JPS58937B2

JPS58937B2 - 無機質粘結剤を用いた鋳物砂の再生利用方法

Info

Publication number: JPS58937B2
Application number: JP54078657A
Authority: JP
Inventors: 今川豊; 植草博明
Original assignee: NITSUTOKU KINZOKU KOGYO KK
Current assignee: NITSUTOKU KINZOKU KOGYO KK
Priority date: 1979-06-23
Filing date: 1979-06-23
Publication date: 1983-01-08
Also published as: JPS564339A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一度鋳造に使用された無機質粘結剤を用いた
鋳型からの鋳物砂の再生方法に関する。

従来、実用化されている無機質粘結剤を用いた鋳型には
、水と粘土類を用いる生型法の他に、けい酸ソーダを粘
結剤とする鋳物砂にＣＯ２ガスを吹き込んで硬化させる
ＣＯ２プロセス鋳型、ポルトランド・セメントな粘結剤
とするセメント鋳型、けい酸二石灰と水ガラスを混合し
て硬化させるダイカル鋳型、さらに発熱自硬性鋳型等が
一般に使用されている。

大型鋳鋼品、例えば原子力発電用インペラ、およびケー
シング、ポンプ用ケーシング、およびバルブ等、製品の
単体重量が５０ｋｇから数１０Ｔｏｎになるような大型
ステンレス鋳鋼品には、けい砂などの耐火物粒子にけい
素を含有する合金、またはけい素化合物の粉末と、水に
適度に稀釈した水ガラスを混合して、短時間内に鋳型を
硬化させることのできる発熱自硬性鋳型法、いわゆるＮ
プロセスによる鋳型が使用されている。

Ｎプロセスは、例えば従来のＣＯ２プロセスに較べて造
型が容易で熟練を要さず、鋳型の強度むら、吸湿による
劣化等が少く、且つ良好な品質の鋳造型が得られる等の
利点が認められ、一般に採用される傾向にある。

このような大型鋳造品の製造時に発生する大量の鋳物廃
砂の処分は、公害または省資源の見地から何等かの資材
として再利用することが望ましく、最も好ましい方法と
しては再生処理した砂にある程度の新砂を混合して鋳物
砂に再び利用することである。

無機質粘結剤を用いた鋳物砂は、公知公用の生型砂又は
、有機質粘結材を用いた鋳物砂に較べて鋳型の品質が安
定していて、高品質の鋳物を製造できる反面、崩壊性が
極端に悪く、砂粒子表面の粘結剤等の不純物の付着が強
固で容易に砂粒を清浄化できない。

鋳物砂の再生方法は、多く提案されており既存の鋳造設
備にも種々、利用されているが無機質粘結剤を用いた鋳
物砂に適するものとしては、大別して水に可溶な粘結剤
を溶出して除去する湿式法と、機械的に砂粒に固着した
粘結剤を、砂粒表面から剥離させて分離、除去する乾式
法が一般に採用さレテいる。

前者は、微粒子およびアルカリのような可溶性物質を除
去して良好な再生砂を得ることができ回収歩留りも良い
が、処理砂の乾燥装置、廃液の処理装置等が必要となり
設備費、運転経費が高価になる。

一方、後者は砂を圧縮空気、あるいは回転による遠心力
を応用して砂粒を吹き飛ばして衝突板に衝突させたり、
または円筒ドラム中で攪拌羽根を回転させて、砂粒相互
の摩擦によシ清浄化させるものであるが、圧縮空気また
は遠心力による方法では砂粒の衝突する作用面が小さく
、衝突力の増加とともに砂粒の粉砕が多くなシ回収歩留
シが低下するので充分な清浄化ができない。

攪拌羽根による方法では、摩擦力が砂粒表面に万遍なく
作用するので効果的ではあるが、強固に付着している粘
結剤を剥離させることが容易でなく、除去する迄に長時
間を要する。

このように乾式法と湿式法には、それぞれ一長一短は有
るが、一般には設備費、運転経費が低廉な乾式法が多く
採用されている。

また湿式法による再生砂を鋳型の肌砂に使い、乾式法に
よる再生砂を鋳型の裏砂に使う等して、再生砂の品質に
合せて使い分けるようなこともおこなわれている。

発熱自硬性鋳型では、通常実施されている解枠工程で製
品から分離されて取り出された砂は、熱影響を受けなか
った部分が粒径、数１０ｃｍから１ｍ近くの軟塊で回収
され、再生処理前に破砕する必要が生じる。

回収砂を破砕し、再生処理を施して鋳物砂に再利用しな
がら一連の鋳造作業を、連続的におこなえるようにする
には、大型設備を設けずおこなうことはむずかしい。

本発明の目的は、大型設備を要さず、処理系統が小さく
、連続的な作業ができ、さらに、現有設備に容易に追加
設置ができるような、無機質粘結剤を用いた鋳物砂の再
生方法を提供するにある。

本発明の他の目的は、水ガラス等の無機質粘結剤を用い
た場合、従来の乾式法による再生処理の短所である、砂
の再生率（鋳物砂の中に混合されている再生砂の占める
重量比率）の低さを飛躍的に改善するとともに、高品質
の再生砂を得ることである。

