铸造用砂的再生方法
【专利摘要】本发明提供一种能够将附着在铸造用砂的表面的微粉充分地除去的铸造用砂的再生方法。该铸造用砂是将使用于铸造的砂型落砂并回收来的铸造用砂，其中，该再生砂的制造方法包括以下工序：焙烧工序，焙烧铸造用砂，将附着在铸造用砂上的有机物烧掉（步骤S5）；第一研磨工序，自铸造用砂的表面削掉因实施焙烧工序而形成在该表面的、含有具有磁性的赤铁矿的覆膜（步骤S7）；第二研磨工序，利用比第一研磨工序的磨削能力低的磨削能力在壳体（51）内研磨自表面削掉了覆膜的铸造用砂的表面（步骤S8），第二研磨工序是这样的工序：自利用第一研磨工序削掉了覆膜的铸造用砂的表面将附着在该表面的微粉剥下，利用风力将微粉排出到前述壳体之外。
【专利说明】铸造用砂的再生方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将使用于铸造的砂型落砂并回收的铸造用砂的再生方法。
【背景技术】
[0002]在砂型中，所形成的主模、砂芯所采用的铸造用砂在使用于铸造之后，出于减少废弃物、保护硅砂等资源等的目的，也利用预定的再生方法进行处理，反复应用于砂型的材料。
[0003]作为铸造用砂的再生方法，提出并实施有湿式再生法、干式再生法、焙烧式再生法、将焙烧式再生法和干式再生法组合而成的再生法等各种方法。
[0004]在上述再生方法中，本案 申请人:等提出了将焙烧式再生法和干式再生法组合而成的铸造用砂的再生方法(参照专利文献I)。在该专利文献I所述的铸造用砂的再生方法中，在对将使用于铸造的原砂型落砂并回收来的铸造用砂实施了干燥、除去异物等预定的前处理工序之后，焙烧铸造用砂而实施将附着在铸造用砂上的树脂、煤粉等有机物烧掉的焙烧工序。接着，在实施冷却工序而将铸造用砂冷却到预定温度之后，实施利用磨石将因焙烧工序而形成在铸造用砂的表面的覆膜削掉的研磨工序。该覆膜被称作鮞粒岩(oolitic)，主要是膨润土的烧结物成为多孔质的玻璃状物质而成的物质，含有具有磁性的赤铁矿。另外，有时也在鮞粒岩中含有砂芯的粘结剂、煤粉的残留成分等。在研磨工序之后，实施磁选工序，在该磁选工序中，利用磁力除去自铸造用砂削掉的鮞粒岩、因鮞粒岩牢固地附着而在表面残留有麵粒岩的铸造用砂。
[0005]采用该专利文献I所述的铸造用砂的再生方法，能够自铸造用砂除去因焙烧工序而形成在铸造用砂的表面的鮞粒岩。
[0006]专利文献1:日本特开平6 - 170485号
[0007]但是，在专利文献I所述的铸造用砂的再生方法中，虽然能够自铸造用砂除去鮞粒岩，但是在研磨工序中削掉鮞粒岩时，该削掉的鮞粒岩的微粉会附着在铸造用砂的表面。该微粉主要是以具有磁性的赤铁矿、膨润土为成分的中心粒径为20 μ m以下的碱性的粉，具有磁性的微粉和不具有磁性的微粉混合存在。因此，实际情况是:虽然能够在之后的磁选工序中一定程度地除去具有磁性的微粉，但无法除去不具有磁性的微粉等，无法充分地除去微粉。
[0008]另外，在壳型铸造法、冷芯盒法或者自硬性铸模制造法中，作为粘结剂，添加酚醛树脂、酚醛尿烷树脂或者碱性酚醛树脂等。在上述铸模的制造方法中使用再生砂的情况下，若微粉附着在再生砂的表面，则由该微粉导致产生所添加的酚醛树脂等不与再生砂接触的部分，酚醛树脂等对于再生砂的润湿性(亲和性)变差。其结果，存在如下的情况:作为粘结剂的酚醛树脂等的粘接强度降低，砂芯的强度变得不充分。另外，特别是在冷芯盒法中添加的酚醛尿烷树脂等粘结剂的反应性非常好，在与碱性微粉的接触时会在界面处发生反应。因此，存在如下这样的问题:若微粉附着在再生砂的表面，则在向再生砂中添加酚醛尿烷树脂等的时刻，该添加的酚醛尿烷树脂等粘结剂会发生反应，在该时刻开始硬化而可使用时间变短。另外，这里所说的可使用时间是指从对向铸造用砂中添加粘结剂、各种添加剂而成的物质进行混炼到能够进行造型为止的时间。
