JPS63180340A - 鋳物砂の再生方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、可燃物粘結材を含む鋳物砂を焙焼すること
によって鋳物砂を再生する方法に関する。

〔従来の技術〕

鋳物砂の再生技術は、省資源、省エネルギーの観点から
種々提案されており、可燃物粘結材を含む鋳物砂の古砂
を流動、焙焼炉で焙焼した後、機械的方法で再生処理す
るものもその一つである。従来の再生方法として、炉内
に投入した鋳物砂の堆積層の下方から流動空気を吹き込
んでその鋳物砂を流動させつつ、その鋳物砂の流動層に
バーナ火炎を吹きつけて加熱した後、炉口から焙焼した
鋳物砂を取り出すものであった。ところが、この方法に
よると、流動層の上部では流動層中に吹き込まれた流動
空気の酸素がバーナ燃焼により消費されるために鋳物砂
がバーナ火炎と燃焼ガスにより酸素不足条件下で加熱さ
れる反面、流動層の下部では上記流動空気の酸素が余り
消費されず高酸素雰囲気下ではあるが流動空気によって
冷却されるという現象を生じ、鋳物砂に含まれる可燃物
を十分に燃焼させるのに長時間を必要とし、それだけ加
熱燃料である重油の消費量が多くなり、再生コストが非
常に高くつくという難点が指摘された。

そこで、再生時の熱効率を高める方策が種々検討された
。例えば流動層の上方に多段式の火格子を設けたもの、
バーナの燃焼排ガスによって流動層へ吹き出す前の流動
空気を予熱するもの、流動層式の熱交換器で流動空気を
予熱するもの、鋳物砂を予備燃焼させるもの等はその検
討の結果開発されたものである。ところが、これらの再
生方法によると、焙焼に必要な燃料消費量低減化は達成
されるものの、従来の再生方法の本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、即ち鋳物砂の
加熱が酸素不足条件下で行われ、高酸素雰囲気下では鋳
物砂が冷却されるといった燃焼条件を改善できない。

他方、近時では、重油価格が比較的安定しており、以前
はど燃料消費に関係する再生コストの高騰が問題になら
なくなってきた。その反面で新たに再生砂の品質の是非
が問題になってきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

叙述のように、従来は鋳物砂が流動層で不完全な燃焼条
件下に置かれるために再生砂の品質を向上させることに
制約があり、また、省力化や炉修等の保全面で問題があ
った。しかし、流動焙焼炉を用いた再生方法は、機械式
のみの再生方法に比べ高品質の再生砂が得られる等の面
で優れているといわれている。この点に着口し、本発明
者は、高品質の再生砂を得ることを主眼として流動焙焼
炉を用いた従来の再生方法を十分に究明した結果衣の事
実を発見した。

即ち、再生砂を用いて鋳造を実施する場合、特に中子に
用いるシェル砂の場合には残存炭素量が残存炭素量が少
なく白さに冨む砂はど高品質の砂に分類される。一方、
本発明者は再生砂の残存炭素量が処理温度によってどの
ように変化するかを実験により調べ、第２図に示したグ
ラフを得た。

このグラフから明らかなように、再生砂の残留炭素量は
一定の温度範囲において極小値を示し、その温度範囲よ
りも低温でも高温でも残留炭素量が増加している。また
、それぞれの温度で処理した再生砂の色を目視により観
察したところ、上記極小値に相応する処理温度を含む５
００〜７５０℃で処理された再生砂が一様に白さに冨み
、この温度範囲で鋳物砂を処理すれば、均一で高品質の
再生砂が得られることを突き止めた。

このような事実に着目し、流動焙焼炉の炉内に投入した
鋳物砂を５００〜７５０℃で焙焼するための方策を鋭意
検討し、この発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の再生方法は、従来の鋳物砂再生方法が高
品質の再生砂を得にくいという問題点を有することに鑑
みてなされたもので、炉内での鋳物砂の処理条件を改善
することによって高品質の鋳物砂を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の目的を達成するため、この発明の再生方法は、焙
焼炉の炉内下部に配備した向流熱交換器を通し流動空気
を吹き出すことによってこの熱交換器の上部に鋳物砂の
流動層を形成させ、流動層で焙焼された鋳物砂を下方へ
移動させると共に、その移動層を形成する鋳物砂の自熱
と上記熱交換器を通る流動空気との間で熱交換を行わせ
ることにより上記流動空気を５００〜７５０℃に加熱す
ることを特＠セする。

