TECHNOLOGICZNE ASPEKTY REGENERACJI ZUŻYTYCH MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO 2

Transkrypt

1 152/18 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 18 (2/2) ARCHIVES OF FOUNDRY Year 2006, Volume 6, N o 18 (2/2) PAN Katowice PL ISSN TECHNOLOGICZNE ASPEKTY REGENERACJI ZUŻYTYCH MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH F. PEZARSKI 1, I. IZDEBSKA-SZANDA 2, Z. MANIOWSKI 3, M. PASTERNAK 4 1,2,3 Instytut Odlewnictwa, ul.zakopiańska 73, Kraków 4 Kielecka Fabryka Pomp BIAŁOGON S.A. ul Druckiego-Lubeckiego Kielce STRESZCZENIE W artykule przedstawiono nowo wdrożony w Kieleckiej Fabryce Pomp BIAŁOGON S.A. w Kielcach. proces regeneracji piasków ze zużytych mas rdzeniowych ze spoiwem żywicznym utwardzanym. Przedstawiono wyniki badań własności fizykochemicznych materiałów wyjściowych i regeneratu uzyskiwanych na stanowisku regeneracji oraz własności technologiczne mas z zastosowaniem uzyskiwanych regeneratów. Key words: waste cores, technological properties, sands with resins hardened 1. WPROWADZENIE W wielu odlewniach produkuje się odlewy w masach formierskich bentonitowych z zastosowaniem rdzeni ze spoiwem żywicznym utwardzanym. Podczas wybijania odlewów, do masy obiegowej ciągle dopływa duża ilość masy rdzeniowej w postaci przepalonej masy oraz nadpalonych lub nieprzepalonych kawałków rdzeni co pogarsza parametry masy obiegowej i powoduje powstanie jej nadmiaru, który musi być wyprowadzony na odwał. W wielu przypadkach istnieje możliwość selektywnego wybijania form i rdzeni oraz skierowania wybitej masy rdzeniowej do regeneracji i ponownego wykorzystania do mas rdzeniowych. W ramach prac badawczo 1 mgr inż. fpez@iod.krakow.pl 2 mgr inż. irsza@iod.krakow.pl 3 mgr inż. zman@iod.krakow.pl 4 mgr inż.mpto@kfp-bialogon.com.pl 423

2 wdrożeniowych Instytut Odlewnictwa w Kieleckiej Fabryce Pomp BIAŁOGON S.A. w Kielcach wdrożył stanowisko do regeneracji mas rdzeniowych. 2. OPIS ZASTOSOWANEGO PROCESU REGENERACJI Do realizacji procesu regeneracji mas rdzeniowych zastosowano podstawowe urządzenia technologiczne takie jak -kruszarka wibracyjna stanowiąca pierwszy stopień regeneracji ( rozdrobnienie masy do pojedynczych ziarn piasku i wstępne otarcie spoiwa ), -suszarka fluidyzacyjna piasku ( separacja pyłów po kruszarce wibracyjnej ), - transport pneumatyczny stanowiący drugi stopień regeneracji ( proces regeneracji pneumatycznej), filtry tkaninowe do odpylania regeneratu i poszczególnych stanowisk. Przebieg procesu regeneracji przedstawia schemat blokowy na rysunku 1. Rys. 1. Schemat blokowy procesu regeneracji Fig. 1 Schematic diagram of the reclamation process 3. BADANIA TECHNICZNO TECNOLOGICZE REGENERATU Odlewnia KFP BIAŁOGON S.A. produkuje odlewy z żeliwa szarego oraz żeliwa niskostopowego z dodatkiem Cu i Cr. Formowanie wykonuje się w gniazdach wyposażonych w formierski FKT. Część odlewów wykonuje się w procesie 424

