В современной литейной промышленности в качестве формовочного материала часто используют различные виды песка и глины. При контакте с раскаленным металлом они обгорают, покрываются налетом и впитывают различные химические элементы, из-за чего теряют свои первоначальные свойства. Согласно статистике, для изготовления одной тонны чугунных заготовок необходимо около 6–10 т формовочной смеси. На крупных предприятиях в день могут выпускать десятки и сотни тонн продукции, поэтому потребность в песке просто огромная. Его нужно не только доставлять, но и складировать, хранить, перерабатывать.
Снизить расходы формовочной смеси можно при помощи регенерации. Этот процесс позволяет восстановить физические, химические и механические свойства песка и других материалов. Подобным образом можно очистить большую часть формовочного состава и использовать его повторно. Практика показывает, что при правильном подходе в отвал отправляется около 5% смеси, а остальное возвращается в процесс. Это позволяет экономить серьезные деньги и улучшать экологическое состояние региона. Для регенерации используется специализированная установка формовочной смеси, которая может работать в автоматическом режиме без привлечения рабочих и без постоянного контроля со стороны оператора.
Особенности процесса
При контакте кварцевого или другого вида песка с расплавленным металлом происходят различные механические и физические процессы. В частности, крупные зерна трескаются, мелкие становятся пылью, глина превращается в шамот, в смеси образуются комки, часть металла проникает между частичками и остается там. Если состав используется несколько раз, то на песчинках могут образовываться и оседать вредные примеси, к примеру, Na2O. Они опасны для здоровья рабочих, могут вызывать сбои в техпроцессе, меняя свойства формовочной смеси.
Чтобы вернуть ей необходимые характеристики, производят процедуру регенерации. Она включает в себя остужение состава до нужной температуры (18–20 градусов) после извлечения заготовки, магнитную сепарацию (уборка металлических включений), перемалывание образовавшихся комков, обеспыливание состава и его последующую аэрацию. Также могут использовать разбивку на фракции и просеивание.
Рассмотрим, от чего зависит процент количества смеси, которая претерпевает необратимые изменения. На этот параметр влияют:
- Температура раскаленного металла, который заливается в форму.
- Теплофизические свойства состава.
- Время, которое необходимо для выдержки заготовки в форме.
- Толщина стенок отливки.
В среднем, как мы писали выше, необратимые изменения претерпевает около 5% песка. Именно это количество непосредственно контактирует с раскаленным металлом. Остальная часть после проведения регенерации может использоваться повторно. Также понижает выход регенерированного песчаного состава использование полимерных связующих. Не всегда удается их полностью убрать, поэтому общий КПД процесса снижается.
Принципы регенерации
В современных установках процесс проходит разными способами. Различают механическую, термическую, гидравлическую и химическую регенерации. Также в некоторых случаях применяется естественная. Механическая подразумевает использование физического давления, создаваемого бегунками с катками. Пневматическая – это ударение частичек песка о твердую поверхность, а термическая – обжиг при высоких температурах (около 1 000 градусов).
Гидравлическая регенерация базируется на принципах гидроциклонов (перемешивание частичек песка с водой), химическая – на добавлении специальных щелочей, которые удаляют инородные соединения. Естественный процесс подразумевает вылеживание смеси на протяжении нескольких лет. Под действием солнца и дождей пленка удаляется, песок снова можно использовать.