ANALIZA SKUTECZNOŚCI WYBRANYCH PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW REGENERACJI

Transkrypt

1 5/3 Archives of Fondry, Year 2002, Volme 2, 3 Archiwm Odlewnictwa, Rok 2002, Rocznik 2, Nr 3 PAN Katowice PL ISSN ANALIZA SKUTECZNOŚCI WYBRANYCH PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW REGENERACJI J. DAŃKO 1, R. DAŃKO 2 Akademia Górniczo-Htnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Kraków, l. Reymonta 23 STRESZCZENIE Przedstawiono wybrane przemysłowe systemy regeneracji reprezentjące większość rozwiązań stosowanych aktalnie w odlewnictwie. Przeprowadzono analizę i ocenę skteczności działania tych systemów z wykorzystaniem kryteriów oceny jakości regenerat najczęściej stosowanych w odlewniach. Ocena ta względnia przede wszystkim resztkową zawartość lepiszcza i gliny aktywnej w masach z bentonitem oraz wytrzymałość na zginanie i straty prażenia regenerat zyskiwanego z mas z żywicami. 1. SYSTEMY REGENERACJI MAS Z BENTONITEM W ocenie jakości regenerat ze zżytej masy z bentonitem wykorzystywane są zarówno metody instrmentalne, jak również sposoby mające charakter rchowy, bardzo przydatne w praktyce. W pracy [1] przedstawiono najczęściej stosowane w odlewnictwie sposoby i zyskane w ich ramach wyniki, które pozwalają na ocenę względnego stopnia wolnienia osnowy z prodktów ścierania i wolnych pyłów przy zastosowani do regeneracji rządzeń mechanicznych i pnematycznych. Uzyskane dane mogą być wykorzystane do przydatnej, jakkolwiek proszczonej oceny efektywności proces regeneracji osnowy kwarcowej z zżytej masy z bentonitem. W tabeli 1 zamieszczono dane dotyczące stopnia regeneracji osnowy, osiąganego w regeneratorze flidalnym i regeneratorze mechanicznym typ Eirich. Jako kryterim oceny zregenerowanej osnowy przyjęto procentową zawartość w niej lepiszcza i lepiszcza aktywnego w odniesieni do całkowitej ilości tych wielkości w masie odświeżonej [2]. Dży wpływ na intensywność, jakość regeneracji i zysk regenerat ma przede wszystkim wilgotność masy zżytej i jej temperatra. Wstępne 1 prof. dr hab. inż., jd@agh.ed.pl 2 mgr inż., rd@agh.ed.pl

2 37 podsszenie masy zżytej w temperatrze powyżej C powodje znaczne skrócenie czasów regeneracji dla zyskania właściwego efekt proces. Tabela 1. Zawartość całkowitego oraz aktywnego lepiszcza zyskiwanej w regeneratorze flidalnym oraz w regeneratorze wirnikowym typ Eirich [2]. Table 1. Total and active clay content in recovered sand sbjected to reclamation in flidisation -bed reclaimer and Eirich type reclaimer [2]. Regenerator flidyzacyjny Regenerator Czas regeneracji typ Eirich Masa zżyta z odlewni Odlewnia 1 Odlewnia 2 Odlewnia 3 Odlewnia 3 T A T A T A T A 30 min 77,3 64,3 67,2 66,6 66,2 60,6 95,0 91,4 60 min 91,1 71,4 86,5 72,3 85,9 83,3 96,0 88,0 T- zawartość całkowitego lepiszcza [%], A - zawartość gliny aktywnej [%]. Zżytą masę formierską z bentonitem można regenerować w znanym, strmieniowym regeneratorze pnematycznym o działani darowo -ściernym typ SR- 6 firmy Simpson, w którym następje odzyskanie piask kwarcowego oraz oddzielenie zżytego lepiszcza i pyłów. W cel oceny skteczności system regeneracji przeprowadzono badanie wpływ procentowego dział regenerat w osnowie masy na właściwości technologiczne syntetycznej masy z bentonitem przy stałej wilgotności (W=3,0%) oraz stałym dodatk bentonit (5 cz. wag.) i dekstryny (0,5 cz. wag.). Wyniki prób zamieszczono w tabeli 2 [3]. Tabela 2. Wpływ dodatk regenerat do świeżego piask na badane właściwości masy z bentonitem [3]. Table 2. An inflence of reclaimed sand to fresh sand ratio on tested properties of bentonite sand [3]. Skład osnowy: części wagowe piask do części wag. regenerat Wytrzymałość na ściskanie, R w c [MPa] Wytrzymałość na rozciąganie, w R m [MPa] Przepszczalność, P w [x10-8 m 2 /Pa.s] 100 : 0 (piasek) 0,068 0, : 20 0,075 0, : 40 0,085 0, :60 0,101 0, : 80 0,109 0, : 100 (regenerat) 0,114 0, W wynik przeprowadzonych badań stwierdzono wzrost wytrzymałości oraz przepszczalności badanej masy formierskiej sporządzonej z większym działem regenerat, który zawiera około 5% aktywnego bentonit. Zwiększenie dział regenerat pozwala przy założeni stałości parametrów technologicznych masy na zmniejszenie zżycia świeżego piask kwarcowego, a w konsekwencji na zmniejszenie ilości wywożonej na hałdę zżytej masy.

