【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、有機及び無機の自硬性法やガス硬化法において、従来の砂骨材又は新しい砂骨材を使用して鋳型製造コストを低減し、併せて鋳物品質を向上させる鋳型の製造方法、または鋳型に使用した砂骨材を回収して再利用する場合の鋳型の製造方法に関するものであり、さらに前記鋳型に用いられた鋳物砂を回収して再生利用する再生方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機及び無機の自硬性法に於いては、廃棄物規制の下に、その殆どは使用した砂を回収して再利用するリサイクル法が採用されている。そのリサイクル法では、単一種類の砂骨材（主にけい砂）に粘結剤を配合した混錬砂が鋳型として用いられ、鋳型は特殊砂（焼着防止用スポットサンド）以外はすべて同一の混錬砂で製造されてきている。
【０００３】
鋳物の品質を維持するためには、直接溶湯に接触する部分には耐火度が高く細粒で高品質な砂骨材が必要であるが、その他の部分では耐火度や強度はそれほど必要としない。しかし、単一種類の砂骨材を使用しているため、やむなく高品質の砂骨材を鋳型全体に使用しているのが実情である。鋳物の形状によって異なるが、高品質な砂骨材の必要重量は全体の砂使用量の２０〜３０％が一般的である。細粒の砂骨材は粘結剤添加量も多く必要であり、鋳型材料費が高くなっている。
【０００４】
また、鋳物欠陥の一つであるガス欠陥を改善するためには、粘結剤添加量を減らすことが必要であるが、鋳型の強度を維持するためには粘結剤添加量を低減することは難しく、そのため鋳型にガス針を刺してガス抜き孔を設けて対応する場合が多い。そのために余分な作業コストがかかっている。
【０００５】
このような鋳物の品質とコストの改善を解決する方法として、すでに特許文献１や特許文献２が紹介されている。
特許文献１では、肌砂に小粒径の骨材と水溶性アルカリフェノール樹脂を用いた混錬砂を、裏砂には大粒径の骨材と酸硬化フラン樹脂を用いた混錬砂を用いて鋳型を形成し、使用後にクラッシャーで砂粒にした後ふるい分けによって各々を分離して回収し別々に再生する方法が提案されている
また、特許文献２では、粘結剤に水溶性アルカリフェノール樹脂を用い、砂骨材として基本的にムライト系の砂骨材を用いて部分的に細粒のクロマイトサンドを使用し、ふるい分けによりクロマイトサンドを分離、磁力選鉱して再利用する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９４１３５２号明細書
【特許文献２】
特許第３２６８１３７号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した方法では種々の課題があり、特許文献１では実際に次のような課題がある。
（１）アルカリ性の肌砂と酸性の裏砂はその接触する境界が硬化しないため接着しない。従って、造型時に肌砂と裏砂を物理的に結合させる芯金（カギ形のひっかき棒等）を多数使用しなければならず、人手による作業工数がかかると共に使用後に芯金の回収も必要となり、さらにコストが増加する。
（２）従来の鋳物砂は、高品質のものでも鋳込み時の高温での熱履歴やクラッシング時の破砕により大粒径の骨材が一部小粒径化する場合があり、肌砂に裏砂が混入することが考えられる。ここでは約１０％の混入が管理限界とされているが、混入率の管理が困難であり、アルカリと酸の影響は敏感かつ複雑でシビアな鋳型の硬化速度と強度の管理が必要となる。また、一般に市販されている鋳物砂は天然の耐火物で小粒径と大粒径の砂が混在しており、そのままでは適用し難く、原材料をふるい分けて調整することにより原料砂のコストが高くなる。
（３）肌砂と裏砂を別々に再生する場合、再生設備が二重に必要になり設備投資が増加するが、同じ再生機で再生する場合交互に再生するため再生効率が低下する。
【０００８】
また、特許文献２に示される方法は、熱的に苛酷な鋳鋼分野では品質面で有効であるが、ムライト系の砂骨材の単価が従来のけい砂の約８倍もするため、けい砂をムライト系の砂骨材に切り替える場合、初期投資金額が膨大となり、鋳鋼の分野はもとより国内の約９０％を占める鋳鉄分野でのユーザーは手をこまねいているのが実情である。
【０００９】
一方、最近では廃棄物規制対策のために、砂の回収率を９５％程度（けい砂の例）から９８％以上に上げざるを得ない状況にあり、ニッケル製錬時に排出されるスラグを風砕した２ＭｇＯ・ＳｉＯ２を主成分とするフォルステライト系の球状人工砂が広まりつつある。人工砂は天然砂と比較して耐破砕性が高いため回収率が高く、粉塵の発生も少ないことから廃棄物を少なくすることが出来る。この人工砂の製造に於いては溶融スラグを風砕して製造するため均一に細粒の粒子のみを製造することは困難である。このため、肌砂に使用できる細かい粒子は少量しか出来ず、そのため大半は粗目の粒子が排出されるため、他に用途がなければ産業廃棄物として処理されるか、あるいは原料として再溶解するといった無駄なコストが発生して人工砂を高価なものとしており、従来のけい砂の約５倍以上の価格で販売されている。
