消失模生產(chǎn)線(xiàn)殘鐵的分離

（東風(fēng)鍛造有限公司鑄造二廠(chǎng)，湖北十堰 442013）

東風(fēng)鍛造有限公司鑄造二廠(chǎng)建成有消失模生產(chǎn)線(xiàn)一條，年產(chǎn)鑄件10 000 t，主要用于批量生產(chǎn)變速箱殼體、車(chē)橋殼體和曲軸箱下缸體類(lèi)零件毛坯。消失模鑄造在澆鑄過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很多殘鐵，特別是小鐵豆進(jìn)入型砂后很難分離，目前大部分采用手工分離和磁選滾筒的分離方式，這種方式的效率和效果都不是很理想。本文主要針對(duì)鑄造二廠(chǎng)消失模生產(chǎn)線(xiàn)中澆鑄殘鐵的自動(dòng)化回收提出了解決方案，提高殘鐵分離的效率和效果。

1 消失模生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)介

消失模生產(chǎn)線(xiàn)主要由黑區(qū)和白區(qū)兩部分組成，如圖1 所示。本文主要介紹黑區(qū)部分，黑區(qū)主要由以下部分組成：兩條造型線(xiàn)、三條澆注線(xiàn)、兩條冷卻線(xiàn)、翻箱機(jī)、篩分機(jī)、提升機(jī)、冷卻砂斗、調(diào)溫斗、儲(chǔ)砂斗、冷卻床等組成。

消失模線(xiàn)的主要參數(shù)為：

1）本生產(chǎn)線(xiàn)為年產(chǎn)10 000 t 鑄件消失模自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)；

2）造型線(xiàn)設(shè)計(jì)能力：30 箱/h，在線(xiàn)工位設(shè)置有2 臺(tái)4 t 三維振實(shí)臺(tái)、2 臺(tái)2 t 單維振實(shí)臺(tái)；

3）砂冷卻設(shè)計(jì)能力≥80 t/h；

4）砂回收率≥97%；造型砂溫：45 ℃～50 ℃；系統(tǒng)砂斗容量500 t；系統(tǒng)砂量500 t；

5）砂箱尺寸（長(zhǎng)寬高）：1 450 mm×1 200 mm×1 000 mm.

2 殘鐵分離現(xiàn)狀

消失模鑄造是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。

不同于覆膜砂等鑄造工藝，覆膜砂等鑄造澆注溢流的殘鐵主要集中在砂型表面，而消失模鑄造采用的型砂是流動(dòng)性好的石英砂造型，澆注后不僅在表面殘留很多鐵豆，還有很多鐵豆進(jìn)入型砂表面以下的砂層，如圖2 所示，這樣就加大了清理的難度，通常采用人工鏟篩的辦法進(jìn)行清理，不僅效率慢且清理不干凈。

其次在澆注段清理不完的殘鐵會(huì)進(jìn)入后部工序，這部分主要是顆粒很小的鐵豆，雖然經(jīng)過(guò)兩級(jí)篩分及滾筒式磁選機(jī)，但依然不能百分百清理干凈。不能清理的鐵豆在進(jìn)入沸騰冷卻床后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的堆積會(huì)沉淀在沸騰冷卻床底部，造成型砂冷卻效果差，最后不得不打開(kāi)沸騰冷卻床進(jìn)行人工清理。

圖1 消失模線(xiàn)平面布置圖

圖2 殘留型砂表面的鐵豆

3 改進(jìn)措施

針對(duì)鐵豆清理問(wèn)題，分兩步進(jìn)行改進(jìn)，一是澆注完畢后砂箱表面殘鐵的清理，二是石英砂進(jìn)入沸騰冷卻床前的清理，主要措施分別為采用懸掛式磁選機(jī)清理砂箱表面殘鐵和采用管道式磁選機(jī)清理石英砂中殘留小鐵豆。

3.1 懸掛式磁選機(jī)

懸掛式磁選機(jī)的安裝位置如圖1 所示，懸掛式磁選機(jī)位于冷卻線(xiàn)與造型2 線(xiàn)之間空間的第一副砂箱正上方，磁選機(jī)采用懸掛式電磁除鐵器，當(dāng)冷卻線(xiàn)的砂箱被推送缸向前推送時(shí)，懸掛式磁選機(jī)的電磁線(xiàn)圈帶電，產(chǎn)生高吸附力，砂箱在經(jīng)過(guò)磁選機(jī)下方時(shí)砂箱表面殘留鐵豆被磁選機(jī)連續(xù)不斷的吸走進(jìn)入收集小車(chē)，當(dāng)推送缸將砂箱推送到位返回時(shí)，磁選機(jī)斷電停止工作，依次完成下一循環(huán)動(dòng)作。懸掛式磁選機(jī)安裝示意圖如圖3 所示。由于產(chǎn)生了高吸附力，所以在工作時(shí)不僅砂箱表面的鐵豆被清理干凈，進(jìn)入石英砂平面以下（距離皮帶350 mm 以?xún)?nèi)）的鐵豆也都被完全分離出來(lái)。

圖3 懸掛式磁選機(jī)安裝示意圖

懸掛式磁選機(jī)相關(guān)參數(shù)：帶速≤4.5 m/s，最大吸附高度350 mm，有效磁場(chǎng)面積1 180×1 450（與鐵箱內(nèi)框尺寸一致），驅(qū)動(dòng)功率4 kW.

