JPH0618689Y2 - 鋳物の冷却処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は鋳物の冷却処理装置に関する。

（従来技術） 鋳物が鋳造されると、鋳物には鋳型砂が付着している
が、この鋳型砂を鋳物から除去する鋳型砂除去手段とし
ては、特開昭５８−２５８６０号公報に示すように、鋳
物を加熱炉に供給し、該加熱炉内の熱によって砂を固め
ているバインダを気化させることにより除去することが
一般的に知られている。

ところで、鋳造後、鋳物を加熱炉に供給して加熱した
後、その鋳物を冷却槽内の貯留液に投入して冷却（焼入
れ）を行なう冷却処理装置が知られている。この冷却処
理装置は、冷却槽内においては、本来の熱処理（焼入
れ）の他に、鋳型砂を熱衝撃により鋳物から落下させる
ことができ、上記鋳型砂除去手段よりも効果的に鋳型砂
を鋳物から除去できることになっている。しかも、この
冷却処理装置においては、冷却槽内に除去（沈降）され
た砂を回収して再利用する必要から、液・固分離槽を設
け、その液・固分離槽内に冷却槽内の貯留液をポンプに
よって供給し、その供給液を該液・固分離槽で砂と清澄
液に分離し、砂は回収する一方、清澄液は冷却槽内に還
流させるようになっている。

このような冷却処理装置は、鋳物の種類、材質等が異な
れば、熱処理条件（貯留液の設定温度）が異なることか
ら、鋳物の種類、材質等に応じて個別的に準備されてい
る。しかし、鋳物の種類、材質等毎に冷却処理装置を個
別的に設けることは、全体として大型化することにな
り、設置面積がかなり大きなものとならざるを得ない。
このため、全体としての大きさをできるだけ縮小すべ
く、液・固分離槽が冷却処理に影響を及ぼさないことに
着目し、その液・固分離槽の共有化（単一化）を図り、
その単一の液・固分離槽内に各冷却槽内の貯留液を各ポ
ンプにより供給し、砂分離後、清澄液を各冷却槽に還流
管により還流するようにした冷却処理装置が提案されて
いる。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、上記のような装置においては、異なった温度の
貯留液が液・固分離槽で混ぜられ、該液・固分離槽から
の清澄液の温度は各冷却槽の貯留液の設定温度と異なる
ことになる。このため、清澄液が該清澄液の温度よりも
高い設定温度の貯留液に流入したときには、貯留液の熱
量が清澄液に移動して、該貯留液の温度が下がることに
なり、清澄液が該清澄液の温度よりも低い設定温度の貯
留液に流入したときには、清澄液の熱量が貯留液に移動
して該貯留液の温度が上昇することになる。

この場合、前者においては、該前者に係る冷却槽内の貯
留液の温度は、鋳物投入の際、該鋳物の熱量により設定
温度よりも高められ、清澄液の温度は、各冷却槽内に投
入される鋳物の熱量分が該清澄液に上乗せされて高めら
れることにより、該前者に係る冷却槽の貯留液の設定温
度に対して低い側において近づくことになる。このた
め、前者においては、冷却槽内への清澄液の流入により
該冷却槽内の貯留液の温度は下がるが、その温度は該冷
却槽内の貯留液の設定温度に対してあまりずれないこと
から、さほど問題を生じさせない。しかし、後者におい
ては、該後者に係る冷却槽内の貯留液の温度が、該冷却
槽内への鋳物投入により設定温度よりも高くなり、しか
も、清澄液の温度が、各冷却槽に投入される鋳物の熱量
分が清澄液に上乗せされて高められることになり、後者
に係る冷却槽内の貯留液の温度は、該冷却槽内に投入さ
れる鋳物と清澄液の熱量により該貯留液の設定温度より
もかなり高くなる。このため、この貯留液の温度を所望
時間内に設定温度に戻すためには、温調装置の温調能力
（冷却能力）をかなり大きなものにしなければならな
い。

