Механічне дроблення матеріалів

Для готування формувальних сумішей широко застосовують бентоніт, маршаліт, мелене вугілля й інші пилоподібні матеріали. Ці матеріали, як правило повинні надходити в ливарних цех у готовому виді, хоча багато ливарних цехів готують їх самі.

У ливарних цехах у системі готування формувальних матеріалів використовують різного роду дробильні установки для роздрібнення великих шматків відпрацьованої суміші, сирої глини, вугілля. Під роздрібненням розуміють процес поділу твердих тіл на частині, що супроводжується пружною і пластичною деформацією розмеленого тіла й утворення нових його поверхонь.

Процес роздрібнення здійснюється роздавлюванням, розколюванням, зламом, стиранням і ударом. Для міцних матеріалів найбільш раціональні роздавлювання й удар (суха глина, вугілля), а для вологих і грузлих матеріалів рекомендується роздавлювання в сполученні зі стиранням.

Матеріал, який надходить у дробильну установку, називають вихідним, а остаточно роздроблений - готовим продуктом. Співвідношення поперечних розмірів вихідного матеріалу і готового продукту називають ступенем здрібнювання:

i =D/d,

де D - діаметр шматка вихідного матеріалу; d - діаметр готового продукту.

Дробильне обладнання розділяють у залежності від ступеня здрібнювання в них матеріалу на дробарки і млини. Дробарки подрібнюють матеріал до розміру шматків d=15-25мм при і =3-12 (грубе здрібнювання). Млини подрібнюють матеріал до розміру зерен d<0,1 мм при і =200 і вище (тонке здрібнювання).

У залежності від характеру впливу на здрібнений матеріал і конструктивні ознаки розрізняють наступні типи дробарок: щокові, молоткові, валкові,

і типи млинів: кульові, молоткові, вібраційні й ін.

2)Дробарки щокові призначені для дроблення відпрацьованої суміші, піску, глини. Вони можуть бути з простим і складним хитанням щоки. Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.15. Дробарки з простим хитанням щоки не забезпечують необхідної якості і не знайшли широкого застосування. У промисловості широке застосування знайшли дробарки зі складним хитанням щоки.

РОБОТА: У зазор між нерухомою і рухомою щоками безупинно подається матеріал. Рухома щока підвішена на ексцентрику головного вала з ексцентриситетом і служить шатуном. При включенні привода ексцентрик обертається і створює у верхній частині щоки складні коливальні рухи, нижня частина щоки жорстко закріплена розпірною плитою. Кожна крапка поверхні рухливої щоки описує замкнуті траєкторії, нагорі - які приближені до окружності, а внизу - овальні, витягнуті у виді еліпса. Ці рухи забезпечують не тільки роздавлювання матеріалу, але і стирання. Якщо поверхню щік зробити рифленою, то додасться ще один спосіб дроблення - розколювання. Роздроблений матеріал падає вниз у зазор між щоками.

ПЕРЕВАГИ:1- простота конструкції, 2 - висока якість, 3-невеликі габарити.

НЕДОЛІКИ:1-ненадійне захоплення великих шматків - невисока продуктивність, 2- забруднює атмосферу цеху, 3- не регулюється ступінь здрібнювання матеріалу.

3)Дробарки валкові призначені для дроблення відпрацьованої суміші, піску, глини. Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.16.

РОБОТА: Привод обертає валки назустріч один одному. У завантажувальне вікно безупинно подається матеріал, який падає на валки, і стирається до розміру зазору між валками. Потрапляючи в цей зазор грудки роздавлюються і проштовхуються в зазор між прокладками. Якщо поверхню валків зробити рифленою, то додасться ще один спосіб дроблення - розколювання. Ступінь здрібнювання регулюється зміною зазору при заміні прокладок. Ступінь здрібнювання дробарок із гладкими валками і =3-5, з рифленими і =7-8.

Бувають із двома валками на нерухомих підшипниках, з одним валком на нерухомих підшипниках і валком на рухомих підшипниках і з двома валками на рухомих підшипниках Валок на рухомих підшипниках виконується для запобігання поломки, якщо разом з матеріалом потрапить предмет, що не дробиться. У цьому випадку валок на рухомих підшипниках стисне пружину, відійде убік і пропустить предмет, що не дробиться. Пружина поверне валок у робоче положення.

ПЕРЕВАГИ:1-простота конструкції,2-невеликі габарити,3-висока продуктивність, 4 - висока якість, 5 - регулюється ступінь здрібнювання матеріалу.

НЕДОЛІКИ: 1-забруднює атмосферу цеху,2-необхідна зупинка роботи при заміні прокладок.

