吳　劍

（江陰智銘鑄造裝備應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)室，江蘇江陰214400）

一種筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)的研究設(shè)計(jì)

吳劍

（江陰智銘鑄造裝備應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)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(duì)象，研究設(shè)計(jì)的一種筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)。并對(duì)其進(jìn)行有關(guān)工作機(jī)理、結(jié)構(gòu)特征及配套砂再生工藝裝備的技術(shù)論述。以獲得合理的舊砂再生回用，達(dá)到降低成本、促進(jìn)環(huán)保、資源再利用的目的。

鑄造裝備；干法砂再生；再生機(jī)

在自硬砂鑄造生產(chǎn)中，舊砂再生工藝裝備的應(yīng)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(shè)備來對(duì)舊砂進(jìn)行破碎、去膜、篩分和冷卻的工藝應(yīng)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(shí)現(xiàn)舊砂再生回用、降低成本、促進(jìn)環(huán)保、實(shí)現(xiàn)資源再利用。

舊砂再生處理的過程，就是對(duì)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(jìn)行脫膜、去膜、圓整的過程；對(duì)半黏結(jié)狀和黏結(jié)狀的未失效的舊砂進(jìn)行團(tuán)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(jī)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(jī)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(fèi)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(huì)效益還是從經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jī)械設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，其工藝過程簡(jiǎn)單、操作方便、易系統(tǒng)控制。

本文描述的是以筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)為主的一種機(jī)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(diǎn)。其中相互配套設(shè)備有：振動(dòng)落砂機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)、篩分機(jī)、磁選機(jī)和提升機(jī)，以及通風(fēng)除塵系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的再生生產(chǎn)單元。

其再生工藝過程是：對(duì)澆注落砂后的舊砂可直接進(jìn)入筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)進(jìn)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(duì)其進(jìn)一步風(fēng)選去灰，并冷卻到常溫狀態(tài)，從而達(dá)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(dòng)搓磨再生機(jī)

研究設(shè)計(jì)的筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)在舊砂再生設(shè)備中是一種新型的、機(jī)械振動(dòng)的、干法再生處理機(jī)?？蛇M(jìn)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(dòng)搓磨機(jī)理，可適應(yīng)較高的廢舊砂溫度進(jìn)入。

筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)的振動(dòng)機(jī)理是利用振動(dòng)電機(jī)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(dòng)（非線性）的慣性振動(dòng)機(jī)。

圖1　筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)

振動(dòng)載體內(nèi)的物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：在高頻圓振動(dòng)的條件下，舊砂、舊砂團(tuán)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(tuán)塊、砂顆粒間和介質(zhì)間的相互搓擦，撞擊而達(dá)到惰性膜的破碎、擠壓脫落。物料經(jīng)過筒體內(nèi)的一個(gè)振動(dòng)搓磨循環(huán)，并由除塵器風(fēng)口將部分粉塵和碎膜雜質(zhì)分離出來，進(jìn)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(shù)參數(shù)

生產(chǎn)率（m3/h）:10~15

筒體（直徑×長(zhǎng)度）（mm）:φ1 000×4 000

振動(dòng)電機(jī)功率（kW）:2×7.5（8.0）

激振力（kN）:2×100（120）

振動(dòng)頻率（r·min-1）:1 000~1 500

給料粒度（mm）:<100

推薦風(fēng)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(dòng)電機(jī)、隔振彈簧、透篩孔板、進(jìn)出料口、吸塵風(fēng)口、檢修門、觀察窗和機(jī)架組成（見圖1）.

振動(dòng)電機(jī)安裝形式：二臺(tái)同極、同功率的振動(dòng)電機(jī)同軸向安裝在振動(dòng)筒體二側(cè)并同向運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3主要技術(shù)特性

被再生舊砂通過進(jìn)料口進(jìn)入?yún)⒄裢搀w，經(jīng)筒體導(dǎo)流板導(dǎo)流推進(jìn)，筒體工作區(qū)域在高頻振動(dòng)環(huán)境下形成對(duì)舊砂、舊砂團(tuán)塊和參振介質(zhì)的翻滾拋擲、對(duì)流搓擦，經(jīng)二道導(dǎo)流推進(jìn)，舊砂反復(fù)被流態(tài)化對(duì)流搓擦。達(dá)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(fēng)口排放。經(jīng)過一定流量的對(duì)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(dòng)機(jī)理使舊砂形成對(duì)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(shè)計(jì)的特點(diǎn)。亦是機(jī)械干法再生處理的創(chuàng)新工藝設(shè)備之一。

4　結(jié)束語

上述介紹的筒式振動(dòng)搓磨再生機(jī)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(duì)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(diǎn)進(jìn)行選擇和工藝調(diào)整。

建議采用二級(jí)機(jī)械干法再生工藝，對(duì)鑄造生產(chǎn)的砂再生和發(fā)展更有利。其目的是更好地對(duì)廢、舊砂的合理處理，實(shí)現(xiàn)降低成本、促進(jìn)環(huán)保、提高資源再利用。

［1］吳劍.鑄造振動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［2］吳劍.鑄造砂處理技術(shù)裝備與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

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

［4］吳劍.慣性振動(dòng)機(jī)械在鑄造生產(chǎn)上的應(yīng)用［J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，2009（2）：37-41.

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

TG231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jí)工程師，主要從事鑄造設(shè)備設(shè)計(jì)工作。