KR100824100B1 - 벤토나이트로 피복된 모래를 제조하는 방법, 이러한 모래,및 벤토나이트에 의해 피복된 모래를 사용하여 주형용주물사를 재순환시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
소정의 생사가 단시간 동안 수행되는 혼합 작업에 의해 얻어진다. 폐사가 보충 모래로서 모래 가공 라인으로 제공되므로써 주물사가 재순환될 수 있다. 주형용 생사는 표면사 또는 포켓사 용으로 사용된다. 벤토나이트 피복사는 재생사, 새로운 모래 및 폐사 또는 이들 중 일부 또는 전부를 혼합하므로써 제조된다. 벤토나이트 피복사는 수집된 모래를 보충하기 위해 그것에 첨가된다. 또한, 벤토나이트 피복사는 물과 혼합되어 표면사 또는 포켓사 용으로 사용된다.
Description
도 1은 본 발명의 모래 가공 라인에서 모래의 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 2는 종래 기술의 모래 가공 라인에서 모래의 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 3은 주물사(molding sand)가 재순환되는 모래의 흐름을 보여주는 본 발명의 구체예의 개략도이다.
도 4는 주물사(molding sand)가 재순환되는 모래의 흐름을 보여주는 본 발명의 또 다른 구체예의 개략도이다.
도 5는 벤토나이트 피복사가 물과 혼합되어 표면사 또는 포켓사(pocket sand)용으로 사용되는 본 발명의 구체예를 보여주는 개략도이다.
본 발명은 폐사, 재생사 또는 새로운 모래 또는 이들 중 일부 또는 전부를 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트로 피복된 모래를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 모래를 사용하여 주형용 주물사를 재생시키는 방법에 관한 것이다.
도 2는 생사(green sand)에 대한 종래 기술의 가공 라인을 보여준다. 일반적으로, 가공 라인에서 도시된 바와 같이, 모래가 부착되는 코어 또는 주형은 그것이 플라스크로부터 제거된 후에 다른 라인으로 전달된다. 생사가 플라스크로부터 제거된 후, 그 일부는 수집된 모래로 불리우는 모래 가공 라인으로 전달되어, 다시 주조용 생사로서 사용된다. 플라스크가 파괴된 모래는 수집기를 통해 폐기된다. 수집기를 통해 폐사의 일부는 수집되고, 다시 사용된다(미도시됨).
일반적으로, 주형에 부착되는 코어 샌드 및 생사는 플라스크로부터 제거된 후 모래 가공 라인으로부터 폐기된다. 또한, 수집된 모래의 일부는 추출되고 폐기되어 코어의 모래 혼합으로 인한, 코어의 불필요한 모래가 수집된 모래와 혼합되지 않도록 방지한다.
따라서, 재생사 및 새로운 모래 또는 이둘 중 하나가 수집된 모래를 보충하기 위해 생사 가공 라인에 공급되고, 주형용 생사로서 다시 사용될 수 있도록 수집된 모래에 혼합된다. 또한, 혼합 작업 동안에, 연소로 인해 불활성화된 벤토나이트가 일부 보충된다. 물 또한 상기 작업 동안에 첨가된다.
주형용 생사의 혼합 작업 동안에, 일반적으로 활성 벤토나이트 및 물이 보충되어, 활성 벤토나이트가 생사의 7 내지 8%로 존재할 수 있고, 물이 3 내지 4%로 존재할 수 있다. 그러나, 물의 양은 활성 벤토나이트의 50% 미만이다. 또한, 생 사중 물의 양은 상기 양보다 많게 설정되지 않아야 한다. 따라서, 주형용 생사의 모래 입자들은 벤토나이트에 의해 균일하게 코팅되어 각각이 충분한 벤토나이트의 두께를 가질 수 있는 것이 바람직하다.
