсата углеводородов, включая стирол, толуол и бензол. Все это приводит к снижению газопроницаемости формы из песка, ухудшению его текучести, уплот – няемости и увеличению газотворности. Поэтому песок перед по­вторным применением должен проходить магнитную сепарацию, обеспыливание и термическую регенерацию. Для обезвреживания газообразных продуктов термодеструкции пенополистирола, кото­рые выделяются при заливке формы металлом и в процессе охлаж­дения отливки в форме, применяются установки каталитического дожигания газов совместно с системой вакуумирования форм.

Челябинским конструкторско-технологическим институтом ав­томатизации и механизации в автомобилестроении (КТИАМ) раз­работан ряд линий термической регенерации отработанных песча­но-глинистых и холоднотвердеющих смесей производительностью 0,4; 1,0; 2,5 и 10 т/ч, которые могут быть использованы для регене­рации кварцевого песка в процессе его применения в качестве ма­териала литейной формы при ЛГМ. Схема линии термической ре­генерации PT-1,0 представлена на рис. 7.44.

Линия включает в свой состав: аппарат термической регенера­ции 3; аппарат охлаждения регенерата /; систему подвода воздуха 6 к аппарату термической регенерации; рекуператор 2; систему по­дачи газа 7 и воды 10 к теплообменнику аппарата охлаждения; электрооборудование 9 с системой КИП и автоматику; систему очистки отходящих газов, состоящую из циклона 5, пылеуловите­ля 4 и вентилятора 8.

Аппарат термической регенерации (рис. 7.45) работает по прин­ципу кипящего слоя и состоит из камеры кипящего слоя 4, осади – тельной камеры 3, зонта 2 и ремонтной точки 6. В камере кипяще­го слоя установлена воздухораспределительная решетка 9. Стенки камеры зафутерованы огнеупорной массой или шамотным кирпичом. К корпусу камеры крепится горелка 8 с запально-зажигательным устройством. Загрузка отработанного песка осуществляется через патрубок 7, выгрузка регенерата — через патрубок 5. В верхней части камеры имеется крышка 1 с патрубком для выхода отрабо­танных газов. Отработанный песок поступает в камеру 4, в которой он приводится в состояние кипящего слоя за счет подвода воздуха из рекуператора под распределительную решетку 9. В камере 4 проис­ходит сжигание природного газа, продукты которого, смешиваясь с воздухом, поступающим из-под решетки, имеют температуру 700- 800 °С. Под действием высокой температуры газовоздушной сре­ды происходит сгорание содержащегося в песке конденсата про­дуктов термодеструкции модели, в том числе сажистого углерода. Из аппарата термической регенерации песок поступает в аппарат

Рис. 7.44. Схема линии термической регенерации модели PT-1,0

Охлаждения (рис.7.46), который состоит из рабочей камеры 6 и осадочной камеры 3. В камере б установлена решетка 11 с колпач­ками для образования кипящего слоя и равномерного распределе­ния песка по всей площади решетки. Воздух под решетку 11 пода­ется вентилятором 8 для создания кипящего слоя. Над решеткой 11 установлен водяной трубчатый теплообменник 10 для дополни­тельного охлаждения песка. Камера 2 имеет загрузочный лоток 9, глазок 5 и люк 4 для обслуживания аппарата. В верхней части каме­ры установлены светильник для внутреннего освещения аппарата и патрубок для выхода отработанного воздуха. Под патрубком раз­мещен зонт 7, предотвращающий вынос песка отработанным по­током воздуха. Охлажденный песок выгружается самотеком через лоток 7. Пыль из аппарата через верхний патрубок удаляется отра­ботанным воздухом и направляется в систему пылегазоочистки. Техническая характеристика линий термической регенерации от­работанного песка серии PT представлена в табл. 7.27. Линии тер­мической регенерации отработанного песка можно одновременно использовать и для дожигания газообразных продуктов термоде­струкции модели. При заливке формы с газифицируемой моделью форма вакуумируется, и отсасываемые из формы газообразные продукты термодеструкции модели направляются в камеру аппа­рата регенерации, где они практически полностью сгорают.