【００１０】
このように、粘結剤添加量を低減し鋳物の品質確保とコスト低減を両立する新たな鋳型製造方法が要望されている。また、廃棄物規制対策のために人工砂を使用することは解決策の一つとなり得るが、コスト的に高いため初期投資が大きく人工砂の普及の妨げとなっており、安価な人工砂の開発が求められている。
一方、ニッケル製錬においては風砕等により製造した細粒の人工砂とともに排出される粗目の粒子を利用する新たな分野の探索が必要となっている。
【００１１】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、鋳型製造コストを低減し、併せて鋳物品質を向上させる鋳型の製造方法を提供するとともに、鋳型に使用した砂骨材を回収して再利用することを可能にする鋳型の製造方法を提供することを目的とする。さらに前記鋳型に用いられた鋳物砂を回収して再生利用する再生方法および装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の鋳型の製造方法のうち請求項１記載の発明は、（１）溶湯が直接接触する肌砂に天然砂または人工砂からなる砂骨材を利用し、（２）前記肌砂の背後をバックアップする裏砂に、ニッケル製錬時に発生する鉱滓を風砕、又は水砕して得られるフォルステライト系の人工砂であって、２０〜３０メッシュの網目の篩を通過しない粗目の砂を使用し、（３）前記肌砂および裏砂の粘結剤として、酸硬化フラン樹脂、酸硬化フェノール樹脂、水溶性アルカリフェノール樹脂、フェノールウレタン樹脂、水ガラスのいずれか一種を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の鋳型の製造方法は、請求項１記載の発明において、前記肌砂として、細粒のムライト系の人工砂を用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の鋳型の製造方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記肌砂は、前記裏砂よりも細粒であって２０〜３０メッシュの網目の篩を通過するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の鋳型の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、鋳型として使用した前記肌砂および裏砂を回収し、篩分けによって肌砂および裏砂として再利用することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の鋳型の製造方法は、請求項４記載の発明において、前記篩分けでは、２０〜３０メッシュの篩を使用することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の鋳型の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記裏砂には、６メッシュの篩を通過しないものを含まないことを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の鋳型の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載された肌砂と裏砂と粘結剤とによって構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の鋳物砂回収再生方法は、請求項１〜６に記載された方法で得られた鋳型の組成物を、使用後に回収して再生し、該再生砂を細粒の肌砂と粗粒の裏砂に篩分け、篩分けた肌砂と裏砂をそれぞれ個別のタンクに収納し、前記各タンクの砂を選択的に混練することを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の鋳物砂回収再生装置は、請求項１〜６に記載された方法で得られた鋳型の組成物を、使用後に回収して再生した砂を細粒の肌砂と粗粒の裏砂に篩分ける篩分け装置と、前記篩分け装置で分別された肌砂と裏砂をそれぞれ収納する個別のタンクと、前記各タンクの砂を選択的に収容して混練する混錬機とを備えることを特徴とする。
【００２１】
すなわち本発明では、前記で述べた課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、単独の粘結剤を用いる自硬性法に於いて、肌砂には従来の天然砂（けい砂等）からなる砂骨材を適用し、裏砂にはニッケル製錬時に多量に発生する産業廃棄物のスラグを風砕または水砕することにより得られる、球状で大粒径で、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２を主成分とする安価なフォルステライト系人工砂を使用することにより、従来のけい砂を用いる場合よりコストと品質を著しく改善できる方法を見出した。なお、本発明では肌砂の使用量としては、２０〜３０質量％を示すことができる。
