WO2006019047A1 - 再生鋳物砂を製造する方法及び装置 - Google Patents

再生鋳物砂を製造する方法及び装置 Download PDF

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WO2006019047A1
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sand
roasting
roasting chamber
dredged
furnace
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PCT/JP2005/014821
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kousaku Hidaka
Hideyuki Katsuragawa
Original Assignee
Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd. filed Critical Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/10—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by dust separating

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing reclaimed sediment sand.
  • iron or aluminum frame parts are manufactured by sand mold forging using a sand mold formed from sand.
  • the dredged sand used for the dredging is reused in the sand dredging by collecting and reclaiming it.
  • An organic binder such as cabbage having caking properties may be added to the glazed sand.
  • the shape of the mold formed from the sand is suitably maintained.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 63-180340
  • the inorganic component (bentonite) mixed in the slag sand is not removed by roasting, and the reclaimed slag sand in which the inorganic component remains is recovered.
  • Inorganic components remaining in the reclaimed sediment sand reduce the strength of the sand mold formed from the regenerated sediment sand. It is a cause. For this reason, it was indispensable to perform a separate process for polishing the grains of the glazed sand after the roasting of the glazed sand, resulting in low regeneration efficiency.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing an efficient and high-quality reclaimed sediment sand.
  • One aspect of the present invention provides a method for producing reclaimed dredged sand comprising the steps of preparing dredged sand and regenerating the dredged sand.
  • the regenerating step is a step of bringing the dredged sand into the furnace, and blowing up the dredged sand to the upper part of the furnace with an air flow of 0.8 mZs or more while roasting the dredged sand. Process.
  • the furnace is a circulating flow furnace.
  • Another aspect of the present invention provides a method for producing reclaimed dredged sand comprising the steps of preparing dredged sand and regenerating the dredged sand.
  • the regenerating step includes a step of bringing the clay sand into a furnace having a roasting chamber, and a roasting temperature of 0.8 mZs or more in the roasting chamber while roasting the sand sand at 600 ° C or higher. Supplying an air flow to blow most of the clay sand up to the upper part of the roasting chamber, and transferring the blown sand sand together with the air flow to the roasting chamber force separation device Process.
  • the regenerating step further includes a step of separating the blown-up soot sand from a combustion gas force generated in the roasting chamber, and the separated soot sand from the separation device.
  • a step of transferring to the roasting chamber and further comprising a step of repeating the step of blowing, the step of transferring to the separation device, the step of separating, and the step of transferring to the roasting chamber.
  • the wind speed of the airflow is preferably 1.5 mZs or more.
  • the dredged sand is a used dredged sand used for forging, a dredged sand having a quality other than the standard, an unnecessary dredged sand, or a sand mold that has failed in shaping. Used sand.
  • a roasting apparatus having a roasting chamber for roasting dredged sand and the dredged air with an air flow of 0.8 mZs or more during roasting of the dredged sand.
  • An apparatus for producing reclaimed sediment sand comprising a blower that blows most of the material sand upward in the roasting chamber.
  • a part of the blown up sand is transferred to the roasting chamber.
  • a circulation path is further provided for returning from the upper part to the lower part of the roasting chamber through the outside of the roasting chamber.
  • the circulation path includes a communication pipe connected to an upper part of the roasting chamber, a separation device connected to the communication pipe and separating the blown-up blown-up sand sand from the combustion gas force generated in the roasting chamber; And a delivery pipe for connecting the separating device and a lower portion of the roasting chamber and returning the sand sand separated by the separating device to the roasting chamber.
  • the roasting chamber has a lower part and an upper part wider than the lower part.
  • FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for producing reclaimed sediment sand according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for producing reclaimed sediment sand according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the particle size index of reclaimed sediment sand produced using the reclaimed sediment sand production apparatus of FIGS. 1 and 2 and the wind velocity of the air flow during roasting.
  • FIG. 4 A graph showing the relationship between the loss and bending strength of the reclaimed dredged sand produced using the reclaimed dredged sand production apparatus of Figs. 1 and 2 and the wind speed of the air flow during roasting. .
  • FIG. 5 A graph showing the change in the particle size index and one wind speed curve of reclaimed sediment sand according to the amount of sand.
  • FIG. 6 A graph showing the change in the one-speed curve for the loss of ignition of reclaimed sediment sand according to the amount of sand.
  • FIG. 7 A graph showing the change in the bending strength-one-wind speed curve of reclaimed sediment sand according to the amount of sand.
  • Dredged sand is sand used for forged molds (sand molds).
  • the dredged sand (used dredged sand) that constitutes the sand mold used in the forging is collected and recycled.
  • Used dredged sand contains almost no water and contains 0.1 to 10% by mass of organic components.
  • the binder contained in the glazed sand is a phenolic organic binder, an inorganic binder such as water glass or bentonite, and a general binder such as clay, and is not particularly limited.
  • the method for producing glazed sand according to the first embodiment is suitable for reclaiming glazed sand containing an organic binder.
  • the method for producing reclaimed sand of the first embodiment is formed by a thermosetting molding method such as a shell mold method or a self-hardening molding method such as a cold box method in which the sand is self-cured at room temperature. It is suitable for reclaiming the sand used in the sand mold.
  • the method for producing reclaimed sand can be used for reclaiming sand that has been used in sand molds formed by methods other than the cold box method and the shell mold method.
  • a soot sand mixed with additive components so-called resin-coated sand
  • the additive component are a binder such as phenol resin, a curing accelerator such as hexamethylenetetramine, and a lubricant such as calcium stearate.
  • Resin coated sand contains little water and contains 0.1 to 10% by weight of organic components.
  • the reclaiming of the sand is merely meant to re-activate the sand used for smelting to a state where it can be reused for the formation of sand molds. It also means preparing the shark sand into a shark sand that can be used to form a sand jar. Examples of unused dredged sand are resin-coated sand with non-standard quality, unnecessary resin-coated sand, and resin-coated sand used in sand molds that have failed to be molded. An example of a resin-coated sand having non-standard quality is a resin-coated sand with poor strength.
