JP2983416B2 - Mold structure - Google Patents
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- JP2983416B2 JP2983416B2 JP5187194A JP18719493A JP2983416B2 JP 2983416 B2 JP2983416 B2 JP 2983416B2 JP 5187194 A JP5187194 A JP 5187194A JP 18719493 A JP18719493 A JP 18719493A JP 2983416 B2 JP2983416 B2 JP 2983416B2
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Description
【0001】[0001]
【技術分野】本発明は、鋳造用の鋳型の構造に関するも
ので、特に加熱や摩耗による破砕に対して高い抵抗性を
有する鋳物砂を用いて構成することにより、繰り返しの
使用の後においても、裏砂の破砕残片の肌砂層への混入
が抑制され得ると共に、再生処理時における鋳物砂の廃
棄量が可及的に減少せしめられ得るように改良された鋳
型の構造に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the structure of a casting mold, and in particular, by using a molding sand having high resistance to crushing due to heating and abrasion, even after repeated use. The present invention relates to a structure of a mold improved so that mixing of crushed fragments of back sand into a skin sand layer can be suppressed, and the amount of foundry sand discarded during regeneration processing can be reduced as much as possible.
【0002】[0002]
【背景技術】従来から、鋳物の製造において多用されて
いる鋳型の一つとして、鋳型の略中央部において成形キ
ャビティを形成し、所定の金属溶湯に接する肌砂層と、
該肌砂層の背後にあって、該肌砂層を補強乃至は支持す
る裏砂層とによって構成されたものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as one of molds frequently used in the production of castings, a molding cavity is formed at a substantially central portion of the mold, and a sand layer in contact with a predetermined molten metal,
There is a back sand layer which is provided behind the sand layer to reinforce or support the sand layer.
【0003】一般に、このような鋳型にあっては、裏砂
層を構成する裏砂として、比較的粒径の大きい安価な珪
砂等が、また肌砂層を構成する肌砂や中子砂として、裏
砂と同じ珪砂、若しくは裏砂よりも高い耐火度を有する
アルミナサンド、ムライトサンド、ジルコンサンド、ク
ロマイトサンド、オリビンサンド、セラミックス粒子等
の比較的粒径の小さな天然砂または合成砂が用いられ、
そしてそれらの鋳物砂に、所定のバインダや補助材料等
が添加された後、所望の形状に造型されることによっ
て、形成されるようになっている。そして、よく知られ
ているように、かかる鋳型においては、鋳造後、型ばら
しや砂落し等、所定の処理が施され、それによって、該
鋳型を構成する鋳物砂が、鋳物から取り除かれ、更に、
この鋳物砂が、回収され、その後、所定の再生処理が施
されて、再利用されるようになっているのである。In general, in such a mold, inexpensive silica sand having a relatively large particle size is used as the back sand forming the back sand layer, and the back sand is formed as the skin sand and core sand forming the skin sand layer. Alumina sand, mullite sand, zircon sand, chromite sand, olivine sand, having relatively high fire resistance than sand, or natural sand or synthetic sand with a relatively small particle size such as ceramic particles,
Then, after a predetermined binder, an auxiliary material, and the like are added to the molding sand, the molding sand is formed into a desired shape, thereby being formed. And, as is well known, in such a mold, after casting, a predetermined treatment such as mold release and sand removal is performed, whereby the molding sand constituting the mold is removed from the casting, and furthermore, ,
This foundry sand is collected, and thereafter, subjected to a predetermined regeneration treatment, so that it can be reused.
【0004】ところが、そのような鋳型にあっては、以
下に示す如き種々の問題が内在していた。すなわち、か
かる鋳型において、再利用を目的とした鋳物砂の再生処
理を行なう場合、例えば、鋳物から取り除かれた鋳物砂
を空気移動方式により回転羽根に衝突せしめ、粒子の孤
立化及び研磨効果による砂表面の清浄化を行なうロータ
リークレーマー等の方式や、流動焙焼炉によって、該鋳
物砂の砂表面の付着物を除去する方法等が採用されてい
るが、それらの再生処理方法は、何れも、鋳物砂に対し
て機械的、熱的な力を加えることにより砂表面を清浄化
するものであるため、そのような鋳物砂の再生処理時に
おいて、鋳物砂粒子の破壊が惹起せしめられ、再利用不
可能な微細な粒子が多量に生ずることが避けられなかっ
た。しかも、それら微細な粒子は殆ど有効利用されず、
その大半が、廃砂として、廃棄処分されているのであ
る。However, such a mold has various problems as described below. That is, in such a mold, when performing a molding sand reclaiming process for the purpose of reuse, for example, the molding sand removed from the casting is caused to collide with the rotating blades by an air moving method, and the sand is isolated by the particle isolation and the polishing effect. A method such as a rotary clayer for cleaning the surface and a method for removing the deposits on the sand surface of the foundry sand by a fluidized roasting furnace have been adopted. Since the sand surface is cleaned by applying mechanical and thermal force to the foundry sand, during the process of reclaiming such foundry sand, destruction of the foundry sand particles is caused and reused. It was inevitable that a large amount of impossible fine particles were generated. Moreover, those fine particles are hardly used effectively,
Most of it is disposed of as waste sand.
【0005】また、特に肌砂層として、裏砂層を構成す
る珪砂よりも高い耐火度を有する、上述の如き種々の鋳
物砂を使用する場合にあっては、再利用の際における肌
砂層の耐火度の低下を防ぐために、鋳物砂が型ばらしや
砂落し処理等によって鋳物から取り除かれた後、それら
鋳物砂を肌砂及び中子砂と裏砂とに分離して、回収する
必要があるが、相対的には単に耐火度が異なるだけの肌
砂及び中子砂と裏砂とを分離、回収することは非常に困
難である。そのため、この裏砂が混入した肌砂や中子砂
も、前記した廃砂と同様、廃棄処分されているのが実情
なのである。[0005] In particular, when various molding sands having a higher fire resistance than the silica sand constituting the back sand layer are used as the skin sand layer as described above, the fire resistance of the skin sand layer at the time of reuse is increased. In order to prevent the drop of the casting sand, after the casting sand is removed from the casting by removing the mold and removing the sand, it is necessary to separate the casting sand into skin sand, core sand and back sand, and collect it. It is very difficult to separate and collect skin sand, core sand, and back sand that merely differ in fire resistance. Therefore, skin sand and core sand mixed with this back sand are actually disposed of in the same manner as the above-mentioned waste sand.
【0006】要するに、従来の鋳型を用いる場合にあっ
ては、鋳造の度毎に鋳物砂、特に高価な肌砂や中子砂を
多量に廃棄しなければならず、これが、鋳造操作におけ
る資材やコストの節約を困難ならしめていたのである。In short, in the case of using a conventional mold, a large amount of molding sand, particularly expensive skin sand and core sand, must be discarded every time casting is performed. It was difficult to save costs.
【0007】さらに、そのような鋳型においては、砂粒
子の流動性や鋳型自体の通気性や強度を高める上で、ま
た成形キャビティ面の荒れを防ぐ上で、肌砂層を構成す
る肌砂や中子砂として、望ましくは、球形状のものが使
用されることとなるが、上述の如くして、再生、再利用
が繰り返されると、裏砂が破砕して、不定形状若しくは
切片状を呈する破砕残片が生じ、そして、そのような破
砕残片が肌砂層に混入することによって、球形状を呈す
る肌砂及び中子砂の使用により得られる上述の如き優れ
た鋳型特性が著しく損なわれ、その結果、製造される鋳
物の品質が低下してしまうといった問題も生じていた。Further, in such a mold, in order to enhance the fluidity of the sand particles, the air permeability and strength of the mold itself, and to prevent the surface of the molding cavity from being roughened, the surface sand and the medium forming the skin sand layer are required. Desirably, spherical sand is used as the child sand. However, as described above, if the reproduction and reuse are repeated, the back sand is crushed, and the crushed sand having an irregular shape or section shape is obtained. Debris is formed, and the incorporation of such crushed debris into the skin sand layer significantly impairs the excellent mold properties as described above obtained by the use of spherical skin sand and core sand. There has also been a problem that the quality of the casting to be manufactured is deteriorated.