【００２２】
また、肌砂に、高品質で細粒のムライト系球状人工砂などの人工砂を使用することで、砂骨材費は上昇するものの、砂の回収率を向上させ粘結剤添加量を低減することができ、さらに廃棄物低減およびコスト削減が可能となる。斯かる効果は、ムライト系球状人工砂において特に顕著である。
例えば、この方法であれば、肌砂使用量は全体の約２５％であり、肌砂に人工砂を使用した場合のコストは、鋳型全体に人工砂を使用した場合の約１／４のコストで済み、一方、裏砂は約７５％が産業廃棄物のスラグを風砕または水砕した球状で安価な砂であるため全体としてはけい砂と同等のコストとなる。また、これらの人工砂は球状で表面が滑らかであり、また裏砂の場合は肌砂ほどの強度は必要ないため従来法よりも粘結剤添加量が少なくて済み、鋳型材料費が著しく低減できる。さらに、これらの人工砂は耐破砕性が優れているため、使用砂の再生回収率も従来の９５％（けい砂の例）から９８％以上に改善され、新砂補給費や廃棄費用が改善できる。
【００２３】
肌砂は鋳物の熱により前記した粘結剤がよく分解されるため再生しやすく、回収肌砂の性状が従来法より一層改善され、裏砂は大粒径のため通気度が良く、従来のようなガス抜きのためのガス針作業が省略できる。同様に肌砂は鋳物の熱により粘結剤が良く分解し、裏砂は表面が滑らかで球状のため再生効率が良く、電力使用量も従来の約１／２に低減できる。
【００２４】
また、肌砂と裏砂を分離する篩のメッシュ数は、市販の人工砂は３０メッシュ以上の粗粒域の分布が極端に少ないため３０メッシュで十分であるが、より精度良く肌砂と裏砂を分離するためには２０メッシュの篩を使用しても良い。また、裏砂の粒度の上限には特に制限はないが、形状の均一性を確保するために６メッシュを通過しないものは使用しない方が好ましい。さらに圧縮強度のバラツキを低減するためには８メッシュを通過しないものを使用しない方がより好ましい。
【００２５】
また、本発明の鋳物砂回収再生装置は、再生砂を分離するには、現状の設備を大きく改造する必要はなく、従来のサンドクーラー入口の手前かあるいは貯蔵タンク入口手前に所定の震動篩機設けて分離して個別に貯蔵できるようにし、またミキサー上の貯蔵タンクを改造して分割し、分離した肌砂と裏砂の混錬砂を容易に得ることが出来る様にすれば、スライドゲート等の利用により同じミキサーで肌砂と裏砂の混錬砂を容易に得ることが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
肌砂として、細粒のムライト系の人工砂であって、２０〜３０メッシュの網目の篩を通過するものを用意する。一方、ニッケル製錬時に発生する鉱滓を風砕、又は水砕して得られるフォルステライト系の人工砂であって、２０〜３０メッシュの網目の篩を通過しない粗目の砂を裏砂として用意する。さらに肌砂および裏砂の粘結剤として、酸硬化フラン樹脂、酸硬化フェノール樹脂、水溶性アルカリフェノール樹脂、フェノールウレタン樹脂、水ガラスのいずれか一種を用意する。
【００２７】
鋳型作製に際し、図１、２に示すように長方形型の模型１を用意して定盤上にセットし、該模型１の表面を混錬した細目肌砂２で覆い、その裏を混錬した粗目裏砂３で充填し、硬化させる。なお、図中５、６は湯道である。鋳型硬化後は模型１を離型し、アルコール塗型を塗布して乾燥させた後、鋳鉄を鋳込む。
冷却、型バラシ後、回収した砂を、図３に示すように再生機１０を用いて再生し、３０メッシュの篩を有する篩分け機１１を通過させて肌砂と裏砂を分離する。これらの肌砂と裏砂とは、それぞれ１つのタンク１２を分割して用意された分割タンク１２ａ、１２ｂに収容する。なお、タンク１２の下方部には、スライドゲート１３が設けられており、分割タンク１２ａと分割タンク１２ｂの何れかを選択して収容物を取り出すことができる。タンク１２から取り出された肌砂または裏砂は、いずれか一方が混錬装置１４に供給される。混錬装置１４は、混練タンク１４ａとモータ１４ｂとを有しており、混錬タンク１４ａに肌砂または裏砂と粘結剤とを収容し、モータ１４ｂによって駆動して混錬を行うものである。
この回収再生装置によって得られる肌砂の混錬物と裏砂の混練物は、それぞれ鋳型用の砂として繰り返し使用することができる。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
肌砂に細目で粒径が０．１１〜０．４５ｍｍの市販のニッケルスラグ人工砂１５０ｋｇを用意し、裏砂には粒径が０．８５〜２．１０ｍｍの粗目のニッケルスラグ人工砂１２００ｋｇを用意し、これらを用いて図１に示すアルカリフェノール鋳型を製造し、１３６０℃の溶湯により４５０ｋｇの鋳鉄を鋳込んだ。肌砂としては、細目の砂１００重量部にアルカリフェノール樹脂１．５重量部、エステル硬化剤０．３重量部を添加して混錬した。また裏砂としては、粗目の砂１００重量部アルカリフェノール樹脂１．０重量部、エステル硬化剤０．２重量部を添加して混錬した。
