本发明涉及液态金属成型技术领域，具体地说是一种覆膜砂制备协同粘土旧砂完全再生系统。
背景技术：
壳型(芯)工艺是将覆膜砂注入加热到一定温度的模板上或芯盒中，经过一定时间后，靠近模板或芯盒壁处的砂子因受热熔化而粘结在一起，沿模板或芯盒内腔形成一定厚度的薄壳，然后将模板或芯盒反转，将未粘结的砂子倒出，继续加热一定时间后开启芯盒，将壳芯从芯盒中顶出，或直接将壳型从模板上顶起来，即得到薄壳状的壳型或壳芯。壳型(芯)工艺所获得的壳型(芯)的尺寸精度和表面精度高，工艺适应性好，在铸造生产中获得了大量应用。
壳型(芯)工艺所使用的造型材料为覆膜砂。覆膜砂制备多采用热法覆膜工艺，其工艺流程为：将加热到140℃～160℃的砂子加入覆膜砂混砂机中，加入树脂并进行搅拌，树脂因受热熔化而包覆在砂粒表面，同时对砂子进行冷却，当砂温降至105℃左右时向混砂机中加入乌洛托品水溶液，并继续对砂子进行冷却和搅拌，然后加入硬脂酸钙，混制一定时间将砂子从混砂机中卸出，经破碎、筛分、冷却即获得壳型(芯)工艺所使用的覆膜砂。覆膜砂制备过程中需将砂子加热到140℃～160℃，为此生产企业多采用电能及其他化石能源对砂子进行加热，从而耗费了大量的能源。
粘土砂工艺是常用的铸件生产工艺之一，由粘土砂工艺生产的铸件占到我国铸件总产量的50％以上。在粘土砂铸造生产过程中，每生产1吨铸件大约产生1吨的废砂，每年我国将产生大量的粘土废砂。粘土废砂的排放不仅造成了对自然环境的污染，而且也是对自然资源的巨大浪费。
为了避免粘土废砂排放对自然环境的污染，保护自然资源，粘土旧砂干法完全再生技术应运而生。粘土旧砂干法完全再生的工艺流程为旧砂焙烧→冷却→再生→微粉分离，在粘土旧砂完全再生过程中需首先将旧砂加热到700℃，然后将焙烧后的旧砂冷却至接近室温，才能进行后续的工艺处理。
粘土旧砂干法完全再生过程中，需将焙烧至700℃的砂子冷却至接近室温，而在覆膜砂制备过程中，需将砂子加热至140℃～160℃。传统的覆膜砂制备过程和粘土旧砂干法完全再生过程是两个完全独立的过程，存在着严重的能源浪费。
技术实现要素：
针对上述问题本发明提供了一种覆膜砂制备协同粘土旧砂完全再生系统，该系统将粘土旧砂干法完全再生和覆膜砂制备系统有机结合，有效地降低了能源消耗，具有显著的节能效果。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
覆膜砂制备协同粘土旧砂完全再生系统，包括覆膜砂制备单元、粘土旧砂完全再生单元和协同换热单元；
所述的覆膜砂制备单元包括储砂斗、加热罐和覆膜砂混砂机，所述的加热罐内设置有第一换热管；
所述的粘土旧砂完全再生单元包括旧砂预热罐、旧砂焙烧炉、热砂换热罐、冷却床、旧砂再生装置和微粉分离装置，所述的冷却床通过第一冷却管路与冷却水箱相连，所述的第一冷却管路上设置有第一水泵；
所述的旧砂预热罐内设置有第二换热管，所述的热砂换热罐内设置有第三换热管；
所述的协同换热单元包括导热油箱，所述的导热油箱分别通过管路与所述的第一换热管、第二换热管和第三换热管形成第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路。
进一步地，所述的第一循环回路和第二循环回路上分别设置有控制阀。
进一步地，所述第一循环回路和第二循环回路的公共管路上设置有第一油泵，所述的第三循环回路上设置有第二油泵。
进一步地，所述的导热油箱内设置有加热器、温度传感器和第五换热管路，且所述的第五换热管路通过第二冷却管路与冷却水箱形成一循环回路，所述的第二冷却管路上设置有第二水泵。
进一步地，所述储砂斗包括并联在加热罐入口端的新砂斗和再生砂斗，所述的再生砂斗和微粉分离装置之间设置有提升机。
进一步地，所述的第一冷却管路、第二冷却管路、第三循环回路以及第一循环回路和第二循环回路的公共管路上均设置有止回阀。
