CN104096823A - 铸件气动除砂以及砂再生的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铸件气动除砂以及砂再生的装置与方法，所述除砂炉的炉体被封闭隔板分为浮腾压力室和流态床室，所述流态床室内设有多个高温热风喷嘴，所述高温热风喷嘴均连接到炉体外的燃烧室，所述燃烧室还连接有燃烧气管与一号高压风机；所述浮腾压力室连通二号高压风机，所述封闭隔板上朝所述流态床室设有多个气嘴；气冷室中设有具有多个吹气嘴的封闭板，所述封闭板将所述气冷室分为下方的气压室与上方的分级室，所述气压室接三号高压风机，所述分级室侧壁开门连通至出砂口，所述分级室与所述流态床室相通，其侧壁开门连通至出砂口，顶部开门通过除尘管道接除尘器。本发明能够将落砂、除芯和旧砂再生工序集中处理。

Description

铸件气动除砂以及砂再生的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种对铸件集中进行落砂、除芯和旧砂热法再生铸造流态除砂炉以及流态除砂方法等工序的装置，较典型的可应用于汽车发动机零部件为主的组芯（精密造型）工艺铸造铸铁、蠕铁和铝合金缸体和缸盖以及潮模砂造型和金属型低压工艺铸造铸铁和铝合金缸体和缸盖的落砂、除芯和旧砂再生等工序。

背景技术

目前传统的砂型（包括组芯）铸造工艺都是在砂型浇注金属液后经过冷却后单独进行落砂、除芯和旧砂再生等工序，其中：

落砂——将铸件与型砂和芯砂尽可能的分离，以便后续加速冷却和进行浇冒口的分离。传统通用方法是机械振动，这会产生铸件裂伤、磕碰和大量粉尘，是铸造厂里工作环境最恶劣的工步，现代设计采用机械振动加人驾驶机械手配合完成。

除芯——为了去除铸件内部的芯砂，使铸件内腔清洁。传统的办法是使用机械振动式除芯机、抛丸和人工清理；同样会产生铸件裂伤、磕碰和大量粉尘，也是铸造厂里劳动强度大、工作环境最恶劣的工步。现代设计采用机器人上下料和振动除芯机配合完成。

砂再生——旧砂经过机械或热法再生***的处理后回用于造型和制芯。传统的工艺方法是有破碎-磁选-机械再生（热法再生）-冷却-分级除尘加上多级输送组成的再生***完成。根据传统工艺，100%化学粘结剂砂再生后75-85%可回用到造型和制芯，而100%粘土砂再生后90%可回用到造型，不能用于制芯；粘土砂与芯砂混合砂只能再生85%用于型砂或部分生产覆膜砂或20%用于制芯。

在传统的铸造生产工艺的引导下，铸造生产车间都是按工艺顺序进行工艺布置设计、选择各工序专用设备、再进行厂房及公用设施设计。因此设备多、厂房面积大、动力消耗大、排废多、人员多、工作环境差。总之生产投资大，运行成本高，导致铸件生产成本增高，破坏了人文和自然环境。

发明内容

本发明提供一种铸件气动除砂以及砂再生的装置与方法，将落砂、除芯和旧砂再生等工序集中于一个装置进行处理，可实现在封闭的环境下完成三个工序而铸件无伤害，不产生粉尘，无人操作，并能够解决下列技术问题：

1）代替传统的工艺设计和生产方法；

2）减少设备、人力、场地面积的投资，降低生产成本；

3）实现绿色、节能环保、智能化铸造生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种铸件气动除砂以及砂再生的装置，包括炉体，其特征在于：

所述炉体内设有封闭隔板，所述封闭隔板将所述炉体分为上层的流态床室和下层的浮腾压力室，所述封闭隔板上朝所述流态床室设有多个气嘴，使所述流态床室与所述浮腾压力室相互连通；

所述炉体外设有燃烧室，所述燃烧室设有燃气进口、入风口与出风口，所述入风口连通至一号高压风机，所述出风口连通至设于所述流态床室内的多个高温热风喷嘴；所述浮腾压力室连通二号高压风机。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其中：还包括气冷室，所述气冷室中设有具有多个吹气嘴的封闭板，所述封闭板将所述气冷室分为下方的气压室与上方的分级室，所述气压室接三号高压风机，所述分级室与所述流态床室相通，所述分级室侧壁开门连通至出砂口，所述分级室顶部开门通过除尘管道接除尘器。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其中：所述分级室侧壁开门与水冷室相通，所述水冷室中接有水冷盘管，水冷室一侧设有所述出砂口。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其中：在所述除尘管道上设有热交换器，所述热交换器中穿设有余热利用管，所述余热利用管一端连通四号高压风机，另一端连接到余热利用设备。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其中：所述一号高压风机与燃烧室之间的空气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构；所述二号高压风机与浮腾压力室之间的吹气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种铸件气动除砂以及砂再生的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将完成浇铸的砂型置入流态床室中；