【００２９】
上記鋳込みを行った後、冷却、型バラシ後、回収した砂を１ｔ／Ｈの処理能力を持つ再生機を用いて再生し、３０メッシュの篩を通過させて肌砂と裏砂を分離して調査した。その結果を表１に示す。比較例として、輸入５号けい砂を用いて肌砂とほぼ同強度となるように、砂１００重量部にアルカリフェノール樹脂１．４重量部、エステル硬化剤０．２８重量部を添加、混錬して鋳型を製造し１３５０℃の鋳鉄の鋳込みを実施した後、同様の再生を実施した。その結果も同じく表１に示す。アルカリフェノール樹脂を使用した場合、粘結剤使用量を従来のけい砂よりも２５％低減でき、再生に使用される電力も低減出来ることを確認した。また、鋳型には特にガス抜き孔を設けていないが、試験材の表面にはガス欠陥等の有害な欠陥は認められなかった。また、回収率は、本発明の鋳物砂を使用することにより明らかに比較例よりも高くなっている。
【００３０】
【表１】
【００３１】
（実施例２）
肌砂に細目で粒径が０．１１〜０．４５ｍｍの市販のムライト系人工砂１５０ｋｇを裏砂には粒径が０．８５〜２．１０ｍｍの粗目のニッケルスラグ人工砂１２００ｋｇを用いてフラン鋳型を製造し、１３５０℃の溶湯で４５０ｋｇの鋳鉄を鋳込んだ（図１）。肌砂としては、細目の砂１００重量部にフラン樹脂０．６重量部、酸硬化剤０．３重量部を添加して混錬した。また裏砂としては、粗目の砂１００重量部フラン樹脂０．４重量部、酸硬化剤０．２重量部を添加して混錬した。
【００３２】
冷却後、型バラシ、回収した砂を１ｔ／Ｈの処理能力を持つ再生機を用いて再生し、３０メッシュの篩を通過させて肌砂と裏砂を分離して調査した。その結果を表２に示す。比較例として、輸入５号けい砂を用いて砂１００重量部にフラン樹脂０．８重量部、エステル硬化剤０．４重量部を添加、混錬して鋳型を製造し１３６０℃の鋳鉄の鋳込みを実施した後、同様の再生を実施した。その結果を表に示す。フラン樹脂を使用した場合、粘結剤使用量を従来のけい砂よりも約半分に低減でき、再生に使用される電力も低減出来ることを確認した。また、鋳型には特にガス抜き孔を設けていないが、試験材の表面にはガス欠陥等の有害な欠陥は認められなかった。また、回収率は、本発明の鋳物砂を使用することにより明らかに比較例よりも高くなっている。
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の鋳型製造方法または鋳型を用いることにより、次の効果がある。
（１）本発明の鋳型製造方法または鋳型を用いることにより、高価な肌砂を少量使用し、残りを安価で低い強度の裏砂で賄う事が出来る結果、鋳型材料費を著しく低減できる。
（２）本発明の鋳型製造方法または鋳型を用いることにより、再生した肌砂の性状が従来法（けい砂使用）より改善され、更に鋳物の品質とコストが改善される。
（３）本発明の鋳型製造方法または鋳型を用いることにより、廃棄物を低減でき、再生電力も著しく低減できる。
【００３５】
また本発明の鋳型砂回収再生方法または再生装置を用いることにより、鋳物砂を効率よく回収して再利用可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における鋳型の縦断面図である。
【図２】図１のＡ視図である。
【図３】本発明の鋳物砂回収再生行程を示す図である。
【符号の説明】
１ 模型
２ 肌砂
３ 裏砂
１０ 再生機
１１ 篩分け機
１２ タンク
１２ａ 分割タンク
１２ｂ 分割タンク
１３ スライドゲート
１４ 混錬機[0001]
[Industrial applications]
The present invention provides a method for producing a mold that reduces the cost of mold production using conventional sand aggregates or new sand aggregates in organic and inorganic self-hardening methods and gas curing methods, and also improves casting quality. Also, the present invention relates to a method for manufacturing a mold in the case of collecting and reusing sand aggregate used in a mold, and further relates to a recycling method and an apparatus for collecting and recycling the molding sand used in the mold. .