그러나, 종래 기술 방법의 혼합 작업이 주어진 기간 동안 재생 모래 및 새 모래 또는 이들중 하나를 벤토나이트로 충분히 피복시키는 것은 어렵다. 더구나, 바람직한 생사를 만드는데는 장시간이 요구된다.
또한, 종래 기술 방법에 의해, 주물사 가공 라인으로부터 배출된 폐사의 일부는 코어용 모래용으로 다시 사용되고, 이에 따라 라인에 복귀된다. 또한, 폐사의 일부는 노상용으로 사용된다. 그러나, 상당 부분의 모래가 매립 또는 노폐물용으로 폐기된다. 최근에, 폐사는 때때로 가공되어 재생되고, 주형 라인으로 복귀된다. 그러나, 이것은 일반적이지 않다. 종래 기술의 생사 가공 라인에서, 거의 모든 생사는 플라스크로부터 제거된 후에 모래 가공 라인에 전달된다. 이 모래는 수집된 모래로 불리우고, 주형용 생사로서 다시 사용된다.
그러한 경우에, 주형에 부착되는 코어 및 생사는 또한 폐기된다. 대안으로, 수집된 모래의 일부가 폐기되어, 수집된 모래가 생사 가공 라인을 따라 전달됨에 따라 감소한다.
따라서, 재생사 및 새로운 모래 또는 이들 중 하나가 생사 가공 라인의 수집된 모래에 첨가된다. 혼합 작업 동안에, 활성 벤토나이트가 연소로 인해 불활성화된 벤토나이트에 보충된다. 또한, 물이 첨가된다. 따라서, 생사를 재생시키는 방법이 사용되어 수집된 모래가 다시 생사로서 사용될 수 있게 된다.
주형용 생사에 대해 모래 입자는 각각이 충분한 두께의 벤토나이트를 가지도록 벤토나이트에 의해 균일하게 피복되는 것이 필요하다. 그러나, 생사를 재순환시키기 위한 생사 가공 라인을 사용하는 종래 기술 방법으로는 소정의 두께를 가질 수 있도록 벤토나이트와 함께 수집된 모래에 첨가되는 보충 모래를 피복시키는 것이 어렵다. 따라서, 어떠한 소정의 크기 또는 형상을 갖지 않는 주형이 제조되는 것이 가능하다. 따라서, 주형의 이용가능 비율이 감소한다. 또한, 수집된 모래와 보충 모래를 혼합하여 소정의 생사를 제조하는데 요구되는 시간이 길다는 것과, 생사 가공 라인을 포함하는 주물사 가공 라인으로부터 폐기되는 모래가 효과적으로 사용될 수 없다는 것과 같은 또 다른 단점이 있게 된다. 이로써, 자원 절약 및 환경 보호가 효과적으로 달성될 수 없다.
또한, 통상의 주형에 있어서, 주형 표면에 접촉하는 생사의 성질과 같은 많은 면, 특히 표면의 안정성, 내화성, 압축 강도, 모래 입자의 크기 등이 고려되어야 한다. 실질적으로 동일한 성질의 생사가 인슐라(insular)부에 요구된다.
따라서, 특별한 모래가 주형 또는 인슐라부의 표면에 접촉하는 표면사 또는 포켓용 모래("포켓사(pocket sand)")용으로 사용되는 경우가 있다. 특별한 모래는 합성 물라이트사(mullite sand), 지르콘사, 크로마이트사(chromite sand), 감람석사 등을 포함할 수 있다. 이들은 열팽창 계수가 작고, 내성이 탁월하며, 연소가 방지될 수 있는 것과 같은 몇몇 이점을 갖는다. 표면사 및 포켓사 용의 특별한 모래는 혼합되어 통상의 생사에 대한 라인과는 다른 라인에서 가공된다.