3 formowania ręcznego. Rdzenie wykonuje się na strzelarkach oraz ręcznie. Stosowane są masy rdzeniowe z żywicami utwardzanymi, proces Hot-box oraz no-bake. Do regeneracji kieruje się selektywnie wybite masy rdzeniowe głównie z żywicą Supereko lub Novatex 1000 zanieczyszczone max do 30% masą bentonitową. Przykładowe własności fizyko-chemiczne materiałów wyjściowych i regeneratu z prób przemysłowych przedstawiono w tabeli 1 Tabela 1. Własności fizyko-chemiczne materiałów wyjściowych i regeneratu z prób przemysłowych Table 1. Physico-chemical properties of base materials and of reclaim from industrial trials Nr sit (mm) Piasek świeży Masa rdzeniowa Regenerat Regenerat oznaczenia zużyta (XI2003r) (I 2006r) 1,60 0, ,80 4,63 1,55 1,62 0,31 0,63 6,70 2,11 2,61 0,83 0,40 29,32 16,04 18, ,32 16,74 16,17 16,98 16,31 0,20 26,14 37,89 36,74 21,09 0,16 6,37 11,20 10,72 7,44 0,10 6,54 9,34 9,24 7,22 0,071 1,97 2,24 1,52 2,36 0,056 0,54 0,52 0,17 0,63 denko 0,41 0,78 0,16 0,47 suma 99,51 97,84 98,55 98,51 lepiszcze,% 0,49 2,16 1,45 1,49 f. główna 0,40/0,20/0,32 0,20/0,32/0,40 0,20/0,40/0,32 0,40/0,20/0,32 wskaźnik jedn % straty praż % 0,53 0,71 0,66 1,33 Założono, że uzyskiwany regenerat stosowany będzie w miejsce świeżego piasku w ilości do 70% do mas rdzeniowych, głównie z żywicą Supereko lub Novatec Wyniki badań laboratoryjnych własności technologicznych mas rdzeniowych z udziałem regeneratu w 2003r.(po wdrożeniu regeneracji) przedstawiono w tabeli 2. W czasie ponad dwuletniego stosowania procesu regeneracji mas rdzeniowych w KFP BIAŁOGON S.A. odzyskuje się ok. 750 t/rok regeneratu, który stosuje się do wykonywania mas rdzeniowych w ilości od 70 do 100% za piasek świeży (najczęściej 425

4 100 % ). Oprócz dotychczas stosowanych żywic Supereko i Novatex 1000 obecnie w KFP stosuje się żywicę Carbophen 7170 utwardzaną Z doświadczeń Odlewni BIAŁOGON wynika, że przy produkcji cienkościennych odlewów żeliwnych regenerat zastosowany w miejsce piasku świeżego pozwala na uzyskiwanie wystarczających wytrzymałości masy rdzeniowej, przy czym masa na bazie regeneratu jest bardziej elastyczna i zmniejsza się skłonność do pęknięcia odlewu. Z uwagi na uwarunkowania technologiczne ostatnio regenerat wykorzystuje się także do wykonywania form z żywicą Carbofen. Tabela 2. Własności technologiczne mas z udziałem regeneratu z próby przemysłowej z XII.2003 Table 2. Technological properties of sands with reclaim (foundry trials made in December 2003) L p 1 Skład masy w cz. wag. Piasek Białogon 100,0 Żywica Supereko 2,5 2 Piasek Białogon 50,0 Regenerat 50,0 Żywica Supereko - 2,5 3 Piasek Białogon 30,0 Regenerat 70,0 Żywica Supereko 2,5 4 Regenerat 100,0 Żywica Supereko 2,5 Przepuszcza lność P CO2, j.p. na ściskanie R c CO2, MPa Wytrzymałość na zginanie R CO2 g, MPa na rozciąganie R CO2 m, MPa ,28 1,26 1,24 1,28 1,33 0,73 0,71 0,68 0,64 0,68 0,34 0,35 0,37 śr. 310 śr. 1,28 śr.0,69 śr. 0, ,02 1,01 0,99 1,07 0,98 0,45 0,46 0,46 0,29 0, ,29 0,30 śr. 345 śr. 1,01 śr.0,45 śr. 0, ,99 0,95 0,96 0,94 0,91 0,48 0,46 0,43 0,28 0,29 0,28 0,26 0,28 śr. 278 śr. 0,95 śr.0,45 śr.0, ,81 0,76 0,72 0,72 0,72 0,34 0,36 0,36 0,23 0,21 0,24 0,21 0,22 śr. 272 śr. 0,75 śr.0,36 śr. 0,22 W tabeli 3 przedstawiono przykładowe własności wytrzymałościowe mas rdzeniowych (formierskich) z udziałem regeneratu uzyskiwane podczas prób wprowadzenia żywicy Carbofen 7170 w 2005r. 426