2）燃烧室开始工作，并启动一号高压风机，将燃烧室中产生的高温气体吹向所述砂型，从而将砂型上的砂吹落；通过流态床室内的温度检测控制燃烧室的燃气量，使所述流态床室内的温度控制在600-900摄氏度；

3）启动二号高压风机，将气体吹入所述流态床室中，使所述流态床室内的砂成流态进行均匀加热并向出砂口流动，砂在流态床室停留的时间不少于15分钟。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其中：在步骤3之后还包括步骤：

4）被吹离所述流态床室的砂进入风冷室中；启动三号高压风机，将气体吹入所述风冷室中，所述风冷室具有侧壁开门与顶部开门，进入所述冷却分级器内的砂由所述侧壁开门进入水冷室中并最终由水冷室一侧设置的出砂口排出，收集为成品再生砂，所述冷却分级器内的灰尘由所述顶部开门经由除尘管道进入除尘器中。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其中：所述一号高压风机与燃烧室之间的空气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其中：所述二号高压风机与浮腾压力室之间的吹气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构。

所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其中：在所述除尘管道上设有热交换器，所述热交换器中穿设有余热利用管，所述余热利用管一端连通四号高压风机，另一端连接到余热利用设备。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果主要是：在落砂、除芯的同时进行砂再生工序，节约了加工时间，避免了落砂降温后再次升温再生所存在的能量浪费。此外，本发明各工序也各有优点：

落砂——本发明是静态落砂，铸件和砂型固定不动，靠热风使砂与铸件分离。

除芯——本发明是静态除芯砂，铸件固定不动，靠热风使砂与铸件分离。而且是在封闭的环境下完成。铸件无伤害，不产生粉尘，无人操作。

砂再生——本发明是旧砂不用输送，原地进行热法再生，再生质量高于新砂，100%化学粘结剂砂回用率95%，粘土砂与芯砂混合砂经过进一步机械擦磨分级处理可回用75%用于制芯。

附图说明

图1是本发明提供的铸件气动除砂以及砂再生的装置的正面剖视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的P向视图；

图4是本发明的工艺流程图。

附图标记说明：余热利用管1；四号高压风机2；热交换器3；除尘器4；冷却分级器5；气冷室51；水冷室52；封闭板53；气压室54；分级室55；出砂口6；水冷盘管7；封闭隔板8；高温热风喷嘴91；气嘴92；吹气嘴93；浮腾压力室10；除砂炉11；铸件12；托盘13；砂型14；燃烧室15；燃烧气管16；辊道17；工作室门18；流态床室19；空气管20；一号高压风机21；吹气管22；二号高压风机23；三号高压风机24；除尘管道25。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明提供一种铸件气动除砂以及砂再生的装置，包括炉体11、冷却分级器5以及余热回收装置三个主要部分，其中：

所述炉体11，炉体11内侧壁设有绝缘耐高温材料，炉体11内设有封闭隔板8，将所述炉体11分为下层的浮腾压力室10和上层的流态床室19，所述流态床室19内设有辊道17（或者支架），所述流态床室19一侧设有工作室门18，用于砂型进入流态床室19或除砂后的铸件12移出流态床室19，所述辊道17的上下侧均设有多个高温热风喷嘴91，所述高温热风喷嘴91均连接到炉体外的燃烧室15的出风口，所述燃烧室15设有燃烧气管16与空气管20，如图1、图3所示，所述空气管20在所述流态床室19的上部蛇形穿过并连接一号高压风机21；

另外，如图1、图3所示，所述流态床室19的上部还蛇形穿设有吹气管22，所述吹气管22的一端连接二号高压风机23，另一端与所述浮腾压力室10相通，所述封闭隔板8上朝所述流态床室19设有多个气嘴92；

