REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO2 NA

REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO2 NA

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO2 NA
PRZYKŁADZIE KIELECKIEJ FABRYKI POMP „BIAŁOGON”S.A.
REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO2 NA
PRZYKŁADZIE KIELECKIEJ FABRYKI POMP „BIAŁOGON”S.A.
Franciszek PEZARSKI1,
Irena IZDEBSKA-SZANDA2
Zbigniew MANIOWSKI3
Instytut Odlewnictwa,
Kraków
Lambert ST PI SKI4
Kielecka Fabryka Pomp „BIAŁOGON” S.A.
Kielce
1. Wprowadzenie.
Przy produkcji odlewów w masach formierskich bentonitowych w wielu odlewniach
stosuje si rdzenie ze spoiwem ywicznym utwardzanym CO2. Podczas wybijania
odlewów, do masy obiegowej ci gle dopływa du a ilo masy rdzeniowej w postaci
przepalonej masy oraz nadpalonych lub nie przepalonych kawałków rdzeni co pogarsza
parametry masy obiegowej i powoduje powstanie jej nadmiaru, który musi by
wyprowadzony na odwał. W wielu przypadkach istnieje mo liwo
selektywnego
wybijania form i rdzeni oraz skierowania wybitej masy rdzeniowej do regeneracji
i ponownego wykorzystania do mas rdzeniowych. W ramach prac badawczo
wdro eniowych Instytut Odlewnictwa w Kieleckiej Fabryce Pomp „BIAŁOGON” S.A.
w Kielcach opracował, przebadał i wdro ył now lini do regeneracji mas rdzeniowych
pracuj c
wg
metody
mechanicznej
wibracyjnej
oraz
pneumatycznej.
W KFP „BIAŁOGON” S.A. stosuje si masy rdzeniowe sporz dzane z ywicami
utwardzanymi CO2 oraz masy na szkle wodnym utwardzane CO2. Linia do regeneracji
została zestawiona przy wykorzystaniu istniej cych dotychczas w odlewni takich urz dze
jak suszarka fluidyzacyjna, transport pneumatyczny, silosy i zbiorniki piasku i masy
zwrotnej. Nowymi urz dzeniami u ytymi do kompletacji linii s : kruszarka wibracyjna
i filtry suche tkaninowe z wentylatorami. Zu yte masy rdzeniowe przeznaczone do
regeneracji zostaj wybite z odlewów na osobnym stanowisku przy maksymalnej ich
selekcji od masy formierskiej bentonitowej.
2. Proces regeneracji.
Do realizacji procesu regeneracji mas rdzeniowych zastosowano podstawowe
urz dzenia technologiczne takie jak - kruszarka wibracyjna stanowi ca pierwszy stopie
regeneracji (rozdrobnienie masy do pojedynczych ziarn piasku i wst pne otarcie spoiwa), suszarka fluidyzacyjna piasku (separacja pyłów po kruszarce wibracyjnej), - transport
pneumatyczny stanowi cy drugi stopie regeneracji (proces regeneracji pneumatycznej),
filtry tkaninowe do odpylania regeneratu i poszczególnych stanowisk. Przebieg procesu
regeneracji przedstawia schemat blokowy na rysunku 1.
W procesie technologicznym regeneracji zu yta masa rdzeniowa wybijana jest
z odlewów na osobnym stanowisku i gromadzona jest w pomieszczeniu zadaszonym.
1
mgr in . [email protected]
mgr in . [email protected]
3
mgr in . [email protected]
4
dr in [email protected]
2
115
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze
Okresowo transportem samochodowym przewo ona jest ona na zadaszone składowisko
przy kruszarce wibracyjnej zabudowanej w podpiwniczeniu w rejonie stanowiska suszarki
piasku. Nadawa zu ytej masy przy zastosowaniu łopaty mechanicznej wsypywana jest do
zbiornika wibracyjnego kruszarki. Skruszona i rozdrobniona do pojedynczych ziarn masa
z kruszarki wibracyjnej przeno nikiem ta mowym kierowana jest do suszarki
fluidyzacyjnej gdzie w zimnym powietrzu podlega odpyleniu. W suszarce w zło u
fluidalnym nast puje tak e proces ocierania spoiwa z powierzchni ziarn piasku i cz ciowe
jej podsuszenie. Dalszy proces regeneracji zachodzi podczas transportu pneumatycznego
regenerowanej masy na odcinku z suszarki do silosu regeneratu i z silosu do zbiornika
regeneratu na stacji przerobu mas w budynku odlewni. Poszczególne stopnie regeneracji
i transportu podł czone s do instalacji odpylania z filtrami suchymi workowymi.
Regenerat zgromadzony w zbiorniku regeneratu w odlewni przewodem zsypowym
zadawany jest do rdzeniarni bezpo rednio do mieszarki lub do przeno nego zbiorniczka,
którym dozowany jest do odpowiedniej mieszarki.