3 38 2. SYSTEM DO REGENERACJI ZUŻYTEJ MASY ZE SZKŁEM WODNYM Przykładowy system do regeneracji zżytej masy z technologii floster, stosowany dżych jednej z dżych odlewni krajowych przedstawiono na rysnk 1. Rys. 1. Schemat instalacji do regeneracji masy ze szkłem wodnym (floster): 1, 4, 4a, 13 - podajniki wibracyjne, 2, 9, 10 przenośnik taśmowy, 3 krszarka wibracyjna, 5 sszarka szczelinowa, 6, 12 przenośnik kbełkowy, 7 regenerator talerzowy, 8- odpylacz kaskadowy, 11 separator metal [4]. Fig. 1. Schematic of reclamation system for waterglass sand reclamation (silicate sand). 1, 4,4a,13 - vibrational chargers, 2,9,10 - belt conveyer, 3 - vibrocrsher, 5 slot dryer, 6,12 - elevator, 7 - centrifgal disc reclaimer, 8 - cascade dedster, 11- metal separator [4]. Badania przeprowadzone w AGH [5] miały na cel sprawdzenie skteczności regeneracji osnowy w systemie połączonego oddziaływania na zżytą masę krszenia wibracyjnego oraz regeneracji mechanicznej w regeneratorze talerzowym typ RTL-10. Jako parametry do oceny zastosowano zawartość Na 2 O na powierzchni osnowy, analizę sitową regenerat oraz straty prażenia. Próby do badań pobierano: przed krszarką wibracyjną, po krszarce, po regeneracji i klasyfikacji pnematycznej. Wyniki zestawiono w tabeli 3. Tabela 3. Zawartość Na 2 O oraz straty prażenia badanych rodzajów osnowy [5]. Table 3. The Na 2 O content and Loss of Ignition vale (LOI) for tested kinds of sand [5]. Zawartość Na 2 O [% ] Straty prażenia [% ] Masa zżyta przed krszarką 0,129 0,805 Masa zżyta po krszarce 0,118 0,735 Osnowa po regeneracji 0,090 0,480 Przeprowadzone próby dodatkowej regeneracji osnowy w doświadczalnym, bezdarowym regeneratorze talerzowym przyniosły bardzo nieznaczne polepszenie jakości regenerat, co ze względów ekonomicznych nie jest celowe, gdyż zastosowany w odlewni system regeneracji zapewnia odpowiednią do wymagań jakość regenerat.