3.2 管道式磁選機(jī)

圖1 中序號(hào)為12 的提升機(jī)出口處安裝有磁選機(jī)，原有磁選機(jī)采用的是滾筒式磁選機(jī)，位于提升機(jī)12 出口與中間冷卻砂斗之間，在該處采用滾筒式磁選機(jī)造成鐵豆分離不干凈主要的原因?yàn)椋烘湺诽嵘龣C(jī)生產(chǎn)率≥70 t/h，料斗運(yùn)行速度為1.25 m/s，磁選機(jī)的線(xiàn)速度約為0.6 m/s～0.8 m/s，鏈斗在高速運(yùn)行至最高點(diǎn)時(shí)，里面的石英砂成拋物線(xiàn)狀高速進(jìn)入磁選滾筒，這樣會(huì)造成部分鐵豆無(wú)法被分離，無(wú)法分離的鐵豆進(jìn)入后面的沸騰冷卻床后長(zhǎng)時(shí)間堆積造成設(shè)備不能正常運(yùn)行。

改進(jìn)后采用管道式磁選機(jī)取代原來(lái)的磁選滾筒，除鐵器由管道體、驅(qū)動(dòng)裝置、磁體運(yùn)行裝置三大部分組成，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在管道壁上，通過(guò)鏈輪、鏈條帶動(dòng)管道體內(nèi)磁分離腔的磁體運(yùn)行裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，永磁體將管道內(nèi)物料中混雜的鐵磁性物質(zhì)通過(guò)出鐵口排出管道外。

管道式磁選機(jī)工作原理如圖4 所示，除鐵器串接于傾角45°～75°的物料輸送管道中，當(dāng)物料流經(jīng)該除鐵器時(shí)，其中的鐵磁性物質(zhì)被吸附到管道除鐵器的不銹鋼管壁上，隨永磁體的移動(dòng)而逐漸向出鐵口方向滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與物料分離。在出鐵口處，因永磁體沿循環(huán)運(yùn)動(dòng)方向移開(kāi)，鐵磁性物質(zhì)失去磁力吸引，在重力的作用下從出鐵口排出，實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)除鐵。

將原有管道及滾筒式磁選機(jī)拆除，按管道式磁選機(jī)入口法蘭尺寸制作法蘭與提升機(jī)出口和管道式磁選機(jī)入口相連，出口制作管道與中間冷卻砂斗相連，管道式磁選機(jī)與提升機(jī)成45°安裝，保證提升機(jī)出口的石英砂完全落到磁選機(jī)表面，里面的鐵豆被完全吸附，圖5 為改進(jìn)后現(xiàn)場(chǎng)安裝的管道式磁選機(jī)。

圖4 管道式磁選機(jī)原理

圖5 管道式磁選機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖

4 改善效果

通過(guò)加裝懸掛式磁選機(jī)和管道式磁選機(jī)實(shí)現(xiàn)了消失模生產(chǎn)線(xiàn)殘鐵的有效分離，基本實(shí)現(xiàn)了殘鐵的自動(dòng)化分離，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并提升了在線(xiàn)型砂的質(zhì)量，分離效率和效果都大大提高。

圖6 經(jīng)過(guò)懸掛式磁選機(jī)分離后的砂箱表面

圖7 管道式磁選機(jī)分離出的鐵豆

如圖6 所示，澆注后經(jīng)過(guò)懸掛式磁選機(jī)分離后，砂型表面的殘鐵基本被清理干凈，進(jìn)入砂型表面以下的鐵豆如果在吸附高度范圍內(nèi)也被分離，減輕了后續(xù)工序的清理難度，提高了工作效率。圖7為通過(guò)管道式磁選機(jī)分離出的鐵豆，即使很小的鐵豆也被有效分離出來(lái)，對(duì)提高后續(xù)石英砂的冷卻效果起到很大作用，同時(shí)由于鐵豆被有效分離，也減小了鐵豆對(duì)調(diào)溫斗冷卻管的磨損，提高了設(shè)備的使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，懸掛式磁選機(jī)和管道式磁選機(jī)的綜合應(yīng)用在消失模生產(chǎn)線(xiàn)上用于殘鐵的分離，能有效分離出消失模造型型砂中殘鐵，提高了在線(xiàn)型砂的質(zhì)量，取得了較好的改進(jìn)效果，同時(shí)對(duì)降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率都有很大的意義。