JP2015164743A - Apparatus and method for manufacturing regenerated casting sand - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳型に用いられた鋳物砂を再生することで得られる再生鋳物砂の製造装置と製造方法に関する。 The present invention relates to a production apparatus and a production method for reclaimed foundry sand obtained by reclaiming foundry sand used in a mold.
鋳物砂は、鋳造に用いられる鋳型をつくるための砂であり、その主成分は二酸化ケイ素(SiO2)又はムライト質である。鋳物砂は、珪砂等からなる天然砂やセラミック等からなる人工砂に、熱硬化性樹脂などからなる粘結剤や添加剤が数%配合された状態で、鋳型を形成する。そして、鋳造に使用された後は回収され、再生処理を受けた後鋳物砂として再び利用される。この再生処理とは、鋳物砂の表面に付着した粘結剤や添加剤を除去するための処理である。 Foundry sand is sand for producing a mold used for casting, and its main component is silicon dioxide (SiO 2 ) or mullite. The foundry sand forms a mold in a state where a few percent of a binder or additive made of a thermosetting resin is blended with natural sand made of silica sand or artificial sand made of ceramic or the like. And after using for casting, it collect | recovers and uses again as casting sand, after receiving a reproduction | regeneration process. This regeneration process is a process for removing the binder and additive adhering to the surface of the foundry sand.
種々の鋳物砂の再生処理方法が従来から知られている。たとえば、特許文献1には、25℃での表面張力が35mN/m以下で且つ1気圧での沸点が150℃以上の液体からなる添加剤の存在下で回収砂の研磨処理を行って再生鋳物砂を製造する技術が開示されている。また特許文献2には、鋳物砂をパンチングプレート上に供給し、熱風をパンチングプレートの下方から上方へ送風し、パンチングプレート上の鋳物砂を熱風によって踊らせながら排出口へ向けて移動させる間に流動焙焼を行い、鋳物砂からレジンを除去して再生砂にする再生方法が開示されている。
Various methods for reclaiming foundry sand have been known. For example, Patent Document 1 discloses a recycled casting by polishing recovered sand in the presence of an additive composed of a liquid having a surface tension at 25 ° C. of 35 mN / m or less and a boiling point at 1 atm of 150 ° C. or more. Techniques for producing sand are disclosed. Further, in
しかしながら、特許文献1に記載される液体による洗浄方法では、水槽等が必要となるために設備が大型化し、製造工程の維持に要するコストが高くなる傾向があった。また、特許文献2に記載されるような空気によって鋳物砂を流動焙焼する方法を採用すると、鋳物砂によって設備の壁面が削り取られて摩耗を招く可能性があり、また再生する鋳物砂の粒径が小さくなる可能性があった。
However, in the liquid cleaning method described in Patent Document 1, since a water tank or the like is required, the size of the equipment tends to increase, and the cost required to maintain the manufacturing process tends to increase. Moreover, when the method of fluid roasting the foundry sand with air as described in
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたものであり、安定して不純物や添加物を除去し、鋳物砂の粒度分布を維持することが可能な再生鋳物砂の製造装置及び製造方法を提供することを解決すべき課題としたものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a device for producing recycled sand that can stably remove impurities and additives and maintain the particle size distribution of the sand. Providing a method is a problem to be solved.
本発明は、再生鋳物砂の製造装置に関する。本発明の製造装置は、一端部の導入口と、他端部の排出口とを備えている加熱シュートと、加熱シュートの上方に配置されている加熱手段と、加熱シュートの傾斜角度を調節する角度調整手段と、加熱シュートに振動を与える振動手段と、を備えていることを特徴とする。 The present invention relates to an apparatus for producing recycled foundry sand. The manufacturing apparatus of the present invention adjusts the inclination angle of the heating chute, the heating chute provided with the inlet at one end and the outlet at the other end, the heating means disposed above the heating chute An angle adjusting means and a vibrating means for applying vibration to the heating chute are provided.
本発明はまた、再生鋳物砂の製造方法を提供する。本発明の製造方法は、鋳型として使用された鋳物砂を傾斜した加熱シュートに導入する工程と、振動を加えつつ300℃以上に加熱することで鋳物砂の表面に付着した添加物を除去する再生工程と、鋳物砂を排出口から回収する回収工程と、を備えていることを特徴とする。 The present invention also provides a method for producing recycled foundry sand. The production method of the present invention includes a step of introducing casting sand used as a mold into an inclined heating chute, and a regeneration that removes additives adhering to the surface of the casting sand by heating to 300 ° C. or higher while applying vibration. And a recovery step of recovering the foundry sand from the discharge port.
