專利名稱：節能型熔模鑄造模殼焙燒方法
技術領域：
本發明涉及鑄造方法，具體講是一種節能型熔模鑄造模殼焙燒方法。
背景技術：
無論是單獨采用水玻璃，硅酸乙酯，或硅溶膠為粘結劑，或者二種復合的熔模鑄造， 都必須把熔模后模殼進行低溫干燥及900-1100X高溫焙燒，使它陶瓷化，提高強度，增加 透氣性的要求。目前，國內多數工廠采用煤加熱的方法進行模殼干燥和焙燒，由于環保達 不了標不得不被放棄；而天然氣由于供應沒有普及，無法保證，不能被廣泛采用；因此， 多數廠正在或準備采用電加熱的方法。但電加熱干燥和焙燒模殼在實際作業中，由于系統 熱效率低，耗電量一般為540KHW/噸鋼水，約為熔煉的能耗的80%，約占鑄造總能耗的30%。 此外，由于模殼中水分蒸發和分解，會使電阻絲產生氫脆效應，為保護電阻絲而增加保護 套會使設備成本增加，電效率進一步降低。因此，這項技術亟待改進。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種系統熱效率高、能耗低、成本低的節能型熔模 鑄造模殼焙燒方法。
本發明的技術方案是，提供一種的節能型熔模鑄造模殼焙燒方法，其步驟包括
① 、在熱交換爐內的上層輥道放滿裝有待焙燒的模殼的托盤，在熱交換爐的下層輥道 放滿裝有澆鑄后的模殼的托盤；
② 、利用澆鑄后的模殼的蓄熱對待焙燒的模殼進行焙燒；
③ 、將裝有待焙燒的模殼的托盤從進料端逐批通過托盤推入機I推入到熱交換爐內的 上層輥道上，同時將數量相等的裝有焙燒后的模殼的托盤從出料端推出，并由托盤拉出機
I拉到升降機構II;
、將裝有焙燒后的模殼的托盤通過托盤裝卸機從升降機構II吊離到聯動機，接著在 聯動機上完成填砂、澆鑄、落砂，將澆鑄后的模殼通過托盤裝卸機從聯動機吊離回升降機
構n上；
⑤ 、將裝有澆鑄后的模殼的托盤通過升降機構n從熱交換爐的待焙燒的模殼的出料端
的高度下降到澆鑄后的模殼的進料端的高度；
⑥ 、將裝有澆鑄后的模殼的托盤從進料端逐批通過托盤推入機II推入到熱交換爐內的 下層輥道上，同時將數量相等的裝有冷卻后的模殼的托盤從出料端推出，并由托盤拉出機
II拉到升降機構I上；
3⑦、將裝有待焙燒的模殼的托盤通過升降機構I從熱交換爐的冷卻后的模殼的出料端 的高度上升到待焙燒的模殼的進料端的高度。
采用以上方法后，本發明與現有技術相比，具有以下顯著優點和有益效果由于利用 放置在熱交換爐內的下層輥道的澆鑄后的模殼的蓄熱對放置上層輥道的待焙燒的模殼進 行干燥焙燒，使裝有待焙燒的模殼的托盤通過托盤推入機I推入到熱交換爐內的上層輥道 上，同時將數量相等的裝有焙燒后的模殼的托盤從出料端推出，并由托盤拉出機I拉到升 降機構II ;裝有澆鑄后的模殼的托盤從進料端逐批通過托盤推入機II推入到熱交換爐內的 下層輥道上，同時將數量相等的裝有冷卻后的模殼的托盤從出料端推出，并由托盤拉出機 II拉到升降機構I，這樣能使裝有模殼的托盤能快速的進出熱交換爐，增加機械化程度， 減少熱損失，托盤作為模殼焙燒，填砂，澆鑄和落砂作業統一的載體。焙燒后的模殼通過 托盤裝卸機由升降機構II吊離到聯動機上快速的進行填砂、澆鑄、落砂，然后再由托盤裝
卸機吊動到升降機構n上，增加機械化程度，減少熱損失。綜上所述，本發明無需再使用 電加熱或煤加熱，使系統熱效率高，能耗低，也不會使設備成本增加。
作為改進，將所述上層輥道設在下層輥道的正上方，使兩種模殼在良好的對流很輻射 條件下，進行充分熱交換。
作為改進，在熱交換爐內放置數量相等的待焙燒的模殼和澆鑄后的模殼，保證待焙燒 的模殼有足夠熱源。
附圖l為本發明的節能型熔模鑄造模殼焙燒方法需實施的裝置(二臺熱交換爐)的結 構示意圖。
附圖2為圖1的A-A剖面示意附圖3為圖1的B-B剖面示意附圖4為圖1的C-C剖面示意附圖5為本發明的節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置的聯動機的俯視示意附圖6為圖5的D-D剖面示意圖； 附圖7為圖6的E-E剖面示意圖。