【0008】このため、これらの問題を解決するものと
して、特開平4−4942号公報には、大粒径の裏砂と
小粒径の肌砂を使用し、型ばらし後における、肌砂や裏
砂等の回収操作の際に、それら両者を篩分けにより分離
して、回収する方法が提案されている。To solve these problems, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 4-4942 discloses a method of using back sand having a large particle size and skin sand having a small particle size to remove the skin sand and the like after the mold is separated. There has been proposed a method of recovering the back sand and the like by separating them by sieving during the operation of collecting the back sand and the like.
【0009】しかしながら、かかる手法を採用しても、
再生処理時において不可避的に生じる廃砂の量を減少さ
せることや裏砂の破砕残片の肌砂層への混入を防止する
ことは非常に難しく、また、再生、再利用を繰り返すう
ちに、裏砂と肌砂とが、共に摩耗若しくは破砕せしめら
れ、両者の粒度が次第に均一化されて、篩分けによる分
離、回収が困難となってしまうのである。従って、かく
の如き手法は、従来の鋳型において惹起せしめられてい
る、上述の如き問題を解消するものとしては、未だ不十
分なものであったのである。However, even if such a method is adopted,
It is very difficult to reduce the amount of waste sand inevitably generated during reprocessing and to prevent crushed fragments of back sand from mixing into the skin sand layer. And the skin sand are both worn or crushed, the particle size of both is gradually made uniform, and it becomes difficult to separate and collect by sieving. Therefore, such a method is still insufficient to solve the above-mentioned problems caused in the conventional mold.
【0010】[0010]
【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
に鑑みて為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、再生処理時に生ずる廃砂の量を可及的に減少せ
しめ得ると共に、裏砂の破砕残片の肌砂層への混入を抑
制し得、更には繰り返し使用の後においても、肌砂及び
中子砂と裏砂とをより確実に分離、回収し得るように改
良された鋳型構成を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to minimize the amount of waste sand generated during a regeneration treatment. At the same time, it has been improved so that the crushed fragments of the back sand can be prevented from being mixed into the skin sand layer, and even after repeated use, the skin sand and the core sand and the back sand can be more reliably separated and recovered. To provide an improved mold configuration.
【0011】[0011]
【解決手段】そして、かかる課題を解決すべく、本発明
者らが鋭意研究を重ねた結果、特に鋳型の外側層を構成
する裏砂として、成形キャビティを形成する内側層を構
成する肌砂及び中子砂よりも大なる粒径を有し、且つ加
熱や摩耗による粒子破壊に対して高い抵抗性を備えた耐
火物粒子を使用することよって、従来のものにおいて惹
起されていた問題を悉く解消し得ることを見出したので
ある。The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, as the back sand constituting the outer layer of the mold, the skin sand constituting the inner layer forming the molding cavity, and By using refractory particles having a larger particle size than core sand and having high resistance to particle destruction by heating and abrasion, all problems caused by the conventional ones are eliminated. I found what I could do.
【0012】 すなわち、本発明は、かかる知見に基づ
いて完成されたものであって、その特徴とするところ
は、鋳型の成形キャビティ面を形成し、所定の金属溶湯
に接する肌砂層を、粒径が0.5mm未満で且つ見掛気孔
率が20%以下の球状ムライト質セラミックス粒子にて
構成する一方、該肌砂層の背後にあって該肌砂層を補強
乃至は支持する裏砂層を、粒径が0.5〜3mmで且つ破
砕率が135%以下の、球状ムライト質セラミックス粒
子からなる耐火物粒子にて構成した鋳型構造にある。That is, the present invention has been completed on the basis of such findings, and is characterized by forming a molding cavity surface of a mold and forming a skin sand layer in contact with a predetermined molten metal with a particle size. Is less than 0.5 mm and has an apparent porosity of 20% or less, while the back sand layer behind and behind the skin sand layer for reinforcing or supporting the skin sand layer has a particle size of Spherical mullite ceramic particles having a size of 0.5 to 3 mm and a crushing rate of 135% or less
In the template structure constituted by refractory particles made from the child.
【0013】また、そのような本発明においては、有利
には、裏砂として、SK35以上の耐火度を有する耐火
物粒子が用いられることとなる。Further, in the present invention, refractory particles having a fire resistance of SK35 or more are advantageously used as the back sand.
【0014】[0014]
【具体的構成】ところで、上述の如き本発明に従う鋳型
構造は、内側層としての肌砂層と、該肌砂層を取り囲む
外側層としての裏砂層とによって、構成されている。そ
して、かかる鋳型構造にあっては、それら両層のうち、
肌砂層が、ムライト質セラミックス粒子からなってい
る。The mold structure according to the present invention as described above comprises a sand layer as an inner layer and a sand layer as an outer layer surrounding the sand layer. And in such a mold structure, of those two layers,
The skin sand layer is composed of mullite ceramic particles.
【0015】この肌砂層は、その内側部位、即ち鋳型の
略中央部位に、製品の外形状に対応した形状を有する成
形キャビティを形成し、かかる成形キャビティ面におい
て、高温の金属溶湯と接触せしめられるものである。そ
のため、そのような肌砂層を与える肌砂及び中子砂に
は、温度変化に対する体積変化が小さく、且つ耐熱性に
優れるといった特性等が要求されるのであり、また、鋳
込み時の溶湯圧力や衝撃等に耐え得る、高温時での高い
機械的強度をも必要とされるのである。[0015] This sand layer forms a molding cavity having a shape corresponding to the outer shape of the product at an inner portion thereof, that is, a substantially central portion of the mold, and is brought into contact with a high-temperature molten metal on the surface of the molding cavity. Things. Therefore, the skin sand and the core sand which provide such a skin sand layer are required to have characteristics such as a small volume change with respect to a temperature change and excellent heat resistance. Therefore, high mechanical strength at high temperatures that can withstand the above is also required.
【0016】一方、よく知られているように、ムライト
質セラミックス粒子は、それらの特性を兼備するもので
あり、しかも耐摩耗性においても優れた特性を発揮する
ものである。On the other hand, as is well known, the mullite ceramic particles have both of these characteristics, and also exhibit excellent characteristics in abrasion resistance.
【0017】従って、本発明に係る鋳型構造にあって
は、肌砂及び中子砂として、かかるムライト質セラミッ
クス粒子を用いることによって、上述の如き要求が全べ
て満たされ得、以て製造される鋳物の寸法精度や品質が
高められ得ると共に、鋳込み時やその後の型ばらし及び
砂落し処理時において、砂粒子が摩耗若しくは破砕せし
められることが可及的に防止乃至は抑制され得るように
なっているのである。Therefore, the mold structure according to the present invention can satisfy all the above-mentioned requirements by using such mullite ceramic particles as skin sand and core sand. In addition to improving the dimensional accuracy and quality of the casting, the abrasion or crushing of the sand particles can be prevented or suppressed as much as possible at the time of casting or at the time of mold release and sand removal. -ing
【0018】また、かかる鋳型構造においては、そのよ
うなムライト質セラミックス粒子が、球形の粒子形状を
成していなければならない。これにより、肌砂及び中子
砂において優れた流動性が得られて、造型の際の充填性
が高められ得、以て高い成型性が確保され得るのであ
り、またこれを造型して得られる鋳型においても、優れ
たガス抜き特性や崩壊性、更には強度が得られると共
に、成形キャビティ面の荒れが防止され得て、肌荒れや
ガス孔、亀裂等のない高品質な鋳物が製造され得ること
となるのである。Further, in such a mold structure, such mullite ceramic particles must have a spherical particle shape. Thereby, excellent fluidity can be obtained in the skin sand and the core sand, the filling property at the time of molding can be enhanced, and thus high moldability can be ensured, and it can be obtained by molding this In the mold as well, excellent degassing properties and disintegration, as well as strength, can be obtained, and roughening of the molding cavity surface can be prevented, and a high-quality casting without rough skin, gas holes, cracks, etc. can be manufactured. It becomes.
