17/41 Solidification ofmetals and Alloys, Year 1999, Volume 1, Book No. 41 Krzepnięcie Metali i Stopów, Rok 1999, Rocznik l, Nr 41 PAN- Katowice PL ISSN 0208-9386 REGENERACJA MECHANICZNA MAS Z FORM DWUWARSTWOWYCH STRESZCZENIE PEZARSKI FRANCISZEK, SMOLUCHOWSKA ELŻBIETA, IZDEBSKA SZANDA IRENA Instytut Odlewnictwa, 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73 Przedstawiono metodę regeneracji oraz wyniki prób przemysłowych regeneracji mas z form dwuwarstwowych złożonych z samoutwardzalnych mas z alkaliczną żywicą rezolową. i mas samoutwardzalnych ze szkłem wodnym. przeprowadzonych w Odlewni Żeliwa "MET ALODLEW"S.A. w Krakowie. Masy z żywicą alkaliczną rezolową stosowane są tu próbnie jako masy przymodelowe, a masy ze szkłem wodnym jako masy wypełniające. Formy wykonywane z tych mas zastosowane zostały do produkcji lekkich i ciężkich odlewów żeliwnych i staliwnych. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania uzyskuje się bardzo dobrą jakość powierzchni odlewów, możliwość wspólnej regeneracji obu rodzajów mas i poprawę warunków ekologicznych przy redukcji kosztów masy. l. WPROW ADZENIE W wielu odlewniach, w szerokim zakresie, do wykonywania form dla produkcji ciężkich odlewów żeliwnych i staliwnych jest stosowana masa samoutwardzalna ze szkłem wodnym utwardzana ciekłymi estrami. Główną zaletą tego procesu jest niski koszt masy. Natomiast jego wadą jest to, że uzyskiwana jakość powierzchni odlewów nie zawsze spełnia wymagania odbiorców, co wiąże się z kosztami oczyszczania odlewów. Również w przypadku tego procesu, ograniczony jest udział w masie piasku pochodzącego z regeneracji. Niektóre odlewnie chcąc uzyskać lepszą jakość powierzchni odlewów żeliwnych i staliwnych stosują do wykonywania form jednolite masy furanowe.
124 W przypadku stosowania mas furanowych i mas ze szkłem wodnym istnieje konieczność ich oddzielenia w procesic wybijania (co najczęściej jest trudne do zrealizowania) i osobna ich regeneracja. Wymienione powyżej niedogodności alternatywnego stosowania mas ze szkłem wodnym i mas furanowych były motywacją do opracowania nowych mas z alkalicz ną żywicą rezolową utwardzanych ciekłymi estrami. Masy te posiadają charakter wiązania podobny do mas ze szkłem wodnym oraz stosowany jest do nich również utwardzacz estrowy. Opracowaną masq z alkaliczną żywicą rezolową można stosować zarówno na rdzenie jak i masę przymodelową, a masę ze szkłem wodnym jako masę wypełniającą. W "METALODLEW' S.A. w Krakowie przeprowadzono próby regeneracji zużytych mas z form dwuwarstwowych z wykorzystaniem istniejącej linii regeneracji pracującej wg metody wibracyjno-mechanicznej przeznaczonej dotychczas do regeneracji mas typu floster. 2. SPOSÓB WYKONYWANIA FORM DWUWARSTWOWYCH Do wykonywania form dwuwarstwowych zastosowano mieszarkę o działaniu ciągłym, wyposażając ją dodatkowo w podwójny układ pomp. Przy użyciu tej mieszarki, na przygotowany model nasypywano masę z alkaliczną żywicą rezolową. Nas tępnie mieszarkę p rzeł ączano na dozowanie masy ze szkłem wodny, którą wypełniano całą skr.cynkę fomti e rską. Udział masy przymodelowej zależał od wysokości modelu i wynosił od l O% dla modeli niskich do 30% dla modeli wysokich. Zaformowaną skrzynkę odkładano na czas 2-4 godzin, w z ależności od stosowanych utwardzaczy i panującej temperatury. W tym czasie równocześnie następuje proces wiązania masy z alkaliczną żywicą rezolową i masy ze sz kłem wodnym. Po zalaniu formy metalem masę wybijano na kracie wibracyjnej skąd odwałową masę (zużytą) kierowano do zbiornika stanowiącego magazyn masy kierowanej do regeneracji. 3. REGENERACJA PIASKÓW Z MAS Z FORM DWUWARSTWOWYCH W 1997r Instytut Odlewnictwa w ramach projektu celowego KBN wdrożył w "MET ALODLEW" S.A. nowe rozwiązanie procesu regeneracji mas samoutwardzalnych ze sz kłem wodnym wg metody wibracyjno-mechanicznej. W linii tej regeneruje się piaski ze zuży tej masy samoutwardzalnej ze szkłem wodnym typu floster. Proces regeneracji prowadzony jest w sposób ciągły a uzyskiwany regenerat jest dodawany do wykonywania świeżych mas formierskich w ilościach do 50 % za piasek świeży. Z badań laboratoryjnych \\'ynika, że w przypadku mas typu floster istnieje możliwość stosowania tego regeneratu w ilościach do 70 % za piasek świeży.
