§ 6. Подготовка исходных формовочных материалов

Процесс подготовки исходных материалов включает подго­товку свежих формовочных материалов и отработанной смеси.

Подготовка свежих формовочных материалов. Часто формо­вочные материалы поступают из карьера на склад литейного цеха в состоянии, непригодном для приготовления смесей. Пески, например, могут поступать комками различных размеров (осо­бенно в холодное время), спрессованными в виде плиток (полу­жирные пески Каслинского карьера), поэтому перед применением формовочные материалы подвергают предварительной обработке — сушке, размолу, просеиванию.

Сушка. В зависимости от количества потребляемых формо­вочных материалов и степени механизации литейного цеха пески и глины сушат различными способами. В литейных цехах, где расход формовочных материалов невелик, сушку проводят на простых печах (плитах), противнях, устройство которых не тре­бует больших средств и времени.

Рис. 2. Схема горизонтальной барабанной сушильной печи для песка и глины

В механизированных литейных цехах пески и глины сушат в специальных барабанных сушильных печах пропускной способ­ностью до 20 т/ч. На рис. 2 показана горизонтальная сушильная печь, представляющая собой вращающийся металлический бара­бан 1 длиной до 10 м и диаметром до 2,5 м. Внутри приемной части барабана к его стенкам крепятся винтовые лопатки, которые распределяют поступающий через воронку 2 материал по про­дольным ячейкам барабана. Механизм вращения барабана, смон­тированный на раме опорного устройства, состоит из электро­двигателя 6, редуктора 5, ведущей шестерни 4 и расположенного на поверхности барабана зубчатого колеса 8. Со стороны приемной

;

Рис 3. Схема для сушки песка в кипящем слое. Рис. 4. Бегуны для размалывания

части барабана расположена топка 3 печи, на противоположной стороне — разгрузочная камера 7. Загруженный в печь для сушки материал благодаря наклону барабана перемещается и высушен­ным подается в разгрузочную камеру. В качестве топлива при­меняют природный газ.

Преимущество горизонтальной печи заключается в том, что свободно падающие в барабане материалы не только сохнут, но и частично раздробляются, что дает возможность использовать печь для сушки комковатых жирных формовочных песков и глин. Недостаток таких печей — их громоздкость.

Используют также многоходовые сушила, в которых несколько барабанов расположены один внутри другого. При сушке материал проходит в одном направлении и возвращается последовательно через разные барабаны.

Одной из современных сушильных установок является уста­новка для сушки в кипящем слое (рис. 3), получившая такое название из-з"а состояния песка, находящегося при сушке в уста­новке. Песок для сушки поступает в аппарат по конвейеру / через воронку 2 в конический резервуар 6, на дне которого рас­положена металлическая решетка 5 с отверстиями диаметром 2,3 мм. Общая площадь отверстий составляет 6—7 % всей пло­щади решетки. Толщина слоя песка на решетке 400—450 мм. В процессе сушки горячие газы, температура которых 1100— 1200 °С, проходят из топки 7 в камеру 4, смешиваются с воздухом, подаваемым вентилятором, и при температуре 500—700 °С на­правляются под решетку резервуара. Проходя через слои песка, горячие газы приводят его в движение и обеспечивают быстрое высыхание. Сухой песок по желобу 3 вытекает в камеру охлажде­ния. Аналогичный принцип использован и для охлаждения песка после сушки в другой камере, где через горячий песок пропускают холодный воздух. Пропускная способность такой сушильной установки до 10 т/ч. Ее габаритные размеры значительно меньше габаритных размеров горизонтальной сушильной печи. Кроме того, достигается экономия газа.

1 2

Рис. 5. Шаровая мельница

Размол. У формовочных песков, применяемых в произ­водстве художественного и архитектурного литья, размер зерен составляет 0,15—0,05 мм. В поступающих из карьеров песках таких зерен, как правило, не более 50 %, остальную часть со­ставляют более крупные зерна. Кроме того, некоторые пески поступают из карьеров в виде спрессованных'пластин, а глины — в виде комков. Такие пески после сушки подвергают размолу в бегунах.

Размалывающие бегуны (рис. 4) имеют чугунную чашу 1, приводимую в движение через приводной валик 3, и зубчатую передачу 2. Внутри чаши на неподвижной оси, прикрепленной к проходящему в центре чаши стояку 5, свободно посажены два тяжелых катка: ребристый 4 и гладкий 6. Материал для размола загружают в чашу. При вращении чаши материал попадает под катки, которые дробят и размалывают его.

Глину и уголь размалывают в специальных шаровых мель­ницах (рис. 5). Вращающийся на горизонтальном валу барабан / смонтирован из стальных пластин, между которыми сделан не­большой зазор. Поверхность барабана обтянута двумя металли­ческими сетками (редкой 3 и частой 4), представляющими собой барабанные сита для просеивания размолотого материала. Глину и уголь загружают в барабан через воронку 2. В барабане на­ходятся металлические шары, которые при вращении барабана размалывают попадающий между ними материал. Размельченный материал проваливается через зазоры между пластинами, попа­дает на сита, просеивается и собирается в бункере. Из бункера (через отверстие 5) материал берут для использования.

