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Refusión de aleaciones de fundición de desecho. Esquema tecnológico del proceso de regeneración mecánica Residuos de fundición

En la fundición utilizan residuos de producción propia (recursos de trabajo) y residuos procedentes del exterior (recursos commodities). En la preparación de los residuos se realizan las siguientes operaciones: selección, separación, corte, envasado, deshidratación, desengrasado, secado y briqueteado. Para la refundición de residuos se utilizan hornos de inducción. La tecnología de refundición depende de las características de los residuos - el grado de la aleación, el tamaño de las piezas, etc. Atención especial debe darse a la refundición de chips.

ALEACIONES DE ALUMINIO Y MAGNESIO.

más grupo grande Los residuos de aluminio son virutas. Su fracción de masa en la cantidad total de residuos alcanza el 40%. El primer grupo de residuos de aluminio incluye chatarra y residuos de aluminio sin alear;
el segundo grupo incluye chatarra y desperdicios de aleaciones forjadas con bajo contenido de magnesio [hasta 0,8% (fracción en peso)];
en el tercero, chatarra y desperdicios de aleaciones forjadas con un mayor contenido de magnesio (hasta 1,8%);
en el cuarto, aleaciones de fundición de desecho con un bajo contenido de cobre (hasta 1,5%);
en el quinto, aleaciones de fundición con un alto contenido de cobre;
en el sexto, aleaciones deformables con un contenido de magnesio de hasta 6,8%;
en el séptimo, con un contenido de magnesio de hasta el 13%;
en el octavo - aleaciones forjadas con un contenido de zinc de hasta 7,0%;
en el noveno - aleaciones de fundición con un contenido de zinc de hasta el 12%;
en el décimo - el resto de las aleaciones.
Para volver a fundir grandes residuos grumosos, se utilizan hornos eléctricos de canal y de crisol de inducción.
Las dimensiones de las piezas de carga durante la fusión en hornos de crisol de inducción no deben ser inferiores a 8-10 cm, ya que es con estas dimensiones de las piezas de carga que se libera la máxima potencia debido a la profundidad de penetración de la corriente. Por lo tanto, no se recomienda realizar la fusión en dichos hornos con carga pequeña y virutas, especialmente cuando se funde con carga sólida. Los grandes residuos de producción propia suelen tener una mayor resistencia eléctrica en comparación con los metales primarios originales, lo que determina el orden en el que se carga la carga y la secuencia en la que se introducen los componentes durante el proceso de fusión. Primero, se cargan grandes desechos grumosos de su propia producción y luego (a medida que aparece el baño líquido), los componentes restantes. Cuando se trabaja con una gama limitada de aleaciones, la fusión con un baño de líquido de transición es la más económica y productiva; en este caso, es posible utilizar pequeñas cargas y virutas.
En los hornos de canal de inducción, se derriten los desechos de primer grado: piezas defectuosas, lingotes, productos semiacabados grandes. Los desechos de segundo grado (virutas, salpicaduras) se funden previamente en hornos de crisol de inducción o de combustible con vertidos en lingotes. Estas operaciones se realizan para evitar un crecimiento excesivo intensivo de los canales con óxidos y el deterioro de la operación del horno. El mayor contenido de silicio, magnesio y hierro en los productos de desecho tiene un efecto particularmente negativo sobre el crecimiento excesivo de los canales. El consumo de electricidad durante la fusión de desechos y chatarra densa es de 600 a 650 kWh/t.
Las virutas de aleaciones de aluminio se vuelven a fundir con el posterior vertido en lingotes o se agregan directamente a la carga durante la preparación de la aleación de trabajo.
Al cargar la aleación base, las virutas se introducen en la masa fundida en briquetas oa granel. La formación de briquetas aumenta el rendimiento del metal en un 1,0%, pero es más económico introducir astillas a granel. La introducción de virutas en la aleación de más del 5,0% no es práctica.
La refundición de virutas con vertido en lingotes se lleva a cabo en hornos de inducción con un "pantano" con un sobrecalentamiento mínimo de la aleación por encima de la temperatura de liquidus en 30-40 ° C. Durante todo el proceso de fusión, se introduce un fundente en el baño en pequeñas porciones, la mayoría de las veces con la siguiente composición química, % (fracción de masa): KCl -47, NaCl-30, NO3AlF6 -23. El consumo de flujo es del 2,0 al 2,5% de la masa de la carga. Al fundir virutas oxidadas, se forma un gran número de escoria seca, el crisol crece demasiado y la potencia activa liberada disminuye. El crecimiento de escoria con un espesor de 2,0 a 3,0 cm conduce a una disminución de la potencia activa en un 10,0 a 15,0 % La cantidad de virutas prefundidas utilizadas en la carga puede ser mayor que con la adición directa de virutas a la aleación.

ALEACIONES REFRACTARIAS.

Para la refundición de residuos de aleaciones refractarias, se utilizan con mayor frecuencia hornos de haz de electrones y de arco con una potencia de hasta 600 kW. La tecnología más productiva es la refundición continua con desbordamiento, cuando la fusión y el refinado se separan de la cristalización de la aleación, y el horno contiene cuatro o cinco cañones de electrones de varias capacidades distribuidos entre el hogar enfriado por agua, el molde y el cristalizador. Cuando se vuelve a fundir el titanio, el baño líquido se sobrecalienta entre 150 y 200 ° C por encima de la temperatura de liquidus; se calienta el calcetín de drenaje del molde; la forma puede ser fija o giratoria alrededor de su eje con una frecuencia de hasta 500 rpm. La fusión tiene lugar a una presión residual de 1,3-10~2 Pa. El proceso de fusión comienza con la fusión del cráneo, después de lo cual se introduce la chatarra y un electrodo consumible.
Cuando se funde en hornos de arco, se utilizan dos tipos de electrodos: no consumibles y consumibles. Cuando se usa un electrodo no consumible, la carga se carga en un crisol, generalmente de cobre o grafito enfriado con agua; como electrodo se utiliza grafito, tungsteno u otros metales refractarios.
A una potencia dada, la fusión de varios metales difiere en la velocidad de fusión y el vacío de trabajo. La fusión se divide en dos períodos: calentar el electrodo con un crisol y la fusión real. La masa del metal drenado es entre un 15 y un 20 % menor que la masa del metal cargado debido a la formación de una calavera. El desperdicio de los componentes principales es 4.0-6.0% (participación de mayo).

ALEACIONES DE NIQUEL, COBRE Y COBRE-NIQUEL.

Para obtener ferroníquel, la refundición de materias primas secundarias de aleaciones de níquel se realiza en hornos de arco eléctrico. El cuarzo se utiliza como fundente en una cantidad del 5 al 6% de la masa de la carga. A medida que la mezcla se derrite, la carga se asienta, por lo que es necesario volver a cargar el horno, a veces hasta 10 veces. Las escorias resultantes tienen un alto contenido de níquel y otros metales valiosos (tungsteno o molibdeno). Posteriormente, estas escorias se procesan junto con el mineral de níquel oxidado. La salida de ferroníquel es aproximadamente el 60% de la masa de la carga sólida.
Para el procesamiento de desechos metálicos a partir de aleaciones resistentes al calor, se lleva a cabo la fusión por oxidación-sulfuración o la fusión extractiva en magnesio. En este último caso, el magnesio extrae níquel, no extrayendo prácticamente tungsteno, hierro y molibdeno.
Cuando se procesan desechos de cobre y sus aleaciones, se obtienen con mayor frecuencia bronce y latón. La fundición de los bronces al estaño se realiza en hornos de reverbero; latón - en inducción. La fusión se lleva a cabo en un baño de transferencia, cuyo volumen es del 35-45% del volumen del horno. Al fundir latón, primero se cargan virutas y fundente. El rendimiento del metal adecuado es del 23 al 25%, el rendimiento de la escoria es del 3 al 5% de la masa de la carga; el consumo de electricidad varía de 300 a 370 kWh/t.
Al fundir bronce al estaño, en primer lugar, también se carga una pequeña carga: virutas, estampados, redes; por último, pero no menos importante, la chatarra voluminosa y los residuos grumosos. La temperatura del metal antes del vertido es de 1100 a 1150 °C. La extracción de metal en productos terminados es del 93-94,5%.
Los bronces sin estaño se funden en hornos rotatorios de reflexión o de inducción. Para proteger contra la oxidación, se utilizan carbón vegetal o criolita, espato flúor y carbonato de sodio. La tasa de flujo del flujo es 2-4% de la masa de la carga.
En primer lugar, los componentes de fundente y aleación se cargan en el horno; por último, pero no menos importante, los residuos de bronce y cobre.
La mayoría de las impurezas dañinas en las aleaciones de cobre se eliminan purgando el baño con aire, vapor o introduciendo incrustaciones de cobre. El fósforo y el litio se utilizan como desoxidantes. La desoxidación de fósforo de los latones no se usa debido a la alta afinidad del zinc por el oxígeno. La desgasificación de las aleaciones de cobre se reduce a la eliminación del hidrógeno de la masa fundida; se realiza mediante purga con gases inertes.
Para fundir aleaciones de cobre y níquel, se utilizan hornos de canal de inducción con revestimiento ácido. No se recomienda agregar virutas y otros desechos pequeños a la carga sin volver a fundir previamente. La tendencia de estas aleaciones a cementarse impide el uso de carbón vegetal y otros materiales carbonosos.

