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第五章落砂与清理设备及控制赵维民教授轻合金课题组落砂设备清理设备铸造车间的环保设备轻合金课题组第一节落砂设备落砂就是在铸型浇注并冷却到一定温度后，将铸型破碎，使铸件从砂型中分离出来，落砂工序通常由落砂机来完成。惯性振动落砂机轻合金课题组常见的落砂机的原理及特点见下表轻合金课题组轻合金课题组随着振动电动机制造质量的提高，采用振动电动机作激振器的落砂机越来越普及，它具有结构简单、维修方便等许多优点。点，目前被大量采用。轻合金课题组第二节清理设备清理设备分为湿法清理和干法清理两大类。湿法清理是利用水利的作用对铸件外部和内部进行清理（如水力清砂、水爆清砂、液压清砂等）；干法清理是利用机械打击或摩擦的方法来清理铸件表面。常见的干法清理方法有抛丸清理、滚筒清理、喷丸清理等。通常，除单件小批的生产或特殊件采用湿法清理外，大量的铸件都采用干法清理。轻合金课题组抛丸处理：利用高速旋转的叶片将弹丸抛向铸件，靠弹丸的冲击打掉铸件表面粘砂和氧化皮。喷丸处理：利用压缩空气将弹丸喷射到铸件表面来实现清理。滚筒处理：利用铸件与星铁之间的摩擦和轻微撞击来实现清理的。轻合金课题组轻合金课题组方法优点缺点抛丸处理效果好，生产率高，劳动强度低，易实现自动化，应用广泛抛射方向不能任意改变，灵活性差喷丸处理操作灵活，可清理复杂内腔和深孔的铸件动力消耗大，生产率较低，劳动条件较差，不易实现自动化，一般用于清理复杂铸件或作为抛丸清理的补充手段滚筒处理设备结构简单，易制造，清理效果好，适于清理形状简单、不怕碰撞的小型铸件生产率低，噪声大，已逐渐被抛丸清理取代轻合金课题组轻合金课题组轻合金课题组第三节铸造车间的环保设备高温、高尘、高噪声直接影响工人的身体健康，废砂、废水的直接排放会给环境造成严重的污染。铸造车间的环保设备主要由除尘设备、噪声设备、废气净化装置、废水处理设备。轻合金课题组（一）除尘设备铸造车间的除尘设备系统的作用是捕集气流中的尘粒、净化空气。它主要由局部吸风罩、风管、除尘器、风机等组成，其中，除尘器在系统中是主要设备。除尘器的结构形式很多，大致可分为干式和湿式除尘器两大类。由于湿式除尘器会产生大量的泥浆和污水，需二次处理；相比之下，干式除尘的应用更为广泛。除尘设备湿式除尘器干式除尘器旋风除尘器袋式除尘器轻合金课题组旋风除尘器的基本结构如右图所示。其除尘原理与旋风分离器相同。含尘气体沿切向进入除尘器，尘粒受离心调性力的作用与器壁产生剧烈摩擦而沉降，在在重力的作用下沉入底部。旋风除尘器的主要优点是结构简单，造价低廉和维护方便，故在铸造车间应用广泛。缺点是对10μm以下的细尘粒的除尘效率低。一般用于除去较粗的粉尘，也常作为初级除尘设备使用。轻合金课题组袋式除尘器的工作原理如右图所示。用过滤袋把气流中的尘粒阻留下来从而使空气净化的。袋式除尘器处理风量的范围很宽，含尘浓度适应性很强，特别是对分散度大的细颗粒粉尘，除尘效果显著。一般一级除尘即可满足要求。但是，由于工作时间过长，滤袋的孔隙被粉尘堵塞，除尘效率大大降低。所以滤袋必须随时清理，通常以压缩气体脉冲反吹的方法进行清理。袋式除尘器是目前效率最高、使用最广的干式除尘器；其缺点是阻力损失较大，对气流的湿度有一定的要求，另外气流的温度受滤袋材料耐高温性能的限制。轻合金课题组（二）噪声控制噪声控制的方法主要有两种：消声器降噪、隔离降噪。1.