使用的时候，铸造完成的砂型由所述辊道17驱动，从所述工作室门18进入所述流态床室19中，然后关闭所述工作室门18；接着所述燃烧室15工作，所述一号高压风机21将燃烧室15内的高温气体从所述高温热风喷嘴91吹向所述砂型，使所述砂型上的砂脱落，即完成落砂与除芯工步，与此同时，所述二号高压风机23工作，将吸收了流态床室19中的热量的空气由所述气嘴92吹向流态床室19，从而使吹落的砂形成流态加热进行热法再生，同时使再生后的砂再流向所述流态床室19的侧出砂口，并流向所述冷却分级器5。通过流态床室19内的温度检测与燃烧室15的燃气量连锁控制，使所述流态床室19内的温度控制在600-900摄氏度，并保证从铸件上吹落的旧砂在流态室内的流态时间不少于15分钟。

所述冷却分级器5，如图1、图2、图3所示，包括相互连通的气冷室51与水冷室52，所述气冷室51与所述流态床室19通过炉体侧壁上的出气口相通，所述出气口与所述封闭隔板8的上面相接，使得脱落的砂能够顺利进入所述气冷室51中。所述气冷室51中设有具有多个吹气嘴93的封闭板53，将所述气冷室51分为下方的气压室54与上方的分级室55，所述气压室54接三号高压风机24，所述分级室55侧壁开门与所述水冷室52相通，所述分级室55顶部开门通过除尘管道25接除尘器4，另外，所述流态床室19顶部开口也连通到所述除尘管道25并最终连通到所述除尘器4，所述水冷室52中接有水冷盘管7，水冷室52一侧设有出砂口6。

使用的时候，三号高压风机24将风吹入所述气压室54，然后通过封闭板53上的吹气嘴93从所述分级室55的底部往上吹，使进入分级室55中的砂以及灰尘在分级室55中飞舞，砂的比重较大，会由所述分级室55侧壁开门进入水冷室52然后从出砂口6排出，收集为成品再生砂，而比重较小的灰尘则由所述分级室55顶部开门经管路进入除尘器4中；与此同时，流态床室19中也有部分灰尘通过所述除尘管道25进入所述除尘器4。

所述余热回收装置，如图1所示，包括设置在所述除尘管道25上的热交换器3，所述热交换器3中穿设有余热利用管1，所述余热利用管1一端连通四号高压风机2，另一端连接到余热利用设备（如暖气片或烘干室）。

再如图1、图4所示，介绍本发明提供的铸件气动除砂以及砂再生的方法示意图，包括如下步骤：

1）将完成浇铸的砂型14以及托盘13置入流态床室19的辊道17（或者支架）上；

2）燃烧室15开始工作，并启动一号高压风机21，将燃烧室15中产生的高温气体吹向所述砂型，从而将砂型上的砂吹落，得到铸件12；通过流态床室19内的温度检测与燃烧室15的燃气量连锁控制，使所述流态床室19内的温度保持在600-900摄氏度，从而使吹落的砂同时热法再生。

3）启动二号高压风机23，将气体吹入所述流态床室19中，使吹落的砂形成流态加热再生并同时使砂流出所述流态床室19，进入冷却分级器5；保证砂流态加热时间不少于15分钟。

4）启动三号高压风机24，将气体吹入所述冷却分级器5的风冷室中，所述风冷室具有侧壁开门与顶部开门，进入所述冷却分级器5内的砂由所述侧壁开门进入水冷室52中并最终由水冷室52一侧设置的出砂口6排出，收集为成品再生砂，所述冷却分级器5内的灰尘由所述顶部开门经由除尘管道25进入除尘器4中。

上述铸造流态床的除砂冷却分级方法中，一号高压风机21与燃烧室15之间的空气管20从所述流态床室19的上部蛇形穿过，以形成换热结构，利于吸收利用所述流态床室19中的热量。

上述铸造流态床的除砂冷却分级方法中，二号高压风机23与浮腾压力室10之间的吹气管22从所述流态床室19的上部蛇形穿过，以形成另一换热结构，利于吸收利用所述流态床室19中的热量。

上述铸造流态床的除砂冷却分级方法中，在所述除尘管道25上设有热交换器3，所述热交换器3中穿设有余热利用管1，所述余热利用管1一端连通四号高压风机2，另一端连接到余热利用设备。

