JP6519654B2 - 鋳型砂の再生方法及び再生設備 - Google Patents
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-
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-
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Description
第1の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態に係る鋳型砂の再生設備の概略構成図である。再生設備1は、乾燥設備D、磁選設備M、切り替え設備V1、切り替え設備V2、バイパス系BP1、バイパス系BP2、乾式の機械再生設備R、分級設備C、切り替え設備V3、送還系PL1、及び、集塵設備DCを備えている。
初めに、乾燥設備Dを説明する。図2は、乾燥設備Dの第1の例である流動層式の熱風乾燥設備の構造を示す、概略断面図である。流動層式の熱風乾燥設備である乾燥設備Dは、鋳型砂Sを90℃以上に加熱することにより、鋳型砂Sを乾燥させる。乾燥設備Dは、風箱D1、底板D2、沈降室D3、砂排出口D4、砂投入口D5、堰D6、熱風送風管D7、及び、集塵口D8を備えている。
図3は、乾燥設備Dの第2の例である内燃式ロータリーキルン方式の乾燥設備の構造を示す、概略断面図である。内燃式ロータリーキルン方式の熱風乾燥設備である乾燥設備Dは、鋳型砂Sを90℃以上に加熱することにより、鋳型砂Sを乾燥させる。乾燥設備Dは、円筒D101、砂投入口D102、バーナーD103、砂排出口D104、砂排出口D105、攪拌板D106、支持台D107、及び、駆動源D108を備えている。
次に、磁選設備Mを説明する。図4は、磁選設備Mの概略断面図である。磁選設備Mは、鋳型砂Sを0.15T〜0.5Tの範囲内である磁束密度によって磁選し、鋳型砂Sから磁着物を除去する。磁選設備Mは、半磁外輪式の磁選設備である。磁選設備Mは、永久磁石M1、回転ドラムM2、入口側ダンパーM3、出口側分離板M4、砂投入口M5、砂排出口M6、磁着物排出口M7、及び、筐体M8を備えている。
次に、乾式の機械再生設備Rを説明する。図5は、乾式の機械再生設備Rの第1の例である機械再生設備の概略断面図である。図6は、図5におけるA−A矢視図であり、図7は、図5におけるB−B矢視図であり、図8は、図7におけるC−C矢視図である。乾式の機械再生設備Rは、鋳型砂Sの表面に付着した炭化物、焼結物、金属化合物などを剥離し、鋳型砂Sの再生を行う。
図9は、乾式の機械再生設備Rの第2の例である機械再生設備の概略断面図であり、図10は、乾式の機械再生設備Rの第2の例における、投入砂流量とモーターの目標電流値との相対関係を示すグラフであり、図11は、乾式の機械再生設備Rの第2の例における、フローチャートである。乾式の機械再生設備Rは、鋳型砂Sの表面に付着した炭化物、焼結物、金属化合物などを剥離し、鋳型砂Sの再生を行う。
増加減率=(目標電流値/実測の電流値−1)×感度+1・・・(1)
砂量小計=砂量小計+毎時砂流量×1/3600・・・(2)
砂量累計=砂量累計+砂量小計・・・(3)
次に、乾式の機械再生設備Rに用いられる圧縮空気噴射手段を説明する。図12は、圧縮空気噴射手段2の概略構成図である。圧縮空気噴射手段2は、乾式の機械再生設備Rの傾斜周壁に付着堆積している堆積微粉に圧縮空気を噴射してこれを除去する。これは、再生によって鋳型砂Sから剥離した微粉が傾斜周壁に付着堆積して層を形成して固着することで、加圧が不十分になり再生効率が著しく低下することがあるので、微粉堆積層が固着する前に、圧縮空気を噴射してこれを除去するためである。
次に、分級設備Cを説明する。図13は、分級設備Cの概略断面図である。分級設備Cは、再生された鋳型砂Sを比重分級方式により分級し、回収すべき砂粒と集塵すべき炭化物、焼結物、金属化合物などの微粉とを分離する。分級設備Cは、風箱C1、底板C2、沈降室C3、砂排出口C4、砂投入口C5、堰C6、送風管C7、及び、集塵口C8を備えている。
次に、第1の実施の形態に係る再生設備1を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。本再生方法で用いられる生型鋳造設備から排出される鋳型砂Sは、水分が含まれている可能性、及び/又は、磁着物が付着している可能性がある砂である。例えば、水分が含まれている可能性がある砂とは、砂処理設備で古砂がオーバーフローしたオーバーフロー砂が挙げられる。また、磁着物が付着している可能性がある砂とは、ショットブラスト工程から排出された製品付着砂が挙げられる。