  • the binder used for forming the sand mold and the reclaimed sediment sand from which inorganic components mixed during the collection of the used sand sand are removed are obtained.
  • This reclaimed dredged sand can be suitably reused to form a new sandstone mold.
  • the method for producing reclaimed dredged sand according to the first embodiment regenerates the dredged sand by blowing air to the upper part of the furnace by supplying an air flow (blowing air) into the furnace while roasting the dredged sand.
  • air flow blowing air
  • the reclaiming process of dredged sand can be carried out by notch type or continuous type. General Therefore, it is efficient to perform the regeneration process continuously.
  • the sand is roasted at 600 ° C or higher.
  • a preferable roasting temperature is 700 ° C or higher, and a more preferable roasting temperature is 800 ° C or higher.
  • the roasting temperature temperature of dredged sand
  • the atmospheric temperature in the furnace may be regarded as the temperature of dredged sand.
  • the wind speed is determined so that most grains of the glazed sand float on the upper portion of the roasting chamber and the glazed sand does not accumulate on the bottom of the roasting chamber.
  • the sand is blown up in the furnace by an air flow having a wind speed of 0.8 mZs or more.
  • the blown-up sand particles are polished by violent collision with each other.
  • unnecessary components such as a binder adhering to the surface of the glazed sand particles are peeled off, and the shape and size of the glazed sand particles are adjusted.
  • the wind speed of the air current is preferably lmZs or more, more preferably 1.5 mZs or more.
  • the regenerator includes a circulating fluidized furnace 11 for roasting while circulating the sand.
  • the circulating fluidized furnace 11 includes, for example, a roasting device 12 having a cylindrical roasting chamber, a separation device 13 (for example, a cyclone structure), a delivery pipe 14, and a blower connected to the bottom of the roasting device 12. And a blower 16 including a pipe.
  • the blower 16 supplies an air flow to the roasting chamber through the blower pipe.
  • a carry-in port 15 is provided for carrying the sand in the roasting room.
  • the glazed sand is roasted in a roasting chamber by a panner (not shown).
  • the communication pipe 17 communicates the upper part of the roasting chamber and the separation device 13.
  • Separation device 13 separates combustion gas generated from roasting of the sediment sand and the sediment sand.
  • the delivery pipe 14 communicates the lower part of the separation device 13 with the lower part of the roasting chamber. Grain sand particles separated from the combustion gas by the separator 13 pass through the delivery pipe 14. Returned to the roasting room.
  • the communication pipe 17, the separation device 13, and the delivery pipe 14 function as a circulation path provided outside the roasting chamber.
  • the dredged sand is preliminarily baked at 100 ° C or higher in a baking furnace (not shown).
  • a predetermined amount of dredged sand is carried into the roasting device 12 through the carry-in entrance 15.
  • the dredged sand may be carried into the roasting device 12 continuously or intermittently. In one embodiment, the input of the sand is 1 Ot per hour.
  • the dredged sand carried into the roasting device 12 is blown up by the air flow supplied from the blower 16 while being roasted in the roasting device 12 by the heat of the panner.
  • Unnecessary components such as a binder adhering to the sand are burned by roasting, and combustion gas is generated. Some organic components that cannot be removed from unnecessary components such as binders may remain on the surface of the sand particles. If green sand is mixed with the collected sand, bentonite contained in the green sand remains without being removed by roasting.
  • the sand particles float up to the upper part of the roasting chamber by an air flow having a predetermined wind speed (0.8 mZs or more) and collide with each other violently. It is polished by colliding with the wall of the baking machine 12. Due to this collision, unnecessary components such as bentonite remaining in the sand are peeled off by the surface force of the sand.
  • the wind speed of the air flow can be calculated by the following equation, which can be measured directly by installing a wind speed sensor in the roasting chamber.
  • VI is the velocity of the air flow measured at measurement position A of the blower 16 blower tube.
  • A1 is a cross-sectional area at the measurement position A of the blower tube of the blower 16.
  • B is the area of the bottom of the roasting room.
  • a part of the air flow blown up by the roasting device 12 is supplied again into the roasting device 12 from the roasting device 12 via the separation device 13 and the delivery pipe 14.
  • the separation device 13 After some of the sand is blown up in the roasting device 12, it is sent to the separation device 13 through the communication pipe 17 together with the combustion gas.
  • the separation device 13 separates the sediment sand from the combustion gas.
  • the separated combustion gas is diffused to the atmosphere through a treatment device (not shown), and the separated sediment is sent to the roasting device 12 through the delivery pipe 14.
  • the sand particles are collided with each other when moving through the communication pipe 17, the separation device 13, and the delivery pipe 14, which are not polished only in the roasting chamber. Polished. Further, the sand particles move while colliding with the inner surfaces of the communication pipe 17, the separator 13 and the delivery pipe 14. Therefore, the circulating fluidized furnace 11 can efficiently produce reclaimed sediment sand by continuously polishing the sediment sand.
  • the regeneration process of the first embodiment includes blowing up the sand with an air flow having a wind speed of 0.8 mZs or more while roasting the sand in the roasting apparatus 12.
  • the sand particles blown up by the air flow are sufficiently polished by the collision between the grains and the inner wall surface of the roasting device 12.
  • unnecessary components such as a binder adhering to the surface of the glazed sand particles can be peeled off, and the shape of the glazed sand particles can be improved.
  • the surface of the dredged sand grains is polished while roasted.
  • the sand is roasted after it is roasted as in the conventional regeneration method. There is no need to perform a separate polishing step. That is, in the first embodiment, the roasting step and
  • the polishing step is performed simultaneously. For this reason, the work process is simplified and the work time is shortened.
  • the sediment sand is regenerated using the circulating fluidized furnace 11 in which the air flow circulates inside the roasting chamber.
  • the sand particles are circulated at least once in the circulating fluidized furnace 11 while being polished by the air flow. Therefore, the circulating fluidized furnace 11 can efficiently polish the sand.
  • the sand is roasted at a high temperature of 600 ° C or higher. For this reason, the organic components such as the binder adhering to the surface of the sediment sand are almost completely burned and removed from the sediment sand.
  • the regenerator includes a roasting furnace 21.