【0019】さらに、かくの如き球状ムライト質セラミ
ックス粒子にあっては、その見掛気孔率が20%以下と
された緻密な構造を有している必要があり、望ましくは
10%以下である。けだし、見掛気孔率が20%を越え
るものにおいては、粒子強度が低く、得られる鋳型の機
械的強度が低下するばかりでなく、後述する破砕率も低
下して、加熱や摩耗に対する耐破砕性が低減するといっ
た問題が生ぜしめられることとなるからである。Further, such spherical mullite ceramic particles must have a dense structure having an apparent porosity of 20% or less, and preferably 10% or less. When the apparent porosity exceeds 20%, not only the particle strength is low and the mechanical strength of the obtained mold is reduced, but also the crushing rate described below is reduced, and the crushing resistance to heating and abrasion is reduced. This is because a problem such as a reduction in the amount of light is caused.
【0020】そして、本発明に係る鋳型構造において
は、そのような肌砂及び中子砂としての球状ムライト質
セラミックス粒子が、0.5mm以下の粒径を有するもの
から構成されていなければならない。何故なら、かかる
球状ムライト質セラミックス粒子が、0.5mmを越える
粒径を有するもので構成される場合、鋳型及び中子の表
面が粗くなり、結果として、製造される鋳物において、
肌荒れが惹起せしめられることとなるからである。In the mold structure according to the present invention, such spherical mullite ceramic particles as the skin sand and the core sand must have a particle diameter of 0.5 mm or less. Because, when such spherical mullite ceramic particles are composed of those having a particle size of more than 0.5 mm, the surfaces of the mold and the core become rough, and as a result, in the castings produced,
This is because rough skin is caused.
【0021】なお、上述の如き特徴を有する球状ムライ
ト質セラミックス粒子は、従来法に従って製造され得る
もので、例えば、所定量のSiO2 原料とAl2 O3 原
料とを配合せしめて、泥漿を調製し、その後、この泥漿
をスプレードライヤー等にて球状粒に造粒したり、或い
はかかる泥漿を脱水乾燥し、その後、パン式造粒機等に
よって球形状に造粒したりした後、かくして得られた造
粒物を所定の温度にて焼結せしめることによって、得ら
れるものである。The spherical mullite ceramic particles having the above-mentioned characteristics can be produced according to a conventional method. For example, a predetermined amount of an SiO 2 raw material and an Al 2 O 3 raw material are blended to prepare a slurry. Then, the slurry is granulated into spherical particles by a spray dryer or the like, or the slurry is dehydrated and dried, and then granulated into a spherical shape by a bread granulator or the like, and thus obtained. It is obtained by sintering the granulated material at a predetermined temperature.
【0022】一方、裏砂層を構成する裏砂としては、従
来より使用されている天然または人工の耐火物粒子が何
れも採用され得るが、この裏砂層が、前述した如く、成
形キャビティ面において高温の金属溶湯に接する肌砂層
の背後にあって、該肌砂層を補強乃至は支持する機能を
果たすものであるところから、優れた耐熱性と高い機械
的強度とを有していることが望ましい。その点からし
て、本発明にあっては、それらの特性を具備するジルコ
ンサンド、クロマイトサンド、ハイアルミナサンド、ム
ライトサンド等の天然砂やムライト質セラミックス粒子
等の合成砂が、かかる裏砂として好適に用いられ得るの
である。そして、本発明に係る鋳型構造においては、そ
のような鋳物砂の中から、1種若しくは2種以上が適宜
に選択され、それらが各々単独で若しくは種々組み合わ
されて、裏砂として、使用されるのである。On the other hand, as the back sand constituting the back sand layer, any of natural or artificial refractory particles which have been conventionally used can be employed. However, as described above, the back sand layer has a high temperature on the surface of the molding cavity. It is desirable to have excellent heat resistance and high mechanical strength because it is located behind the sand layer in contact with the molten metal and functions to reinforce or support the sand layer. From that point, in the present invention, natural sand such as zircon sand, chromite sand, high alumina sand, mullite sand and the like and synthetic sand such as mullite ceramic particles having those characteristics are used as such backing sand. It can be suitably used. In the casting mold structure according to the present invention, one or more kinds are appropriately selected from such foundry sands, and each of them is used alone or in various combinations to serve as a back sand. It is.
【0023】また、かかる鋳型構造においては、望まし
くは、それらの耐火物粒子の中でも、SK35以上の耐
火度を有するものが用いられることとなる。けだし、S
K35未満の耐火度を有するものにあっては、高温にな
ると、後述する破砕率が急激に上昇して、耐摩耗性や耐
破砕性が著しく低下し、高温での鋳型の機械的強度も低
くなってしまうからである。In such a mold structure, desirably, among these refractory particles, those having a fire resistance of SK35 or more are used. It ’s S
In those having a fire resistance of less than K35, when the temperature becomes high, the crushing rate, which will be described later, sharply rises, the wear resistance and crush resistance are significantly reduced, and the mechanical strength of the mold at high temperatures is low It is because it becomes.
【0024】さらに、本発明に係る鋳型構造にあって
は、そのような裏砂の粒子形状が特に限定されるもので
はないが、丸味を帯びた形状とされていることが好まし
く、また球形状とされることがより好ましい。これによ
って、かかる鋳型構造においては、他の部位に比して、
比較的破砕し易い裏砂表面上の鋭角部が予め除去され得
て、裏砂の耐破砕性や耐摩耗性が有利に高められ得るの
である。そして、その結果、裏砂の破砕や摩耗によって
生ずる破砕残片の量が減少せしめられ得て、造型時等に
おいて、かかる裏砂の破砕残片が肌砂層に混入すること
がより効果的に抑制され得ると共に、鋳込み時や再生処
理時等において、そのような破砕残片に由来して発生す
る再利用不可能な破砕微小粉の量が、より減少され得る
こととなる。また、本発明に従う鋳型構造において、特
に裏砂を球形状を呈するように構成すれば、前述した球
形状の肌砂や中子砂との協働作用により、鋳型強度や製
造される鋳物の品質をより一層向上せしめることも可能
となる。Further, in the mold structure according to the present invention, the particle shape of the back sand is not particularly limited, but it is preferable that the back sand has a rounded shape, and a spherical shape. Is more preferable. Thereby, in such a template structure, compared to other parts,
The sharp corners on the surface of the back sand that are relatively easy to crush can be removed in advance, and the crush resistance and wear resistance of the back sand can be advantageously increased. Then, as a result, the amount of crushed fragments generated by crushing or abrasion of the back sand can be reduced, and at the time of molding or the like, mixing of the crushed fragments of the back sand into the skin sand layer can be more effectively suppressed. At the same time, the amount of the non-reusable crushed fine powder generated from such crushed debris can be further reduced at the time of casting or during the regeneration treatment. Further, in the mold structure according to the present invention, in particular, if the back sand is configured to have a spherical shape, the strength of the mold and the quality of the casting to be manufactured are enhanced by the cooperative action with the above-mentioned spherical sand and core sand. Can be further improved.
【0025】なお、そのような丸味を帯びた形状や球形
状を呈する裏砂を得るには、裏砂として合成砂を用いる
場合、その製造時において、スプレードライヤーやパン
式造粒機等を用いて球状粒に造粒すれば良いのであり、
また、天然砂を利用する場合にあっては、粉砕、整粒処
理を施した後の裏砂を、例えば、ロータリークレーマ
ー、サンドシャイナ、サンドフレッシャー、ハイブリダ
イザー等にて表面を研磨して、鋭角部を除去し、その
後、それらを篩別整粒するようにすれば良いのである。
また、特に焼結アルミナクリンカーやばんど頁岩等を裏
砂として用いる場合にあっては、その他のものに比し
て、破砕微小粉が発生し易いため、上述の如き手法によ
り球状粒とすることがより望ましい。In order to obtain such rounded or spherical back sand, when synthetic sand is used as the back sand, a spray drier or a pan-type granulator is used during the production. And granulate it into spherical particles.
Also, when using natural sand, the back sand after pulverization, sizing treatment, for example, the surface is polished with a rotary clayer, sand shine, sand fresher, hybridizer, etc., The sharp corners are removed, and then they are sieved and sized.