ALEACIONES DE ZINC Y FUSIÓN.

La refundición de aleaciones de zinc de desecho (bebederos, virutas, salpicaduras) se lleva a cabo en hornos de reverbero. Las aleaciones se limpian de impurezas no metálicas refinando con cloruros, soplando con gases inertes y filtrando. Cuando se refina con cloruros, se introducen en la masa fundida 0,1–0,2 % (pueden compartir) de cloruro de amonio o 0,3–0,4 % (pueden compartir) hexacloroetano con una campana a 450–470 °C; en el mismo caso, el refinado se puede realizar agitando la masa fundida hasta que cese el desprendimiento de productos de reacción. Luego, se lleva a cabo una purificación más profunda de la masa fundida mediante filtrado a través de filtros de grano fino hechos de magnesita, una aleación de fluoruros de magnesio y calcio, y cloruro de sodio. La temperatura de la capa del filtro es de 500 °C, su altura es de 70 a 100 mm y el tamaño del grano es de 2 a 3 mm.
La refundición de desechos de aleaciones de estaño y plomo se lleva a cabo bajo una capa de carbón vegetal en crisoles de hornos de hierro fundido con cualquier calentamiento. El metal resultante se refina a partir de impurezas no metálicas con cloruro de amonio (se agrega 0.1-0.5%) y se filtra a través de filtros granulares.
La refundición de los residuos de cadmio se lleva a cabo en crisoles de hierro fundido o grafito-chamota bajo una capa de carbón vegetal. Para reducir la oxidabilidad y la pérdida de cadmio, se introduce magnesio. La capa de carbón se cambia varias veces.
Es necesario observar las mismas medidas de seguridad que cuando se funden aleaciones de cadmio.

Ecología de la fundición / ...

Fundición problemas ambientales
y formas de su desarrollo

Cuestiones ambientales ahora pasan a primer plano en el desarrollo de la industria y la sociedad.

Los procesos tecnológicos para la fabricación de piezas de fundición se caracterizan por un gran número de operaciones, durante las cuales se liberan polvo, aerosoles y gases. El polvo, cuyo componente principal en las fundiciones es la sílice, se forma durante la preparación y regeneración de las arenas de moldeo y macho, la fusión de aleaciones de fundición en varias unidades de fusión, la liberación de metal líquido del horno, su extracción fuera del horno. procesamiento y vertido en moldes, en la sección de extracción de fundición, en los tocones de proceso y limpieza de piezas fundidas, en la preparación y transporte de materias primas a granel.

En el aire de las fundiciones, además del polvo, hay grandes cantidades de óxidos de carbono, dióxido de carbono y dióxido de azufre, nitrógeno y sus óxidos, hidrógeno, aerosoles saturados con óxidos de hierro y manganeso, vapores de hidrocarburos, etc. Las fuentes de contaminación se están derritiendo. unidades, hornos de tratamiento térmico, secador de moldes, varillas y cucharones, etc.

Uno de los criterios de peligrosidad es la evaluación del nivel de olores. Sobre el aire atmosférico representa más del 70% del total efectos dañinos fundición . /1/

En la producción de 1 tonelada de fundición de acero y hierro fundido, alrededor de 50 kg de polvo, 250 kg de óxidos de carbono, 1,5-2 kg de óxidos de azufre y nitrógeno y hasta 1,5 kg de otros sustancias nocivas(fenol, formaldehído, hidrocarburos aromáticos, amoníaco, cianuros). Hasta 3 metros cúbicos ingresan a la cuenca de agua Aguas residuales y exportado a vertederos hasta 6 toneladas de residuos de arenas de moldeo.

Las emisiones intensas y peligrosas se forman en el proceso de fusión del metal. Emisión de contaminantes, composición química el polvo y los gases de escape es diferente y depende de la composición de la carga de metal y el grado de su contaminación, así como del estado del revestimiento del horno, la tecnología de fundición y la elección de los portadores de energía. Emisiones especialmente nocivas durante la fundición de aleaciones de metales no ferrosos (vapores de zinc, cadmio, plomo, berilio, cloro y cloruros, fluoruros solubles en agua).

El uso de aglutinantes orgánicos en la fabricación de machos y moldes provoca una importante liberación de gases tóxicos durante el proceso de secado, y especialmente durante el vertido del metal. Dependiendo de la clase de aglutinante, sustancias nocivas como amoníaco, acetona, acroleína, fenol, formaldehído, furfural, etc., pueden liberarse en la atmósfera del taller. proceso tecnológico: al hacer mezclas, curar machos y moldes, y enfriar machos después de sacarlos de las herramientas. /2/

Considere los efectos tóxicos en los seres humanos de las principales emisiones nocivas de la producción de fundición:

  • monóxido de carbono(clase de peligro - IV) - desplaza el oxígeno de la oxihemoglobina de la sangre, lo que impide la transferencia de oxígeno de los pulmones a los tejidos; causa asfixia, tiene un efecto tóxico sobre las células, interrumpe la respiración de los tejidos y reduce el consumo de oxígeno por los tejidos.
  • oxido de nitrógeno(clase de peligro - II) - irritan el tracto respiratorio y los vasos sanguíneos.
  • Formaldehído(clase de peligro - II) - una sustancia tóxica general que causa irritación de la piel y las membranas mucosas.
  • Benceno(clase de peligro - II) - tiene un efecto narcótico, parcialmente convulsivo, en el sistema nervioso central; el envenenamiento crónico puede conducir a la muerte.
  • Fenol(clase de peligro - II) - un veneno fuerte, tiene un efecto tóxico general, puede ser absorbido por el cuerpo humano a través de la piel.
  • Benzopireno C 2 0H 12(clase de peligro - IV) - un carcinógeno que causa mutaciones genéticas y cáncer. Formado durante la combustión incompleta del combustible. El benzopireno tiene una alta resistencia química y es altamente soluble en agua, desde las aguas residuales se propaga a largas distancias desde las fuentes de contaminación y se acumula en los sedimentos del fondo, plancton, algas y organismos acuáticos. /3/

Obviamente, en las condiciones de producción de fundición, se manifiesta un efecto acumulativo desfavorable de un factor complejo, en el que el efecto nocivo de cada ingrediente individual (polvo, gases, temperatura, vibración, ruido) aumenta dramáticamente.

Los desechos sólidos de la industria de la fundición contienen hasta un 90 % de arenas usadas para moldes y machos, incluidos moldes y machos rechazados; también contienen vertidos y escorias de los decantadores de equipos de limpieza de polvo y plantas de regeneración de mezclas; escoria de fundición; polvo abrasivo y que cae; materiales refractarios y cerámicos.

La cantidad de fenoles en las mezclas de residuos supera el contenido de otros sustancias toxicas. Los fenoles y formaldehídos se forman durante la destrucción térmica de las arenas de moldeo y macho, en las que las resinas sintéticas son el aglutinante. Estas sustancias son altamente solubles en agua, lo que crea un riesgo de que lleguen a los cuerpos de agua cuando son arrastradas por aguas superficiales (lluvia) o subterráneas.

Las aguas residuales proceden principalmente de instalaciones de limpieza hidráulica y electrohidráulica de fundiciones, hidrorregeneración de mezclas de residuos y colectores de polvo húmedo. Como regla general, las aguas residuales de la producción lineal se contaminan simultáneamente no con una, sino con varias sustancias nocivas. Además, un factor perjudicial es el calentamiento del agua utilizada en la fusión y el vertido (moldes enfriados por agua para colada en frío, colada a presión, colada continua de palanquillas perfiladas, bobinas de enfriamiento de hornos de crisol de inducción).

La entrada de agua caliente en los embalses abiertos provoca una disminución del nivel de oxígeno en el agua, lo que afecta negativamente a la flora y la fauna, y también reduce la capacidad de autolimpieza de los embalses. La temperatura de las aguas residuales se calcula teniendo en cuenta los requisitos sanitarios para que la temperatura del agua del río en verano como resultado de la descarga de aguas residuales no aumente más de 30 ° C. /2/

Una variedad de evaluaciones de la situación ambiental en varias etapas de la producción de fundición no permite evaluar la situación ambiental de toda la fundición, así como los procesos técnicos utilizados en ella.

Se propone introducir un único indicador de evaluación ambiental de la fabricación de piezas fundidas: emisiones de gases específicas del 1er componente a las emisiones de gases específicas dadas en términos de dióxido de carbono (gas de efecto invernadero) /4/

Las emisiones de gases en varias etapas se calculan:

  • durante la fusión- multiplicando las emisiones específicas de gases (en términos de dióxido) por la masa del metal fundido;
  • en la fabricación de moldes y machos- multiplicando las emisiones específicas de gases (en términos de dióxido) por la masa de la varilla (molde).