本発明の再生鋳物砂の製造装置は、小型化された装置によって、使用後の鋳物砂に付着している粘結剤や添加剤を除去して再利用が可能な再生鋳物砂を製造することができる。 The apparatus for producing reclaimed foundry sand according to the present invention produces reclaimed foundry sand that can be reused by removing the binder and additives adhering to the foundry sand after use with a downsized apparatus. Can do.
本発明の製造装置は、加熱シュートの傾斜と、加熱手段の加熱温度と、振動手段によって加える振動量を制御することによって、加熱シュートに鋳物砂が滞留する時間と鋳物砂に加えられる熱量を調整し、鋳物砂から物性の異なる粘結剤や添加剤を好適に除去することができる。 The manufacturing apparatus of the present invention adjusts the amount of time the casting sand stays in the heating chute and the amount of heat applied to the casting sand by controlling the inclination of the heating chute, the heating temperature of the heating means, and the amount of vibration applied by the vibration means. In addition, binders and additives having different physical properties can be suitably removed from the foundry sand.
本発明の製造装置は、鋳物砂の粒径を変えることなく再生鋳物砂を製造することができる。 The production apparatus of the present invention can produce reclaimed foundry sand without changing the particle size of the foundry sand.
本発明の再生鋳物砂の製造装置は、加熱シュートを直線状とすることで、処理中の鋳物砂によって通路が削り取られる可能性を低減し、長期間安定して再生鋳物砂を製造することができる。 The apparatus for producing reclaimed foundry sand according to the present invention reduces the possibility that the passage is scraped off by the foundry sand being processed by making the heating chute linear, and can produce reclaimed foundry sand stably for a long period of time. it can.
本発明の再生鋳物砂の製造方法は、加熱条件を容易に変更することができるので、種々の粘結剤や添加剤が付着している鋳物砂の再生を安定して行うことができる。 In the method for producing reclaimed foundry sand according to the present invention, the heating conditions can be easily changed, so that the reclaimed foundry sand to which various binders and additives are attached can be stably regenerated.
(再生鋳物砂の好適な製造装置)
以下、図面を参照しつつ本発明にかかる好適な実施形態である再生鋳物砂の製造装置1の実施形態について説明する。図1に、本発明の実施例の再生鋳物砂の製造装置1(以下、単に製造装置1とも言う)の側面図を示す。製造装置1は、本体部2と台座部3と砂供給部4とで構成されている。
(Suitable manufacturing equipment for reclaimed foundry sand)
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a recycled foundry sand manufacturing apparatus 1 that is a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the side view of the manufacturing apparatus 1 (henceforth only the manufacturing apparatus 1) of the reproduction | regeneration molding sand of the Example of this invention is shown. The manufacturing apparatus 1 includes a
本体部2は、一又は複数の加熱シュート10を備えている。図1および図4に示すように、加熱シュート10は、平坦な底面とこの底面に対して略垂直に設けられた両側面とを備えており、上部が開放されている、直線状の部材である。加熱シュート10は、一端部に導入口11が設けられており、他端部に排出口12が設けられている。これに加えて本体部2は、加熱シュート10の上部を覆って加熱室19を区画形成する上部カバー13を備えている。上部カバー13の側面には、加熱シュート10を含む加熱室19全体を昇温する加熱手段であるバーナー20が取り付けられている。
The
台座部3は、本体部2の下部に配置されて、本体部2を支持する。台座部3は、加熱シュート10の傾斜角度を調節する角度調整手段31を備えている。角度調整手段31は、加熱シュート10の排出口12側を支持する一対の支柱に設けられており、支柱を構成する複数の部材の組み付け位置を多段階で変更可能に構成されている。本実施形態の角度調整手段31は、加熱シュート10の傾斜角度を5°から25°まで段階的に調節することが可能である。また、台座部3は、加熱シュート10の排出口12から排出される再生された鋳物砂を受け取って運搬する第2シュート14を支持している。