In particular, when using sintered alumina clinker or band shale as back sand, crushed fine powder is more likely to be generated than other materials, so that spherical particles are to be formed by the method described above. Is more desirable.
【0026】さらに、かかる鋳型構造にあっては、その
ような裏砂の破砕率が135%以下とされている必要が
あり、特に115%以下とされることが好ましい。けだ
し、破砕率が135%を越える耐火物粒子にあっては、
加熱や摩耗に対する耐破砕性に劣るため、そのような耐
火物粒子を裏砂として用いた場合、繰り返し使用の際の
鋳込み時や再生処理時等における破砕若しくは摩耗が著
しく、所期の目的を達成することが非常に困難となるか
らである。Further, in such a mold structure, the crushing rate of such back sand needs to be 135% or less, and particularly preferably 115% or less. For refractory particles with a crushing rate exceeding 135%,
When the refractory particles are used as backing sand, the crushing or abrasion during repeated use is remarkably crushed or worn due to poor crushing resistance to heating and abrasion, achieving the intended purpose. It is very difficult to do so.
【0027】ここにおいて、本発明において規定する裏
砂の破砕率とは、JACT(Japan-ese Association of
Casting Technology :鋳造技術普及協会)試験法S−
6−IIに規定される鋳物砂の熱的処理及び機械的処理に
よる破砕性試験法に準じて、繰り返し3回の破砕試験を
行なうことによって得られる、該破砕試験後の砂のAF
S(American Fundry Society)粒度指数:Fの平均値
の、破砕試験前の元砂のAFS粒度指数:Fに対する比
(%)をもって表したものである。Here, the crushing rate of the back sand specified in the present invention is defined as JACT (Japan-ese Association of Japan).
Casting Technology: Casting Technology Promotion Association) Test Method S-
AF of the sand after the crushing test obtained by repeatedly performing the crushing test three times in accordance with the friability test method by thermal treatment and mechanical treatment of the molding sand specified in 6-II
It is expressed as a ratio (%) of the average value of S (American Fundry Society) particle size index: F to the AFS particle size index: F of raw sand before the crushing test.
【0028】そして、そのような破砕率は、具体的には
以下の如くして求められることとなる。即ち、JACT
試験法S−6−IIに規定される鋳物砂の熱的処理及び機
械的処理による破砕性試験法に基づいて、先ず、所定量
の試料を加熱容器内にて所定の温度にて所定時間加熱
し、その後、空冷して、室温まで冷却する。次いで、加
熱容器から試料を取り出して、該試料を規定量のボール
と共にボールミル中に投入する。その後、これらを1時
間回転処理した後、試料をボールミル中から取り出し
て、縮分、分割することにより、粒度分布測定用の試料
として、50gを採取する。そして、このような操作を
3回繰り返し、各回毎に粒度分布測定用の試料を採取
し、その後、かくして得られた3種類の粒度分布測定用
の試料と、破砕試験を実施する前の元砂とに対して、1
4メッシュ〜36メッシュの篩を用いて、篩分け試験を
実施して、それぞれの粒度分布を測定する。Such a crushing ratio is specifically determined as follows. That is, JACT
First, based on the friability test method by thermal treatment and mechanical treatment of molding sand specified in Test Method S-6-II, first, a predetermined amount of sample is heated in a heating vessel at a predetermined temperature for a predetermined time. Then, air-cool and cool to room temperature. Next, the sample is taken out of the heating container, and the sample is put into a ball mill together with a specified amount of balls. Then, after rotating them for 1 hour, the sample is taken out of the ball mill, and the sample is reduced and divided to obtain 50 g as a sample for measuring the particle size distribution. Such an operation is repeated three times, and a sample for measuring the particle size distribution is collected each time. Thereafter, the three types of samples for measuring the particle size obtained in this manner are mixed with the original sand before the crushing test is performed. And for 1
Using a 4-mesh to 36-mesh sieve, a sieving test is performed to measure the particle size distribution of each.
【0029】なお、かかる破砕試験及び篩分け試験にお
ける装置条件等は、以下の如きものとする。 加熱容器:試料を約500g入れることのできる磁製容
器。 加熱装置:約1000℃に保温することができ、上記の
加熱容器を入れることのできる加熱炉。 ボールミル用磁製ポット:外径90〜300mm(容量5
〜6l)のもの。 ボールミル用回転機:回転数33〜333rpm 程度のも
の。 篩:JIS Z 8801−1387「標準篩」に合格した
もの。 篩分け試験機:回転数240〜280回/分,打数13
0〜150回/分のもの。 上皿天秤:秤量100g,感量100mgのもの。The apparatus conditions and the like in the crushing test and the sieving test are as follows. Heating container: a porcelain container capable of holding about 500 g of a sample. Heating device: a heating furnace capable of keeping the temperature at about 1000 ° C. and containing the above-mentioned heating container. Porcelain pot for ball mill: outer diameter 90-300mm (capacity 5
~ 6l). Rotating machine for ball mill: Rotating speed of about 33 to 333 rpm. Sieve: JIS Z 8801- 1387 that passed the "standard sieve". Sieving tester: rotation speed 240-280 times / min, number of hits 13
0 to 150 times / minute. Upper balance: weighing 100 g, sensitivity 100 mg.
【0030】次いで、上述の如くして得られた3種類の
粒度分布測定用試料と元砂の各粒度分布の測定値とを下
記式1に代入して、それぞれのAFS粒度指数:Fを算
出し、更に、該3種類の粒度分布測定用試料のAFS粒
度指数:Fの平均値を算出する。 F=Σ(Wn ×Sn )/ΣWn ・・・ (式1) 但し、Wn :篩分け試験において、各篩面上に残った砂
の重量(g) Sn :粒度係数Next, the three kinds of AFS particle size index: F are calculated by substituting the three types of particle size distribution measurement samples obtained as described above and the measured values of each particle size distribution of the raw sand into the following equation 1. Then, the average value of the AFS particle size index: F of the three types of particle size distribution measurement samples is calculated. F = Σ (W n × S n) / ΣW n ··· ( Equation 1) where, W n: In sieve analysis, the weight of the remaining sand on each sieve surface (g) S n: particle size coefficient
【0031】そして、その得られた算出値をもって、元
砂のAFS粒度指数:Fに対する破砕試験後の砂のAF
S粒度指数:Fの平均値の比を百分率にて求め、これを
破砕率とするのである。要するに、本発明において規定
する破砕率とは、加熱や摩耗によって、耐火物粒子に惹
起せしめられる破砕に対する抵抗性を表す指標となるも
のなのである。The obtained calculated value is used to calculate the AF of the sand after the crushing test against the AFS particle size index: F of the original sand.
The ratio of the average value of the S particle size index: F is determined as a percentage, and this is defined as the crushing rate. In short, the crushing rate defined in the present invention is an index indicating the resistance to crushing caused by refractory particles due to heating or abrasion.
【0032】また、本発明に係る鋳型構造にあっては、
上述の如き特徴を有する裏砂が、0.5〜3mmの粒径を
有するものによって構成されていなければならない。け
だし、粒径が0.5mm未満のものが混在する場合にあっ
ては、型ばらしや砂落し処理等の後に為される鋳物砂の
回収作業の際に、そのような裏砂と、それと同一の粒径
範囲のものによって構成される肌砂や中子砂とを、篩分
けにより確実に分離することが困難となるからであり、
粒径が3mmを越えるものが混在する場合においては、複
雑な形状の鋳型の形成が困難となってしまうだけでな
く、鋳型の強度が低下してしまうといった問題が惹起さ
れるからである。In the mold structure according to the present invention,
The backing sand having the above-mentioned characteristics must be constituted by one having a particle size of 0.5 to 3 mm. In the case where particles with a particle size of less than 0.5 mm are mixed, when the casting sand is recovered after the mold is removed or the sand is removed, the same as the back sand is used. It is because it becomes difficult to reliably separate skin sand and core sand composed of those having a particle size range by sieving,
This is because, in the case where particles having a particle size of more than 3 mm are mixed, not only is it difficult to form a mold having a complicated shape, but also there is a problem that the strength of the mold is reduced.