125 W ramach obecnie realizowanych prac badawczych przeprowadzono próby przemysłowe regeneracji piasków z mas dwuwarstwowych z wykorlystaniem powyższej linii regeneracji piasków wg. metody wibracyjno mechanicznej Do procesu kruszenia i wstępnej regeneracji zastosowano prototypową kruszarkę wibracyjną o wydajności 10 t/h. Schemat kruszarki przedstawiono na rysunku l. Odciąg no wietrza Regenerat ~- ---- --t-------, l l l l. l l! l L -!- l l Rysunek l. Schemat prototypowej kruszarki wibracyjnt:j Figure l. Schernatic outlay o f vibrating crusher Kruszarka wyposażona jest w sito o prześwicie oczek R = 2,5 nm1. Do kruszarki wibracyjnej kiermvana jest masa zużyta spod kraty wstrząsowej o oczkach 120 x l 00 mm. Dozowanie masy zużytej do kruszarki odbywa się w sposób ciągły z zastosowaniem automatycznego układu kontroli napełnienia zbiornika kruszarki. Oprócz wspomnianej prototypowej kruszarki wibracyjnej w linii zastosowana została nowa otwierana
126 konstrukcja regeneratora talerzowego typ RTL-lOB ze zmodernizowanym układem roboczym oraz prototypowa suszarko-chłodziarka szczelinowa SML-10. Zada.niem suszarko - chłodziarki SML - lo jest schłodzenie, podsuszenie i odpylenie regenerowanej masy przed podaniemjej do regeneratora mechanicznego talerzowego RTLlOB. W regeneratorze talerzowym zachodzi proces ocierania spoiwa z ziaren piasku i częściowa separacja pyłów od osnowy piasku. Regenerat uzyskiwany z regeneratora talerzowego kierowany jest do odpylacza kaskadowego gdzie następuje dałsza separacja pyłów od osnowy piasku zregenerowanego. Do odpylania poszczególnych urządze1i linii regeneracji zastosowano filtr tkaninowy. 12 ~ ~J Rysunek 2 Schemat technologiczny linii regeneracji w Metalodlew S.A. Figure 2. Schematic outlay of line for reclamation at Metalodlew S.A l, 4, 6, 14 - podajniki wibracyjne (vibrating feeders), 2, lo, 11 - przenośniki taśmowe (bełt conveyors), 3 - prototypowa kruszarka wibracyjna (vibrating crusher), 5 - chłodziarka szczelinowa (slot-type cooler), 7, 13- podajniki kubełkowe (bucket feeders), 8- regenerator talerzowy (disk-type reclmnation unit), 9 - odpylacz kaskadowy (cascade dust collector), 12 - oddzielacz elektromagnetyczny ( electromagnetic separator)
127 Na rysunku 2 przedstawiono schemat technologiczny linii regeneracji wibracyjno mechanicznej mas formierskich samoutwardzalnych w "MET ALODLEW' S.A. W Krakowie. Próbę przemysłowej regeneracji piasków ze zużytych mas z form dwuwarstwowych prowadzono przy wydajności regeneracji ok. 8 t/h. Uzysk regeneratu wynosił ok. 95%. Odpadami z procesu regeneracji były pyły i części metalowe. Uzyskany regenerat zastosowano ponownie do wykonania form dwuwarstwowych Wyniki badań materiałów z prób regeneracji tych mas przedstawiono w tablicy l Tablica l Wyniki badań materiałów pobranych podczas prób regeneracji Table l. The results ofmaterial sampies testing during reclamation process. - - Analiza ziarnowa, odsiewy ( g ) -wartości średnie z trzech próbek -- -- Nr sita