一種砂型鑄造尾氣的采集裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種砂型鑄造尾氣的采集設備和方法，用于鑄造尾氣的無污染采集。所述采集設備由澆注爐、澆注臺、置于澆注臺上的砂箱和密封罩、連通澆注爐和砂箱的升液管構成，密封罩上連接有氣體壓力傳感器，具有抽真空通道和氣體采集通道，澆注爐爐蓋上具有惰性氣體通道。當密封罩內的氣體壓力達到氣體壓力傳感器預設值后，傳感器報警，打開電動抽氣泵，抽取密封罩內氣體至氣體采樣袋中，以備后期檢測。本發(fā)明用于進行鑄造尾氣的無污染采集，采集裝置體積較小，具有結構簡單，操作方便的特點。
【專利說明】一種砂型鑄造尾氣的采集裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種砂型鑄造尾氣的采集裝置和方法，屬于金屬鑄造領域。
【背景技術】
[0002]我國是世界上最大的鑄件生產國，2013年鑄件產量超過了 4000萬t，約占全球鑄件產量的40%。在多種鑄造方式中，砂型鑄造由于生產成本低、工藝簡單，在世界上被大量使用，使用砂型鑄造生產的鑄件占生產總量的70%?80%。然而，砂型鑄造的空氣污染問題十分嚴重，據統(tǒng)計，我國鑄造業(yè)2006年排放的廢氣約為300?600億m3，其中絕大部分是砂型鑄造企業(yè)排放的。近年來的研究發(fā)現，砂型鑄造廠排放的廢氣中除含有人們熟知的CO、CO2外，還含有大量對環(huán)境和人體有害的揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compound,V0C)和危險性空氣污染物(Hazardous Air Pollutant, HAP)。在美國環(huán)保局列出的總共188種HAP中，砂型鑄造廠廢氣中已經檢測出40余種，如甲醛、苯和苯酚等。
[0003]VOC是大氣光化學反應的前驅物，對人體的免疫、神經和消化系統(tǒng)都會造成損害，而HAP具有刺激性、毒性和致癌性，會對人體產生急性危害。相關研究發(fā)現，砂型鑄造產生的VOC和HAP會對操作工人的呼吸系統(tǒng)造成長期損害，誘發(fā)呼吸系統(tǒng)慢性疾病和肺癌的發(fā)生。美國環(huán)保局、美國鑄造協會、美國國防部和美國汽車研究委員會等單位在1994年聯合開展了鑄造空氣污染物減排計劃，組織專門的研究機構對砂型鑄造的VOC和HA P控制技術進行研究。
[0004]與其他工業(yè)發(fā)達國家相比，我國鑄造業(yè)的空氣污染控制技術研究還較為落后。目前，我國對鑄造業(yè)空氣污染的認識還主要集中在沖天爐的煙氣以及鑄造過程產生的粉塵污染方面，而對危害更大的VOC與HAP空氣污染物缺乏充分認識，對鑄造尾氣中VOC與HAP的來源、成分、監(jiān)測與污染控制技術等多方面的系統(tǒng)研究都還未全面開展。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種砂型鑄造尾氣的采集裝置和方法，可用于鑄造企業(yè)和高校實驗室進行鑄造尾氣的無污染采集，為后續(xù)的尾氣成分檢測奠定基礎。
[0006]本發(fā)明的砂型鑄造尾氣的采集裝置，包括澆注爐，澆注爐的爐蓋上放置有澆注臺，澆注臺上放置裝有砂型的砂箱，密封罩將砂箱包含其中并與澆注臺密封連接，所述密封罩上裝有氣體壓力傳感器、抽真空通道和氣體采集通道，所述氣體采集通道上連接有電動抽氣裝置；
還包括升液管，穿過爐蓋和澆注臺，連通澆注爐中的金屬液和砂箱；
還包括惰性氣體通道，連通澆注爐和外部惰性氣源。
[0007]所述澆注爐內包含坩堝、爐襯、加熱線圈、保溫層。
[0008]升液管在密封罩內端口澆注前貼有塑料封口薄膜。
[0009]本發(fā)明還提供采用上述裝置的的砂型鑄造尾氣的采集方法，包括如下步驟:
I)將熔煉好的金屬液送入澆注爐內保溫待澆，澆注爐內通入惰性氣體； 2)將造型好的砂箱放入澆注臺上，蓋上密封罩，將密封罩固定在澆注臺上，升液管在密封罩內端口澆注前貼有塑料封口薄膜。
[0010]3)打開真空泵，抽取密封罩內的氣體，達到真空度0.01?0.02MPa后關閉真空泵；
4)打開密封罩上的氣體壓力傳感器,澆注爐內通入惰性氣體,在惰性氣體壓力作用下使金屬液從下而上通過升液管進行澆注；
5)當密封罩內的氣體壓力達到氣體壓力傳感器預設值0.05-0.1MPa后，傳感器報警，打開電動抽氣泵，抽取密封罩內氣體至氣體采樣袋中，以備后期檢測。
[0011]所述的砂型鑄造尾氣的采集方法，步驟4)中惰性氣體的壓力范圍控制為0.05-0.3MPa0
[0012]所述的砂型鑄造尾氣的采集方法，澆注爐內通入的惰性氣體為CO2或Ar。
[0013]所述的砂型鑄造尾氣的采集方法，澆注的金屬液為適用于砂型鑄造的鑄鐵、鑄鋼、招合金、鎂合金、銅合金。