【0033】このように、本発明に従う鋳型構造にあっ
ては、裏砂層が、加熱や摩耗による破砕に対する抵抗性
が極めて高い裏砂によって構成されているところから、
鋳込み時や再生処理時等における裏砂の破砕若しくは摩
耗が著しく低減せしめられ得ると同時に、破砕残片の発
生量も減少せしめられ得、以てそのような破砕残片が肌
砂層に混入するようなことが効果的に回避乃至は抑制さ
れ得るのである。As described above, in the mold structure according to the present invention, since the back sand layer is formed of the back sand having extremely high resistance to crushing due to heating and abrasion,
The crushing or abrasion of the back sand during casting or reprocessing can be significantly reduced, and at the same time, the amount of crushed fragments generated can be reduced, so that such crushed fragments are mixed into the skin sand layer. Can be effectively avoided or suppressed.
【0034】また、かかる鋳型構造にあっては、肌砂層
も、耐熱性や高温における機械的強度に優れ、更には高
耐摩耗性をも有する球状ムライト質セラミックス粒子か
らなる肌砂及び中子砂によって構成されているところか
ら、鋳込み時や再生処理時等に、裏砂だけでなく肌砂や
中子砂においても、その破砕や摩耗が低減せしめられ
得、以てそれらの鋳物砂の破砕や摩耗によって生ずる破
砕微小粉の量が減少され得て、その結果、再利用不可能
な廃砂の発生量が著しく減少せしめられ得ることとなる
のである。In this mold structure, the skin sand layer is also excellent in heat resistance and mechanical strength at high temperatures, and furthermore has skin sand and core sand made of spherical mullite ceramic particles having high wear resistance. The crushing and abrasion of not only the back sand but also the skin sand and the core sand can be reduced at the time of pouring or during the regenerating process, so that the crushing and The amount of crushed fines produced by abrasion can be reduced, so that the generation of non-reusable waste sand can be significantly reduced.
【0035】さらに、本発明に係る鋳型構造において
は、そのように加熱や摩耗に対する耐破砕性に優れた裏
砂が、同じくそのような優れた特性を有する肌砂及び中
子砂よりも大きな粒径の耐火物粒子によって構成されて
いるため、繰り返し使用の後においても、型ばらしや砂
落し処理等の後の篩分けによって、それら裏砂と肌砂及
び中子砂とが、より確実に分離、回収され得るのであ
る。Further, in the mold structure according to the present invention, the back sand having such excellent crush resistance against heating and abrasion has a larger particle size than the skin sand and the core sand which also have such excellent properties. Because it is composed of refractory particles with a diameter, even after repeated use, the back sand, skin sand, and core sand are more reliably separated by sieving after mold release and sand removal. Can be recovered.
【0036】従って、鋳物を製造するに際して、本発明
に従う鋳型構造を採用すれば、裏砂の破砕残片の肌砂層
への混入による、該肌砂層の流動性、強度、通気性の低
下、更には成形キャビティ面の荒れ等が有効に防止され
得て、製造される鋳物の品質の向上が効果的に図られ得
るのであり、また、再生処理時等において廃棄される鋳
物砂の量が著しく減少せしめられ得て、資材の節約が可
能となると共に、コストの低減が効果的に達成され得る
こととなるのである。Therefore, when the casting structure is manufactured by employing the mold structure according to the present invention, the fluidity, strength, and air permeability of the skin sand layer are reduced due to the incorporation of the crushed fragments of the back sand into the skin sand layer. Roughness of the molding cavity surface and the like can be effectively prevented, and the quality of the casting to be manufactured can be effectively improved.In addition, the amount of casting sand discarded at the time of regeneration processing and the like is significantly reduced. As a result, the material can be saved, and the cost can be effectively reduced.
【0037】[0037]
【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。EXAMPLES Hereinafter, some examples of the present invention will be described to clarify the present invention more specifically. However, the present invention imposes no restrictions on the description of such examples. It is needless to say that it is not something to receive.
In addition, in addition to the following examples, the present invention, in addition to the above-described specific description, various changes, corrections, and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that improvements can be made.
【0038】先ず、原料として、ばんど頁岩と水酸化ア
ルミニウムを所定量準備し、それらをばんど頁岩:93
重量%、水酸化アルミニウム:7重量%の割合にて配合
して、配合物を得た。そして、この配合物をボールミル
中に投入し、更にこれに水を加えて、湿式法により、2
時間粉砕、混合を行ない、泥漿を得た。その後、かくし
て得られた泥漿をボールミル中から取り出して、脱水乾
燥を行なった後、パン式造粒機により粒径が0.5〜
3.5mmである球状粒となるように造粒した。First, as raw materials, a predetermined amount of band shale and aluminum hydroxide are prepared, and these are shale: 93
% By weight and aluminum hydroxide: 7% by weight to obtain a blend. Then, this composition was put into a ball mill, and water was further added thereto.
The mixture was pulverized for an hour and mixed to obtain a slurry. Thereafter, the thus obtained slurry was taken out of the ball mill, and after dehydration and drying, the particle size was reduced to 0.5 to 0.5 by a bread granulator.
Granulation was carried out so as to be 3.5 mm spherical particles.
【0039】次いで、かくして得られた球状造粒物が互
いに接着するのを防止するために、かかる球状造粒物の
100重量部に対して、高アルミナ質粉末を0.5重量
部添加、混合して、混合物を得、更にその後、かかる混
合物をロータリーキルン中に投入して、1680℃の温
度で2.5時間焼成し、一部塊状物を有する焼成物を得
た。そして、この焼成物を攪拌機に入れて、塊状物を解
砕した後、高アルミナ質粉末を除去して、全べての粒子
が孤立化した球状ムライト質セラミックス粒子を得た。Next, in order to prevent the spherical granules thus obtained from adhering to each other, 0.5 parts by weight of a high alumina powder is added to 100 parts by weight of the spherical granules, and mixed. Then, the mixture was obtained. Thereafter, the mixture was put into a rotary kiln and fired at a temperature of 1680 ° C. for 2.5 hours to obtain a fired product having a partly lump. Then, the fired product was put into a stirrer to disintegrate the lump, and then the high alumina powder was removed to obtain spherical mullite ceramic particles in which all particles were isolated.
【0040】引き続き、かくして得られた球状ムライト
質セラミックス粒子を篩分けして、粒径が0.5〜3.
0mmとなるように調製した。また、それとは別に所定量
のクロマイトサンドと輸入珪砂とを準備して、それらを
それぞれ篩分けにより、粒径が0.5〜3.0mmのもの
から構成されるように調製した。そして、それら同様な
粒径範囲のものから構成された球状ムライト質セラミッ
クス粒子、クロマイトサンド及び輸入珪砂をそれぞれ裏
砂として用い、それらを各々裏砂1、裏砂2及び裏砂3
とした。それら裏砂1〜3の化学組成を下記表1に、ま
たその物理特性を下記表2に、それぞれ示した。なお、
裏砂1〜3の物理特性において、粉体嵩密度は、粉体嵩
密度測定器を用いて測定し、また曝熱膨張率は、裏砂1
にフェノール樹脂を2重量%、裏砂2及び3にフェノー
ル樹脂を1重量%ずつ、それぞれ添加した後、電気炉で
1000℃にて300秒加熱した際の熱膨張率をRCS
曝熱膨張率測定器を用いて測定し、更に耐火度は、「J
IS R2204耐火煉瓦の耐火度の試験方法」に準じ
て測定した。Subsequently, the spherical mullite ceramic particles thus obtained are sieved to have a particle size of 0.5 to 3.
It was adjusted to be 0 mm. Separately, a predetermined amount of chromite sand and imported silica sand were prepared, and each was sieved to prepare a powder having a particle size of 0.5 to 3.0 mm. Spherical mullite ceramic particles, chromite sand and imported silica sand composed of particles having the same particle size range are used as back sand, and they are used as back sand 1, back sand 2 and back sand 3, respectively.