【发明内容】
[0009]本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种能够将附着在铸造用砂的表面的微粉充分地除去的铸造用砂的再生方法。
[0010]实现上述目的的本发明的铸造用砂的再生方法中是将使用于铸造的砂型落砂并回收来的铸造用砂的再生方法，其特征在于，该铸造用砂的再生方法包括以下工序:
[0011]焙烧工序，焙烧前述铸造用砂，将附着在前述铸造用砂上的有机物烧掉；
[0012]第一研磨工序，自铸造用砂的表面削掉因实施前述焙烧工序而形成在该表面的、含有具有磁性的赤铁矿的覆膜；以及
[0013]第二研磨工序，利用比该第一研磨工序的磨削能力低的磨削能力在壳体内研磨自前述表面削掉了前述覆膜的前述铸造用砂的该表面，
[0014]前述第二研磨工序是这样的工序:自利用前述第一研磨工序削掉了前述覆膜的铸造用砂的表面将附着在该表面的微粉剥下，利用风力将该微粉排出到前述壳体之外。
[0015]这里所说的研磨是指磨削和研磨的总称，也可以是:前述第一研磨工序主要是磨削工序，前述第二研磨工序是精加工工序。
[0016]也可以是:在前述第一研磨工序中，使用磨石(例如固定有磨粒的工具)作为研磨工具来进行研磨，在前述第二研磨工序中，使用除磨石之外的工具(例如陶瓷的成形体)作为研磨工具来进行研磨。另外，优选在前述第一研磨工序中使用的研磨工具比在前述第二研磨工序中使用的研磨工具硬。
[0017]另外，前述铸造用砂也可以是混合有将使用于铸造的砂芯落砂并回收来的铸造用砂的物质。另外，前述砂芯也可以是利用壳型铸造法、冷芯盒法或者自硬性铸模制造法制造的砂芯。
[0018]采用本发明的铸造用砂的再生方法，通过在第二研磨工序中利用比第一研磨工序的磨削能力低的磨削能力研磨铸造用砂的表面，能够在抑制因研磨而产生的微粉的同时自铸造用砂的表面高效地剥下微粉。另外，第二研磨工序是自铸造用砂的表面将附着在表面上的微粉剥下、并利用风力将该微粉排出到壳体之外的工序，因此，能够防止通过研磨自铸造用砂的表面剥下的微粉再附着在铸造用砂上。
[0019]另外，在本发明的铸造用砂的再生方法中，优选包括这样的磁选工序:尽管已经实施了前述第一研磨工序，还利用磁力除去在前述表面残留有前述覆膜的铸造用砂。
[0020]在此，前述磁选工序只要是在实施了前述第一研磨工序之后，则既可以在前述第二研磨工序之前实施，也可以在前述第二研磨工序之后实施。
[0021]利用前述磁选工序，能够除去在表面残留有覆膜的铸造用砂。另外，在铸造用砂的表面残留有具有磁性的微粉的情况下，在该磁选工序中利用磁力除去微粉。
[0022]采用本发明的铸造用砂的再生方法，能够将附着在铸造用砂的表面的微粉充分地除去。
【专利附图】
【附图说明】[0023]图1是表示作为本发明的实施方式的铸造用砂的再生方法的各工序的流程图。
[0024]图2是表示在图1所示的第一研磨工序(步骤S7)中使用的第一研磨机的内部构造的主视图。
[0025]图3是表示在图1所示的第二研磨工序(步骤S8)中使用的第二研磨机的内部构造的主视图。
【具体实施方式】
[0026]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0027]图1是表示作为本发明的实施方式的铸造用砂的再生方法的制造工序的流程图。
