JPS60174234A - 鋳物砂の再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鋳物砂の再生装置に関し、特に古砂の粘結剤
に含まれる可燃物の熱エネルギを利用して、はぼ自然状
態で効率よく焙焼し得るようにした鋳物砂の再生装置に
係るものである。

従来からこの種の鋳物砂９例えば有機自硬性砂の再生に
っていば多くの機械的方法が提案され広く使用されてい
る。しかし生砂の場合、機械的方法だけでは再生が困難
であるために、一旦、流動焙焼炉などで古砂を焙焼した
上で機械的方法による再生処理がなされており、この方
法によって比較的高品質の再生砂が得られるが、一般的
に流動焙焼炉の熱効率が低いために採算性が悪く、大規
模工場以外ではその実例が少なく、より以上経済的な方
法がないこともあって、殆どの工場において、古砂はそ
のまま廃却されているのが実情である。

また前記古砂の再生コストを低減させる目的で、流動焙
焼炉の熱効率を向上させる装置もまた従来から種々の提
案がなされており、次にそのいくつかの実例について述
べる。

まず基本的な流動焙焼炉の概要構成を第１図に示す。す
なわち、この第１図において、焙焼炉ｌ内にホッパー２
から投入される鋳物砂ａは、ブロワ３により送り込まれ
て空気ノズル４から吹き出される流動空気により、炉底
部付近で流動層５を形成する。そしてこの流動層５を形
成している鋳物砂ａ′は、炉内に向けて炉壁に設けられ
たバーナ６により加熱され、焙焼されたのちに取り出し
ロアから外部に排出される。

しかしてこの構成の流動焙焼炉にあっては、流動層の特
性上、均一化された焙焼が可能であり、しかも流動層に
おける鋳物砂の滞溜時間を長くできるために、比較的高
品質の再生砂が得られるのである。

しかし一方、このような流動焙焼炉においては、流動層
中の鋳物砂ａ′に対する燃焼条件が不充分であるために
、必要以上の熱エネルギが消費されることになり、燃焼
排ガスとして排出される熱量も多く、極めて熱効率の悪
いものであった。すなわち、鋳物砂は流動層５の上部で
、バーナ６の火焔および燃焼ガスにより加熱され、その
温度こそ上昇されはするが、酸素不足のために特に鋳物
砂ａ′に含まれる炭素系可燃物の燃焼速度が遅く、つい
で流動に伴ないこの鋳物砂ａ′が流動層５中を下降して
ゆくと、空気ノズル４から吹き出される流動空気によっ
て高酸素雰囲気にはなるが、反面、吹き出される流動空
気により温度が低下してその燃焼が抑制されることにな
るのである。つまり流動層５を形成している鋳物砂ａ′
は、酸素不足での加熱段階と高酸素下での冷却段階を繰
り返すことになって、これに含まれている炭素系可燃物
を充分に燃焼除去するのに長時間を必要とし、極めて非
能率的であるほか、前記のように熱エネルギの消費が多
い不利があった。

従ってこの点を改善するために、従来、排熱回収による
熱効率向上が図られている。その実例としては、例えば
流動層の上方に多段式の火格子を設ける手段（実公昭５
４−２８４１１号公報所載）、排気口に竪型熱交換器を
設ける手段（実公昭５４−２８４１２号公報所載）、焙
焼後の鋳物砂を冷却室に導いて顕熱を熱交換させる手段
（実公昭５４−３１２６号公報所載）、および流動層上
方に円錐および逆円錐形の案内板を交互に故殺に亘り配
列して予備燃焼帯を形成させる手段（特公昭５７−５９
０１５号公報所載）などがある。

そしてこれらの各手段によって、流動焙焼炉の排熱こそ
比較的効率よく回収されはするが、排熱回収量が多い割
に排熱で予熱される流動空気の温度が上昇しない、すな
わち排熱回収される熱量の熱エネルギ密度が比較的小さ
いために、前記した流動焙焼炉の木質的な欠点であると
ころの、流動層における不完全な燃焼条件を改善できず
、従ってこれらの各実例による省エネルギ対策にも自ず
から限界があった。

発明者らは従来におけるこのような欠点に鑑み、流動焙
焼炉の燃焼作用を充分に究明した結果、次のような新規
な技術を見出した。すなわち、波動焙焼炉の欠点は、流
動層での比較的低温の流動空気による冷却作用と、バー
ナ排ガスによる酸欠状態との相乗効果によって、鋳物砂
に含まれる炭素系可燃物の燃焼が抑制されることである
。そして、一方では、流動空気温度が例えば６００°Ｃ
以上になると、鋳物砂はバーナによる加熱を必要とせず
自燃して熱エネルギを発生し、このときの発熱量が全排
熱量と等しいか、あるいはこれよりも大きければ流動層
温度を所期の高温に保持できて、はとんど助燃々料を使
用しないで焙焼作用を達成できる。

