專利名稱：節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鑄造裝置，具體講是一種節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置。
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900-110(TC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。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。
實用新型內容本實用新型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裝置。本實用新型的技術方案是，提供一種以下結構的節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置， 包括熱交換爐，所述熱交換爐內設有用于放置待焙燒的模殼的托盤的上層輥道和用于放置 澆鑄后的模殼的托盤的下層輥道，所述熱交換爐的待焙燒的模殼進料端的上層輥道的外側 設有托盤推入機I，所述熱交換爐的待焙燒的模殼出料端的上層輥道的外側設有托盤拉出 機I ；所述熱交換爐的澆鑄后的模殼進料端的下層輥道的外側設有托盤推入機II，所述熱 交換爐的澆鑄后的模殼出料端的下層輥道的外側設有托盤拉出機II ；所述熱交換爐兩端 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I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II，所述熱交換爐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，所述升降機構II上方設有能將托盤在升降機構II和聯動機之間 吊動的托盤裝卸機。采用以上結構后，本實用新型與現有技術相比，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從進料端的上層輥道推 入，在出料端裝有焙燒后的模殼的托盤從上層輥道推出，并由托盤拉出機拉到升降機構II 上，澆鑄后的模殼連同托盤通過托盤推入機推入到下層輥道的一端，對等在下層輥道的另 一端的冷卻后的模殼連同托盤被推出，并由托盤拉出機定位到升降機構I上，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II上，增加機械化程度，減少熱損失。綜上所述，本實用新型無需再使用電加熱或煤加熱，使系統熱效率高， 使能耗低、也不會使設備成本增加。作為改進，所述熱交換爐內放置的待焙燒的模殼數量與放置的澆鑄后的模殼數量相等，保證待焙燒的模殼有足夠熱源。作為改進，所述上層輥道位于下層輥道的正下方，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，所述熱交換爐設有保溫隔熱裝置，使熱交換爐具有良好的保溫隔熱效果.
附圖1為本實用新型的節能型熔模鑄造模殼干燥焙燒裝置(二臺熱交換爐)的結構示意圖。附圖2為圖1的A-A剖面示意圖；附圖3為圖1的B-B剖面示意圖；附圖4為圖1的C-C剖面示意圖；附圖5為本實用新型的節能型熔模鑄造模殼干燥焙燒裝置的聯動機的俯視示意 圖；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1，4、 托盤推入機I，5、托盤拉出機I，6、升降機構II，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。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型的節能型熔模鑄造模殼干燥焙燒裝置，包括熱 交換爐1，所述熱交換爐內1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14，所述熱交換爐1的待焙 燒的模殼出料端的上層輥道1. 1的外側設有托盤拉出機15 ；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119，所述熱交換爐1的澆鑄后的模殼出料 端的下層輥道1. 2的外側設有托盤拉出機118 ；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10，聯動機10由三個砂箱10. 1組成，砂箱10. 1尺寸為1200X 1000X500，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13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116，所述升降機構13和升 降機構116為常規市售設備。所述升降機構116上方設有能將托盤2在升降機構116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。所述熱交換爐1內放置的待焙燒的模殼數量與放置的澆鑄后的模殼數量相等。所述上層輥道1. 1位于下層輥道1. 2的正下方 。所述熱交換爐1設有保溫隔熱裝置。本實用新型的節能型熔模鑄造模殼干燥焙燒裝置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。本實用新型需要經過啟動作業，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13及托盤推入機14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. 75X7X0. 2X200X0. 67X (980-20) X0. 5+3. 75X250X585. 05+3. 75X7 5X2X0. 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20°C遞增到出口處900°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13上層的一盤待焙燒的模殼將連同托盤2 —起，被托盤推入機14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1的上層輥道1. 1 被推出并由托盤拉出機15定位在已處于升起狀態的升降機構116。在此前，托盤裝卸機7已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10. 1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10. 1中吊起并運送回 到已處于升起狀態的升降機構116 ；升降機構116下降至熱交換爐1的下層輥道1. 2，在托 盤推入機119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15的作用下定位 已處于下降狀態的升降機構13 ；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4-10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-585·05X1000 = -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-550Χ0· 2/0. 2X90 = 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90(TC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20(TC下降為150°C ；二次爐外等待托盤熱損失為-0. 7 03X (900-650+200-150) X75/250X 1000 = -63，300 千焦(4. 6% )澆鑄前，模殼降溫熱損 失-1. 049X0. 5X (900-650) X 1，000 = -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) X 150X1000 = -184，125 千焦(13. 4% )澆鑄后模殼及鑄件的殘留熱1，375，380-585, 050-178，232-63，300-131，12 4-184，125 = -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. 049X0. 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900°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1560°C，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. 049X650X0. 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實用新型的顯著優點和有 益效果。以上實施例僅為本實用新型的較佳實施實例，本實用新型還允許有其它變化，如 所述的熱交換爐的上層輥道1. 1和下層輥道1. 2也可以平行設置；所述待焙燒的模殼和澆 鑄后的模殼也可以直接放在上層輥道1. 1和下層輥道1. 2上；所述熱交換爐1的進料端的 上層輥道1. 1和下層輥道1. 2上的模殼通過手工加輔助工具取出或推入，也能實現逆向運 行，當然順向運行也能實現熱交換；焙燒后的模殼通過常規方法進行填砂、澆鑄、落砂也能 實現。托盤2通過常規的吊車或叉車也能在熱交換爐1和聯動機10之間移動；在熱交換爐 1的兩端也可以設置吊車；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。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1的范圍內的，均在本實用新型的權利要求的保護范圍內。
權利要求一種節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置，包括熱交換爐(1)，其特征在于所述熱交換爐內(1)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)，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)，所述熱交換爐(1)的待焙燒的模殼出料端的上層輥道(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II(9)，所述熱交換爐(1)的澆鑄后的模殼出料端的下層輥道(1.2)的外側設有托盤拉出機II(8)；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I(3)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II(6)，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(10)，所述升降機構II(6)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)。
2.根據權利要求1所述的節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置，其特征在于所述熱交換爐 (1)內放置的待焙燒的模殼數量與放置的澆鑄后的模殼數量相等。
3.根據權利要求1所述的節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置，其特征在于所述上層輥道 (1. 1)位于下層輥道(1. 2)的正下方。
4.根據權利要求1所述的節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置，其特征在于所述熱交換爐 (1)設有保溫隔熱裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種節能型熔模鑄造模殼焙燒裝置，包括熱交換爐(1)，所述熱交換爐內(1)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)，所述熱交換爐(1)的外側設有托盤推入機I(4)和托盤拉出機I(5)、托盤推入機II(9)、托盤拉出機II(8)；所述熱交換爐(1)兩端設有升降機構I(3)和升降機構II(6)，所述熱交換爐(1)的外側設有能對焙燒后的模殼進行填砂、澆鑄、落砂的聯動機(10)，所述升降機構II(6)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)。該裝置系統熱效率高、能耗低、成本低。
文檔編號B22C9/04GK201552282SQ20092019014
公開日2010年8月18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