JP7171944B2 - Foundry sand regeneration method - Google Patents

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Description

本発明は、鋳物砂再生方法に関し、特に、表面に無機バインダが付着した使用済みの鋳物砂を再生する鋳物砂再生方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a foundry sand reclaiming method, and more particularly to a foundry sand reclaiming method for reclaiming used foundry sand having an inorganic binder adhered to its surface.

鋳造に使用された砂型から鋳物砂を回収し、鋳物砂の表面に付着したバインダを除去する再生処理を行った上で、再生鋳物砂として再度鋳造に使用することが行われている。砂型の形成に使用されるバインダは、フェノール樹脂やフラン樹脂のような有機バインダと、珪酸ソーダ(水ガラス)のような無機バインダとに大別される。 Foundry sand is recovered from the sand mold used for casting, subjected to a reclaiming treatment to remove the binder adhering to the surface of the foundry sand, and then reused for casting as reclaimed casting sand. Binders used to form sand molds are roughly classified into organic binders such as phenol resin and furan resin, and inorganic binders such as sodium silicate (water glass).

一般に、無機バインダは、有機バインダに比べ、鋳物砂の表面から除去することが難しい。例えば、鋳物砂の表面に付着した有機バインダは、焙焼により除去することができるが、無機バインダは、焙焼によっても除去することはできない。また、鋳物砂を加熱した後に研磨することにより、表面に付着している無機バインダをある程度除去することができるが、その場合、砂表面が凹凸になってしまったり、砂自体が破砕されたりする。そのため、無機バインダを用いる場合、有機バインダを用いる場合よりも鋳物砂のリサイクル性が悪い。さらに、無機バインダは、薬品等を用いた化学的な除去も困難である。 In general, inorganic binders are more difficult to remove from the surface of foundry sand than organic binders. For example, an organic binder adhering to the surface of foundry sand can be removed by roasting, but an inorganic binder cannot be removed by roasting. In addition, the inorganic binder adhering to the surface of the foundry sand can be removed to some extent by polishing the foundry sand after heating, but in this case, the surface of the sand becomes uneven and the sand itself is crushed. . Therefore, when an inorganic binder is used, recyclability of foundry sand is worse than when an organic binder is used. Furthermore, it is difficult to chemically remove the inorganic binder using a chemical or the like.

このように、砂型を形成する際のバインダとして無機バインダを用いる場合、有機バインダを用いる場合よりも鋳物砂の再生が困難である。そこで、本願出願人は、表面に無機バインダが付着した鋳物砂を好適に再生し得る再生方法を、特許文献1に提案している。特許文献1に開示されている再生方法は、以下の工程(1)~(4)を含んでいる。
(1)回収された鋳物砂型を細かく砕いて、鋳物砂の粉砕物とする粉砕工程。
(2)得られた鋳物砂の粉砕物を5℃~70℃の水中において混合撹拌することにより、鋳物砂から表面に付着した無機バインダを分離する混合工程。
(3)無機バインダが分離された鋳物砂を回収し、鋳物砂を攪拌しながら加熱乾燥する工程。
(4)加熱乾燥させた鋳物砂から微粉を除去する工程。
As described above, when an inorganic binder is used as a binder for forming a sand mold, it is more difficult to reclaim foundry sand than when an organic binder is used. Therefore, the applicant of the present application has proposed in Patent Document 1 a reclaiming method capable of suitably reclaiming foundry sand having an inorganic binder adhered to its surface. The regeneration method disclosed in Patent Document 1 includes the following steps (1) to (4).
(1) A pulverizing step of pulverizing the recovered molding sand mold into pulverized molding sand.
(2) A mixing step of separating the inorganic binder adhering to the surface from the foundry sand by mixing and stirring the obtained pulverized foundry sand in water at 5°C to 70°C.
(3) A step of recovering the foundry sand from which the inorganic binder has been separated, and heat-drying the foundry sand while agitating it.
(4) A step of removing fine powder from the heat-dried foundry sand.

特許第6188502号公報Japanese Patent No. 6188502

しかしながら、本願発明者が詳細な検討を行ったところ、特許文献1の再生方法で鋳物砂の再生を繰り返すと、鋳造品の表面への砂の付着量が増加し、鋳造品表面に砂が残ってしまうおそれがあることがわかった。また、シリンダヘッドのウォータージャケットのような細く入り組んだ形状では、砂が流路を閉塞した状態となり、その砂をノックアウトマシンや超音波水洗機等では除去できないという問題が生じた。 However, as a result of detailed studies by the inventors of the present application, it was found that when casting sand is repeatedly reclaimed by the reclaiming method of Patent Document 1, the amount of sand adhering to the surface of the casting increases and sand remains on the surface of the casting. It turns out that there is a risk of In addition, in a narrow and intricate shape such as the water jacket of the cylinder head, sand clogs the flow path, and there is a problem that the sand cannot be removed by a knockout machine, an ultrasonic water washing machine, or the like.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面に無機バインダが付着した鋳物砂の再生を繰り返しても鋳造品への砂付着量が増加しにくい鋳物砂再生方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for reclaiming foundry sand in which the amount of adhering sand to a cast product is less likely to increase even if the foundry sand having an inorganic binder adhered to its surface is repeatedly reclaimed. to provide.

本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の鋳物砂再生方法が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a foundry sand reclamation method as described below.

[項目1]
表面に無機バインダが付着した使用済みの鋳物砂を再生する鋳物砂再生方法であって、
鋳造に使用された砂型を粉砕して鋳物砂を回収する粉砕工程と、
前記粉砕工程の後に、前記鋳物砂を5℃以上100℃以下の水中で攪拌しながら洗う水洗工程と、
前記水洗工程の後に、前記鋳物砂を550℃以上900℃以下に加熱する熱処理工程と、
を包含する、鋳物砂再生方法。
[Item 1]
A method for regenerating foundry sand for reclaiming used foundry sand having an inorganic binder attached to the surface thereof, comprising:
A pulverizing step of pulverizing the sand mold used for casting to recover casting sand;
After the pulverizing step, a water washing step of washing the foundry sand in water at a temperature of 5° C. or more and 100° C. or less while stirring;
a heat treatment step of heating the foundry sand to 550° C. or more and 900° C. or less after the water washing step;
A foundry sand reclaiming method comprising:

本発明の実施形態による鋳物砂再生方法は、水洗工程の後に、鋳物砂を550℃以上900℃以下に加熱する熱処理工程を包含するので、この熱処理工程により、鋳物砂とその表面に残留している無機バインダとの間に存在する水分や無機バインダに含まれる結晶水を無くす(つまり無水化する)ことができる。そのため、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法によって再生された鋳物砂で形成した砂型を用いて鋳造を行う場合、水分に起因した、鋳造品への鋳物砂の貼り付きを防止することができる。 The method for regenerating foundry sand according to the embodiment of the present invention includes a heat treatment step of heating the foundry sand to 550° C. or higher and 900° C. or lower after the water washing step. It is possible to eliminate the water present between the inorganic binder and the water of crystallization contained in the inorganic binder (that is, to make it anhydrous). Therefore, when casting is performed using a sand mold formed of foundry sand regenerated by the foundry sand regeneration method according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the foundry sand from sticking to the cast product due to moisture. .

[項目2]
前記熱処理工程は、前記鋳物砂を動かしながら行われる項目1に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 2]
2. The method for reclaiming foundry sand according to item 1, wherein the heat treatment step is performed while moving the foundry sand.

熱処理工程を、鋳物砂を動かしながら行うと、軟化した無機バインダによって隣接する砂同士が結合することを防止できる。 If the heat treatment process is carried out while moving the foundry sand, it is possible to prevent the adjoining sands from binding together due to the softened inorganic binder.

[項目3]
前記水洗工程における水温は、20℃以上100℃以下である項目1または2に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 3]
3. The method for regenerating foundry sand according to item 1 or 2, wherein the water temperature in the water washing step is 20° C. or higher and 100° C. or lower.

水洗工程における水温が20℃以上であると、無機バインダの溶解度を十分に高くすることができる。また、後の工程における予熱時間を短くできる。 When the water temperature in the water washing step is 20°C or higher, the solubility of the inorganic binder can be sufficiently increased. Also, the preheating time in the subsequent steps can be shortened.

[項目4]
前記水洗工程における水温は、80℃以上100℃以下である項目1または2に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 4]
3. The method for regenerating foundry sand according to item 1 or 2, wherein the water temperature in the water washing step is 80° C. or higher and 100° C. or lower.