Параметры	РТ-04	PT-1,0	РТ-2,5	РТ-5,0	PT-10
Оптимальная производи­	0,4	1,0	2,5	5,0	10
Тельность, т/ч
Расход природного газа,	12	24	60	120	215
М3/ч
Давление природного га­	4	6	4-8	8-10
За, МПа
Расход воды, м3/ч	4	7	20	30	45
Давление воды, МПа			0,2
Температура воды, °С,			20/50
На входе/на выходе
Количество дымовых га­	3400	5700	15 000	20 000	35 000
Зов после очистки, м3/ч
Установленная мощность,	40	73	120	175
КВт
Температура газа в камере	800		650-750
Аппарата регенерации, 0C

Институтом газа HAH Украины (г. Киев) разработаны установ­ки регенерации отработанного песка специально для JIFM на принципе кипящего слоя с использованием горелок струйно- стабилизационного типа, которые обеспечивают устойчивую рабо­ту в широком диапазоне изменения расхода газа и воздуха. Опыт­ным заводом института выпускаются установки серии PKC произ­водительностью 0,2; 1,0; 2,5; 4,0; 10 т/ч, работающие на газе, и уста­новка РКС-0,2Э с электронагревом, которые используются для регенерации песка на участках ЛГМ небольшой мощности. Уста­новки серии PKC компактны, занимают небольшие площади и удобны в эксплуатации. Этим же институтом разработана серия установок каталитического дожигания газа при ЛГМ серии TKP производительностью от 5 до 40 тыс. м3/ч. В качестве катализатора используется алюмохромовый измельченный наполнитель, кото­рый при температуре 350-400 0C активизирует реакции окисле­ния продуктов термодеструкции пенополистирола. Конечными продуктами каталитического дожигания газов являются пары воды и углекислота, при этом степень очистки газов составляет 98 %.

Установки серии TKP следует использовать при вакуумировании форм во время заливки металлом и последующего их охлаждения.

Фирмой «FATA ALUMINIUM» разработаны установки регене­рации песка серии HOT-REC (рис. 7.47), техническая характери­стика которых представлена в табл. 7.28. Особенности этих печей: смешивание воздуха и газа происходит непосредственно внутри камеры сгорания; автоматическое управление обеспечивает безо­пасную работу как в обычном режиме, так и в чрезвычайной си­туации; отсутствуют огнеупоры, что позволяет осуществлять уско­ренный выход в рабочий режим и экономить электроэнергию.

Таблица 7.28

Техническая характеристика моделей установок серии HOT–REC

1/А

2/А

6/А

Параметры

Номинальная производи­тельность, т/ч

Потери при прокаливании, %

11 4

14 5

16 6

5 000/10 800/10 ООО

5 800/12 500/11 500

Расход газа, ккал/т Расход электроэнергии, кВт Расход воздуха, нм3/ч Габариты: длина/ши­рина/высота, мм

ОД 220 ООО

На рис. 7.48 представлена планировка цеха ЛГМ для производ­ства отливок из серого чугуна мощностью 10 тыс. т годного литья в год. Полистирол в гранулах со склада поступает на участок 2, где установлен подвспениватель периодического действия. После под­вспенивания пенополистирол пневмотранспортом передается для стабилизации в матерчатые бункера. Из бункеров по мере надоб­ности пенополистирол поступает пневмотранспортом в бункера модельных автоматов 3. После изготовления модели или их эле­менты проходят сушку при температуре 50-55 0C в проходном су­шиле 5 на подвесном конвейере 4. После сушки модели, состоящие из двух и более частей, соединяются в единую модель при помощи термоклея на полуавтомате 6, после чего с помощью подвесного толкающего конвейера они поступают на сборку 7 в модельные блоки, проходят покраску на полуавтоматических установках 8 водным покрытием, сушку в проходном сушиле 9 при температуре 60-65 °С.

