高溫熱舊砂增濕均化冷卻機的研究設計

吳 劍

（江陰智銘鑄造裝備應用技術設計室，江蘇江陰214400）

鑄造生產(chǎn)過程中，規(guī)模型的生產(chǎn)線通常需要大量的新砂、舊砂和輔助材料作為造型、制芯的工藝材料，而舊砂的用量占有很大比例。

在澆注后的落砂工序，快節(jié)奏的生產(chǎn)過程又產(chǎn)生大量的高溫熱舊砂，特別是自硬砂鑄造工藝的大型鑄件產(chǎn)生的高溫熱舊砂在200°C左右。快速降溫過程對砂再生回用而言是一個高難度的砂處理工藝環(huán)節(jié)。

在砂處理舊砂冷卻工序中，通常采用振動式（或流化式）沸騰冷卻裝置來實現(xiàn)舊砂冷卻，雖然也采用了增濕處理，但冷卻效果有限、通過能力有限、不易均化、出現(xiàn)粘和堵的現(xiàn)象，不能實現(xiàn)快速冷卻[1]。

通過工廠工藝實踐，在進入沸騰冷卻裝置前，提前進行增濕汽化、攪拌均化的快速降溫的處理，有效地提高了沸騰冷卻裝置（包括振動沸騰冷卻裝置、沸騰冷卻流化床、雙盤冷卻機）的冷卻效果。粘土砂鑄造工藝的熱舊砂溫度不是很高時可以不采用。這就形成了二種不同類型的舊砂冷卻預處理工藝裝備。

1 臥式雙軸攪拌增濕機

一種臥式雙軸攪拌增濕機，可適用于中小型砂處理能力的熱舊砂降溫預處理工序，目前應用的比較多。

其結構特點：該裝置由電動機、減速器、同步齒輪、攪拌軸、攪拌葉片、室體、機架和軸承座組成。室體采用雙層隔套形式的設計，通過循環(huán)冷卻水和增濕攪拌的方式達到雙重冷卻的效果。攪拌軸（葉片）通過同步齒輪實現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)，達到攪拌和對流的目的。汽化熱氣流通過排風口排放（連接除塵系統(tǒng)）。但此設備也有不足之處，比如處理能力較低、沒有均化的功能和熱交換過程空間有限。

主要技術參數(shù)：

（1）電動機功率：18.5kW；

（2）攪拌軸轉(zhuǎn)速：52.35r/min；

圖1 臥式雙軸攪拌增濕機

（3）室體內(nèi)凈尺寸（長×寬）：1600mm×750 mm；

（4）處理能力：～30t/h。

圖2 高溫熱舊砂增濕均化冷卻機

2 滾筒式增濕均化冷卻機

一種滾筒式增濕均化冷卻機，可適用于大中型生產(chǎn)能力的高溫熱舊砂快速降溫預處理工序。該裝置由驅(qū)動電機、減速器、鏈傳動系統(tǒng)、滾筒體、托輥、進料口和機架組成。設計采用封閉式工作狀態(tài)，高溫熱舊砂進入滾筒體內(nèi)，快速增濕、翻滾、松散、汽化、均化、透篩，其熱交換空間大，達到快速冷卻。汽化后的熱氣流由除塵排風口排放，經(jīng)透篩后的舊砂（含有部分余熱和粉塵）再進入沸騰冷卻裝置進一步進行砂冷卻處理。其處理能力較大，冷卻效果更好[2]。

汽化后的熱氣流由于粉塵和飽和水氣比較大，在進入除塵系統(tǒng)前應進行一次過渡的冷凝降水處理，以降低熱氣流飽和水氣的含水量和粉塵。一般可選擇旋風冷凝器來降水、降塵處理，可有效防止布袋除塵器的粉塵凝結，這是處理飽和水氣的一個必要措施。

主要技術參數(shù)：

（1）電動機功率：15kW；

（2）滾筒體轉(zhuǎn)速：5.5r/min；

（3）滾筒體內(nèi)尺寸：?1250mm×1600mm；

（4）處理能力：＞40t/h。

這二種類型的熱舊砂冷卻機，可配套應用于不同砂型的高溫熱舊砂的快速降溫預處理，特別適用于自硬砂鑄造工藝的舊砂再生回用處理的工序上。由于砂溫冷卻是通過空氣熱交換方式來實現(xiàn)的，所以必須具有合理的熱交換空間，才能有好的冷卻效果。另外除塵系統(tǒng)的合理選擇也是非常必要的，可以避免二次污染。

3 結束語

由于鑄造生產(chǎn)的環(huán)境污染和原砂資源問題的突顯，已經(jīng)直接影響鑄造產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展的前景。所以，必須重視砂再生回用，重視綠色環(huán)保、資源再利用的創(chuàng)新發(fā)展理念。

目前，鑄造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)已趨于規(guī)模化，復雜的舊砂再生工藝與技術裝備也逐步成熟和完善。所以，在鑄造車間技術改造、新的工廠設計上合理選擇、應用砂再生工藝裝備非常重要。