The
図2に、製造装置1の本体部2の背面図を示す。加熱シュート10の導入口11側の下面には、振動を与える振動手段6(バイブレータ)が取り付けられている。図1に示したとおり、第2加熱シュート14の下面にも、振動手段16が取り付けられている。加熱シュート10を複数備えている場合には、それぞれに振動手段6が配置される。一つの振動手段6から一つの加熱シュート10に対して、独立して好適な振動が与えられることで、共振や振動の干渉を発生させることがなく、鋳物砂の「つまり」や「逆流」を未然に防止することができる。
In FIG. 2, the rear view of the main-
加熱シュート10は、導入口11から導入された鋳物砂を加熱して、付着している不要な添加物を除去する作用効果を有する。加熱シュート10には耐熱性、耐ヒートショック性(使用温度でスポーリングが発生しない特性)、高熱伝導率、耐摩耗性、機械強度の高さ、熱間加重軟化が大であること(荷重軟化点が高く、熱間における容積安定性を有すること)という特性が要求される。このため、加熱シュート10は、耐熱鋼、または耐熱鋼に類似する特性を有するセラミックスで形成されていることが好ましい。たとえば、SUS310、ニッケル合金のインコネル(登録商標)、又はセラミックスのSiSiC若しくはSiCによって加熱シュート10を形成することができる。本実施形態では、SUS310製の3本の加熱シュート10が平行に配置されている。加熱室19内の加熱シュート10の近傍に、温度計測手段である熱電対7が配置されており、加熱シュート10近傍の雰囲気温度が測定されて温度条件の管理に使用される。
The
図3に製造装置1の本体部2の側面図を示し、図4に製造装置1の本体部2の上面図を示す。本実施形態では、上部カバー13の側面部に、一つのバーナー20が配置されている。バーナー20は、ガス、灯油等を燃料とすることができ、加熱室19の内部の温度を約1000℃まで昇温することができる。バーナー20はまた、図示されない燃焼量制御手段を備えており、温度計測手段7からのデータを入力してバーナーの燃焼量を調節し、具体的には炎Fの大きさを調節し、加熱室の内部の温度を制御管理する。バーナー20の燃焼量を調節することによって、加熱シュート10に導入された鋳物砂を破損させずに、鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物のみを燃焼させて除去することができる。
FIG. 3 shows a side view of the
加熱シュート10は、本体部2に水平に取り付けられており、台座部3の角度調節手段31によって、加熱シュート10の導入口11が排出口12よりも上方となるように傾斜角度が調節される。加熱シュート10の傾斜角度と、それぞれの振動手段6の振動量とを制御することによって、加熱シュート10内の鋳物砂の滞留時間を制御することができる。滞留時間に加えて、バーナー20による加熱温度を制御することによって、鋳物砂の表面の添加物を確実に除去する一方で、鋳物砂を破損せずその粒径分布を維持することができる。
The
図5に、再生鋳物砂の製造装置1の砂供給部4の背面図を示す。砂供給部4は、加熱シュート10の導入口11に処理を行う鋳物砂を供給するホッパー40を備えている。また砂供給部4は、図示されない分別手段(篩い)を備えることが可能で、加熱シュート10に供給するには大きすぎる鋳物砂を予め除去することができる。
In FIG. 5, the rear view of the
(再生鋳物砂の製造方法)
製造装置1を使用した再生鋳物砂の製造方法を説明する。3本の加熱シュート10は、台座部3の角度調整手段31によって、所定の角度に傾斜した状態で、固定されている。加熱シュート10の導入口11には、砂供給部4のホッパ40が接続されている。バーナー20によって、加熱室19は予め300℃〜1000℃に予熱されている。余熱温度は、製造に用いる鋳物砂の種類、特に砂に添加されている増結剤や添加剤の熱特性によって決定される。
(Manufacturing method of recycled casting sand)
A method for producing recycled foundry sand using the production apparatus 1 will be described. The three
ホッパ40から上端部の導入口11を経由して鋳型として使用された鋳物砂が加熱シュート10内に導入される。振動手段6がそれぞれの加熱シュート10に連続的に振動を加え続ける。導入された鋳物砂は、傾斜と振動とによって加熱シュート10を下方に向かって移動しながら300℃以上1000℃以下に加熱される。これが再生工程である。鋳物砂は加熱シュート10を下方の排出口12まで移動し、この間に、鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物が、燃焼または蒸発して除去される。排出口12に到達した鋳物砂は、添加物が除去された再生鋳物砂となっており、排出口12から第2シュート14に排出されて回収される。
Foundry sand used as a mold is introduced into the
(再生鋳物砂の評価結果)
最大粒径が600μm未満、平均粒径が111.8μmの人工鋳物砂を原料として、製造装置1により再生鋳物砂を製造した場合の鋳物砂の物性値を説明する。一例として、加熱温度600℃とし、加熱シュート10の通過時間を1分間とした再生工程によって製造した再生鋳物砂の特性を評価した。再生鋳物砂の粒度分布のパターンと粒径分布の極大値であるモード径は、いずれも原料の鋳物砂と差がなく、砂の粒子が維持されていることが検証された。また、再生鋳物砂を105℃で乾燥し、800℃で共熱処理して減量割合を測定したところ、処理前と比較して0.01%しか重量の変化がなく、製造装置1を用いた再生工程によって増結剤や添加剤が好適に除去されていた。また、再生鋳物砂を再度鋳型として使用した場合の鋳型圧縮強さは、未使用の鋳物砂の約90%の強さを示しており、鋳型として充分使用可能であることが明らかとなった。
(Evaluation results of recycled casting sand)
