Pep_Set树脂旧砂的焙烧再生_朱旭东

Pep-Set树脂旧砂的焙烧再生

朱旭东，董 鄂

（无锡锡南铸造机械有限公司，江苏 无锡 214028）

摘要：根据铸造旧砂的不同来源和性质，以及旧砂再生不同的用途，有不同的再生工艺，采用不同的再生设备。即使同一种旧砂，例如Pep-Set自硬树脂砂旧砂通常要求作型砂使用时，只须部分再生（部分地去除砂粒表面的薄膜）。而作为芯砂使用，则须完全再生（全部地去除砂粒表面的薄膜），要求完全再生的树脂砂旧砂，必须采用焙烧+机械的联合再生方法，本文重点介绍了Pep-Set树脂砂旧砂的焙烧再生及其应用。

关键词：Pep-Set树脂砂；旧砂；焙烧；再生

1 前言

酚醛尿烷树脂自硬砂与呋喃树脂自硬砂、碱酚醛树脂自硬砂是目前树脂自硬砂铸造中三种最常用的树脂自硬砂。

酚醛尿烷树脂是1968年由美国Ashland Chemical Ltd开发的，由于该粘结剂系统中，采用了一种专利的苯基醚酚醛（Polybenzylic Ether Phenolic,缩写PEP）树脂，故这种工艺简称为Pep-Set法，该法在北美、西欧应用十分广泛。我国东汽、重庆康明斯等厂家应用该工艺大量生产柴油机缸体、缸盖等铸件。这种型砂的粘结剂由三部份组成：部分Ⅰ——苯基醚酚醛树脂；部分Ⅱ——聚异氰酸脂；部分Ⅲ——液体叔胺（固化剂）。

这种型（芯）砂的特点是：

（1）可使用时间长。高达型（芯）砂起模时间的75%，远高于常用的呋喃树脂砂，有利于混合料硬化前的造型制芯操作。

（2）型（芯）砂的流动性好，能适应复杂铸件的造型和制芯。这也正是它多用于生产发动机缸体、缸盖等复杂铸件的原因之一。

（3）硬化反应几乎是在表面和内部同时进行，即整体硬化。而且硬化进行很快，不受形状、壁厚的制约，因而有利缩短起模时间，提高生产效率，必要时，1小时内可以合箱浇注。

正是由于上述特点，Pep-Set尤其适应于生产批量较大的中、小尺寸的复杂铸件，如发动机的缸体、缸盖、凸轮轴等的生产，我国东风汽车公司铸造一厂、重庆康明斯发动机有限公司均采用该工艺生产美国康明斯柴油机缸体、缸盖等铸件。显然，在Pep-Set树脂自硬砂的大量生产中，旧砂再生对于铸件质量、成本、环保同样具有十分重要的意义。

目前，采用Pep-Set树脂砂生产柴油机缸体的生产线，其旧砂的再生工艺流程和设备如图1所示。

图1 Pep-Set 树脂砂再生工艺流程图

图2 间隙式旧砂沸腾焙烧炉

2 间隙式沸腾焙烧炉

对于这种单一的Pep-Set 树脂砂旧砂的再生，根据现场生产要求，即再生后作为冷芯盒的制芯用砂使用，必须完全去除砂粒表面的树脂模（“完全再生”）。目前，只有通过焙烧的方法才是最有效的，而且通过生产实践和应用已经证明了是成功的。

2.1原 理

间隙式沸腾焙烧炉的工作原理是利用燃气或燃油形成的高温火焰直接灼烧沸腾状态的旧砂，加上旧砂本身残留树脂在富氧条件下的充分燃烧和气化，使焙烧炉膛内达到一定高温以及在沸腾状态下，砂粒之间的冲撞摩擦使砂粒表面的粘结剂膜脆化、散裂、剥离、完全被去除。为了保证在一定温度下，均匀而充分的焙烧，全过程是间隙式即批量式地进行的。

2.2结 构

间隙式沸腾焙烧炉由炉体（外壳）、炉膛、定量给砂机构、套式螺旋热交换器，燃烧机组、沸腾床、出料料位计、卸砂孔板闸阀机构、温度测量系统、除尘系统、电气控制系统等几部分组成（见图2）。

焙烧炉与冷却、筛分、输送设备组成旧砂焙烧再生系统，如见图3所示。

经机械再生系统再生的Pep-Set 旧砂，一部份送到混砂机旧砂斗；一部分进入焙烧再生、冷却、筛分后进入冷芯盒砂库作为冷芯盒制芯用砂；焙烧再生后的另一小部分输送到连续式混砂机上的新砂斗用作连续式混砂机代替添加的新砂使用。 3 应用

（1）间隙式沸腾焙烧炉除用于Pep-Set 树脂旧砂的完全再生，还可用于其它单一的或混合的树脂砂的旧砂的完全再生，特别是混有冷热芯盒树脂砂的潮模砂旧砂的焙烧再生。与此同时，树脂、煤粉等有机物也在送风、富氧条件下参与燃烧，提供热能。再生后砂主要用于冷、热芯盒制芯用砂、制备复膜砂用砂或潮模砂造型以及树脂砂造型用的补加新砂的替代用砂。

（2）焙烧温度对于潮模砂旧砂（含有冷、热芯盒树脂砂、膨润土及煤粉），根据旧砂中不同种类的旧砂比例，采用600～700℃的焙烧温度是最合适的。生产率：1～3t/h。

图3 旧砂焙烧炉与热法再生线

（3）在采用该间隙式沸腾焙烧炉进行单一Pep-Set树脂砂旧砂焙烧再生时，其再生前后砂粒形貌比较见图3～图5，取得了预期的效果，焙烧再生后的砂用于冷芯盒和造型补充新砂的替代用砂。

图3 Pep-Set树脂砂旧砂焙烧再生前的不同放大倍数（左、右图）的颗粒的形貌

图4 Pep-Set树脂砂旧砂间隙式沸腾焙烧炉焙烧后的不同放大倍数（左、右图）的砂粒的形貌

图5 新砂（原砂）的不同放大倍数（左、右图）的颗粒的形貌

显然，经焙烧再生后的Pep-Set树脂砂旧砂的表面粘结剂膜已完全烧去，砂粒发亮、发白，形貌已完全近似新砂。