[0028]如图1所示，在铸造用砂的再生方法中，对将使用于铸造的砂型落砂后的铸造用砂进行回收，收容在料斗中(步骤Si)。回收来的铸造用砂主要相当于在使用原砂型的主模进行的原砂型铸造法中多出了增加的砂芯砂部分的铸造用砂。砂芯砂是形成了利用壳型铸造法、冷芯盒法或者自硬性铸模制造法等制造的砂芯的铸造用砂。因此，回收来的铸造用砂成为由形成了原砂型的主模的铸造用砂、形成了利用壳型铸造法等制造的砂芯的铸造用砂混合而成的物质。另外，在回收来的铸造用砂中残留有原砂型所含有的膨润土、煤粉等添加齐U，也残留有利用壳型铸造法等制造的砂芯的作为粘结剂的酚醛树脂等。并且，在回收来的铸造用砂中有时会混入砂型所使用的芯铁、钉、金属丝、在浇注时产生的铸屑或者钢丸等金属杂质。
[0029]将回收来的铸造用砂从料斗输送到磁选机，利用磁选机实施第一磁选工序(步骤S2)。在第一磁选工序中，自回收来的铸造用砂除去上述金属杂质。将除去了金属杂质的铸造用砂输送到干燥机，实施干燥工序(步骤S3)。在干燥工序中，除去铸造用砂所含有的水分，并且也除去煤粉、酚醛树脂等的一部分。另外，干燥机采用回转干燥机(旋转式连续干燥机)。将实施了干燥工序的铸造用砂输送到筛分机，实施筛分工序(步骤S4)。在筛分工序中，将块状的铸造用砂分离，并且除去杂质。另外，在利用粉碎机等将分离出来的块状的铸造用砂粉碎之后，返回到实施了筛分工序的铸造用砂中。
[0030]将实施了筛分工序的铸造用砂输送到焙烧炉，实施焙烧工序(步骤S5)。在焙烧工序中，在700°C左右烧制铸造用砂，将铸造用砂所含有的酚醛树脂等树脂、煤粉等有机成分烧掉。另外，实施焙烧工序之前的铸造用砂所含有的树脂、煤粉等灼热减量(IgnitionLoss)通常为3%?4%，但通过实施焙烧工序，使铸造用砂的灼热减量减少到0.5%以下、优选减少到0.2%以下。另外，若实施焙烧工序，则会在铸造用砂的表面形成鮞粒岩。该鮞粒岩主要是膨润土的烧结物成为多孔质的玻璃状物质而成的物质，含有具有磁性的赤铁矿。即，该鮞粒岩相当于本发明所说的、含有具有磁性的赤铁矿的覆膜。
[0031]将实施了焙烧工序的铸造用砂输送到冷却装置，实施了在洒水的同时进行空气冷却的冷却工序(步骤S6)之后，输送到第一研磨机，实施第一研磨工序(步骤S7)。使用图2说明第一研磨工序。
[0032]图2是表示在图1所示的第一研磨工序(步骤S7)中使用的第一研磨机的内部构造的主视图。
[0033]若将在表面形成有鮞粒岩的铸造用砂作为再生砂应用于砂芯的材料，则作为粘结剂的酚醛树脂等会吸附到形成在多孔质的鮞粒岩的表面的细孔中，酚醛树脂等对于再生砂的润湿性(亲和性)变差。其结果，存在如下情况:作为粘结剂的酚醛树脂等产生硬化不良，砂芯的强度变得不充分。因此，利用第一研磨工序自铸造用砂的表面除去鮞粒岩。
[0034]如图2所示，第一研磨机3具有底架31、设置在底架31上的箱状的主体32、配置主体32内的下部的磨石33以及配置在主体32内的磨石33的外侧的搅起鼓34。
[0035]磨石33是固定有氧化铝磨粒等磨粒的研磨工具，形成为沿着与图2的纸面正交的方向延伸的圆柱形。另外，磨石33也可以形成为仅在圆柱形状的圆周面设置氧化铝磨粒的结构。另外，磨石33利用未图示的马达以与图2的纸面正交的方向的旋转轴线为中心而沿着图2中的顺时针方向旋转。
[0036]搅起鼓34具有沿着与图2的纸面正交的方向延伸的圆筒形的圆筒部341和安装在圆筒部341的内周面的多个搅起片342。搅起片342形成为在其顶端与磨石33之间具有微小的间隙。另外，搅起鼓34利用未图示的马达以设置在与磨石33的旋转轴线相同的位置的旋转轴线为中心而沿着图2中的逆时针方向旋转。其结果，磨石33和搅起鼓34以在磨石33的圆周面与搅起鼓34上的搅起片342的顶端之间具有微小的间隙、并且沿着彼此相反的方向的方式旋转。另外，搅起鼓34比磨石33旋转得慢。
