雙軸強力搓磨再生機研究與設計

（江陰智銘鑄造裝備應用技術設計室，江蘇江陰 214421）

對自硬砂鑄造工藝中產生的廢、舊砂進行再生回用，延續(xù)了一種普遍的、采取專用舊砂再生技術裝備來對不同性質的廢、舊砂進行破碎分解、去膜凈化、篩分和冷卻的工藝過程.

目前舊砂再生回用工藝是主要針對鑄造過程形成的樹脂砂、水玻璃砂、脂硬化舊砂的失效脆性狀、潰散狀的惰性膜進行有效脫膜、圓整的工藝過程，是主要針對半粘結狀和粘結狀的非失效的舊砂進行團塊破碎、分解、松散和降溫處理的工藝過程，包括對熱芯盒覆膜砂、冷芯盒樹脂砂、有機自硬砂、桐油砂、殼型砂等等經使用后的廢砂型和砂芯的處理[1]。

對舊砂再生利用從企業(yè)經濟效益上講是非常重要的。而在舊砂再生工藝流程中，采用機械干法再生是一種簡單合理的工藝選擇。

值得注意的是，目前大多干法再生后的砂粒表面沒有100%脫膜，砂粒表面還留有部分“頑固”的有機脂膜。而實驗表明，這種未經高溫燒損的有機脂膜不但沒有惰性，反而還有一定的活性，這種活性使得自硬砂的常溫強度和熱強度有所提高。正是由于有機脂膜的存在，使得自硬砂生產工藝加入的固化劑量逐步降低[2]。

針對近期市場需求，研究設計了具有砂再生效率高、能耗低、性能可靠的環(huán)保類型的砂再生設備—雙軸強力搓磨再生機，如圖1 所示。

雙軸強力搓磨再生機與前階段研發(fā)設計的三軸強力搓磨再生機相比較，其搓磨機理基本相同[3]，但對機械結構進行了優(yōu)化，優(yōu)化了工藝設計、工藝制造，并提高了生產能力，設備的適用性更強。

1 雙軸強力搓磨再生機裝備特點

1.1 雙軸再生機工作原理

雙軸強力搓磨再生機以下簡稱雙軸再生機。由于市場有提高再生能力的需求，搓磨再生又是砂再生的核心設備。所以在已經研發(fā)設計的三軸強力搓磨再生機的基礎上研發(fā)設計了雙軸再生機。雙軸再生機與三軸強力搓磨再生機工作原理基本相同，但強化了葉片的搓磨機理，具有以下特性:

1）被處理的舊砂通過進砂口進入再生室體，分布在搓磨葉片的工作區(qū)域。搓擦葉片分別安裝在兩個由電動機直接驅動的傳動主軸上，做相向高速旋轉運動，形成線性剪切，對舊砂進行切向對流和反復搓擦。

2）雙軸再生機在搓磨過程中，鼓風機進風通過手動蝶閥控制風量進入風箱，再經沸騰孔板噴流進入室體，形成沸騰氣流使砂氣混合，使舊砂在流動、沸騰的狀態(tài)下實現(xiàn)砂與砂之間、砂與搓擦葉片之間相互流態(tài)化的強力搓擦，達到脫膜再生的目的。

3）雙軸再生機室體內形成的粉塵氣流（包括熱氣流），由除塵風口排放，保持室體內氣流的平衡。經過一定流量的對流搓擦后，再生砂通過出砂口被排出。這時，被排出的舊砂有明顯的降溫和砂顆粒凈化的表象。而含有粉塵和惰性膜殘留物的氣流經除塵系統(tǒng)風選后集塵處理。

雙軸再生機仍然是以目前自硬砂鑄造工藝產生的廢、舊砂再生處理為對象。由于各種型砂成型性的工藝要求不同，產生的廢舊砂性質亦不同，所以用戶可根據(jù)自己鑄造生產的工藝特點進行配套選擇和再生處理的調整[3]。

1.2 雙軸再生機技術參數(shù)

生產能力：10 t/h～15 t/h；

電機功率：2×7.5/11 kW（Y160L）；

電機轉速：720/970 r/min；

搓磨葉片直徑：φ430 mm；

外形尺寸（長×寬×高）：2 560 mm×1 100 mm×1 580 mm；

鼓風機功率：3.0 kW；

鼓風機風量：＞3 700 m3/h（風量可調）。

1.3 主要結構特點

雙軸再生機主要結構組成有：驅動電機、聯(lián)軸器、傳動軸、軸承座、室體、檢修門、機架、導砂板、搓擦葉片、風箱、沸騰板、鼓風機、蝶閥和除塵風口等，如圖1 所示。

雙軸再生機在機械結構的形式上與三軸搓磨再生機比較有如下特點：

1）雙軸再生機改變了傳動主軸的安裝位置，由三軸調整為雙軸，提高了室體搓磨空間。使物料在搓磨過程中的通過量得到提高，相應的室體空間對熱氣流、粉塵的擴散得到改善。而雙軸再生機的搓磨特性與工藝流程與三軸再生機類似。

2）鼓風機的安裝位置進行了結構上的調整，由下置式改為上置式，便于安裝、檢修，減少了平面位置。

3）雙軸安裝的搓磨葉片（葉輪）采用耐磨合金材料，按制造工藝需要可應用焊接結構形式，便于加工。

4）考慮到雙軸再生機在高速搓磨運行中容易產生機械振動，室體與機架的連接采用了橡膠彈性連接，達到減振的目的。

2 雙軸強力搓磨再生機工藝特點

圖1 雙軸承強力搓磨再生機

雙軸再生機在舊砂再生設備中，是一種新型的機械干法砂再生核心裝備，與三軸強力搓磨機的工藝特點基本相同。適用于樹脂砂、水玻璃砂、覆膜砂和殼型砂等廢舊砂的干法再生處理。

由于改進了搓磨室體的空間，雙軸高速搓磨葉片對舊砂進行充分的對流和強力搓磨，以及沸騰氣流沖擊的多重作用，實現(xiàn)了脫膜、凈化的柔性再生。

應用上，一般可以將顆粒散狀的廢舊砂按工藝流程直接加入雙軸再生機進行搓磨處理，同時在氣流沸騰狀態(tài)下進行風選、去灰和冷卻，在除塵系統(tǒng)的配套作用下達到去灰凈化的效果。

作為干法再生的核心設備，配套應用于在線或者離線的生產單元上比較簡單，如果設置在落砂機后續(xù)或破碎機后續(xù)，需要對舊砂進行鐵雜物清理。

針對復雜的廢舊砂可經過高溫焙燒爐處理后，再經搓磨再生效果更好。

由于是干法機械搓磨機理，可適應于具有較高溫度的舊砂。

3 結論

已研發(fā)制造的三軸強力搓磨再生機，生產應用效果良好，對舊砂再生有明顯的效果。在此基礎上改型設計的雙軸再生機，優(yōu)化了相關技術參數(shù)，目前處于研發(fā)階段，完成了設計圖，有待配套應用。