[0014]本發(fā)明針對砂型鑄造中的尾氣的采集，開發(fā)了砂型鑄造尾氣采集裝置和方法，用于進行鑄造尾氣的無污染采集，為后續(xù)的尾氣成分精確檢測奠定基礎。本發(fā)明的尾氣采集裝置體積較小，適用于鑄造企業(yè)和高校的實驗室操作，具有結構簡單，操作方便，尾氣采集無污染的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所涉及的氣體采集裝置的示意圖；其中I為氣體壓力傳感器，2為密封罩，3為升液管,4為砂箱,5為惰性氣體通道,6為爐蓋,7為燒注爐,8為保溫層,9為加熱線圈，10為爐襯，11為坩堝，12為金屬液，13為澆注臺，14為砂型，15為氣體采集通道，16為抽真空通道，17為電動抽氣裝置。
【具體實施方式】
[0016]實現砂型鑄造尾氣采集的裝置如圖1所示，包括澆注爐7，澆注爐7的爐蓋6上放置有澆注臺13，澆注臺上放置裝有砂型14的砂箱4，密封罩2將砂箱4包含其中并與澆注臺13密封連接，所述密封罩2上裝有氣體壓力傳感器1、抽真空通道16和氣體采集通道15，所述氣體采集通道15上連接有電動抽氣裝置17 ；
還包括升液管3，穿過爐蓋6和澆注臺13，連通澆注爐7中的金屬液12和砂箱4 ； 還包括惰性氣體通道5，連通澆注爐7和外部惰性氣源。
[0017]實施例1:
將盛放有熔煉好的金屬液的坩堝放入澆注爐內保溫待澆，澆注爐內充入CO2保護氣體，將造好型的砂箱放入地注式澆注臺上，蓋上密封罩，將密封罩固定在澆注臺上，打開真空泵，抽取密封罩內的氣體，密封罩內的真空度達到0.0lMPa后關閉真空泵。打開密封罩上的氣體壓力傳感器，澆注爐內通入可控壓力的CO2氣體，壓力為0.15MPa，在壓力作用下使金屬液從下而上通過升液管進行澆注，密封罩內的砂型在高溫作用下開始發(fā)氣，當密封罩內的氣體壓力達到0.05MPa時，傳感器報警，打開電動抽氣泵，抽取密封罩內氣體至氣體采樣袋中，以備后期檢測。
[0018]實施例2: 將盛放有熔煉好的金屬液的坩堝放入澆注爐內保溫待澆，澆注爐內充入Ar保護氣體，將造好型的砂箱放入地注式澆注臺上，蓋上密封罩，將密封罩固定在澆注臺上，打開真空泵，抽取密封罩內的氣體，密封罩內的真空度達到0.02MPa后關閉真空泵。打開密封罩上的氣體壓力傳感器，澆注爐內通入可控壓力的Ar氣體，壓力為0.5MPa，在壓力作用下使金屬液從下而上通過升液管進行澆注，密封罩內的砂型在高溫作用下開始發(fā)氣，當密封罩內的氣體壓力達到0.1MPa時，傳感器報警，打開電動抽氣泵，抽取密封罩內氣體至氣體采樣袋中，以備后期檢測。
【權利要求】
1.一種砂型鑄造尾氣的采集裝置，其特征在于，包括澆注爐(7)，澆注爐(7)的爐蓋(6)上放置有澆注臺(13 )，澆注臺(13 )上放置裝有砂型(14 )的砂箱(4 )，密封罩(2 )將砂箱(4 )包含其中并與澆注臺(13)密封連接，所述密封罩(2)上裝有氣體壓力傳感器(I )、抽真空通道(16)和氣體采集通道(15)，所述氣體采集通道(15)上連接有電動抽氣裝置(17); 還包括升液管(3)，穿過爐蓋(6)和澆注臺(13)，連通澆注爐(7)中的金屬液(12)和砂箱⑷； 還包括惰性氣體通道(5)，連通澆注爐(7)和外部惰性氣源。
2.根據權利要求1所述的采集裝置，其特征在于，所述澆注爐內包含坩堝、爐襯、加熱線圈和保溫層。
3.使用權利要求1所述采集裝置采集砂型鑄造尾氣的方法，包括如下步驟: I)將熔煉好的金屬液送入澆注爐內保溫待澆，澆注爐內通入惰性氣體； 2 )將造型好的砂箱放入澆注臺上，蓋上密封罩，將密封罩固定在澆注臺上，升液管在密封罩內端口澆注前貼有塑料封口薄膜； 3)打開真空泵，抽取密封罩內的氣體，達到真空度0.0l?0.02MPa后關閉真空泵； 4)打開密封罩上的氣體壓力傳感器,澆注爐內通入惰性氣體,在惰性氣體壓力作用下使金屬液從下而上通過升液管進行澆注； 5)當密封罩內的氣體壓力達到氣體壓力傳感器預設值0.05-0.1MPa后，傳感器報警，打開電動抽氣泵，抽取密封罩內氣體至氣體采樣袋中，以備后期檢測。
4.根據權利要求3所述的采集方法，其特征在于，步驟4)中惰性氣體的壓力范圍控制為 0.05-0.3 MPa。
5.根據權利要求3所述的采集方法，其特征在于，所述的砂型鑄造尾氣的采集方法，澆注爐內通入的惰性氣體為CO2或Ar。
6.根據權利要求3所述的采集方法，其特征在于，所述的金屬液為鑄鐵、鑄鋼、鋁合金、鎂合金或銅合金。
【文檔編號】G01N1/24GK103822803SQ201410070425
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】龍威, 黃晉, 夏露, 張友壽, 楊劍雄, 王小路 申請人:湖北工業(yè)大學