通过上述记载可知，本发明具有如下优点：

本发明将三个铸造工作环境最恶劣、工艺最复杂的工序综合一体化完成，工艺短流程、设备紧凑、封闭作业、节能环保绿色。

本发明的冷却分级器5可控再生砂的温度和粉尘含量，不需要间接输送。

本发明的采用的流态床室19内有气流流动，构成落砂、除芯、铸件预清理和砂输送的动力。

本发明的燃气加热即为床内补充热源，加强了热风落砂和除芯的效率。

本发明的余热回收装置充分利用热能预热，做到节能减排。

本发明应用在组芯工艺上更显特点，节约设备投资30%、节约工艺材料40%、减少人工成本10%、工艺柔性和优化率提高15%，具有很高的经济和社会价值：

1）以卡车缸体的生产线70件/小时，流态床投资4500万为例，可以代替传统的潮模砂工艺中落砂、除芯、砂再生，节省设备的投资约2000万；可为项目节省的能源和动力消耗约500KW。

2）如果应用在组芯工艺，还可节省造型线及砂处理和砂再生，可节省设备投资40%。

3）形成产品后每年按照4条线销售，销售收入1.8亿，利润约50%。

以上实施例仅仅是对本发明进行说明，而非作限制性的概括，本领域普通技术人员在本发明的发明构思的指导下，还可以作出很多常规结构上的修改与替换，这些修改与替换也应当被认为属于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种铸件气动除砂以及砂再生的装置，包括炉体，其特征在于：

所述炉体内设有封闭隔板，所述封闭隔板将所述炉体分为上层的流态床室和下层的浮腾压力室，所述封闭隔板上朝所述流态床室设有多个气嘴，使所述流态床室与所述浮腾压力室相互连通；

所述炉体外设有燃烧室，所述燃烧室设有燃气进口、入风口与出风口，所述入风口连通至一号高压风机，所述出风口连通至设于所述流态床室内的多个高温热风喷嘴；所述浮腾压力室连通二号高压风机。

2.根据权利要求1所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其特征在于：还包括气冷室，所述气冷室中设有具有多个吹气嘴的封闭板，所述封闭板将所述气冷室分为下方的气压室与上方的分级室，所述气压室接三号高压风机，所述分级室与所述流态床室相通，所述分级室侧壁开门连通至出砂口，所述分级室顶部开门通过除尘管道接除尘器。

3.根据权利要求2所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其特征在于：所述分级室侧壁开门与水冷室相通，所述水冷室中接有水冷盘管，水冷室一侧设有所述出砂口。

4.根据权利要求2所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其特征在于：在所述除尘管道上设有热交换器，所述热交换器中穿设有余热利用管，所述余热利用管一端连通四号高压风机，另一端连接到余热利用设备。

5.根据权利要求1所述的铸件气动除砂以及砂再生的装置，其特征在于：所述一号高压风机与燃烧室之间的空气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构；所述二号高压风机与浮腾压力室之间的吹气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成另一换热结构。

6.一种铸件气动除砂以及砂再生的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将完成浇铸的砂型置入流态床室中；

2）燃烧室开始工作，并启动一号高压风机，将燃烧室中产生的高温气体吹向所述砂型，从而将砂型上的砂吹落；通过流态床室内的温度检测控制燃烧室的燃气量，使所述流态床室内的温度控制在600-900摄氏度；

3）启动二号高压风机，将气体吹入所述流态床室中，使所述流态床室内吹落的砂成流态进行均匀加热并向出砂口流动，砂在流态床室停留的时间不少于15分钟。

7.根据权利要求6所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其特征在于：在步骤3之后还包括步骤：

4）被吹离所述流态床室的砂进入风冷室中；启动三号高压风机，将气体吹入所述风冷室中，所述风冷室具有侧壁开门与顶部开门，进入所述冷却分级器内的砂由所述侧壁开门进入水冷室中并最终由水冷室一侧设置的出砂口排出，收集为成品再生砂，所述冷却分级器内的灰尘由所述顶部开门经由除尘管道进入除尘器中。

8.根据权利要求6所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其特征在于：所述一号高压风机与燃烧室之间的空气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构。

9.根据权利要求6所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其特征在于：所述二号高压风机与浮腾压力室之间的吹气管从所述流态床室的上部蛇形穿过，以形成换热结构。

10.根据权利要求7所述的铸件气动除砂以及砂再生的方法，其特征在于：在所述除尘管道上设有热交换器，所述热交换器中穿设有余热利用管，所述余热利用管一端连通四号高压风机，另一端连接到余热利用设备。