4 39 3. SYSTEM REGENERACJI WIBRACYJNEJ MAS Z ŻYWICĄ FURFURYLOWĄ W omawianym przypadk analizowano skteczność znanego w odlewnictwie system regeneracji wibracyjnej z zestawami sit firmy Wöhr. System ten został zastosowany w odlewni stopów alminim do regeneracji zżytych mas samotwardzalnych z żywicami frfrylowymi. Regenerat z odlewni poddano dodatkowej obróbce w AGH w doświadczalnym regeneratorze termicznym. Jako wskaźniki skteczności regeneracji zastosowano pomiar wytrzymałości na zginanie R g próbek masy sporządzonej na osnowie regenerat oraz straty prażenia. Wyniki przeprowadzonych prób są przedstawione w tabeli 4. Tabela 4. Wytrzymałość R g oraz straty prażenia masy zżytej oraz sporządzonej z osnowy po różnych sposobach regeneracji. Table 4. Bending strength R g and LOI of sand and silica basis after varios methods of reclamation process. Rodzaj masy (osnowy) R g [MPa] Straty prażenia [% ] Masa zżyta z odlewni 2,15 3,08 Regeneracja wibracyjna (f. Wöhr) 2,99 2,2 Regeneracja termiczna (AGH) 4,16 0,23 Można stwierdzić, że zastosowany system regeneracji wibracyjnej dla mas z żywicami charakteryzje się małą sktecznością regeneracji. Masa na osnowie regenerat ma wytrzymałość około 70% tej wielkości zyskanej na osnowie piask świeżego (4,27 MPa), podczas gdy na osnowie zregenerowanej termicznie - 97%. 4. SYSTEM KOMBINOWANEJ REGENERACJI MAS Z ŻYWICĄ ALKIDOWĄ W omawianym systemie regeneracji zżyta masa z żywicą alkidową po przednim przygotowani jest poddana regeneracji mechanicznej w wibracyjnym rządzeni typ Vibrader, a następnie w regeneratorze termicznym, gdzie w temperatrze 720 o C odbywa się wypalanie żywicy. W AGH przeprowadzono próby mające na cel określenie efektywności działania rządzenia. W tym cel z odlewni pobrano próbę masy po regeneracji mechanicznej oraz reprezentatywną próbę masy przed regeneracją, którą następnie poddano próbie regeneracji. Otrzymane wyniki przedstawiono w tabeli 5. Analizjąc otrzymane wyniki można stwierdzić, że system regeneracji wibracyjnej w połączeni z regeneracja termiczną zastosowany w danej odlewni działa prawidłowo. Skteczność tego system można dodatkowo zwiększyć przez zastosowanie bardziej sktecznego system odpylania regenerat. 5. SYSTEM REGENERACJI TERMICZNEJ MASY Z PROCESU WARM-BOX W regeneratorze materiał wiążący jest wypalany z ziarna w komorze spalania

