热法再生覆膜砂的特点与应用

收藏 打印 发给朋友 发布者：韩 冰 韩海涛 祁海军 韩继磊

热度0票  浏览76次 时间：2021年11月01日 10:01

（承德北雁新材料科技有限公司，河北 承德 068450）

摘 要：下文当中结合实践对覆膜砂旧砂热法再生的影响因素进行分析探讨，并通过试验研究热法再生覆膜砂的特点和应用。通过试验表明，运用热法再生砂生产制成的覆膜砂具有很高的强度，同时还具有发气量低的特点，反当中运用，可以大幅控制和减少生产成本的投入，经济效益可观。

关键词：覆膜砂；旧砂热法再生；工艺性能

覆膜砂工艺不仅强度高，而且发气量低，还具有很好的溃散性，成本投入较少，所以在国内外应用十分的普遍。某铸造公司运用覆膜砂工艺进行上旁承、旁承座等铸件生产，在覆膜砂方面的需求量非常大，而且随着生产工作的持续开展，有很多覆膜砂旧砂出现，为了更好地回收利用这些覆膜砂旧砂，运用无锡康辉机械制造有限公司生产的热法覆膜砂旧砂再生装置，不但使旧砂再生问题得到了有效解决，同时还使旧砂排放给环境造成的污染问题大幅降低，控制与减少生产成本投入。另外，由于应用再生砂，使得覆膜砂的性能得到大幅提高，更使铸件质量更加稳定，将少量铸件废品率，有效提高了经济效益。

1 旧砂的回收再生

生产铸钢件用覆膜砂为 70／l40 大林擦洗砂。浇铸后产生黑色或红棕色的旧砂，旧砂的砂粒表面残留部分树脂膜，若不将其去除就无法重新覆膜再使用。目前，覆膜砂旧砂再生最有效的方法是热法再生。

热法覆膜砂旧砂再生装置的原理是：经破碎、筛分和磁选的旧砂被均匀加入燃烧室，在燃烧室中形成 200～270mm 厚的砂层。燃烧室内的沸腾风机将整个面上的旧砂上下搅动并呈流态，燃烧室内的高温热气流使包裹在砂粒表面的树脂膜燃烧，达到旧砂再生的目的。随着物料的连续加入，经过焙烧的旧砂呈波浪形逐渐向出料端运动，延长了旧砂在燃烧室内的停留时间，树脂膜被充分燃烧掉，同时砂粒间相互冲击和摩擦，进～步增强了旧砂的再生效果。最后再生砂从出料口流出，微粉及烟尘经除尘器管路由除尘器收集排出。

2 旧砂热法再生的影响因素

实践表明，加热温度、加热时间以及旧砂在燃烧室内的沸腾状态是影响覆膜砂旧砂热法再生的重要因素。由表 1 可以看出，加热时间不同，随着加热温度的升高，灼烧减量逐渐增加：加热温度相同，随着加热时间的延长，灼烧减量逐渐增加；当加热温度高于 650℃时，随加热温度的提高，灼烧减量缓慢增加，加热温度成为影响灼烧减量的主要因素。

不同加热温度和时间，覆膜砂旧砂的显微特征是不同的。在 450℃加热 5～15min，全部砂粒表面呈现黑色流质玻璃状，加热时间再长砂粒也不会呈现砂子原色。在 550℃加热 5min，大部分砂粒表面呈现黑色流质玻璃状，有少部分砂粒表面露出砂子的原色，但砂粒表面有少量碳黑；在 550℃加热 10min，大部分砂粒表面呈现砂子的原色，少部分砂粒表面为浅黑色；在 550℃加热 15min，全部砂粒表面呈现砂子的原色。在 650℃加热 5～15min，全部砂粒表面均呈现砂子的原色。

当加热温度低于 650℃时，加热温度相同，随加热时间的延长，砂粒表面的碳黑减少；加热时间相同，随加热温度的升高，砂粒表面的碳黑减少。因此在低于 650℃时，加热温度和加热时间均影响旧砂的再生效果。当加热温度高于 650℃时，即使加热时间缩短，也可以使砂粒表面恢复到原有的颜色，这时加热温度成为主要影响因素。由此可以确定覆膜砂旧砂再生温度应大于 650℃。

