砂再生处理主要振动设备的设计应用

吴 剑

（江阴智铭铸造装备应用技术设计室，江苏江阴214400）

砂再生处理的工艺过程中，除了核心设备外，还有很多工艺上利用了振动设备和振动机械，形成一套在线或离线的、预处理的工艺生产线。在对废旧砂进行团块破碎分解、松散冷却和去膜筛分的过程中，充分显示了振动设备的作用和工艺优势。其中，经常应用的振动设备有：振动破碎机、振动落砂机、振动输送机、振动筛分机和振动冷却装置等。

为适应铸造企业技改和设备应用，在黏土砂、覆膜砂、树脂砂、水玻璃砂铸造工艺方面产生的废旧砂，应用振动设备进行有效的预处理（第一道砂处理工序）及再生回用，其工艺设计和设备选型很重要。

本文介绍不同砂处理、再生工艺条件下应用的振动设备。

1 砂再生处理之振动落砂

1.1 惯性振动落砂机（单质体）

1）主要特点：惯性振动落砂机是砂处理落砂工步的主机装备之一，是落砂脱箱的重要环节，处于噪音大、粉尘大、热气散发量大、环境恶劣的工作场地。其落砂能力直接影响下道工序的砂处理进度，亦影响到铸件清理的出品能力。

落砂工步一般常采用的振动落砂机是单质体振动落砂机，是一种直接利用两个振动电机形成的激振合力，使落砂机台面（栅格板）作抛掷运动来撞击砂箱落砂的。反作用力通过减振弹簧传递给基础被吸收。其工作状态不够稳定，相对振动幅度较大，振幅亦受到载荷的变化，在过共振区时会有超振幅出现，严重影响振动质体和减振弹簧的使用寿命，产生的振动噪音也很大，直接影响生产环境。

2）适用条件：适用于小于20 t的黏土砂、树脂砂、水玻璃砂的铸型落砂。

3）外形结构：图1所示为惯性振动落砂机结构。

1.2 双质体振动落砂机

1）主要特点：一种利用激振弹簧直联的双质体振动落砂机，可满足大载荷的铸型落砂。其振动机理是充分利用了振动激振的惯性力和弹性力的合成，形成有效的振动冲击对铸型实现破碎落砂。这种类型的落砂机，空载时的振动噪音低于80 dB（A），负载时的振动幅度相对稳定，是一种比较理想的、环保型的振动设备。同单质体振动落砂机相比，有适应铸件吨位大、振动噪音低、振动幅度相对稳定的特点。对土建基础的动载荷影响相对较小。采用振动电机激振的双质体振动落砂机，简化了结构设计和制造加工工艺的难度。

这种在近共振状态下工作的落砂机是利用了弹性力和惯性力接近平衡的机理和实现振幅共振放大原理工作的。其振动系统所需激振力和功率消耗相对较小，达到优化振动落砂的目的。

2）适用条件：适用于大于20吨的黏土砂、树脂砂、水玻璃砂的铸型落砂。也可应用于大型铸件的落砂脱箱。

3）外形结构：图2所示为双质体振动落砂机结构。

1.3 振动落砂输送机

1）主要特点：振动落砂输送机是一种多用途的铸造落砂输送工艺设备，便于清理铸件。是利用了两台振动电机驱动的线性振动的激振机理，对砂型进行落砂和输送。在落砂和输送过程中砂型铸件松散破碎，热量扩散，有快速冷却的效果。在铸造生产线上容易配置，实现自动化。