このような問題を解消する一手段として、上記のような
装置において、鋳物投入から所定時間経過後（冷却槽か
ら砂を排出後）、各ポンプを停止させ、各冷却槽内の貯
留液のみを温調装置により調整することが考えられる。
これによれば、各焼き入れ層内に清澄液が流入しないこ
とになるため、清澄液と冷却槽内の貯留液との間の移動
熱量に相当する分が温調能力として不要となり、貯留液
の温度を所望時間内に設定温度に戻すことを前提とし
て、温調装置の温調能力の低減を図ることができること
になる。

しかし、上記のように、ポンプを停止させた場合には、
配管中の砂が沈降してポンプに詰まり、ポンプの作動不
良を生じさせ、貯留液を液・固分離槽へ再供給できなく
なる虞れがある。

本考案は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的
は、設定温度が異なる貯留液を収容する複数の冷却槽と
液・固分離槽とを設け、該液・固分離槽と前記各冷却槽
との間に、該各冷却槽の貯留液を該液・固分離槽に送る
ポンプと、該液・固分離槽からの清澄液を該各冷却槽内
に還流させる還流管とを独立してそれぞれ設け、前記各
冷却槽に、該各冷却槽内の貯留液を設定温度となるよう
に調整する温調装置をそれぞれ設けた鋳物の冷却処理装
置において、ポンプに作動不良を生じさせることなく、
温調装置の温調能力を極力小さくすることにある。

（問題点を解決するための手段、作用） かかる目的を達成するために本考案にあっては、 設定温度が異なる貯留液を収容する複数の冷却槽と液・
固分離槽とが設けられ、前記各冷却槽と前記液・固分離
槽との間に、該各冷却槽の貯留液を該液・固分離槽に送
るポンプと、該液・固分離槽からの清澄液を該各冷却槽
内に還流させる還流管とが独立してそれぞれ設けられ、
前記各冷却槽には、該各冷却槽内の貯留液を該各冷却槽
に応じた設定温度となるように調整する温調装置がそれ
ぞれ設けられている鋳物の冷却処理装置において、 前記各ポンプ下流側と前記各還流管とが切換機構を介し
てそれぞれ接続され、 前記各切換機構は、前記各冷却槽内への鋳物投入から所
定時間においては少なくとも前記ポンプ下流側と前記液
・固分離槽内との連通を許容し該所定時間経過後におい
ては該ポンプ下流側と前記還流管の連通のみを許容する
ように設定されている、構成としてある。

上述の構成により、砂を各冷却槽から排出し終えた所定
時間経過後においては、各冷却槽内の貯留液は、ポン
プ、還流管、該冷却槽内を該ポンプの強制循環により循
環することになり、清澄液が各冷却槽内に流入すること
がなくなる。このため、各冷却槽内において、清澄液と
貯留液との間で熱量移動が生じることはなくなり、それ
に相当する分の温調能力を低減できることになる。

しかも、この場合、ポンプが常時作動されており、該ポ
ンプが、砂詰まりを生じ、それにより作動不良を起こす
ことが防げることになる。

このため、ポンプに作動不良を生じさせることなく、温
調装置の温調能力を極力小さくすることができることに
なる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

図において、１ａ、１ｂは冷却槽としての焼入れ槽で、
各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内には貯留液として温水２ａ
（２ｂ）が貯留されている。

上記各温水２ａ（２ｂ）中には、鋳物（例えばシリンダ
ヘッド）を収容したバスケット３ａ（３ｂ）が、該鋳物
の焼入れ処理のために入れられるようになっている。こ
の鋳物を収容したバスケット３ａ（３ｂ）は温水２ａ
（２ｂ）中に入る前段階として、加熱炉４ａ（４ｂ）に
順次供給され、該加熱炉４ａ（４ｂ）内において、該バ
スケット３ａ（３ｂ）内の鋳物が通常の条件の下で加熱
処理されることになっている。これにより、鋳造後の鋳
物には鋳型砂が付着しているが、この鋳型砂の一部は、
加熱炉４ａ（４ｂ）内の熱によって、砂を固めているバ
インダが気化されることにより鋳物から落下することに
なる。この加熱処理の後、鋳物を収容したバスケットａ
（３ｂ）は、昇降機構（図中、一部のみを示す）５ａ
（５ｂ）により加熱炉４ａ（４ｂ）から各焼入れ槽１ａ
（１ｂ）内に同時に案内され、該各焼入れ槽の温水２ａ
（２ｂ）によりバスケット３ａ（３ｂ）内の鋳物が焼入
れ処理されることになっている。