  • the roasting furnace 21 includes, for example, a roasting device 22 having a cylindrical roasting chamber and an air blower connected to the lower portion of the roasting device 22 that supplies an air flow with a wind speed of 0.8 mZs or more to the roasting chamber. Includes blower 16 with tube.
  • the regenerator does not have a separator 13 (see Fig. 1).
  • a carry-in port 15 is formed for carrying the clay sand into the roasting chamber.
  • a panner (not shown) for roasting the sand is disposed on the side of the roasting device 22 .
  • the dredged sand particles are blown up to the top of the roasting chamber and then dropped to the bottom of the roasting chamber without being sent to the separation device 13 (see Fig. 1).
  • the roasting chamber has a relatively wide upper part and a relatively narrow lower part.
  • the roasting room having a relatively wide upper portion has the effect of facilitating the floating and spreading of the sand and increasing the collision efficiency of the sand.
  • Cargo sand is carried into the roasting chamber from the carry-in entrance 15 at a rate of 10 tons per hour.
  • Blower 16 Force The sand is roasted by the heat of the panner while supplying an air flow with a wind speed of 8 mZs or more to the roasting chamber. Most of the sand grains are blown up to the upper part of the roasting chamber by air flow. The air velocity is measured or calculated as described in the first embodiment.
  • the dredged sand was recovered from the sand mold used for the forging.
  • the sediment sand It was carried into each of the circulating fluidized furnace 1 1 and the roasting furnace 21 having a processing capacity of 2 tZh.
  • the reclaimed dredged sand was produced by roasting at 700 ° C for 1 hour while floating the dredged sand in the air flow.
  • the particle size index is an index of the size of the sand grains.
  • the particle size index was calculated according to the AFS coefficient standard defined in JACT test method S-1 (particle size test method for dredged sand). The higher the particle size index, the better the quality of the reclaimed sand because it is better polished.
  • the loss on ignition is an indicator showing the degree of mass change of the sediment sand generated when pyrolyzing and burning. The smaller the loss on ignition, the less foreign material has adhered to the reclaimed sand.
  • the ignition loss was measured in accordance with JACT test method S-2 (Test method for loss on ignition of dredged sand). Specifically, the free water in the sand is removed according to JIS Z 2601. Place 10 g (W) of accurately weighed sand in a crucible. This crucible is placed in an electric furnace preheated to 1000 ° C for 15 minutes.
  • the flexural strength was rapidly improved by roasting the sand while floating the sand with an air flow of 0.8 mZs or higher.
  • the resin-coated sand produced by reclaimed dredged sand that has been roasted while levitating the dredged sand with an air flow at a wind speed of 0.8 mZs or more is suitable for producing dredged molds having good strength.
  • the wind speed is in the range of 1.5 to 3mZs
  • Using the circulating fluidized furnace 11 rather than the roasting furnace 21 was reassuring that reclaimed clay sand capable of producing a mold with high bending strength could be obtained. The reason for this is presumed to be the force to obtain reclaimed clay sand with a small particle size because the impact force between the sand grains in the circulating fluidized furnace 11 is higher than that of the roasting furnace 21.
  • a roasting furnace 21 having a roasting chamber with a volume of 40 m 3 was prepared.
  • the amount of dredged sand carried into the roasting chamber was changed (0.5t, lt, 1.5t) to regenerate dredged sand.
  • the physical properties of the reclaimed dredged sand were measured in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 The measured values of Example 1 were used for the physical properties of the regenerated dredged sand obtained when it was loaded. The results are shown in FIGS.
  • the circulating fluidized furnace 11 in FIG. 1 and the roasting furnace 21 in FIG. The physical properties of the recycled dredged sand were measured. The effect of roasting temperature of dredged sand on the physical properties of reclaimed dredged sand was evaluated. The results are shown in Table 1 below.
  • the sand temperature in the furnace in Table 1 is the temperature of the sand in the circulating fluidized furnace 11 and the roasting furnace 21.
  • the amount of sand in the furnace is the mass of the sediment sand carried into the circulating fluidized furnace 11 and the roasting furnace 21.
  • Test Example 1 where the sand temperature in the furnace was higher than Test Example 3, a slight improvement in physical properties was observed. The reason for this is presumed that by roasting the glazed sand at 900 ° C, unnecessary components such as binders that could not be removed at 700 ° C could be removed.
  • the blower 16 of the blower 16 is not limited to the bottom of the roasting chamber, and may be connected to the upper part or the central part of the roasting apparatuses 12 and 22. In this case, the grains of the glazed sand collide with each other more frequently and with a higher collision force by the air flow supplied from various directions in the roasting chamber. Therefore, the polishing effect is improved.