The physical property value of the foundry sand when the reclaimed foundry sand is produced by the production apparatus 1 using the artificial foundry sand having the maximum particle size of less than 600 μm and the average particle size of 111.8 μm will be described. As an example, the characteristics of reclaimed foundry sand produced by a reclaim process in which the heating temperature was 600 ° C. and the passage time of the
(その他の実施形態)
以下、図6から図10を参照しつつ本発明にかかるもう一つの実施形態である再生鋳物砂の製造装置101について説明する。図6に、本発明の実施例の再生鋳物砂の製造装置1(以下、単に製造装置101とも言う)の側面図を示す。製造装置101は、本体部102と台座部103と砂供給部104とで構成されている。本体部102は、1以上の加熱シュート110を備えている。加熱シュート110は、一端部に導入口111が設けられており、他端部に排出口112が設けられている。加熱シュート110の上方には上部カバー113が設けられており、上部カバー113に加熱手段である複数のバーナー120が配置されている。
(Other embodiments)
Hereinafter, with reference to FIG. 6 to FIG. 10, a recycled casting
台座部103は、本体部102の下部に配置されて、本体部102を支持することができる。台座部103は、加熱シュート110の傾斜角度を調節する角度調整手段131を備えている。これに加えて、台座部103は、加熱シュート110に振動を与える振動手段6(バイブレータ)を備えている。砂供給部104は、加熱シュート110の導入口111に処理を行う鋳物砂を供給するホッパー140を備えている。加熱シュート110の角度と、振動手段106の振動量とを制御することによって、加熱シュート110に鋳物砂が滞留する時間を調整することができる。
The
加熱シュート110は、導入口111から導入された鋳物砂を加熱して、付着している不要な添加物を除去する作用効果を有する。加熱シュート110には耐熱性、耐ヒートショック性(使用温度でスポーリングが発生しない特性)、高熱伝導率、耐摩耗性、機械強度の高さ、熱間加重軟化が大であること(荷重軟化点が高く、熱間における容積安定性を有すること)という特性が要求されるため、加熱シュート110は、耐熱鋼、または耐熱鋼に類似する特性を有するセラミックスで形成されていることが好ましい。たとえば、ニッケル合金のインコネル(登録商標)、又はセラミックスのSiSiC若しくはSiCによって加熱シュート110を形成することができる。本実施形態では、複数の加熱シュート110が平行に配置されている。加熱シュート110の近傍に、温度計測手段である熱電対107が配置されており、本体部2の雰囲気温度が測定されて温度条件の管理に使用される。
The
本実施形態では、本体部102の上部カバー113の天井部分に、複数のバーナー120が配置されている。それぞれのバーナー120には、図示されない燃焼量制御手段が接続されており、温度計測手段107からのデータを入力してバーナーの燃焼量を調節し、加熱シュート110の内部の温度を制御する。バーナー20による加熱量を調節することによって、加熱シュート110に導入された鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物を燃焼させて除去することができる。
In the present embodiment, a plurality of
台座部103の角度調節手段131は、加熱シュート110を支持する支柱の高さを調節する手段であり、加熱シュート110の導入口111が排出口112よりも上方となるように、加熱シュート110の傾斜角度を調節する。加熱シュート110の傾斜角度と、振動手段106の振動量とを制御することによって、加熱シュート110内の鋳物砂の滞留時間を制御することができ、鋳物砂の表面の添加物を確実に除去する一方で、鋳物砂を破損せずその粒径分布を維持することができる。
The angle adjusting means 131 of the
さらに図面を参照して、本実施形態の再生鋳物砂の製造装置101とこれを用いた再生鋳物砂の製造方法を説明する。図7に、本実施形態の本体部102の背面図を示す。図8に、本実施形態の製造装置101の本体部102の側面図を示す。図9に、本実施形態の本体部102の上面図を示す。図10に、本実施形態の砂供給部104の背面図を示す。
Furthermore, with reference to drawings, the
本実施形態では、加熱手段として4個のバーナー120が、本体部102の上部カバー113の天井であって、加熱シュート110から間隔をあけた上方となる位置に、2行2列の矩形配列で配置されている。バーナー120は、炎Fの形状が横方向(上部カバー103の天井と平行な方向)に広がるように調整されている。
In the present embodiment, four
バーナー120が加熱シュート110から離れた上方に配置され、且つ炎Fの形状が横に広がるように調整されていることで、炎Fが直接加熱シュート110にあたることが避けられて、輻射熱によって加熱シュート110が均一に加熱される。バーナー120の燃焼により、加熱シュート110内の鋳物砂の温度は、300℃以上、好ましくは500℃以上700℃以下に制御される。
Since the
本実施形態の加熱シュート110は、断面が四角形の直線状の通路である。加熱シュート10は、非酸化系セラミックスであるSiSiCを押し出し成形することによって形成されている。本実施形態では加熱シュート10が5本平行に配置されており、それぞれに鋳物砂が導入される。
The
(製造装置101を用いた再生鋳物砂の製造方法)
製造装置101を使用した再生鋳物砂の製造方法を説明する。5本の加熱シュート110は、台座部103の角度調整手段131によって、所定の角度に傾斜した状態で、固定されている。加熱シュート110の導入口111には、砂供給部104のホッパ140が接続されている。バーナー120によって、加熱シュート110は予め300℃〜800℃に予熱されている。