En el extranjero, durante mucho tiempo se ha acostumbrado a evaluar el respeto por el medio ambiente de los procesos de vertido de moldes con metal y solidificación de la fundición con benceno. Se encontró que la toxicidad condicional en base al equivalente de benceno, teniendo en cuenta la liberación no solo de benceno, sino también de sustancias como CO X, NO X, fenol y formaldehído, en varillas obtenidas por el proceso “Hot-box” es 40% mayor que en varillas obtenidas por el proceso "Cold-box-amin". /5/

El problema de prevenir la liberación de peligros, su localización y neutralización, la eliminación de desechos es especialmente agudo. A estos efectos, se aplica un conjunto de medidas ambientales, entre las que se incluye la utilización de:

  • para limpieza de polvo– parachispas, colectores de polvo húmedo, colectores de polvo electrostáticos, depuradores (hornos de cúpula), filtros de tela (hornos de cúpula, hornos de arco y de inducción), colectores de piedra triturada (hornos de arco eléctrico y de inducción);
  • para gases de cubilote de postcombustión– recuperadores, sistemas de depuración de gases, instalaciones de oxidación de CO a baja temperatura;
  • para reducir la liberación de arenas dañinas para moldes y núcleos– reducción del consumo de aglutinantes, aditivos oxidantes, aglutinantes y adsorbentes;
  • para desinfección de vertederos– disposición de vertederos, recuperación biológica, recubrimiento con una capa aislante, fijación de suelos, etc.;
  • para el tratamiento de aguas residuales– métodos de limpieza mecánicos, físico-químicos y biológicos.

De los últimos desarrollos, se llama la atención sobre las instalaciones bioquímicas de absorción para limpiar el aire de ventilación de sustancias nocivas creadas por científicos bielorrusos. materia orgánica en fundiciones con capacidad de 5, 10, 20 y 30 mil metros cúbicos/hora /8/. En términos de eficiencia combinada, respeto al medio ambiente, economía y confiabilidad operativa, estas plantas son significativamente superiores a las plantas de limpieza de gas tradicionales existentes.

Todas estas actividades están asociadas con costos significativos. Obviamente, es necesario, en primer lugar, luchar no con las consecuencias del daño por peligros, sino con las causas de su ocurrencia. Este debería ser el argumento principal al elegir direcciones prioritarias para el desarrollo de ciertas tecnologías en la producción de fundición. Desde este punto de vista, el uso de electricidad en la fundición de metales es más preferible, ya que las emisiones de las propias unidades de fundición son mínimas en este caso... Continuar el artículo>>

Artículo: Problemas ambientales de la producción de fundición y formas de su desarrollo.
Autor del artículo: Krivitsky V.S.(ZAO TsNIIM-Invest)

Iluminadomiotro productoOdstvo, una de las industrias cuyos productos son piezas fundidas obtenidas en moldes de fundición llenándolos con una aleación líquida. Los métodos de fundición producen en promedio alrededor del 40 % (en peso) de piezas en bruto para piezas de máquinas, y en algunas ramas de la ingeniería, por ejemplo, en la construcción de máquinas herramienta, la proporción de productos fundidos es del 80 %. De todas las palanquillas fundidas producidas, la ingeniería mecánica consume aproximadamente el 70%, la industria metalúrgica, el 20%, y la producción de equipos sanitarios, el 10%. Las piezas fundidas se utilizan en máquinas herramienta, motores de combustión interna, compresores, bombas, motores eléctricos, turbinas de vapor e hidráulicas, trenes de laminación y productos agrícolas. máquinas, automóviles, tractores, locomotoras, vagones. El uso generalizado de las piezas fundidas se explica por el hecho de que su forma es más fácil de aproximar a la configuración de los productos terminados que la forma de las piezas en bruto producidas por otros métodos, como la forja. Mediante la fundición es posible obtener piezas de trabajo de diversa complejidad con pequeñas tolerancias, lo que reduce el consumo de metal, reduce el costo de mecanizado y, en última instancia, reduce el costo de los productos. La fundición se puede utilizar para producir productos de casi cualquier masa, desde varios GRAMO hasta cientos T, con paredes de décimas de espesor milímetro hasta varios metro. Las principales aleaciones con las que se fabrican las piezas fundidas son: fundición gris, maleable y aleado (hasta el 75% en peso de todas las piezas fundidas), aceros al carbono y aleados (más del 20%) y aleaciones no ferrosas (cobre, aluminio, zinc y magnesio). El alcance de las piezas fundidas se amplía constantemente.

Residuos de fundición.

La clasificación de los residuos de producción es posible según varios criterios, entre los que se pueden considerar los siguientes como principales:

    por industria: metalurgia ferrosa y no ferrosa, extracción de minerales y carbón, petróleo y gas, etc.

    por composición de fase: sólido (polvo, lodo, escoria), líquido (soluciones, emulsiones, suspensiones), gaseoso (óxidos de carbono, nitrógeno, compuestos de azufre, etc.)

    por ciclos de producción - en la extracción de materias primas (rocas estériles y ovales), en enriquecimiento (relaves, lodos, ciruelas), en pirometalurgia (escorias, lodos, polvo, gases), en hidrometalurgia (soluciones, precipitación, gases).

    En una planta metalúrgica de ciclo cerrado (hierro fundido - acero - productos laminados), los residuos sólidos pueden ser de dos tipos: polvo y escoria. Muy a menudo, se utiliza la limpieza de gases húmedos, luego, en lugar de polvo, los desechos son lodos. Los más valiosos para la metalurgia ferrosa son los desechos que contienen hierro (polvo, lodos, incrustaciones), mientras que las escorias se utilizan principalmente en otras industrias.

Durante el funcionamiento de las principales unidades metalúrgicas se forma una mayor cantidad de polvo fino, constituido por óxidos de diversos elementos. Este último es capturado por las instalaciones de limpieza de gases y luego se introduce en el acumulador de lodos o se envía para su posterior procesamiento (principalmente como un componente de la carga de sinterización).

Ejemplos de residuos de fundición:

    fundición de arena quemada

    Escoria de horno de arco

    Chatarra de metales ferrosos y no ferrosos

    Residuos de aceite (aceites usados, lubricantes)

La arena de moldeo quemada (tierra de moldeo) es un desecho de fundición que, en términos de propiedades físicas y mecánicas, se aproxima a la marga arenosa. Se forma como resultado de aplicar el método de fundición en moldes de arena. Se compone principalmente de arena de cuarzo, bentonita (10%), aditivos de carbonato (hasta un 5%).

Elegí este tipo de residuos porque la eliminación de la arena usada es uno de los temas más importantes en la producción de fundición desde el punto de vista ambiental.

Los materiales de moldeo deben tener principalmente resistencia al fuego, permeabilidad a los gases y plasticidad.

La refractariedad de un material de moldeo es su capacidad para no fundirse ni sinterizarse cuando entra en contacto con el metal fundido. El material de moldeo más accesible y económico es la arena de cuarzo (SiO2), que es suficientemente refractaria para fundir la mayoría de los metales y aleaciones refractarios. De las impurezas que acompañan al SiO2, son especialmente indeseables los álcalis que, actuando sobre el SiO2 como fundentes, forman con él compuestos de bajo punto de fusión (silicatos), que se adhieren a la fundición y dificultan su limpieza. Al fundir hierro fundido y bronce, las impurezas nocivas en la arena de cuarzo no deben exceder el 5-7%, y para el acero, el 1,5-2%.

La permeabilidad a los gases de un material de moldeo es su capacidad para pasar gases. Si la permeabilidad al gas de la tierra de moldeo es deficiente, se pueden formar bolsas de gas (generalmente de forma esférica) en la fundición y provocar rechazos. Las conchas se encuentran durante el mecanizado posterior de la fundición al retirar la capa superior de metal. La permeabilidad a los gases de la tierra de moldeo depende de su porosidad entre los granos de arena individuales, de la forma y tamaño de estos granos, de su uniformidad y de la cantidad de arcilla y humedad que contenga.

La arena con granos redondeados tiene una mayor permeabilidad a los gases que la arena con granos redondeados. Los granos pequeños, ubicados entre los grandes, también reducen la permeabilidad a los gases de la mezcla, reduciendo la porosidad y creando pequeños canales sinuosos que impiden la liberación de gases. La arcilla, que tiene granos extremadamente pequeños, obstruye los poros. El exceso de agua también obstruye los poros y, además, al evaporarse al contacto con el metal caliente vertido en el molde, aumenta la cantidad de gases que deben atravesar las paredes del molde.

La fuerza de la arena de moldeo radica en la capacidad de mantener la forma que se le ha dado, resistiendo la acción de fuerzas externas (sacudidas, impacto de un chorro de metal líquido, presión estática del metal vertido en el molde, presión de los gases liberados del molde y metal durante el vertido, presión por contracción del metal, etc.).

La fuerza de la arena aumenta a medida que aumenta el contenido de humedad hasta cierto límite. Con un mayor aumento en la cantidad de humedad, la fuerza disminuye. En presencia de impurezas de arcilla en la arena de fundición ("arena líquida"), aumenta la resistencia. La arena aceitosa requiere un mayor contenido de humedad que la arena con un bajo contenido de arcilla ("arena pobre"). Cuanto más fino es el grano de arena y más angular su forma, mayor es la fuerza de la arena. Una fina capa de unión entre los granos de arena individuales se logra mediante una mezcla completa y prolongada de arena con arcilla.

La plasticidad de la arena de moldeo es la capacidad de percibir fácilmente y mantener con precisión la forma del modelo. La plasticidad es especialmente necesaria en la fabricación de fundiciones artísticas y complejas para reproducir los detalles más pequeños del modelo y preservar sus huellas durante la fundición del metal. Cuanto más finos sean los granos de arena y más uniformemente estén rodeados por una capa de arcilla, mejor llenarán los detalles más pequeños de la superficie del modelo y conservarán su forma. Con humedad excesiva, la arcilla aglutinante se licua y la plasticidad disminuye drásticamente.