[0002]
[Prior art]
In the conventional organic and inorganic self-hardening methods, most of them employ a recycling method in which used sand is collected and reused under waste regulations. According to the recycling method, kneaded sand in which a single type of sand aggregate (mainly silica sand) is mixed with a binder is used as a mold, and all the molds are the same except for special sand (spot sand for preventing seizure). Has been manufactured with kneaded sand.
[0003]
In order to maintain the quality of the casting, high-fire-resistant, fine-grained, high-quality sand aggregates are required in the areas that are in direct contact with the molten metal, but other areas do not require much fire resistance or strength. . However, since a single type of sand aggregate is used, the fact is that high quality sand aggregate is unavoidably used for the entire mold. Depending on the shape of the casting, the required weight of high quality sand aggregate is generally 20-30% of the total sand usage. Fine-grained sand aggregate requires a large amount of a binder to be added, and the mold material cost is high.
[0004]
In addition, it is necessary to reduce the amount of binder added in order to improve gas defects, one of the casting defects, but to reduce the amount of binder added in order to maintain the strength of the mold. Therefore, it is often necessary to pierce the mold with a gas needle to provide a gas vent hole. Therefore, extra work cost is required.
[0005]
Patent Literature 1 and Patent Literature 2 have already been introduced as methods for solving such improvements in casting quality and cost.
In Patent Document 1, kneaded sand using small particle size aggregate and water-soluble alkali phenol resin is used for skin sand, and kneaded sand using large particle size aggregate and acid-cured furan resin is used for back sand. A method has been proposed in which a mold is formed by using a crusher to form sand grains after use, and then each is separated and recovered by sieving to be separately regenerated. In Patent Document 2, a water-soluble alkali phenol resin is used as a binder. Using mullite sand aggregates as sand aggregates, using fine-grained chromite sand partially, separating chromite sand by sieving, magnetically separating and reusing it I have.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2941352 [Patent Document 2]
Patent No. 3268137 Specification
[Problems to be solved by the invention]
However, the method described above has various problems, and Patent Document 1 actually has the following problems.
(1) Alkaline skin sand and acidic back sand do not adhere to each other because the boundary between them does not harden. Therefore, it is necessary to use a large number of metal cores (key-shaped scratch bars, etc.) that physically connect the skin sand and the back sand during molding, which requires manual labor and requires collection of the metal core after use. , Further increase the cost.
(2) Even if the conventional molding sand is of high quality, aggregates of large grain size may be partially reduced in size due to heat history at high temperature during casting or crushing during crushing. Back sand may be mixed in. Here, the mixing limit of about 10% is set as the control limit. However, it is difficult to control the mixing rate, and the influence of alkali and acid is sensitive, complicated, and requires severe control of the curing speed and strength of the mold. In addition, generally foundry sand is a natural refractory with a mixture of small and large particles of sand, which makes it difficult to apply as it is, and the cost of raw material sand is high by sieving and adjusting the raw materials. Become.
(3) When the skin sand and the back sand are separately regenerated, the renewal equipment is doubled, and the equipment investment is increased. However, when the renewal is performed by the same regenerator, the renewal is performed alternately, so that the regeneration efficiency is reduced.