再生砂的质量控制指标为：灼烧减量<0.1％，pH 值<8，含水量<0.2％。

3 旧砂热法再生工艺试验

3.1 热法再生砂与新砂的对比试验

3.1.1 粒形

试验用新砂为大林擦洗砂 70／140，粒形为口-△，其中△的体积分数约占 28％。取热法再生砂在立体显微镜下观察，其粒形为口，其中△的体积分数约为 8％。由此可见。再生砂和新砂相比，其粒形更趋完整。

3.1.2 粒度

取新砂和再生砂分别进行粒度试验，试验结果如表 2 所示。由表 2可知，再生砂四筛集中率为 97.58％，新砂四筛集中率为 97.18％，再生砂较新砂集中度稍有增加。

表 2 垫砂样四筛粒度分布

3.1.3 角形系数

由于直接测量角形系数比较困难，而角形系数与砂子的容重成反比，为此分别取新砂和再生砂测量其容重。结果新砂容重为 164.7g／100mL，再生砂容重为 167.1g／100mL。

在铸造生产中用角形系数衡量砂粒的粒形。角形系数大的砂子粒形不好，在相同工艺条件下，混制出的覆膜砂强度低。从试验结果可知，再生砂容重大，说明其角形系数较小，砂子的粒形得到了改善，砂粒更趋圆整，混制出的覆膜砂强度更好。

3.1.4 发气性

取新砂、再生砂各 1g，在 850℃下进行发气性试验，测得新砂发气量为 0.24mL／g，再生砂发气量为 0.08mL／g。再生砂的发气量远小于新砂。这主要是在热法再生过程中，由于受热使砂粒表面及混于砂中的杂质气化、分解，如云母中的结构水在高温下逸出，一些金属氧化物高温下的分解等，结果导致热法再生砂的发气量低于同种新砂。

3.2 砂子种类对覆膜砂工艺性能的影响

表 3 为不同比例再生砂与新砂所制覆膜砂的性能试验结果。可以看出，随再生砂加入量的增加，覆膜砂的热态抗拉强度、常温抗拉强度逐渐提高，发气量逐渐降低。说明采用再生砂制得的覆膜砂，其各项性能都得到了改善。

表 3 覆膜砂性能试验

4 技术经济分析

新砂与再生砂原材料成本分析如表 4 所示。

表 4 新砂与再生砂原材料成本

5 生产应用

采用覆膜砂工艺生产上旁承、旁承座、底门托、底门轴托等铸钢件。最初采用新砂生产的覆膜砂制造壳型，铸件产生较大的变形，并出现粘砂、气孔等铸造缺陷，铸件废品率较高。为解决铸件粘砂、气孔、变形等问题，用再生砂生产的覆膜砂制造壳型，经一年多的生产实践，铸件废品率始终稳定在 5％左右。热法再生砂低发气性和低热膨胀性在降低铸件的废品率方面起了主要作用。另外，再生砂生产的壳芯覆膜砂在缓冲器壳体上应用也取得了较好的效果，不仅解决了结壳不均匀、结壳厚度不够等问题，更重要的是提高了壳芯覆膜砂的强度，避免了钢水钻芯，大大降低了铸件的废品率。通过生产应用试验表明，再生砂生产的覆膜砂，具有较高的强度、较低的发气量和热膨胀系数，对于铸钢件易出现的气孔、粘砂、变形等问题有明显的效果，大大降低了铸件的废品率，保证了产品质量。

6 结论

1)再生砂与新砂相比，砂粒更趋圆整，粒度分布更均匀，角形系数稍有降低。

2)随再生砂比例的增加，所制覆膜砂的热态抗拉强度、常温抗拉强度均有所提高，发气量有所降低。

3)采用再生砂制备的覆膜砂实际浇注铸件，解决了其 粘砂、气孔、变形等问题，使铸件的废品率大大降低。

参考文献：

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