第2の実施の形態では、乾燥設備での乾燥工程、及び/又は、磁選設備での磁選工程を経た鋳型砂に対して、再度、鋳型砂に含まれる水分量、及び、磁着物量を測定し、それぞれの数値が管理値以下になるまで、乾燥設備での乾燥工程、及び/又は、磁選設備での磁選工程を繰り返す。第2の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第1の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第1の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、第2の実施の形態に係る再生設備11を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図16は、第2の実施の形態に係る再生設備11を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。本再生方法に用いられる鋳型砂Sは、前述した様に、水分が含まれている可能性、及び/又は、磁着物が付着している可能性がある。
第1の実施の形態では、生型鋳造設備から排出される鋳型砂は、水分が含まれている可能性、及び/又は、磁着物が付着している可能性がある砂に対する再生方法及び再生設備について説明したが、第3の実施の形態では、生型鋳造設備から排出される様々な種類の鋳型砂Sを一度に再生する方法及び再生設備について説明する。第3の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第1の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第1の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、本鋳型砂の再生設備21を構成する、解砕設備Lについて説明する。図18は、解砕設備Lの正面図であり、図19は、解砕設備Lの平面図であり、図20は、図19におけるA−A断面図である。解砕設備Lは、上面が解放された円筒形の容器L1が、支柱L2に、例えばコイルバネなどの弾性体L3を介して支持されている。容器L1の上部は漏斗状に開口したシュートL4を有しており、さらに、容器L1及びシュートL4の外縁には、弾性体L3を支持する台座L5が複数配設されている。容器L1の下面には取付板L6を介して振動機L7が取り付けられている。容器L1の内面には、スリットL8が穿設されたライナーL9が全周にわたって、容器L1の内面に取り付けられた取付座L10a、L10bに、螺子L11a、L11bにより螺接されている。容器L1の側面には排出口L12が取り付けられており、さらにライナーL9上に滞留した異物を取り出すための扉L13がハンドルL14により固定されている。
次に、第3の実施の形態に係る再生設備21を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図22は、第3の実施の形態に係る再生設備21を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。
第4の実施の形態では、生型鋳造設備で使用される中子が加熱脱水硬化型水ガラスプロセスの場合について説明する。第4の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第3の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第3の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、第4の実施の形態に係る再生設備31を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図23は、第4の実施の形態に係る再生設備を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。
第5の実施の形態は、第1の実施の形態における再生設備R及び分級設備Cを、直列及び並列に複数配置する構成としたものである。第5の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第1の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第1の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、第5の実施の形態に係る再生設備41を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図25は、第5の実施の形態に係る再生設備41を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。本再生方法に用いられる鋳型砂Sは、第1の実施の形態で説明した様に、水分が含まれている可能性、及び/又は、磁着物が付着している可能性がある。
第6の実施の形態は、第2の実施の形態における再生設備R及び分級設備Cを、直列及び並列に複数配置する構成としたものである。第6の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第2の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第2の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、第6の実施の形態に係る再生設備51を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図27は、第6の実施の形態に係る再生設備51を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。本再生方法に用いられる鋳型砂Sは、第2の実施の形態で説明した様に、水分が含まれている可能性、及び/又は、磁着物が付着している可能性がある。