[0037]主体32的底部325形成为与搅起鼓34的形状相对应的半圆筒形，在底部325的最低的部分形成有砂排出口 325a。另外，在主体32的底部325中设有用于打开或关闭砂排出口 325a的开闭装置324。另外，在底架31中的、砂排出口 325a的下方部分设有砂接收构件 311。
[0038]在主体32的侧面设有用于朝向搅起鼓34投入铸造用砂的砂投入部321。另外，在主体32的下部侧的两侧面分别设有吸气口 322，在主体32的上部侧的侧面设有排气口323。排气口 323连接于未图示的集尘器。
[0039]在利用第一研磨机3实施第一研磨工序时，首先，使磨石33旋转，并且，使搅起鼓34以比磨石33的速度慢的速度且向与磨石33的旋转方向相反的方向旋转。接着，在开闭装置324关闭了砂排出口 325a的状态下自砂投入部321朝向搅起鼓34内投入了铸造用砂S之后，使未图示的集尘器工作。
[0040]投入到搅起鼓34内的铸造用砂S随着被搅起鼓34的搅起片342搅起而向磨石33侧移动，以被其他铸造用砂推压的状态接触于磨石33，同时从在磨石33与搅起片342的顶端之间产生的间隙落下。落下来的铸造用砂S再次被搅起片342搅起，反复使铸造用砂S与磨石33接触。其结果，通过充分地磨削铸造用砂S的表面，能够自铸造用砂S表面削掉因实施焙烧工序而形成的鮞粒岩。另外，利用未图示的集尘器的吸引作用，如图2中箭头所示那样在主体32内产生了从吸气口 322朝向排气口 323的空气的流动。因此，利用磨削自铸造用砂S的表面削掉的鮞粒岩中的、成为微粉的物质的一部分被从排气口 323回收到集尘器，但剩余的微粉由于静电等的作用而附着在铸造用砂S的表面。
[0041]在继续使磨石33和搅起鼓34旋转直到自投入的铸造用砂S彻底地削掉了鮞粒岩为止之后，使磨石33和搅起鼓34停止旋转，也使集尘器停止。接着，驱动开闭装置324而打开砂排出口 325a，向砂接收构件311中排出铸造用砂S。
[0042]将实施了第一研磨工序的铸造用砂输送到第二研磨机，实施图1所示的第二研磨工序(步骤S8)。使用图3说明第二研磨工序。
[0043]图3是表示在图1所示的第二研磨工序(步骤S8)中使用的第二研磨机的内部构造的主视图。
[0044]如图3所不,第二研磨机5具有壳体51、旋转自由地配置在壳体51内部的两个研磨鼓52、用于使研磨鼓52旋转的马达53以及用于向壳体51内送风的送风机54。
[0045]壳体51的外形形状形成为方形，其内部在上下方向上被分隔成3个区域，在该壳体51中从下方依次形成有送风室511、研磨室512以及分级室513。在送风室511上连接有送风机54。研磨室512是用于研磨铸造用砂而自铸造用砂的表面剥下微粉的区域，分级室是用于筛选铸造用砂和微粉的区域。在送风室511与研磨室512之间设有分隔板511a，在该分隔板511a上形成有多个向上方突出、且在上下方向上贯穿该分隔板511a的送风管511b。在送风管511b中设有未图示的筛网构件，以便使铸造用砂S不会进入到送风室511内。另外，在研磨室512与分级室513之间设有挡板512a，在该挡板512a上设有多个与研磨室512及分级室513连通的连通孔。
[0046]在壳体51的侧面设有用于向研磨室512内投入铸造用砂S的砂投入部514。在壳体51的、与设有该砂投入部514的壳体51的侧面相对的侧面设有砂排出口 515。该砂排出口 515以从与研磨室512的下侧部分相对应的位置朝向斜下方的方式形成。在壳体51的上表面设有排气口 516，该排气口 516连接于未图示的集尘器。
