一種筒式振動搓磨再生機的研究設計

吳　劍

（江陰智銘鑄造裝備應用技術設計室，江蘇江陰214400）

一種筒式振動搓磨再生機的研究設計

吳劍

（江陰智銘鑄造裝備應用技術設計室，江蘇江陰214400）

介紹了以鑄造生產(chǎn)過程形成的廢舊砂為對象，研究設計的一種筒式振動搓磨再生機。并對其進行有關工作機理、結(jié)構(gòu)特征及配套砂再生工藝裝備的技術論述。以獲得合理的舊砂再生回用，達到降低成本、促進環(huán)保、資源再利用的目的。

鑄造裝備；干法砂再生；再生機

在自硬砂鑄造生產(chǎn)中，舊砂再生工藝裝備的應用已是很普遍了，舊砂再生回用（包括廢舊砂的再生），就是利用專用砂再生設備來對舊砂進行破碎、去膜、篩分和冷卻的工藝應用過程。

不同的舊砂再生工藝，就有不同的砂處理生產(chǎn)單元。其目的就是實現(xiàn)舊砂再生回用、降低成本、促進環(huán)保、實現(xiàn)資源再利用。

舊砂再生處理的過程，就是對自硬砂（一般指鑄造用樹脂砂、水玻璃砂、脂硬化砂等）的失效脆性狀、潰散狀的惰性膜進行脫膜、去膜、圓整的過程；對半黏結(jié)狀和黏結(jié)狀的未失效的舊砂進行團塊破碎、分解、松散和降溫再利用。

1　砂再生的必要性

一般需要再生利用的廢、舊砂，是指被高溫金屬液灼燒或被高溫加熱過的、以有機脂為黏結(jié)劑的、經(jīng)使用后的砂型和砂芯（包括熱芯盒覆膜砂、冷芯盒樹脂砂、有機自硬砂、桐油砂、殼型砂等），所產(chǎn)生的舊砂、廢砂等等。

這些舊砂在很大程度都是作為廢砂處理掉，一般不作再生回用處理，或者少量回用。丟棄掉這些舊砂，一方面造成了環(huán)境污染，影響了生態(tài)發(fā)展；另一方面浪費了原砂資源，提高了生產(chǎn)成本。而且這些舊砂大部分受高溫影響后，其性能要比原砂性能好的多。

因此，舊砂再生回用無論是從社會效益還是從經(jīng)濟效益上講，都是非常必要的、有利的。

2　砂再生的工藝性

在舊砂再生工藝中，通常采用機械（干法）再生工藝、焙燒（熱法）再生工藝和水洗（濕法）再生工藝三大類型。

干法再生處理的工藝，主要是利用相互配套的機械設備來實現(xiàn)的，其工藝過程簡單、操作方便、易系統(tǒng)控制。

本文描述的是以筒式振動搓磨再生機為主的一種機械干法再生的工藝方法。再生過程具有破碎、冷卻、搓磨、去粉塵的特點。其中相互配套設備有：振動落砂機、振動輸送機、筒式振動搓磨再生機、篩分機、磁選機和提升機，以及通風除塵系統(tǒng)，構(gòu)成一個獨立的再生生產(chǎn)單元。

其再生工藝過程是：對澆注落砂后的舊砂可直接進入筒式振動搓磨再生機進行冷卻、破碎和搓磨，再經(jīng)篩分、磁選處理使其表面的惰性膜脫落，然后再對其進一步風選去灰，并冷卻到常溫狀態(tài)，從而達到舊砂回收再利用的目的。采用這種干法砂再生工藝，適用于常規(guī)的、具有一定生產(chǎn)規(guī)模的鑄造生產(chǎn)舊砂再生處理。

3　筒式振動搓磨再生機

研究設計的筒式振動搓磨再生機在舊砂再生設備中是一種新型的、機械振動的、干法再生處理機?？蛇M行冷卻、破碎搓磨和有效去除舊砂惰性膜，而使舊砂獲得再生回用。

由于采用振動搓磨機理，可適應較高的廢舊砂溫度進入。

筒式振動搓磨再生機結(jié)構(gòu)如圖1所示。筒式振動搓磨再生機的振動機理是利用振動電機的同軸向高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力使筒體在隔振彈簧上作高頻圓振動（非線性）的慣性振動機。