그러나, 특별한 모래는 통상의 생사보다 고가이다. 또한, 표면사 및 포켓사 용 특별 모래는 표면사 및 포켓사가 벤토나이트가 전혀 부착되지 않은 재생사 또는 새로운 모래를 벤토나이트와 혼합하므로써 제조된다는 점에서 라인내에서 순환되는 생사와는 다르다. 그러나, 이들 모래를 소정의 두께를 갖도록 벤토나이트로 피복시키는 것은 어렵다. 또한, 소정의 생사 특성을 얻도록 혼합 및 가공 작업을 수행하기 위해서는 비교적 오랜 시간이 걸린다.
본 발명은 상기 기재된 단점을 극복하고자 구상되었다. 본 발명의 목적 중 하나는 벤토나이트로 피복된 모래 및 보충 모래를 수집된 모래에 첨가하고, 이들을 비교적 단시간에 혼합하고 가공하여 소정의 생사가 주형용으로 제조될 수 있도록 모래를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 주물사를 가공하기 위한 라인으로부터 폐기되는 폐사와 벤토나이트를 혼합하여 벤토나이트에 의해 피복되는 모래를 제조하고, 이 모래를 보충 모래로서 생사를 가공하는 라인에 공급하므로써 주물사를 재순환시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 생사가 생사를 가공하는 라인에 제공되도록 하고 단시간 동안 소정의 특성을 갖도록 한다. 또한, 폐사가 효과적으로 다시 사용될 수 있다.
추가로, 본 발명의 목적은 표면사 및 포켓사용 생사의 소정을 특성을 갖는, 벤토나이트로 피복된 모래 및 비교적 단시간 내에 혼합 및 가공 작업을 수행하므로써 이러한 모래를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 언급된 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 벤토나이트 피복사를 제조하는 방법은 재생사, 새로운 모래와 폐사의 혼합, 또는 이들 중 일부 또는 전부를 벤토나이트와 배합하여 혼합물을 만드는 단계 및 혼합물을 건조시키는 단계를 포함한다.
수집된 모래에 대한 모래 보충물로서 사용되도록 재생사 및 새로운 모래, 또는 이들 중 하나를 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 본 발명의 방법은 재생사와 새로운 모래 또는 이들 중 하나, 분말 벤토나이트 및 혼합물을 만들기 위한 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합하는 단계 및 혼합물을 건조시키는 단계를 포함한다.
혼합물은 건조된 후에, 4 내지 8%의 벤토나이트 성분 및 2% 이하의 물 성분을 포함할 수 있다.
혼합물을 건조시키는 단계는 가열 작업 또는 가열 및 감압 작업을 포함할 수 있다.
본 발명의 벤토나이트 피복사는, 재생사와 새로운 모래 또는 이들 중 하나, 분말 벤토나이트, 재생사 및 새로운 모래 또는 이둘 중 하나가 벤토나이트로 피복되도록, 혼합물을 만들기 위한 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합하므로써 제조된다.
본 발명 방법 및 벤토나이트 피복사는 하기의 이점을 갖는다. 종래 가공법에 따르면, 벤토나이트는 주형 과정 동안에 연소되는 벤토나이트를 보충하기 위해 첨가된다. 보충되는 벤토나이트의 양은 혼합 과정에 공급하려는 모래를 기준으로 하여 결정된다. 대조적으로, 본 발명의 수집된 모래를 가공하는 방법에 따르면, 재생사 및 새로운 모래 또는 이둘중 하나가 적어도 벤토나이트와 혼합되어 보충 모래가 수집된 모래에 대해 미리 제조될 수 있다. 보충 모래는 수집된 모래에 첨가된다. 따라서, 주형용의 소정의 주물사는 비교적 단시간에 제조될 수 있다.
또한, 이러한 목적을 달성하고자, 주물사를 재순환시키기 위한 본 발명의 방법은 주형을 위한 모래 가공 라인으로부터 폐기되는 폐사를 수집하고, 수집된 폐사를 재생시키고, 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계 및 벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함한다.
주물사를 재순환시키기 위한 본 발명의 또 다른 방법은, 주형을 위한 모래 가공 라인으로부터 폐기되는 폐사를 수집하고, 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계 및 벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함한다.