水洗工程における水温が80℃以上であると、後の工程における予熱時間をいっそう短くできる。 If the water temperature in the water washing step is 80° C. or higher, the preheating time in the subsequent steps can be further shortened.

[項目5]
前記水洗工程と前記熱処理工程との間に、前記鋳物砂を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる乾燥工程をさらに包含する項目1から4のいずれかに記載の鋳物砂再生方法。
[Item 5]
5. The foundry sand regeneration according to any one of items 1 to 4, further comprising a drying step of drying the foundry sand by heating it to 100° C. or more and 300° C. or less while stirring it, between the water washing step and the heat treatment step. Method.

水洗工程と熱処理工程との間に、鋳物砂を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる乾燥工程を行ってもよい。乾燥工程を行うことにより、砂表面に残留バインダによる被膜を形成しながら平滑な表面を有する乾燥砂を容易に得ることができる。 Between the washing step and the heat treatment step, a drying step may be performed in which the foundry sand is heated to 100° C. or higher and 300° C. or lower while being stirred to dry it. By carrying out the drying process, it is possible to easily obtain dry sand having a smooth surface while forming a film of residual binder on the sand surface.

[項目6]
前記水洗工程と前記乾燥工程との間に、前記水洗工程で用いられた水の大部分を前記鋳物砂から分離および除去する脱水工程をさらに包含する項目5に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 6]
6. The method for regenerating foundry sand according to item 5, further comprising, between the water washing step and the drying step, a dehydration step of separating and removing most of the water used in the water washing step from the foundry sand.

水洗工程と乾燥工程との間に、脱水工程を行うことにより、乾燥工程に要するエネルギーを少なくすることができる。 By performing the dehydration process between the water washing process and the drying process, the energy required for the drying process can be reduced.

[項目7]
前記水洗工程と前記脱水工程と前記乾燥工程とが同一の設備で行われる項目6に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 7]
7. The method for reclaiming foundry sand according to item 6, wherein the water washing process, the dewatering process, and the drying process are performed in the same equipment.

水洗工程と脱水工程と乾燥工程とを同一の設備で行うと、鋳物砂の再生に要する設備全体の設置面積を小さくすることができる。 If the water washing process, the dehydration process and the drying process are performed in the same facility, the installation area of the entire facility required for reclaiming the foundry sand can be reduced.

[項目8]
前記水洗工程と前記脱水工程と前記乾燥工程とが異なる設備で行われる項目6に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 8]
7. The method for reclaiming foundry sand according to item 6, wherein the water washing step, the dewatering step, and the drying step are performed in different facilities.

水洗工程と脱水工程と乾燥工程とを異なる設備で行うと、単位時間当たりの再生量を多くすることができる。 If the water washing process, the dehydration process and the drying process are performed by different equipment, the amount of regeneration per unit time can be increased.

[項目9]
前記乾燥工程と前記熱処理工程との間に、換気しながら前記鋳物砂を冷却する冷却工程をさらに包含する項目5から8のいずれかに記載の鋳物砂再生方法。
[Item 9]
9. The method for reclaiming foundry sand according to any one of items 5 to 8, further comprising a cooling step of cooling the foundry sand while ventilating between the drying step and the heat treatment step.

乾燥工程と熱処理工程との間に、換気しながら鋳物砂を冷却する冷却工程を行うと、鋳物砂の結露を防止することができる。 If the cooling step of cooling the casting sand while ventilating is performed between the drying step and the heat treatment step, dew condensation on the casting sand can be prevented.

[項目10]
前記無機バインダは、珪酸ソーダを含む、項目1から9のいずれかに記載の鋳物砂再生方法。
[Item 10]
10. The method for reclaiming foundry sand according to any one of items 1 to 9, wherein the inorganic binder contains sodium silicate.

無機バインダとしては、珪酸ソーダ(水ガラス)を含むものを好適に用いることができる。 As the inorganic binder, one containing sodium silicate (water glass) can be preferably used.

[項目11]
前記珪酸ソーダは、一般式:Na2O・nSiO2(nは0.5以上4.0以下)で表される項目10に記載の鋳物砂再生方法。
[Item 11]
11. The method for regenerating foundry sand according to item 10, wherein the sodium silicate is represented by the general formula: Na2O.nSiO2 ( where n is 0.5 or more and 4.0 or less).

珪酸ソーダとしては、一般式:Na2O・nSiO2(nは0.5以上4.0以下)で表されるものを好適に用いることができる。As the sodium silicate, one represented by the general formula: Na 2 O.nSiO 2 (where n is 0.5 or more and 4.0 or less) can be preferably used.

[項目12]
前記無機バインダは、一般式:xSiO2・yM2O・zH2O(MはLi+、K+またはNa+)で表されるアルカリ珪酸塩水溶液から形成されており、
前記無機バインダには吸湿剤としてナトリウム含有物が、ナトリウム含有物と前記アルカリ珪酸塩水溶液との質量比が1:4から1:6の範囲内となるように加えられており、
前記無機バインダにはさらに250℃以上の沸点を有するシリコンオイルが界面活性剤としてエマルションの形で添加されており、前記エマルション中におけるシリコンオイルの含有量は、前記無機バインダの質量の8%以上10%以下である請求項1から9のいずれかに記載の鋳物砂再生方法。
[Item 12]
The inorganic binder is formed from an aqueous alkali silicate solution represented by the general formula: xSiO 2 ·yM 2 O ·zH 2 O (M is Li + , K + or Na + ),
A sodium-containing material is added to the inorganic binder as a moisture absorbent so that the mass ratio of the sodium-containing material to the alkali silicate aqueous solution is in the range of 1:4 to 1:6,
Silicone oil having a boiling point of 250° C. or higher is added to the inorganic binder in the form of an emulsion as a surfactant, and the content of the silicone oil in the emulsion is 8% or more of the mass of the inorganic binder. % or less.

無機バインダは、一般式:xSiO2・yM2O・zH2O(MはLi+、K+またはNa+)で表されるアルカリ珪酸塩水溶液から形成された、水ガラスベースのバインダであってもよい。その場合、無機バインダには、吸湿剤が加えられていることが好ましい。吸湿剤としては、具体的には、ナトリウム含有物を用いることができる。ナトリウム含有物とアルカリ珪酸塩水溶液との質量比は、1:4~1:6の範囲内であることが好ましい。ナトリウム含有物とアルカリ珪酸塩水溶液との質量比が1:4~1:6の範囲内であると、例えばアルカリ珪酸塩水溶液中のNa2OとSiO2との質量比(Na2O/SiO2)が2.5以上3.5以下(固形分が20%以上40%以下)であるときに、無機バインダが早期に硬化するのを防止し得る。また、この無機バインダには、吸湿性を好適に制御するために、界面活性剤が添加されていることが好ましい。具体的には、250℃以上の沸点を有するシリコンオイルが界面活性剤としてエマルションの形で添加されていることが好ましく、エマルションにおけるシリコンオイルの含有量がバインダの質量の8%以上10%以下であることがより好ましい。The inorganic binder is a water glass-based binder formed from an alkali silicate aqueous solution represented by the general formula: xSiO 2 .yM 2 O.zH 2 O (M is Li + , K + or Na + ). good too. In that case, it is preferable that a moisture absorbent is added to the inorganic binder. As the hygroscopic agent, specifically, a sodium-containing material can be used. The mass ratio of the sodium-containing material to the aqueous alkali silicate solution is preferably within the range of 1:4 to 1:6. If the mass ratio of the sodium-containing substance to the aqueous alkali silicate solution is within the range of 1:4 to 1:6, for example, the mass ratio of Na 2 O to SiO 2 in the aqueous alkali silicate solution (Na 2 O/SiO 2 ) is 2.5 or more and 3.5 or less (the solid content is 20% or more and 40% or less), it is possible to prevent the inorganic binder from prematurely curing. Further, it is preferable that a surfactant is added to the inorganic binder in order to suitably control the hygroscopicity. Specifically, it is preferable that silicone oil having a boiling point of 250° C. or higher is added as a surfactant in the form of an emulsion, and the silicone oil content in the emulsion is 8% or more and 10% or less of the mass of the binder. It is more preferable to have

本発明の実施形態によると、表面に無機バインダが付着した鋳物砂の再生を繰り返しても鋳造品への砂付着量が増加しにくい鋳物砂再生方法が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for reclaiming foundry sand in which the amount of adhering sand to a cast product is less likely to increase even when reclaimed foundry sand having an inorganic binder adhered to its surface is repeated.

