一种砂型铸造尾气的采集装置和方法
【专利摘要】本发明提供一种砂型铸造尾气的采集设备和方法，用于铸造尾气的无污染采集。所述采集设备由浇注炉、浇注台、置于浇注台上的砂箱和密封罩、连通浇注炉和砂箱的升液管构成，密封罩上连接有气体压力传感器，具有抽真空通道和气体采集通道，浇注炉炉盖上具有惰性气体通道。当密封罩内的气体压力达到气体压力传感器预设值后，传感器报警，打开电动抽气泵，抽取密封罩内气体至气体采样袋中，以备后期检测。本发明用于进行铸造尾气的无污染采集，采集装置体积较小，具有结构简单，操作方便的特点。
【专利说明】一种砂型铸造尾气的采集装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种砂型铸造尾气的采集装置和方法，属于金属铸造领域。
【背景技术】
[0002]我国是世界上最大的铸件生产国，2013年铸件产量超过了 4000万t，约占全球铸件产量的40%。在多种铸造方式中，砂型铸造由于生产成本低、工艺简单，在世界上被大量使用，使用砂型铸造生产的铸件占生产总量的70%?80%。然而，砂型铸造的空气污染问题十分严重，据统计，我国铸造业2006年排放的废气约为300?600亿m3，其中绝大部分是砂型铸造企业排放的。近年来的研究发现，砂型铸造厂排放的废气中除含有人们熟知的CO、CO2外，还含有大量对环境和人体有害的挥发性有机物(Volatile Organic Compound,V0C)和危险性空气污染物(Hazardous Air Pollutant, HAP)。在美国环保局列出的总共188种HAP中，砂型铸造厂废气中已经检测出40余种，如甲醛、苯和苯酚等。
[0003]VOC是大气光化学反应的前驱物，对人体的免疫、神经和消化系统都会造成损害，而HAP具有刺激性、毒性和致癌性，会对人体产生急性危害。相关研究发现，砂型铸造产生的VOC和HAP会对操作工人的呼吸系统造成长期损害，诱发呼吸系统慢性疾病和肺癌的发生。美国环保局、美国铸造协会、美国国防部和美国汽车研究委员会等单位在1994年联合开展了铸造空气污染物减排计划，组织专门的研究机构对砂型铸造的VOC和HA P控制技术进行研究。
[0004]与其他工业发达国家相比，我国铸造业的空气污染控制技术研究还较为落后。目前，我国对铸造业空气污染的认识还主要集中在冲天炉的烟气以及铸造过程产生的粉尘污染方面，而对危害更大的VOC与HAP空气污染物缺乏充分认识，对铸造尾气中VOC与HAP的来源、成分、监测与污染控制技术等多方面的系统研究都还未全面开展。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种砂型铸造尾气的采集装置和方法，可用于铸造企业和高校实验室进行铸造尾气的无污染采集，为后续的尾气成分检测奠定基础。
[0006]本发明的砂型铸造尾气的采集装置，包括浇注炉，浇注炉的炉盖上放置有浇注台，浇注台上放置装有砂型的砂箱，密封罩将砂箱包含其中并与浇注台密封连接，所述密封罩上装有气体压力传感器、抽真空通道和气体采集通道，所述气体采集通道上连接有电动抽气装置；
还包括升液管，穿过炉盖和浇注台，连通浇注炉中的金属液和砂箱；
还包括惰性气体通道，连通浇注炉和外部惰性气源。
[0007]所述浇注炉内包含坩埚、炉衬、加热线圈、保温层。
[0008]升液管在密封罩内端口浇注前贴有塑料封口薄膜。
[0009]本发明还提供采用上述装置的的砂型铸造尾气的采集方法，包括如下步骤:
I)将熔炼好的金属液送入浇注炉内保温待浇，浇注炉内通入惰性气体； 2)将造型好的砂箱放入浇注台上，盖上密封罩，将密封罩固定在浇注台上，升液管在密封罩内端口浇注前贴有塑料封口薄膜。
[0010]3)打开真空泵，抽取密封罩内的气体，达到真空度0.01?0.02MPa后关闭真空泵；
4)打开密封罩上的气体压力传感器,浇注炉内通入惰性气体,在惰性气体压力作用下使金属液从下而上通过升液管进行浇注；
5)当密封罩内的气体压力达到气体压力传感器预设值0.05-0.1MPa后，传感器报警，打开电动抽气泵，抽取密封罩内气体至气体采样袋中，以备后期检测。
[0011]所述的砂型铸造尾气的采集方法，步骤4)中惰性气体的压力范围控制为0.05-0.3MPa0
[0012]所述的砂型铸造尾气的采集方法，浇注炉内通入的惰性气体为CO2或Ar。
[0013]所述的砂型铸造尾气的采集方法，浇注的金属液为适用于砂型铸造的铸铁、铸钢、招合金、镁合金、铜合金。