주물사를 재순환시키기 위한 본 발명의 또 다른 방법은, 생사 가공 라인으로부터 폐기되는 폐사를 수집하고, 수집된 폐사를 재생시키고, 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계 및 벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 주물사를 재순환시키기 위한 본 발명의 또 다른 방법은, 생사 가공 라인으로부터 폐기되는 폐사를 수집하고, 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계 및 벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함한다.
벤토나이트 피복사를 제조하는 단계는 재생사 또는 폐사, 분말 벤토나이트 및 혼합물을 만들기 위한 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합하는 단계 및 혼합물을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
혼합물을 건조시키는 단계는 가열 작업 또는 가열 및 감압 작업을 포함할 수 있다.
주물사를 재순환시키는 본 발명의 방법은 주형용 모래 가공 라인으로부터 폐기되는 폐사를 수집하는 단계, 주형용 주물사로부터 폐기되는 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계 및 벤토나이트 피복사를 주형용 주물사 가공 라인을 위한 보충 모래로서 사용하는 단계를 포함한다.
주물사를 재순환시키기 위한 본 발명의 방법은, 재생된 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계 및 벤토나이트 피복사를 주형용 주물사 가공 라인을 위한 보충 모래로서 사용하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 언급된 목적을 달성하고자, 벤토나이트 피복사는 표면사 또는 포켓사용으로 사용될 수 있다. 이는 재생사 및 새로운 모래 또는 이들 중 하나를 벤토나이트로 피복하고 동시에 모래를 건조시키거나, 재생사 및 새로운 모래 또는 이들 중 하나를 벤조나이트로 피복한 후 모래를 건조시켜 벤토나이트 피복사를 제조하므로써, 또는 벤토나이트 피복사를 혼합 공정에 공급하므로써 제조된다.
본 명세서를 통해 "재생사"는 모래 재생 장치에 의해 부착된 불순물이 제거된 모래이다. "새로운 모래"는 규사, 지르콘사 및 세라믹사와 같은 인공모래를 포 함한다. 모래의 종류는 문제되지 않는다. 본 명세서에서, "적어도 벤토나이트"는 벤토나이트 이외에 주형용 생사에 필요한 성분이 포함될 수 있음을 의미한다. "혼합 작업"은 재생사, 등, 벤토나이트 및 재생사 등과 벤토나이트가 물에 균일하게 분산될 수 있도록 하는 물을 혼합하므로써 수행된다. 이러한 혼합 작업은 벤토나이트가 재생사 등과 같은 모래 입자에 부착하는 물을 보유하도록 한다. 이러한 혼합 작업은 교반형 믹서를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 유형의 믹서 또한 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서를 통해, "수집된 모래"는 금형이 분리된 후 재사용되도록 수집되는 모래를 의미한다. "보충 모래"는 혼합 작업시에 또는 그 전에 모래 가공 라인에 첨가되어야 하는 모래를 의미한다. "벤토나이트 피복사"는 벤토나이트로 피복된 모래를 의미한다. 벤토나이트 피복사는 폐사 또는 재사용을 위해 폐사를 가공하므로써 제조된 모래를 피복하므로써 제조된다. 구체적으로, 벤토나이트 피복사는, 벤토나이트 및 폐사 또는 폐사를 가공하므로써 제조된 모래를 용기가 가열될 수 있는 교반식 믹서에 공급하므로써 제조된다. 이후, 폐사 또는 상기 모래 및 벤토나이트는 사전설정된 시간 동안 혼합되어 혼합물이 얻어진다. 함유되는 벤토나이트의 중량보다 큰 물이 혼합되는 동안에 혼합물에 조금씩 첨가된다. 이후, 용기가 가열되어 모래와 벤토나이트의 혼합물을 건조시킨다.
