JP2017131929A - 中子砂再生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
主型と呼ばれる鋳型の中に、中子を入れ、鉄等の溶融金属を流し込むことによって金属を固化形成し、最後に砂型を崩壊することによって複雑な形状が造られる。例えば、鉄の溶融温度は、約1500℃であるが、こうした高熱に耐えられるように特殊な配合の砂を使用し、半冷却後、衝撃を与えて中子を崩壊し砂を取り出す。そのため、中子1個1個がすべて消耗品となる。
中子に使用される砂は、所定の種類・大きさ等に限定され、中子に求められる特性、(イ)耐熱性が高いこと(ロ)ガス発生量が少なく、ガス抜きがあること(ハ)砂崩壊性に優れていること(ニ)コストが安いことなどである。中子砂は、現在、主にオーストラリアから輸入されている。
燃焼させてバインダを除去する方法では、無機系のバインダは、有機系のものより、融点も高く、燃焼により無機系バインダは、有機系のそれに比較し、除去することが難しく、これまでの中子砂の再生装置では、砂間にシリコンの糸が生じ、再生とは、いえない状態になってしまう場合があった。
そこで、本願発明者は、これまでの経験を踏まえ、有機バインダだけでなく無機バインダの使用済中子砂の再生装置の試作を行なった。
本願発明者は、無機バインダの融点が、有機バインダのそれより高いことに注目し、燃焼温度を高くすること、粉砕した使用済中子砂の表面が均等に燃焼されること、バーナーの直火があたらないようにすることに留意した。
そして、試行錯誤の結果、本願発明者は、ロータリーキルン型の中子砂再生装置を発明し、平成27年11月27日に特許出願した(特願2015-231682 以下先出願とする)。
そこで、本発明者は先出願の中子砂再生装置を小型化し短時間で使用済中子砂を再生できる省エネ型のバッチ型中子砂再生装置を発明した。
使用済鋳物砂を、鋳造後鋳型を解砕し更に粉砕して個々の砂粒子に分離した後に、該砂粒子にその外面を覆っている粘結剤分を破砕しうるのに十分な機械的衝撃を与え、更にそれを水洗浄してなおも静電気による帯電で砂粒子に付着していた部分を実質的に全て該砂粒子から除去することにより再生する使用済鋳物砂の再生方法(特許文献1)、
黒砂を焙焼してその黒砂の表面に付着している未然焼のベントナイト等の無機物を磁性体に変性する焙焼工程と、前記焙焼工程で処理された黒砂の表層の磁性体層を砥石で剥離する剥離工程と、前記剥離工程で剥離された磁性体に磁力を用いて黒砂から分離し、再生砂を得る磁選工程からなる鋳物砂の再生方法(特許文献2)、
砂中子を備えた金型によって鋳造されたアルミニウム鋳造品を溶体化する溶体化炉において、鋳造後の砂落とし前の鋳造品を投入する投入口が設けられた第一熱処理炉と、排出口が設けられた第二熱処理炉と、第一熱処理炉と第二熱処理炉との間に設けられたシャッターと、投入口から排出口まで鋳造品を搬送する鋳造品搬送用コンベヤと、第一熱処理炉内の鋳造品搬送用コンベヤの下方に設けられた砂搬送用コンベヤとを備え、鋳造品搬送用コンベヤは、鋳造品を載置する面がメッシュ状構造を有し、砂中子が崩壊された際の中子砂を下方へ通過させ、砂搬送用コンベヤ上に落下させるよう構成された溶体化炉(特許文献3)、
ロータとその中に配置した打撃手段をもつドラムを準備し、砂を上記ドラム内に各バッチ量を装填し、砂を高密度の打撃、剪断及び摩擦の力に曝し、力の強さを石英粒子の洗浄するために必要な力に適合させるために、ドラムとロータのうちの少なくとも1方の可変回転速度を調節する工程を含むことを特徴とする製造プロセスに使われた鋳物砂の再生方法(特許文献4)、等がある。
バッチ筒2の一方の断面を通る回転軸61は、回転軸受63に支持され、モータ6の回転が駆動ベルト62を介し回転し、燃焼筒3と回転筒4とを回転させる。バッチ筒2の他の断面は、燃焼カバー51を介しバーナー5と直結している。
バッチ筒2は、排気筒21、使用済中子砂投入口22、再生中子砂取出口23、熱電対71その他が付設されている。
図1では、バッチ筒2内の内部の配置を示すため、使用済中子砂投入口22は記載されていない。但し、図5において使用済中子砂投入口22が示されている。また、断熱材25はバッチ筒2の全体を覆うものであるとして記載しているが、安全性を確保し、省エネを高めるためであり、燃焼カバー5周りでは、燃焼カバーの外側に断熱材が付けられている。このように断熱施工は、安全のため隙間なくされている(以下同じ)。