本发明的有益效果是：
1、该系统将粘土旧砂干法完全再生和覆膜砂制备系统有机结合，充分利用粘土旧砂干法完全再生过程中焙烧后砂子冷却所释放出的热能对覆膜前的砂子以及粘土旧砂完全再生焙烧前的砂子进行加热，将有效地降低覆膜砂生产工艺过程以及粘土旧砂干法完全再生过程的能源消耗，具有显著的节能效果。
2、该系统通过在导热油箱内设置用于对导热油进行降温的换热装置、温度传感器和加热装置，从而对导热油进行精准的温度控制，保证工艺的流程的正常运行。
3、该系统既可以用新砂进行覆膜砂的制备，也可以利用粘土旧砂干法完全再生后的再生砂进行覆膜砂的制备，应用起来更加灵活，适应性强。
附图说明
图1为本系统的循环结构示意图。
图中：1-覆膜砂制备单元，11-新砂斗，12-再生砂斗，13-加热罐，131-第一换热管，14-覆膜砂混砂机，2-粘土旧砂完全再生单元，21-旧砂预热罐，211-第二换热管，22-旧砂焙烧炉，23-热砂换热罐，231-第三换热管，24-冷却床，241-第四换热管，25-旧砂再生装置，26-微粉分离装置，27-冷却水箱，28-第一水泵，3-协同换热单元，31-导热油箱，311-加热器，312-温度传感器，313-第五换热管，32-第一油泵，33-第二油泵，34-第二水泵，35-提升机，4-控制阀，5-止回阀。
具体实施方式
如图1所示，覆膜砂制备协同粘土旧砂完全再生系统包括覆膜砂制备单元1、粘土旧砂完全再生单元2和用于连接覆膜砂制备单元1和粘土旧砂完全再生单元2的协同换热单元3。
所述的覆膜砂制备单元1按照制备工艺流程的进行方向依次包括储砂斗、加热罐13和覆膜砂混砂机14，所述的加热罐13内设置有第一换热管131。所述的储砂斗和加热罐13之间，以及加热罐13和覆膜砂混砂机14之间均设置有用于控制砂子流动的控制阀4。
所述的粘土旧砂完全再生单元2按照工艺流程的进行方向依次包括旧砂预热罐21、旧砂焙烧炉22、热砂换热罐23、冷却床24、旧砂再生装置25和微粉分离装置26。所述的旧砂预热罐21内设置有第二换热管211。所述的热砂换热罐内设置有第三换热管231。所述的冷却床24内设置有第四换热管241，且所述的第四换热管241的进口和出口分别通过第一冷却管路与冷却水箱27的出口和进口相连，形成一个闭合的回路，所述的第一冷却管路上设置有第一水泵28和止回阀5。所述的旧砂预热罐21和旧砂焙烧炉22之间，以及热砂换热罐23和冷却床24之间均设置有控制阀4。
所述的旧砂再生装置25和微粉分离装置26采用现有的粘土旧砂完全再生设备中的旧砂再生装置和微粉分离装置即可，属于现有技术，在此不再赘述。
所述的协同换热单元3包括导热油箱31，所述第一换热管131、第二换热管211和第三换热管231的进口分别通过第一进油管路、第二进油管路和第三进油管路与所述导热油箱31的出口相连。所述第一换热管131、第二换热管211和第三换热管231的出口分别通过第一回油管路、第二回油管路和第三回油管路与所述导热油箱31的进口相连。即所述的第一换热管131通过第一进油管路和第一回油管路与所述的导热油箱31形成一个闭合的第一循环回路，所述的第二换热管211通过第二进油管路和第二回油管路与所述的导热油箱31形成一个闭合的第二循环回路，所述的第三换热管231通过第三进油管路和第三回油管路与所述的导热油箱31形成一个闭合的第三循环回路。相当于所述的第一换热管131、第二换热管211和第三换热管231并联在所述的导热油箱31上。
所述的第一循环回路和第二循环回路上分别设置有用于控制第一循环回路通断和第二循环回路通断的控制阀4。所述第一循环回路和第二循环回路上靠近所述导热油箱31的出口处具有一端公共管路，所述第一循环回路和第二循环回路的公共管路上设置有第一油泵32。