»

Регенерированный песок Рис. 7.47. Структурная схема установки термической регенерации фирмы «FATA ALUMINIUM»: 1 — загрузка песка; 2 — печь прокаливания; 3 — переохлаждение;

4 — охлаждение; 5 — финишное просеивание

Смесь

При необходимости модельные блоки проходят вторичную покра­ску и последующую сушку. Готовые модельные блоки хранятся на складе на цепном подвесном толкающем конвейере, откуда они по заданной программе поступают на автоматическую формовочную линию //. Установка блока в опоку, его формовка, заливка и выбив­ка происходят в автоматическом режиме, для чего линия оборудова­на соответствующими манипуляторами и заливочной автоматиче­ской установкой. При заливке формы вакуумируются. После выбив­ки форм песок проходит регенерацию на установке 12. Участок плавки оборудован среднечастотными печами 13, установками по­догрева шихты 14. В цехе имеются соответствующие вспомога­тельные участки и производственные отделения. Здесь есть обору­дование 1 для получения пара с заданными параметрами и поме­щение 10 для приготовления противопригарного покрытия.

Рис. 7.48. Схема планировки чугунолитейного цеха по газифицируемым моделям

На рис. 7.49 представлена схема полуавтоматического комплекса ЛГМ, разработанного фирмой «FATA ALUMINIUM» для производ­ства отливок поликаст-процессом.

Полистирол в гранулах для вспенивания засыпается в бункер ситового классификатора, в котором происходит рассев гранул по фракциям. Нужная фракция полистирола подается во вспениватель 2, где гранулы вспениваются паром при давлении 0,1 МПа и темпе­ратуре 100-105 °С. Вспененные гранулы пневмотранспортом дос­тавляются в матерчатый бункер 3, где они выдерживаются не ме­нее 2 ч для созревания и сушки. Готовые гранулы пневмотранс­портом засыпаются в бункера установок для изготовления моде­лей 4. В установках для изготовления моделей гранулы посредст­вом инжекции заполняют пресс-формы, где они спекаются при нагревании пресс-формы паром до температуры 115-135 0C и дав­лении пара 0,2-0,25 МПа. Готовые модели по конвейеру 6 переда­ются на стол комплектации и контроля 5 и распределяются по кор­зинам, которые по цепному толкающему конвейеру передаются на участок сборки моделей. Модели, состоящие из двух частей и бо­лее, собираются при помощи клея на установках 7. Готовые моде­ли и стояки передаются цепным конвейером 8 на установку сборки модельных блоков 9 способом горячей сварки. Готовые модельные блоки подвешиваются рабочим на цепной конвейер 10, на котором

Рис. 7.49. Схема полуавтоматического комплекса ЛГМ для производства отливок: 1 — классификатор исходных гранул полистирола; 2 — вспениватель; 3 — накопительный бункер; 4 — установки для изготовления моделей; 5 — стол комплектации и контроля; 6,8,10,14,17,19 — цепной подвесной толкающий конвейер; 7 — полуавтомат для склейки моделей; 9 — полуавтомат для изготовления модельных блоков; 11 — установка для покраски модельных блоков; 12 — проходное камерное сушило для сушки модельных блоков; 13, 18,20 — манипуляторы; 15 — формовочный блок; 16 — установка для заливки форм металлом

Блоки проходят покраску в камере нанесения суспензии 11, затем поступают в сушильную камеру 12, где происходит сушка мо­дельных блоков при температуре 55-60 °С. Манипулятором 13 блоки снимаются с конвейера 10 и подвешиваются на подвески конвейера 14. С конвейера 14 блоки поступают к формовочному блоку 15. Рабочий снимает блок с конвейера, устанавливает его в опоку, засыпает ее песком и уплотняет форму на вибрационном столе. Готовые формы шаговым конвейером доставляются на уча­сток заливки, где они заливаются металлом при помощи автомати­ческой заливочной установки. Залитые формы передаются на те – лежечный конвейер 17, на котором происходит их охлаждение и транспортировка к выбивной установке, где манипулятором 18 форма поворачивается на угол более 90°. Песок высыпается на вибрационную решетку, просеивается, проходит регенерацию и поступает в бункер формовочного блока. Блок отливок во время поворота опоки захватывается манипулятором 20, который и укла­дывает его в ящик. По мере наполнения ящика он передается в термообрубное отделение цеха.