And The chemical composition of the back sands 1 to 3 is shown in Table 1 below, and the physical properties thereof are shown in Table 2 below. In addition,
In the physical properties of the back sands 1 to 3, the powder bulk density was measured using a powder bulk density measuring instrument, and the coefficient of thermal expansion was measured as the back sand 1
2% by weight of phenolic resin and 1% by weight of phenolic resin to back sands 2 and 3 respectively, and the thermal expansion coefficient when heated at 1000 ° C. for 300 seconds in an electric furnace is RCS
It was measured using a thermal expansion coefficient measuring instrument.
IS R2204 Test method for fire resistance of refractory brick ".
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】[0042]
【表2】 [Table 2]
【0043】引き続いて、上述の如くして得られた裏砂
1〜3に対して、先に詳述したJACT試験法S−6−
IIに規定される鋳物砂の熱的処理及び機械的処理による
破砕性試験法に準じて、繰り返し3回の破砕試験を行な
った。即ち、先ず、裏砂1〜3をそれぞれ600gずつ
秤量し、これらを試料として用いて、3個の磁製容器に
それぞれ投入した。次いで、これらの試料を5℃/分の
昇温速度で加熱して、700℃の温度で30分間保持し
た後、空冷して、室温まで冷却した。その後、それら3
種類の試料を、ポット材質:磁器製、ポット径:外径2
20mm,内径190mm、ポット容積:5l、回転数:1
10rpm 、ボール材質:アルミナ製、ボール径:20m
m、ボール個数:40個のボールミル中に、それぞれ、
別個に投入し、60分間回転処理した。Subsequently, the back sands 1 to 3 obtained as described above were subjected to the JACT test method S-6 described in detail above.
The crushing test was repeated three times in accordance with the friability test method by thermal treatment and mechanical treatment of the molding sand specified in II. That is, first, 600 g of each of the back sands 1 to 3 was weighed, and these were used as samples and placed in three porcelain containers. Next, these samples were heated at a heating rate of 5 ° C./min, kept at a temperature of 700 ° C. for 30 minutes, air-cooled, and cooled to room temperature. Then, those 3
Samples of various kinds, pot material: porcelain, pot diameter: outer diameter 2
20 mm, inner diameter 190 mm, pot volume: 5 l, number of revolutions: 1
10rpm, ball material: made of alumina, ball diameter: 20m
m, number of balls: in 40 ball mills,
They were charged separately and rotated for 60 minutes.
【0044】そして、回転処理終了後、3種類の試料を
ボールミル中から取り出して、14メッシュ〜36メッ
シュまでの篩を用いて篩分け試験を行ない、それぞれの
粒度分布を測定した。その後、かくして得られた測定値
を、前記式1に各々代入して、裏砂1〜3の破砕性試験
後のAFS粒度指数:Fを求めた。また、このような操
作を3回繰り返し、各回毎に得られたAFS粒度指数:
Fの平均値を算出した。更に、それと共に、破砕性試験
を何等行わない裏砂1〜3の粒度分布を上記と同様にし
て測定し、そのAFS粒度指数:Fを算出し、そして、
それらの算出値に基づいて、裏砂1〜3の各破砕率を求
めた。それら裏砂1〜3の破砕性試験前後におけるそれ
ぞれの粒度分布と、AFS粒度指数:F、及び破砕率と
を下記表3に併せて示した。After the completion of the rotation treatment, the three kinds of samples were taken out of the ball mill and subjected to a screening test using a sieve of 14 mesh to 36 mesh to measure each particle size distribution. Then, the measured values thus obtained were substituted into the above-mentioned formula 1, respectively, to obtain an AFS particle size index F of the back sands 1 to 3 after the friability test. Further, such an operation was repeated three times, and the AFS particle size index obtained each time:
The average value of F was calculated. Further, along with that, the particle size distribution of the back sands 1 to 3 not subjected to any friability test was measured in the same manner as above, and the AFS particle size index: F was calculated.
Based on the calculated values, the crushing rates of the back sands 1 to 3 were determined. The particle size distribution of each of the back sands 1 to 3 before and after the crushing test, the AFS particle size index: F, and the crushing ratio are shown in Table 3 below.
【0045】[0045]
【表3】 [Table 3]
【0046】かかる表3の結果から明らかなように、球
状ムライト質セラミックス粒子からなる裏砂1とクロマ
イトサンドよりなる裏砂2は、本発明において規定する
135%以下の破砕率を有するものであることが認めら
れ、一方、輸入珪砂からなる裏砂3は、破砕率がそれを
大きく上回るものであることが判明した。As is apparent from the results shown in Table 3, the back sand 1 composed of spherical mullite ceramic particles and the back sand 2 composed of chromite sand have a crushing rate of 135% or less as specified in the present invention. On the other hand, it was found that the back sand 3 made of imported silica sand had a crushing rate much higher than that.
【0047】次いで、そのような裏砂1〜3を用い、各
4個ずつ、所定量に小分けして、合計12個の試料を準
備した。そして、上述の如きJACT試験法に基づき、
それら3種類、計12個の試料に対して、常温、700
℃、1000℃、1300℃と加熱処理温度が各々異な
る破砕性試験を行なった後、それぞれの破砕率を求め
た。そして、かくして求められた加熱処理温度と破砕率
との関係をグラフにして、図1に示す。Next, using such back sands 1 to 3, each of the four back sands was subdivided into a predetermined amount to prepare a total of 12 samples. And, based on the JACT test method as described above,
At room temperature, 700
C., 1000.degree. C., and 1300.degree. C., respectively, were subjected to crushability tests at different heat treatment temperatures, and the respective crushing rates were determined. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the heat treatment temperature and the crushing ratio thus obtained.
【0048】図1に示されているように、本発明におい
て規定される以上の耐火度を有する裏砂1及び裏砂2
は、加熱処理温度とは関係なく、破砕率は略一定の値を
示しているのに対して、本発明において規定するよりも
小さい耐火度を有する裏砂3は、加熱処理温度の上昇と
共に、破砕率も上昇している。このことから、裏砂1及
び裏砂2が、加熱による耐破砕性に優れたものであるこ
とと同時に、本発明の範囲外である裏砂3が加熱による
耐破砕性に著しく劣るものであることが確認される。As shown in FIG. 1, the back sand 1 and the back sand 2 having a fire resistance higher than specified in the present invention.
Irrespective of the heat treatment temperature, the crushing rate shows a substantially constant value, whereas the back sand 3 having a fire resistance smaller than specified in the present invention, with the increase of the heat treatment temperature, The crushing rate is also increasing. From this, the back sand 1 and the back sand 2 are excellent in crush resistance by heating, and at the same time, the back sand 3 outside the scope of the present invention is extremely poor in crush resistance by heating. It is confirmed that.
【0049】引き続き、裏砂1たる球状ムライト質セラ
ミックス粒子の製造時と同様にして、ばんど頁岩と水酸
化アルミニウムとを配合し、これを湿式法にて粉砕、混
合して泥漿を得、更にこの泥漿を脱水乾燥した後、球状
に造粒した。その後、かくして得られた球状造粒物をロ
ータリーキルン中に投入して、1500℃の温度で約3
0分間焼成して、裏砂1よりも低温にて焼成した球状ム
ライト質セラミックス粒子を得、これを裏砂4とした。
そして、この裏砂4と裏砂1の物理特性を測定すると共
に、上述した手法と同様な手法により裏砂4の破砕率を
求め、それら裏砂4と裏砂1との物理特性及び破砕率を
比較した。その結果を下記表4に示す。なお、それらの
裏砂の物理特性は、「JIS R2205−74耐火煉
瓦の見掛気孔率、吸水率及び比重の測定方法」に準じて
行なった。Subsequently, in the same manner as in the production of the spherical mullite ceramic particles as the back sand 1, sand shale and aluminum hydroxide were blended, and this was pulverized and mixed by a wet method to obtain a slurry. The slurry was dehydrated and dried, and then granulated into a sphere. Thereafter, the spherical granules thus obtained are put into a rotary kiln, and at a temperature of 1500 ° C. for about 3 hours.
Baking was performed for 0 minutes to obtain spherical mullite ceramic particles fired at a temperature lower than that of the back sand 1, and this was designated as back sand 4.
