Pepset树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明是一种PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，包括以型砂为原料进行PEPSET树脂砂造型，将砂芯置入型腔内，利用自动合箱机合箱后，铁水浇铸。产品成型后落砂。旧砂进入废砂再生处理系统，经过再生处理的砂可用于冷芯盒射芯机制作砂芯，减少了制芯过程中新砂的加入，实现了旧砂的循环利用。
【专利说明】PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种铸造新工艺。本发明的铸件主要用作高速列车、汽车、工程机械、机床、大型石化装置、船舶、石油机械和轨道交通等领域的关键零部件和机械基础铸件。
[0002]【背景技术】
现有的铸造工艺一般采用呋喃树脂砂造型，由于呋喃树脂砂是逐渐反应并硬化，开始反应时，砂子会发粘，流动性差。另一方面，呋喃树脂对环境温度较敏感，当温度低时则硬化速度就慢，当气温或砂温过高时，硬化速度太快，则会来不及造型。同时，呋喃树脂中含有硫和氮，其中的硫会渗入铸件表面，影响铸件表面的球化率；氮则是造成气孔的一个主要原因。
[0003]另外，现有旧砂再生系统一般采用机械磋磨式，其缺点是再生效率低，脱模效果差。
[0004]
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，提供一种PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工
艺，
改善铸件质量，提高树脂砂的循环利用率，降低生产过程的污染程度。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于:以型砂为原料进行PEPSET树脂砂造型，将砂芯置入型腔内，利用自动合箱机合箱后，铁水浇铸；产品成型后落砂；旧砂进入废砂再生处理系统；经过再生处理的砂添加到新砂中作为型砂循环利用；
其中，所述的新砂经以下方法制备而成:砂子1000重量份，酚醛树脂5?10重量份，聚异氰酸酯3?15重量份，叔胺类催化剂0.05?0.3重量份；先将催化剂加入到酚醛树脂中，再与砂子混合均勻，最后加入聚异氰酸酯，总混制时间为50?60秒。
[0006]所述的叔胺类催化剂优选为三乙胺、二甲基乙胺或者异丙基乙胺。
[0007]废砂再生处理方法包括如下步骤:
1)、旧砂回收:旧砂、散落砂通过落砂机振动破碎成团状的砂块落进落砂机下方的过渡斗里，之后由振动输送机输送至板链式斗提机，被斗提机提升到块砂砂库中，块砂砂库中的砂料到达上料位时，回收设备从落砂机开始逐次自动停机，完成旧砂回收；
2)、破碎再生:块砂砂库中的团块砂料由定量振动给料机均匀向振动破碎机给料，在振动破碎机中，相互搓研破碎并初步脱膜；破碎过筛后大于2mm、小于5mm的废料排入废料小车，运回落砂机；大于5mm的块状物料留在振动破碎机中，停机后清出系统；小于2mm的砂粒输送到过渡斗中，过渡斗中的砂子经发送罐送到再生砂库中；直到再生砂库上料位满料，再生系统自动依次停机，完成破碎撞击再生的工作循环；
3)、摩擦再生:来自再生砂库的旧砂经筛砂机流至摩擦再生机；在摩擦再生机中，由高压风机供风并经沸腾装置作用，旧砂呈悬浮状态，由电机带动的两根主轴上安装有多个高耐磨材料制造的摩擦轮，高速旋转时对悬浮状态的旧砂搅拌、摩擦，使树脂膜剥离，由出砂口排出。风机鼓入的空气，连同剥离的树脂膜由除尘系统吸走，从而完成再生砂的粗级风选，得到干净的再生砂；再生砂经沸腾冷却床冷却后再被压缩空气送到风选调温上方的砂库中,直到该砂库上料位满料,再生系统自动依次停机,完成摩擦再生的工作循环；
4)、再生砂的风选调温:再生砂从上方的砂库流至风选机多层折返板上形成很薄的一层砂流幕，除尘风机吸入的空气在砂流幕处形成一定的风速，将砂中的粉尘微粉抽吸走；砂子在节流调量板的节流作用下均匀缓慢地向下移动与换热叶片充分接触冷却，到达工艺要求的温度后进入发送罐；
5)、旧砂焙烧:经风选调温的再生砂由发送罐进入由焙烧炉的加料口加入到焙烧炉预热室中，由预热系统加热，使砂子温度达到820°C以上，砂子经充分燃烧后出炉并进入沸腾冷却机，砂子在沸腾状态下，充分与冷风进行热交换，使热砂充分冷却到室温，出砂。