用消声器降低排气噪声即气缸、射砂机构、鼓风机的排气噪声可以通过在排气管道上装消声器降低。消声器是既能允许气流通过又能阻止声音传播的一种消声装置。右图是一种适应性较广的多孔陶瓷消声器，它通常接在噪声排出口，使气体通过陶瓷的小孔排出。降噪效果好（大于30dB(A)），不易堵塞，体积小，结构简单。轻合金课题组2.隔离降噪声音传播有两种方式，一种是通过空气；另一种是通过结构。在铸造车间，有一些噪声源混杂着空气声和结构声，单纯的消声器无能为力，常采用隔声罩、隔声室等方法隔离噪声源，它应用于空压机、鼓风机、落砂机等的降噪处理，均取得了满意的效果。轻合金课题组（三）废气净化装置相对于灰尘（或微粒）和噪声对环境的污染，铸造车间排放的各类废气对周围环境的污染，影响范围更广。随着环境保护措施日趋严格，工业废气直接排放将被严格禁止，废气排放前都必须经过净化处理。常见的废气净化方法见下表：1.冲天炉喷淋式烟气净化装置冲天炉是熔化铸铁的主要设备，也是铸造车间的主要空气污染源之一。冲天炉烟气中含有大量粉尘和有害气体(SO2、HF、CO等）。必须进行净化处理。冲天炉烟气在喷淋式除尘器2中经喷嘴口喷雾净化后排人大气。水经净化处理后循环使用。污水首先经木屑斗3滤去糙渣，在沉淀池4中进行初步沉淀，然后进人投药池7和反应池8。在投药池内投放电石渣Ca(OH)2以中和水中吸收的二氧化硫和氢氟酸。其反应如下：H2SO3+Ca(OH)2=CaSO3+2H2O2HF+Ca（OH)2=CaF2+2H2O轻合金课题组反应产物经斜管沉淀池9沉淀下来，呈弱碱性的清水流人清水池12.再由水泵13送到喷嘴。磁化器14使流过的水磁化，以强化水的净化作用。沉淀下来的泥浆由气压排泥罐5排到废砂堆。这种装置的烟气净化部分结构简单、维护方便、动力消耗少。如果喷嘴雾化效果好，除尘效率可达97%;SO2、HF气体也被部分吸收。其缺点是耗水量较大,水的净化系统较复杂和庞大。轻合金课题组轻合金课题组2.消失模铸造（EPC）废气净化装置除H2、CO、CH4、CO2等小分子气体外，主要是苯、甲苯、苯乙烯等有机废气。催化燃烧法对处理消失模铸造废气比较合适。催化燃烧净化废气的原理是：使废气以一定的流量通过装有催化剂的、具有一定温度的催化焚烧炉内，废气再催化剂表面吸附、火化后燃烧成CO2、H2O等无害气体放出。轻合金课题组由华中科技大学研发的EPC废气净化装置的原理如上图所示。采用了催化燃烧处理方案，净化率高、操作控制简便等优点。轻合金课题组（四）污水处理设备在湿法清砂、湿式除尘、旧砂湿法再生等工艺过程中，会产生大量的污水，实现无害排放，考虑生产用水的循环使用。铸造污水的特点：浊度高，且不同的污水其酸碱度差别很大。一般方法是，根据水质的不同，加化学剂先将污水的pH值调至7左右，然后加入混凝药剂，将污水中的悬浮物凝絮、沉淀、过滤，所得清水被回用，污泥被浓缩成浓泥浆或泥饼。轻合金课题组湿法再生产的污水经加酸中和QH值有12-13降至7，后排入污水池1内，由污水泵抽入处理器（在抽水过程中加凝絮剂和净化剂），在处理器中经沉淀、过滤等工序，清水从出水管6排入清水池中回用，污浆定期从排泥口11排出。为了避免处理器中的过滤层被悬浮物阻塞，定期用清水进行反冲清洗。该污水处理设备将沉淀、过滤、澄清及污泥浓缩等工序集中于一个金属罐内，工艺流程短、净化效率高、占地面积小、操作方便，能较好地满足水玻璃旧砂湿法再生的污水处理及回用要求；也可以用于其它铸造污水及工业污水的再生利用。轻合金课题组