本発明の前記の目的は解枠装置により鋳造製品から分離
された鋳物軟塊を破砕して細砂化した後に、この細粒化
された鋳物砂を、ショツトブラスト方式による砂落し装
置内に供給し、その際該鋳物砂を該砂落し装置内の鋳造
製品に向けて吹きつけ又は投射されている鋼粒ショット
によって掃射し、この掃射により前記鋳物砂および前記
鋳造品から砂落しされた鋳物砂に付着している粘結剤な
剥離せしめ、かくして粘結剤が除去された再生砂を回収
することを特徴とする無機質粘結剤を用いた鋳型からの
鋳物砂の再生方法によって達成される。

以下本発明を図面にもとづいて説明する。

第１図は、本発明の再生処理系統図で、鋳型の解枠装置
Ａで製品１から分離して取り出された軟塊２に、破砕装
置Ｂで振動、摩擦、衝突等の運動を与え摩擦力、衝突力
を作用させて粒径３朋以下程度の砂に細粒化する。

得られた回収砂２は一旦、ホッパＣに貯留される。

一方、解枠装置Ａで軟塊２が取り除かれた製品１はショ
ツトブラスト方式の砂落し装置りに送られる。

製品の砂落しがおこなわれている間は、ホッパＣに貯留
された回収砂２が自動的に連続して砂落し装置内に送り
込まれるようになっている。

かくして砂落し装置りでは製品１に向けて鋼粒ショット
３を圧縮空気で吹きつけ、または高速度で回転する羽根
による遠心力を応用して投射させる（一般にショット・
プラスト法と呼ばれている）ことにより、製品１の鋳肌
に付着している鋳物砂が完全に除去され、また美しい鋳
肌に仕上げられる。

この期間中、回収砂２はホッパＣから遂次、砂落し装置
り内に送シ出されて鋼粒ショット３が投射される位置に
供給される。

かくして鋼粒ショット３の掃射をうけた回収砂２と製品
１の鋳肌から取り除かれた砂は、砂粒から粘結剤が剥離
して分離され、さらに出口方向に押し出される。

選別装置Ｅでは砂落し装置りでの製品１以外の回収物を
風力等により分級し、分別された鋼粒ショット３は砂落
し装置りに戻され、微粉４は廃棄される砂粒が清浄化さ
れた再生砂２″はタンクＦに貯留される。

次の混抄位置ＧでタンクＦの再生砂２′と新砂タンクＨ
の新砂５を一定の割合で混合して鋳物砂５′が得られる
。

第２図は、本発明の実施の態様を示す説明図で、破砕装
置Ｂ、例えばサンド・リクレーマから回収砂２は搬送手
段、例えばパケット・エレベータ６、ベルト・コンベア
７、パケット・エレベータ８によシホツパＣに貯留され
る。

一方、砂落し装置Ｄ、例えばコア・ノックアウトマシン
に設けられたターンテーブル９に製品１を据え付け、鋼
粒ショット３を複数の投射装置、例えばショット・ロー
タ１０ａ・・・１０ｄから製品１に向けて投射する。

投射開始と同時に、ホッパＣに貯留された回収砂２′は
搬送手段、例えばベルト・コンベア１１により、サンド
・シュータ１２に至り、鋼粒ショット３が投射される位
置に連続的に送り出される。

鋼粒ショット３の掃射により粘結剤が剥離して分離され
た再生砂２〃は鋼粒ショット３、微粉４とともに遂次、
回収口１３の方向に押し出される。

次の選別装置Ｅにおいて、回収口１３からの回収物は分
別される。

砂落し装置りは製品１の砂落しと、回収砂２′の再生が
略終了した時点で作動を停止せしめることにより、回収
砂２の供給も自動的に停止される。

かくして砂落しの終った製品１はターンテーブル９から
取り外される。

鋳物砂の再生砂の品質は、（イ）再生砂の粒度分布（ロ
）再生砂粒子に付着している不純物（残留ソーダ・量、
以下ＮａＯＨ量という）（ハ）混練砂の特性（抗圧力、
通気度、および充填密度）等によって品質の良否、また
は鋳物砂としての適、不適を見分けることができる。

前記（イ）項は、前記（ハ）項の特性が得られるように
砂の再生率を加減することで調整される。

即ち、砂粒分布が細粒化している場合は、砂の再生率を
下げて新砂の比率を高める。

前記（ロ）項は、前記（イ）項と同じように砂の再生率
によりＮａＯＨ計を調整し、前記（ハ）項の特性が得ら
れるようにする。

第３図は、破砕装置Ｂによる回収砂２、砂落し装置りと
選別装置Ｅを経た再生砂２ａ、および砂の再生率８０％
とした鋳物砂５′（再生砂２″、８０重量％と、新砂５
，２０重量％を混抄）における砂の粒度分布（Ｍｅｓｈ
で表わす）とその比率（重量％で表わす）の関係を示す
測定結果である。