Proces regeneracji prowadzony jest przy wydajno ci ok. 3 t/h. Z nadawy zu ytej
wyselekcjonowanej masy rdzeniowej kierowanej do regeneracji odzyskuje si ok. 97%
regeneratu. Odpady regeneracji stanowi pyły z odpylania oraz cz ci metalowe, drewno
oraz trudne do rozkruszenia kawałki mas usuwane okresowo przy oczyszczaniu zbiornika
kruszarki.
Wybijanie i oczyszczanie
rdzeni
Transport
kołowy masy
zu ytej
Regeneracja wg metody
wibracyjnej
Transport
ta mowy
Odpylanie w suszarce
fluidyzacyjnej
Transport –
regeneracja
pneumatyczna
Zbiornik regeneratu na stacji
przerobu mas
O
D
P
Y
L
A
N
I
E
Rys. 1. Schemat blokowy procesu regeneracji
116
Nowa Sól 08-09.06.2006 r.
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO2 NA
PRZYKŁADZIE KIELECKIEJ FABRYKI POMP „BIAŁOGON”S.A.
3. Badania techniczno technologicze regeneratu.
Odlewnia KFP „BIAŁOGON” S.A. produkuje odlewy z eliwa szarego oraz eliwa
niskostopowego z dodatkiem Cu i Cr. Formowanie wykonuje si w gniazdach
wyposa onych w formierski FKT. Cz
odlewów wykonuje si w procesie formowania
r cznego. Rdzenie wykonuje si na strzelarkach oraz r cznie. Stosowane s masy
rdzeniowe z ywicami utwardzanymi CO2 , proces Hot-box oraz no-bake.
Do regeneracji kieruje si selektywnie wybite masy rdzeniowe głównie z ywic Supereko
lub Novatex 1000 zanieczyszczone max do 30% mas bentonitow . Przykładowe
własno ci fizyko-chemiczne materiałów wyj ciowych i regeneratu z prób przemysłowych
przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Własno ci fizyko-chemiczne materiałów wyj ciowych i regeneratu z prób przemysłowych
Nr sit (mm)
oznaczenia
1,60
0,80
0,63
0,40
0,32
0,20
0,16
0,10
0,071
0,056
denko
suma
lepiszcze,%
f. główna
wska nik jedn. %
straty pra %
Masa
Regenerat
Regenerat
rdzeniowa
(XI 2003r)
(I 2006r)
zu yta
0,15
4,63
1,55
1,62
0,31
6,70
2,11
2,61
0,83
29,32
16,04
18,79
41.85
16,74
16,17
16,98
16,31
26,14
37,89
36,74
21,09
6,37
11,20
10,72
7,44
6,54
9,34
9,24
7,22
1,97
2,24
1,52
2,36
0,54
0,52
0,17
0,63
0,41
0,78
0,16
0,47
99,51
97,84
98,55
98,51
0,49
2,16
1,45
1,49
0,40/0,20/0,32 0,20/0,32/0,40 0,20/0,40/0,32 0,40/0,20/0,32
73
72
74
80
0,53
0,71
0,66
1,33
Piasek wie y
Zało ono, e uzyskiwany regenerat stosowany b dzie w miejsce wie ego piasku w ilo ci
do 70% do mas rdzeniowych, głównie z ywic Supereko lub Novatec 1000. Wyniki
bada laboratoryjnych własno ci technologicznych mas rdzeniowych z udziałem
regeneratu w 2003r.(po wdro eniu regeneracji) przedstawiono w tabeli 2.
117
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze
Tabela 2. Własno ci technologiczne mas z udziałem regeneratu z próby przemysłowej z XII.2003
Lp.
Skład masy w
cz. wag.
1.
Piasek „Białogon” 100,0
ywica Supereko
2,5
CO2
2.
Piasek „Białogon” 50,0
Regenerat
50,0
ywica Supereko - 2,5
CO2
3.
Piasek „Białogon” 30,0
Regenerat
70,0
ywica Supereko
2,5
CO2
4.
Regenerat
100,0
ywica Supereko
2,5
CO2
Przepuszczalno
PCO2, j.p.