尚、バッチ筒の底面に溜まる使用済中子砂とせず、中子砂としたのは、掻揚げ、落下・分散ししつつ、燃焼・溶融を繰返し、バインダが除去された中子砂も含まれるためである。
バッチ筒2の内部は、700℃〜800℃となり、バッチ筒2や回転筒4の熱膨張を加味して「ℓ」の距離を定めている。尚、図3には、コの字型の中子砂掻揚板41が12個回転筒4に付設されているが、中子砂を効率よく掻揚げ、回転筒4の回転に従い上方に運び、落下、分散させる機能があれば足り、コの字型に限定するものではなく、更に回転筒4に付設する中子砂掻揚板41の数も任意である。
図4において、バッチ筒2の上部に防爆扉24が設けられている。使用済中子砂の表面には有機溶剤等が含まれるバインダが付着し、バッチ筒2は排気筒21に連絡しているが、密閉状態であり、有機溶媒等の暴発に備え安全を確保するためである。図5の使用済中子砂投入口22がエアシリンダ28により制御盤7を介して開閉される。また、再生中子砂取出口23も図6に示すようにもう1つのエアシリンダ28により制御盤7を介して開閉される。
モータ6の回転が駆動ベルト62を介し、スプロケット64を回転させ、連動する回転軸61を回転させて、燃焼筒3及び回転筒4を回転させ、回転筒4に付設された中子砂掻揚板41を回転させる。
図7では、バッチ筒2の外側に点検口81が付けられている。また、図8に示すように、駆動ベルト62としてチェーンが使用されている。
バッチ筒2内は、700℃〜800℃となり、バッチ筒2の内壁、回転筒4、燃焼筒3は耐熱ステンレスが使用される。
尚、700℃に保ち30分経過とあるのは、再生条件の例示であって、バインダの種類によっては、この再生条件は異なる。
再生した中子砂はフレコンバッグに詰められ中子メーカ等に配送される。
2 バッチ筒 21 排気筒 22 使用済中子砂投入口
23 再生中子砂取出口 24 防爆扉 25 バッチ筒の中心
26 鉛直線 27 断熱材 28 エアシリンダ
3 燃焼筒 31 通過孔 32 燃焼筒の中心
4 回転筒 41 中子砂掻揚板 42 回転筒の中心
5 バーナー 51 燃焼カバー
6 モータ 61 回転軸 62 駆動ベルト 63 回転軸受
64 スプロケット
7 制御盤 71 熱電対 72回線
8 架台フレーム 81 点検口
バッチ筒2の内部は、700℃〜800℃となり、バッチ筒2や回転筒4の熱膨張を加味してLの距離を定めている。尚、図3には、コの字型の中子砂掻揚板41が12個回転筒4に付設されているが、中子砂を効率よく掻揚げ、回転筒4の回転に従い上方に運び、落下、分散させる機能があれば足り、コの字型に限定するものではなく、更に回転筒4に付設する中子砂掻揚板41の数も任意である。
Claims (7)
- バッチ筒、バッチ筒内部に火炎を送るバーナー、バッチ筒の内部に設けられた燃焼筒と回転筒とを回転させるモータ及びこれらを載せる架台とからなり、バッチ筒には排気筒が設けられ、また、バッチ筒の一方の断面はバーナーと直結し、他の断面は、モータと連動する回転軸が通り、バッチ筒内部の回転軸には、同心円状に、燃焼筒と回転筒が取り付けられ、回転筒の側面には中子砂掻揚板が付設され、バッチ筒に設けられた使用済中子砂投入口から投入されたバッチ筒の底面に溜まる中子砂を、回転軸の回転により回転筒に付設された中子砂掻揚板が掻揚、落下・分散させつつ、同じく回転軸の回転により回転している通過孔が空けられた燃焼筒にて、使用済中子砂の表面に付着したバインダを燃焼・溶融させる一連の作業を所定時間繰返し、中子砂を再生し、バッチ筒に設けられた再生中子砂取出口から再生中子砂を取り出すバッチ式中子砂再生装置。
- 回転軸に取り付ける中子砂掻揚板が、バッチ筒の底部と接触せず、且つ、中子砂を効率よく掻揚げるようにするため、回転筒の中心位置を、バッチ筒の中心を通る鉛直線上で、バッチ筒の中心より所定の距離下げる場所とする請求項1のバッチ式中子砂再生装置。
- バッチ筒内の通過孔が空けられた燃焼筒を回転軸に同心円状に多重に取り付ける請求項1又は請求項2のいずれかのバッチ式中子砂再生装置。
- バッチ筒内の燃焼筒と回転筒との回転数を調整することができる請求項1から請求項3のいずれかのバッチ式中子砂再生装置。
- バッチ筒内の温度を調整することができる請求項1から請求項4のいずれかのバッチ式中子砂再生装置。
- バッチ筒に防爆扉が設けられた請求項1から請求項5までのいずれかのバッチ式中子砂再生装置。
- バッチ筒の外壁面には断熱材が設けられた請求項1から請求項6までのいずれかのバッチ式中子砂再生装置。
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