图1 惯性振动落砂机

图2 双质体振动落砂机

2）适用条件：适用于黏土砂造型工艺的无箱、有箱造型的脱箱落砂处理。也可应用于其他造型的小件大批量落砂处理。

3）外形结构：图3所示为振动落砂输送机结构。

2 砂再生处理之振动破碎

振动破碎机其结构形式很多，有线性振动或非线性振动形式。适用于多种类型的旧砂破碎再生，是旧砂再生的核心设备之一。

1）主要特点：惯性振动破碎机（线性）的技术特性是以单质体线性振动的激振形式，利用振动电机产生惯性离心力的强力激振方式，使干旧砂团块产生相互搓磨、碰撞和挤压，达到使旧砂团块破碎、脱膜分解的目的。对落砂后形成大量热旧砂团块、硬块，在筛分前进行有效的破碎分解处理，是一种具有破碎、筛分、搓磨再生多道工序为一体的软再生破碎设备。

2）适用条件：适用于覆膜砂、树脂砂、壳型砂等旧砂的破碎分解处理。

3）外形结构：图4所示为惯性振动破碎机结构。

图3 振动落砂输送机

3 砂再生处理之振动输送

3.1 振动输送机（后置式）

1）主要特点：直线振动输送机是一种兼有松散冷却、分流输送的常用配套的振动输送设备。其配置除尘罩在密闭状态下工作，在输送过程中初步完成热旧砂的热扩散和松散冷却。有较大的槽体宽度和输送能力大的特点。

2）适用条件：适用于铸型落砂后或砂块破碎分解后的旧砂分流输送，但不适宜增湿处理。亦适用于清理工部小件批量工件的转运输送。

3）外形结构：图5所示为振动输送机结构。

图4 惯性振动破碎机

图5 振动输送机

3.2 振动筛分输送机

1）主要特点：振动筛分输送机是一种兼有松散冷却、筛分输送的常用砂处理设备，其配置除尘罩在密闭状态下工作。其筛分过程也是一个热扩散过程，达到初步冷却、松散的目的。配置磁分离设备可实现旧砂磁选功能。

2）适用条件：适用于黏土砂、覆膜砂、树脂砂、水玻璃砂等新旧砂的筛分输送。不适宜增湿处理。

3）外形结构：图6所示为振动筛分输送机结构。

图6 振动筛分输送机

4 砂再生处理之振动筛分冷却

振动沸腾冷却装置是一种采用多孔网板为沸腾床面的振动槽体并配置鼓风机和排风形成风冷却系统。

1）主要特点：热旧砂在进入振动槽体的沸腾床面上，形成流态化方式沿激振方向推进，通过鼓风机形成风冷却系统对热旧砂进行沸腾式热交换，使热气流蒸发随排风口进入除尘器达到快速降温的目的。利用沸腾床形成的流态化物料，具有较高的热交换效率，冷却效果明显，在旧砂再生处理中广泛应用。

2）适用条件：适用于中小型铸造规模的黏土砂、树脂砂、覆膜砂等热旧砂的冷却处理。高温砂状态时适宜喷淋增湿处理。

3）外形结构：图7所示为振动沸腾冷却装置。

5 砂再生处理之振动设备应用的典型单元

5.1 振动设备应用典型单元

铸造生产线工艺单元的砂处理应用振动设备，进行有效的旧砂预处理（第一道处理工序）是一种对热旧砂快速处理的有效工艺方案。

图7 振动沸腾冷却装置

1）主要特点：可基本完成落砂、破碎、冷却、筛分、磁选的旧砂再生预处理。为下道工序的砂再生提供改良的旧砂品质和颗粒度。

2）适用条件：适用于中小型铸造规模的砂再生处理和技术改造。

3）外形结构：图8所示为振动设备应用典型单元，其工艺流程仅供参考，在技改设计上应根据实际工况及生产工艺条件确定。

图8 振动设备应用典型单元（方案）

6 结束语

在铸造工艺装备上，还有很多工艺装备的应用技术有待提高，需要积极推动砂再生技术应用和技术装备的发展。砂处理和砂再生回用是必须的，从铸造企业综合效益来讲，是铸造生产工艺全过程的重点环节，在工艺设计中单元生产采用在线砂再生，亦可采用离线处理再生，其中灵活选择、合理应用振动设备是一种符合可持续发展、绿色铸造生产的工艺流程。