Cuando se almacenan arenas de moldeo de desecho en un vertedero, se produce polvo y contaminación ambiental.

Para solucionar este problema, se propone llevar a cabo la regeneración de las arenas de moldeo gastadas.

Suplementos especiales. Uno de los tipos más comunes de defectos de fundición es el moldeado quemado y la arena del núcleo en la fundición. Las causas de las quemaduras son variadas: insuficiente resistencia al fuego de la mezcla, composición de grano grueso de la mezcla, selección inadecuada de pinturas antiadherentes, ausencia de aditivos especiales antiadherentes en la mezcla, coloración deficiente de los moldes, etc. Existen tres tipos de quemaduras: térmicas, mecánicas y químicas.

La adherencia térmica es relativamente fácil de eliminar cuando se limpian piezas fundidas.

La quemadura mecánica se forma como resultado de la penetración de la masa fundida en los poros de la arena y se puede eliminar junto con la costra de la aleación que contiene granos diseminados del material de moldeo.

Una quemadura química es una formación cementada con compuestos de bajo punto de fusión como las escorias que se producen durante la interacción de los materiales de moldeo con una masa fundida o sus óxidos.

Las quemaduras mecánicas y químicas se eliminan de la superficie de las piezas fundidas (se requiere un gran gasto de energía) o las piezas fundidas finalmente se rechazan. La prevención de quemaduras se basa en la introducción de aditivos especiales en la mezcla de moldeo o macho: carbón molido, virutas de amianto, fuel oil, etc., así como el recubrimiento de las superficies de trabajo de moldes y machos con pinturas antiadherentes, aerosoles, frotamiento o pastas que contienen materiales altamente refractarios (grafito, talco), que no interactúan a altas temperaturas con los óxidos de fusión, o materiales que crean un ambiente reductor (carbón molido, fuel oil) en el molde cuando se vierte.

Preparación de compuestos de moldeo. La calidad de una fundición artística depende en gran medida de la calidad de la arena de moldeo a partir de la cual se fabrica su molde. Por lo tanto, la selección de materiales de moldeo para la mezcla y su preparación en el proceso tecnológico de obtención de una fundición es importante. La arena de moldeo se puede preparar a partir de materiales de moldeo frescos y arena usada con una pequeña adición de materiales frescos.

El proceso de preparación de arenas de moldeo a partir de materiales de moldeo frescos consta de las siguientes operaciones: preparación de la mezcla (selección de materiales de moldeo), mezcla en seco de los componentes de la mezcla, humectación, mezcla después de la humectación, envejecimiento, aflojamiento.

Compilacion. Se sabe que las arenas de moldeo que cumplen con todas las propiedades tecnológicas de la arena de moldeo son raras en condiciones naturales. Por lo tanto, las mezclas, por regla general, se preparan seleccionando arenas con diferentes contenidos de arcilla, de modo que la mezcla resultante contenga la cantidad correcta de arcilla y tenga las propiedades tecnológicas necesarias. Esta selección de materiales para la preparación de la mezcla se denomina composición de la mezcla.

Agitador e hidratante. Los componentes de la mezcla de moldeo se mezclan completamente en forma seca para distribuir uniformemente las partículas de arcilla en toda la masa de arena. Luego, la mezcla se humedece agregando la cantidad requerida de agua y se vuelve a mezclar para que cada una de las partículas de arena se cubra con una película de arcilla u otro aglutinante. No se recomienda humedecer los componentes de la mezcla antes de mezclar, ya que en este caso las arenas con un alto contenido de arcilla se enrollan en pequeñas bolas que son difíciles de soltar. Mezclar grandes cantidades de materiales a mano es un trabajo grande y lento. En las fundiciones modernas, los componentes de la mezcla durante su preparación se mezclan en mezcladores de tornillo o corredores mezcladores.

Los corredores mezcladores tienen un recipiente fijo y dos rodillos lisos sentados en el eje horizontal de un eje vertical conectado por un engranaje cónico a una caja de engranajes de motor eléctrico. Se hace un espacio ajustable entre los rodillos y el fondo del recipiente, lo que evita que los rodillos aplasten los granos de la mezcla plasticidad, permeabilidad al gas y resistencia al fuego. Para restaurar las propiedades perdidas, se agregan a la mezcla 5-35% de materiales de moldeo nuevos. Esta operación en la preparación de la arena de moldeo se llama refresco de la mezcla.

Aditivos especiales en arenas de moldeo. Se introducen aditivos especiales en las arenas de moldeo y macho para asegurar las propiedades especiales de la mezcla. Así, por ejemplo, la granalla de hierro fundido introducida en la arena de moldeo aumenta su conductividad térmica y evita la formación de holguras por contracción en unidades de colada maciza durante su solidificación. El aserrín y la turba se introducen en mezclas destinadas a la fabricación de moldes y machos que se someten a secado. Después del secado, estos aditivos, al disminuir su volumen, aumentan la permeabilidad a los gases y la flexibilidad de los moldes y machos. Se agrega soda cáustica al moldeo de mezclas de endurecimiento rápido sobre vidrio líquido para aumentar la durabilidad de la mezcla (se elimina la formación de grumos en la mezcla).

El proceso de preparación de la arena de moldeo con arena usada consta de las siguientes operaciones: preparación de la arena usada, adición de materiales de moldeo nuevos a la arena usada, mezcla en forma seca, humectación, mezcla de los componentes después de la humectación, envejecimiento, aflojamiento.

La empresa existente Heinrich Wagner Sinto del Grupo Sinto está produciendo en masa una nueva generación de líneas de moldeo de la serie FBO. Las nuevas máquinas producen moldes sin mufla con un plano de separación horizontal. Más de 200 de estas máquinas funcionan con éxito en Japón, EE. UU. y otros países del mundo”. Con tamaños de molde que van desde 500 x 400 mm hasta 900 x 700 mm, las máquinas de moldeo FBO pueden producir de 80 a 160 moldes por hora.

El diseño cerrado evita derrames de arena y asegura un ambiente de trabajo cómodo y limpio. Al desarrollar el sistema de sellado y los dispositivos de transporte, se tuvo mucho cuidado en mantener el nivel de ruido al mínimo. Las unidades FBO cumplen con todos los requisitos ambientales para equipos nuevos.

El sistema de relleno de arena permite la producción de moldes precisos utilizando una arena con un aglutinante de bentonita. El mecanismo automático de control de presión del dispositivo de alimentación y prensado de arena asegura una compactación uniforme de la mezcla y garantiza una producción de alta calidad de piezas fundidas complejas con cavidades profundas y pequeños espesores de pared. Este proceso de compactación permite variar la altura de los moldes superior e inferior independientemente uno del otro. Esto da como resultado un consumo de mezcla significativamente menor y, por lo tanto, una producción más económica debido a la relación óptima de metal a molde.

En términos de composición y grado de influencia sobre ambiente Las arenas gastadas de moldeo y núcleo se dividen en tres categorías de peligro:

Yo - prácticamente inerte. Mezclas que contienen arcilla, bentonita, cemento como aglutinante;

II - residuos que contengan sustancias bioquímicamente oxidables. Estas son mezclas después del vertido, en las que las composiciones sintéticas y naturales son un aglutinante;

III - residuos que contengan sustancias hidrosolubles de baja toxicidad. Estas son mezclas de vidrio líquido, mezclas de arena y resina sin recocer, mezclas curadas con compuestos de metales no ferrosos y pesados.

En caso de almacenamiento o eliminación separados, los vertederos de mezclas de residuos deben ubicarse en áreas separadas, libres de desarrollo que permitan la implementación de medidas que excluyan la posibilidad de contaminación de los asentamientos. Los vertederos deben colocarse en áreas con suelos poco filtrantes (arcilla, sulina, esquisto).

Residuos de arena de moldeo eliminados de los matraces antes reutilizar debe ser reelaborado. En fundiciones no mecanizadas, se tamiza en un tamiz convencional o en una planta mezcladora móvil, donde se separan las partículas metálicas y otras impurezas. En los talleres mecanizados, la mezcla gastada se alimenta desde debajo de la rejilla ciega mediante una cinta transportadora hasta el departamento de preparación de la mezcla. Los grandes grumos de la mezcla que se forman después de desmoldar los moldes se suelen amasar con rodillos lisos u ondulados. Las partículas metálicas son separadas por separadores magnéticos instalados en las áreas de transferencia de la mezcla gastada de un transportador a otro.

Regeneración de terrenos quemados

La ecología sigue siendo un problema grave en la producción de fundición, ya que la producción de una tonelada de fundición a partir de aleaciones ferrosas y no ferrosas libera alrededor de 50 kg de polvo, 250 kg de monóxido de carbono, 1,5-2,0 kg de óxido de azufre, 1 kg de hidrocarburos.

Con el advenimiento de las tecnologías de conformado que utilizan mezclas con aglutinantes elaborados a partir de resinas sintéticas de diferentes clases, la liberación de fenoles, hidrocarburos aromáticos, formaldehídos, cancerígenos y benzopireno amónico es especialmente peligrosa. La mejora de la producción de fundición debe tener como objetivo no solo resolver los problemas económicos, sino también, al menos, crear condiciones para la actividad y la vida humanas. Según estimaciones de expertos, hoy en día estas tecnologías generan hasta el 70% de la contaminación ambiental de las fundiciones.