〔作　用〕

従来のようにバーナ火炎と燃焼ガスによって鋳物砂の流
動層を加熱する場合、一般には流動層の各部の温度はバ
ーナ火炎に近い個所が高温になり、バーナ火炎から遠ざ
かるほど温度が低くなる。そのため、従来では処理温度
を例えば６００〜７００℃に制御したとしても、６００
〜７００℃に制御されるのは測温部のみであり、測温部
以外の個所は７００℃に保たれず、それより高温或いは
低温のいずれかに保たれる。また、叙述のように従来の
場合は流動空気に含まれる酸素がバーナ燃焼により消費
され、鋳物砂の可燃物が不完全燃焼しやすい。従って、
すべての鋳物砂が均一温度で処理されなくなり、再生砂
に色むらが生じ、全体として高品質になりにくい。これ
に対し、この発明の再生方法では、５００〜７５０℃に
加熱された流動空気が流動層中に吹き出され、その流動
空気によって流動層を形成している鋳物砂が加熱されて
自燃するので、すべての鋳物砂の処理温度が５００〜７
５０℃に制御され、加えて流動空気に含まれる酸素は上
記可燃物の自燃のために消費されることになる。その結
果、可燃物が完全燃焼し、残留炭素量の少ない白さに富
む高品質の再生砂が得られる。また、流動空気の加熱源
は流動層で焙焼された鋳物砂によって流動層の下部に形
成される移動層中の鋳物砂の自熱であり、しかも固体−
気体間の向流式熱交換によって効率よく熱授受が行われ
るので、流動空気は熱交換器を通る間に移動層上部の鋳
物砂とほぼ同一レベルまで昇温される。そのため、叙述
のように高品質の再生砂が得られるものであるにもかか
わらず熱効率に優れた再生方法となる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の再生方法を実施するための流動焙焼
炉を例示している。このような流動焙焼炉を用いる場合
、炉内の底部に設置した向流熱交換器１を通して流動空
気を炉内へ上向きに吹き込む一方、炉頂の砂投入口２か
ら鋳物砂を投入することにより、熱交換器１の上部に鋳
物砂の流動層Ｆを形成させる。そして、炉壁に取り付け
たバーナ３から火炎を噴射して流動層Ｆ中の鋳物砂の可
燃物を助燃させる。こうして流動層Ｆ中の鋳物砂の可燃
物が燃焼を開始し、さらに流動層が所定温度に達すると
、バーナ３及び３′から火炎の吹き出しを止め、同時に
砂投入口２から鋳物砂の投入を開始する。これによって
流動層温度が低下し所定温度以下になると鋳物砂の投入
を止めてバーナ３′による加熱を再開する。以上のよう
にバーナ３′による加熱と鋳物砂投入を適宜交互に行う
ことによって流動層温度は設定温度範囲内に保たれるこ
とになる。

鋳物砂が投入され、流動層Ｆの高さが設定値を越えると
、差圧レベル計５からちの信号により炉底の砂取出口４
を開き、炉底に堆積している鋳物砂を取り出して流動層
Ｆの高さが一定に保たれるようにする。

流動層Ｆ中で自燃して焙焼された鋳物砂は、一定時間経
過後に流動層から出てその下方へ堆積しながら移動し、
移動層Ｒを形成する。そのため移動層Ｆ中の鋳物砂と熱
交換器１を通る流動空気との間で熱授受が行われ、流動
空気は移動層Ｒの上部の鋳物砂とほぼ同一温度にまで加
熱される。こうして加熱された流動空気は熱交換器１の
上部から炉内へ吹き出し、流動層Ｆを形成し、同時に流
動層Ｆ中の全部の鋳物砂をその温度にまで加熱する。流
動空気の温度は移動ＮＲの上部の鋳物砂の温度とほぼ同
一温度であるから、流動層Ｆ中の鋳物砂は流動空気によ
って常時均一に加熱される。

これ以降は、加熱された流動空気の炉内への吹き出しに
より、次々と炉内へ投入される鋳物砂が流動層Ｆで自燃
して焙焼され、その後、移動層Ｒを形成しながら熱交換
器１を通る流動空気を加熱し、最終的に砂取出口４から
取り出される。

ここで、流動後に移動層Ｒに移行した鋳物砂の温度は流
動層Ｆ中の鋳物砂が自燃する温度とほぼ同一であり、両
層間に大きな温度勾配はない。そのため、交換器１を通
る流動空気はほぼこれと同一温度にまで加熱された後、
流動層Ｆ中へ吹き出す。また、流動空気に含まれる酸素
は鋳物砂の自燃により消費される。従って、流動層Ｆの
所定個所の温度を５００〜７５０℃に制御すれば、第２
図で説明したところから明らかなように、高品質の残存
炭素量の少ない白さに冨む再生砂が得られる。