本発明の実施形態による鋳物砂再生方法の一態様を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing one aspect of a foundry sand reclamation method according to an embodiment of the present invention. 熱処理工程s6において用いられるキルン10を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the kiln 10 used in the heat treatment step s6; 本発明の実施形態による鋳物砂再生方法の別の態様を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing another aspect of the foundry sand reclamation method according to the embodiment of the present invention. 実施例、比較例および参考例について、鋳造品表面への砂付着量を示すグラフである。4 is a graph showing the amount of sand adhering to the surface of castings for Examples, Comparative Examples, and Reference Examples.

本願発明者は、鋳造品の表面に砂が付着するメカニズムを詳細に検討した結果、砂の付着が、鋳物砂の表面に付着した無機バインダ(残留バインダ)と砂との間に存在する水分や、残留バインダに含まれる結晶水に起因していることを見出した。本願発明は、上記知見に基づいてなされたものである。以下、砂付着のメカニズムおよび本発明の実施形態による鋳物砂再生方法を説明する。 The inventors of the present application have studied in detail the mechanism by which sand adheres to the surface of castings, and have found that the adhesion of sand is caused by moisture and water existing between the sand and the inorganic binder (residual binder) adhered to the surface of the casting sand. , was found to be caused by water of crystallization contained in the residual binder. The present invention has been made based on the above findings. The mechanism of sand adhesion and the molding sand reclamation method according to the embodiment of the present invention will be described below.

[鋳造品表面への砂付着のメカニズム]
特許文献1の再生方法で鋳物砂の再生を20回以上繰り返すと、アルミニウム合金製の鋳造品の表面に砂が付着する現象が生じた。
[Mechanism of adhesion of sand to casting surface]
When the casting sand was reclaimed 20 times or more by the reclaiming method of Patent Document 1, a phenomenon occurred in which the sand adhered to the surface of the casting made of aluminum alloy.

鋳造品表面に付着した砂、および、砂と鋳造品表面との界面を観察したところ、砂表面に白い物質が付着していることがわかった。この白い物質は、X線回折法による同定の結果、炭酸ナトリウムの一水和物を主成分として含んでいることが特定された。 Observation of the sand adhering to the surface of the casting and the interface between the sand and the surface of the casting revealed that a white substance adhered to the surface of the sand. As a result of identification by X-ray diffraction, this white substance was identified to contain sodium carbonate monohydrate as a main component.

また、砂と鋳造品表面との界面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察したところ、接着剤のような膜が存在することがわかった。この膜をEDS(エネルギー分散型X線分析)で定性分析したところ、ケイ素(Si)や酸素(O)が検出され、膜の成分が無機バインダの成分に似ていることがわかった。 Further, when the interface between the sand and the surface of the casting was observed by SEM (Scanning Electron Microscope), it was found that an adhesive-like film was present. When this film was qualitatively analyzed by EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy), silicon (Si) and oxygen (O) were detected, and it was found that the components of the film were similar to those of the inorganic binder.

再生砂のみをステンレス製のカップに入れて740℃まで加熱すると、カップ内で再生砂どうしが結合する現象が見られた。加熱した再生砂を観察すると、再生砂表層の残留バインダ層が600℃程度で軟化してブリスターが発生し、さらに740℃まで加熱すると平滑化することがわかった。また、ガス分析により、ブリスターから排出されるガスは、水、水素、一酸化炭素、二酸化炭素であることが特定された。 When only reclaimed sand was placed in a cup made of stainless steel and heated to 740° C., a phenomenon was observed in which the reclaimed sands bonded together in the cup. When the heated reclaimed sand was observed, it was found that the residual binder layer on the surface layer of the reclaimed sand softened at about 600°C to generate blisters, and was smoothed when further heated to 740°C. Also, gas analysis identified that the gases discharged from the blister were water, hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide.

これらの事実から、砂の付着は以下のようなメカニズムで発生すると推測される。まず、溶湯に触れる砂型表面では、バインダ成分が600℃以上に加熱されて軟化し、砂と残留バインダとの間に残存する水分、および、残留バインダに含まれる結晶水が、軟化したバインダ成分と反応して水ガラス化する。そして、砂と残留バインダとの間から発生する二酸化炭素や砂型内の二酸化炭素を水ガラス化したバインダが吸収してゲル化する(このとき炭酸ナトリウムが生成される)。その後、アルミニウム合金に付着した状態でバインダが硬化することにより、鋳造品の表面に砂が付着すると考えられる。 From these facts, it is presumed that adhesion of sand occurs by the following mechanism. First, on the surface of the sand mold that touches the molten metal, the binder component is heated to 600° C. or higher and softened, and the water remaining between the sand and the residual binder and the water of crystallization contained in the residual binder combine with the softened binder component. It reacts to form water glass. Then, the water-vitrified binder absorbs carbon dioxide generated between the sand and the residual binder and carbon dioxide in the sand mold and gels (sodium carbonate is produced at this time). It is believed that the sand then adheres to the surface of the casting due to hardening of the binder while adhering to the aluminum alloy.

このように、砂の付着は、鋳物砂の表面に付着した無機バインダ(残留バインダ)と砂との間に存在する水分や、残留バインダに含まれる結晶水に起因していると推測される。 Thus, it is presumed that the adhesion of sand is caused by water present between the inorganic binder (residual binder) adhering to the surface of the foundry sand and the sand, and water of crystallization contained in the residual binder.

[鋳物砂再生方法]
図1を参照しながら、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法を説明する。図1は、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法の一態様を示すフローチャートである。本発明の実施形態による鋳物砂再生方法は、表面に無機バインダが付着した使用済みの鋳物砂を再生する方法である。
[Casting sand regeneration method]
A molding sand reclamation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a flow chart showing one mode of a foundry sand reclamation method according to an embodiment of the present invention. A method for regenerating foundry sand according to an embodiment of the present invention is a method for reclaiming used foundry sand having an inorganic binder adhered to its surface.

<鋳物砂>
鋳物砂としては、公知の種々の耐火性粒状材料を特に制限なく用いることができる。例えば、ケイ砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、合成ムライト砂およびアルミナ系骨材粒子を用いることができる。これらの粒状材料を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ここで例示した粒状材料のうち、成形型への充填性および鋳造後の砂型崩壊性の観点からは、アルミナ系骨材粒子が好ましい。
<Casting sand>
As the foundry sand, various known refractory granular materials can be used without particular limitation. For example, silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, synthetic mullite sand and alumina-based aggregate particles can be used. These particulate materials may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Among the granular materials exemplified here, alumina-based aggregate particles are preferable from the viewpoints of fillability into a mold and sand mold collapsibility after casting.

鋳物砂は、新砂であってもよいし、1回または複数回再生された再生砂であってもよいし、新砂と再生砂との混合物であってもよい。混合物を用いる場合、新砂の質量は、例えば再生砂の質量の0.01倍以上10倍以下であり、好ましくは0.1倍以上10倍以下であり、より好ましくは1倍以上10倍以下である。 The foundry sand may be new sand, reclaimed sand that has been reclaimed once or multiple times, or a mixture of new sand and reclaimed sand. When a mixture is used, the mass of new sand is, for example, 0.01 to 10 times, preferably 0.1 to 10 times, more preferably 1 to 10 times the mass of reclaimed sand. be.

<無機バインダ>
砂型形成用の無機バインダとしては、例えば、珪酸ソーダ(水ガラス)、粘土、シリカゾル、硫酸塩、リン酸塩および硝酸塩を用いることができる。ここで例示したような無機バインダを単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Inorganic binder>
As inorganic binders for sand mold formation, for example, sodium silicate (water glass), clay, silica sol, sulfates, phosphates and nitrates can be used. The inorganic binders exemplified here may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

例示した無機バインダの中では、珪酸ソーダが好ましく、一般式:Na2O・nSiO2(nは0.5以上4.0以下)で表される珪酸ソーダがより好ましい。このような珪酸ソーダは、ナトリウム酸化物と二酸化ケイ素とのモル比(上記一般式におけるnの値)によって分類され、具体的には、オルト珪酸ソーダ[Na4SiO4(Na2O・0.5SiO2:n=0.5)]、メタ珪酸ソーダ[Na2SiO3(Na2O・SiO2:n=1)]などが挙げられる。また、珪酸ソーダとしては、珪酸ソーダ1号[Na2Si25(Na2O・2SiO2:n=2)]、珪酸ソーダ2号[Na4Si512(Na2O・2.5SiO2:n=2.5)]、珪酸ソーダ3号[Na2Si37(Na2O・3SiO2:n=3)]および珪酸ソーダ4号[Na2Si49(Na2O・4SiO2:n=4)]なども挙げられる。Among the exemplified inorganic binders, sodium silicate is preferable, and sodium silicate represented by the general formula: Na 2 O.nSiO 2 (where n is 0.5 or more and 4.0 or less) is more preferable. Such sodium silicates are classified according to the molar ratio of sodium oxide to silicon dioxide ( value of n in the above general formula). 5SiO 2 : n=0.5)], sodium metasilicate [Na 2 SiO 3 (Na 2 O.SiO 2 : n=1)], and the like. Examples of sodium silicate include sodium silicate No. 1 [Na 2 Si 2 O 5 (Na 2 O.2SiO 2 : n=2)] and sodium silicate No. 2 [Na 4 Si 5 O 12 (Na 2 O.2. 5SiO 2 : n=2.5)], sodium silicate No. 3 [Na 2 Si 3 O 7 (Na 2 O.3SiO 2 : n=3)] and sodium silicate No. 4 [Na 2 Si 4 O 9 (Na 2 O.4SiO 2 : n=4)].

