金属铸件的热处理及炉内砂再生设备和工艺制造技术

用于从一个热处理炉中再生出足够纯净的型砂的方法和设备，其中，铸件上连有砂芯和／或砂型，该砂芯或砂型中的砂被可燃粘结剂粘结，将该铸件放入到热处理炉中；或者，把不与铸件相连的砂芯和／或砂型放入到热处理炉中。其中，借助于一个促进粘结剂燃烧的射流器、通过一次或多次搅拌、加热和充氧的过程而实现在炉内对砂进行再生。通过控制砂在热处理炉内的滞留时间而有选择地控制再生砂的特性。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
金属铸件的热处理及炉内砂再生的制作方法本申请是系列申请No.07/705，626(申请日为1991年5月24日)的继续部分。本专利技术涉及金属铸件的热处理领域和对制作金属铸件所用的砂芯及砂模中的砂进行再生的领域。一般来说，现在技术中的方法和设备要求采取两步或三步不同的分开的步骤去对由金属铸件或由带砂芯的砂型成型的金属铸件进行热处理，以及从该砂型或砂芯中再生出足够纯净的砂。本专利技术则可在一个唯一的步骤中完成金属铸件的热处理和再生足够纯净的砂。用于制造金属铸件的方法和设备是被大家所熟知的。用铸型和铸芯来移置熔融材料，从而使得当该熔融材料固化时，就形成了一个反映出该铸型和铸芯特征的铸件。在铸型的内壁上具有所成型铸件的外部特征，在铸芯的外表面上具有所成型铸件的内部特征。铸芯一般由砂制成，而铸型有时是砂制成的。砂型和砂芯一般是由砂和可燃粘结剂的混合材料预先模制出来的。为简便起见，在下文中将砂型和砂芯简称为砂芯。按照某些现有技术，铸件一旦形成，为了对该金属铸件进行热处理和从该砂芯中再生出足够纯净的砂，要实现三个不同的步骤。第一步是将砂芯从铸件上分离开。一般是用一种措施或用几种措施相结合将砂芯与铸件分开。例如，可将砂从铸件上铲掉或是振动铸件而将砂芯粉碎并移走这些砂。一旦将砂从铸件上除掉，就进行第二步骤和第三步骤。在这一典型的三步法的现有技术中，第二步骤和第三步骤的采用顺序并不重要，这是因为砂已经与铸件分离开了。第二步骤包括铸件的热处理。如果需要提高铸件的强度或硬度，一般都要对铸件进行热处理。第三步包括使从铸件上分离的砂净化。该净化过程一般是通过一项措施或通过几项措施相结合而完成的。这些措施包括燃烧包裹在砂上的粘结剂，磨砂，使砂从筛网通过。为了能在新构成的砂芯中很好地再使用这些充分净化的砂，对这些砂进行再生处理是很重要的。如果该再生砂至少在某种程度上被磨圆的话也是有利的，这将有助于使铸件的表面光滑，并有助于砂粘很好地粘结，砂粒很好地粘结就会得到很结实的砂芯。因此，可对这些砂反复进行再生处理，直至再生出足够纯净的砂。再生砂的纯度可根据未燃烧的粘结剂的量来测量。未燃烧的粘结剂越少，砂越纯净。当试图提高纯度时，一些砂被还原成“细料”(reducedto“fines”)。所谓的“细料”是指那些比规定尺寸小的砂粒。这两项测量指标(纯度和细度)一般是彼此对立的，其中的一个测量指标越高，另一个测量指标就越低。平衡上述这些测量指标是很重要的，因此，在砂的再生过程中能够控制这些测量指标是很重要的。按照本专利技术人的在先专利技术(美国系列申请No.07/7052，626)，为了对借助于砂芯而形成的金属铸件进行热处理，以及对砂芯中的砂进行再生处理，只需采取一个步骤便可完成。这是通过将带有砂芯的铸件导入到一个具有充氧空气(该充氧的空气被加热至少达到砂芯粘结剂材料的燃烧温度)的炉中而实现的。这就会引起砂芯中的一些粘结剂燃烧，与其它措施相结合就会导致砂芯与铸件相分离。系列申请No.07/705，626中所公开的装置促进比将砂芯与铸件相分离时所需的粘结剂的燃烧更多的粘结剂燃烧。系列申请No.07/705，626中所公开的装置喷射用于某些应用场合的在炉中处于足够纯净状态的砂，但该装置不能燃烧足够量的粘结剂(或说是不能处理砂芯)来对另外一些一定的应用场合提供足够纯净的砂。