この発明は前記の点に着目したものであり、効果的な排
熱回収を行って可及的に流動空気温度を」二昇させるこ
とにより、再生鋳物砂に含まれる炭素系可燃物を自燃さ
せるようにしたことを特徴としている。

ここで効果的な排熱回収をなすためには、流動焙焼炉の
最高温度帯から直接回収するのがよく、この最高温度帯
としては焙焼直後の鋳物砂が最適であるか、この場合、
鋳物砂の流動層から熱交換部への移動手段、および流動
空気の熱交換部から空気ノズルまでの送風経路は、温度
降下を避けるために最低限度にとどめる必要がある。ま
た一方、流動層直上での排ガスについても最高温度帯と
同程度に高温であるが、熱伝達率が鋳物砂のそれに比較
して１１５〜１／１０程度に低いために、ここからの熱
回収は不適当であり、却ってここでの排ガスのもつ熱量
は、投入される鋳物砂の乾燥、予熱に用いた方が効果的
である。なお熱交換器内で熱交換される流動空気温度の
必要最低限度は、鋳物砂の発熱量および処理量、それに
炉容量などにより決定される。

次にこの発明装置の一実施例につき、第２図ないし第４
′図を参照して詳細に説明する。

第２図は本発明に係る流動焙焼炉の概要構成を示してい
る。この第２図において、焙焼炉１１内には上方から、
可燃物粘結剤を含む鋳物砂ａ＋を予熱する予熱部１２．
この雫熱部１２から落下する鋳物砂ａ１を流動状態で焙
焼する流動焙焼部１３゜およびこの流動焙焼部１３の直
下に焙焼された鋳物砂ａ、を堆積する堆積部１４が順次
に設けられており、前記予熱部１２の上部には投入ホー
、パー１５、流動焙焼部１３の炉壁には炉内に向けてバ
ーナ１６．および堆積部１４の下部炉底には取り出し口
１７がそれぞれに設けられている。そして、前記流動焙
焼部１３とその下方の堆積部１４との間は、空気ノズル
１８により部分的に区画され、両部１３．１４間にはシ
ュートその他の付加的手段は一切存在しない。また、堆
積部１４内には、この空気ノズル１８と炉体下部外方の
ブロワ１９との間を接続する配管で、熱交換器２ｏを形
成している。

なお、熱交換器は、この実施例のものに限らず例えば第
５図に示すように、放射状に延びる各骨組配管２１・・
・に、流動焙焼部１３方向へ向けて延びる多数の耐火製
パイプ２２・・・をコイル状に形成して連結してなる熱
交換器２３であってもよく、安するに熱交換器自体の形
状、構造は設計的条件にみあうように決めればよい。

しかして上記構成の場合、まずホッパー１５から可燃物
粘結剤を含む鋳物砂ａ１を所定レベルまで投入した上で
停止させ、ブロワ１９からの送風を開始して、鋳物砂ａ
１による流動層２１を空気ノズル１８上の流動焙焼部１
３の下部に形成させたのち、バーナ１６に点火して流動
層２１を形成している鋳物砂ａ２を加熱、焙焼させ、こ
の′流動層２１が焙焼温度まで上昇するのを待って、取
り出し口１７を開き、同時に鋳物砂ａｉの投入を再開す
る。

ここで鋳物砂ａ＞は、予熱部１２に装入されて排ガスに
より乾燥および予熱された上で、流動焙焼部１３内を下
降して流動層２１に至り、この流動層２１に至った鋳物
砂ａユは、バーナ１６により焙焼されて炉内最高温度ま
で加熱される。ついでこのように焙焼された鋳物砂ａは
、殆ど温度降下しないままで堆積部１４に流下してゆき
熱交換器２０を通る流動空気との間でその顕熱が熱交換
され、やがて取り出し口１７から外部に排出される。

そしてこの過程を繰り返すうちに、堆積部１４の平均温
度が上昇し、同時に熱交換される流動空気温度も次第に
上昇する。偽てこの流動空気を吹き出している流動層２
１の温度も上昇傾向を示すが、焙焼温度を一定にするた
めに、バーナ１６を逐次に絞ってゆき、やがて八−す１
６を完全に停止させても焙焼温度が維持される状態とな
り、自動的に自燃焙焼稼動に移行する。さらにこの自燃
焙焼を続けると、焙焼温度は徐々に変化するが、温度上
昇傾向にあるときは、例えば鋳物砂ａ１の投入量を増加
させ、反対に温度下降傾向にあるときｄｉ　ｙ＜−す１
６を補助的に点火するなどによってこの焙焼温度を制御
すればよいのである。