また、無機バインダは、一般式:xSiO2・yM2O・zH2O(MはLi+、K+またはNa+)で表されるアルカリ珪酸塩水溶液から形成された、水ガラスベースのバインダであってもよい。その場合、無機バインダには、吸湿剤(または湿気付与剤)が加えられていることが好ましい。吸湿剤としては、具体的には、ナトリウム含有物を用いることができる。ナトリウム含有物とアルカリ珪酸塩水溶液との質量比は、1:4~1:6の範囲内であることが好ましい。ナトリウム含有物とアルカリ珪酸塩水溶液との質量比が1:4~1:6の範囲内であると、例えばアルカリ珪酸塩水溶液中のNa2OとSiO2との質量比(Na2O/SiO2)が2.5以上3.5以下(固形分が20%以上40%以下)であるときに、無機バインダが早期に硬化するのを防止し得る。また、この無機バインダには、吸湿性(湿気付与性)を好適に制御するために、界面活性剤が添加されていることが好ましい。具体的には、250℃以上の沸点を有するシリコンオイルが界面活性剤としてエマルションの形で添加されていることが好ましく、エマルションにおけるシリコンオイルの含有量がバインダの質量の8%以上10%以下であることがより好ましい。The inorganic binder is a water glass-based binder formed from an alkali silicate aqueous solution represented by the general formula: xSiO 2 .yM 2 O.zH 2 O (M is Li + , K + or Na + ). There may be. In that case, it is preferable that a hygroscopic agent (or moisturizing agent) is added to the inorganic binder. As the hygroscopic agent, specifically, a sodium-containing material can be used. The mass ratio of the sodium-containing material to the aqueous alkali silicate solution is preferably within the range of 1:4 to 1:6. If the mass ratio of the sodium-containing substance to the aqueous alkali silicate solution is within the range of 1:4 to 1:6, for example, the mass ratio of Na 2 O to SiO 2 in the aqueous alkali silicate solution (Na 2 O/SiO 2 ) is 2.5 or more and 3.5 or less (the solid content is 20% or more and 40% or less), it is possible to prevent the inorganic binder from prematurely curing. Further, it is preferable that a surfactant is added to the inorganic binder in order to suitably control the hygroscopicity (humidity imparting property). Specifically, it is preferable that silicone oil having a boiling point of 250° C. or higher is added as a surfactant in the form of an emulsion, and the silicone oil content in the emulsion is 8% or more and 10% or less of the mass of the binder. It is more preferable to have

砂型を形成する際、無機バインダの添加量は、鋳物砂に対して、0.2質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上5質量%以下であることがより好ましい。 When forming a sand mold, the amount of the inorganic binder added is preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less, relative to the foundry sand. preferable.

<粉砕工程>
まず、鋳造に使用された砂型を粉砕して鋳物砂を回収する(粉砕工程s1)。砂型を粉砕する方法に特に制限はなく、公知の種々の粉砕方法を用いることができる。例えば、粉砕機により粉砕を行うことができる。砂型が中子である場合には、ノックアウトマシン等による砂落としの後、サンドフレッシャー等を用いた細粒化が行われる。
<Pulverization process>
First, a sand mold used for casting is pulverized to collect molding sand (pulverization step s1). There is no particular limitation on the method of pulverizing the sand mold, and various known pulverizing methods can be used. For example, pulverization can be performed with a pulverizer. When the sand mold is a core, the sand is removed by a knockout machine or the like, and then finely granulated using a sand fresher or the like.

<水洗工程>
次に、鋳物砂を5℃以上100℃以下の水中で攪拌しながら洗う(水洗工程s2)。これにより、鋳物砂の表面に付着した無機バインダを水に溶解させてある程度除去することができる。水の使用量は、鋳物砂に付着した無機バインダをある程度除去することができれば、特に制限はなく、例えば、鋳物砂の質量に対して、0.5倍量以上100倍量以下であり、好ましくは0.5倍量以上50倍量以下であり、より好ましくは1倍量以上30倍量以下である。
<Washing process>
Next, the foundry sand is washed with stirring in water at a temperature of 5° C. to 100° C. (washing step s2). As a result, the inorganic binder adhering to the surface of the foundry sand can be dissolved in water and removed to some extent. The amount of water to be used is not particularly limited as long as the inorganic binder attached to the molding sand can be removed to some extent. is 0.5 to 50 times the amount, more preferably 1 to 30 times the amount.

攪拌方法としては、鋳物砂に付着した無機バインダをある程度除去することができれば、特に制限はなく、公知の攪拌方法を用いることができる。例えば、攪拌機(ミキサー)により好適に攪拌を行うことができる。攪拌機の回転数は、鋳物砂に付着した無機バインダを十分に除去する観点、および攪拌により鋳物砂の粒径が不均一になることを防止する観点からは、例えば30rpm以上300rpm以下、好ましくは40rpm以上250rpm以下、より好ましくは50rpm以上200rpm以下である。また、攪拌時間は、例えば5分以上60分以下、好ましくは10分以上50分以下、より好ましくは15分以上40分間以下である。攪拌機による攪拌を行う際の回転数および攪拌時間は、攪拌機の仕様や鋳物砂および無機バインダの種類などに応じて上記範囲から適宜設定され得る。 The stirring method is not particularly limited as long as the inorganic binder adhering to the foundry sand can be removed to some extent, and known stirring methods can be used. For example, stirring can be suitably performed with a stirrer (mixer). The rotation speed of the stirrer is, for example, 30 rpm or more and 300 rpm or less, preferably 40 rpm, from the viewpoint of sufficiently removing the inorganic binder adhering to the molding sand and from the viewpoint of preventing the grain size of the molding sand from becoming uneven due to stirring. 250 rpm or more, more preferably 50 rpm or more and 200 rpm or less. The stirring time is, for example, 5 minutes or more and 60 minutes or less, preferably 10 minutes or more and 50 minutes or less, more preferably 15 minutes or more and 40 minutes or less. The number of revolutions and the stirring time during stirring by the stirrer can be appropriately set within the above ranges according to the specifications of the stirrer, the types of the foundry sand and the inorganic binder, and the like.

<脱水工程>
続いて、水洗工程s2で用いられた水の大部分を鋳物砂から分離および除去する(脱水工程s3)。脱水方法としては、鋳物砂から水の大部分を分離および除去できれば、特に制限はなく、公知の脱水方法を用いることができる。
<Dehydration process>
Subsequently, most of the water used in the water washing step s2 is separated and removed from the foundry sand (dehydration step s3). The dehydration method is not particularly limited as long as most of the water can be separated and removed from the foundry sand, and any known dehydration method can be used.

例えば、砂が流出しないように金網等が設けられた排水口と、圧縮空気を導入するための空気導入孔とを有し、排水口と空気導入孔以外を密閉できる容器を用意する。この容器に、水洗後の水を含む砂を入れ、砂が静止した状態で圧縮空気(例えば0.2MPa以下)を空気導入孔から容器内に導入することにより、砂粒間に保持されている水を追い出して容易に脱水を行うことができる。 For example, a container is prepared which has a drain port provided with a wire mesh or the like to prevent sand from flowing out, an air introduction hole for introducing compressed air, and which can be sealed except for the drain port and the air introduction hole. Sand containing washed water is placed in this container, and compressed air (e.g., 0.2 MPa or less) is introduced into the container through the air introduction hole while the sand is still. dehydration can be easily performed by expelling the

<乾燥工程>
次に、鋳物砂を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる(乾燥工程s4)。脱水後の砂を攪拌しながら、例えば熱風、マイクロ波、過熱蒸気等を砂に当てることにより、乾燥させることができる。これにより、砂表面に残留バインダ成分による皮膜を形成しながら球状の平滑な表面をもつ乾燥砂を得ることができる。
<Drying process>
Next, the foundry sand is dried by heating to 100° C. or higher and 300° C. or lower while being stirred (drying step s4). While stirring the sand after dehydration, it can be dried by applying hot air, microwaves, superheated steam, or the like to the sand. As a result, it is possible to obtain dry sand having a spherical smooth surface while forming a film of the residual binder component on the sand surface.