此外，该装置不能提供具有各种不同特性的再生砂；不能有选择地控制砂的圆度、细料的数量或再生砂中的被燃烧的粘结剂的数量。因此，为了获得用于一定应用场合的足够纯净的砂或获得具有一定特性的砂，需要对用系列申请No.07/705，626中所公开的方法和装置再生的砂进行进一步的加工处理。因此，上述的砂再生装置在以下方面具有不足，即为了对借助于砂芯而形成的金属铸件进行热处理和从该砂芯中再生出足够纯净的砂，它们需要至少两个步骤的处理，要在两个分开的场所中进行这种处理，要使用专门的设备。因此，需要采用一种更有效的方法和相关的设备，使得能够更有效地进行热处理、将砂芯除去、以及更有效地从砂芯中再生出足够纯净的砂。简明地说，本专利技术提供一种用于对使用砂芯制造的金属铸件进行热处理以及对该砂芯中的砂进行再生处理的方法和设备。更具体地说，本专利技术提供一种用于将砂收集在一热处理炉中、对砂进行喷射、然后将砂从炉中喷出的改进的方法和设备。本专利技术可再生出比一般从热处理炉中排出的砂现纯净的砂。本专利技术的方法和设备还能够有选择地控制在从炉中喷出的砂中所含有的粘结剂的量和细料的量。本专利技术的最佳实施例包括与一热处理炉相连的用于搅拌收集在该炉内的砂的设备。在该最佳实施例中，这个搅拌设备利用压缩空气、通过一个“射流”过程而实现其搅拌功能，故该搅拌设备在这里被称作射流器。这一射流工艺使得来自一加压源的空气从收集在炉内的砂中穿过，从而使砂悬浮起来并象紊流流体一样动作。该射流器与炉中的其它构件相连接，射流器使得砂芯中的粘结剂部分在炉内充分燃烧，以再生出足够纯净的砂。在这个实施例中，砂芯(其中的粘结剂被燃烧)与传送到炉中的铸件相联结。炉的最佳实施例以及该炉内的一些构件被公开在系列申请No.07/705，626中。射流器和与该射流器相关联的一些构件被首次公开在本申请中。本专利技术的最佳实施例中的射流器引起对已收集在炉漏斗内的砂进行喷射。这一喷射使得砂彼此相磨擦，在至少一个实施例中该射流还使得砂与一金属靶相磨，从而使粘结剂暴露出来。然后，已露出的粘结剂燃烧。重复上述这一过程直至已燃烧了足够量的粘结剂、以使使用者对砂的纯度满意为止。在本专利技术的最佳实施例中，射流器向炉漏斗中添加氧气以促进粘结剂燃烧。在本专利技术的最佳实施例中，从一个副热源向射流器提供预热空气以进一步促进粘结剂燃烧。在一个替换的最佳实施例中，射流器中的空气是不预热的。按照本专利技术的一个方面，采用多个射流器，在这样的实施例中，挑选若干个适当的射流器并有选择地沿着炉内多区放置。本专利技术进一步包括用于将再生砂从炉中卸出的方法。在本专利技术的最佳实施例中，再生砂的卸出是受控制的，以控制炉中的砂的体积。这影响着砂经受射流的时间量，因此而实现该再生砂特性的控制。本专利技术的另一实施例包括一个补加砂再生装置(“SSRU”)。该补加砂再生装置与炉热源和射流器以及炉内的其它构件相连接而起作用。该补加砂再生装置对上述从铸芯中再生出的砂提供补加再生。例如，用该补加砂再生装置对从现有技术的振动器中收集的砂和从系列申请No.07/705，626的炉槽中排出的砂进行再处理。该补加砂再生装置包括一个位于炉外部的料斗。一根管与料斗出口相接并穿入到炉中。该管在炉内部延伸，它紧挨着炉加热器并且其尾端朝着炉漏斗而终止。将所收集的砂放入到该料斗中，砂在料斗中被加热至粘结剂的燃烧温度之上并被暴露于一富有氧气的大气环境中，这导致粘结剂进行最初的燃烧。然后，砂进入管中。在砂从该管中通过的同时，砂被炉加热器加热并使粘结剂进一步燃烧。当砂存在于管中时，砂降落到炉中，在炉中砂最好通过本专利技术的炉内砂再生装置而被进一步再生。因此，本专利技术的目的是提供一种用于对粘有砂芯材料的铸件进行热处理以及对该砂芯材料中的砂进行再生的改进的方法和设备。本专利技术的另一个目的是提供一种用于将砂芯材料从铸件上除去并对该砂芯材料中的砂进行再生的改进的方法和设备。本专利技术的再一个目的是提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对带有砂芯的铸件进行热处理和用于对该砂芯中的砂进行再生的设备，所说的砂芯包含被可燃粘结剂包裹着的砂，砂芯连在铸件上，所说的设备包括： 一个其内接收铸件的炉； 用于加热所说的炉的炉加热装置； 用于搅拌炉内的砂芯材料的装置。