본 발명의 분말 벤토나이트는 활성이 100%이다. 여러 종류의 벤토나이트가 사용될 수 있다. 혼합물을 건조시키는 것은 혼합물 중의 물의 양을 감소시키는 것을 의미한다. 다수의 방법이 이러한 물의 양 감소를 위해 사용될 수 있다. 벤토 나이트 피복사는 제조업자에 의해, 또는 구입자에 의해 주물사 가공 라인을 위한 보충 모래 용으로 제조될 수 있다.
본 명세서에서, "주물사 가공 라인"은 주형을 제조하기 위한 주물사용 모래 가공 라인을 의미한다. 생사, 반경화 모래, 또는 쉘(shell) 용 모래와 같은 모래가 사용될 수 있다. "폐사"는 생사 또는 코어용 모래와 같이, 주형이 제거된 후에 주물사 가공 라인으로부터 방출되는 모래를 의미한다. 또한, 코어용 모래가 불순물로서 주물사에 불필요하게 부착되지 않도록 제거되는 수집된 모래중 일부가 "폐사"에 포함된다. "모래 재생"은 모래 재가공 장치를 사용하므로써 모래에 부착되는 불순물을 제거하는 것을 의미한다. 건식, 습식, 배소식(roast type) 등과 같은 많은 종류의 모래 가공 장치가 있다. 어떠한 종류도 본 발명에 사용될 수 있다.
본 발명의 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계가 분말 벤토나이트와 동일하거나 큰 중량의 물을 사용하는 이유는 다음과 같다: 주형용 생사를 제조하는 종래의 혼합 단계에서, 분말 벤토나이트는 활성 벤토나이트의 양이 7 내지 8%가 되도록 첨가되고, 물은 물의 양이 3 내지 4%가 되도록 첨가된다. 분말 벤토나이트로 구성된 활성 벤토나이트와 잔류하는 벤토나이트에 대한 물의 비는 50% 미만이다. 이 비는 벤토나이트 피복사가 주형용 생사로 사용되는 경우에 50%를 초과하지 않는다. 대조적으로, 상기 조건은 벤토나이트로 모래를 균일하게 피복하도록 하는 것이 바람직하다. 분말 벤토나이트에 대한 물의 중량비가 100% 미만인 경우, 분말 벤토나이트는 단시간 내에 재생사와 균일하게 혼합될 수 없다.
분말 벤토나이트의 비율로서 물의 중량비가 극도로 큰 경우, 혼합 및 건조 작업은 어렵다. 따라서, 물의 중량비는 분말 벤토나이트의 중량의 1 내지 3배인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 보충 모래는 모래를 벤토나이트로 피복하므로써 제조된 벤토나이트 피복사를 포함한다. 즉, 재생사, 등, 분말 벤토나이트 및 분말 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합하고, 이 혼합물을 건조시키므로써 제조된다. 혼합물은 4-8%의 벤토나이트 및 2% 미만의 물을 포함한다.
혼합 작업의 효율을 고려하면, 벤토나이트 피복사는 5.5 내지 7.0%의 벤토나이트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 비율이 5.5% 미만인 경우, 선두 엣지의 압력 내성이 상기 비율이 감소함에 따라 낮아진다. 7.0%보다 큰 경우, 혼합은 비율이 증가함에 따라 어렵게 된다. 물의 양은 2% 미만인데, 그 이유는 부착 및 경화의 단점이 감소되기 때문이다. 1.5%의 물이 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 건조 단계를 가열을 이용한다. 따라서, 건조 단계는 열이 전혀 사용되지 않는 경우와 비교하여 단시간내에 균일하게 피복사가 얻어질 수 있는 효과를 산출한다. 이러한 가열 작업은 예를 들어, 가열 공기 공급, 믹서 용기 가열 등에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 건조 단계에서, 가열 작업 및 감압은 모래 입자와 벤토나이트 입자 간의 공간으로부터 공기가 추출되도록 수행된다. 따라서, 균일한 경질의 벤토나이트 피복사가 감압이 전혀 수행되지 않은 경우와 비교하여 단시간내에 제조될 수 있다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 모래 가공 라인의 구체예를 도시한 것이다. 도 1에서와 같이, 모래 가공 라인은 혼합 공정 및 주형 파괴 공정을 갖는 사이클을 포함한다. 믹서는 벤토나이트 피복사를 제조하기 위한 모래 가공 라인으로부터 별도로 위치한다. 믹서는 가열 및 감압 작용을 수행한다.