<冷却工程>
続いて、換気しながら鋳物砂を所定の温度(例えば60℃)まで冷却する(冷却工程s5)。鋳物砂に例えば冷風を当てることにより、冷却を行うことができる。
<Cooling process>
Subsequently, the molding sand is cooled to a predetermined temperature (eg, 60° C.) while being ventilated (cooling step s5). Cooling can be achieved by blowing cold air onto the foundry sand, for example.

<熱処理工程>
その後、鋳物砂を550℃以上900℃以下に加熱する(熱処理工程s6)。熱処理は、鋳物砂を550℃以上900℃以下に加熱できれば、特に制限はない。例えば、熱処理を行う装置としてキルンを用いると、鋳物砂を動かしながら550℃以上900℃以下に加熱することができる。熱処理時間は、適宜設定される。例えば、熱処理後の砂の表面を電子顕微鏡で確認し、表面が適切な状態となるように熱処理時間を設定すればよい。あるいは、熱処理後の砂を水中に投入し、溶け出したナトリウムイオンの濃度が適切となるように熱処理時間を設定してもよい。
<Heat treatment process>
Thereafter, the foundry sand is heated to 550° C. or more and 900° C. or less (heat treatment step s6). The heat treatment is not particularly limited as long as the molding sand can be heated to 550°C or higher and 900°C or lower. For example, if a kiln is used as an apparatus for heat treatment, the foundry sand can be heated to 550° C. or higher and 900° C. or lower while being moved. The heat treatment time is appropriately set. For example, the surface of sand after heat treatment may be checked with an electron microscope, and the heat treatment time may be set so that the surface is in an appropriate state. Alternatively, the heat-treated sand may be put into water, and the heat treatment time may be set so that the dissolved sodium ion concentration is appropriate.

図2に、熱処理工程s6において用いられるキルンの例を示す。図2に示すキルン(ロータリーキルン)10は、胴部(キルン本体)11と、胴部11内に設けられた螺旋翼(フィーダー)12と、胴部11の内部を加熱するバーナー13とを備える。胴部11の一端には、被処理物1(ここでは鋳物砂)を胴部11内に導入するための導入口11aが設けられており、他端には、被処理物1を胴部11から外部に排出するための排出口11bが設けられている。キルン10は、螺旋翼12を回転させながら、導入口11aから導入した被処理物1に熱処理を施し、得られた熱処理物を移送させて排出口から排出する装置である。このようなキルン10を用いることにより、鋳物砂を動かしながら熱処理を行うことができる。なお、図2には、被処理物1がバーナー13の炎に直接曝される構成を例示しているが、キルン10はこのような構成に限定されるものではない。 FIG. 2 shows an example of a kiln used in the heat treatment step s6. A kiln (rotary kiln) 10 shown in FIG. An introduction port 11a is provided at one end of the barrel 11 for introducing the object 1 to be treated (foundry sand in this case) into the barrel 11, and the other end is provided with the object 1 to be treated. An outlet 11b is provided for discharging from the outside. The kiln 10 is a device that heat-treats the material to be processed 1 introduced from the introduction port 11a while rotating the helical blades 12, transfers the obtained heat-processed material, and discharges it from the discharge port. By using such a kiln 10, heat treatment can be performed while moving the foundry sand. Although FIG. 2 illustrates a configuration in which the workpiece 1 is directly exposed to the flame of the burner 13, the kiln 10 is not limited to such a configuration.

<混合工程>
次に、熱処理後の鋳物砂に所定量(例えば5質量%)の新砂を添加して混合する(混合工程s7)。混合工程s7は、粒度調整と減耗分の補充を目的として行われる。
<Mixing process>
Next, a predetermined amount (for example, 5% by mass) of new sand is added to and mixed with the heat-treated foundry sand (mixing step s7). The mixing step s7 is performed for the purpose of adjusting the particle size and replenishing the depleted amount.

<混錬工程>
その後、さらにバインダ(無機バインダ)を添加して混錬し、混錬砂を得る(混錬工程s8)。このようにして、表面に無機バインダが付着した使用済みの鋳物砂を再生することができる。
<Kneading process>
Thereafter, a binder (inorganic binder) is further added and kneaded to obtain kneaded sand (kneading step s8). In this manner, used foundry sand with an inorganic binder adhered to its surface can be reclaimed.

上述したように、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法は、水洗工程s2の後に、鋳物砂を550℃以上900℃以下に加熱する熱処理工程s6を包含するので、この熱処理工程s6により、鋳物砂とその表面に残留している無機バインダとの間に存在する水分や無機バインダに含まれる結晶水を無くす(つまり無水化する、さらに言い換えると最小限にする)ことができる。そのため、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法によって再生された鋳物砂で形成した砂型を用いて鋳造を行う場合、水分に起因した、鋳造品への鋳物砂の貼り付きを防止することができる。 As described above, the method for regenerating foundry sand according to the embodiment of the present invention includes the heat treatment step s6 of heating the foundry sand to 550° C. or higher and 900° C. or lower after the water washing step s2. Water present between the sand and the inorganic binder remaining on its surface and water of crystallization contained in the inorganic binder can be eliminated (that is, dehydrated, in other words minimized). Therefore, when casting is performed using a sand mold formed of foundry sand regenerated by the foundry sand regeneration method according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the foundry sand from sticking to the cast product due to moisture. .

熱処理工程を、鋳物砂を動かしながら(例えば攪拌したり、振動させたりしながら)行うと、軟化した無機バインダによって隣接する砂同士が結合することを防止できる。鋳物砂が550℃未満になるまで鋳物砂を動かし続けることが好ましい。 If the heat treatment process is performed while moving (for example, stirring or vibrating) the foundry sand, the softened inorganic binder can prevent the adjacent sands from binding to each other. It is preferred to keep the foundry sand moving until the foundry sand is below 550°C.

水洗工程における水温は、20℃以上100℃以下であることが好ましい。水温が20℃以上であると、無機バインダの溶解度を十分に高くすることができる。また、後の工程における予熱時間を短くできる。 The water temperature in the water washing step is preferably 20°C or higher and 100°C or lower. When the water temperature is 20°C or higher, the solubility of the inorganic binder can be sufficiently increased. Also, the preheating time in the subsequent steps can be shortened.

水洗工程における水温は、80℃以上100℃以下であることがより好ましい。水洗工程における水温が80℃以上であると、後の工程における予熱時間をいっそう短くできる。 The water temperature in the water washing step is more preferably 80°C or higher and 100°C or lower. If the water temperature in the water washing step is 80° C. or higher, the preheating time in the subsequent steps can be further shortened.

例示したように、水洗工程s2と熱処理工程s6との間に、鋳物砂を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる乾燥工程s4を行うことにより、砂表面に残留バインダによる被膜を形成しながら平滑な表面を有する乾燥砂を容易に得ることができる。 As exemplified, between the water washing step s2 and the heat treatment step s6, the casting sand is heated to 100° C. or higher and 300° C. or lower while being stirred to dry it, thereby forming a film of residual binder on the sand surface. A dry sand having a smooth surface can be easily obtained while forming a

なお、熱処理工程s6において砂表面に残留バインダによる被膜を好適に形成できるのであれば、熱処理工程s6が乾燥工程s4を実質的に兼ねることによって、図3に示すように、乾燥工程s4(および冷却工程s5)を省略してもよい。例えば上述したキルン10等を用いて、熱処理工程s6において鋳物砂を攪拌しながら熱処理を行うことができれば、熱処理工程s6が乾燥工程s4を実質的に兼ね得る。 If a film of the residual binder can be suitably formed on the surface of the sand in the heat treatment step s6, then the heat treatment step s6 substantially doubles as the drying step s4, so that the drying step s4 (and the cooling Step s5) may be omitted. For example, if the kiln 10 or the like described above can be used to perform heat treatment while stirring the foundry sand in the heat treatment step s6, the heat treatment step s6 can substantially serve as the drying step s4.