Obviamente, en las condiciones de producción de fundición, se manifiesta un efecto acumulativo desfavorable de un factor complejo, en el que el efecto nocivo de cada ingrediente individual (polvo, gases, temperatura, vibración, ruido) aumenta dramáticamente.

Las medidas de modernización en la industria de la fundición incluyen las siguientes:

    reemplazo de hornos de cúpula con hornos de inducción de baja frecuencia (al mismo tiempo, se reduce la cantidad de emisiones nocivas: polvo y dióxido de carbono en aproximadamente 12 veces, dióxido de azufre en 35 veces)

    introducción de mezclas poco tóxicas y no tóxicas en la producción

    instalación de sistemas efectivos para atrapar y neutralizar las sustancias nocivas emitidas

    depuración del funcionamiento eficiente de los sistemas de ventilación

    uso de equipos modernos con vibración reducida

    regeneración de mezclas de residuos en los lugares de su formación

La cantidad de fenoles en las mezclas de residuos supera el contenido de otras sustancias tóxicas. Los fenoles y formaldehídos se forman durante la destrucción térmica de las arenas de moldeo y macho, en las que las resinas sintéticas son el aglutinante. Estas sustancias son altamente solubles en agua, lo que crea el riesgo de que lleguen a los cuerpos de agua cuando son arrastradas por aguas superficiales (lluvia) o subterráneas.

No es rentable desde el punto de vista económico y medioambiental tirar la arena de moldeo gastada después de tirarla a los vertederos. La solución más racional es la regeneración de mezclas de endurecimiento en frío. El objetivo principal de la regeneración es eliminar las películas de aglomerante de los granos de arena de cuarzo.

El método mecánico de regeneración más utilizado, en el que las películas de aglomerante se separan de los granos de arena de cuarzo mediante la molienda mecánica de la mezcla. Las películas de aglutinante se rompen, se convierten en polvo y se eliminan. La arena recuperada se envía para su uso posterior.

Esquema tecnológico del proceso de regeneración mecánica:

    golpe de gracia del formulario (el formulario lleno se alimenta al lienzo de la rejilla de golpe de gracia, donde se destruye debido a los golpes de vibración);

    trituración de trozos de la arena y trituración mecánica de la arena (La arena que ha pasado por la rejilla perforadora entra en el sistema de tamices de trituración: una criba de acero para terrones grandes, una criba con orificios en forma de cuña y una criba-clasificadora de trituración fina El sistema de tamiz incorporado muele la arena al tamaño requerido y filtra las partículas de metal y otras inclusiones grandes.);

    enfriamiento del regenerado (el elevador vibratorio proporciona transporte de arena caliente al enfriador/desempolvador);

    traslado neumático de arena recuperada a la zona de moldeo.

La tecnología de regeneración mecánica ofrece la posibilidad de reutilizar desde un 60-70% (proceso Alfa-set) hasta un 90-95% (proceso Furan) de la arena recuperada. Si para el proceso Furan estos indicadores son óptimos, entonces para el proceso Alfa-set la reutilización del regenerado solo al nivel de 60-70% es insuficiente y no resuelve los problemas ambientales y económicos. Para aumentar el porcentaje de aprovechamiento de arena regenerada, es posible utilizar la regeneración térmica de mezclas. La arena regenerada no es inferior en calidad a la arena fresca e incluso la supera debido a la activación de la superficie de los granos y el soplado de fracciones de polvo. Los hornos de regeneración térmica funcionan según el principio de lecho fluidizado. El calentamiento del material regenerado se realiza mediante quemadores laterales. El calor de los gases de combustión se utiliza para calentar el aire que entra en la formación del lecho fluidizado y la combustión del gas para calentar la arena recuperada. Se utilizan unidades de lecho fluidizado equipadas con intercambiadores de calor de agua para enfriar las arenas regeneradas.

Durante la regeneración térmica, las mezclas se calientan en un ambiente oxidante a una temperatura de 750-950 ºС. En este caso, las películas de sustancias orgánicas se queman de la superficie de los granos de arena. A pesar de la alta eficiencia del proceso (es posible utilizar hasta el 100% de la mezcla regenerada), tiene las siguientes desventajas: complejidad del equipo, alto consumo de energía, baja productividad, alto costo.

Todas las mezclas se someten a una preparación preliminar antes de la regeneración: separación magnética (otros tipos de limpieza de chatarra no magnética), trituración (si es necesario), cribado.

Con la introducción del proceso de regeneración, la cantidad de residuos sólidos arrojados al vertedero se reduce varias veces (a veces se eliminan por completo). La cantidad de emisiones nocivas al aire con gases de combustión y aire polvoriento de la fundición no aumenta. Esto se debe, en primer lugar, a un grado bastante alto de combustión de componentes nocivos durante la regeneración térmica y, en segundo lugar, a un alto grado de purificación de gases de combustión y aire de escape del polvo. Para todos los tipos de regeneración, se utiliza una doble limpieza de gases de combustión y aire de escape: para ciclones térmicos - centrífugos y limpiadores de polvo húmedo, para ciclones mecánicos - centrífugos y filtros de mangas.

Muchas empresas de construcción de maquinaria tienen su propia fundición, que utiliza tierra de moldeo para la fabricación de moldes y machos en la fabricación de piezas de metal fundido moldeadas. Después del uso de moldes de fundición, se forma tierra quemada, cuya eliminación es de gran importancia económica. La tierra de moldeo consiste en un 90-95% de arena de cuarzo de alta calidad y pequeñas cantidades de varios aditivos: bentonita, carbón molido, soda cáustica, vidrio líquido, amianto, etc.

La regeneración de la tierra quemada formada después de la fundición de productos consiste en la eliminación de polvo, fracciones finas y arcilla que ha perdido sus propiedades aglutinantes bajo la influencia de altas temperaturas al llenar el molde con metal. Hay tres formas de regenerar la tierra quemada:

  • electrocorona.

Camino húmedo.

Con el método húmedo de regeneración, la tierra quemada ingresa al sistema de decantadores sucesivos con agua corriente. Al pasar por los tanques de sedimentación, la arena se deposita en el fondo de la piscina y las fracciones finas son arrastradas por el agua. Luego, la arena se seca y se devuelve a la producción para hacer moldes. El agua entra en la filtración y depuración y también se devuelve a la producción.

Manera seca.

El método seco de regeneración de la tierra quemada consta de dos operaciones sucesivas: separar la arena de los aglutinantes, lo que se logra soplando aire en el tambor con tierra, y eliminar el polvo y las partículas pequeñas succionándolos del tambor junto con el aire. El aire que sale del tambor que contiene partículas de polvo se limpia con la ayuda de filtros.

método electrocorona.

En la regeneración por electrocorona, la mezcla de residuos se separa en partículas de diferentes tamaños utilizando alta tensión. Los granos de arena colocados en el campo de descarga de electrocorona están cargados con cargas negativas. Si las fuerzas eléctricas que actúan sobre un grano de arena y lo atraen hacia el electrodo colector son mayores que la fuerza de la gravedad, entonces los granos de arena se depositan en la superficie del electrodo. Al cambiar el voltaje en los electrodos, es posible separar en fracciones la arena que pasa entre ellos.

La regeneración de las mezclas de moldeo con vidrio líquido se lleva a cabo de manera especial, ya que con el uso repetido de la mezcla, se acumula más del 1-1,3% de álcali, lo que aumenta la quema, especialmente en las fundiciones de hierro fundido. La mezcla y los guijarros se introducen simultáneamente en el tambor giratorio de la unidad de regeneración, que, al verterse desde las cuchillas sobre las paredes del tambor, destruye mecánicamente la película de vidrio líquido sobre los granos de arena. A través de persianas ajustables, el aire ingresa al tambor, que es aspirado junto con el polvo hacia un colector de polvo húmedo. Luego, la arena, junto con los guijarros, se introduce en un tamiz de tambor para filtrar los guijarros y los granos grandes con películas. La arena adecuada del tamiz se transporta al almacén.

Además de la regeneración de tierra quemada, también es posible utilizarlo en la fabricación de ladrillos. Para ello, primero se destruyen los elementos formadores y se pasa la tierra a través de un separador magnético, donde se separan de ella las partículas metálicas. La tierra limpiada de las inclusiones metálicas sustituye por completo la arena de cuarzo. El uso de tierra quemada aumenta el grado de sinterización de la masa de ladrillo, ya que contiene vidrio líquido y álcali.

El funcionamiento del separador magnético se basa en la diferencia entre las propiedades magnéticas de los distintos componentes de la mezcla. La esencia del proceso radica en el hecho de que las partículas metalomagnéticas individuales se separan del flujo de una mezcla en movimiento común, que cambia su trayectoria en la dirección de la fuerza magnética.

Además, la tierra quemada se utiliza en la producción de productos de hormigón. Las materias primas (cemento, arena, pigmento, agua, aditivo) ingresan a la planta mezcladora de concreto (BSU), es decir, la mezcladora planetaria forzada, a través de un sistema de balanzas electrónicas y dosificadores ópticos

Además, la arena de moldeo gastada se utiliza en la producción de bloques de cemento.

Los bloques de cemento se fabrican a partir de una arena de moldeo con un contenido de humedad de hasta el 18 %, con la adición de anhidritas, caliza y mezclas de aceleradores de fraguado.

Tecnología de producción de bloques de cemento.

    Se prepara una mezcla de hormigón a partir de arena, escoria, agua y cemento gastados. Mezclado en hormigonera.