Regenerat po II oznaczenia Piasek Szczakowa Masa wybita Regenerat cyklu tonnowania i regeneracji 1,60 - - - - 0,80 1,43 1,92 l,51 1,16 0,63 3,57 5,00 3,94 3,11 0,40 22,67 31,73 21,84 21,44 0,32 21,58 23,83 18,93 20,34 0,20 36,31 29,60 33,78 37,75 0,16 9,98 5,75 12,23 12,67 0,10 3,57 1,41 6,1 2,89 0,071 0,42 0,11 1,01 0,32 0,056 0,20 0,05 0,18 0,07 Denko - - 0,06 - Suma 99,73 99,40 99,58 99,75 -- Frakcja główna 0,20/0,40/0,32 0,40/0,20/0,32 0,20/0,40/0,32 0,20/0,40/0,32 Zawdrtość lepiszcza 0,27 0,60 0,42 0,25 % ~- Jednorodność % 81 86 75 80 Straty prażenia % - 0,144 0,164 0,171 Uzyskiwane piaski zregenerowane charakteryzują się właściwościami fizykochemicznymi zbliżonymi do stosowanego w odlewni piasku świeżego ze Szczakowej. Badania kontrolne wykazały, że zawartość lepiszcza w uzyskanych regeneratach zmniejsza się w stosunku do masy wyjściowej o ok. 30 % po pierwszym cyklu oraz o ok. 58% po drugim cyklu
128 Uzyskane piaski zregenerowane w ramach prób technologiemych zostały wykorzystane do ""'Ykonywania dużych form dwuwarstwowych składających się z mas z żywicą alkaliczną rezolową i z mas samoutwardzalnych ze szkłem wodnym. Badania laboratoryjne tych mas wykazały, że uzyskane regeneraty mogą zastępować świeży piasek w masach z żywicą a lkajicmą rezolową w ilościach do ok. 40 %oraz w masach samoutwardzalnych ze szkłem wodnym w ilościach do ok. 70 %. W wyniku prowadzonych obserwacji stwierdzono, że masa przymodelowa z alkaliczną żyw i cą rezolową ulega całkowitemu przepaleniu ( ułatwiona regeneracja). Natomiast masa wyp ełniająca ze s zkłem wodnym nie ulega przepaleniu. Jakość powierzcłmi odlewów, dla których zastosowano masę przymodelową z żywicą alkalicmą spełniła oczekiwania odbiorcy. Stosując ten sposób wykonywania form uzyskuje się również korzyści poprzez zmniejszenie nakładów pracy przy wykańczaniu odlewów. Również bardzo ważną zaletą procesu jest to, że masy z wybitych form, jako mieszaniny, mogą być wspólnie kierowane do regeneracji mechanicznej. Z kolei piasek po regeneracji może być dodawany zarówno do mas ze szkłem wodnym jak i do mas z żywicą. Pomimo, że w procesie stosuje się dwie różne masy (z żywicą i ze szkłem wodnym) nie ma konieczności rozdzielania ich w ciągach transportowych odlewni. W czasie badań stwierdzono nawet korzystny wpływ dodatku masy z żywicą alkalicmą rezolową na właściwości uzyskiwanych regeneratów i na właściwości technologicme mas ze szkłem wodnym z dodatkiem tych regeneratów 7. LITERATURA I.F.Pezarski i inni - Pornoc autorska przy rozruchu i wdrożeniu do eksploatacji prototypowej linii regeneracji mas ze szkłem wodnym wg metody wibracyjno-mechanicmej, Praca 1.0. zlec. 5702/97 dl a METALODLEW - Kraków 2. F. Pezarski i inni -Sprawozdanie Instytutu Odlewnictwa z wykonania projektu celowego nr 7 7826 95C/2408 maj 1997r. 3.M. Dębski i inni Ekologiczna, doświadczalna instalacja produkcyjna dla wykonywania rdzeni i form dwuwarstwowych.... -praca w realizacji, 1999 Recenzował : Andrzej Białobrzeski