Then, the physical properties of the back sand 4 and the back sand 1 are measured, and the crushing rate of the back sand 4 is obtained by the same method as described above. Were compared. The results are shown in Table 4 below. The physical properties of the back sand were measured according to “JIS R2205-74 Method for measuring apparent porosity, water absorption and specific gravity of refractory brick”.
【0050】[0050]
【表4】 [Table 4]
【0051】かかる表4の結果から明らかなように、見
掛気孔率が22.1%のポーラスな組織を有する裏砂4
にあっては、破砕率が135%が越える値となってい
る。このことから、同じ球状ムライト質セラミックス粒
子からなるものであっても、見掛気孔率が20%を越え
るものにあっては、加熱や摩耗に対する耐破砕性が低下
してしまうことが確認されるのである。As is clear from the results in Table 4, the back sand 4 having a porous structure with an apparent porosity of 22.1% was obtained.
In this case, the crushing ratio is a value exceeding 135%. From this, it is confirmed that even if the particles are made of the same spherical mullite ceramic particles, if the apparent porosity exceeds 20%, the crush resistance against heating and abrasion is reduced. It is.
【0052】次いで、上述したJACT試験法に基づく
破砕性試験とは別に、裏砂1〜3に対して、現場操業と
同様なロータリークレーマーを用いた再生処理による破
砕性試験を行なった。即ち、先ず、裏砂1〜3を所定量
準備して、これをシャフトキルンにて1300℃の温度
で曝熱処理した後、冷却し、その後、2段のロータリー
クレーマー5回の再生処理を3回繰り返して、現場操業
における15回の再生処理に相当する破砕性試験を行な
った。その後、上述したJACT試験法に基づく破砕性
試験の場合と同様にして、かかる破砕性試験後の裏砂1
〜3に対して、篩分け試験を実施した。そして、該破砕
性試験に供された各裏砂1〜3の量に対する、36メッ
シュアンダーの破砕砂の量とロータリークレーマー処理
中に発生する集塵量とを加えたものと、その残部の割
合、即ち通常使用される肌砂の粒度以下にまで破砕され
た破砕砂と、裏砂として再利用可能な回収砂の割合とを
下記表5に示し、また、先に行なったJACT試験法に
よる破砕性試験に供された裏砂1〜3の量に対する、該
破砕性試験後の36メッシュアンダーの破砕砂とその残
部の割合を、かかるJACT試験法による破砕性試験に
より発生した、上述の如き破砕砂と回収砂の割合とし
て、下記表5に併せて示した。なお、表中、破砕試験A
はJACT試験法による破砕試験を、また破砕試験Bは
ロータリークレーマー処理による破砕試験を表す。Next, apart from the friability test based on the JACT test method described above, a friability test was performed on the back sands 1 to 3 by a regenerating treatment using a rotary cramer similar to the on-site operation. That is, first, a predetermined amount of the back sand 1 to 3 is prepared, exposed and heat-treated at a temperature of 1300 ° C. in a shaft kiln, and then cooled. Repeatedly, a friability test corresponding to 15 regeneration treatments in the field operation was performed. Then, the back sand 1 after the crushing test is performed in the same manner as in the crushing test based on the JACT test method described above.
A sieving test was performed on the samples No. 3 to No. 3. Then, the ratio of the sum of the amount of crushed sand of 36 mesh under and the amount of dust generated during the rotary crema treatment to the amount of each back sand 1 to 3 subjected to the crushability test, and the ratio of the remaining portion In other words, the crushed sand crushed to the particle size of the normally used skin sand and the ratio of the recovered sand that can be reused as the back sand are shown in Table 5 below, and crushed by the JACT test method performed earlier. The ratio of the crushed sand of 36 mesh under after the crushability test to the amount of the back sand 1 to 3 subjected to the crushability test and the balance thereof was determined by the crushability test generated by the JACT test method as described above. The ratio of sand to recovered sand is shown in Table 5 below. In the table, crushing test A
Indicates a crushing test by the JACT test method, and crushing test B indicates a crushing test by a rotary Kramer treatment.
【0053】[0053]
【表5】 [Table 5]
【0054】かかる表5からも明らかなように、裏砂1
〜3における、JACT試験法に基づく破砕性試験後の
破砕砂と回収砂の発生率と、ロータリークレーマー処理
による破砕性試験後のそれとにおいて、比例関係が認め
られ、これによって、JACT試験法に基づく破砕性試
験により得られる破砕率が、現場操業における裏砂の耐
破砕性の指標として、充分に機能し得るものであること
が確認される。As is clear from Table 5, back sand 1
In Examples 3 to 3, a proportional relationship was observed between the rate of occurrence of crushed sand and recovered sand after the crushability test based on the JACT test method and that after the crushability test by the rotary crema treatment, and thus, based on the JACT test method. It is confirmed that the crushing rate obtained by the crushing property test can sufficiently function as an index of the crush resistance of the back sand in the on-site operation.
【0055】そして、上記表5に示されているように、
本発明において規定する破砕率を有する裏砂1及び裏砂
2は、JACT試験法に基づく破砕性試験においても、
ロータリークレーマー処理による破砕性試験において
も、それら両試験によって肌砂の粒度以下にまで破砕さ
れる裏砂の量が少なく、またそれに伴って、裏砂として
再利用可能な砂が多量に回収され得ることが認められ
る。これにに対して、本発明における規定範囲を大きく
上回る破砕率を有する裏砂3は、裏砂2の1.6倍以
上、裏砂1と比較すると実に16倍以上もの大量の破砕
粒子が発生している。即ち、これは、そのような裏砂3
を用いて鋳型を構成した場合、再利用不可能な廃砂が多
量に発生し、更には肌砂層に対して、裏砂の破砕残片が
多量に混入することが証明される結果となっている。Then, as shown in Table 5 above,
The back sand 1 and the back sand 2 having a crushing rate specified in the present invention can be used in a crushability test based on the JACT test method.
Even in the crushability test by the rotary kramer treatment, the amount of the back sand crushed to the grain size of the skin sand by the both tests is small, and along with that, a large amount of sand that can be reused as the back sand can be recovered It is recognized that. On the other hand, the back sand 3 having a crushing rate which greatly exceeds the specified range in the present invention generates 1.6 times or more of the back sand 2 and 16 times or more of the crushed particles as compared with the back sand 1. doing. That is, this is such back sand 3
When a mold is used to form a mold, a large amount of non-reusable waste sand is generated, and further, it is proved that a large amount of crushed debris of the back sand is mixed into the skin sand layer. .
【0056】次いで、裏砂1としての球状ムライト質セ
ラミックス粒子を製造した際と同様にして、0.5mm未
満の粒径のものからなる球状ムライト質セラミックス粒
子を製造した。そして、これを肌砂として用いる一方、
前述した裏砂1〜3を用いて、肌砂は同一のものではあ
るものの、裏砂の種類の異なる3種類の鋳型を従来法に
従って作製した後、鋳物の製造、再生処理、篩別分画を
行ない、その後かかる操作を繰り返し15回実施した。Next, spherical mullite ceramic particles having a particle size of less than 0.5 mm were produced in the same manner as when the spherical mullite ceramic particles as back sand 1 were produced. And while using this as skin sand,
Using the above-mentioned back sands 1 to 3, although the skin sand is the same, three kinds of molds with different back sand types are prepared according to the conventional method, and then the production of castings, regeneration treatment, and sieving fractionation. , And the operation was repeated 15 times.