4)Дробарки молоткові призначені для дроблення відпрацьованої суміші, сухого піску і сухої глини. Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.17.

РОБОТА: Привод обертає ротор з молотками. У завантажувальне вікно безупинно завантажується матеріал, що падає на ротор, захоплюється молотками і кидається на плити, які бронюють, із зубцями. Матеріал дробиться об зубці плит способом розколювання і падає на решітки, де протирається торцем молотка в осередки решітки. Той матеріал, що не пройшов в осередки решітки, дробиться ударами молотків, захоплюється ними і знову кидається на плити. При зміні ступеня здрібнювання досить робітнику гвинтовим з'єднанням підняти решітку і зменшити зазор між решіткою і молотками (3-5 мм). Окружна швидкість молотків 25-55м/с, ступінь здрібнювання і =10-15.

ПЕРЕВАГИ:1- не забруднюється атмосфера цеху,

2- надійність у роботі, 3- регулюється ступінь здрібнювання матеріалу, 4- висока якість, 5- висока продуктивність.

НЕДОЛІКИ: 1- знос молотків і решітки, 2- не застосовується для дроблення грузлих і вологих матеріалів.

 

3. Обладнання для здрібнювання формувальних матеріалів

1)Млини кульові безупинної дії застосовуються для тонкого здрібнювання сухої глини і вугілля. Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.18.

Шаровий млин

РОБОТА: Включається привод барабана. Через завантажувальне вікно і порожню цапфу подають безупинно в барабан матеріал. При обертанні кулі і матеріал піднімаються на визначену висоту і падають. Падіння куль відбувається по параболі.

Такий рух називають водоспадним. При цьому відбувається здрібнювання матеріалу за рахунок ударів і стирання. При малій частоті обертання барабана кулі піднімаються на невелику висоту і скачуються по поверхні, таке переміщення куль називають каскадним, здрібнювання йде повільно лише стиранням. При великій частоті обертання барабана кулі під дією відцентрової сили не можуть відірватися від футерівки барабана, здрібнювання немає. Здрібнений матеріал витягається повітряним потоком через порожню цапфу і транспортується до місця осадження в циклоні. Забруднене повітря йде на очищення.

ПЕРЕВАГИ: 1- не забруднюється атмосфера цеху, 2- висока якість, 3-висока продуктивність, 4-простота конструкції.

НЕДОЛІКИ:1 - складність регулювання ступеня здрібнювання матеріалу, 2-великі габарити, 3-шум при роботі, 4-знос куль і футерівки барабана, 5-потрібно система очищення повітря.

2)Млини молоткові безупинної дії застосовуються для тонкого здрібнювання сухої глини і вугілля. Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.19

РОБОТА: Через завантажувальне вікно безупинно подаються матеріал у корпус млина. Привод обертає вал з ротором з частотою обертання 17-25 об/с. На роторі шарнірно закріплені молотки, які підхоплюють матеріал і подрібнюють його ударами до пилоподібного стану. Продукт помелу підхоплюється пнемопотоком і проходить в зазор між корпусом і хрестовиною. Якщо частки не досить здрібнені, то вони не проходять у зазор, вдаряються об хрестовину і повертаються назад у камеру здрібнювання. Готовий продукт несеться з млина повітрям по трубопроводу в циклони-осаджувателі, де осаджується і видається через затвор у дозатор, а відпрацьоване запилене повітря подається на очищення і потім повертаються в млин.

Продуктивність таких млинів невелика: для глини 1 т/г і для вугілля 0,6 т/г, але продукт помелу виходить високого ступеня здрібнювання.

ПЕРЕВАГИ:1- не забруднюється атмосфера цеху, 2- висока якість,

НЕДОЛІКИ: 1-складність регулювання ступеня здрібнювання матеріалу,

2-великі габарити, 3-складність конструкції, 4-невисока продуктивність,

5-потрібна система очищення повітря.

3)Млини вібраційні періодичної дії застосовуються для тонкого здрібнювання глини і вугілля. Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.20.

РОБОТА: При налагодженні млина, знімається торцева стінка і завантажуються циліндрики в корпус. Потім стінка встановлюється на місце. Через завантажувальне вікно завантажують порцію матеріалу, при цьому маса циліндриків повинна бути в 2-3 рази більше маси матеріалу, що завантажується. Включається привод вібратора, з'єднаного з корпусом млина, що забезпечує корпусу коливальні рухи з частотою 25 Гц. Корпус установлений на пружини, які сприяють виникненню коливань з амплітудою 4-5 мм Циліндрики подрібнюють матеріал ударами, роздавлюванням, розколюванням і стиранням. Щоб уникнути пиловиділення всі отвори закривають пробками з гумовими ущільненнями. Після закінчення заданого часу привод відключається, відкривається розвантажувальне вікно і через ґрати матеріал висипаються на транспортер. Цикл повторюється.