    La solución de hormigón de escoria preparada se carga en un molde (matriz). Las formas (matrices) vienen en diferentes tamaños. Después de colocar la mezcla en la matriz, se contrae con la ayuda de la presión y la vibración, luego la matriz se eleva y el bloque de cemento permanece en la paleta. El producto de secado resultante mantiene su forma debido a la rigidez de la solución.

    Proceso de fortalecimiento. El último bloque de cemento se endurece en un mes. Después del endurecimiento final, el producto terminado se almacena para un mayor desarrollo de resistencia, que, según GOST, debe ser al menos el 50 % de la resistencia de diseño. Además, el bloque de hormigón se envía al consumidor o se usa en su propio sitio.

Alemania.

Instalaciones para regeneración de mix de la marca KGT. Proporcionan a la industria de la fundición una tecnología ambiental y económicamente viable para el reciclaje de arenas de fundición. El ciclo inverso reduce el consumo de arena fresca, materiales auxiliares y el área de almacenamiento de la mezcla usada.

Detalles Publicado el 18/11/2019

¡Queridos lectores! Del 18/11/2019 al 17/12/2019, nuestra universidad obtuvo acceso de prueba gratuito a una nueva colección única en Lan ELS: Military Affairs.
Función clave Esta colección es material educativo de varios editores, seleccionados específicamente para temas militares. La colección incluye libros de editoriales como: Lan, Infra-Engineering, New Knowledge, Russian Universidad Estatal Justicia, MSTU im. N. E. Bauman, y algunos otros.

Prueba de acceso al sistema de biblioteca electrónica IPRbooks

Detalles Publicado el 11/11/2019

¡Queridos lectores! Del 08/11/2019 al 31/12/2019, nuestra universidad obtuvo acceso de prueba gratuito a la base de datos de texto completo en ruso más grande: el sistema de biblioteca electrónica IPR BOOKS. ELS IPR BOOKS contiene más de 130 000 publicaciones, de las cuales más de 50 000 son publicaciones educativas y científicas únicas. En la plataforma, tiene acceso a libros actualizados que no se pueden encontrar en el dominio público en Internet.

El acceso es posible desde todos los ordenadores de la red universitaria.

"Mapas y diagramas en la Biblioteca Presidencial"

Detalles Publicado el 06.11.2019

¡Queridos lectores! El próximo 13 de noviembre a las 10:00 horas, la biblioteca LETI, en el marco de un convenio de colaboración con la Biblioteca Presidencial Boris Yeltsin, invita a los empleados y estudiantes de la Universidad a participar de la conferencia webinar “Mapas y Diagramas en el Fondo de la Biblioteca Presidencial” . El evento será retransmitido en la sala de lectura del Departamento de Literatura Socioeconómica de la Biblioteca LETI (edificio 5, sala 5512).

Iluminadomiotro productoOdstvo, una de las industrias cuyos productos son piezas fundidas obtenidas en moldes de fundición llenándolos con una aleación líquida. Los métodos de fundición producen en promedio alrededor del 40 % (en peso) de piezas en bruto para piezas de máquinas, y en algunas ramas de la ingeniería, por ejemplo, en la construcción de máquinas herramienta, la proporción de productos fundidos es del 80 %. De todas las palanquillas fundidas producidas, la ingeniería mecánica consume aproximadamente el 70%, la industria metalúrgica, el 20%, y la producción de equipos sanitarios, el 10%. Las piezas fundidas se utilizan en máquinas herramienta, motores de combustión interna, compresores, bombas, motores eléctricos, turbinas de vapor e hidráulicas, trenes de laminación y productos agrícolas. máquinas, automóviles, tractores, locomotoras, vagones. El uso generalizado de las piezas fundidas se explica por el hecho de que su forma es más fácil de aproximar a la configuración de los productos terminados que la forma de las piezas en bruto producidas por otros métodos, como la forja. Mediante la fundición es posible obtener piezas de trabajo de diversa complejidad con pequeñas tolerancias, lo que reduce el consumo de metal, reduce el costo de mecanizado y, en última instancia, reduce el costo de los productos. La fundición se puede utilizar para producir productos de casi cualquier masa, desde varios GRAMO hasta cientos T, con paredes de décimas de espesor milímetro hasta varios metro. Las principales aleaciones con las que se fabrican las piezas fundidas son: fundición gris, maleable y aleado (hasta el 75% en peso de todas las piezas fundidas), aceros al carbono y aleados (más del 20%) y aleaciones no ferrosas (cobre, aluminio, zinc y magnesio). El alcance de las piezas fundidas se amplía constantemente.

Residuos de fundición.

La clasificación de los residuos de producción es posible según varios criterios, entre los que se pueden considerar los siguientes como principales:

    por industria: metalurgia ferrosa y no ferrosa, extracción de minerales y carbón, petróleo y gas, etc.

    por composición de fase: sólido (polvo, lodo, escoria), líquido (soluciones, emulsiones, suspensiones), gaseoso (óxidos de carbono, nitrógeno, compuestos de azufre, etc.)

    por ciclos de producción - en la extracción de materias primas (rocas estériles y ovales), en enriquecimiento (relaves, lodos, ciruelas), en pirometalurgia (escorias, lodos, polvo, gases), en hidrometalurgia (soluciones, precipitación, gases).

    En una planta metalúrgica de ciclo cerrado (hierro fundido - acero - productos laminados), los residuos sólidos pueden ser de dos tipos: polvo y escoria. Muy a menudo, se utiliza la limpieza de gases húmedos, luego, en lugar de polvo, los desechos son lodos. Los más valiosos para la metalurgia ferrosa son los desechos que contienen hierro (polvo, lodos, incrustaciones), mientras que las escorias se utilizan principalmente en otras industrias.

Durante el funcionamiento de las principales unidades metalúrgicas se forma una mayor cantidad de polvo fino, constituido por óxidos de diversos elementos. Este último es capturado por las instalaciones de limpieza de gases y luego se introduce en el acumulador de lodos o se envía para su posterior procesamiento (principalmente como un componente de la carga de sinterización).

Ejemplos de residuos de fundición:

    fundición de arena quemada

    Escoria de horno de arco

    Chatarra de metales ferrosos y no ferrosos

    Residuos de aceite (aceites usados, lubricantes)

La arena de moldeo quemada (tierra de moldeo) es un desecho de fundición que, en términos de propiedades físicas y mecánicas, se aproxima a la marga arenosa. Se forma como resultado de aplicar el método de fundición en moldes de arena. Se compone principalmente de arena de cuarzo, bentonita (10%), aditivos de carbonato (hasta un 5%).

Elegí este tipo de residuos porque la eliminación de la arena usada es uno de los temas más importantes en la producción de fundición desde el punto de vista ambiental.

Los materiales de moldeo deben tener principalmente resistencia al fuego, permeabilidad a los gases y plasticidad.

La refractariedad de un material de moldeo es su capacidad para no fundirse ni sinterizarse cuando entra en contacto con el metal fundido. El material de moldeo más accesible y económico es la arena de cuarzo (SiO2), que es suficientemente refractaria para fundir la mayoría de los metales y aleaciones refractarios. De las impurezas que acompañan al SiO2, son especialmente indeseables los álcalis que, actuando sobre el SiO2 como fundentes, forman con él compuestos de bajo punto de fusión (silicatos), que se adhieren a la fundición y dificultan su limpieza. Al fundir hierro fundido y bronce, las impurezas nocivas en la arena de cuarzo no deben exceder el 5-7%, y para el acero, el 1,5-2%.

La permeabilidad a los gases de un material de moldeo es su capacidad para pasar gases. Si la permeabilidad al gas de la tierra de moldeo es deficiente, se pueden formar bolsas de gas (generalmente de forma esférica) en la fundición y provocar rechazos. Las conchas se encuentran durante el mecanizado posterior de la fundición al retirar la capa superior de metal. La permeabilidad a los gases de la tierra de moldeo depende de su porosidad entre los granos de arena individuales, de la forma y tamaño de estos granos, de su uniformidad y de la cantidad de arcilla y humedad que contenga.

La arena con granos redondeados tiene una mayor permeabilidad a los gases que la arena con granos redondeados. Los granos pequeños, ubicados entre los grandes, también reducen la permeabilidad a los gases de la mezcla, reduciendo la porosidad y creando pequeños canales sinuosos que impiden la liberación de gases. La arcilla, que tiene granos extremadamente pequeños, obstruye los poros. El exceso de agua también obstruye los poros y, además, al evaporarse al contacto con el metal caliente vertido en el molde, aumenta la cantidad de gases que deben atravesar las paredes del molde.

La fuerza de la arena de moldeo radica en la capacidad de mantener la forma que se le ha dado, resistiendo la acción de fuerzas externas (sacudidas, impacto de un chorro de metal líquido, presión estática del metal vertido en el molde, presión de los gases liberados del molde y metal durante el vertido, presión por contracción del metal, etc.).

La fuerza de la arena aumenta a medida que aumenta el contenido de humedad hasta cierto límite. Con un mayor aumento en la cantidad de humedad, la fuerza disminuye. En presencia de impurezas de arcilla en la arena de fundición ("arena líquida"), aumenta la resistencia. La arena aceitosa requiere un mayor contenido de humedad que la arena con un bajo contenido de arcilla ("arena pobre"). Cuanto más fino es el grano de arena y más angular su forma, mayor es la fuerza de la arena. Una fina capa de unión entre los granos de arena individuales se logra mediante una mezcla completa y prolongada de arena con arcilla.