圖1　筒式振動搓磨再生機

振動載體內(nèi)的物料運動狀態(tài)：在高頻圓振動的條件下，舊砂、舊砂團塊和參振介質(zhì)在筒體內(nèi)作相反方向的翻滾拋擲，利用物料與介質(zhì)的自重，促使舊砂團塊、砂顆粒間和介質(zhì)間的相互搓擦，撞擊而達到惰性膜的破碎、擠壓脫落。物料經(jīng)過筒體內(nèi)的一個振動搓磨循環(huán)，并由除塵器風口將部分粉塵和碎膜雜質(zhì)分離出來，進入除塵系統(tǒng)。砂粒由柵格孔板透篩排出筒體外，而介質(zhì)則回流到筒體內(nèi)繼續(xù)參與物料（舊砂）的搓磨，不斷循環(huán)使用。

參振介質(zhì)可以是鋼球、鐵塊，其直徑大小、配置比例可以根據(jù)砂粒脫膜效果來選擇確定。

3.1主要技術參數(shù)

生產(chǎn)率（m3/h）:10~15

筒體（直徑×長度）（mm）:φ1 000×4 000

振動電機功率（kW）:2×7.5（8.0）

激振力（kN）:2×100（120）

振動頻率（r·min-1）:1 000~1 500

給料粒度（mm）:<100

推薦風量（m3·h-1）:>10 000

3.2主要結(jié)構(gòu)形式

主要結(jié)構(gòu)：由參振筒體、振動電機、隔振彈簧、透篩孔板、進出料口、吸塵風口、檢修門、觀察窗和機架組成（見圖1）.

振動電機安裝形式：二臺同極、同功率的振動電機同軸向安裝在振動筒體二側(cè)并同向運轉(zhuǎn)。

3.3主要技術特性

被再生舊砂通過進料口進入?yún)⒄裢搀w，經(jīng)筒體導流板導流推進，筒體工作區(qū)域在高頻振動環(huán)境下形成對舊砂、舊砂團塊和參振介質(zhì)的翻滾拋擲、對流搓擦，經(jīng)二道導流推進，舊砂反復被流態(tài)化對流搓擦。達到脫膜再生的效果。筒體內(nèi)形成的粉塵氣流，由除塵系統(tǒng)的吸風口排放。經(jīng)過一定流量的對流搓擦后，再生砂通過透篩孔板經(jīng)出砂口被排出。

利用慣性振動機理使舊砂形成對流搓擦、冷卻、去灰和除塵，形成軟再生功能。使舊砂保持砂粒完整、凈化原砂和去灰降溫是研究設計的特點。亦是機械干法再生處理的創(chuàng)新工藝設備之一。

4　結(jié)束語

上述介紹的筒式振動搓磨再生機及再生工藝，是以自硬砂鑄造生產(chǎn)存在的廢舊砂再生處理問題為分析研究對象的。由于型砂成型性的工藝要求不同，產(chǎn)生的廢舊砂性質(zhì)亦不同。所以，用戶可以根據(jù)自己鑄造生產(chǎn)的特點進行選擇和工藝調(diào)整。

建議采用二級機械干法再生工藝，對鑄造生產(chǎn)的砂再生和發(fā)展更有利。其目的是更好地對廢、舊砂的合理處理，實現(xiàn)降低成本、促進環(huán)保、提高資源再利用。

［1］吳劍.鑄造振動機械設計與應用［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008.

［2］吳劍.鑄造砂處理技術裝備與應用［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2014.

［3］吳劍.論舊砂再生及工藝［J］.鑄造設備與工藝，2003（2）：4-8.

［4］吳劍.慣性振動機械在鑄造生產(chǎn)上的應用［J］.中國鑄造裝備與技術，2009（2）：37-41.

［5］孫耀天，吳劍.舊砂再生中，激振力對舊砂搓磨力度的理論分析［J］.鑄造設備與工藝，2010（3）：9-11.

TG231文獻標識嗎：A

1674-6694（2015）04-0001-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2015.04.001

2015-03-20

吳劍（1958-），男，高級工程師，主要從事鑄造設備設計工作。