流動層Ｆの温度は例えば鋳物砂の投入量や流動時間を調
節したり、バーナ３′によって補助燃焼を行わせたりす
ることによって容易に制御できる。

流動ｊｌＦが５００℃より低温であると、可燃物の不完
全燃焼により再生砂が黒化し、高品質の白さに富む再生
砂が得られない。また、流動層Ｆが７５０℃より高温で
あると、可燃物が炭素化により難燃化し、やはり黒化し
て残存炭素量の少ない高品質の白さに富む再生砂が得ら
れない。これに対し、流動層Ｆを５００〜７５０℃の温
度に制御すると、可燃物が完全燃焼することによって高
品質の白さに冨む再生砂が得られ、新砂を取り扱うとき
と同じ感覚での取扱が可能になる。こうして得られた再
生砂の曲げ強さをＪＩＳ　Ｋ　６９１０によって調査し
た結果、シェル砂として十分使用に耐えることが判明し
た。なお、叙述の方法で焙焼した再生砂をシヱル砂とし
て使用するときは、従来と同様にさらに機械的方法で再
生処理する必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の再生方法には次の利点が
ある。

■高品質の再生砂が得られる。

残留炭素量が極小値を示し、かつ、白さに富む再生砂が
得られる条件である５００〜７５０℃で流動層中のすべ
ての鋳物砂が処理される上、従来のように流動空気によ
る冷却作用が無くなり、しかもバーナ火炎を用いずに流
動空気の温度によってその処理温度が維持されるので、
鋳物砂の燃焼条件が高酸素雰囲気下に設定される。その
ため、鋳物砂中の可燃物が不完全燃焼したり炭素化する
ことが最小限度に抑えられて均一にむらなく完全燃焼し
、高品質の再生砂が得られる。

■炉壁等の損傷が最低限度に抑えられる。

従来のようにバーナ火炎で流動層を加熱すると、バーナ
火炎の周囲の温度は１５００℃以上に達するので炉壁の
損傷が著しいが、この発明では５００〜７５０℃の流動
空気を吹き出すことによって鋳物砂の　、流動層を形成
し、バーナ火炎は原則的に用いる必要がないので炉壁が
過熱されるおそれがない。そのため、炉壁の損傷がほと
んど無くなり、炉修等の保全に要する手間を従来に比べ
て大幅に軽減できる。

■処理温度の制御を容易に行える。

バーナ火炎によって流動層を加熱する従来の方法では、
流動層の各部の温度勾配が大きく、全ての鋳物砂を均一
温度で加熱することが困難で、それを均一温度に制御す
るには高い熟練度を必要とし、そのことが制御、ひいて
は自動制御を行うことの障害になっているが、この発明
の再生方法は５００〜７５０℃の流動空気を吹き出すこ
とによって鋳物砂の流動層を形成するので、流動層の各
部の温度勾配を非常に小さく保ことが容易であり、その
結果、自動制御を容易に行えるようになる。このことは
省力化に太き（貢献する。

■設備費用が安くつく。

この発明の再生方法を実施する場合、流動焙焼炉に向流
式熱交換器を組み込むことを要するため、その点だけを
考えると設備費用は高くつくことになるが、その熱交換
器による熱交換は熱授受効率のよい気体一固体間で行う
ため、従来のように燃焼排ガスで流動空気を予熱するた
めの気体−気体式の熱交換器を用いる場合よりも全体と
して設備費が安くつき、また、鋳物砂に含まれる可燃物
が完全燃焼していることろから焙焼後の後処理設備も安
くつき、全体としての設備費は極めて低減化される。

■再生コストに占める燃料消費コストが大幅に軽減され
る。

この発明の再生方法では、流動空気を焙焼済みの鋳物砂
の自熱によって加熱し、その加熱された流動空気を吹き
出して鋳物砂の流動層を形成すると共に、その流動層を
加熱するので、重油等の燃料は補助的の意味合いでは必
要になるものの、原則的には不必要である。その結果、
燃料消費コストが大幅に低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の再生方法を実施するための流動焙焼
炉の一例を示す断面図、第２図は鋳物砂を焙焼した場合
の残留炭素量と処理温度との関係を示す図面代用グラフ
である。 Ｆ・・・流動層、Ｒ・・・移動層、１・・・向流熱交換
器、５・・・差圧レベル計。 特許出願人　　日本綱管継手株式会社 代　理　人　　弁理士　鈴江孝− 第１図 第２図 温襄°Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可燃物粘結材を含む鋳物砂を焙焼する鋳物砂の再
   生方法において、 焙焼炉の炉内下部に配備した向流熱交換器を通し流動空
   気を吹き出すことによってこの熱交換器の上部に鋳物砂
   の流動層を形成させ、流動層で焙焼された鋳物砂を下方
   へ移動させると共に、その移動層を形成する鋳物砂の自
   熱と上記熱交換器を通る流動空気との間で熱交換を行わ
   せることにより上記流動空気を５００〜７５０℃に加熱
   することを特徴とする鋳物砂の再生方法。