(Manufacturing method of reclaimed foundry sand using manufacturing apparatus 101)
A method for producing reclaimed foundry sand using the
ホッパ140から上端部の導入口111を経由して鋳型として使用された鋳物砂が加熱シュート110内に導入されると、振動手段106が加熱シュート110に振動を加える。鋳物砂は傾斜と振動とによって加熱シュート110を下方に向かって移動しながら300℃以上に加熱される。加熱シュート110を下方の排出口112に到達するまで移動する間に、鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物は、燃焼または蒸発して除去される。排出口112に到達した鋳物砂は、添加物が除去された再生鋳物砂となっており、排出口112から回収される。
When the foundry sand used as a mold is introduced into the
(変形例)
本発明にかかる再生鋳物砂の製造装置のその他の変形例を以下に説明する。
(Modification)
Other modifications of the reclaimed foundry sand production apparatus according to the present invention will be described below.
実施形態では、底面と両側面とを備えており上部が開放されている直線状の部材である加熱シュート10と、矩形の閉断面である加熱シュート110について説明したが、加熱シュートを断面がU字型またはH字型の溝構造、あるいは円筒形とすることができる。
In the embodiment, the
実施形態では、加熱手段にバーナーを用いており、このバーナー20を上部カバー13の側面に配置した場合と、バーナー120を上部カバー113の天井について説明した。加熱手段は、加熱シュート10の下方に配置することが可能である。
In the embodiment, a burner is used as the heating means, and the case where the
加熱シュートの形状および本数と、バーナーの種類および配置とは実施形態に限定されることなく適宜組み合わせを変更することができる。また、バーナーの代わりに、鋳物砂を300℃以上に加熱することのできる他の加熱手段に置換することができる。 The shape and number of heating chutes and the type and arrangement of the burners are not limited to the embodiment, and the combination can be changed as appropriate. Moreover, it can replace with the other heating means which can heat foundry sand to 300 degreeC or more instead of a burner.
1、101 再生鋳物砂の製造装置
2、102 本体部
3、103 台座部
4、104 砂供給部
6、16、106 振動手段
7、107 熱電対(温度計測手段)
10、110 加熱シュート
11、111 導入口
12、112 排出口
13、113 上部カバー
14 第2シュート
19、119 加熱室
20、120 バーナー(加熱手段)
31、131 角度調整手段
40、140 ホッパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Recycled foundry sand manufacturing apparatus 2,102 Main body part 3,103 Base part 4,104
10, 110
31, 131 Angle adjustment means 40, 140 Hopper
Claims (2)
前記加熱シュートよりも上方に配置されている加熱手段と、
前記加熱シュートの傾斜角度を調節する角度調整手段と、
前記加熱シュートに振動を与える振動手段と、
を備えていることを特徴とする再生鋳物砂の製造装置。 A heating chute comprising an inlet at one end and an outlet at the other end;
Heating means disposed above the heating chute;
An angle adjusting means for adjusting an inclination angle of the heating chute;
Vibration means for applying vibration to the heating chute;
An apparatus for producing reclaimed foundry sand, comprising:
振動を加えつつ300℃以上に加熱することで鋳物砂の表面に付着している添加物を除去する再生工程と、
鋳物砂を排出口から回収する回収工程と、
を備えていることを特徴とする再生鋳物砂の製造方法。 An introduction step of introducing the foundry sand used as a mold into an inclined heating chute;
A regeneration step of removing additives adhering to the surface of the foundry sand by heating to 300 ° C. or higher while applying vibration;
A recovery process for recovering the foundry sand from the outlet;
A method for producing reclaimed foundry sand, comprising:
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