【技术特征摘要】
US 1993-1-27 PCT/US93/007221.一种用于对带有砂芯的铸件进行热处理和用于对该砂芯中的砂进行再生的设备，所说的砂芯包含被可燃粘结剂包裹着的砂，砂芯连在铸件上，所说的设备包括一个其内接收铸件的炉；用于加热所说的炉的炉加热装置；用于搅拌炉内的砂芯材料的装置。2.一种用于对带有砂芯的铸件进行热处理和用于对该砂芯中的砂进行再生的设备，所说的砂芯包含被可燃粘结剂包裹着的砂，砂芯连在铸件上，所说的设备包括一个其内接收铸件的炉；用于加热所说的炉的炉加热装置；用于使砂芯部分与铸件松解开的装置；用于在所述炉内对已松解下来的砂芯部分的砂进行再生的装置，其特征是所说的用于再生的装置至少包括一个搅拌已松解的砂芯部分的装置。3.一种用于对带有砂芯的铸件进行热处理和用于对该砂芯中的砂进行再生的方法，所说的砂芯包含被可燃粘结剂包裹着的砂，砂芯连在铸件上，所说的方法包括下列步骤将铸件放入炉中；对该炉进行加热；在该炉内搅拌砂芯。4.一种用于对带有砂芯的铸件进行热处理和用于对该砂芯中的砂进行再生的方法，所说的砂芯包含被可燃粘结剂包裹着的砂，砂芯连在铸件上，所说的方法包括下列步骤将铸件放入炉中；对该炉进行加热；当铸件处于所说的炉中时使砂型与该铸件松解开；在所说的炉内对已松解下来的砂型部分的砂进行再生，其特征是，对砂进行再生的步骤中至少包括搅拌已松解的砂型部分。5.如权利要求2所述的设备，其一步包括一个补加砂再生装置，该装置至少包括一个再生漏斗，它位于所述炉的外部并限定出了一个中空的再生内部，其中，所说的再生漏斗至少包括一个入口，通过该入口砂芯被放入到再生内部中；一个出口，部分再生过的砂芯从该出口经过而到达所述的再生内部之外；补加砂再生装置还包括用于在所说的再生内部中对砂芯进行部分再生的装置；与所说的再生漏斗的出口相连接的卸料装置，该卸料装置将部分再生的砂芯中的砂喷射到所述炉中，以使这些经过部分再生的砂芯中的砂经受所说的用于在所述炉内进行再生处理的装置的再生处理。6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所说的用于在炉内进行再生处理的装置至少包括一个射流器。7.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所说的用于在炉内进行再生处理的装置至少包括一个射流器。8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所说的射流器至少包括一个压缩空气源；一个射流器的射流管，该射流管限定出了一个中空的管内部，其中，所说的射流器之射流管从与空气源相连的第一端延伸并终止于第二端，该射流管的第二端使得已松解的砂芯在所述炉内悬浮。9.如权利要求8所述的设备，进一步包括一个与所说的射流器之射流管的第二端相连接的射流环，其特征在于，该射流环至少包括一个环框，该环框至少部分围绕一个中心开口的区域并形成了一个中空的环内部，该环内部与所说的射流管的管内部相连通，环框上还形成有许多使中心开口区域与环内部之间相连通的射流孔。10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，射流器还至少包括一个将已经松解的砂芯加热至该松解的砂芯中的粘结剂的燃烧温度之上的加热器；所说的压缩空气源至少包括一个氧气源；借助于该压缩空气气源，已松解的砂芯中的粘结剂被燃烧。