第４図は、本発明に従って処理された再生砂２″を使用
して混抄および混練をおこない鋳型の造型、鋳込等によ
る一連の鋳造に使用された砂を再び再生処理して使用し
、前半の２０日間は砂の再生率８５％（再生砂２１８５
重量％と新砂５，１５重量％を混抄）とし、後半の２０
日間は砂の再生率８０％（再生砂２″、８５重量％と、
新砂５，２０重量％を混抄）としたものでこの期間中、
１０日間隔でＮａＯＨ量（砂に含まれているＮａＯＨ量
、重量％で表わす）を鋳造に使用された砂（軟塊２に相
当する）、破砕装置Ｂで処理された回収砂２′、砂落し
装置りと選別装置Ｅを経た再生砂２″、および砂の再生
率を８５％、８０％とした鋳物砂５′におけるそれぞれ
のＮａＯＨ量の変化を示す測定結果である。

第３図、第４図における再生砂２″は、いずれも砂落し
工程りで鋼粒ショット３を約１０分間投射し、選別装置
Ｅにおいて２００Ｍｅｓｈ以下の微粉４を回収砂２から
約３〜５重量％廃棄したものである。

混練砂の特性が得られるＮａＯＨ量は、鋳物砂５′に粘
結剤を添加した混練砂の状態において１．１６重量％以
下にすることが望ましく、文献等によっても知られてい
るところである。

第４図の鋳物砂５′におけるＮａＯＨ量（重量％）は前
半の砂の再生率を８５％とした■、■に較べて、後半の
砂の再生率８０％とした■、■、および■は低下し、０
．６重量％程度から０．４〜０．５重量％になっている
。

鋳物砂５′は次の混練工程において粘結剤が添加される
ことによりＮａＯＨ量は約０．６重量％の増加が見込ま
れ、■、■、および■の鋳物砂５′の混練砂におけるＮ
ａＯＨ量は最終的に１．０〜１．１重量％程度になる。

従って砂の再生率を８０％とすれば、再生砂２″の利用
は混練砂の特性において支障がないものである。

また従来の乾式法では、通常砂の再生率は５０〜６０％
が限度とされており、本発明の方法によって改善された
ことは明らかである。

更に第３図、第４図の測定結果に示された良質の再生砂
を得たことにより、肌砂なしで鋳型を製作して鋳造に使
用した結果、従来の再生砂を使用した肌砂と裏砂により
鋳型を製作して得た鋳造品に何等、遜色のないものが得
られた。

本発明は、発熱自硬性鋳型法、特にＮプロセスによる鋳
物砂の再生利用方法を、実施例に関連させて説明してき
たが、無機質粘結剤を用いた鋳物砂の砂粒子における不
純物の付着力は、使用された粘結剤、硬化の方法等によ
って若干の強、弱の差がある。

例えばセメント鋳型、またはダイカル鋳型においても同
程度の成果が得られ、中でも不純物の付着が比較的、強
固であるＣＯ２プロセス鋳型に適用しても相当の成果が
得られることは当然、理解できるところである。

本発明に従い、製品の砂落し装置内で、鋼粒ショットに
よるショツトブラスト法で処理することにより、（１）再生砂の品質が著しく向上する。

（２）再生率を従来方法に対し、約３０％向上すること
ができるので新砂購入費及び排砂廃棄費が低減できる。

（３）砂の再生処理のため、砂落し作業、を中断するこ
となく、連続的に並行して作業ができ、作業時間の短縮
が可能となる。

（４）再生砂の品質向上に伴ない、肌砂、裏砂の２サン
ドシステムからユニットサンドシステムに切換えができ
造型作業の容易化、作業時間の短縮がはかれる。

（５）設備費が安価で、現有の設備に容易に追加設備が
可能である。

（６）再生に要する運転経費が大巾に節減ちれる。

という顕著な効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った鋳物砂の処理系統図、第２図は
本発明の実施の態様を示す説明図、第３図は破砕装置Ｂ
による回収砂、砂落し装置りと選別装置Ｅを経た再生砂
、および砂の再生率８０％とした鋳物砂の粒度分布とそ
の比率の関係を示す図、第４図は砂の再生率を８５％と
８０％とした場合の作業日数に対するソーダ（ＮａＯＨ
）量の変化を示す曲線図である。１：製品、２：軟塊、２：回収砂、２′：再生砂、３：
鋼粒ショット、４：微粉、５：新砂、５′：鋳物砂。

Claims

【特許請求の範囲】

１解枠装置によシ鋳造製品から分離された鋳物砂塊を
破砕して細粒化した後に、この細粒化された鋳物砂を、
ショツトブラスト方式による砂落し装置内に供給し、そ
の際該鋳物砂を該砂落し装置内の鋳造製品に向けて吹き
つけ又は投射されている鋼粒ショットによって掃射し、
この掃射によシ前記鋳物砂および前記鋳造品から砂落し
された鋳物砂に付着している粘結剤を剥離せしめ、かく
して粘結剤が除去された再生砂を回収することを特徴と
する無機質粘結剤を用いた鋳型からの鋳物砂の再生方法
。