[0008]
Although the method disclosed in Patent Document 2 is effective in terms of quality in the field of thermally severe cast steel, the unit price of mullite-based sand aggregate is about eight times that of conventional silica sand. When switching to mullite-based sand aggregate, the initial investment amount is enormous, and users in the field of cast iron, which accounts for about 90% of the domestic market, as well as in the field of cast steel, have been struggling.
[0009]
On the other hand, recently, due to waste control measures, the sand recovery rate must be raised from about 95% (example of silica sand) to 98% or more. Forsterite-based spherical artificial sand mainly composed of crushed 2MgO.SiO 2 is spreading. Artificial sand has a higher crushing resistance than natural sand, and therefore has a higher recovery rate, and generates less dust, thereby reducing waste. In the production of this artificial sand, it is difficult to uniformly produce only fine particles because the molten slag is produced by air-blasting. For this reason, only a small amount of fine particles that can be used for skin sand can be produced, and most of them are discharged as coarse particles, so if there is no other use, they will be treated as industrial waste or redissolved as raw materials The artificial sand is expensive due to unnecessary costs, and is sold at a price about five times or more that of conventional silica sand.
[0010]
As described above, there is a demand for a new mold manufacturing method that reduces the amount of the binder added and ensures both quality assurance of the casting and cost reduction. In addition, the use of artificial sand for waste control measures can be one of the solutions.However, due to high cost, initial investment is large and hinders the spread of artificial sand. Development is required.
On the other hand, in nickel smelting, it is necessary to search for a new field that uses coarse particles discharged together with fine artificial sand produced by wind milling or the like.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method of manufacturing a mold that reduces the cost of manufacturing the mold and also improves the quality of the casting, and collects and reuses the sand aggregate used in the mold. It is an object of the present invention to provide a method for producing a mold that can be used. It is another object of the present invention to provide a recycling method and apparatus for recovering and recycling the foundry sand used in the mold.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the method for manufacturing a mold according to the present invention uses (1) a sand aggregate made of natural sand or artificial sand for skin sand which is in direct contact with a molten metal; ) A forsterite-based artificial sand obtained by air-milling or water-granulating slag generated during nickel smelting is applied to back sand that backs up the back of the skin sand, and a mesh sieve of 20 to 30 mesh is used. (3) Any one of acid curable furan resin, acid curable phenol resin, water-soluble alkali phenol resin, phenol urethane resin, and water glass as a binder for the skin sand and back sand. Is used.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the method of the first aspect, fine mullite artificial sand is used as the skin sand.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the method of the first or second aspect, the skin sand is finer than the back sand and passes through a 20-30 mesh mesh sieve. There is a feature.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a mold according to any one of the first to third aspects, the skin sand and the back sand used as the mold are collected and reused as the skin sand and the back sand by sieving. It is characterized by doing.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for producing a mold according to the fourth aspect, the sieving uses a 20 to 30 mesh sieve.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a mold according to any one of the first to fifth aspects, the back sand does not include a sand that does not pass through a 6-mesh sieve.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a mold comprising the skin sand, the back sand and the binder according to any one of the first to sixth aspects.
[0019]
The method for recovering and reclaiming foundry sand according to claim 8 is to recover and regenerate the composition of the mold obtained by the method according to claims 1 to 6 after use, and to regenerate the reclaimed sand with fine-grained skin sand. It is characterized by sieving coarse sand sand, storing the sieved skin sand and back sand in separate tanks, and selectively kneading the sand in each tank.
[0020]
The casting sand collection and regeneration device according to claim 9 is a method for collecting and regenerating the mold composition obtained by the method according to claims 1 to 6 after use, and regenerating the fine sand and coarse sand. A sieving device for sieving the back sand, separate tanks for storing the skin sand and the back sand separated by the sieving device, and a kneader for selectively containing and kneading the sand in each of the tanks. It is characterized by having.
[0021]
That is, in the present invention, as a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, in the self-hardening method using a single binder, skin sand is replaced with conventional natural sand (silica sand or the like). comprising applying the sand aggregate, the back sand obtained by Kaze砕or granulated slag of industrial waste generated in a large amount during the nickel smelting, at large particle size spherical, 2MgO · SiO 2 mainly By using inexpensive forsterite-based artificial sand as a component, a method was found in which cost and quality could be remarkably improved as compared with conventional silica sand. In the present invention, the use amount of the skin sand can be 20 to 30% by mass.