5 Tabela 3. Przykłady własności wytrzymałościowe produkcyjnych mas rdzeniowych Table 3. Mechanical properties of core sand mixtures used in actual production of castings (examples) L.p Skład masy 1 Regenerat 100% Carbophen ,0% 2 Regenerat 100% Carbophen ,5% 3 Regenerat 100% 4 Regenerat 100% Carbophen ,0% 5 Regenerat 100% Carbophen ,8% 6 Regenerat 50% Piasek kwarcowy 50% 7 Regenerat 30% Piasek kwarcowy 70% 8 Piasek kwarcowy 100% 9 Regenerat 100% Carbophen ,8 % 10 Regenerat 100% Regenerat 100% Supereko 3,6% Regenerat 100% Supereko 3,6% Wytrzymałość na ściskanie Rc U [Mpa] Data wykonania rdzenia (formy) 10 min 2h 4h 24h - 1,2 1,42 1, ,4 1,62 1,58 1, ,41 1,58 1,77 1, ,54 1,37 1,53 1, ,0 1,8 1,82 >2, ,32 1,52 1,68 1, ,7 1,98 2,0 >2, ,81 >2,0 >2,0 >2, ,74 1,84 1,85 1, ,76 1,96 1,97 1, ,96 1,0 1,1 1, ,00 1,04 1,08 1, Na rysunku 2 przedstawiono fotografię typowego rdzenia i odlewu produkowanego w Odlewni Białogon z zastosowaniem regeneratu. Są to rdzenie masywne nie wymagające wysokiej wytrzymałości na zginanie. Rdzenie te służą do produkcji odlewów cienkościennych przy produkcji których występuje skłonność do peknięcia odlewu. Zastosowanie regeneratu powoduje poprawę elastyczności masy rdzeniowej i zmniejszenie wytrzymałości resztkowej. 4. WNIOSKI Zastosowany proces regeneracji zużytych mas rdzeniowych z żywicą fenolową utwardzaną, przy zastosowaniu kolejno kruszarki wibracyjnej, suszarki fluidyzacyjnej i transportu pneumatycznego z odpylaniem suchym pozwala na odzysk 427

6 regeneratu, który może być ponownie zastosowany do mas rdzeniowych w ilościach od 70 do 100% w miejsce piasku świeżego. Rys. 2. Z lewej fot. rdzenia z masy z 70% udziałem regeneratu, z prawej fot. odlewu Fig. 2. Left: Core made from the sand mixture containing 70% of reclaim Right: Ready casting LITERATURA [1] Pezarski F. i inni.: Opracowanie metody oraz wdrożenie regeneracji i recyklingu masy rdzeniowej w Odlewni Fabryki Pomp. Praca Instytutu Odlewnictwa zlec [2] Pezarski F i inni.: Badania i ocena regenerowalności mas i przydatności do ponownego zastosowania. Praca statutowa Instytutu Odlewnictwa zl nr 1008/00 TECHNICAL ASPECTS OF RECLAMATION OF THE WASTE HARDENED CORE SANDS SUMMARY The article describes the process of foundry sand reclamation from the waste hardened core mixtures with resin binder recently implemented in practical use at the "BIAŁOGON" Kielce Pump Factory S.A. in Kielce. The results of the tests and studies of the physico-chemical properties of base materials and of the reclaim obtained on a reclamation post were presented and compared with the technological properties of sand mixtures made with the reclaimed sand. Recenzował: Prof. Andrzej Białobrzeski 428