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Abstract

高品質の再生鋳物砂を製造する方法。本発明の方法では、鋳物砂は焙焼室で焙焼されながら、空気流により焙焼室の上部に吹き上げられる。鋳物砂の粒は焙焼室の上部に浮上して、互いに衝突して研磨される。空気流の風速が０．８ｍ／ｓ以上であるときに、鋳物砂から不要成分が効果的に除去されて、高品質の再生鋳物砂が得られる。一実施形態では、大部分の鋳物砂が空気流によって焙焼室の上部に浮上され、浮上した鋳物砂の一部は、焙焼室の上部から焙焼室の外部の循環経路を通って焙焼室の下部に戻される。

Description

明 細 書
再生铸物砂を製造する方法及び装置
技術分野
[0001] 本発明は、再生铸物砂を製造する方法及び装置に関する。
背景技術
[0002] 一般に、鉄やアルミニウム製の铸物部品は、砂から形成された砂铸型を用いる砂型 铸造によって製造される。铸型に使用された铸物砂は、回収して再生することにより 砂铸型に再使用される。
[0003] 铸物砂には、粘結性を有する榭脂等の有機粘結剤が添加されることがある。有機 粘結剤の添加により、铸物砂から成形された铸型の形状は好適に保持される。
[0004] 中子に使用される铸物砂に有機粘結剤を用い、外铸型として生型砂を使用した場 合、当該中子を構成する铸物砂だけを回収することは困難である。そのため、回収し た铸物砂には、ベントナイト等の無機成分を含んだ生型砂が混入してしまう。
[0005] 従来の铸物砂は、焙焼炉において铸物砂を焙焼する工程と、焙焼された铸物砂を 研磨する工程によって再生される。焙焼工程では、铸物砂は 600°C以上に加熱され る。加熱により、铸物砂の粒の表面に付着した榭脂等の有機成分が除去される。研 磨工程では、焙焼工程で除去されずに铸物砂の粒の表面に残った有機成分や無機 成分が剥離されるとともに、铸物砂の粒の形状が整えられる。
[0006] 従来の铸物砂の再生方法の一例として、焙焼炉内で铸物砂を焙焼するときに、铸 物砂の焙焼熱で焙焼炉内の空気流を継続的に加熱することが提案されている（特許 文献 1参照)。この再生方法によれば、空気流の温度低下が抑制されて、铸物砂中 の有機成分の燃焼を促進することができる。
特許文献 1：特開昭 63 - 180340号公報
発明の開示
[0007] ところが、上記従来の铸物砂の再生方法では、铸物砂に混入した無機成分 (ベント ナイト）は焙焼で除去されず、無機成分の残留した再生铸物砂が回収される。再生铸 物砂に残留した無機成分はその再生铸物砂で形成された砂铸型の強度を低下させ る一因である。そのため、铸物砂の焙焼後に、铸物砂の粒を研磨する工程を別途行 なうことが不可欠であり、再生効率が低力つた。
[0008] 本発明の目的は、効率的で品質の高い再生铸物砂を製造する方法及び装置を提 供することにある。
[0009] 本発明の一態様は、铸物砂を用意する工程と、前記铸物砂を再生する工程とを備 える再生铸物砂の製造方法を提供する。前記再生する工程は、前記铸物砂を炉に 搬入する工程と、前記铸物砂を焙焼しつつ、 0. 8mZs以上の風速の空気流で前記 铸物砂を前記炉内の上部に吹き上げる工程とを含む。
[0010] 一実施形態では、前記炉は循環流動炉である。
[0011] 本発明の別の態様は、铸物砂を用意する工程と、前記铸物砂を再生する工程とを 備える再生铸物砂の製造方法を提供する。前記再生する工程は、前記铸物砂を焙 焼室を有する炉に搬入する工程と、前記铸物砂を 600°C以上で焙焼しつつ、前記焙 焼室に 0. 8mZs以上の風速の空気流を供給して、前記铸物砂の大部分を前記焙 焼室内の上部に吹き上げる工程と、吹き上げられた前記铸物砂を前記空気流ととも に前記焙焼室力 分離装置に移送する工程とを含む。
[0012] 一実施形態では、前記再生する工程は更に、吹き上げられた前記铸物砂を前記焙 焼室内で発生した燃焼ガス力 分離する工程と、分離された前記铸物砂を前記分離 装置から前記焙焼室に移送する工程とを含み、前記吹き上げる工程、前記分離装置 に移送する工程、前記分離する工程、及び前記焙焼室に移送する工程を繰り返す 工程とを更に備える。
[0013] 前記空気流の風速は 1. 5mZs以上であることが好ましい。
[0014] 一実施形態では、前記铸物砂は、铸造に使用された使用済み铸物砂、規格外の 品質を有する铸物砂、不要な铸物砂、または造型に失敗した砂铸型に使用された铸 物砂である。
[0015] 本発明の更なる態様は、铸物砂を焙焼する焙焼室を有する焙焼装置と、前記铸物 砂の焙焼中に、 0. 8mZs以上の風速の空気流で前記铸物砂の大部分を前記焙焼 室内の上部に吹き上げるブロアとを備える再生铸物砂の製造装置である。
[0016] 一実施形態の製造装置は、吹き上げられた前記铸物砂の一部を、前記焙焼室の 上部から前記焙焼室の外部を通って前記焙焼室の下部に戻す循環経路を更に備え る。前記循環経路は、前記焙焼室の上部に接続された連通管と、前記連通管に接続 され、吹き上げられた前記铸物砂を前記焙焼室内で発生した燃焼ガス力 分離する 分離装置と、前記分離装置と前記焙焼室の下部とを接続し、前記分離装置で分離さ れた前記铸物砂を前記焙焼室へ戻す送出管とを含む。
[0017] 一実施形態では、前記焙焼室は下部と、前記下部よりも広い上部とを有する。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の第 1実施形態に従う再生铸物砂の製造装置の概略図。
[図 2]本発明の第 2実施形態に従う再生铸物砂の製造装置の概略図。