[0008]在旧砂回收步骤中，振动输送机出砂口上方设置有悬挂式磁选机用于去除铁屑。
[0009]在破碎再生步骤中，定量振动给料机、破碎机、斗提机工作的协调由三个小循环自动实现定量:
a、破碎机的料位计显示满料时,定量振动给料机暂停,直到显示无料并延时后再次启
动；
b、破碎机前面过渡斗的料位计发出满料信号时，定量振动给料机、破碎机依次自动停
机；
C、等到料位计处于无料并延时后，再自动依次启动，协调破碎机与斗提机的工作，保证破碎机的正常工作。
[0010]冷却器中料位到达上料位时，风选调量阀关闭，物料到达下料位时，调量阀打开；调试时需要根据冷却器的生产率要求调整调量阀、风选系统、发送系统的生产率，以保证风选过程充分排除微粉，冷却系统充分换热；冷却调温与风选之间，设置过滤筛网以防杂物堵塞，当出现冷却器上料位满料，下料位空料，即发出故障信号，表示过滤筛网堵塞，立即进行清理后才能恢复工作，否则发送罐将自动停止输送。
[0011 ] 本发明的积极效果在于:
第一、由于PEPSET树脂不含S、N，型砂发气量小，能够明显减少铸件气孔缺陷，铸件无表面球化衰退现象；本发明所制备的树脂砂流散性好，易于机械填砂，铸件表面光洁度好，尺寸精度高；由于本发明所制备的树脂砂固化速度快且均匀，硬透性好，因此具有更好的脱模性能和高温强度，脱模时间最多7分钟，采用呋喃等其他工艺脱模时间最少20分钟，生产效率提高了 3倍；另外，本发明的砂芯(型)溃散性好且易于再生，能够有效减少裂纹缺陷。
[0012]第二、本发明采用了独特的再生砂循环利用系统，旧砂回收率高、脱膜效果好，使95%以上的废砂可以再生回用，在回用过程中大大减少新砂加入量，实现了资源的节约及循环回收使用，能够有效减轻环境污染；再生回用砂粉尘少、热稳定性好、化学性能稳定，能够提高铸件的工艺出品率和成品率。
[0013]第三、本发明配套使用了旧砂焙烧工艺，将机械再生旧砂经热法焙烧再生后，可完全作为新砂使用；焙烧后的新砂颗粒表面光滑，粒度分布均匀，微粉少，可大幅度节约新砂；同时经过焙烧后的旧砂可直接用于冷芯制芯线的制芯用砂。
[0014]第四、本发明采用的树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，不产生二恶英及二氧化硫等有害气体，铸造工艺设计先进合理，铸件出品率可提高近10%，每I吨铸件可节约新砂1.5吨左右,真正实现了节能环保。【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实例进一步说明本发明。
[0016]本发明的铸造工艺包括以型砂为原料进行PEPSET树脂砂造型，将砂芯置入型腔内，利用自动合箱机合箱后，铁水浇铸。产品成型后落砂。旧砂进入废砂再生处理系统，经过再生处理的砂可用于冷芯盒射芯机制作砂芯，减少了制芯过程中新砂的加入，实现了旧砂的循环利用。
[0017]其中，所用的新砂制备例如下:
制备例一
砂子1000重量份，酚醛树脂5重量份，聚异氰酸酯15重量份，叔胺类催化剂0.3份。
[0018]先将催化剂加入到酚醛树脂中，再与砂子混合均匀，最后加入聚异氰酸酯，总混制(混砂机的混砂均匀性相对误差为:±3%)时间为50?60秒，其中混砂机开机和停机后，所产生的(即头砂和尾砂，不得超过2kg)砂不可参与造型。停机后混砂机内不应有影响工作正常进行的残砂。
[0019]制备例二
砂子1000重量份，酚醛树脂8重量份，聚异氰酸酯8重量份，叔胺类催化剂0.3份。
[0020]先将催化剂加入到酚醛树脂中，再与砂子混合均匀，最后加入聚异氰酸酯，总混制(混砂机的混砂均匀性相对误差为:±3%)时间为50?60秒，其中混砂机开机和停机后，所产生的(即头砂和尾砂，不得超过2kg)砂不可参与造型。停机后混砂机内不应有影响工作正常进行的残砂。
[0021]制备例三
砂子1000重量份，酚醛树脂10重量份，聚异氰酸酯3重量份，叔胺类催化剂0.05份。
[0022]先将催化剂加入到酚醛树脂中，再与砂子混合均匀，最后加入聚异氰酸酯，总混制(混砂机的混砂均匀性相对误差为:±3%)时间为50?60秒，其中混砂机开机和停机后，所产生的(即头砂和尾砂，不得超过2kg)砂不可参与造型。停机后混砂机内不应有影响工作正常进行的残砂。
