JP5110984B2 - 再生鋳物砂の製造方法 - Google Patents
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Description
また、鋳物砂として人工セラミック砂を用い、粘結剤としてアルカリ性の粘結剤を用いて硬化させた鋳型からの回収砂においては、砂が硬く、且つ残留有機分が砂と比べ柔らかく、更に強固に付着しており、再生が難しかったが、本発明は、このような回収砂に対しても十分な効果が発揮される。
球形度0.99、Al2O3/SiO2比(重量比)=1.9、SiO2及びAl2O3の合計量が94重量%(その他は、TiO2:2.9重量%、Fe2O3:1.3重量%、及び微量のCaO、MgO、Na2O、K2Oを含む。)の球状人工セラミック鋳物砂100重量部に対して、アルカリフェノール用硬化剤QX-140(花王クエーカー(株)製)0.24重量部、及びアルカリフェノール樹脂カオーステップS660(花王クエーカー(株)製)1.2重量部を加え攪拌し、サンド/メタル比が4の鋳型を造型した。本鋳型に1400℃にて鋳鉄溶湯(FC200)を注湯し、冷却後、鋳型をクラッシャーで処理しアルカリフェノールバインダーの回収砂(回収砂中の水分量は0.16重量%)を得た。本回収砂の粒度分布を表1に示した。本回収砂の平均粒子径は170μmであった。
JACT試験法S−2に基づき鋳物砂中の強熱減量(LOI)を測定し、以下の式によりLOI除去率を算出した。LOIは鋳物砂中の有機物量(残留樹脂量)を示す。
LOI除去率(%)=(1−再生砂のLOI(重量%)/回収砂のLOI(重量%))×100
得られた再生鋳物砂又は回収砂100重量部に対して、粘結剤(カオーステップS660、花王クエーカー(株)製)1.2重量部、硬化剤(カオーステップQX-140、花王クエーカー(株)製)0.24重量部を添加して得られた鋳型について、25℃、55%RHの条件下にてJACT試験法HM−1に基づき、混練1日後の圧縮強度を島津製強度試験機AD−5000で測定した。
実施例1の回収砂(回収砂中の水分量は0.16重量%)を直接、図2の乾式鋳物砂再生機のみで、ローター212の回転数2400rpm、6分間、砂投入量60kgバッチ処理にて乾式研磨処理を行い、再生砂を得た。実施例1と同様にLOI除去率及び圧縮強度の試験を行った。
乾式研磨処理を12分間とする以外は比較例1と同様として再生砂を得た。実施例1と同様にLOI除去率及び圧縮強度の試験を行った。
実施例1の回収砂を、一般的な垂直軸回転型の研磨処理装置(日本鋳造製ロータリーリクレーマM型)にて、回転ドラムの回転数2290rpm、砂投入速度5t/hr、A再生(砂層間摩擦再生方式)にて乾式研磨処理を行い、再生砂を得た。実施例1と同様にLOI除去率及び圧縮強度の試験を行った。
比較例3の乾式研磨処理を4回繰返し、再生砂を得た。実施例1と同様にLOI除去率及び圧縮強度の試験を行った。
実施例1の回収砂100重量部に水を25重量部添加したところ、砂がスラリー状となってしまい、研磨処理できる状態ではなかった。
実施例1で得た回収砂を図1に示す構造の水を添加し研磨処理できる研磨処理装置にて、回収砂100重量部に対して水を4重量部になるように、砂投入速度2.7t/hrにて高速回転ドラム2に投入し回転数2542rpmにて研磨処理を行った。回収砂は高速回転ドラム2の中央に投入し、対応する水は高速回転ドラム2の周辺に投入した。この研磨処理装置の高速回転ドラム2の上部周縁と環状体3の隙間6は5mm、環状体3の深さは100mmのもの(図3参照)を使用し、研磨処理時の砂滞留時間は21秒であった。この処理において、廃水は全く発生しなかった。その後100℃にて1時間乾燥(水添研磨処理後の乾燥した回収砂中の水分量は0.06重量%であった。)し、図2のような流動層を具備した乾式鋳物砂再生装置(日本鋳造製ハイブリッドサンドマスター 形式HSM1115)で、ローター212の回転数2400rpmで6分間、砂投入量60kgのバッチ処理にて乾式研磨処理を行い、再生砂を得た。回収砂及び再生砂の分析値及び強度試験を実施例1と同様に行った。結果を表3に示す。なお、水添研磨処理における回収砂の滞留時間及び水添研磨処理後の回収砂のLOI剥離率を以下の方法で評価した。それらの結果も併せて表3に示した。
水添研磨処理における砂滞留時間は、研磨処理装置の運転開始10分後、砂投入、水投入、ローターの回転を同時に停止し、ローター内に残った湿態砂量より以下の式にて算出した。
砂滞留時間(秒)=ローター内の湿態砂重量(kg)/1秒当たりの砂と水投入量(kg/秒)