ПЕРЕВАГИ: 1- висока якість, 2- простота конструкції.

НЕДОЛІКИ: 1- складність регулювання ступеня здрібнювання матеріалу,

2 - великі габарити, 3 - шум при роботі, 4- знос циліндриків і футерівки корпуса,

5 - забруднюється атмосфера цеху, 6 - не висока продуктивність,

- 4.Установка для готування глиняної суспензії Загальний вид і конструкція показані на малюнку 1.21.

РОБОТА: Включають привод обертання вала, на якому кріпляться зубцюваті лопати. Через завантажувальне вікно з решітками подають грудки глини і порцію гарячої води. При обертанні зубцюваті лопати барабана підхоплюють глину і змішують її з водою, утворюючі суспензію з визначеним складом, що забезпечується часом змішування, наприклад: 15-20% глини чи бентоніту, 8-10% сполучного, 70-80% води. Готову суспензію випускають у трубопровід через кран розвантажувального вікна і транспортують у дозатори на сумішоприготувальне відділення.

ПЕРЕВАГИ: 1-повна автоматизація, 2-не забруднює атмосферу цеху,

3-висока продуктивність, 4-висока якість, 5-простота конструкції.

НЕДОЛІКИ - великі габарити.

Установка для готування глиняної суспензії застосовується в сучасних ливарних цехах, що дає наступні переваги в порівнянні з застосуванням вугілля і глини в пилоподібному стані:

- мінімальні втрати матеріалу при транспортуванні,

- не забруднює атмосферу цеху,

- дає кращу якість суміші, завдяки рівномірному розподілу вугілля і глини по всьому об’єму змішувача,

потрібно менше обладнання для готування суспензії, у порівнянні із сушарками, дробаркою і млином для пилоподібного вугілля і глини.

Заключний етап

а) завдання для самопідготовки студентів: Матвеенко И.В., Тарский В.Л.

Оборудование литейных цехов. М.: Машиностроение. 1985. 400 c. Л1 с.11-26

б) питання:

1. Призначення, види та характеристика сушарок.

5. Призначення, види та характеристика дробарок.

6. Призначення види та характеристика млинів.

7. Характеристика агрегату для приготування глиняної суспензії.

Тема лекції: 1.3. Обладнання для регенерації відпрацьованої суміші

 

Регенерація - сукупність технологічних операцій, зв'язаних з відновленням фізико-механічних властивостей відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей.

Відомо, що на 1 тонну придатних чавунних виливків витрачається близько 6-10 т формувальної і 0,6-0,7 т стрижневої суміші. Майже 95% усіх сумішей - це суміші, властивості яких у процесі заливання металом на змінюються. У результаті різкої зміни властивостей близько 4-7% суміші викидаються у відвал. Для компенсації цієї кількості суміші щорічно на доставку свіжих матеріалів, їх збереження і переробку затрачаються значні засоби. У зв'язку з цим важливою проблемою стає забезпечення багаторазового використання формувальних матеріалів завдяки відновленню властивостей піщаної основи суміші, тобто її регенерації.

Існують наступні способи регенерації відпрацьованих формувальних сумішей: механічна (суха), гідравлічна (мокра) і термічна. Найбільш простий процес - суху (повітряну) регенерацію - застосовують для оборотних піщано-глиняних і сумішей, яки самотвердіють, (ХТС), тому що велика частина сполучного руйнується чи вигорає під впливом теплоти залитого у форму металу і тому відносно легко віддаляється. При використанні в якості сполучного рідкого скла, яке при твердінні утворює на поверхні піщин нерозчинну плівку, чи при переробці сухих відвальних сумішей застосовують гідравлічну регенерацію, а в деяких випадках термічну, тобто суміш прожарюють при температурі 700-900ºС з метою повного видалення оболонок.

 

1.Обладнання магнітної сепарації

1.1. Магнітні залізовідокремлювачі призначені для відділення металевих включень від відпрацьованої формувальної суміші. Установлено, що в 1 м³ відпрацьованої суміші знаходиться до 10 кг феромагнітних включень (застиглі бризи металу, гачки, шпильки і т.д.), тому процес видалення скрапу є одним з головних ланок переробки відпрацьованої суміші. У ливарних цехах для очищення оборотної суміші від скрапу застосовують шкивні, барабанні і стрічкові магнітні залізовідокремлювачі.