ちなみに、この装置構成での試験的な操業例を第３図に
示すが、この場合には操業開始後、約３時間で完全な自
燃焙焼稼動に移行した。尚、第３図中Ａは鋳物砂ａＬの
投入量を増加させた場合を示しており、またＢはブロワ
１９による送風を停止したときを示している。更にＣの
点線は、流動空気が流動層２１へ吹き出す出口付近の温
度変化を示しているが、これによると、鋳物砂の投入開
始と同時に、高温に焙焼された鋳物砂が堆積部１４に流
入してくるため流動空気の温度は急激に上昇し、温度が
約６００℃を超えた時点で完全に鋳物砂が自燃焙焼稼動
に移行したことが理解される。

しかしながら、鋳物砂を自燃焙焼させるための流動空気
の温度は、焙焼炉の容量や保温状態或いは鋳物砂の投入
等によって、その下限温度が変化することは勿論のこと
である。

またこの実施例によって得た再生砂は、そのままで自硬
性鋳物型などに使用して特に問題はないが、シェル砂と
して使用するときには、従来と同様にさらに再生処理を
必要とする。この実施例によって得た再生鋳物砂を、例
えば特公昭５７−４２４１１号公報所載の機械再生装置
により再生処理を施したのち、ＪＩＳＫ　６　９１０に
よりシェル砂の曲げ強さを測定したところ、第４図に示
すように、この再生砂は符号ａに示すように５回処理に
よって新砂以上の曲げ強さを示し、符号すに示す従来法
の焙焼炉による再生砂と殆ど変わらないものが得られた
。なお符号Ｃは機械的再生方法のみによる再生砂の例が
ある。

以上詳述したことからも明らかなように、本発明の鋳物
砂の再生装置は、可燃物粘結剤を含む鋳物砂を焙焼させ
る焙焼炉内に、該鋳物砂を流動状態で焙焼する流動焙焼
部と、この流動焙焼部の直下に前記焙焼された鋳物砂を
堆積する堆積部と、この堆積部内の前記焙焼された鋳物
砂と熱交換させて内部の流動空気を鋳物砂の自燃焙焼可
能温度まで上昇させる熱交換器と、この熱交換器の端部
に、前記熱交換器内で熱交換された流動空気を前記流動
焙焼部＝に向けて噴射させる空気ノズルとを、設けてな
るものである。

したがって、このように構成すると、前記流動焙焼部で
焙焼された鋳物砂は、流動焙焼部内下の堆積部に流下し
、そしてこの堆積部内の焙焼された鋳物砂は熱交換器に
よって排熱回収されて、熱交換器内の流動空気を鋳物砂
の焙焼可能温度まで加熱させることになるから、この加
熱された空気を空気ノズルから流動焙焼部に向けて噴射
させることによって、流動焙焼部内の鋳物砂を自燃焙焼
させることができる。このため、例えば生砂のように発
熱量の少ない鋳物砂であっても、自燃焙焼させることが
でき、これによって流動焙焼炉の熱効率を向上させ、ひ
いては鋳物砂の焙焼再生のための燃料消費量を低減し得
る利点があり、更に大規模鋳造工場はもちろんのこと、
従来技術では採算のとれなかった中、小規模鋳造工場に
おいても低コストの鋳物砂再生を行ない得て、省資源、
省エネルギならびに公害防止に大きく貢献できる特徴が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は基本的な流動焙焼炉の概要構成を示す断面図、
第２図はこの発明装置の一実施例を適用した流動焙焼炉
の概要構成を示す断面図、第３図は同上操業例を示す説
明図、第４図はこの発明装置によって得た再生砂の試験
結果を示すグラフ、第５図は熱交換器の他の実施例を示
す斜視図である。 １１・・・焙焼炉 １２・・・予熱部 １３・・・流動焙焼部 １４・・・堆積部 １６・・・バーナ １８・・・空気ノズル １９・・・ブロワ ２０・・・熱交換器 ２１・・・流動層 特許出願人　日本鋼管継手株式会社 代　理　人　弁理士　鈴江　孝− 第１図 第３図 Δ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可燃物粘結剤を含む鋳物砂を焙焼させる焙焼炉内に、該
   鋳物砂を流動状態で焙焼する流動焙焼部と、この流動焙
   焼部の直下に前記焙焼された鋳物砂を堆積する堆積部と
   、この堆積部内の前記焙焼された鋳物砂と熱交換させて
   内部の流動空気を鋳物砂の自燃焙焼可能温度まで上昇さ
   せる熱交換器と、この熱交換器の端部に、前記熱交換器
   内で熱交換された流動空気を前記流動焙焼部に向けて噴
   射させる空気ノズルとを、設けてなることを特徴とする
   鋳物砂の再生装置。