如圖所示如圖所示1、熱交換爐，1.1、上層輥道，1.2、下層輥道，2、托盤，3、 升降機構I， 4、托盤推入機I， 5、托盤拉出機I， 6、升降機構n， 7、托盤裝卸機，8、 托盤拉出機II， 9、托盤推入機II， 10、聯動機，10.1、砂箱，11、電動澆鑄包，12、填 充砂給料器，13、三維振實臺，14、感應熔化爐。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
如圖l、圖2、圖3所示，本發明的節能型熔模鑄造模殼焙燒方法需實施所采用的裝 置如下，包括熱交換爐l，所述熱交換爐內l設有用于放置待焙燒的模殼的托盤2的上層 輥道1.1和用于放置澆鑄后的模殼的托盤2的下層輥道1.2，在熱交換爐1的出料端設有備 用的電熱元件，以便在新爐啟動，停爐后啟動，以及因意外情況導致爐溫過低時使用；在 熱交換爐1的進料端設有抽氣系統，以排除模殼在低溫干燥階段出現的水蒸汽并能在出料 端溫度過高時抽氣降溫。所述托盤2為輕型空格式耐熱鋼制成，作為模殼焙燒、填砂、澆 鑄和落砂作業統一的載體。代表性托盤2的外形尺寸為1000X800X60，內部均布尺寸為 100X100的薄壁方孔，托盤單重約為75公斤；可裝模殼為約137.5公斤，可澆鑄鋼水約 250公斤。所述熱交換爐1的待焙燒的模殼進料端的上層輥道1.1的外側設有托盤推入機
I 4，其相對應的出料端的上層輥道1.1的外側設有托盤拉出機I 5;所述熱交換爐1的澆 鑄后的模殼進料端的下層輥道1.2的外側設有托盤推入機I19，其相對應的出料端的下層輥 道1.2的外側設有托盤拉出機I18。如圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述熱交換爐1的焙 燒后的模殼的出料端外側設有能對焙燒后的模殼進行填砂、澆鑄、落砂的聯動機IO，聯動 機10由三個砂箱10. 1組成，砂箱IO. l尺寸為1200X1000X500，保證了模殼在工序間 快速傳遞。在填砂工位上方有填充砂給料器12，在它的底部設有三維振實臺13;在澆鑄 工位上方設有電動澆鑄包11運行單軌；在落砂工位，砂箱底部的卸砂閥能被自動打開， 使填充砂被快速排凈。當然有些模殼無需落砂，只進行填砂、澆鑄、落砂中的一項或兩項 功能，所述聯動機10為常規市售設備。所述熱交換爐1兩端設有能在待焙燒的模殼的進 料端的高度和澆鑄后的模殼的出料端的高度上下升降的升降機構I3和能在待焙燒的模殼 的出料端的高度和澆鑄后的模殼的進料端的高度上下升降的升降機構I16，所述升降機構
I 3和升降機構I16為常規市售設備。所述升降機構I16上方設有能將托盤2在升降機構II 6和聯動機10之間吊動的托盤裝卸機7，實現從模殼焙燒、裝卸、填砂、澆鑄、落砂工序 機械化和自動化。所述托盤裝卸機7常規市售設備。
本發明的節能型熔模鑄造模殼焙燒方法，包括以下步驟
① 、在熱交換爐1內的上層輥道1.1放滿裝有待焙燒的模殼的托盤2，在熱交換爐1 的下層輥道1.2放滿裝有澆鑄后的模殼的托盤2;
② 、利用澆鑄后的模殼的蓄熱對待焙燒的模殼進行焙燒；
◎、將裝有待焙燒的模殼的托盤2從進料端逐批通過托盤推入機I 4推入到熱交換爐1內的上層輥道1.2上，同時將數量相等的裝有焙燒后的模殼的托盤2從出料端推出，并
由托盤拉出機I 5拉到升降機構116上；
④ 、將裝有焙燒后的模殼的托盤2通過托盤裝卸機7從升降機構116吊離到聯動機10， 接著在聯動機10上完成填砂、澆鑄、落砂，將澆鑄后的模殼通過托盤裝卸機7從聯動機 10吊離回升降機構II6上；
⑤ 、將裝有澆鑄后的模殼的托盤2通過升降機構II6從熱交換爐1的待焙燒的模殼的 出料端的高度下降到澆鑄后的模殼的進料端的高度；