오스트레일리아에서 입수한 새로운 천연 규사 및 미국에서 입수한 Na형 분말 벤토나이트를 가열될 수 있는 교반형 믹서에 공급한 후, 약 1분 동안 혼합하여 혼합물을 만들었다. 이후, 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합 작업 동안에 조금씩 혼합물에 첨가하였다. 또한, 믹서의 용기를 120도로 가열하여 천연 규사, 벤토나이트 및 물의 혼합물을 건조시켰다. 이는 벤토나이트 피복사가 벤토나이트 6% 및 물 2%가 되게 하였다. 혼합물이 물과 혼합되었을 때, 롤러식 믹서는 이것들을 혼합할 수 없었다.
이후, 수집된 모래의 중량에 대한 중량의 비가 10%인 벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 회수된 수집된 모래에 첨가하였다. 또한, 소정량의 물 및 분말 벤토나이트를 수집된 모래에 첨가하였다. 이것들을 롤러가 구비된 심슨 믹서(Simpson mixer)에 의해 혼합하였다. 혼합 작업의 개시시에 샘플링된 혼합된 모래의 많은 응괴를 압력 내성을 측정하기 위해 시험하였다.
또한, 천연 규사를 수집된 모래에 첨가하는 종래 방법을 수행하였다. 또한, 소정량의 물 및 분말 벤토나이트를 수집된 모래에 첨가하였다. 이후, 이것들을 믹서에 공급하고, 믹서로 혼합하였다. 동일 작업과 시험을 이러한 종래 방법에 의해 얻어진 혼합물에 대해 수행하였다.
종래 방법의 결과와 비교하여, 보충 모래로서 본 발명의 벤토나이트 피복사의 사용은 혼합 작용을 신속히 달성되도록 하며, 높은 압력 내성이 얻어지게 한다. 모래 입자의 표면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였을 때, 표면들이 종래 기술 방법에 의한 경우에서보다 벤토나이트 피복사를 사용한 경우가 균일하게 피복된 것으로 나타났다.
실시예 2
생사 공정라인으로부터 방출된 생사의 응괴를 모래 재생기에 공급하여 모래의 입자 표면으로부터 탈착물을 제거하므로써 재생사를 제조할 수 있었다. 이후, 재생사를 실시예 1에서 상기 기재된 새로운 천연 규사 대신에 사용하고, 실시예 1의 경우와 같이 처리하였다. 결과를 실시예 1의 결과와 비교하였다. 이 결과가 유리하였다.
실시예 3
벤토나이트로 모래를 피복하는 공정 동안에 열을 전혀 사용하지 않았다. 실시예 1과 같이, 피복 공정이 얻어질 수 있었다. 그러나, 실시예 1의 경우보다 시간이 더 걸렸다.
이들 실시예에서 벤토나이트 피복사를 제조하는 방법은 재생사 및 새로운 모래 또는 이들 중 하나를 벤토나이트와 혼합하여 혼합물이 수집된 모래에 첨가되는 보충 모래로서 사용될 수 있도록 하는 단계를 포함한다. 이 방법에 따라, 재생사 및 새 모래 또는 이들 중 하나, 분말 벤토나이트 및 분말 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합하고 건조시켜 보충 모래를 제조할 수 있었다. 보충 모래를 수집된 모래에 첨가했을 때, 주형용 생사가 비교적 단시간 동안에 단순히 혼합에 의해 제조될 수 있었다. 이러한 효과는 본 산업에 매우 가치 있는 것이다.