[0023]本发明的废砂再生处理方法包括如下步骤:
1、旧砂回收:旧砂、散落砂通过落砂机振动破碎成团状的砂块落进落砂机下方的过渡斗里，之后由振动输送机输送至板链式斗提机，被斗提机提升到块砂砂库中，块砂砂库中的砂料到达上料位时，回收设备从落砂机开始逐次自动停机，完成旧砂回收，落砂机停止落砂。
[0024]振动输送机出砂口上方设置有悬挂式磁选机用于去除铁屑。
[0025]2、破碎再生:块砂砂库中的团块砂料由定量振动给料机均匀向振动破碎机给料，在振动破碎机中，相互搓研破碎并初步脱膜。破碎过筛后大于2mm、小于5mm的废料排入废料小车，运回落砂机；大于5mm的块状物料留在振动破碎机中，停机后清出系统；小于2mm的砂粒输送到过渡斗中，过渡斗中的砂子经发送罐送到再生砂库中。直到再生砂库上料位满料，再生系统自动依次停机，完成破碎撞击再生的工作循环。
[0026]其中定量振动给料机、破碎机、斗提机工作的协调由三个小循环自动实现定量: a、破碎机的料位计显示满料时,定量振动给料机暂停,直到显示无料并延时后再次启动。
[0027]b、破碎机前面过渡斗的料位计发出满料信号时，定量振动给料机、破碎机依次自动停机。等到料位计处于无料并延时后，再自动依次启动，协调破碎机与斗提机的工作，保证破碎机的正常工作。
[0028]为了减少振动设备的开停机次数，充分发挥设备的生产能力，需要减少小循环次数，通常是根据生产率要求来调整振动给料机、振动破碎机及斗提机的生产率，使它们的工作互相匹配，同时还要选择合适的过渡斗容积。
[0029]3、摩擦再生:来自再生砂库的旧砂经筛砂机流至摩擦再生机。在摩擦再生机中，由高压风机供风并经沸腾装置作用，旧砂呈悬浮状态，由电机带动的两根主轴上安装有多个高耐磨材料制造的摩擦轮，高速旋转时对悬浮状态的旧砂搅拌、摩擦，使树脂膜剥离，由出砂口排出。风机鼓入的空气，连同剥离的树脂膜由除尘系统吸走，从而完成再生砂的粗级风选，得到干净的再生砂。
[0030]再生砂经沸腾冷却床冷却后再被压缩空气送到风选调温上方的砂库中，直到该砂库上料位满料,再生系统自动依次停机,完成摩擦再生的工作循环。
[0031 ] 当摩擦再生机后面的过渡斗满料时，摩擦再生机上面的双动加砂阀自动关闭。
4、再生砂的风选调温:再生砂从上方的砂库流至风选机多层折返板上形成很薄的一层砂流幕，除尘风机吸入的空气在砂流幕处形成一定的风速，将砂中的粉尘微粉抽吸走。砂子在节流调量板的节流作用下均匀缓慢地向下移动与换热叶片充分接触冷却，到达工艺要求的温度(砂子温度≤40°C)后进入发送罐。
[0032]为保证整个系统的协调工作，本发明还设置了几重小循环:
a、冷却器中料位到达上料位时，风选调量阀关闭，物料到达下料位时，调量阀打开。
[0033]b、调试时需要根据冷却器的生产率要求调整调量阀、风选系统、发送系统的生产率，以保证风选过程充分排除微粉，冷却系统充分换热。
[0034]C、冷却调温与风选之间，设置过滤筛网以防杂物堵塞，当出现冷却器上料位满料，下料位空料，即发出故障信号，表示过滤筛网堵塞，立即进行清理后才能恢复工作，否则发送罐将自动停止输送。
[0035]5、旧砂焙烧:经风选调温的再生砂由发送罐进入由焙烧炉的加料口加入到焙烧炉预热室中，由预热系统加热，使砂子温度达到820°C以上(使砂子表面的树脂膜能够充分燃烧，并且使砂子晶体结构发生一次相变，使再生后的砂子膨胀系数低)，砂子经充分燃烧后出炉并进入沸腾冷却机，砂子在沸腾状态下，充分与冷风进行热交换，使热砂充分冷却到室温，出砂。
[0036]经检测，本发明所制备的PEPSET树脂砂的技术指标:抗拉强度:1.0~1.3MPa，灼烧减量(加入树脂以后):0.8~1.3%。
[0037]经过焙烧的再生砂与新砂含泥量、水分及灼烧减量对比数据见表1。
[0038]表1，经过焙烧的再生砂与新砂含泥量、水分及灼烧减量对比表
【权利要求】