Просеивание. После размола для получения более однородной по размеру зерен массы песок просеивают через вра­щающиеся барабанные или качающиеся сита. Схема работы бара­банного сита показана на рис. 6. Песок для просеивания поступает через воронку 2 во вращающийся на оси шестигранный

Рис. б. Схема работы барабанного сита

барабан 5, обтянутый сет­кой / с ячейками необхо­димого размера. Мелкие частицы во время вра­щения барабана, скаты­ваясь по сетке, прова­ливаются через нее и по­падают в бункер 3 гото­вого (просеянного) песка, откуда песок идет для дальнейшего использова­ния. Крупные, не прошедшие через сетку частицы скаты­ваются по наклонной стенке сита и падают по желобу 4 в бегуны для повторного размола. В связи с большим расходом формовоч­ных материалов в механизированных литейных цехах операции сушки, размола и просеивания проводятся на специальном ком­плексе агрегатов, позволяющем автоматизировать процесс.

Подготовка отработанной смеси. В производстве отливок общий расход формовочных материалов на 1 т готового литья составляет в среднем 4—5 т. Основную их часть при приготовле­нии формовочной смеси составляет выбитая из опок и предвари­тельно обработанная отработанная смесь. Подготовка отработан­ной смеси заключается в ее дроблении, просеивании, магнитной сепарации и обеспыливании (регенерации).

Дробление. Выбитая из опок формовочная смесь, осо­бенно при кусковой формовке, содержит большое количество плотно спрессованных комков. Такую смесь измельчают на спе­циальных дробильных вальцах (рис. 7). Дробленую смесь про­сеивают через сито с крупной сеткой с целью ее очистки от частей каркасов, дерева (солдатиков), металлических шпилек, исполь­зовавшихся для крепления частей формы.

Рис. 7. Дробильные вальцы

Рис. 8. Схема работы магнитного сепара­тора

Магнитная сепарация. Просеянная после дробле­ния смесь очищается от металлических частиц магнитным сепараг тором, схема действия которого показана на рис. 8. Смесь по-

д ается на движущуюся ленту конвейера /, натянутую на двух барабанах. Один из барабанов сепаратора является электро­магнитом. Металлические частицы смеси, попадая в зону действия магнита, притя­гиваются к ленте и движутся с ней до тех пор, пока не выйдут из зоны действия магнита. Отрываясь от ленты, металличе­ские частицы попадают в бункер 2. Смесь же, на которую не действует магнит, ссыпается с ленты в бункер 3. По тому же принципу работают подвесные магнит­ные железоотделители, устанавливаемые над лентой конвейера.

Рис. 9. Схема работы электросепаратора

Регенерация (обеспыливание). В отработанных смесях, находящихся в очистном отделении, содержится до 60—70 % годного для использования песка и 40—30 % разрушившихся зерен песка и пыли. Кроме того, при сгорании в смеси органические вещества могут коксоваться на поверхности песчи­нок, неорганические крепители могут создавать пленки на песчин­ках (например, жидкое стекло). Регенерация — совокупность техно­логических операций, связанных с удалением вредных примесей и обеспыливанием отработанных формовочных и стержневых смесей. Полученный при этом песок называется регенератом.

Известны два способа обеспыливания. Мокрый способ — отмыв пыли проточной водой в специальных бассейнах. Отмытый от пыли песок осаждается на дно бассейна-отстойника, откуда его выгребают и просушивают в горизонтальных сушильных печах. При этом могут удаляться отмывающиеся или растворя­ющиеся пленки (например, глина). При таком способе требуется большой расход воды, наличие довольно больших бассейнов-отстойников, сушка песков. Поэтому в литейных цехах он не получил большого применения.

Наиболее удобным способом обеспыливания и разделения отработанной смеси на группы по зерновому составу является электросепарация. Схема устройства и работы электросепаратора показана на рис. 9. В камере электросепаратора установлены две металлические сетки У, между которыми расположен ряд горизонтальных проволок 2. К проволокам подведен ток высокого напряжения, вследствие чего вокруг них создается поле, несущее электрические заряды к заземленным металлическим сеткам 1.

Смесь, подлежащая очистке, через воронку 3 подается на лоток 4 и двумя потоками между сетками 1 и рядом заряженных проволок падает вниз. Частицы смеси получают при этом элек­трический заряд и, как бы отталкиваясь от ряда проволок 2, изменяют траекторию падения в сторону заземленных сеток.

Отклонение частиц обратно пропорционально их массе. Мелкие, легкие частицы отклоняются, крупные попадают на сетку, про­ходят через нее и падают в бункер 5. Более крупные частицы отклоняются от вертикального направления меньше и падают в бункер 6. Так отработанная смесь разделяется на крупные зерна, которые используются вновь для приготовления формовоч­ной смеси, и пыль, идущую в отвал.