[0014]本发明针对砂型铸造中的尾气的采集，开发了砂型铸造尾气采集装置和方法，用于进行铸造尾气的无污染采集，为后续的尾气成分精确检测奠定基础。本发明的尾气采集装置体积较小，适用于铸造企业和高校的实验室操作，具有结构简单，操作方便，尾气采集无污染的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明所涉及的气体采集装置的示意图；其中I为气体压力传感器，2为密封罩，3为升液管,4为砂箱,5为惰性气体通道,6为炉盖,7为烧注炉,8为保温层,9为加热线圈，10为炉衬，11为坩埚，12为金属液，13为浇注台，14为砂型，15为气体采集通道，16为抽真空通道，17为电动抽气装置。
【具体实施方式】
[0016]实现砂型铸造尾气采集的装置如图1所示，包括浇注炉7，浇注炉7的炉盖6上放置有浇注台13，浇注台上放置装有砂型14的砂箱4，密封罩2将砂箱4包含其中并与浇注台13密封连接，所述密封罩2上装有气体压力传感器1、抽真空通道16和气体采集通道15，所述气体采集通道15上连接有电动抽气装置17 ；
还包括升液管3，穿过炉盖6和浇注台13，连通浇注炉7中的金属液12和砂箱4 ； 还包括惰性气体通道5，连通浇注炉7和外部惰性气源。
[0017]实施例1:
将盛放有熔炼好的金属液的坩埚放入浇注炉内保温待浇，浇注炉内充入CO2保护气体，将造好型的砂箱放入地注式浇注台上，盖上密封罩，将密封罩固定在浇注台上，打开真空泵，抽取密封罩内的气体，密封罩内的真空度达到0.0lMPa后关闭真空泵。打开密封罩上的气体压力传感器，浇注炉内通入可控压力的CO2气体，压力为0.15MPa，在压力作用下使金属液从下而上通过升液管进行浇注，密封罩内的砂型在高温作用下开始发气，当密封罩内的气体压力达到0.05MPa时，传感器报警，打开电动抽气泵，抽取密封罩内气体至气体采样袋中，以备后期检测。
[0018]实施例2: 将盛放有熔炼好的金属液的坩埚放入浇注炉内保温待浇，浇注炉内充入Ar保护气体，将造好型的砂箱放入地注式浇注台上，盖上密封罩，将密封罩固定在浇注台上，打开真空泵，抽取密封罩内的气体，密封罩内的真空度达到0.02MPa后关闭真空泵。打开密封罩上的气体压力传感器，浇注炉内通入可控压力的Ar气体，压力为0.5MPa，在压力作用下使金属液从下而上通过升液管进行浇注，密封罩内的砂型在高温作用下开始发气，当密封罩内的气体压力达到0.1MPa时，传感器报警，打开电动抽气泵，抽取密封罩内气体至气体采样袋中，以备后期检测。
【权利要求】
1.一种砂型铸造尾气的采集装置，其特征在于，包括浇注炉(7)，浇注炉(7)的炉盖(6)上放置有浇注台(13 )，浇注台(13 )上放置装有砂型(14 )的砂箱(4 )，密封罩(2 )将砂箱(4 )包含其中并与浇注台(13)密封连接，所述密封罩(2)上装有气体压力传感器(I )、抽真空通道(16)和气体采集通道(15)，所述气体采集通道(15)上连接有电动抽气装置(17); 还包括升液管(3)，穿过炉盖(6)和浇注台(13)，连通浇注炉(7)中的金属液(12)和砂箱⑷； 还包括惰性气体通道(5)，连通浇注炉(7)和外部惰性气源。
2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述浇注炉内包含坩埚、炉衬、加热线圈和保温层。
3.使用权利要求1所述采集装置采集砂型铸造尾气的方法，包括如下步骤: I)将熔炼好的金属液送入浇注炉内保温待浇，浇注炉内通入惰性气体； 2 )将造型好的砂箱放入浇注台上，盖上密封罩，将密封罩固定在浇注台上，升液管在密封罩内端口浇注前贴有塑料封口薄膜； 3)打开真空泵，抽取密封罩内的气体，达到真空度0.0l?0.02MPa后关闭真空泵； 4)打开密封罩上的气体压力传感器,浇注炉内通入惰性气体,在惰性气体压力作用下使金属液从下而上通过升液管进行浇注； 5)当密封罩内的气体压力达到气体压力传感器预设值0.05-0.1MPa后，传感器报警，打开电动抽气泵，抽取密封罩内气体至气体采样袋中，以备后期检测。
4.根据权利要求3所述的采集方法，其特征在于，步骤4)中惰性气体的压力范围控制为 0.05-0.3 MPa。
5.根据权利要求3所述的采集方法，其特征在于，所述的砂型铸造尾气的采集方法，浇注炉内通入的惰性气体为CO2或Ar。
6.根据权利要求3所述的采集方法，其特征在于，所述的金属液为铸铁、铸钢、铝合金、镁合金或铜合金。
【文档编号】G01N1/24GK103822803SQ201410070425
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】龙威, 黄晋, 夏露, 张友寿, 杨剑雄, 王小路 申请人:湖北工业大学