また、水洗工程s2と乾燥工程s4との間に、脱水工程s3を行うことにより、乾燥工程s4に要するエネルギーを少なくすることができる。 Further, by performing the dehydration step s3 between the washing step s2 and the drying step s4, the energy required for the drying step s4 can be reduced.

水洗工程s2と脱水工程s3と乾燥工程s4とは、同一の設備で行われてもよいし、異なる設備で行われてもよい。水洗工程s2と脱水工程s3と乾燥工程s4とを同一の設備で行うと、鋳物砂の再生に要する設備全体の設置面積を小さくすることができる。水洗工程s2と脱水工程s3と乾燥工程s4とを異なる設備で行うと、単位時間当たりの再生量を多くすることができる。 The water washing step s2, the dehydration step s3, and the drying step s4 may be performed in the same equipment or may be performed in different equipment. If the water washing step s2, the dehydration step s3 and the drying step s4 are performed in the same equipment, the installation area of the entire equipment required for reclaiming the foundry sand can be reduced. If the washing process s2, the dehydration process s3 and the drying process s4 are performed by different equipment, the regeneration amount per unit time can be increased.

なお、乾燥工程s4直後の高温の砂をそのままホッパーへ投入し常温まで冷却すると、ホッパーや砂粒間の熱い空気が冷えて結露を起こすことがある。この結露によって発生する水分と砂の表面の残留バインダが反応すると、ブロッキングが発生する。乾燥工程s4と熱処理工程s6との間に、換気しながら鋳物砂を冷却する冷却工程s5を行うと、鋳物砂の結露を防止することができる。そのため、上述したブロッキングの発生を防止できる。 If the high-temperature sand immediately after the drying step s4 is put into the hopper as it is and cooled to room temperature, the hot air between the hopper and the sand grains cools down and condensation may occur. Blocking occurs when the moisture generated by this condensation reacts with the residual binder on the surface of the sand. If the cooling step s5 of cooling the casting sand while ventilating is performed between the drying step s4 and the heat treatment step s6, dew condensation on the casting sand can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the above-described blocking from occurring.

[砂付着を防止する効果の検証結果]
本発明の実施形態による鋳物砂再生方法を用いて実際に鋳物砂を再生し、砂付着防止の効果を検証した結果を説明する。
[Verification results of the effect of preventing sand adhesion]
EXAMPLES The result of actually reclaiming foundry sand using the method for reclaiming foundry sand according to the embodiment of the present invention and verifying the effect of preventing adhesion of sand will be described.

<実施例>
以下のようにして実施例の再生鋳物砂を得た。
<Example>
Recycled foundry sand of Examples was obtained in the following manner.

・粉砕工程
砂落とし工程後に回収された砂型(中子)のかけら(ガラ)を隙間2~4mmのスクリーンを取り付けたサンドフレッシャーに投入し、振動を加えることによりガラどうしを擦れ合わせて細粒化した。目開き寸法850μmの金網を通った鋳物砂を回収した。
・Pulverization process Pieces of the sand mold (core) collected after the sand removal process are put into a sand fresher equipped with a screen with a gap of 2 to 4 mm. turned into Foundry sand passed through a wire mesh with an opening size of 850 μm was recovered.

・水洗工程
遠州鉄工製ミキサーに鋳物砂250kgと水250kgを投入し、インペラを61rpmで20分間回転させて水洗を行った。
Water washing process 250 kg of foundry sand and 250 kg of water were put into a mixer manufactured by Enshu Tekko, and washed by rotating the impeller at 61 rpm for 20 minutes.

・脱水工程
上述したミキサー底面に、金網フィルターで砂が流出しないように構成された排水口を設け、圧縮空気を導入する空気導入孔と排水口以外はバルブを閉めて密閉できる状態にした。水洗後、インペラを停止した後、空気導入孔以外のバルブを閉塞するとともに排水口のバルブを開放し、空気導入孔から0.2MPaの圧縮空気をミキサー内に導入した。20分間の圧縮空気導入により含水率5~10%まで脱水を行った。
・Dehydration process On the bottom of the mixer described above, a drainage port configured to prevent sand from flowing out with a wire mesh filter was provided, and the valves were closed to seal everything other than the air introduction hole for introducing compressed air and the drainage port. After washing with water, the impeller was stopped, the valves other than the air introduction hole were closed, the drain valve was opened, and compressed air of 0.2 MPa was introduced into the mixer through the air introduction hole. Dehydration was carried out to a moisture content of 5-10% by introducing compressed air for 20 minutes.

・乾燥工程
上述のミキサーにおいて排気口および熱風吹き込み口のバルブを開き、熱風吹き込み口から300℃の熱風を吹き込みつつ、ミキサーのインペラを81rpmで回転させ、排気口から排気することで、球状の平滑な表面を有する乾燥砂を得た。
・Drying process Open the valves of the exhaust port and the hot air blowing port in the mixer described above, blow hot air of 300 ° C from the hot air blowing port, rotate the impeller of the mixer at 81 rpm, and exhaust from the exhaust port to make a spherical smooth A dry sand with a smooth surface was obtained.

・冷却工程
上述のミキサーにおいて、乾燥工程後、熱風発生機のヒーターを切って送風運転に切り替え、インペラの回転を27rpmまで低下させ約60℃になるまで攪拌を続けたのち、ホッパーへ排出した。
- Cooling process In the mixer described above, after the drying process, the heater of the hot air generator was turned off, the rotation of the impeller was lowered to 27 rpm, stirring was continued until the temperature reached about 60 ° C., and the mixture was discharged to the hopper.

・熱処理工程
乾燥工程後の鋳物砂を遠州鉄工製ロータリーキルンに投入し750℃で10分間加熱した後、500℃まで冷却し、その後鋳物砂を回収した。
- Heat treatment step The casting sand after the drying step was placed in a rotary kiln manufactured by Enshu Iron Works Co., Ltd., heated at 750°C for 10 minutes, cooled to 500°C, and then the casting sand was recovered.

<比較例>
特許文献1の再生方法によって再生した鋳物砂を用意した。具体的には、熱処理工程を行わない以外は実施例と同様にして鋳物砂を再生した。
<Comparative example>
Foundry sand regenerated by the regeneration method of Patent Document 1 was prepared. Specifically, the foundry sand was regenerated in the same manner as in the example except that the heat treatment step was not performed.

<参考例>
参考例として、新砂を用意した。
<Reference example>
New sand was prepared as a reference example.

<砂付着量>
上述したようにして用意した実施例、比較例、参考例を用いて砂型(中子)を造型し、それらを用いてアルミニウム合金製の鋳造品を製造した。そして、鋳造品の表面に付着している砂の量を検証した。
<Amount of sand adhering>
Using the examples, comparative examples, and reference examples prepared as described above, sand molds (cores) were formed, and cast products made of aluminum alloy were produced using these molds. Then, the amount of sand adhering to the surface of the casting was verified.

・中子造型
実施例、比較例、参考例の鋳物砂に対し、苛性ソーダ0.2質量%、珪酸ソーダ1.0質量%、ナノシリカ懸濁液0.6質量%を添加・混練した後、成形型へ充填し、脱水硬化後取出して中子を得た。
・Core molding 0.2% by mass of caustic soda, 1.0% by mass of sodium silicate, and 0.6% by mass of nanosilica suspension are added to and kneaded with respect to the foundry sand of Examples, Comparative Examples, and Reference Examples, and then molded. It was filled into a mold, dehydrated and hardened, and taken out to obtain a core.

・鋳造
中子を用いて重力鋳造によりシリンダヘッドを鋳造した。シリンダヘッドの材料としてアルミニウム合金AC4Bを用いた。
・Cylinder heads were cast by gravity casting using casting cores. Aluminum alloy AC4B was used as the material of the cylinder head.

・砂落とし
得られたシリンダヘッドをヨーマー社製ノックアウトマシンに取り付け30秒間の打撃と揺動を加えた。
- Remove sand The obtained cylinder head was attached to a knockout machine made by Yomer Co., Ltd. and subjected to impact and rocking for 30 seconds.

実施例、比較例および参考例について、鋳造品表面への砂付着量を測定した結果を表1および図4に示す。 Table 1 and FIG. 4 show the results of measuring the amount of sand adhering to the surface of castings for the examples, comparative examples, and reference examples.