11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所说的炉加热装置至少包括用于将炉内已松解的砂芯加热至该砂芯中的粘结剂的燃烧温度之上的装置；所说的压缩空气源至少包括一个氧气源；借助于该压缩空气源，已松解的砂芯中的粘结剂被燃烧。12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所说的用于再生的装置至少还包括一个位于炉中的磨盘，射流器与磨盘的构成情况及放置方向是这样，即射流器将已松解的砂芯朝着所述磨盘喷射，从而使得已松解的砂芯与该磨盘以有助于砂的再生的方式相接触。13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，该设备进一步包括用于将再生的砂从炉中卸出的卸料装置；所说的用于再生的装置至少还包括用于有选择地调节磨盘与射流器之间的距离的装置，借助于该调节装置，包松解的砂芯碰撞磨盘的撞击力被有选择地控制，由此而使得从炉中卸出的再生砂中所包含的细料量及粘结剂的量被有选择地控制。14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所说的用于再生的装置至少还包括一个导管，该导管限定出了一条贯通的导向通道，该导管位于射流管的第二端与磨盘之间，从而使得已松解的砂芯被射流吕推进到该导向通道中，在该导向通道中，已松解的砂芯被向着磨盘而引导。15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，磨盘与射流器协同作用而使该设备具有高的生产能力，从而使特定的已松解的砂芯很可能被多次向着磨盘喷射并与磨盘相接触。16.如权利要求8所述的设备，进一步包括用于将已松解的砂芯收集在炉内的收集装置，以使这些被收集的砂芯具有很高的被射流器循环作用的能力；用于将再生砂从炉中卸出的卸料装置；用于有选择地控制该卸料装置以使被收集的砂芯经受射流器的作用的时间长短得以控制的停留装置(dwellmeans)；由此而使得从炉中卸出的再生砂中所含有的细料量及粘结剂的量被有选择地控制。17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所说的卸料装置至少包括一个双翻卸阀。18.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所说的炉至少包括一个炉的上部和一个炉的下部；所说的收集装置至少包括一个漏斗，该漏斗至少包括一个漏斗入口，该漏斗入口形成一个位于炉下部的开口，开口的方向和位置是这样的，即使得已松解的砂芯落入到所说的漏斗入口中；一个漏斗出口，该漏斗出口形成了一个位于漏斗入口下方的开口；一个与漏斗入口及漏斗出口相连接的漏斗壁，该漏斗壁围成了一个漏斗内部并形成了一条贯穿于该漏斗内部的、从漏斗入口到漏斗出口的通道，所说的漏斗壁是成一角度的，以使得在重力作用下落入到漏斗入口内的砂芯被收集在该漏斗内部并被向着漏斗出口积累起来；所说的卸料装置与漏斗出口相连接。19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所说的卸料装置至少包括一个卸料管，它有一个第一管端和一个第二管端以及一个管侧壁，管侧壁围成了一条贯穿于管中的管通道，该管通道的第一端与所说的漏斗出口相连接，管通道的第二端位于所述炉的外部，以使得从漏斗内部经过的再生砂通过该卸料管而从炉中卸出；一个用于有选择地控制砂芯从管通道通过的操纵装置；用于使漏斗出口处保持密封状态、从而使得当再生砂从炉内卸出时射流不会中断的装置。