优选的，为了防止油液回流，所述第一循环回路和第二循环回路的公共管路上还设置有止回阀5。
所述的第三循环回路上设置有第二油泵33。
优选的，为了防止油液回流，所述第三循环回路上还设置有止回阀5。
为了能够对导热油箱31内的油箱温度进行精准的控制，保证后续工艺的顺利进行，如图1所示，所述的导热油箱31内设置有用于对油液进行加热的加热器311、温度传感器312和第五换热管313，且所述第五换热管313的进口和出口分别通过第二冷却管路与所述冷却水箱27的出口和进口相连，形成一个闭合的循环回路。所述的第二冷却管路上设置有第二水泵34。
优选的，为了防止回流，所述的第二冷却管路上还设置有止回阀5。
进一步地，如图1所示，所述储砂斗包括用于盛放新砂的新砂斗11和用于盛放再生砂的再生砂斗12，所述的新砂斗11和再生砂斗12并联在所述加热罐13的入口端。所述新砂斗11和再生砂斗12的下端均设置有用于控制砂子下落的控制阀4。所述的再生砂斗和微粉分离装置26之间设置有提升机35，所述的提升机35将从微粉分离装置26流出的再生砂运送至再生砂斗内。
所述的提升机35为现有技术，在此不再赘述。
工作过程如下：
破碎筛分后的粘土废砂被加入旧砂预热罐21中，开启第二循环回路上的控制阀4，第一油泵32将导热油箱31中热的油液打入第二换热管211内并通过第二回油管路流回导热油箱31内，砂子在旧砂预热罐21中和第二换热管211进行热交换并被预热。预热后的砂子经控制阀4定量地加入到旧砂焙烧炉22中。
粘土旧砂在旧砂焙烧炉22中被加热到700℃，然后从出料口排出并进入热砂换热罐23内，第二油泵33将油液送入第三换热管231内，砂子和第三换热管231进行热交换，砂子的温度得以降低，换热后的油液流回到导热油箱31内。
在热砂换热罐23中初步冷却的砂子被送入冷却床24内。第一水泵28将冷却水送入第四换热管241内，在冷却床24中的砂子和第四换热管241进行热交换，砂子的温度得以降低，直至接近室温，换热后的冷却水流回冷却水箱27，冷却后的砂子以次进入旧砂再生装置25和微粉分离装置26，并最终由提升机35送入再生砂斗12内。
当采用粘土完全再生砂制备覆膜砂时，关闭新砂斗11下端的控制阀4，开启再生砂斗下端的控制阀4，再生砂进入加热罐13中，待达到要求的料位高度时，关闭再生砂斗下端的控制阀4。开启第一循环回路上的控制阀4，第一油泵32打出的油液经第一换热管131流回到导热油箱31内，加热罐13内的再生砂与第一换热管131之间进行传导换热，砂子被加热，直至砂子的温度达到制备覆膜砂所需的140℃～160℃，关闭第一循环回路上的控制阀4。然后在覆膜砂混砂机14需要加砂时，开启加热罐13和覆膜砂混砂机14之间的控制阀4，将砂子加入覆膜砂混砂机14中，进行覆膜砂的制备。
当采用新砂制备覆膜砂时，关闭再生砂斗下端的控制阀4，开启新砂斗11下端的控制阀4，新砂进入到加热罐13中，待达到要求的料位高度后，关闭新砂斗11下端的控制阀4。开启第一二循环回路上的控制阀4，第一油泵32打出的油液经第一换热管131流回到导热油箱31内，加热罐13内的砂子与第一换热管131之间进行传导换热，砂子被加热，直至砂子的温度达到制备覆膜砂所需的140℃～160℃，关闭第一循环回路上的控制阀4。然后在覆膜砂混砂机14需要加砂时，开启加热罐13和覆膜砂混砂机14之间的控制阀4，将砂子加入覆膜砂混砂机14中，进行覆膜砂的制备。
在此过程中，导热油箱31中的温度传感器312实时测定导热油箱31内油液的温度，并反馈给控制系统，控制系统根据温度传感器312反馈的信号对导热油箱31内的油液进行加热或是冷却。当导热油箱31内油液的温度低于280℃时，加热器311工作，对油液进行加热，直至油液的温度达到280℃。当导热油温度高于320℃时，第二水泵34工作，通过第五换热管313对油液进行冷却，使导热油的温度低于320℃。