1.一种PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于:以型砂为原料进行PEPSET树脂砂造型，将砂芯置入型腔内，利用自动合箱机合箱后，铁水浇铸；产品成型后落砂；旧砂进入废砂再生处理系统；经过再生处理的砂添加到新砂中作为型砂循环利用； 其中，所述的新砂经以下方法制备而成:砂子1000重量份，酚醛树脂5~10重量份，聚异氰酸酯3~15重量份，叔胺类催化剂0.05~0.3重量份；先将催化剂加入到酚醛树脂中，再与砂子混合均匀，最后加入聚异氰酸酯，总混制时间为50~60秒。
2.如权利要求1所述的PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于:所述的叔胺类催化剂为三乙胺、二甲基乙胺或者异丙基乙胺。
3.如权利要求1或2所述的PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于废砂再生处理方法包括如下步骤: 1)、旧砂回收:旧砂、散落砂通过落砂机振动破碎成团状的砂块落进落砂机下方的过渡斗里，之后由振动输送机输送至板链式斗提机，被斗提机提升到块砂砂库中，块砂砂库中的砂料到达上料位时，回收设备从落砂机开始逐次自动停机，完成旧砂回收； 2)、破碎再生:块砂砂库中的团块砂料由定量振动给料机均匀向振动破碎机给料，在振动破碎机中，相互搓研破碎并初步脱膜；破碎过筛后大于2mm、小于5mm的废料排入废料小车，运回落砂机；大于5mm的块状物料留在振动破碎机中，停机后清出系统；小于2mm的砂粒输送到过渡斗中，过渡斗中的砂子经发送罐送到再生砂库中；直到再生砂库上料位满料，再生系统自动依次停机，完成破碎撞击再生的工作循环； 3)、摩擦再生:来自再生砂库的旧砂经筛砂机流至摩擦再生机；在摩擦再生机中，由高压风机供风并经沸腾装置作用 ，旧砂呈悬浮状态，由电机带动的两根主轴上安装有多个高耐磨材料制造的摩擦轮，高速旋转时对悬浮状态的旧砂搅拌、摩擦，使树脂膜剥离，由出砂口排出； 风机鼓入的空气，连同剥离的树脂膜由除尘系统吸走，从而完成再生砂的粗级风选，得到干净的再生砂；再生砂经沸腾冷却床冷却后再被压缩空气送到风选调温上方的砂库中，直到该砂库上料位满料，再生系统自动依次停机，完成摩擦再生的工作循环； 4)、再生砂的风选调温:再生砂从上方的砂库流至风选机多层折返板上形成很薄的一层砂流幕，除尘风机吸入的空气在砂流幕处形成一定的风速，将砂中的粉尘微粉抽吸走；砂子在节流调量板的节流作用下均匀缓慢地向下移动与换热叶片充分接触冷却，到达工艺要求的温度后进入发送罐； 5)、旧砂焙烧:经风选调温的再生砂由发送罐进入由焙烧炉的加料口加入到焙烧炉预热室中，由预热系统加热，使砂子温度达到820°C以上，砂子经充分燃烧后出炉并进入沸腾冷却机，砂子在沸腾状态下，充分与冷风进行热交换，使热砂充分冷却到室温，出砂。
4.如权利要求3所述的PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于在旧砂回收步骤中，振动输送机出砂口上方设置有悬挂式磁选机用于去除铁屑。
5.如权利要求3所述的PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于在破碎再生步骤中，定量振动给料机、破碎机、斗提机工作的协调由三个小循环自动实现定量: a、破碎机的料位计显示满料时,定量振动给料机暂停,直到显示无料并延时后再次启动； b、破碎机前面过渡斗的料位计发出满料信号时，定量振动给料机、破碎机依次自动停机； C、等到料位计处于无料并延时后，再自动依次启动，协调破碎机与斗提机的工作，保证破碎机的正常工作。
6.如权利要求3所述的PEPSET树脂造型及砂循环利用清洁铸造工艺，其特征在于:冷却器中料位到达上料位时，风选调量阀关闭，物料到达下料位时，调量阀打开；调试时需要根据冷却器的生产率要求调整调量阀、风选系统、发送系统的生产率，以保证风选过程充分排除微粉，冷却系统充分换热；冷却调温与风选之间，设置过滤筛网以防杂物堵塞，当出现冷却器上料位满料，下料位空料，即发出故障信号，表示过滤筛网堵塞，立即进行清理后才能恢复工作，否则发送罐将自动停止输送。
【文档编号】B22C1/22GK103934411SQ201410112236
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】杨忠耀 申请人:莱州新忠耀机械有限公司