[0047]研磨鼓52相当于在第二研磨工序中使用的研磨工具，其由陶瓷的成形体构成。研磨鼓52具有圆盘状的盘部521和形成在盘部521的外周的圆筒状的环部522，该研磨鼓52的图3所示的截面形成为字母I形。在此，在第一研磨工序中，使用固定有氧化铝磨粒的磨石33作为研磨工具，该磨石33比研磨鼓52硬。另外，研磨鼓52也可以由陶瓷的成形体形成环部522并由其他的原材料形成盘部521。另外，在本实施方式中，设有两个研磨鼓52，但研磨鼓52也可以设置I个，还可以设置3个以上。
[0048]在马达53的驱动轴上连接有旋转轴531，在该旋转轴531贯穿了盘部521的中心的状态下，研磨鼓52固定在旋转轴531上。
[0049]说明利用第二研磨机5进行的第二研磨工序。
[0050]首先，开始从砂投入部514向研磨室512内投入铸造用砂，其次，使马达53工作，开始使研磨鼓52旋转。继续从砂投入部514向研磨室512内投入铸造用砂S。接着，使送风机54工作，开始向送风室511内送风，也使未图示的集尘器工作。由此，如图3中箭头所示，从送风机54输送到送风室511的空气被从送风管511b吹出到研磨室512内，通过挡板512a的连通孔进入到分级室513内之后还进一步上升，被从排气口 516排出到壳体51之夕卜，被回收到未图示的集尘器中。
[0051]研磨室512内的铸造用砂S在从送风管511b吹出来的空气的风力的作用下被吹起，同时也由于研磨鼓52的旋转而被搅起,铸造用砂S —边彼此冲撞一边向各种各样的方向流动。另外，流动的铸造用砂S进入到研磨鼓52内，一边利用研磨鼓52的旋转使铸造用砂S彼此更激烈地冲撞，一边也使铸造用砂S接触于研磨鼓52中的环部522的内周面，从而研磨该铸造用砂S的表面。铸造用砂S彼此冲撞、而且铸造用砂S接触于研磨鼓52的环部522而被研磨，从而能够自铸造用砂S的表面充分地将附着的微粉剥下。研磨鼓52的环部522由陶瓷的成形体形成，而第一研磨工序的研磨工具是固定有氧化铝磨粒的磨石33。因此，第二研磨工序的磨削能力低于第一研磨工序的磨削能力，在第二研磨工序中，主要实施精加工工序。[0052]另外，由于利用研磨鼓52的旋转使进入到研磨鼓52内的铸造用砂S产生离心力，因此，铸造用砂S从研磨鼓52向各种各样的方向飞散，在铸造用砂S彼此反复冲撞的同时也冲撞于挡板512a、研磨室512的壁面。利用上述铸造用砂S彼此的冲撞、与挡板512a等的冲撞，也能够将附着在铸造用砂S表面的微粉剥下。
[0053]自铸造用砂S的表面剥下来的微粉和比较细的铸造用砂一起利用在研磨室512内上升的空气的风力而通过挡板512a的连通孔，被吹起到分级室513内。被吹起到分级室513内的微粉被从排气口 516排出到壳体51之外，被回收到未图示的集尘器中。由此，能够防止微粉再附着于铸造用砂S。另外，被吹起到分级室513内的铸造用砂S由于自重而落下到研磨室512内，再次由研磨鼓52进行研磨等。
[0054]另外，附着在表面的微粉被除去后的铸造用砂S被从砂排出口515依次排出。另夕卜，从砂排出口 515排出的铸造用砂S的量与从砂投入部514投入的铸造用砂S的量成正t匕，越增加从砂投入部514投入的铸造用砂S的量，从砂排出口 515排出的铸造用砂S的量越增加，铸造用砂S停留在研磨室512内的时间越短。因此，通过调整从砂投入部514投入的铸造用砂S的量，能够调整对铸造用砂S实施第二研磨工序的时间。
[0055]将实施了第二研磨工序的铸造用砂输送到分级机，实施分级工序(步骤S9)。在分级工序中，使用利用比重差而以风力进行分级的风力分级机，例如分为中心粒径为200 μ m左右的铸造用砂和中心粒径为100 μ m左右的铸造用砂。另外，也可以替代风力分级机而使用筛分机来实施分级工序。