20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所说的射流管穿过漏斗壁，射流管的第二端位于漏斗内部靠近漏斗出口处，以使得被收集的砂芯在漏斗内部被悬浮。21.如权利要求18所述的设备，其特征在于，进一步包括一个与射流管的第二端相连接的射流环，所说的射流环至少包括一个环框，该环框至少部分包围了一个中心开口的区域，并且该环框界定出了一个与射流管的管内部相连通的中空的环内部和许多使中心开口区域与环内部之间相连通的射流孔；所说的射流环对那些落入到漏斗入口中并趋于朝着漏斗出口积累起来的砂芯进行射流。22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所说的射流环被放置在漏斗出口与卸料装置之间，以使得砂芯从漏斗出口出来、经过由射流环的环框所围成的中心开口区域而进入到卸料装置中；所说的射流孔是倾斜的，其倾斜角度是以使从中心开口区域经过的砂芯不容易向上移动、并穿过射流孔而进入环内部。23.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所说的停留装置至少包括用于确定收集在漏斗内部中的砂芯的量的测量装置；用于当所说的测量装置确定出在漏斗内部有了预定量的砂芯时发出信号的信号装置；所说的卸料装置响应信号装置所发出的信号而将砂芯卸出，其中，砂芯从漏斗内部出来而被从炉中卸出。24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所说的射流器与收集在漏斗内部的砂芯相互作用而在射流器之射流管的管内部形成一个背压，其中，该背压随着收集在漏斗内部的砂芯的深度的增加而增加；所说的测量装置至少包括一个与射流管内部相连的、用于确定上述背压的压力计；所说的信号装置在背压达到一预定值时产生一个信号；由此就使得在漏斗内部保持特定量的砂芯。25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所说的信号装置至少包括一个用于有选择地确定信号装置发出信号时的那一特定的背压值的信号调节装置，借助于该信号调节装置，收集在漏斗内部的砂芯的量被有选择地控制，由此而使得砂芯在漏斗内部滞留的时间的长短以及砂芯经受射流器的作用的时间的长短得以控制，因此，从炉中卸出的再生砂中所含有的粘结剂的量及细料量被有选择地控制。26.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所说的测量装置至少包括一个安装于漏斗壁上、处于一预定高度的传感器，当收集在漏斗内部的砂芯的水平面处于所述传感器的高度上或处于该传感器的高度之方时，所说的信号装置产生一个信号。27.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所说的测量装置至少包括若干个安装在漏斗壁上的传感器，其中的每一个传感器处于若干个预定的高度中的一个高度上，各传感器所处的高度不同，所说的若干个预定的高度中的每一个高度对应于所要求的漏斗内部的砂芯的量；所说的信号装置至少进一步包括选择装置，它用于有选择地确定所说的若干个传感器中的一个传感器作为控制元件，其中，当漏斗内部的砂芯的水平面升高并且该砂芯接触到若干个传感器中的那个正起控制作用的传感器时，所说的信号装置产生所说的信号，由此可有选择地控制收集在漏斗内部的砂芯的量，这就使得砂芯在漏斗内部滞留的时间的长短以及砂芯经受射流...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特P克莱夫顿，
申请(专利权)人：联合工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]