La plasticidad de la arena de moldeo es la capacidad de percibir fácilmente y mantener con precisión la forma del modelo. La plasticidad es especialmente necesaria en la fabricación de fundiciones artísticas y complejas para reproducir los detalles más pequeños del modelo y preservar sus huellas durante la fundición del metal. Cuanto más finos sean los granos de arena y más uniformemente estén rodeados por una capa de arcilla, mejor llenarán los detalles más pequeños de la superficie del modelo y conservarán su forma. Con humedad excesiva, la arcilla aglutinante se licua y la plasticidad disminuye drásticamente.

Cuando se almacenan arenas de moldeo de desecho en un vertedero, se produce polvo y contaminación ambiental.

Para solucionar este problema, se propone llevar a cabo la regeneración de las arenas de moldeo gastadas.

Suplementos especiales. Uno de los tipos más comunes de defectos de fundición es el moldeado quemado y la arena del núcleo en la fundición. Las causas de las quemaduras son variadas: insuficiente resistencia al fuego de la mezcla, composición de grano grueso de la mezcla, selección inadecuada de pinturas antiadherentes, ausencia de aditivos especiales antiadherentes en la mezcla, coloración deficiente de los moldes, etc. Existen tres tipos de quemaduras: térmicas, mecánicas y químicas.

La adherencia térmica es relativamente fácil de eliminar cuando se limpian piezas fundidas.

La quemadura mecánica se forma como resultado de la penetración de la masa fundida en los poros de la arena y se puede eliminar junto con la costra de la aleación que contiene granos diseminados del material de moldeo.

Una quemadura química es una formación cementada con compuestos de bajo punto de fusión como las escorias que se producen durante la interacción de los materiales de moldeo con una masa fundida o sus óxidos.

Las quemaduras mecánicas y químicas se eliminan de la superficie de las piezas fundidas (se requiere un gran gasto de energía) o las piezas fundidas finalmente se rechazan. La prevención de quemaduras se basa en la introducción de aditivos especiales en la mezcla de moldeo o macho: carbón molido, virutas de amianto, fuel oil, etc., así como el recubrimiento de las superficies de trabajo de moldes y machos con pinturas antiadherentes, aerosoles, frotamiento o pastas que contienen materiales altamente refractarios (grafito, talco), que no interactúan a altas temperaturas con los óxidos de fusión, o materiales que crean un ambiente reductor (carbón molido, fuel oil) en el molde cuando se vierte.

Agitador e hidratante. Los componentes de la mezcla de moldeo se mezclan completamente en forma seca para distribuir uniformemente las partículas de arcilla en toda la masa de arena. Luego, la mezcla se humedece agregando la cantidad requerida de agua y se vuelve a mezclar para que cada una de las partículas de arena se cubra con una película de arcilla u otro aglutinante. No se recomienda humedecer los componentes de la mezcla antes de mezclar, ya que en este caso las arenas con un alto contenido de arcilla se enrollan en pequeñas bolas que son difíciles de soltar. Mezclar grandes cantidades de materiales a mano es un trabajo grande y lento. En las fundiciones modernas, los componentes de la mezcla durante su preparación se mezclan en mezcladores de tornillo o corredores mezcladores.

Aditivos especiales en arenas de moldeo. Se introducen aditivos especiales en las arenas de moldeo y macho para asegurar las propiedades especiales de la mezcla. Así, por ejemplo, la granalla de hierro fundido introducida en la arena de moldeo aumenta su conductividad térmica y evita la formación de holguras por contracción en unidades de colada maciza durante su solidificación. El aserrín y la turba se introducen en mezclas destinadas a la fabricación de moldes y machos que se someten a secado. Después del secado, estos aditivos, al disminuir su volumen, aumentan la permeabilidad a los gases y la flexibilidad de los moldes y machos. Se agrega soda cáustica al moldeo de mezclas de endurecimiento rápido sobre vidrio líquido para aumentar la durabilidad de la mezcla (se elimina la formación de grumos en la mezcla).

Preparación de compuestos de moldeo. La calidad de una fundición artística depende en gran medida de la calidad de la arena de moldeo a partir de la cual se fabrica su molde. Por lo tanto, la selección de materiales de moldeo para la mezcla y su preparación en el proceso tecnológico de obtención de una fundición es importante. La arena de moldeo se puede preparar a partir de materiales de moldeo frescos y arena usada con una pequeña adición de materiales frescos.

El proceso de preparación de arenas de moldeo a partir de materiales de moldeo frescos consta de las siguientes operaciones: preparación de la mezcla (selección de materiales de moldeo), mezcla en seco de los componentes de la mezcla, humectación, mezcla después de la humectación, envejecimiento, aflojamiento.

Compilacion. Se sabe que las arenas de moldeo que cumplen con todas las propiedades tecnológicas de la arena de moldeo son raras en condiciones naturales. Por lo tanto, las mezclas, por regla general, se preparan seleccionando arenas con diferentes contenidos de arcilla, de modo que la mezcla resultante contenga la cantidad correcta de arcilla y tenga las propiedades tecnológicas necesarias. Esta selección de materiales para la preparación de la mezcla se denomina composición de la mezcla.

Agitador e hidratante. Los componentes de la mezcla de moldeo se mezclan completamente en forma seca para distribuir uniformemente las partículas de arcilla en toda la masa de arena. Luego, la mezcla se humedece agregando la cantidad requerida de agua y se vuelve a mezclar para que cada una de las partículas de arena se cubra con una película de arcilla u otro aglutinante. No se recomienda humedecer los componentes de la mezcla antes de amasar, ya que en este caso las arenas con alto contenido de arcilla se enrollan en pequeñas bolitas difíciles de soltar. Mezclar grandes cantidades de materiales a mano es un trabajo grande y lento. En las fundiciones modernas, los componentes de la mezcla durante su preparación se mezclan en mezcladores de tornillo o corredores mezcladores.

Los corredores mezcladores tienen un recipiente fijo y dos rodillos lisos sentados en el eje horizontal de un eje vertical conectado por un engranaje cónico a una caja de engranajes de motor eléctrico. Se hace un espacio ajustable entre los rodillos y el fondo del recipiente, lo que evita que los rodillos aplasten los granos de la mezcla plasticidad, permeabilidad al gas y resistencia al fuego. Para restaurar las propiedades perdidas, se agregan a la mezcla 5-35% de materiales de moldeo nuevos. Esta operación en la preparación de la arena de moldeo se llama refresco de la mezcla.

El proceso de preparación de la arena de moldeo con arena usada consta de las siguientes operaciones: preparación de la arena usada, adición de materiales de moldeo nuevos a la arena usada, mezcla en forma seca, humectación, mezcla de los componentes después de la humectación, envejecimiento, aflojamiento.

La empresa existente Heinrich Wagner Sinto del Grupo Sinto está produciendo en masa una nueva generación de líneas de moldeo de la serie FBO. Las nuevas máquinas producen moldes sin mufla con un plano de separación horizontal. Más de 200 de estas máquinas funcionan con éxito en Japón, EE. UU. y otros países del mundo”. Con tamaños de molde que van desde 500 x 400 mm hasta 900 x 700 mm, las máquinas de moldeo FBO pueden producir de 80 a 160 moldes por hora.

El diseño cerrado evita derrames de arena y asegura un ambiente de trabajo cómodo y limpio. Al desarrollar el sistema de sellado y los dispositivos de transporte, se tuvo mucho cuidado en mantener el nivel de ruido al mínimo. Las unidades FBO cumplen con todos los requisitos ambientales para equipos nuevos.

El sistema de relleno de arena permite la producción de moldes precisos utilizando una arena con un aglutinante de bentonita. El mecanismo automático de control de presión del dispositivo de alimentación y prensado de arena asegura una compactación uniforme de la mezcla y garantiza una producción de alta calidad de piezas fundidas complejas con cavidades profundas y pequeños espesores de pared. Este proceso de compactación permite variar la altura de los moldes superior e inferior independientemente uno del otro. Esto da como resultado un consumo de mezcla significativamente menor y, por lo tanto, una producción más económica debido a la relación óptima de metal a molde.

De acuerdo con su composición y grado de impacto ambiental, las arenas gastadas de moldeo y machos se dividen en tres categorías de peligrosidad:

Yo - prácticamente inerte. Mezclas que contienen arcilla, bentonita, cemento como aglutinante;

II - residuos que contengan sustancias bioquímicamente oxidables. Estas son mezclas después del vertido, en las que las composiciones sintéticas y naturales son un aglutinante;

III - residuos que contengan sustancias hidrosolubles de baja toxicidad. Estas son mezclas de vidrio líquido, mezclas de arena y resina sin recocer, mezclas curadas con compuestos de metales no ferrosos y pesados.

En caso de almacenamiento o eliminación separados, los vertederos de mezclas de residuos deben ubicarse en áreas separadas, libres de desarrollo que permitan la implementación de medidas que excluyan la posibilidad de contaminación de los asentamientos. Los vertederos deben colocarse en áreas con suelos poco filtrantes (arcilla, sulina, esquisto).