도 3 및 4를 기초로 하여, 본 발명의 실시예 4가 설명될 것이다.
실시예 4
도 3에서와 같이, 주형이 파괴되면 주형을 형성하는 많은 모래가 수집되어 혼합 공정에 복귀된다. 수집되지 않은 모래는 폐사로서 모래 재생 공정에 보내져서, 모래 재생 장치에 의해 재가공된다. 생사 가공 라인에 위치한 수집기에 의해 수집되는 폐사는 미세 분말이다. 따라서, 본 발명의 벤토나이트 피복사 용으로 사용되지 않는다. 그러나, 노반 등을 위한 재료로서 사용되거나, 재순환되거나, 최종적으로 폐기된다.
폐사 입자에 부착된 불순물은 모래 재생 장치에 의해 제거된다. 폐사는 벤토나이트 피복사를 제조하는 공정으로 보내진다. 벤토나이트 피복사는 생사 가공 라인의 혼합 공정으로 보내진다. 이후, 벤토나이트 피복사는 혼합 공정을 수행하는 장치에 보내지고, 거기에서 믹서에 의해 수집된 모래와 혼합되어 주형용 소정의 주물사가 제조된다. 이러한 주물사는 주형 장치에 보내져 목적하는 특성을 갖는 주형을 제조한다.
도 4에서와 같이, 수집되고 선택된 폐사는 폐사를 재생하지 않고, 벤토나이트 피복사를 제조하는 공정을 수행하는 장치에 직접 공급될 수 있다. 이는 본 발명의 일 구체예이다. 이 경우에서, 모래 재생 공정은 불필요하다. 따라서, 비용이 감소될 수 있고, 폐사를 처리하는데 필요한 시간이 단축될 수 있다. 그러나, 벤토나이트 피복사의 품질은 폐사로부터 재생사가 사용되는 경우에서보다 불량하다.
주형용 주물사를 재순환시키는 본 발명의 방법은 폐사를 재생하는 기업에 의해 제조되는 벤토나이트 피복사를 사용한다. 주형 제조업자들은 기업과 폐사를 거래한다. 기업이 폐사를 구입하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 것이 가능하다. 대안으로, 폐사가, 주형 제조업자와 기업, 즉, 생사 가공 라인 소유자 및 주형 재료 공급자 간의 거래 중에 옮겨지게 될 때, 제조업자는, 제조업자가 모래 재생 장치를 가지지 않았다면 모래를 재생하는 기업에 폐사를 제공할 수 있다. 또한, 제조업자들은 재생사로부터 벤토나이트 피복사를 제조할 수 있다. 그러한 경우에, 필요에 따라 벤토나이트 피복 공정 전에, 폐사는 모래 재생 장치에 의해 처리될 수 있다.
또한, 제조업자가 폐사를 재가공한 후, 재가공된 모래를 제조업자가 벤토나이트 피복사를 제조할 수 있도록 벤토나이트 피복사의 제조업자에게 판매하는 것이 가능하다.
이러한 구체예에 따르면, 생사 가공 라인 등을 포함하는 주형용 주물사 가공 라인으로부터 방출된 폐사는 적어도 벤토나이트와 혼합되어 벤토나이트 피복사를 제조한다. 이후, 벤토나이트 피복사는 보충 모래로서 생사 가공 라인에 공급된다. 따라서, 생사 가공 라인용 모래의 특성은 단시간 동안에 조절될 수 있다. 또한, 이미 단순히 폐기된 것으로 간주된 폐사가 효과적으로 사용될 수 있다.
또한, 벤토나이트 피복사를 갖는 혼합물은 표면사 및 포켓사로서 사용될 수 있다. 벤토나이트 피복사는 공지의 믹서에 의해 재생사 및 새로운 모래 또는 이들 중 하나, 분말 벤토나이트 및 분말 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 물을 혼합하고, 이 혼합물을 건조시키므로써 제조된다. 혼합물은 4-8%의 벤토나이트와 2% 이하의 물을 포함한다. 건조 공정은 모래가 벤토나이트와 피복될 때 또는 그 이후에 수행된다.