水添研磨後、乾燥100℃にて1時間乾燥した回収砂50gに水50gを添加し15分間撹拌し、1分静置後、上澄みをデカンテーションにて除去した。更に水50gを添加し5分間撹拌し、1分静置後、上澄みをデカンテーションにて除去する操作を2回行うことにより砂を洗浄した。得られた砂をシャーレ上に広げ、105℃にて1時間乾燥した。乾燥した砂のLOIをJACT試験法S-2に基づき強熱減量(LOI)測定し水洗後LOIとし、以下の式により水添研磨LOI剥離率を算出した。
水添研磨LOI剥離率(%)=(1−水添研磨後の砂の水洗後LOI(重量%)/回収砂の水洗後LOI(重量%))×100
水添研磨処理において水を高速回転ドラム2の中央に投入(図4参照)した以外は実施例2と同様として再生砂を得た。なお、研磨処理時の砂滞留時間は26秒であった。実施例2と同様の評価を行った結果を表3に示した。
水添研磨に用いる研磨処理装置の隙間6を2mmとし、環状体3の深さ(図3参照)を150mmとした以外は、実施例3と同様に再生砂を得た。水添研磨時の砂滞留時間は47秒であった。実施例2と同様の評価を行った結果を表3に示した。
砂の投入速度を2.0t/hrとし、水添研磨時の砂滞留時間が63秒であった以外は、実施例4と同様に再生砂を得た。実施例2と同様の評価を行った結果を表3に示した。
球形度0.91、Al2O3/SiO2比(重量比)=1.6、SiO2及びAl2O3の合計量が97.2重量%(その他は、TiO2:0.5重量%、Fe2O3:1.0重量%、及び微量のCaO、MgO、Na2O、K2Oを含む。)の造粒焼成法(耐火原料スラリーをスプレードライによって球状に造粒した後、焼成する方法)で製造された球状人工セラミック鋳物砂100重量部に対して、アルカリフェノール用硬化剤QX-140(花王クエーカー(株)製)0.3重量部、及びアルカリフェノール樹脂カオーステップS660(花王クエーカー(株)製)1.5重量部を加え混合し、サンド/メタル比が4の鋳型を造型した。本鋳型に1400℃にて鋳鉄溶湯(FC200)を注湯し、冷却後、鋳型をクラッシャーで処理した後、比較例4と同様に乾式研磨処理を4回繰り返した。更に、同様に再度造型、注湯、再生処理を繰返し、合計3回目の注湯終了後、冷却し、鋳型をクラッシャーで処理し、該鋳物砂のアルカリフェノール回収砂を得た。本回収砂の粒度分布を表4に示した。本回収砂の平均粒子径は218μmであり、強熱減量(LOI)は1.15重量%であった。
実施例6の回収砂を、比較例3と同様に乾式研磨処理を行い、再生砂を得た。実施例6と同様にLOI除去率及び圧縮強度の試験を行った。結果を表5に示す。
実施例6の回収砂について、比較例5の乾式研磨処理を2回繰返し得た再生砂を比較例6とし、実施例6と同様にLOI除去率及び圧縮強度の試験を行った。結果を表5に示す。
2 高速回転ドラム
3 環状体
4 摩擦処理された鋳物砂
5 再生砂排出口
6 隙間
A 投入された回収砂に水を添加する手段
Claims (7)
- 回収砂100重量部に対して、0.5〜20重量部の水を添加して研磨処理(以下、水添研磨処理という)を行った後、乾式研磨処理を行う、再生鋳物砂の製造方法。
- 回収砂が、鋳物砂として人工セラミック砂を用いた鋳型からの回収砂である請求項1記載の製造方法。
- 回収砂が、鋳物砂として球形度が0.88以上である鋳物砂を用いた鋳型からの回収砂である請求項1又は2記載の製造方法。
- 回収砂が、粘結剤として水溶性フェノール樹脂を使用し、該粘結剤を有機エステル化合物で硬化させて得られた鋳型からの回収砂である請求項1〜3いずれかに記載の製造方法。
- 水添加研磨処理を垂直軸回転型研磨装置により行い、
該垂直軸回転型研磨装置は、
回収砂を受容する開口を備えた回転ドラムと、
該回転ドラムの上部周縁と回収砂の平均粒子径の5〜50倍の長さの隙間を形成するように配置され、かつ、この回転ドラムから遠心力によって飛散する回収砂を受容する環状体と、
前記回転ドラムに受容された回収砂に水を添加する手段と、を備え、
前記回転ドラムの回転によって、前記回転ドラムと環状体とが形成するスペースで粒子相互間の摩擦、衝突、押しつけによる回収砂の研磨処理を行う、
請求項1〜4の何れか1項記載の製造方法。 - 水添加研磨処理を垂直軸回転型研磨装置により行い、
該垂直軸回転型研磨装置は、
回収砂を受容する開口を備えた回転ドラムと、
該回転ドラムの上部周縁と長さ1〜15mmの隙間を形成するように配置され、かつ、この回転ドラムから遠心力によって飛散する回収砂を受容する環状体と、
前記回転ドラムに受容された回収砂に水を添加する手段と、を備え、
前記回転ドラムの回転によって、前記回転ドラムと環状体とが形成するスペースで粒子相互間の摩擦、衝突、押しつけによる回収砂の研磨処理を行う、
請求項1〜5の何れか1項記載の製造方法。 - 水を、前記垂直軸回転型研磨装置の回転ドラム中央に投入する、請求項5又は6記載の製造方法。
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