La arena de moldeo gastada que se extrae de los matraces debe procesarse previamente antes de volver a utilizarla. En fundiciones no mecanizadas, se tamiza en un tamiz convencional o en una planta mezcladora móvil, donde se separan las partículas metálicas y otras impurezas. En los talleres mecanizados, la mezcla gastada se alimenta desde debajo de la rejilla ciega mediante una cinta transportadora hasta el departamento de preparación de la mezcla. Los grandes grumos de la mezcla que se forman después de desmoldar los moldes se suelen amasar con rodillos lisos u ondulados. Las partículas metálicas son separadas por separadores magnéticos instalados en las áreas de transferencia de la mezcla gastada de un transportador a otro.

Regeneración de terrenos quemados

La ecología sigue siendo un problema grave en la producción de fundición, ya que la producción de una tonelada de fundición a partir de aleaciones ferrosas y no ferrosas libera alrededor de 50 kg de polvo, 250 kg de monóxido de carbono, 1,5-2,0 kg de óxido de azufre, 1 kg de hidrocarburos.

Con el advenimiento de las tecnologías de conformado que utilizan mezclas con aglutinantes elaborados a partir de resinas sintéticas de diferentes clases, la liberación de fenoles, hidrocarburos aromáticos, formaldehídos, cancerígenos y benzopireno amónico es especialmente peligrosa. La mejora de la producción de fundición debe tener como objetivo no solo resolver los problemas económicos, sino también, al menos, crear condiciones para la actividad y la vida humanas. Según estimaciones de expertos, hoy en día estas tecnologías generan hasta el 70% de la contaminación ambiental de las fundiciones.

Obviamente, en las condiciones de producción de fundición, se manifiesta un efecto acumulativo desfavorable de un factor complejo, en el que el efecto nocivo de cada ingrediente individual (polvo, gases, temperatura, vibración, ruido) aumenta dramáticamente.

Las medidas de modernización en la industria de la fundición incluyen las siguientes:

    reemplazo de hornos de cúpula con hornos de inducción de baja frecuencia (al mismo tiempo, se reduce la cantidad de emisiones nocivas: polvo y dióxido de carbono en aproximadamente 12 veces, dióxido de azufre en 35 veces)

    introducción de mezclas poco tóxicas y no tóxicas en la producción

    instalación de sistemas efectivos para atrapar y neutralizar las sustancias nocivas emitidas

    depuración del funcionamiento eficiente de los sistemas de ventilación

    uso de equipos modernos con vibración reducida

    regeneración de mezclas de residuos en los lugares de su formación

La cantidad de fenoles en las mezclas de residuos supera el contenido de otras sustancias tóxicas. Los fenoles y formaldehídos se forman durante la destrucción térmica de las arenas de moldeo y macho, en las que las resinas sintéticas son el aglutinante. Estas sustancias son altamente solubles en agua, lo que crea el riesgo de que lleguen a los cuerpos de agua cuando son arrastradas por aguas superficiales (lluvia) o subterráneas.

No es rentable desde el punto de vista económico y medioambiental tirar la arena de moldeo gastada después de tirarla a los vertederos. La solución más racional es la regeneración de mezclas de endurecimiento en frío. El objetivo principal de la regeneración es eliminar las películas de aglomerante de los granos de arena de cuarzo.

El método mecánico de regeneración más utilizado, en el que las películas de aglomerante se separan de los granos de arena de cuarzo mediante la molienda mecánica de la mezcla. Las películas de aglutinante se rompen, se convierten en polvo y se eliminan. La arena recuperada se envía para su uso posterior.

Esquema tecnológico del proceso de regeneración mecánica:

    golpe de gracia del formulario (el formulario lleno se alimenta al lienzo de la rejilla de golpe de gracia, donde se destruye debido a los golpes de vibración);

    trituración de trozos de la arena y trituración mecánica de la arena (La arena que ha pasado por la rejilla perforadora entra en el sistema de tamices de trituración: una criba de acero para terrones grandes, una criba con orificios en forma de cuña y una criba-clasificadora de trituración fina El sistema de tamiz incorporado muele la arena al tamaño requerido y filtra las partículas de metal y otras inclusiones grandes.);

    enfriamiento del regenerado (el elevador vibratorio proporciona transporte de arena caliente al enfriador/desempolvador);

    traslado neumático de arena recuperada a la zona de moldeo.

La tecnología de regeneración mecánica ofrece la posibilidad de reutilizar desde un 60-70% (proceso Alfa-set) hasta un 90-95% (proceso Furan) de la arena recuperada. Si para el proceso Furan estos indicadores son óptimos, entonces para el proceso Alfa-set la reutilización del regenerado solo al nivel de 60-70% es insuficiente y no resuelve los problemas ambientales y económicos. Para aumentar el porcentaje de aprovechamiento de arena regenerada, es posible utilizar la regeneración térmica de mezclas. La arena regenerada no es inferior en calidad a la arena fresca e incluso la supera debido a la activación de la superficie de los granos y el soplado de fracciones de polvo. Los hornos de regeneración térmica funcionan según el principio de lecho fluidizado. El calentamiento del material regenerado se realiza mediante quemadores laterales. El calor de los gases de combustión se utiliza para calentar el aire que entra en la formación del lecho fluidizado y la combustión del gas para calentar la arena recuperada. Se utilizan unidades de lecho fluidizado equipadas con intercambiadores de calor de agua para enfriar las arenas regeneradas.

Durante la regeneración térmica, las mezclas se calientan en un ambiente oxidante a una temperatura de 750-950 ºС. En este caso, las películas de sustancias orgánicas se queman de la superficie de los granos de arena. A pesar de la alta eficiencia del proceso (es posible utilizar hasta el 100% de la mezcla regenerada), tiene las siguientes desventajas: complejidad del equipo, alto consumo de energía, baja productividad, alto costo.

Todas las mezclas se someten a una preparación preliminar antes de la regeneración: separación magnética (otros tipos de limpieza de chatarra no magnética), trituración (si es necesario), cribado.

Con la introducción del proceso de regeneración, la cantidad de residuos sólidos arrojados al vertedero se reduce varias veces (a veces se eliminan por completo). La cantidad de emisiones nocivas al aire con gases de combustión y aire polvoriento de la fundición no aumenta. Esto se debe, en primer lugar, a un grado bastante alto de combustión de componentes nocivos durante la regeneración térmica y, en segundo lugar, a un alto grado de purificación de gases de combustión y aire de escape del polvo. Para todos los tipos de regeneración, se utiliza una doble limpieza de gases de combustión y aire de escape: para ciclones térmicos - centrífugos y limpiadores de polvo húmedo, para ciclones mecánicos - centrífugos y filtros de mangas.

Muchas empresas de construcción de maquinaria tienen su propia fundición, que utiliza tierra de moldeo para la fabricación de moldes y machos en la fabricación de piezas de metal fundido moldeadas. Después del uso de moldes de fundición, se forma tierra quemada, cuya eliminación es de gran importancia económica. La tierra de moldeo consiste en un 90-95% de arena de cuarzo de alta calidad y pequeñas cantidades de varios aditivos: bentonita, carbón molido, soda cáustica, vidrio líquido, amianto, etc.

La regeneración de la tierra quemada formada después de la fundición de productos consiste en la eliminación de polvo, fracciones finas y arcilla que ha perdido sus propiedades aglutinantes bajo la influencia de altas temperaturas al llenar el molde con metal. Hay tres formas de regenerar la tierra quemada:

  • electrocorona.

Camino húmedo.

Con el método húmedo de regeneración, la tierra quemada ingresa al sistema de decantadores sucesivos con agua corriente. Al pasar por los tanques de sedimentación, la arena se deposita en el fondo de la piscina y las fracciones finas son arrastradas por el agua. Luego, la arena se seca y se devuelve a la producción para hacer moldes. El agua entra en la filtración y depuración y también se devuelve a la producción.

Manera seca.

El método seco de regeneración de la tierra quemada consta de dos operaciones sucesivas: separar la arena de los aglutinantes, lo que se logra soplando aire en el tambor con tierra, y eliminar el polvo y las partículas pequeñas succionándolos del tambor junto con el aire. El aire que sale del tambor que contiene partículas de polvo se limpia con la ayuda de filtros.

método electrocorona.

En la regeneración por electrocorona, la mezcla de residuos se separa en partículas de diferentes tamaños utilizando alta tensión. Los granos de arena colocados en el campo de descarga de electrocorona están cargados con cargas negativas. Si las fuerzas eléctricas que actúan sobre un grano de arena y lo atraen hacia el electrodo colector son mayores que la fuerza de la gravedad, entonces los granos de arena se depositan en la superficie del electrodo. Al cambiar el voltaje en los electrodos, es posible separar en fracciones la arena que pasa entre ellos.

La regeneración de las mezclas de moldeo con vidrio líquido se lleva a cabo de manera especial, ya que con el uso repetido de la mezcla, se acumula más del 1-1,3% de álcali, lo que aumenta la quema, especialmente en las fundiciones de hierro fundido. La mezcla y los guijarros se introducen simultáneamente en el tambor giratorio de la unidad de regeneración, que, al verterse desde las cuchillas sobre las paredes del tambor, destruye mecánicamente la película de vidrio líquido sobre los granos de arena. A través de persianas ajustables, el aire ingresa al tambor, que es aspirado junto con el polvo hacia un colector de polvo húmedo. Luego, la arena, junto con los guijarros, se introduce en un tamiz de tambor para filtrar los guijarros y los granos grandes con películas. La arena adecuada del tamiz se transporta al almacén.



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