前記各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の温水２ａ（２ｂ）は、
鋳物の種類、材質等により設定温度が異ならせて設定さ
れている。本実施例においては、バスケット３ａ内の鋳
物の材質としてＪＩＳ ＡＣ４Ｄを用いることから、温
水２ａの設定温度は８５℃に設定され、バスケット３ｂ
内の鋳物の材質としてＪＩＳ ＡＣ４Ｂを用いることか
ら、温水２ｂの設定温度は６５℃に設定されている。

前記複数の焼入れ槽１ａ（１ｂ）よりも上方位置には、
単一の液・固分離槽として砂分離槽６が設けられてい
る。砂分離槽６は、砂を含んだ温水が供給された場合
に、砂を沈降分離する一方、温水自体をオーバフロー部
７においてオーバフローさせて清澄液とする機能を有し
ており、沈降分離された砂は搬出コンベア８により砂分
離槽６外に搬出されるようになっている。

前記砂分離槽６と各焼入れ槽１ａ（１ｂ）との管には配
管９ａ（９ｂ）がそれぞれ介在されている。配管９ａの
一端は焼入れ槽１ａの底部から内部に開口され、その他
端開口は、砂分離槽６の開口上方において下方に向けら
れている。同様に、配管９ｂの一端は焼入れ槽１ｂの底
部から内部に開口され、その他端開口は砂分離槽６の開
口上方において下方に向けられている。

前記各配管９ａ（９ｂ）にはポンプ１０ａ（１０ｂ）が
それぞれ介装されている。このポンプ１０ａは、焼入れ
槽１ａ内の温水２ａを強制的に該ポンプ１０ａ下流側に
送水して砂分離槽６内に供給する機能を有しており、ポ
ンプ１０ｂは、焼入れ槽１ｂ内の温水２ｂを該ポンプ１
０ｂ下流側に送水して砂分離槽６内に供給する機能を有
している。

前記砂分離槽６と前記各焼入れ槽１ａ（１ｂ）との管に
は還流管１１ａ（１１ｂ）がそれぞれ介在されている。
還流管１１ａの一端は砂分離槽６のオーバフロー部７内
部に開口しており、その他端開口は焼入れ槽１ａの開口
上方において下方に向けられている。還流管１１ｂの一
端は砂分離槽６のオーバフロー部７内部に開口してお
り、その他端開口は焼入れ槽１ｂの開口上方において下
方に向けられている。

前記各焼入れ槽１ａ（１ｂ）には温調装置１２ａ（１２
ｂ）がそれぞれ設けられている。温調装置１２ａ（１２
ｂ）は、焼入れ槽１ａ（１ｂ）内を通るように配設され
その中を水蒸気が流れる水蒸気配管１３ａ（１３ｂ）
と、焼入れ槽１ａ（１ｂ）内を通るように配設されその
中を冷却水が流れる冷却管１４ａ（１４ｂ）と、水蒸気
配管１３ａ（１３ｂ）と冷却管１４ａ（１４ｂ）とにそ
れぞれ介装される流量調整弁Ｖｓａ、Ｖｗａ（Ｖｓｂ、
Ｖｗｂ）と、各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の温水２ａ（２
ｂ）の温度を検出する温度センサ１６ａ（１６ｂ）と、
該温度センサ１６ａ（１６ｂ）の検出温度に基づき前記
流量調整弁Ｖｓａ、Ｖａ（Ｖｓｂ、Ｖｗｂ）を調整して
各焼入れ槽１ａ（１ｂ）の温水２ａ（２ｂ）の温度を設
定温度とする制御ユニット１７ａ（１７ｂ）とで構成さ
れており、この温調装置１２ａにより温水２ａは８５℃
となるように調整され、温調装置１２ｂにより温水２ｂ
は６５℃となるように調整される。