第7の実施の形態は、第3の実施の形態における再生設備R及び分級設備Cを、直列及び並列に複数配置する構成としたものである。第6の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第3の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第2の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、第7の実施の形態に係る再生設備61を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図29は、第7の実施の形態に係る再生設備61を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。
第8の実施の形態は、第4の実施の形態における再生設備R及び分級設備Cを、直列及び並列に複数配置する構成としたものである。第8の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態に係る鋳型砂の再生方法及び再生設備のうち、第4の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第4の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。
次に、第8の実施の形態に係る再生設備71を用いた鋳型砂の再生方法について説明する。図31は、第8の実施の形態に係る再生設備71を用いた鋳型砂の再生方法を示すフローチャートである。
2 圧縮空気噴射手段
S 鋳型砂
D 乾燥設備
M 磁選設備
V1、V2、V3、V4 切り替え設備
BP1、BP2 バイパス系
R 乾式の機械再生設備
C 分級設備
PL1、PL2 送還系
DC、DO 集塵設備
PO オーバーフロー砂回収設備
IO オーバーフロー砂異物除去設備
SSO オーバーフロー砂貯蔵槽
PS 製品付着砂回収設備
IS 製品付着砂異物除去設備
SSS 製品付着砂貯蔵槽
PL 主型中子砂混合砂回収設備
L 解砕設備
IL 主型中子混合砂異物除去設備
SSL 主型中子混合砂貯蔵槽
PC 砂塊及び砂回収設備
IC 砂塊及び砂異物除去設備
SSC 砂塊及び砂貯蔵槽
F 砂切り出し/配合設備
TR 加熱設備
Claims (31)
- 生型鋳造設備から排出される鋳型砂の水分量及び磁着物量を測定する工程、
測定された水分量を第1の管理値と比較し、前記水分量が第1の管理値を超えていなかった場合、前記鋳型砂を乾燥せず、前記水分量が第1の管理値を超えていた場合、前記鋳型砂を第1の管理値以下になるまで乾燥する工程、
測定された磁着物量を第2の管理値と比較し、前記磁着物量が第2の管理値を超えていなかった場合、前記鋳型砂を磁選せず、前記磁着物量が第2の管理値を超えていた場合、前記鋳型砂を第2の管理値以下になるまで磁選する工程、
その後、前記鋳型砂を強熱減量が第3の管理値以下になるまで乾式の機械再生により再生する工程、及び、
前記鋳型砂を全粘土分が第4の管理値以下になるまで分級する工程
を含むこと、を特徴とする鋳型砂の再生方法。 - 前記再生する工程、及び、前記分級する工程を複数回行うこと、を特徴とする請求項1に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記再生する工程の前に前記鋳型砂を複数に分ける工程をさらに含み、複数に分けられた前記鋳型砂に対して、前記再生する工程、及び、前記分級する工程をそれぞれ行うこと、を特徴とする請求項1に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記再生する工程、及び、前記分級する工程を複数回行うこと、を特徴とする請求項3に記載の鋳型砂の再生方法。
- 生型鋳造設備から排出される鋳型砂を、オーバーフロー砂、製品付着砂、主型中子混合砂、及び、砂塊及び砂に分けて回収する工程、
前記オーバーフロー砂を水分量が第1の管理値以下になるまで乾燥させ、異物を除去した後、貯蔵する工程、
前記製品付着砂の異物を除去し、磁着物量が第2の管理値以下になるまで磁選した後、貯蔵する工程、
前記主型中子混合砂を解砕し、異物を除去した後、貯蔵する工程、
前記砂塊を解砕し、異物を除去した後、貯蔵する工程、
貯蔵された前記オーバーフロー砂、貯蔵された前記製品付着砂、貯蔵された前記主型中子混合砂、及び、貯蔵された前記砂塊を、それらの割合が常に一定となるように取り出して配合する工程、
配合された砂を強熱減量が第3の管理値以下になるまで乾式の機械再生により再生する工程、及び、
配合された前記砂を全粘土分が第4の管理値以下になるまで分級する工程