⑥ 、將裝有澆鑄后的模殼的托盤2從進料端逐批通過托盤推入機I19推入到熱交換爐 1內的下層輥道L2上，同時將數量相等的裝有冷卻后的模殼的托盤2從出料端推出，并 由托盤拉出機I18拉到升降機構I 3上；
⑦ 、將裝有待焙燒的模殼的托盤2通過升降機構I 3從熱交換爐1的冷卻后的模殼的 出料端的高度上升到待焙燒的模殼的進料端的高度。
將所述上層輥道1.1設在下層輥道1.2的正上方。
在熱交換爐1內放置數量相等的待焙燒的模殼和澆鑄后的模殼。
當然升降機構I 3上升后有下降恢復動作，升降機構I16下降后也有上升恢復動作，
所述升降機構、聯動機、托盤裝卸機、托盤推入機、托盤拉出機均為常規市售設備。
為進一步說明本發明，以下為具體的操作實施例本發明的節能型熔模鑄造模殼焙燒
方法尤其適用于澆鑄溫度在1500°C，比熱容為0.837的小型鑄鋼件，以下對澆鑄溫度在
1500°C，比熱容為0.837的小型鑄鋼件為實施例進行說明。本發明需要經過啟動作業，才
能進入正常的生產作業。 啟動作業-
1、 啟動作業開始時，熱交換爐1內外均為室溫，容量為400千瓦的備用電源開始滿 功率運行，待干燥和焙燒的室溫模殼，通過升降機構I3及托盤推入機I4不斷進入熱交 換爐1的上層，直至放滿。根據計算，備用電源把長度為3.75米熱交換爐1加熱段爐溫 升高到980° C，并把此段模殼和托盤2及上層輥道1. 1加熱到900° C，(當綜合熱效率為 50%時)需要的時間為3. 75X 7X0. 2X 200X0. 67 X (980-20) X 0. 5+3. 75 X 250 X 585. 05+3. 75X75X2 XO. 703X (900-20) /400X3600X0. 5=1. 72小時。到時，模殼具備 澆鑄的條件。
2、 當首批模殼經過澆鑄后返回熱交換爐1的下層輥道1.2時，爐子增加新的熱源， 從而提高了模殼焙燒的速度，使第2批模殼具備澆鑄條件的時間將短于1.72小時。與此同時，備用電源的輸入功率將相應自動降低。當第4批模殼經過澆鑄并返回熱交換爐1的 下層輥道1. 2后，下層輥道1. 2放滿了澆鑄后的模殼，熱交換主要在上下層模殼之間進行。 再經過1-2批澆鑄后模殼進入下層輥道1. 2，備用電源自動斷電，熱交換爐1進入正常作 業，預計啟動作業耗時6.68-8小時。為了避免重復，啟動作業中沒有對生產線具體的作 業過程進行敘述，這些將在下列正常作業中進行敘述。 正常作業-
(1) 、進入正常作業程序時，熱交換爐1的上層輥道1. 1放滿待干燥和焙燒的模殼， 溫度從進口處2(T C遞增到出口處90(T C;下層輥道1.2放滿澆鑄后的模殼，溫度從進口 處1248° C遞減到出口處190° C;備用電源處于備用狀態，整個生產線等候出鋼澆鑄指令 而啟動。
(2) 、當熔化工部提前發出澆鑄信號后，在待焙燒的模殼的進料端，等候在升降機 構I 3上層的一盤待焙燒的模殼將連同托盤2 —起，被托盤推入機I 4推進熱交換爐1，與 此同時在待焙燒的模殼的出料端，另一盤焙燒到900。C的模殼，從熱交換爐l的上層輥道 1.1被推出并由托盤拉出機I5定位在已處于升起狀態的升降機構I16。在此前，托盤裝卸 機7己經在這個位置上方等待，當托盤2到位后，托盤裝卸機7抓鉤升起，將托盤2吊離 輥道并前進到聯動機10的裝料填砂工位上方，并將它卸在的標準砂箱內，然后托盤裝卸 機7升起在上方等候。
(3) 、模殼及托盤2進入砂箱10. 1后，由填充砂給料器12進行填砂，與此同時， 設在砂箱10.1底部的三維振實臺13將填充砂振實。
(4) 、在填充砂振實后，聯動機10將把它運行到澆鑄工位，由電動澆鑄包11進行澆鑄。
(5) 、澆鑄結束后，聯動機10將自動把它運行到落砂工位，然后，等到鑄件冷卻到 預定溫度后，砂箱IO. l底部的放砂閥被自動打開，在三維振實臺13的作用下，砂箱內的 填充砂通過托盤2進行落砂，落砂后填充砂需要經過處理后再利用。