320
310
310
300
310
r. 310
340
360
340
340
340
r. 345
280
275
275
280
280
r. 278
270
275
275
270
270
r. 272
na
ciskanie
RcCO2,
MPa
1,28
1,26
1,24
1,28
1,33
r. 1,28
1,02
1,01
0,99
1,07
0,98
r. 1,01
0,99
0,95
0,96
0,94
0,91
r. 0,95
0,81
0,76
0,72
0,72
0,72
r. 0,75
Wytrzymało
na
na
zginanie rozci ganie
RgCO2,
RmCO2,
MPa
MPa
0,73
0,34
0,71
0,35
0,68
0,38
0,64
0,38
0,68
0,37
r.0,69
r. 0,36
0,45
0,29
0,44
0,32
0,46
031
0,44
0,29
0,46
0,30
r.0,45
r. 0,30
0,48
0,28
0,46
0,29
0,44
0,28
0,44
0,26
0,43
0,28
r.0,45
r.0,28
0,34
0,23
0,36
0,21
0,38
0,24
0,38
0,21
0,36
0,22
r.0,36
r. 0,22
W czasie ponad dwuletniego stosowania procesu regeneracji mas
rdzeniowych w KFP „BIAŁOGON” S.A. odzyskuje si ok. 750 t/rok regeneratu, który
stosuje si do wykonywania mas rdzeniowych w ilo ci od 70 do 100% za piasek wie y
(najcz ciej 100 % ) . Oprócz dotychczas stosowanych ywic Supereko i Novatex 1000
obecnie w KFP stosuje si ywic Carbophen 7170 utwardzan CO2. Z do wiadcze
Odlewni „BIAŁOGON” wynika, e przy produkcji cienko ciennych odlewów eliwnych
regenerat zastosowany w miejsce piasku wie ego pozwala na uzyskiwanie
wystarczaj cych wytrzymało ci masy rdzeniowej, przy czym masa na bazie regeneratu jest
bardziej elastyczna i zmniejsza si skłonno
do p kni cia odlewu. Z uwagi na
uwarunkowania technologiczne ostatnio regenerat wykorzystuje si tak e do wykonywania
form z ywic Carbofen.
W tabeli 3 przedstawiono przykładowe własno ci wytrzymało ciowe mas
rdzeniowych (formierskich) z udziałem regeneratu uzyskiwane podczas prób
wprowadzenia ywicy Carbofen 7170 w 2005r.
Na fotografii 1 pokazano typowy rdze dla odlewu produkowanego w Odlewni
Białogon z zastosowaniem regeneratu. S to rdzenie masywne nie wymagaj ce wysokiej
wytrzymało ci na zginanie. Rdzenie te słu do produkcji odlewów cienko ciennych przy
produkcji, których wyst puje skłonno do p kni cia odlewu. Zastosowanie regeneratu
118
Nowa Sól 08-09.06.2006 r.
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
powoduje popraw
resztkowej.
REGENERACJA MAS RDZENIOWYCH UTWARDZANYCH CO2 NA
PRZYKŁADZIE KIELECKIEJ FABRYKI POMP „BIAŁOGON”S.A.
elastyczno ci masy rdzeniowej i zmniejszenie wytrzymało ci
Tabela 3. Przykłady własno ci wytrzymało ciowe produkcyjnych mas rdzeniowych
Lp.
Skład masy
Regenerat
Carbophen 7170
Regenerat
2.
Carbophen 7170
Regenerat
3.
Carbophen 7170
Regenerat
4.
Carbophen 7170
Regenerat
5.
Carbophen 7170
Regenerat
6. Piasek kwarcowy
Carbophen 7170
Regenerat
7. Piasek kwarcowy
Carbophen 7170
Piasek kwarcowy
8.
Carbophen 7170
Regenerat
9.
Carbophen 7170
Regenerat
10.
Carbophen 7170
Regenerat
11.
Supereko
Regenerat
12.
Supereko
1.
100%
2,0%
100%
2,5%
100%
2,8%
100%
3,0%
100%
3,8%
50%
50%
2,8%
30%
70%
2,8%
100%
2,8%
100%
2,8 %
100%
2,8%
100%
3,6%
100%
3,6%
Wytrzymało na
ciskanie RcU [Mpa]
10
2h
4h 24h
min
Data
wykonania
rdzenia
(formy)
1,42 1,42
15.09.05
1,62 1,58 1,85
19.09.05
1,41 1,58 1,77 1,81
19.09.05
1,54 1,37 1,53 1,88
19.09.05
1,82 >2,0
19.09.05
1,4
2,0
1,2
1,8
1,32 1,52 1,68
1,8
27.09.05
1,7
>2,0
27.09.05
1,81 >2,0 >2,0 >2,0
27.09.05
1,74 1,84 1,85 1,86
03.10.05
1,76 1,96 1,97 1,97
03.10.05
0,96
1,11
03.10.05
1,00 1,04 1,08 1,11
03.10.05
1,98
1,0
2,0
1,1
Fot 1. Rdze z masy z 70% udziałem regeneratu
119
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze
4. Wnioski.
Zastosowany proces regeneracji zu ytych mas rdzeniowych z ywic fenolow
utwardzan CO2, przy zastosowaniu kolejno kruszarki wibracyjnej, suszarki fluidyzacyjnej
i transportu pneumatycznego z odpylaniem suchym pozwala na odzysk regeneratu, który
mo e by ponownie zastosowany do mas rdzeniowych w ilo ciach od 70 do 100%
w miejsce piasku wie ego.
5. Literatura.
1. Pezarski F. i inni. „Opracowanie metody oraz wdro enie regeneracji i recyklingu
masy rdzeniowej w Odlewni Fabryki Pomp „ Praca Instytutu Odlewnictwa zlec.
2305
2. Pezarski F i inni. „Badania i ocena regenerowalno ci mas i przydatno ci do
ponownego zastosowania..........”..Praca statutowa Instytutu Odlewnictwa
zl nr 1008/00
120
Nowa Sól 08-09.06.2006 r.