[図 3]図 1及び 2の再生铸物砂の製造装置を使用して製造された再生铸物砂の粒度 指数と、焙焼中の空気流の風速との関係を示すグラフ。
[図 4]図 1及び 2の再生铸物砂の製造装置を使用して製造された再生铸物砂の強熱 減量及び曲げ強度と、焙焼中の空気流の風速との関係を示すグラフ。
[図 5]再生铸物砂の粒度指数一風速曲線の砂量による変化を示すグラフ。
[図 6]再生铸物砂の強熱減量一風速曲線の砂量による変化を示すグラフ。
[図 7]再生铸物砂の曲げ強度一風速曲線の砂量による変化を示すグラフ。
発明を実施するための最良の形態
[0019] (第 1実施形態）
以下、本発明の第 1実施形態に従う再生铸物砂の製造方法を説明する。
[0020] 铸物砂は铸造の铸型 (砂铸型）に使用される砂である。铸造に使用された砂铸型を 構成する铸物砂 (使用済み铸物砂）は、回収されて再生される。使用済み铸物砂は、 水分をほとんど含有せず、 0. 1〜10質量％の有機成分を含有している。铸物砂に含 まれる粘結剤は、フエノール系の有機粘結剤、水ガラスやベントナイト等の無機粘結 剤、及び粘土等の一般的な粘結剤であり、特に限定されない。第 1実施形態の再生 铸物砂の製造方法は、有機粘結剤を含んだ铸物砂を再生するのに好適である。第 1 実施形態の再生铸物砂の製造方法は、シェルモールド法のような熱硬化性造型法 や、铸物砂を常温で自硬化させるコールドボックス法のような自硬性造型法によって 形成された砂铸型に使用された铸物砂を再生するのに好適である。第 1実施形態の 再生铸物砂の製造方法は、コールドボックス法及びシェルモールド法以外の方法で 形成された砂铸型に使用された铸物砂の再生に使用することができる。
[0021] 以下、シェルモールド法によって形成された砂铸型に使用された铸物砂を説明す る。
[0022] シェルモールド法では、砂铸型を形成するのに、添加成分の混合された铸物砂、 いわゆるレジンコーテッドサンドが用いられる。添加成分の例は、フエノールレジン等 の粘結剤、へキサメチレンテトラミン等の硬化促進剤、及び、ステアリン酸カルシウム 等の滑剤である。レジンコーテッドサンドは、水分をほとんど含有せず、 0. 1〜10質 量％の有機成分を含有して ヽる。
[0023] シェルモールド法による铸型の形成を説明する。 200〜300°Cの金型内にレジンコ 一テッドサンドを充填する。金型内でレジンコーテッドサンドを硬化させることにより铸 型が形成される。レジンコーテッドサンドは主に中子の材料として使用される。外铸型 の材料としては、ベントナイトのような粘結剤を含有する生型砂が使用される。
[0024] 本明細書では、铸物砂の再生は、铸造に使用された铸物砂を砂铸型の形成に再 利用可能な状態に再活性化させることを意味するだけでなぐ未使用の铸物砂を砂 铸型の形成に利用可能な铸物砂に調製することも意味する。未使用の铸物砂の例 は、規格外の品質を有するレジンコーテッドサンド、不要なレジンコーテッドサンド、 及び造型に失敗した砂铸型に使用されたレジンコーテッドサンドである。規格外の品 質を有するレジンコーテッドサンドの例は、強度不良のレジンコーテッドサンドである 。本発明の再生工程によって、砂铸型の形成に使用された粘結剤や、使用済み铸 型砂の回収時に混入した無機成分の除去された再生铸物砂が得られる。この再生 铸物砂は、新しい砂铸型の形成に好適に再使用することができる。
[0025] 以下に、第 1実施形態の再生铸物砂の製造方法について説明する。
[0026] 第 1実施形態の再生铸物砂の製造方法は、铸物砂を焙焼させつつ、炉内に空気 流 (吹き上げ空気)を供給して铸物砂を炉内の上部に吹き上げる再生工程を含む。 炉内に搬入される铸物砂の量は、特に限定されないが、铸物砂の大部分が焙焼室 の上部に吹き上げられて、铸物砂が焙焼室の底に堆積しない程度の量に調整される のが好ましい。铸物砂の再生工程は、ノ ツチ式や連続式で行なうことができる。一般 的には連続的に再生工程を行なうのが効率的である。
[0027] 铸物砂は 600°C以上で焙焼される。好ましい焙焼温度は 700°C以上であり、さらに 好ましい焙焼温度は 800°C以上である。焙焼温度 (铸物砂の温度）が 600°C未満の 場合には、铸物砂の粒の表面に付着した粘結剤等の不要成分の不完全燃焼が生じ 、不要成分は十分に燃焼されない。この場合、低品質の黒ィ匕した再生砂が得られる ことがある。铸物砂の温度を直接測定できない場合、炉内の雰囲気温度を铸物砂の 温度とみなしてもよい。
[0028] 風速は铸物砂の大部分の粒を焙焼室の上部に浮上させて、铸物砂が焙焼室の底 に堆積しないように決められる。第 1実施形態では、铸物砂は、 0. 8mZs以上の風 速を有する空気流により炉内で吹き上げられる。吹き上げられた铸物砂の粒同士は 互いに激しく衝突し合うことで研磨される。これにより、铸物砂の粒の表面に付着した 粘結剤等の不要成分が剥離され、また、铸物砂の粒の形状や寸法が整えられる。空 気流の風速は、好ましくは lmZs以上、さらに好ましくは 1. 5mZs以上である。空気 流の風速が 0. 8mZs未満の場合には、铸物砂の粒同士の衝突頻度が低くなり、铸 物砂の粒の表面の研磨が不十分になることがある。空気流の風速が高 、ほど铸物砂 の研磨効果は向上する。空気流の風速に上限はないが、铸物砂の再生装置の構造 上、 15mZsを超える風速の空気流は実用的でない。
[0029] 以下、図 1を参照して、本発明の第 1実施形態に従う铸物砂の再生装置すなわち 再生铸物砂の製造装置を説明する。