[0056]将在分级工序中分开了的铸造用砂分别输送到具有5000高斯以上的电磁铁的对极型磁选机，实施第二磁选工序(步骤S10)。尽管已经实施了第一研磨工序，还在第二磁选工序中利用磁力除去在表面残留有鮞粒岩的铸造用砂。即，第二磁选工序相当于本发明所说的磁选工序。另外，也利用磁力除去利用第一研磨工序自铸造用砂的表面削掉的鮞粒岩。另外，尽管已经实施了第二研磨工序，如果在铸造用砂的表面残留有具有磁性的微粉，也能够利用第二磁选工序除去该微粉。
[0057]将实施了第二磁选工序的铸造用砂输送到集尘器，实施集尘工序(步骤S11)。在集尘工序中，最后再一次除去附着在铸造用砂上的细微的杂质。
[0058]将实施了集尘工序的铸造用砂作为再生砂贮存在贮存箱中(步骤S12)。贮存在贮存箱中的再生砂主要应用于利用壳型铸造法、冷芯盒法或者自硬性铸模制造法等制造的砂芯的材料。
[0059]像以上说明的那样，采用本实施方式的铸造用砂的再生方法，能够将附着在铸造用砂的表面的微粉充分地除去。利用浊度试验测定了再生砂中的微粉的量，实施除了不实施第二研磨工序之外的、与本实施方式的铸造用砂的再生方法同样的工序而得到的再生砂的浊度为200NTU?400NTU，而实施本实施方式的铸造用砂的再生方法的工序而得到的再生砂的浊度能够抑制在200NTU以下。
[0060]本发明并不限于上述实施方式，能够在权利要求书所述的范围内进行各种变形。例如，在本实施方式的铸造用砂的再生方法中，是在第二研磨工序之后实施第二磁选工序，但只要是在实施第一研磨工序之后，则也可以在第二研磨工序之前实施第二磁选工序。由此，能够在第二磁选工序中除去在第一研磨工序中自铸造用砂的表面削掉的鮞粒岩的基础之上，对铸造用砂实施第二研磨工序。[0061]并且，也可以在第一研磨工序中也通过向铸造用砂送风来除去微粉。S卩，通过在第一研磨工序中自铸造用砂的表面削掉鮞粒岩时送风，从根本上防止微粉附着在铸造用砂上。但是，即使在第一研磨工序中向铸造用砂送风，也难以完全防止微粉附着在铸造用砂上，仍然需要第二研磨工序。另外，若在第一研磨工序中向铸造用砂送风而一定程度地预先除去微粉，则能够减轻第二研磨工序的负荷。
[0062]附图标记说明
[0063]3、第一研磨机；33、磨石；34、搅起鼓；5、第二研磨机；52、研磨鼓；54、送风机。
【权利要求】
1.一种铸造用砂的再生方法，其是将使用于铸造的砂型落砂并回收来的铸造用砂的再生方法，其特征在于， 该铸造用砂的再生方法包括以下工序: 焙烧工序，焙烧前述铸造用砂，将附着在前述铸造用砂上的有机物烧掉； 第一研磨工序，自铸造用砂的表面削掉因实施前述焙烧工序而形成在该表面的、含有具有磁性的赤铁矿的覆I吴；以及 第二研磨工序，利用比该第一研磨工序的磨削能力低的磨削能力在壳体内研磨自前述表面削掉了前述覆膜的前述铸造用砂的该表面， 前述第二研磨工序是这样的工序: 自利用前述第一研磨工序削掉了前述覆膜的铸造用砂的表面将附着在该表面的微粉剥下，利用风力将该微粉排出到前述壳体之外。
2.根据权利要求1所述的铸造用砂的再生方法，其特征在于， 该铸造用砂的再生方法包括这样的磁选工序: 尽管已经实施了前述第一研磨工序，还利用磁力除去在前述表面残留有前述覆膜的铸造用砂。
【文档编号】B22C5/00GK103567376SQ201310320232
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】坂本仁, 曾根孝明 申请人:旭技术株式会社, 株式会社瓢屋