を含むこと、を特徴とする鋳型砂の再生方法。 - 前記再生する工程、及び、前記分級する工程を複数回行うこと、を特徴とする請求項5に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記配合する工程で配合された砂を複数に分ける工程をさらに含み、複数に分けられた前記配合された砂に対して、前記再生する工程、及び、前記分級する工程をそれぞれ行うこと、を特徴とする請求項5に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記再生する工程、及び、前記分級する工程を複数回行うこと、を特徴とする請求項7に記載の鋳型砂の再生方法。
- 生型鋳造設備で使用される中子が加熱脱水硬化型水ガラスプロセスの場合、前記主型中子混合砂の異物を除去した後に前記主型中子混合砂を400℃以上に加熱する工程、及び、前記砂塊の異物を除去した後に前砂塊を400℃以上に加熱する工程をさらに含むこと、を特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 最初の前記分級する工程において発生した微粉を集塵する工程をさらに含むこと、を特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記分級する工程は、比重分級法を用いること、を特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記第1の管理値は、前記鋳型砂に対する前記水分量の重量割合が0.5%であること、を特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記第2の管理値は、前記鋳型砂に対する前記磁着物量の重量割合が5.0%であること、を特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記第3の管理値は、前記鋳型砂に対する前記強熱減量の重量割合が0.6%であること、を特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 前記第4の管理値は、前記鋳型砂に対する前記全粘土分の重量割合が0.6%であること、を特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生方法。
- 生型鋳造設備から排出される鋳型砂の水分量を第1の管理値以下になるまで乾燥する乾燥設備、
前記鋳型砂の磁着物量を第2の管理値以下になるまで磁選する磁選設備、
前記鋳型砂の強熱減量を第3の管理値以下になるまで再生する乾式の機械再生設備、
前記鋳型砂の全粘土分を第4の管理値以下になるまで分級する分級設備、
前記水分量が第1の管理値を超えていなかった場合、前記鋳型砂を前記乾燥設備に通過させず、前記水分量が第1の管理値を超えていた場合、前記鋳型砂を前記乾燥設備に通過させることを選択する第1の切り替え設備、及び、
前記磁着物量が第2の管理値を超えていなかった場合、前記鋳型砂を前記磁選設備に通過させず、前記磁着物量が第2の管理値を超えていた場合、前記鋳型砂を前記磁選設備に通過させることを選択する第2の切り替え設備
を備えたこと、を特徴とする鋳型砂の再生設備。 - 前記乾式の機械再生設備の前に、前記鋳型砂に前記乾式の機械再生設備を通過させるか、又は、前記鋳型砂を前記再生設備の入口に戻すかを選択する第3の切り替え設備をさらに備えたこと、を特徴とする請求項16に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記乾式の機械再生設備、及び、前記分級設備を複数備えたこと、を特徴とする請求項16又は17に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記鋳型砂を複数の通路に振り分ける設備をさらに備え、
前記複数通路の後ろのそれぞれに、前記乾式の機械再生設備、及び、前記分級設備を備えたこと、を特徴とする請求項16又は17に記載の鋳型砂の再生設備。 - 前記乾式の機械再生設備、及び、前記分級設備を複数備えたこと、を特徴とする請求項19に記載の鋳型砂の再生設備。
- 砂処理工程から排出されたオーバーフロー砂を回収するオーバーフロー砂回収設備、
前記オーバーフロー砂を水分が第1の管理値以下になるまで乾燥させる乾燥設備、
前記オーバーフロー砂の異物を除去するオーバーフロー砂異物除去設備、
前記オーバーフロー砂を貯蔵するオーバーフロー砂貯蔵槽、
製品付着砂を回収する製品付着砂回収設備、
前記製品付着砂の異物を除去する製品付着砂異物除去設備、
前記製品付着砂の磁着物量が第2の管理値以下になるまで磁選する磁選設備、
前記製品付着砂を貯蔵する製品付着砂貯蔵槽、
主型中子砂混合砂を回収する主型中子砂混合砂回収設備、
前記主型中子混合砂を解砕する解砕設備、
前記主型中子混合砂の異物を除去する主型中子混合砂異物除去設備、
前記主型中子混合砂を貯蔵する主型中子混合砂貯蔵槽、
中子砂落とし工程から排出された砂塊及び砂を回収する砂塊及び砂回収設備、
前記砂塊を解砕する解砕設備、
前記砂塊の異物を除去する砂塊異物除去設備、
前記砂塊を貯蔵する砂塊貯蔵槽、
前記オーバーフロー砂貯蔵槽、製品付着砂貯蔵槽、前記主型中子混合砂貯蔵槽、及び、前記砂塊貯蔵槽から取り出される砂の割合が常に一定となるよう各貯蔵槽から砂を取り出して配合する砂切り出し/配合設備、
配合された砂を第3の管理値以下の強熱減量になるまで再生する乾式の機械再生設備、及び、