[0030] 再生装置は、铸物砂を循環させながら焙焼する循環流動炉 11を備える。
[0031] 循環流動炉 11は、例えば円筒状の焙焼室を有する焙焼装置 12と、分離装置 13 ( 例えばサイクロン構造)と、送出管 14と、焙焼装置 12の底に接続された送風管を含 むブロア 16とを備える。ブロア 16は送風管を通して焙焼室に空気流を供給する。焙 焼装置 12の側部には焙焼室に铸物砂を搬入するための搬入口 15が設けられてい る。铸物砂はパーナ（図示略）によって焙焼室で焙焼される。連通管 17は焙焼室の 上部と分離装置 13とを連通する。分離装置 13は铸物砂の焙焼によって発生する燃 焼ガスと铸物砂とを分離する。送出管 14は分離装置 13の下部と焙焼室の下部とを 連通する。分離装置 13にて燃焼ガスから分離された铸物砂の粒は送出管 14を通つ て焙焼室に戻される。連通管 17、分離装置 13、及び送出管 14は、焙焼室の外部に 設けられた循環経路として機能する。
[0032] 循環流動炉 11を用いて铸物砂を再生する場合には、まず、铸型に使用された铸物 砂を回収する。中子に使用される铸物砂の粘結剤として有機粘結剤が用いられ、外 铸型として生型砂が使用された場合、中子だけを回収しょうとしても当該中子を構成 する铸物砂に、焙焼で除去できな!、無機成分 (ベントナイト)を含んだ生型砂が混入 してしまう。
[0033] 铸物砂を回収した後、この铸物砂を予め焼炉（図示せず）内において 100°C以上 で予備焙焼する。次に、所定量の铸物砂を搬入口 15を通じて焙焼装置 12内へ搬入 する。铸物砂は焙焼装置 12内へ連続的にまたは間欠的に搬入してもよい。一実施 形態の铸物砂の投入量は 1時間当たり 1 Otである。焙焼装置 12内に搬入された铸物 砂はパーナの熱により焙焼装置 12内で焙焼されつつ、ブロア 16から供給される空気 流により吹き上げられる。
[0034] 铸物砂に付着した粘結剤等の不要成分は焙焼によって燃焼され、燃焼ガスが発生 する。粘結剤等の不要成分のうち除去できな力つた一部の有機成分が铸物砂の粒 の表面に残存することがある。回収した铸物砂に生型砂が混入している場合には、 生型砂に含まれるベントナイトは焙焼によって除去されずに残る。
[0035] 第 1実施形態では、铸物砂の粒は、所定の風速 (0. 8mZs以上）の空気流によつ て焙焼室の上部に浮上して、互いに激しく衝突し合ったり、焙焼装置 12の壁面に衝 突したりして研磨される。この衝突により、铸物砂に残留するベントナイト等の不要成 分は铸物砂の粒の表面力 剥がれる。
[0036] 空気流の風速は、焙焼室内に風速センサを設置して直接に測定することができる 力 次式で算出することもできる。
[0037] 空気流の風速 =V1 XA1ZB
VIはブロア 16の送風管の計測位置 Aで測定された空気流の速度である。 A1はブロ ァ 16の送風管の計測位置 Aにおける断面積である。 Bは焙焼室の底部の面積であ る。
[0038] 上記のように铸物砂が吹き上げられた場合、焙焼により除去しきれな力つた有機成 分も铸物砂の粒の表面力 剥がされる。铸物砂の粒同士が擦れ合う結果、铸物砂の 粒が削られて粒径力 、さくなる。このようにして、形状の改善された高品質の再生铸 物砂が得られる。
[0039] 焙焼装置 12にて铸物砂を吹き上げた空気流の一部は、焙焼装置 12から分離装置 13及び送出管 14を経て再び焙焼装置 12内に供給される。
[0040] 一部の铸物砂は、焙焼装置 12内で吹き上げられた後、燃焼ガスとともに連通管 17 を通じて分離装置 13に送られる。分離装置 13は铸物砂と燃焼ガスとを分離させる。 分離された燃焼ガスは処理装置（図示略)を通じて大気に放散され、分離された铸物 砂は、送出管 14を通じて焙焼装置 12に送られる。
[0041] 第 1実施形態では、铸物砂の粒は、焙焼室内だけで研磨されるのではなぐ連通管 17、分離装置 13及び送出管 14を移動するときにも互いに衝突し合うことで研磨され る。また、铸物砂の粒は連通管 17、分離装置 13及び送出管 14の内面に衝突しなが ら移動する。よって、循環流動炉 11は铸物砂を連続的に研磨することで、再生铸物 砂を効率的に製造することができる。
[0042] 焙焼装置 12内に搬入された铸物砂の粒は、循環流動炉 11の内部を循環する空気 流により、連続的に相互衝突して研磨されながら流動し、焙焼装置 12内に送られる。 铸物砂は、循環流動炉 11内を少なくとも 1回循環することで再生される。第 1実施形 態によれば、粘結剤等の不要成分の焙焼とともに研磨処理が好適に施された高品質 の再生铸物砂が得られる。
[0043] 第 1実施形態によれば、以下の利点が得られる。
[0044] 第 1実施形態の再生工程は、焙焼装置 12内に搬入された铸物砂を焙焼させつつ 、 0. 8mZs以上の風速を有する空気流により铸物砂を吹き上げることを含む。空気 流により吹き上げられた铸物砂の粒は、粒同士の衝突及び焙焼装置 12の内壁面と の衝突により十分に研磨される。これにより、铸物砂の粒の表面に付着した粘結剤等 の不要成分を剥離することができるとともに、铸物砂の粒の形状を改善することがで きる。
[0045] 第 1実施形態の再生铸物砂の製造方法によれば、铸物砂は焙焼されながら、铸物 砂の粒の表面が研磨される。従来の再生方法のように铸物砂を焙焼した後に铸物砂 を研磨する工程を別途行なう必要はない。すなわち、第 1実施形態では、焙焼工程と
、研磨工程とが同時に行なわれる。このため、作業工程は簡略化され、作業時間は 短縮される。