[0022]
In addition, the use of artificial sand such as high-quality fine-grained mullite spherical artificial sand as skin sand increases sand aggregate costs, but improves sand recovery and reduces the amount of binder added. And further reduce waste and cost. Such an effect is particularly remarkable in the mullite-type spherical artificial sand.
For example, with this method, the amount of skin sand used is about 25% of the total, and the cost of using artificial sand for skin sand is about one-fourth the cost of using artificial sand for the entire mold. On the other hand, about 75% of the back sand is spherical and inexpensive sand obtained by wind-milling or granulating slag of industrial waste, so that the cost is equivalent to silica sand as a whole. In addition, these artificial sands are spherical and have a smooth surface, and the back sand does not require the strength of skin sand, so the amount of binder added is smaller than in the conventional method, and the cost of mold material is significantly reduced. it can. Furthermore, since these artificial sands have excellent crushing resistance, the recycling rate of the used sand is improved from 95% (example of silica sand) to 98% or more, and the cost for replenishing new sand and disposal cost can be improved. .
[0023]
Skin sand is easy to regenerate because the binder mentioned above is well decomposed by the heat of the casting, the properties of the recovered sand are further improved than the conventional method, and the back sand has a large particle size and good air permeability. Such a gas needle operation for degassing can be omitted. Similarly, the binder of the skin sand is well decomposed by the heat of the casting, and the back sand has a smooth surface and a spherical shape, so that the regeneration efficiency is good, and the power consumption can be reduced to about half of the conventional one.
[0024]
The number of meshes of the sieve for separating skin sand and back sand is 30 mesh, which is sufficient for commercially available artificial sand since the distribution of coarse particles of 30 mesh or more is extremely small. A 20 mesh sieve may be used to separate the sand. The upper limit of the particle size of the back sand is not particularly limited, but it is preferable not to use a material that does not pass through 6 meshes in order to secure the uniformity of the shape. In order to further reduce the variation in compressive strength, it is more preferable not to use a material that does not pass through 8 mesh.
[0025]
In addition, the casting sand collection and regeneration apparatus of the present invention does not require a major modification of the existing equipment in order to separate the recycled sand, and a predetermined vibrating sieving machine is provided just before the conventional sand cooler entrance or before the storage tank entrance. The slide gate can be installed separately so that it can be stored separately, and the storage tank on the mixer can be modified and divided so that the separated sand and back sand can be easily mixed. By using the same mixer, mixed sand of skin sand and back sand can be easily obtained with the same mixer.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
As the skin sand, a fine-grained mullite artificial sand that passes through a 20-30 mesh mesh sieve is prepared. On the other hand, forsterite-based artificial sand obtained by subjecting slag generated during nickel smelting to air crushing or water crushing, and coarse sand that does not pass through a 20 to 30 mesh mesh sieve is prepared as back sand. . Further, any one of acid curable furan resin, acid curable phenol resin, water-soluble alkali phenol resin, phenol urethane resin, and water glass is prepared as a binder for skin sand and back sand.
[0027]
In preparing the mold, a rectangular model 1 was prepared and set on a platen as shown in FIGS. 1 and 2, the surface of the model 1 was covered with kneaded fine-grained sand 2, and the back was kneaded. Fill with coarse sand 3 and cure. In the figures, reference numerals 5 and 6 denote runners. After the mold is cured, the model 1 is released, an alcohol coating is applied and dried, and then cast iron is cast.
After cooling and mold dispersion, the recovered sand is regenerated using a regenerator 10 as shown in FIG. 3 and passed through a sieving machine 11 having a 30-mesh sieve to separate skin sand and back sand. These skin sand and back sand are stored in divided tanks 12a and 12b prepared by dividing one tank 12, respectively. Note that a slide gate 13 is provided below the tank 12, and the contents can be taken out by selecting either the divided tank 12a or the divided tank 12b. Either the skin sand or the back sand taken out of the tank 12 is supplied to the kneading device 14. The kneading device 14 has a kneading tank 14a and a motor 14b. The kneading tank 14a contains skin sand or back sand and a binder, and is driven by the motor 14b to perform kneading. is there.
The kneaded material of the skin sand and the kneaded material of the back sand obtained by this recovery / reproduction device can be repeatedly used as sand for a mold.
