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      山東工將機械科技股份有限公司
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      鑄鋼自硬砂生產工藝及設備選型分析
      發布時間:2017-01-6

      一、呋喃樹脂砂在鑄鋼生產中易產生的缺陷及對策

      1.機械粘砂:由于呋喃樹脂高溫燒蝕、碳化,表層粘接力下降,液態金屬滲入形成機械粘砂。

      機械粘砂的防治主要以工藝措施為主:

      a.提高樹脂本身耐熱性(采用糠醇改性低氮樹脂)

      b.添加附加材料提高型砂熱強度(原砂中加氧化鐵粉、硼砂)

      c.采用特種原砂(抗粘砂材料如鉻砂、鋯砂、鎂砂)

      d.刷涂耐火涂料,降低澆注溫度。

      2.脈紋、飛刺:其成因是高溫使型腔表面龜裂,防治基本同機械粘砂。

      3.氣孔:

      a.侵入性氣孔:是樹脂發氣量大,砂型透氣不夠好造成,可采取導引出氣等工藝措施,同時盡可能降低粘接劑加入量,徹底清除回用舊砂中的脫落粘接劑膜及微粉,在降低發氣量的同時提高透氣性。

      b.針孔:主要是金屬液吸入的氮、氫在冷凝時析出造成,防止措施是選擇低氮樹脂,降低澆鑄溫度,還可在型砂中添加氧化鐵粉。

      4.熱裂:呋喃樹脂砂高溫退讓性較差(燒潰層薄,整體剛性強)所致。

      防治措施:a.盡可能降低粘接劑加入量。

      b.熱節及阻礙收縮部位采用強傳熱特種面砂(如鉻砂、石墨砂)加快凝固,增加燒蝕層。

      c.采用改性樹脂,改善高溫性能。

      d.合適部位埋入通氣繩束。

      二、工藝設備選型綜述

      1.選用先進合理的再生設備提高再生質量,減少原砂破碎,保證粒形的安定和園整。降低原砂微粉及雜質含量,穩定舊砂溫度。

      1)破碎機選用:直線振動搓擦式破碎再生機,工作可靠性高,操作維護維修簡單方便,未見有機體振裂或整體損壞的報道。從結構上看也較合理,易損件磨損小,壽命較長,動力消耗也小,運行費用較低。

      2)二次再生設備選擇:樹脂砂生產鑄鋼件要求更高的脫膜率,盡管也有采用二級式氣力撞擊式再生的用戶,但一般認為不夠可靠。但采用離心式或高速強力氣沖式再生方式,靠高速運動時砂流改向產生料層間的切變搓擦完成脫膜,其搓擦力來源于砂流的慣性力,效率較低,且存在砂粒破碎和粒形惡化的問題。較為合理的再生方式兼顧呋喃樹脂膜的硬脆特性,應采用離心再生加低速強搓擦方式較好。山東工將機械生產的復合再生機利用砂粒間強力低速的切變進行再生,是更經濟高效的方式,同時再生質量較好。

      3)微粉的分離技術采用單級流幕效果較差,多級流幕方式不僅保證流幕的均勻,還伴有砂層切變翻騰有利于更徹底地分離附著微粉(砂溫較高時分離效果會更好),實際運行測試的結果表明多級流幕分選可獲得到微粉含量<0.1%的分離效果。

      4)砂冷卻調溫設備選擇:多年的生產實踐表明沸騰流化床式冷卻裝置在樹脂砂的冷卻中效果差,主要原因是樹脂本身不含水分,不能進行蒸發降溫。較可靠的冷卻方式是采用固定翅片式強冷換熱技術。該技術中采用了密排大翅片換熱,換熱面積大(每級可達80M2),砂層較薄,傳導換熱穩定可靠并伴有緩慢的移動和換位,可有效改善砂料的傳熱效果,額定工況冷卻水溫只需低于工藝要求溫度10℃就可切實保證得到溫度均勻合格的舊砂,其溫控精度≤±1℃,為混制質量可靠的型砂提供了良好的條件。另外設備基本設有維修工作量,也無易損件。

      2.盡可能采用多的再生舊砂(舊砂回用率≥85%),有利于降低粘接劑的加入量。

      3.采用先進的運輸設備,減少輸送過程的砂破碎。密相低速氣力輸送技術物料破碎較少、系統無易損件、輸送效率高、空氣耗量少,卸料點粉塵控制簡便可靠,環保品質優良,是較理想的選擇。

      4.合理選擇除塵點和配置除塵系統,保證舊砂再生質量,防止粉塵外逸,提供良好的作業環境。從使用經驗來看,由于樹脂砂和新型水玻璃自硬砂工藝、設備的特殊要求,一般的理論值和推薦值需作較大的調整。合理的系統設計可在保障除微粉和防塵效果的同時降低運行成本,避免由風量不足或過大對舊砂質量造成不利影響。

      5.采用先進的型砂混制設備,采用工將機械生產的帶有沸騰除微粉裝置的混砂機可消除砂料殘留的粘接劑膜、細微粉塵。明顯降低粘接劑的加入量(粘接劑加入量較一般的混砂設備下降15%),降低型砂發氣量,提高透氣性和耐火度,提高型砂質量的同時降低生產成本,具有顯著的經濟效益。

      6.采用先進的混制工藝,一般認為高速強力混制工藝有利提高混制均勻性,縮短混制時間,有利于提高型砂終強度。

      7.粘接劑的準確定量和適時加入也是降低生產成本確保型砂質量的有效手段。

      三、新型水玻璃自硬砂工藝

      該工藝是水玻璃砂綜合改性發展的新型工藝(水玻璃加入量已降至2.5~3.0%)。推廣使用單位的生產實踐表明,其操作工藝性能、鑄件外觀質量、尺寸精度達到了呋喃樹脂砂的水平。除其舊砂再生性能略差外,還具有粘接劑不含S、P、N,不含引起合金件吸入的有害元素,高溫容讓性好等優點。

      針對水玻璃舊砂中Na2O含量較高,容易吸潮,粘接劑膜柔韌性強,不易脫落等特點,新粘結劑中引入了有機活性離子,以激活水玻璃,改善粘結強度對Na2O含量敏感性等措施。還推薦采用舊砂加熱復合再生技術。

      水玻璃作粘接劑的舊砂除有較強的吸濕作用外,其粘接劑本身含有一定量的水分,澆注的高溫不可能排出大量的水分,為改善其再生性能,舊砂需進行加熱脫水使粘接劑膜脆化易于脫落。

      加熱復合再生機對砂料進行熱氣流干燥,使粘接劑膜脆化,隨即進行低速強搓擦的脫膜再生。其動力消耗小,易損件少,使用壽命長,再生效果好,砂粒破碎少,還有一定的砂粒整形作用。

      混砂機我們推薦使用新型水玻璃自硬砂專用混砂機。

      如果特種砂(如鉻鐵礦砂等)用量較大,還需在風選分級設備上加入特種砂分離設備。移動式混砂機臺車上還可配備面砂專用混砂機。

      山東工將機械科技股份有限公司

      魯公網安備 37011302000381號


      魯ICP備16032818號-2

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