高温热旧砂增湿均化冷却机的研究设计

吴 剑

（江阴智铭铸造装备应用技术设计室，江苏江阴214400）

铸造生产过程中，规模型的生产线通常需要大量的新砂、旧砂和辅助材料作为造型、制芯的工艺材料，而旧砂的用量占有很大比例。

在浇注后的落砂工序，快节奏的生产过程又产生大量的高温热旧砂，特别是自硬砂铸造工艺的大型铸件产生的高温热旧砂在200°C左右。快速降温过程对砂再生回用而言是一个高难度的砂处理工艺环节。

在砂处理旧砂冷却工序中，通常采用振动式（或流化式）沸腾冷却装置来实现旧砂冷却，虽然也采用了增湿处理，但冷却效果有限、通过能力有限、不易均化、出现粘和堵的现象，不能实现快速冷却[1]。

通过工厂工艺实践，在进入沸腾冷却装置前，提前进行增湿汽化、搅拌均化的快速降温的处理，有效地提高了沸腾冷却装置（包括振动沸腾冷却装置、沸腾冷却流化床、双盘冷却机）的冷却效果。粘土砂铸造工艺的热旧砂温度不是很高时可以不采用。这就形成了二种不同类型的旧砂冷却预处理工艺装备。

1 卧式双轴搅拌增湿机

一种卧式双轴搅拌增湿机，可适用于中小型砂处理能力的热旧砂降温预处理工序，目前应用的比较多。

其结构特点：该装置由电动机、减速器、同步齿轮、搅拌轴、搅拌叶片、室体、机架和轴承座组成。室体采用双层隔套形式的设计，通过循环冷却水和增湿搅拌的方式达到双重冷却的效果。搅拌轴（叶片）通过同步齿轮实现相对旋转，达到搅拌和对流的目的。汽化热气流通过排风口排放（连接除尘系统）。但此设备也有不足之处，比如处理能力较低、没有均化的功能和热交换过程空间有限。

主要技术参数：

（1）电动机功率：18.5kW；

（2）搅拌轴转速：52.35r/min；

图1 卧式双轴搅拌增湿机

（3）室体内净尺寸（长×宽）：1600mm×750 mm；

（4）处理能力：～30t/h。

图2 高温热旧砂增湿均化冷却机

2 滚筒式增湿均化冷却机

一种滚筒式增湿均化冷却机，可适用于大中型生产能力的高温热旧砂快速降温预处理工序。该装置由驱动电机、减速器、链传动系统、滚筒体、托辊、进料口和机架组成。设计采用封闭式工作状态，高温热旧砂进入滚筒体内，快速增湿、翻滚、松散、汽化、均化、透筛，其热交换空间大，达到快速冷却。汽化后的热气流由除尘排风口排放，经透筛后的旧砂（含有部分余热和粉尘）再进入沸腾冷却装置进一步进行砂冷却处理。其处理能力较大，冷却效果更好[2]。

汽化后的热气流由于粉尘和饱和水气比较大，在进入除尘系统前应进行一次过渡的冷凝降水处理，以降低热气流饱和水气的含水量和粉尘。一般可选择旋风冷凝器来降水、降尘处理，可有效防止布袋除尘器的粉尘凝结，这是处理饱和水气的一个必要措施。

主要技术参数：

（1）电动机功率：15kW；

（2）滚筒体转速：5.5r/min；

（3）滚筒体内尺寸：ø1250mm×1600mm；

（4）处理能力：＞40t/h。

这二种类型的热旧砂冷却机，可配套应用于不同砂型的高温热旧砂的快速降温预处理，特别适用于自硬砂铸造工艺的旧砂再生回用处理的工序上。由于砂温冷却是通过空气热交换方式来实现的，所以必须具有合理的热交换空间，才能有好的冷却效果。另外除尘系统的合理选择也是非常必要的，可以避免二次污染。

3 结束语

由于铸造生产的环境污染和原砂资源问题的突显，已经直接影响铸造产业生态发展的前景。所以，必须重视砂再生回用，重视绿色环保、资源再利用的创新发展理念。

目前，铸造产业的生产已趋于规模化，复杂的旧砂再生工艺与技术装备也逐步成熟和完善。所以，在铸造车间技术改造、新的工厂设计上合理选择、应用砂再生工艺装备非常重要。