前記配合された砂を第4の管理値以下の全粘土分になるまで分級する分級設備
を備えたこと、を特徴とする、鋳型砂の再生設備。 - 前記乾式の機械再生設備、及び、前記分級設備を複数備えたこと、を特徴とする請求項21に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記鋳型砂を複数の通路に振り分ける設備をさらに備え、
前記複数通路の後ろのそれぞれに、前記乾式の機械再生設備、及び、前記分級設備を備えたこと、を特徴とする請求項21に記載の鋳型砂の再生設備。 - 前記乾式の機械再生設備、及び、前記分級設備を複数備えたこと、を特徴とする請求項23に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記主型中子混合砂異物除去設備の後ろに前記主型中子混合砂を400℃以上に加熱する加熱設備、及び、前記砂塊異物除去設備の後ろに、前記砂塊を400℃以上に加熱する加熱設備をさらに備えたこと、を特徴とする請求項21から24のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記分級設備において発生した微粉を集塵する集塵設備をさらに備えたこと、を特徴とする請求項16から25のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記磁選設備は、磁束密度0.15T〜0.5Tの能力を有する、半磁外輪式の磁選設備であること、を特徴とする請求項16から26のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記乾式の機械再生設備は、
下端に砂落し口を設けた砂供給シュ−ト、
前記砂供給シュ−トの下方において水平回転自在に配設されて、円形底板の周端から斜め上外方に延びる傾斜周壁及び前記傾斜周壁の上端から内側に張り出す堰を連結した回転ドラム、
前記回転ドラム内において前記傾斜周壁に対して若干の隙間を設けて直角に配置された少なくとも1つのローラー、及び、
前記ローラーに連結されて、前記ローラーを前記傾斜周壁の方向に一定圧力により押しつけるローラー加圧機構
を備えたこと、を特徴とする請求項16から27のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生設備。 - 前記ローラー加圧機構に使用されるシリンダーは、空圧油圧複合シリンダーであること、を特徴とする請求項28に記載の鋳型砂の再生設備。
- 前記乾式の機械再生設備は、
下端に砂落し口を設けた砂投入部、
前記砂投入部の下方において水平回転自在に配設されて、円形底板の周端から斜め上外方に延びる傾斜周壁及び前記傾斜周壁の上端から内側に張り出す堰を連結した回転ドラム、
前記回転ドラム内において前記傾斜周壁に対して若干の隙間を設けて直角に配置された少なくとも1つのローラー、
前記ローラーに連結されて、前記ローラーを前記傾斜周壁の方向に一定圧力により押しつけるローラー加圧機構、
前記回転ドラムをモーターにより回転させるモーター駆動手段、
前記砂投入部の砂落し口に設置され投入される砂流量を検出する砂流量検出器、
前記モーター駆動手段の電流値を検出する電流検出器、
前記ローラー加圧機構であるシリンダーの圧力制御手段、及び、
前記砂流量検出器により検出される砂流量に応じて前記シリンダーによるローラーの加圧力を調整する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記砂流量と再生砂に要求される研磨の程度の違いにより決定される前記モーターの電流値との相対関係をあらかじめ設定し、前記相対関係を維持するように、前記砂流量検出器により検出された砂流量に対応する前記モーターの目標電流値を算出する目標電流演算部、
投入された砂流量に対応する前記モーターの目標電流値と運転中の実測したモーターの電流値とを比較する比較部、及び、
前記比較部の結果に基づいて運転中の前記モーターの電流値を前記モーターの目標電流値になるように前記シリンダーによるローラーの加圧力を調整する制御部
を備えたこと、を特徴とする請求項16から27のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生設備。 - 前記乾式の機械再生設備は、前記傾斜周壁に付着堆積して成る堆積微粉に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射手段をさらに備え、前記圧縮空気噴射手段は、
圧縮空気源からの圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁、
前記圧力調整弁からの圧縮空気の流量を調整する流量調整弁、
前記圧力調整弁、及び、前記流量調整弁を貫流した圧縮空気を噴射するノズル、
圧縮空気の噴射条件を選定する噴射条件選定手段、及び、
前記噴射条件選定手段からの指令に基づき前記圧力調整弁、及び、前記流量調整弁を制御する制御手段
を備えたこと、を特徴とする請求項28から30のいずれか一項に記載の鋳型砂の再生設備。
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