5 40 Tabela 5. Wytrzymałość R g oraz straty prażenia zżytej masy z żywicą alkidową i masy sporządzonej z osnowy po różnych sposobach regeneracji [6]. Table 5. Bending strength R g and LOI of alkide resin sand and the silica basis after varios methods of reclamation process [6]. Rodzaj masy (osnowy) R g [MPa] R m [MPa] Straty prażenia [% ] Masa zżyta z odlewni 1,92 0,99 2,5 Regeneracja w odlewni 2,04 1,02 1,88 Regeneracja w AGH 2,28 1,06 1,74 z zastosowaniem palnika gazowego i z flidyzacyjnym mieszaniem masy zżytej. Cechą odróżniającą to rządzenie od innych regeneratorów tego typ jest wprowadzenie masy zżytej od góry i zastosowanie flidyzacji w całej przestrzeni komory spalania. W odlewni rządzenie pracje przy wydajności 3 t/h. W AGH przeprowadzono próby biorąc pod wagę masę zżytą przed regeneracją, masę po regeneracji w odlewni oraz regenerat po regeneracji kombinowanej. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 6. Tabela 6. Wytrzymałość R g oraz straty prażenia masy sporządzonej na osnowie masy zżytej oraz po różnych sposobach regeneracji [7]. Table 6. Bending strength R g and LOI of sand prepared on the basis of sed sand inclded varios methods of reclamation process [7]. Rodzaj masy (osnowy) R g [MPa] Straty prażenia [% ] Masa zżyta z odlewni 3,2 0,83 Regeneracja termiczna w odlewni 4,1 0,08 Regeneracji kombinowana w AGH 4,7 0,053 Uzyskane wyniki wskazją na bardzo wysoką jakość zyskiwanego w odlewni regenerat. System regeneracji działa bardzo sktecznie i jakkolwiek istnieje możliwość jego doskonalenia przez wprowadzenie dodatkowej regeneracji mechanicznej, to ze względów praktycznych nie wydaje się ona zasadniona. 6. WNIOSKI Dokonany przegląd wskazje, że w warnkach przemysłowych do oceny skteczności działania systemów regeneracji wykorzystywane są przede wszystkim typowe metody stosowane tradycyjnie w laboratoriach mas formierskich. Należą do nich: wytrzymałość masy ze zregenerowaną osnową, zawartość lepiszcza i określenie jego aktywności, analiza granlometryczna osnowy oraz straty prażenia regenerat. Taki sposób postępowania, jakkolwiek nie dający możliwości właściwej oceny jakości regenerat i tym samym oceny skteczności system regeneracji, najczęściej wynika z traktowania regenerat jako z założenia "gorszego piask". Jego życie jest zatem często zawężane do sporządzania masy tego samego rodzaj, a w niektórych przypadkach tylko do masy wypełniającej. Taka praktyka jest całkowicie niezasadniona w przypadk osnowy zregenerowanej termicznie, która poza

6 41 nielicznymi przypadkami mas z żywicami alkalicznymi może być stosowana jako pełnowartościowy zamiennik świeżego piask w większości stosowanych technologii mas. LITERATURA [1] J. L. Lewandowski, J. Dańko, M. Łcarz: Zagadnienie oceny efektywności proces regeneracji zżytej masy z bentonitem. Solidification of Metals and Alloys, No 35, 1998, PAN Oddział Katowice, s [2] W. Tilch: Mechaniczna regeneracja piask ze zżytych mas zawierających bentonit. Międzynarodowa Konferencja Nowoczesne technologie odlewnicze - ochrona środowiska, Kraków 6-8 września 1995, s [3] P. Ttak: Analiza możliwości zwiększenia dzial regenerat w masie formierskiej w "Małapanew" Zakłady Odlewnicze Sp. z o.o. Praca dyplomowa magisterska. Nr. 2/Mgr/02. Promotor: J. Dańko, Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków [4] T. Bogacz, Z Maniowski.: Współpraca przedsiębiorstwa "Metalodlew", S.A. z placówkami nakowo badawczymi. Przegląd Odlewnictwa 1997, nr 11, s [5] P. Morek: Analiza linii regeneracji masy ze szkłem wodnym w Odlewni "Metalodlew" S.A. pod katem oceny jakości regenerat. Praca dyplomowa inżynierska nr WO/2/2002. Promotor: J. Dańko. Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków [6] M. Holtzer, J. Dańko i inni.: Ocena technologii mas formierskich i rdzeniowych w aspekcie aktalnych i perspektywicznych potrzeb odlewni. Praca nakowo-badawcza nr Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków [7] M. Piwowarczyk: Badanie wpływ odpadowej masy z bentonitem na jakość regenerat masy z żywicą. Promotor: J. Dańko. Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków AN ANALYSIS OF CHOSEN INDUSTRIAL RECLAMATION SYSTEMS EFFECTIVITY SUMMARY The paper presents an analysis of chosen indstrial reclamation systems representing the majority of designs actally applying in fondry practice. The assessment of reclamation systems effectivity is carried ot sing criteria mainly based on operational methods more often adopted in fondries. These valation is at first considering the residal content of active clay component in bentonite sands as a main factor indicating the degree of the sand grains liberation. In resin bonded sands the bending strength of new prepared sand based on recovered sand and the loss of ignition vale plays the same role and are continosly estimated. The data presented in this work were mostly obtained as a reslt of investigation carried ot in the frame of No Recenzent: prof. dr hab. Marisz Holtzer.