[0046] 焙焼室の内部で空気流が循環する循環流動炉 11を用いて铸物砂は再生される。
空気流によって、铸物砂の粒は互いに研磨されながら循環流動炉 11内を少なくとも 1回は循環する。従って、循環流動炉 11は铸物砂を効率良く研磨することができる。
[0047] 铸物砂は 600°C以上の高温で焙焼される。このため、铸物砂の粒の表面に付着し た粘結剤等の有機成分はほぼ完全に燃焼され、铸物砂カゝら除去される。
[0048] (第 2実施形態）
以下、本発明の第 2実施形態に従う再生铸物砂の製造方法及び装置を説明する。
[0049] まず、図 2を参照して、第 2実施形態の铸物砂の再生装置すなわち再生铸物砂の 製造装置を説明する。再生装置は焙焼炉 21を含む。焙焼炉 21は、例えば円筒状の 焙焼室を有する焙焼装置 22と、焙焼室に 0. 8mZs以上の風速の空気流を供給す る、焙焼装置 22の下部に接続された送風管を含むブロア 16とを含む。再生装置は 分離装置 13 (図 1参照)を備えていない。焙焼装置 22の側部には、焙焼室に铸物砂 を搬入するための搬入口 15が形成されている。焙焼装置 22の側部には、铸物砂を 焙焼するためのパーナ（図示略)が配置されている。第 2実施形態の焙焼炉 21では、 铸物砂の粒は焙焼室の上部に吹き上げられた後、分離装置 13 (図 1参照）に送られ ることなく、焙焼室の底に落下する。焙焼室は比較的広い上部と、比較的狭い下部と を有する。比較的広い上部を有する焙焼室は、铸物砂の浮上と拡散を容易にし、铸 物砂の粒の衝突効率を高める作用を有する。
[0050] 焙焼炉 21を用いた铸物砂の再生例を説明する。
[0051] 铸物砂を 1時間当たり 10tの割合で搬入口 15から焙焼室内へ搬入する。ブロア 16 力 0. 8mZs以上の風速の空気流を焙焼室に供給しながら、铸物砂をパーナの熱 により焙焼する。大部分の铸物砂の粒は空気流によって焙焼室内の上部に吹き上げ られる。空気流の風速は第 1実施形態で説明したようにして測定あるいは算出される
[0052] 铸物砂の粒は焙焼室の上部で互いに激しく衝突し、また、焙焼室の内面にも衝突 する。铸物砂に残留する粘結剤等の不要成分は铸物砂力 剥離されて除かれる。铸 物砂の粒の相互衝突により、铸物砂の粒の形状と寸法が整えられ、形状の改善され た高品質の再生铸物砂が得られる。
[0053] 実施例 1
(再生铸物砂の製造）
铸造に使用された砂铸型から铸物砂を回収した。処理能力 2tZhの循環流動炉 1 1及び焙焼炉 21の各々に铸物砂 Itを搬入した。循環流動炉 11及び焙焼炉 21の各 々において、铸物砂を空気流で浮上させながら、 700°Cで 1時間焙焼し、再生铸物 砂を製造した。
[0054] (再生铸物砂の物性）
焙焼中の空気流の風速と、再生铸物砂の物性との関係を調べた。結果を図 3及び 図 4に示す。
[0055] (粒度指数）
粒度指数は铸物砂の粒の大きさの指標である。 JACT試験法 S— 1 (铸物砂の粒度 試験法）に定められた AFS系数基準に従って粒度指数を算出した。粒度指数が高 いほど研磨が良くされているため再生铸物砂の品質は高い。
[0056] (強熱減量）
強熱減量は、熱分解及び燃焼したときに生じる铸物砂の質量変化の程度を示す指 標である。強熱減量が小さ 、ほど再生铸物砂に付着した異物は少な 、。 JACT試験 法 S— 2 (铸物砂の強熱減量試験法）に準拠して強熱減量を測定した。具体的には、 铸物砂の遊離水分を JIS Z 2601に準拠して除去する。正確に秤量した铸物砂 10 g (W )をるつぼに入れる。このるつぼを、予め 1000°Cに加熱した電気炉で 15分間
1
放置する。引き続き、るつぼを 45分間強熱する。電気炉から取り出したるつぼをデシ ケータ内で室温まで放冷する。その後、铸物砂の質量 (W )を測定する。強熱減量を
2
次式に従って算出した。
[0057] 強熱減量（％) =(W -W )/W X 100
1 2 1
(曲げ強度）
150°Cに予熱した再生铸物砂 7kgと、ノボラック型フエノール榭脂 (旭有機材工業 製、商品名 SP610) 175gとをワールミキサー (遠州鉄工株式会社製）内に入れ、 40 秒間混練した。へキサメチレンテトラミン 26. 3gと水 105gとを含む水溶液をワールミ キサー内の混練物に追加した。ブロワ一で送風しながら混練物の塊が崩れるまで混 練を継続した。ステアリン酸カルシウム 7gをワールミキサー内へ追カ卩し、さらに 5秒間 混練し、レジンコーテッドサンドを得た。このレジンコーテッドサンドから JIS K 6910 で規定される試験片を作製した。 JACT試験法 SM— 1 (曲げ強さ試験法）に準拠し て、試験片の曲げ強度を測定した。試験片の曲げ強度が高いほど、铸型の曲げ強度 は高い。
[0058] 図 3に示すように、図 2の焙焼炉 21で再生铸物砂を製造した場合、空気流の風速 が 0. 8mZs以上のときに、粒度指数は急激に向上した。すなわち、 0. 8mZs以上 の風速の空気流で铸物砂を浮上させながら焙焼することで、铸物砂の粒は十分に研 磨されて、高品質の再生铸物砂が得られることが分力つた。風速が 1. 5〜3mZsの 範囲内では、焙焼炉 21よりも循環流動炉 11を用いる方が、好ましい粒度指数を有す る再生铸物砂が得られることがわ力つた。この理由は、循環流動炉 11内での铸物砂 の粒同士の衝突力が焙焼炉 21のものよりも高いため、粘結剤等の不要成分が好適 に除去された力 であると推測される。
[0059] 図 4から明らかなように、図 2の焙焼炉 21で再生铸物砂を製造した場合、風速が 0.