(6) 、落砂結束后，聯動機10將自動把它運行回到裝料填砂工位。
(7) 、托盤裝卸機7將澆鑄后的模殼連同托盤2—起，從砂箱IO.I中吊起并運送回 到已處于升起狀態的升降機構II6;升降機構II6下降至熱交換爐1的下層輥道L2，在托 盤推入機I19的作用下，澆鑄后的模殼連同托盤2被推入熱交換爐1的下層輥道1. 2內； 與此同時， 一盤經過熱交換后降溫后模殼被推出熱交換爐1，在托盤拉出機I18的作用下定位已處于下降狀態的升降機構I3;帶鑄件的模殼被卸下送往下道工序；托盤2在裝上 新模殼后，被升降機構3上升到熱交換爐1的上層輥道1. 1;等待新一輪的循環作業開始。
(8).在正常作業的過程中，難免因偶發事件而出現某些不正常狀況，這些都可以 采用啟動作業部分手段加以解決。
生產線的生產能力
(1) 、生產線的生產能力，受制于耗時最長的工位。其中澆鑄后的模殼，需要根據 鑄件不同壁厚，在砂箱中停留一段時間，才能落砂。因此，落砂工位需要6-15分鐘才能 完成一盤模殼作業，從而使生產線的生產能力被限制為每小時4-IO個托盤，或1000-2500 公斤鋼水。
(2) 、當生產線每小時澆鑄4盤模殼時，熱交換爐可進行的熱交換時間為3.75小時， 完全能夠滿足干燥和焙燒要求。當生產線每小時澆鑄10盤模殼時，熱交換爐可進行的熱 交換時間只有1.5小時，可能不夠滿足干燥和焙燒要求。因此，需要適當加長爐子或者如 圖1所示，采用2臺熱交換爐。
熱平衡
當澆鑄量達到1, 000公斤/時，澆鑄后模殼和待干燥和焙燒模殼之間的熱平衡如下 澆鑄后模殼蓄熱+1375. 38X1, 000=1, 375, 380千焦 (100%) 干燥和焙燒模殼-585. 05 X 1000= -585， 050千焦 (42. 5%)
熱交換爐熱損失采用硅酸鋁耐火纖維為這二種模殼熱交換爐的保溫材料。設爐體的厚度 為0.2米，長度為15米，外表面積為90平方米時，爐子的熱損失為-550X0.2/0.2X 90=49，500瓦，相當于-178,232千焦(13%)。(式中550為熱交換爐內，外平均溫度差° C; 0.2為爐體厚度米；0. 2為保溫材料的導熱系數，瓦/溫差。C X平方米；90為外表面
積平方米)，托盤熱損失托盤和模殼在爐內運行時，有溫度變化，而沒有熱損失。但是，
熱交換結束后，位于上層的托盤和模殼在出爐后，澆鑄前需要在爐外等待2分鐘左右，預 計溫度將從900° C下降為650° C;下層托盤及鑄件需要在爐外卸鑄件和裝新模殼而停留3 分鐘左右，預計溫度將從200° C下降為150° C; 二次爐外等待托盤熱損失為-0.703X
(900-650+200-150) X75/250X1000= -63,300千焦 (4.6%) 澆鑄前，模殼降溫熱損失-1.049X0. 5X (900-650) XI, 000= -131,125千焦(9.5%) 澆鑄后模殼及鑄件，在進入熱交換爐前降溫熱損失(設降溫為150°C)-(1. 049X0. 5+0. 703) X150X1000=-184，125千焦(13. 4%)
8澆鑄后模殼及鑄件的殘留熱1, 375， 380-585， 050-178， 232-63， 300-131,124-184， 125= -233， 549千焦(17%)
熱交換結束模殼及鑄件的平均溫度為233,549/1000/(1.049 X 0. 5+0. 703) =190. 26°C。可以直接送往清理工部進行清理作業。
達到上述熱平衡時，澆鑄后模殼蓄熱量可以滿足新模殼干燥和焙燒所需要，熱交換 爐可以不使用備用電加熱。當澆鑄量大于1000公斤/時，熱量更為充裕。