Figure 0007171944000001
Figure 0007171944000001

表1および図4から、比較例では、参考例(新砂)に比べて砂の付着量が大幅に増加していることがわかる。これに対し、実施例では、砂の付着量が参考例とほぼ同じであることがわかる。また、実施例では、砂型(中子)の崩壊性も、参考例と同様に良好であった。このように、本発明の実施形態によれば、鋳造品への砂付着量が新砂と遜色ないことが確認された。 From Table 1 and FIG. 4, it can be seen that the amount of adhering sand is significantly increased in the comparative example compared to the reference example (fresh sand). On the other hand, it can be seen that in the example, the amount of adhered sand is almost the same as in the reference example. Further, in the example, the collapsibility of the sand mold (core) was as good as in the reference example. Thus, according to the embodiment of the present invention, it was confirmed that the amount of sand adhering to the cast product was comparable to that of new sand.

上述したように、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法は、表面に無機バインダが付着した使用済みの鋳物砂1を再生する鋳物砂再生方法であって、鋳造に使用された砂型を粉砕して鋳物砂1を回収する粉砕工程s1と、前記粉砕工程s1の後に、前記鋳物砂1を5℃以上100℃以下の水中で攪拌しながら洗う水洗工程s2と、前記水洗工程s2の後に、前記鋳物砂1を550℃以上900℃以下に加熱する熱処理工程s6と、を包含する。 As described above, the foundry sand reclaiming method according to the embodiment of the present invention is a foundry sand reclaiming method for reclaiming used foundry sand 1 having an inorganic binder adhered to its surface, and the sand mold used for casting is pulverized. a crushing step s1 for recovering the foundry sand 1 by means of the crushing step s1; after the crushing step s1, a washing step s2 for washing the foundry sand 1 in water at a temperature of 5° C. or higher and 100° C. or lower while stirring; and after the washing step s2, the and a heat treatment step s6 of heating the foundry sand 1 to 550° C. or more and 900° C. or less.

本発明の実施形態による鋳物砂再生方法は、水洗工程s2の後に、鋳物砂1を550℃以上900℃以下に加熱する熱処理工程s6を包含するので、この熱処理工程s6により、鋳物砂1とその表面に残留している無機バインダとの間に存在する水分や無機バインダに含まれる結晶水を無くす(つまり無水化する)ことができる。そのため、本発明の実施形態による鋳物砂再生方法によって再生された鋳物砂1で形成した砂型を用いて鋳造を行う場合、水分に起因した、鋳造品への鋳物砂1の貼り付きを防止することができる。 The method for regenerating the foundry sand according to the embodiment of the present invention includes the heat treatment step s6 of heating the foundry sand 1 to 550° C. or higher and 900° C. or lower after the water washing step s2. It is possible to eliminate water present between the surface and the inorganic binder remaining on the surface and water of crystallization contained in the inorganic binder (that is, dehydration). Therefore, when casting is performed using a sand mold formed of the foundry sand 1 regenerated by the foundry sand regeneration method according to the embodiment of the present invention, it is necessary to prevent the foundry sand 1 from sticking to the cast product due to moisture. can be done.

ある実施形態において、前記熱処理工程s6は、前記鋳物砂1を動かしながら行われる。 In one embodiment, the heat treatment step s6 is performed while the foundry sand 1 is being moved.

熱処理工程s6を、鋳物砂1を動かしながら行うと、軟化した無機バインダによって隣接する砂同士が結合することを防止できる。 If the heat treatment step s6 is performed while moving the foundry sand 1, it is possible to prevent adjacent sands from being bonded together by the softened inorganic binder.

ある実施形態において、前記水洗工程s2における水温は、20℃以上100℃以下である。 In one embodiment, the water temperature in the water washing step s2 is 20°C or higher and 100°C or lower.

水洗工程s2における水温が20℃以上であると、無機バインダの溶解度を十分に高くすることができる。また、後の工程における予熱時間を短くできる。 When the water temperature in the water washing step s2 is 20°C or higher, the solubility of the inorganic binder can be sufficiently increased. Also, the preheating time in the subsequent steps can be shortened.

ある実施形態において、前記水洗工程s2における水温は、80℃以上100℃以下である。 In one embodiment, the water temperature in the water washing step s2 is 80°C or higher and 100°C or lower.

水洗工程s2における水温が80℃以上であると、後の工程における予熱時間をいっそう短くできる。 When the water temperature in the water washing step s2 is 80° C. or higher, the preheating time in the subsequent steps can be further shortened.

ある実施形態において、前記鋳物砂再生方法は、前記水洗工程s2と前記熱処理工程s6との間に、前記鋳物砂1を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる乾燥工程s4をさらに包含する。 In one embodiment, the method for regenerating foundry sand includes a drying step s4 in which the foundry sand 1 is dried by being heated to 100° C. or higher and 300° C. or lower while being stirred, between the water washing step s2 and the heat treatment step s6. Including further.

水洗工程s2と熱処理工程s6との間に、鋳物砂1を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる乾燥工程s4を行ってもよい。乾燥工程s4を行うことにより、砂表面に残留バインダによる被膜を形成しながら平滑な表面を有する乾燥砂を容易に得ることができる。 Between the water washing step s2 and the heat treatment step s6, a drying step s4 may be performed in which the foundry sand 1 is heated to 100° C. or higher and 300° C. or lower while stirring to dry. By performing the drying step s4, it is possible to easily obtain dry sand having a smooth surface while forming a film of residual binder on the sand surface.

ある実施形態において、前記鋳物砂再生方法は、前記水洗工程s2と前記乾燥工程s4との間に、前記水洗工程s2で用いられた水の大部分を前記鋳物砂1から分離および除去する脱水工程s3をさらに包含する。 In one embodiment, the foundry sand regeneration method includes a dehydration step of separating and removing most of the water used in the water washing step s2 from the foundry sand 1 between the water washing step s2 and the drying step s4. s3 is further included.

水洗工程s2と乾燥工程s4との間に、脱水工程s3を行うことにより、乾燥工程s4に要するエネルギーを少なくすることができる。 By performing the dehydration step s3 between the water washing step s2 and the drying step s4, the energy required for the drying step s4 can be reduced.

ある実施形態において、前記水洗工程s2と前記脱水工程s3と前記乾燥工程s4とが同一の設備で行われる。 In one embodiment, the washing step s2, the dehydration step s3, and the drying step s4 are performed in the same facility.

水洗工程s2と脱水工程s3と乾燥工程s4とを同一の設備で行うと、鋳物砂1の再生に要する設備全体の設置面積を小さくすることができる。 If the water washing step s2, the dehydration step s3 and the drying step s4 are performed in the same equipment, the installation area of the entire equipment required for reclaiming the foundry sand 1 can be reduced.

ある実施形態において、前記水洗工程s2と前記脱水工程s3と前記乾燥工程s4とが異なる設備で行われる。 In one embodiment, the water washing step s2, the dehydration step s3, and the drying step s4 are performed by different equipment.

水洗工程s2と脱水工程s3と乾燥工程s4とを異なる設備で行うと、単位時間当たりの再生量を多くすることができる。 If the washing process s2, the dehydration process s3 and the drying process s4 are performed by different equipment, the regeneration amount per unit time can be increased.

ある実施形態において、前記鋳物砂再生方法は、前記乾燥工程s4と前記熱処理工程s6との間に、換気しながら前記鋳物砂1を冷却する冷却工程s5をさらに包含する。 In one embodiment, the molding sand regeneration method further includes a cooling step s5 of cooling the molding sand 1 with ventilation between the drying step s4 and the heat treatment step s6.

乾燥工程s4と熱処理工程s6との間に、換気しながら鋳物砂1を冷却する冷却工程s5を行うと、鋳物砂1の結露を防止することができる。 If the cooling step s5 of cooling the molding sand 1 while ventilating is performed between the drying step s4 and the heat treatment step s6, dew condensation on the molding sand 1 can be prevented.

ある実施形態において、前記無機バインダは、珪酸ソーダを含む。 In one embodiment, the inorganic binder contains sodium silicate.

無機バインダとしては、珪酸ソーダ(水ガラス)を含むものを好適に用いることができる。 As the inorganic binder, one containing sodium silicate (water glass) can be preferably used.

ある実施形態において、前記珪酸ソーダは、一般式:Na2O・nSiO2(nは0.5以上4.0以下)で表される。In one embodiment, the sodium silicate is represented by the general formula: Na 2 O.nSiO 2 (where n is 0.5 or more and 4.0 or less).

珪酸ソーダとしては、一般式:Na2O・nSiO2(nは0.5以上4.0以下)で表されるものを好適に用いることができる。As the sodium silicate, one represented by the general formula: Na 2 O.nSiO 2 (where n is 0.5 or more and 4.0 or less) can be preferably used.