[0028]
【Example】
(Example 1)
150 kg of commercially available nickel slag artificial sand having a fine particle size of 0.11 to 0.45 mm is prepared for skin sand, and 1200 kg of coarse nickel slag artificial sand having a particle size of 0.85 to 2.10 mm is prepared for the back sand. These were used to prepare an alkali phenol mold shown in FIG. 1, and 450 kg of cast iron was cast with a 1360 ° C. molten metal. As the skin sand, 1.5 parts by weight of an alkali phenol resin and 0.3 parts by weight of an ester hardener were added to 100 parts by weight of fine sand and kneaded. As the backing sand, 100 parts by weight of coarse sand, 1.0 part by weight of an alkali phenol resin, and 0.2 part by weight of an ester curing agent were added and kneaded.
[0029]
After performing the above casting, after cooling and dispersing the mold, the collected sand is regenerated using a regenerator having a processing capacity of 1 t / H, and passed through a 30-mesh sieve to separate skin sand and back sand. investigated. Table 1 shows the results. As a comparative example, using imported No. 5 silica sand, 1.4 parts by weight of an alkali phenol resin and 0.28 parts by weight of an ester hardener were added to 100 parts by weight of sand so as to have almost the same strength as skin sand, and kneaded. Then, a casting mold was manufactured and cast iron at 1350 ° C. was cast. The results are also shown in Table 1. It was confirmed that when an alkali phenol resin was used, the amount of binder used could be reduced by 25% compared to conventional silica sand, and the power used for regeneration could be reduced. Although the mold was not provided with a gas vent hole, no harmful defects such as gas defects were found on the surface of the test material. Moreover, the recovery rate is clearly higher than that of the comparative example by using the foundry sand of the present invention.
[0030]
[Table 1]
[0031]
(Example 2)
Using 150 kg of commercially available mullite artificial sand having a fine grain size of 0.11 to 0.45 mm for skin sand and 1200 kg of coarse nickel slag artificial sand having a grain size of 0.85 to 2.10 mm for back sand, A mold was manufactured, and 450 kg of cast iron was cast with a molten metal at 1350 ° C. (FIG. 1). As skin sand, 0.6 part by weight of a furan resin and 0.3 part by weight of an acid hardener were added to 100 parts by weight of fine sand, and kneaded. As the backing sand, 100 parts by weight of coarse sand, 0.4 part by weight of furan resin and 0.2 part by weight of an acid curing agent were added and kneaded.
[0032]
After cooling, the mold washer and the collected sand were regenerated using a regenerator having a processing capacity of 1 t / H, and passed through a 30-mesh sieve to separate skin sand and back sand, and then examined. Table 2 shows the results. As a comparative example, 0.8 parts by weight of a furan resin and 0.4 parts by weight of an ester hardener were added to 100 parts by weight of sand using imported No. 5 silica sand, kneaded to produce a mold, and cast iron at 1360 ° C. After that, the same regeneration was performed. The results are shown in the table. It was confirmed that when furan resin was used, the amount of binder used could be reduced to about half that of conventional silica sand, and the power used for regeneration could be reduced. Although the mold was not provided with a gas vent hole, no harmful defects such as gas defects were found on the surface of the test material. Moreover, the recovery rate is clearly higher than that of the comparative example by using the foundry sand of the present invention.
[0033]
[Table 2]
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the following effects are obtained by using the mold manufacturing method or the mold of the present invention.
(1) By using the mold manufacturing method or the mold of the present invention, a small amount of expensive skin sand can be used, and the rest can be covered by low-cost, low-strength back sand, so that the cost of the mold material can be significantly reduced.
(2) By using the mold manufacturing method or the mold of the present invention, the properties of the regenerated skin sand are improved as compared with the conventional method (using silica sand), and the quality and cost of the casting are further improved.
(3) By using the mold manufacturing method or the mold of the present invention, waste can be reduced and regenerative power can be significantly reduced.
[0035]
In addition, by using the method and the apparatus for recovering and recycling the mold sand of the present invention, the molding sand can be efficiently recovered and reused.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view as viewed from A in FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing a casting sand recovery and regeneration process of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Model 2 Skin sand 3 Back sand 10 Regeneration machine 11 Sieving machine 12 Tank 12a Split tank 12b Split tank 13 Slide gate 14 Kneader