前記各ポンプ１０ａ（１０ｂ）の下流側と前記各還流管
１１ａ（１１ｂ）とは切換機構１９ａ（１９ｂ）を介し
て接続されている。各切換機構１９ａ（１９ｂ）は、本
実施例においては、バイパス管１８ａ（１８ｂ）と、２
個の開閉弁２０、２１ａ（２０ｂ、２１ｂ）からなって
いる。バイパス管１８ａ（１８ｂ）は前記各配管９ａ
（９ｂ）のポンプ１０ａ（１０ｂ）下流側と前記各還流
管１１ａ（１１ｂ）とをそれぞれ接続している。開閉弁
２０ａ（２０ｂ）は前記バイパス管１８ａ（１８ｂ）に
介装され、開閉弁２１ａ（２１ｂ）は配管９ａ（９ｂ）
にバイパス管１８ａ（１８ｂ）よりも下流側（砂分離槽
６側）において介装されている。この両開閉弁２０ａ、
２１ａ（２０ｂ、２１ｂ）は図示を略すタイマにより開
閉が調整されることになっており、各焼入れ槽１ａ（１
ｂ）内に鋳物（バスケット３ａ（３ｂ））投入後、所定
時間内においては開閉弁２０ａ（２０ｂ）が閉とされ、
開閉弁２１ａ（２１ｂ）が開とされ、所定時間経過後に
おいては、開閉弁２０ａ（２０ｂ）は開とされ、開閉弁
２１ａ（２１ｂ）は閉とされるように設定されている。
上記所定時間は各焼入れ槽１ａ（１ｂ）からの砂の排出
終了を考慮して決められている。

したがって、上記装置においては、加熱炉の加熱処理
後、鋳物（バスケット３ａ（３ｂ））を各焼入れ槽１ａ
（１ｂ）内に投入すると、鋳物に付着していた鋳型砂
は、熱衝撃により該鋳物から該各焼入れ槽１ａ（１ｂ）
内に落下することになる。

一方、この鋳物の投入が行なわれると、開閉弁２０ａ
（２０ｂ）が閉となり、開閉弁２１ａ（２１ｂ）が開と
なる。これにより、各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の温水２
ａ（２ｂ）は各ポンプ１０ａ（１０ｂ）により砂分離槽
６内に供給され、両温水２ａ（２ｂ）は混ぜられる。こ
の両温水２ａ（２ｂ）は、砂を含んでおり、砂分離槽６
において、該温水２ａ、２ｂは砂２２と清澄液２３に分
離され、砂２２は搬入コンベア８により砂分離槽６外に
排出され、清澄液２３は、各還流管１１ａ（１１ｂ）を
介して各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内に戻される。

この場合、清澄液２３の温度は、焼入れ槽１ａ内の温水
２ａの設定温度（８５℃）よりも低く、焼入れ槽１ｂ内
の温水２ｂの設定温度（６５℃）よりも高くなり、各焼
入れ槽１ａ、１ｂ内において、清澄液２３と該各焼入れ
槽１ａ（１ｂ）内の温水２ａ（２ｂ）との間で熱量移動
が生じることになって、焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の温水
２ａ（２ｂ）の温度は設定温度からずれることになる。

しかし、各焼入れ槽１ａ（１ｂ）からの砂排出を終えた
所定時間経過後に、開閉弁２０ａ（２０ｂ）が開とな
り、開閉弁２１ａ（２１ｂ）が閉となる。このため、各
焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の温水２ａ（２ｂ）は、ポンプ
１０ａ（１０ｂ）、バイパス管１８ａ（１８ｂ）、還流
管１１ａ（１１ｂ）、各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内を循環
することになり、清澄液２３が還流管１１ａ（１１ｂ）
を介して各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の流入することはな
くなる。この結果、焼入れ槽１ｂについては、清澄液３
から焼入れ槽１ｂ内の温水２ｂに移動する熱量に相当す
る分だけ冷却能力を低減できることになる。

