Литейное производство не может оставаться в стороне от экологии. Регенерация ХТС

Для реализации технологии ПГС требуются в разы более весомые капитальные затраты, чем при организации технологии ХТС. Эта технология менее затратна, но требует большего внимания к экологии.

Песчано-глинистые смеси (ПГС) по сравнению с холоднотвердеющими (ХТС) имеют одно неоспоримое преимущество – 95 % отработанной смеси практически сразу возвращается в технологический оборот для повторного использования.

В случае с ХТС невозможно использовать отработанную смесь без существенной обработки. Её необходимо подготовить – регенерировать и потом только пускать в оборот. Регенерация заключается в удалении связующего из всего объёма смеси. Причём в отличие от ПГС, где связующее (глина или бентонит) теряет свои свойства только в зоне контакта с металлом, связующее ХТС – химическая смола – использует все свои свойства сразу на весь объём формы. Поэтому единственный способ вернуть большую часть формовочного песка в оборот – это удаление химического связующего из всего объёма холоднотвердеющей смеси.

Как улучшить качество песков после регенерации

Для повышения и стабилизации качества получаемых отливок головок блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания один из ведущих турецких литейных заводов обратился к нашему поставщику литейного оборудования TES-SAN, чтобы приобрести новую установку для регенерации отработанного песка ХТС. Условием была необходимость использовать оборудование, которое выдерживает жесткие условия современного производства и поддерживает установленные нормы расхода сырья.

TES-SAN уже 27 лет помогает предприятиям всего мира получать качественные и конкурентоспособные отливки, соблюдая, при этом, экологическую безопасность, поэтому сомнений в результате у завода даже и не было.

Те машины для очистки песка после заливки форм ХТС, которые работали на этом литейном заводе раньше, уже отслужили свое и нуждались в замене. Они не могли регенерировать отработанную смесь так, чтобы получать чистый песок высокого качества. По данным завода формовочная смесь ХТС для изготовления стержней только на 70 % состояла из регенерированного песка. Приходилось добавлять 30 % свежего! При этом, чтобы получить стержни высокой прочности, требовалось введение повышенного количества связующего. Эти обстоятельства приводили к перерасходу формовочных материалов и были расточительны с экологической точки зрения.

Было испытано 4 тонны заводской отработанной смеси, чтобы подобрать технологический процесс с учётом составов смесей именно для этого завода.

Существует два типа регенерации: механическая и термическая. Первая работает по принципу оттирки зёрен смеси от оболочек связующего. Выход регенерата при этом составляет от 50 при первичной и до 70 % — при вторичной регенерации. При термической регенерации происходит сгорание связующего под воздействием высоких температур и выход регенерата составляет до 90 %. Однако оба способа имеют свои достоинства и недостатки и необходима индивидуальная отработка технологии под конкретный завод.

Принцип работы установки механической регенерации

Предложенная TES-SAN новое оборудование в непрерывном режиме ведёт очистку песчинок смеси от оболочек связующего. Смесь с выбивной решётки по вибролотку поступает на вращающийся барабан, где попадает в зазор между его стенками барабана и керамическими вальцами. Там происходит её перетирание и освобождение песка от связующего.

Давление вальцов на смесь можно регулировать и подбирать под индивидуальные свойства отработанной смеси. Это позволяет избежать, например, дробления зерна и поддерживать высокий уровень регенерации смеси.

Очищенный песок и остатки связующего попадают в конденсационную камеру с псевдоожиженным слоем, откуда мелкие частички связующего и пыль удаляются системой обеспыливания. Мощность пылеудаления можно настроить таким образом, чтобы распределить очищенный песок по фракциям.

Испытания показали, что для получения необходимых характеристик регенерированного песка на данной установке необходимо провести 3 цикла очистки. Это позволит изготавливать стержни для формирования внутренней полости водяной рубашки чугунной отливки головки блока цилиндров, используя Cold-box процесс. При этом смесь изготавливается только на регенерированном песке.

Преимущества новой установки регенерации

Прежде всего, благодаря регулируемым параметрам керамических вальцов, а также меньшим потерям зёрен песка в отлаженной системе отделения пыли в псевдоожиженном слое, регенерированный песок получается гораздо более высокого качества. Установка работает в непрерывном режиме и производит до 15 тонн регенерированного песка в час.

Особое преимущество регенерации песка на такой установке заключается в возможности отделения хромитового песка, который используется при получении отливок в холоднотвердеющих смесях. Он представляет собой тонкий помол хромитовой руды и является очень дорогим материалом. За счёт своей сверхвысокой теплопроводности, хромитовый песок способствует быстрой кристаллизации отливок, предотвращая появление термических напряжений. А также улучшает качество поверхности отливки, снижая вероятность появление пригара и ужимин.

Кроме того, холоднотвердеющая смесь, полностью приготовленная на песке, регенерированном с помощью новой установки, обладает следующими преимуществами.

1. Улучшенная насыпная плотность

В процессе регенерации зёрна песка получаются более округлой формы. Уходят неровности и песок лучше распределяется во всём объёме формы. Кроме того, на более ровные и округлые зёрна расходуется меньшее количество связующего.

Результат округление зёрен можно наблюдать, замеряя и сравнивая величину насыпной плотности (насыпного веса) формовочной смеси на свежем и регенерированном песке.

В результате регенерации уменьшается площадь поверхности контакта зёрен песка и связующего с расплавленным металлом, что приводит к улучшению качества поверхности отливки.

2. Повышенная прочность при сжатии

Наблюдается увеличение прочности смеси при сжатии на 40 %. Это значит, что при сохранении необходимой и достаточной прочности смеси количество связующего в ней можно уменьшить.

3. Высокая прочность при сдвиге

С более круглыми зернами прочность при сдвиге формовочной смеси увеличивается, что уменьшает риск деформации форм при заливке. В условиях испытаний было достигнуто увеличение прочности формовочной смеси при сдвиге на 55 %.

4. Увеличенная прочность при разрыве

Наблюдается увеличение прочности смеси при разрыве на 26 %.

Таким образом, используя новую установку механической регенерации смеси, заказчик получил:

• Снижение расхода формовочных материалов: связующего и свежего песка
• Увеличение прочностных свойств смеси, что способствует уменьшению таких дефектов литья как термические трещины, обвалы, засоры, подутие отливок.
• Улучшение качества поверхности отливки.
• Сокращение времени зачистки литья

Компания СЛТ является официальным дилером компании TES-SAN в России и обладает необходимыми компетенциями для подбора оборудования и отработки технологии регенерации песка при получении отливок с применением ХТС.