ある実施形態において、前記無機バインダは、一般式:xSiO2・yM2O・zH2O(MはLi+、K+またはNa+)で表されるアルカリ珪酸塩水溶液から形成されており、前記無機バインダには吸湿剤としてナトリウム含有物が、ナトリウム含有物と前記アルカリ珪酸塩水溶液との質量比が1:4から1:6の範囲内となるように加えられており、前記無機バインダにはさらに250℃以上の沸点を有するシリコンオイルが界面活性剤としてエマルションの形で添加されており、前記エマルション中におけるシリコンオイルの含有量は、前記無機バインダの質量の8%以上10%以下である。In one embodiment, the inorganic binder is formed from an alkali silicate aqueous solution represented by the general formula: xSiO 2 ·yM 2 O ·zH 2 O (M is Li + , K + or Na + ), A sodium-containing material is added as a moisture absorbent to the inorganic binder so that the mass ratio of the sodium-containing material to the alkali silicate aqueous solution is in the range of 1:4 to 1:6. Furthermore, silicone oil having a boiling point of 250° C. or higher is added as a surfactant in the form of an emulsion, and the content of the silicone oil in the emulsion is 8% or more and 10% or less of the mass of the inorganic binder.

無機バインダは、一般式:xSiO2・yM2O・zH2O(MはLi+、K+またはNa+)で表されるアルカリ珪酸塩水溶液から形成された、水ガラスベースのバインダであってもよい。その場合、無機バインダには、吸湿剤が加えられていることが好ましい。吸湿剤としては、具体的には、ナトリウム含有物を用いることができる。ナトリウム含有物とアルカリ珪酸塩水溶液との質量比は、1:4~1:6の範囲内であることが好ましい。ナトリウム含有物とアルカリ珪酸塩水溶液との質量比が1:4~1:6の範囲内であると、例えばアルカリ珪酸塩水溶液中のNa2OとSiO2との質量比(Na2O/SiO2)が2.5以上3.5以下(固形分が20%以上40%以下)であるときに、無機バインダが早期に硬化するのを防止し得る。また、この無機バインダには、吸湿性を好適に制御するために、界面活性剤が添加されていることが好ましい。具体的には、250℃以上の沸点を有するシリコンオイルが界面活性剤としてエマルションの形で添加されていることが好ましく、エマルションにおけるシリコンオイルの含有量がバインダの質量の8%以上10%以下であることがより好ましい。The inorganic binder is a water glass-based binder formed from an alkali silicate aqueous solution represented by the general formula: xSiO 2 .yM 2 O.zH 2 O (M is Li + , K + or Na + ). good too. In that case, it is preferable that a moisture absorbent is added to the inorganic binder. As the hygroscopic agent, specifically, a sodium-containing material can be used. The mass ratio of the sodium-containing material to the aqueous alkali silicate solution is preferably within the range of 1:4 to 1:6. If the mass ratio of the sodium-containing substance to the aqueous alkali silicate solution is within the range of 1:4 to 1:6, for example, the mass ratio of Na 2 O to SiO 2 in the aqueous alkali silicate solution (Na 2 O/SiO 2 ) is 2.5 or more and 3.5 or less (the solid content is 20% or more and 40% or less), it is possible to prevent the inorganic binder from prematurely curing. Further, it is preferable that a surfactant is added to the inorganic binder in order to suitably control the hygroscopicity. Specifically, it is preferable that silicone oil having a boiling point of 250° C. or higher is added as a surfactant in the form of an emulsion, and the silicone oil content in the emulsion is 8% or more and 10% or less of the mass of the binder. It is more preferable to have

本発明の実施形態によると、表面に無機バインダが付着した鋳物砂の再生を繰り返しても鋳造品への砂付着量が増加しにくい鋳物砂再生方法が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for reclaiming foundry sand in which the amount of adhering sand to a cast product is less likely to increase even when reclaimed foundry sand having an inorganic binder adhered to its surface is repeated.

1 被処理物(鋳物砂)
10 キルン
11 回転胴部
11a 導入口
11b 排出口
12 バーナー
1 Object to be treated (foundry sand)
10 Kiln 11 Rotating Body 11a Inlet 11b Outlet 12 Burner

Claims (9)

表面に無機バインダが付着した使用済みの鋳物砂を再生する鋳物砂再生方法であって、
鋳造に使用された砂型を粉砕して鋳物砂を回収する粉砕工程と、
前記粉砕工程の後に、前記鋳物砂を80℃以上100℃以下の水中で攪拌しながら洗う水洗工程と、
前記水洗工程の後に、前記鋳物砂を550℃以上900℃以下に加熱する熱処理工程と、
を包含する、鋳物砂再生方法。
A method for regenerating foundry sand for reclaiming used foundry sand having an inorganic binder attached to the surface thereof, comprising:
A pulverizing step of pulverizing the sand mold used for casting to recover casting sand;
a water washing step of washing the foundry sand in water at a temperature of 80 ° C. or higher and 100° C. or lower after the pulverizing step while stirring;
a heat treatment step of heating the foundry sand to 550° C. or more and 900° C. or less after the water washing step;
A foundry sand reclaiming method comprising:
前記熱処理工程は、前記鋳物砂を動かしながら行われる請求項1に記載の鋳物砂再生方法。 2. The method of regenerating foundry sand according to claim 1, wherein said heat treatment step is performed while moving said foundry sand. 前記水洗工程と前記熱処理工程との間に、前記鋳物砂を攪拌しながら100℃以上300℃以下に加熱して乾燥させる乾燥工程をさらに包含する請求項1または2に記載の鋳物砂再生方法。 3. The method of reclaiming foundry sand according to claim 1, further comprising a drying step of drying the foundry sand by heating it to 100[deg.] C. or more and 300[deg.] C. or less while stirring, between said water washing step and said heat treatment step. 前記水洗工程と前記乾燥工程とが同一の設備で行われる請求項に記載の鋳物砂再生方法。 4. The method of reclaiming foundry sand according to claim 3 , wherein said water washing step and said drying step are performed in the same facility. 前記水洗工程と前記乾燥工程とが異なる設備で行われる請求項に記載の鋳物砂再生方法。 4. The method of reclaiming foundry sand according to claim 3 , wherein said water washing step and said drying step are performed in different facilities. 前記乾燥工程と前記熱処理工程との間に、換気しながら前記鋳物砂を冷却する冷却工程をさらに包含する請求項からのいずれかに記載の鋳物砂再生方法。 6. The method of reclaiming foundry sand according to any one of claims 3 to 5 , further comprising a cooling step of cooling said foundry sand while ventilating between said drying step and said heat treatment step. 前記無機バインダは、珪酸ソーダを含む請求項1からのいずれかに記載の鋳物砂再生方法。 7. The method for reclaiming foundry sand according to any one of claims 1 to 6 , wherein the inorganic binder contains sodium silicate. 前記珪酸ソーダは、一般式:NaO・nSiO(nは0.5以上4.0以下)で表される請求項に記載の鋳物砂再生方法。 8. The method for regenerating molding sand according to claim 7 , wherein the sodium silicate is represented by the general formula: Na2O.nSiO2 ( where n is 0.5 or more and 4.0 or less). 前記無機バインダは、一般式:xSiO・yMO・zHO(MはLi、KまたはNa)で表されるアルカリ珪酸塩水溶液から形成されており、
前記無機バインダには吸湿剤としてナトリウム含有物が、ナトリウム含有物と前記アルカリ珪酸塩水溶液との質量比が1:4から1:6の範囲内となるように加えられており、
前記無機バインダにはさらに250℃以上の沸点を有するシリコンオイルが界面活性剤としてエマルションの形で添加されており、前記エマルション中におけるシリコンオイルの含有量は、前記無機バインダの質量の8%以上10%以下である請求項1からのいずれかに記載の鋳物砂再生方法。
The inorganic binder is formed from an aqueous alkali silicate solution represented by the general formula: xSiO 2 ·yM 2 O ·zH 2 O (M is Li + , K + or Na + ),
A sodium-containing material is added to the inorganic binder as a moisture absorbent so that the mass ratio of the sodium-containing material to the alkali silicate aqueous solution is in the range of 1:4 to 1:6,
Silicone oil having a boiling point of 250° C. or higher is added to the inorganic binder in the form of an emulsion as a surfactant, and the content of the silicone oil in the emulsion is 8% or more of the mass of the inorganic binder. % or less.
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