また、焼入れ槽１ａについては、従来技術において前述
したように、焼入れ槽１ａ内の温水２ａ温度は、清澄液
２３の流入により設定温度に対して問題となるほど低く
ならないが、所定時間経過後には、焼入れ槽ａ内に清澄
液２３の流入がなくなって、該焼入れ槽１ａ内の温水２
ａから清澄液２３へ移動する熱量に相当する分だけ加熱
能力を一層、低減できることになる。

この場合、各ポンプ１０ａ（１０ｂ）は作動し続けてい
ることから、各ポンプ１０ａ（１０ｂ）に砂詰まりが生
じ、それにより、該各ポンプ１０ａ（１０ｂ）が作動不
良を起こすことはなくなる。

したがって、各焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の温水２ａ（２
ｂ）温度を各設定温度に所望時間内に戻すことを前提と
した場合、各ポンプ１０ａ、（１０ｂ）に作動不良を生
じさせることなく、各温調装置１２ａ（１２ｂ）の温調
能力の低減を図ることができることになる。

言うまでもないことであるが、本発明を適用すれば、い
ままでの温調能力を基準にとった場合には、各焼入れ槽
１ａ（１ｂ）の温水温度を設定温度に戻す時間の短縮化
を図ることができることになる。

以上実施例について説明したが本発明にあっては次のよ
うなものを包含する。

焼入れ槽を２つに限らずそれ以上設けること。

開閉弁２０ａ、２１ａ（２０ｂ、２１ｂ）の開閉制御
を、焼入れ槽１ａ（１ｂ）内の砂濃度を検出して行なう
こと。

切換機構開閉弁を、バイパス管１８ａ（１８ｂ）と、
２１ａ（２１ｂ）で構成すること。この場合、還流管１
１ａ（１１ｂ）に、バイパス管１８ａ（１８ｂ）よりも
砂分離槽６側において、オーバフロー部７から焼入れ槽
１ａ（１ｂ）への流れのみを許容する逆止弁を設けるこ
とが好ましい。

砂分離槽６にシックナー等の既存の沈降分離装置を用
いること。

（考案の効果） 本考案は以上述べたように、設定温度が異なる貯留液を
収容する複数の冷却槽と液・固分離槽とを設け、該液・
固分離槽と前記各冷却槽との間に、該各冷却槽の貯留液
を該液・固分離槽に送るポンプと、該液・固分離槽から
の清澄液を該各冷却槽内に還流させる還流管とを独立し
てそれぞれ設け、前記各冷却槽に、該各冷却槽内の貯留
液を設定温度となるように調整する温調装置をそれぞれ
設けた鋳物の冷却処理装置において、ポンプに作動不良
を生じさせることなく、温調装置の温調能力を極力小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例を示す説明図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】設定温度が異なる貯留液を収容する複数の
   冷却槽と液・固分離槽とが設けられ、前記各冷却槽と前
   記液・固分離槽との間に、該各冷却槽の貯留液を該液・
   固分離槽に送るポンプと、該液・固分離槽からの清澄液
   を該各冷却槽内に還流させる還流管とが独立してそれぞ
   れ設けられ、前記各冷却槽には、該各冷却槽内の貯留液
   を該各冷却槽に応じた設定温度となるように調整する温
   調装置がそれぞれ設けられている鋳物の冷却処理装置に
   おいて、 前記各ポンプ下流側と前記各還流管とが切換機構を介し
   てそれぞれ接続され、 前記各切換機構は、前記各冷却槽内への鋳物投入から所
   定時間においては少なくとも前記ポンプ下流側と前記液
   ・固分離槽内との連通を許容し該所定時間経過後におい
   ては該ポンプ下流側と前記還流管の連通のみを許容する
   ように設定されている、 ことを特徴とする鋳物の冷却処理装置。