【0057】そして、かくして15回の繰り返し使用を
行なった肌砂及び裏砂1〜3を用いて、更に裏砂が各々
異なる3種類の鋳型を作製し、それら3種類の鋳型の性
能試験、即ち、肌砂層への裏砂の混入率の算出、鋳型強
度及び通気度の測定、鋳肌状態の観察を行なった。その
結果を、下記表6に示す。また比較のために、肌砂とし
て用いられる球状ムライト質セラミックス粒子の未使用
のものにて鋳型を作製し、その強度と通気度を測定した
結果と鋳肌状態の観察結果とを、下記表6に併せて示
す。なお、かかる鋳型の作製に際しては、肌砂を30重
量%と裏砂1〜3を各70重量%とを用い、また肌砂に
は、25重量部の割合で硬化剤〔C−30A:神戸理化
学工業(株)製〕を含むフェノール樹脂〔フェニックス
610:神戸理化学工業(株)製〕を、粘結剤として、
肌砂に対して1.5重量部の割合となる量にて添加し
て、鋳型を作製した。また、かくして作製される鋳型の
性能試験において、肌砂層への裏砂の混入率は、その推
定値として、裏砂の減少率からパーンの発生率を減じた
ものを算出し、鋳型強度は、鋳型作製後、24時間の後
の抗圧力を測定し、通気度は、JACT試験法SM−6
に規定される通気度の試験法に準じて、測定した。更
に、表中、◎は鋳肌状態が極めて良好であることを、○
は良好であることを、△は実質的に不良であることを示
す。Then, three types of molds having different back sands were prepared using the skin sand and the back sands 1 to 3 thus repeatedly used 15 times, and the performance test of these three types of molds, ie, The calculation of the mixing ratio of the back sand into the skin sand layer, the measurement of the mold strength and the air permeability, and the observation of the casting surface condition were performed. The results are shown in Table 6 below. For comparison, a mold was prepared from unused spherical mullite ceramic particles used as skin sand, the strength and air permeability of the mold were measured, and the results of observation of the casting surface were shown in Table 6 below. Are shown together. In preparing such a mold, 30% by weight of skin sand and 70% by weight of each of back sands 1 to 3 were used, and a curing agent [C-30A: Kobe] was used in the skin sand in a ratio of 25 parts by weight. Phenolic resin [Phoenix 610: manufactured by Kobe Rika Kogyo Co., Ltd.]
It was added in an amount of 1.5 parts by weight to the skin sand to prepare a mold. In addition, in the performance test of the mold thus produced, the mixing ratio of the back sand into the skin sand layer is calculated as a value obtained by subtracting the occurrence rate of the pan from the reduction ratio of the back sand, as the estimated value. After the mold was prepared, the pressure resistance was measured 24 hours later, and the air permeability was measured according to JACT test method SM-6.
The measurement was carried out according to the test method for air permeability specified in "1. Further, in the table, ◎ indicates that the casting surface condition was extremely good,
Indicates good, and Δ indicates substantially bad.
【0058】[0058]
【表6】 [Table 6]
【0059】かかる表6の結果から明らかなように、本
発明において規定される粒度と破砕率とを有する裏砂1
及び裏砂2とを用いて作製された鋳型にあっては、肌砂
層への裏砂の混入率が小さく、鋳型強度に優れ、鋳肌状
態も良好であることが認められ、特に肌砂と裏砂とを共
に球状ムライト質セラミックス粒子より構成した鋳型に
あっては、通気度も含め、全べての面において極めて優
れた鋳型性能を発揮することが確認される。これに対し
て、本発明において規定する粒度は有するものの、破砕
率が本発明の範囲外である裏砂3を使用して作製される
鋳型においては、鋳型性能の全べての面において劣るも
のであることが確認される。As is clear from the results in Table 6, the backing sand 1 having the particle size and the crushing ratio specified in the present invention was obtained.
And the mold made using the back sand 2, the mixing ratio of the back sand into the skin sand layer is small, the mold strength is excellent, and it is recognized that the casting surface condition is good. It is confirmed that the mold having both back sand and spherical mullite ceramic particles exhibits extremely excellent mold performance on all surfaces including the air permeability. On the other hand, a mold produced using the back sand 3 having the particle size specified in the present invention but having a crushing rate outside the scope of the present invention is inferior in all aspects of the mold performance. Is confirmed.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う鋳型構造にあっては、肌砂層が耐摩耗性や耐破砕
性に優れた球状ムライト質セラミックス粒子により構成
されている一方、裏砂層が、該肌砂層を構成する球状ム
ライト質セラミックス粒子よりも大なる粒径を有し、且
つ加熱や摩耗による耐破砕性に優れた耐火物粒子によっ
て構成されているところから、鋳込み時や再生処理時等
における再利用不可能の破砕微小粉の発生や、裏砂の破
砕残片の発生が著しく低減せしめられ得ると共に、型ば
らしや砂落し処理等の後の鋳物砂の回収操作において、
肌砂及び中子砂と裏砂との分離がより確実に行なわれ得
るのである。As is clear from the above description, in the mold structure according to the present invention, the sand layer is composed of spherical mullite ceramic particles having excellent wear resistance and crush resistance, while Since the sand layer has a particle size larger than that of the spherical mullite ceramic particles constituting the skin sand layer, and is composed of refractory particles having excellent crush resistance due to heating and abrasion, it is used during casting or during regeneration. The generation of crushed fine powder that cannot be reused during processing and the like, and the generation of crushed fragments of back sand can be significantly reduced, and in the collection operation of molding sand after mold release and sand removal,
Separation of skin sand, core sand and back sand can be performed more reliably.
【0061】従って、かかる鋳型構造を採用すれば、裏
砂の破砕残片の肌砂層への混入が効果的に防止乃至は抑
制され得て、鋳型性能が著しく向上せしめられ得、以て
極めて高品質な鋳物が製造され得ることとなるのであ
り、また、再生処理時等において廃棄される鋳物砂の量
が、従来に比して、有効に減少せしめられ得て、鋳物の
製造における資材の節約やコストの低減が極めて効果的
に図られ得ることとなるのである。Therefore, by employing such a mold structure, the incorporation of the crushed fragments of the back sand into the skin sand layer can be effectively prevented or suppressed, and the mold performance can be remarkably improved. It is possible to produce a simple casting, the amount of foundry sand that is discarded at the time of regeneration processing, etc. can be effectively reduced as compared with the conventional method, saving material in the production of castings and Cost reduction can be achieved very effectively.
【図1】本発明において規定される条件を満たす耐火物
粒子と、そうでない耐火物粒子とにおいて、加熱処理温
度の種々異なるJACT試験法に基づく破砕性試験を実
施した際の、各加熱処理温度に対する各耐火物粒子の破
砕率の変化を表したグラフである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows each heat treatment temperature when refractory particles satisfying the conditions specified in the present invention and refractory particles not satisfying the conditions are subjected to crushability tests based on JACT test methods having different heat treatment temperatures. 6 is a graph showing a change in the crushing rate of each refractory particle with respect to the temperature.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 眞 愛知県瀬戸市塩草町11番地の4 内外セ ラミックス株式会社内 (72)発明者 戸田 文雄 愛知県瀬戸市塩草町11番地の4 内外セ ラミックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−4942(JP,A) 特公 平3−47943(JP,B2) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Makoto Matsubara 4-11, Shiosagusa-cho, Seto-shi, Aichi Prefecture Inside Lamix Co., Ltd. (72) Inventor Fumio Toda 4-11-4, Shiogusa-cho, Seto-shi, Aichi Prefecture Lamix Co., Ltd. (56) References JP-A-4-4942 (JP, A) JP-B-3-47943 (JP, B2)
Claims (2)
の金属溶湯に接する肌砂層を、粒径が0.5mm未満で且
つ見掛気孔率が20%以下の球状ムライト質セラミック
ス粒子にて構成する一方、該肌砂層の背後にあって該肌
砂層を補強乃至は支持する裏砂層を、粒径が0.5〜3
mmで且つ破砕率が135%以下の、球状ムライト質セラ
ミックス粒子からなる耐火物粒子にて構成したことを特
徴とする鋳型構造。1. A surface sand layer which forms a molding cavity surface of a mold and is in contact with a predetermined molten metal is composed of spherical mullite ceramic particles having a particle diameter of less than 0.5 mm and an apparent porosity of 20% or less. On the other hand, the back sand layer behind or behind the skin sand layer for reinforcing or supporting the skin sand layer has a particle size of 0.5-3.
mm at and crushing of not more than 135%, the spherical mullite Sera
A mold structure comprising refractory particles composed of mixed particles .
有する耐火物粒子からなることを特徴とする請求項1に
記載の鋳型構造。2. The mold structure according to claim 1, wherein the back sand layer is made of refractory particles having a fire resistance of SK35 or more.
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