按一般情況，模殼的重量為鋼水的50%，它的含水量為10%，把這部分水干燥、氣化 并把它焙燒到暫C需要的熱量為0.50X0.1X2260+1.049X900X0.5=585.05千焦/公 斤鋼水。(注式中2260為水的汽化熱；1.049為模殼的平均比熱容)。當鋼水溫度為 1560T，澆鑄后模殼保留的熱量為1510X0.703+50X0.837+272=1375.38千焦/公斤鋼水 (注式中0.703和0.837分別為鋼和鋼水的比熱容，272為鋼的熔化潛熱)。它和模殼 焙燒需要的熱量之比為100:42.5。采用連續作業，并在運輸設施中考慮保溫措施，使模殼 澆鑄前溫度從900 °C降低到650°C。則澆鑄后模殼和鑄件的平均溫度為1375.38+1.049 X650X0. 5/(1. 049X0. 5+0. 703)=1716. 3/1. 227=1398. 78°C。采取類似措施，控制澆鑄后 的模殼，進入熱交換爐前整體溫度降為150°C，保持在1248。C左右，使它有足夠的溫度梯 度來干燥和焙燒模殼。當工藝要求進一步降低澆鑄前模殼溫度時，澆鑄后模殼溫度也將相 應降低。以上數據和理論分析進一步證明了本發明的顯著優點和有益效果。
以上實施例僅為本發明的較佳實施實例，本發明還允許有其它變化，如所述熱交換爐 1內同時放置的待焙燒的模殼數量與澆鑄后的模殼數量也可以不相等。在所述上層輥道1.1 位于下層輥道1.2的下方，左右前后偏一點都可以實現；凡在權利要求l的范圍內的，均 在本發明的權利要求的保護范圍內。
權利要求
1、一種節能型熔模鑄造模殼焙燒方法，其特征在于，包括以下步驟①、在熱交換爐(1)內的上層輥道(1.1)放滿裝有待焙燒的模殼的托盤(2)，在熱交換爐(1)的下層輥道(1.2)放滿裝有澆鑄后的模殼的托盤(2)；②、利用澆鑄后的模殼的蓄熱對待焙燒的模殼進行焙燒；③、將裝有待焙燒的模殼的托盤(2)從進料端逐批通過托盤推入機I(4)推入到熱交換爐(1)內的上層輥道(1.2)上，同時將數量相等的裝有焙燒后的模殼的托盤(2)從出料端推出，并由托盤拉出機I(5)拉到升降機構II(6)上；④、將裝有焙燒后的模殼的托盤(2)通過托盤裝卸機(7)從升降機構II(6)吊離到聯動機(10)上，接著在聯動機(10)上完成填砂、澆鑄、落砂，將澆鑄后的模殼通過托盤裝卸機(7)從聯動機(10)吊回到升降機構II(6)上；⑤、將裝有澆鑄后的模殼的托盤(2)通過升降機構II(6)從熱交換爐(1)的待焙燒的模殼的出料端的高度下降到澆鑄后的模殼的進料端的高度；⑥、將裝有澆鑄后的模殼的托盤(2)從進料端逐批通過托盤推入機II(9)推入到熱交換爐(1)內的下層輥道(1.2)上，同時將數量相等的裝有冷卻后的模殼的托盤(2)從出料端推出，并由托盤拉出機II(8)拉到升降機構I(3)上；⑦、將裝有待焙燒的模殼的托盤(2)通過升降機構I(3)從熱交換爐(1)的冷卻后的模殼的出料端的高度上升到待焙燒的模殼的進料端的高度。
2、 根據權利要求1所述的節能型熔模鑄造模殼干燥焙燒方法，其特征在于將所述 上層輥道(1.1)設在下層輥道(1.2)的正上方。
3、 根據權利要求1所述的節能型熔模鑄造模殼干燥焙燒方法，其特征在于在熱交 換爐(1)內放置數量相等的待焙燒的模殼和澆鑄后的模殼。
全文摘要
本發明公開了一種節能型熔模鑄造模殼焙燒方法，包括以下步驟在熱交換爐(1)內的上層輥道(1.1)放滿裝有待焙燒的模殼的托盤(2)，在熱交換爐(1)的下層輥道(1.2)放滿裝有澆鑄后的模殼的托盤(2)；利用澆鑄后的模殼的蓄熱對待焙燒的模殼進行焙燒；將裝有待焙燒的模殼的托盤(2)推入到上層輥道(1.2)上，將裝有焙燒后的模殼在聯動機(10)上完成填砂、澆鑄、落砂；將裝有澆鑄后的模殼的托盤(2)推入到下層輥道(1.2)上。該方法系統熱效率高、能耗低、成本低。
文檔編號B22C9/12GK101618431SQ200910101260
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月23日 優先權日2009年7月23日
發明者應寒冰, 王濤偉 申請人:應寒冰