8mZs以上のときに、強熱減量は急激に低下した。すなわち、 0. 8mZs以上の風速 の空気流で铸物砂を浮上させながら焙焼することで、その表面に粘結剤等の不要成 分のほとんど付着していない高品質の再生铸物砂が得られることが分力つた。風速 が 1. 5〜3mZsの範囲内では、焙焼炉 21よりも循環流動炉 11を用いる方が、強熱 原料の小さい再生铸物砂が得られることがわ力つた。この理由は、循環流動炉 11内 での铸物砂の粒同士の衝突力が焙焼炉 21のものよりも高いため、粘結剤等の不要 成分が好適に除去された力 であると推測される。
[0060] 曲げ強度は、 0. 8mZs以上の風速の空気流で铸物砂を浮上させながら焙焼する ことで、急激に向上した。すなわち、 0. 8mZs以上の風速の空気流で铸物砂を浮上 させながら焙焼された再生铸物砂力 製造されたレジンコーテッドサンドは、良好な 強度を有する铸型を製造するのに適している。風速が 1. 5〜3mZsの範囲内では、 焙焼炉 21よりも循環流動炉 11を用いる方が、曲げ強度の高い铸型を製造することの できる再生铸物砂が得られることがわ力つた。この理由は、循環流動炉 11内での铸 物砂の粒同士の衝突力が焙焼炉 21のものよりも高いため、粒度が小さく揃った再生 铸物砂が得られる力 であると推測される。
[0061] 実施例 2
容積が 40m3の焙焼室を有する焙焼炉 21を用意した。焙焼室内に搬入する铸物砂 の量を変更 (0. 5t、 lt、 1. 5t)して、铸物砂を再生した。再生铸物砂の物性を実施 例 1と同様に測定した。
[0062] Itの铸物砂を搬入した際に得られた再生铸物砂の物性は、実施例 1の測定値を引 用した。結果を図 5〜図 7に示す。
[0063] 図 6に示すように、焙焼室に搬入する铸物砂の量を変更した場合であっても、 0. 8 mZs以上の風速の空気流を供給すれば、強熱減量が急激に低下した再生铸物砂 が得られた。
[0064] 図 5及び図 7に示すように、焙焼室に搬入する铸物砂の量を変更した場合であって も、 0. 8mZs以上の風速の空気流を供給すれば、粒度指数及び曲げ強度が急激に 向上した再生铸物砂が得られた。
[0065] 実施例 3
図 1の循環流動炉 11及び図 2の焙焼炉 21を用いて、铸物砂を 900°Cで焙焼した。 再生铸物砂の物性を測定した。铸物砂の焙焼温度が再生铸物砂の物性に与える影 響について評価した。その結果を以下の表 1に示す。表 1の炉内砂温は、循環流動 炉 11及び焙焼炉 21内の铸物砂の温度である。炉内砂量は、循環流動炉 11及び焙 焼炉 21に搬入した铸物砂の質量である。
[0066] [表 1] 試験例 1 試験例 2 試験例 3 比較例 4
装置の形式 循環流動炉 循環流動炉 循環流動炉 焙焼炉
風速（m/s) 6 6 6 0. 3 砂温度（°C) 900 900 700 900 砂量（t) 1 1. 5 1 1 粒度指数 69. 68 70. 03 69. 35 64. 08 強熱減量 «) 0. 11 0. 09 0. 13 0. 17 曲げ強度 (Nん m2) 282 312 256 201 比較例 1では、 0. 8mZs未満の風速の空気流を供給した。铸物砂を 900°Cで焙焼 した場合、 0. 8mZsを大幅に超える風速（6mZs)を使用した試験例 1, 2では、良 好な物性を有する再生铸物砂が得られた。
[0067] 試験例 3より高い炉内砂温の試験例 1では、物性の僅かな向上がみられた。この理 由は、铸物砂を 900°Cで焙焼することにより、 700°Cでは除去することができなかった 粘結剤等の不要成分を除去することができたものと推測される。
[0068] 各実施形態は、次のように変更してもよ!/、。
[0069] ブロア 16の送風管は、焙焼室の底に限らず、焙焼装置 12, 22の上部又は中央部 に接続してもよい。この場合、铸物砂の粒は、焙焼室内において、様々な方向から供 給された空気流によって、より高頻度でより高い衝突力で互いに衝突する。よって、 研磨効果が向上する。
[0070] 以上詳述した実施形態及び実施例は本発明の趣旨を説明するためのものであり、 本発明の趣旨は請求の範囲に規定されており、実施形態及び実施例の記載に限定 解釈されるべきではない。

Claims

請求の範囲
[1] 再生铸物砂の製造方法であって、
铸物砂を用意する工程と、
前記铸物砂を再生する工程とを備え、前記再生する工程が、
前記铸物砂を炉に搬入する工程と、
前記铸物砂を焙焼しつつ、 0. 8mZs以上の風速の空気流で前記铸物砂を前記炉 内の上部に吹き上げる工程を含むことを特徴とする再生铸物砂の製造方法。
[2] 前記炉は循環流動炉であることを特徴とする請求項 1に記載の再生铸物砂の製造方 法。
[3] 再生铸物砂の製造方法であって、
铸物砂を用意する工程と、
前記铸物砂を再生する工程とを備え、前記再生する工程が、
前記铸物砂を焙焼室を有する炉に搬入する工程と、
前記铸物砂を 600°C以上で焙焼しつつ、前記焙焼室に 0. 8mZs以上の風速の空 気流を供給して、前記铸物砂の大部分を前記焙焼室内の上部に吹き上げる工程と、 吹き上げられた前記铸物砂を前記空気流とともに前記焙焼室から分離装置に移送 する工程とを含むことを特徴とする再生铸物砂の製造方法。
[4] 前記再生する工程は更に、
吹き上げられた前記铸物砂を前記焙焼室内で発生した燃焼ガス力 分離する工程と 分離された前記铸物砂を前記分離装置から前記焙焼室に移送する工程とを含み、 前記吹き上げる工程、前記分離装置に移送する工程、前記分離する工程、及び前 記焙焼室に移送する工程を繰り返す工程とを更に備えることを特徴とする請求項 3に 記載の再生铸物砂の製造方法。
[5] 前記空気流の風速は 1. 5mZs以上であることを特徴とする請求項 1または 3に記載 の再生铸物砂の製造方法。
[6] 前記铸物砂は、铸造に使用された使用済み铸物砂、規格外の品質を有する铸物砂 、不要な铸物砂、または造型に失敗した砂铸型に使用された铸物砂である請求項 1 または 3に記載の再生铸物砂の製造方法。
[7] 再生铸物砂の製造装置であって、
前記铸物砂を焙焼する焙焼室を有する焙焼装置と、
前記铸物砂の焙焼中に、 0. 8mZs以上の風速の空気流で前記铸物砂の大部分を 前記焙焼室内の上部に吹き上げるブロアとを備えることを特徴とする再生铸物砂の 製造装置。
[8] 前記焙焼室の上部に吹き上げられた前記铸物砂の一部を、前記焙焼室の上部から 前記焙焼室の外部を通って前記焙焼室の下部に戻す循環経路を更に備え、 前記循環経路は、前記焙焼室の上部に接続された連通管と、
前記連通管に接続され、吹き上げられた前記铸物砂を前記焙焼室内で発生した燃 焼ガスから分離する分離装置と、
前記分離装置と前記焙焼室の下部とを接続し、前記分離装置で分離された前記铸 物砂を前記焙焼室へ戻す送出管とを含む請求項 7の再生铸物砂の製造装置。
[9] 前記焙焼室は下部と、前記下部よりも広!、上部とを有することを特徴とする請求項 7 の再生铸物砂の製造装置。
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