물의 양이 벤토나이트의 양보다 과도하게 큰 경우, 혼합 및 건조 작업은 어렵게 된다. 따라서, 물의 중량은 벤토나이트의 중량의 1 내지 3배인 것이 바람직하다. 재생사는 생사, 코어 샌드 및 반경화사와 같은 어떠한 종류의 주물사를 재생시키고, 모래 입자 표면으로부터 접착제와 같은 불순물을 제거시켜 제조된다.
실시예 5
오스트레일리아에서 입수한 새로운 천연 규사 및 미국에서 입수한 Na형 분말 벤토나이트를 가열될 수 있는 교반형 믹서에 공급한 후, 약 1분 동안 혼합하여 혼합물을 만들었다. 이후, 벤토나이트의 중량과 동일하거나 큰 중량의 물을 혼합 작업 동안에 조금씩 혼합물에 첨가하였다. 또한, 믹서의 용기를 100도로 가열하여 천연 규사와 벤토나이트의 혼합물을 건조시켰다. 이는 벤토나이트 피복사가 벤토나이트 6% 및 물 2%가 되게 하였다. 이후, 소정량의 물을 벤토나이트 피복사에 첨가하였다. 이것을 공지의 믹서, 즉, 롤러를 구비한 심슨 타입 믹서에 의해 혼합하였다. 이후, 혼합 작업의 개시시에 샘플링된 혼합된 모래의 많은 응괴를 압력 내성을 측정하기 위해 시험하였다. 또한, 천연 규사, 분말 벤토나이트 및 물을 믹서에 의해 혼합하고 상기 기재된 바와 같이 처리하였다. 벤토나이트 피복사의 혼합물을 사용하므로써 혼합 작업이 신속하게 달성되고, 높은 압력 내성이 얻어짐을 발견하였다.
도 5에서와 같이, 라인으로부터 수집된 모래를 배킹 샌드(backing sand)로서 사용하였다. 혼합된 모래를 표면사 또는 포켓용 모래(포켓사)로서 사용하였을 때 유리한 결과가 얻어질 수 있음을 발견하였다.
실시예 6
모래 가공 라인으로부터 스크린에 의해 방출된 생사의 응괴를 모래 입자의 표면으로부터 부착물을 제거하기 위해 롤러 타입의 모래 재생기에 공급하여 재생사를 제조할 수 있었다. 이후, 재생사를 실시예 5에서 상기 기재된 새로운, 천연 규사 대신에 사용하고, 이를 실시에 5의 경우에서와 같이 처리하였다. 이 결과를 실시예 5의 결과와 비교하였다. 이 결과가 유리하였다.
실시예 7
새로운 규사를 실시예 5의 상기 언급된 새로운 천연 규사 대신에 사용하고, 실시예 5의 경우에서와 같이 처리하였다. 결과를 실시예 5의 결과와 비교하였다. 이 결과가 유리하였다.
본 실시예에서 사용된 벤토나이트 피복사는 단순히 재생사 및 새로운 모래 또는 이들 중 하나를 벤토나이트로 피복하고, 피복 작업 동안에 또는 이후에 건조시킨 후, 벤토나이트 피복사의 혼합물을 단시간내에 제조하므로써 제조된다. 이 혼합물은 표면사 또는 포켓사용으로 사용될 수 있다. 따라서, 소정의 생사 특성이 간단히 얻어질 수 있다.
본 발명은 폐사, 재생사 또는 새로운 모래 또는 이들중 일부 또는 전부를 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트로 피복사를 제조하는 방법을 제공하고, 또한, 이러한 모래를 사용하여 주형용 주물사를 재생시키는 방법을 제공한다.
Claims (17)
- 수집된 모래에 모래 보충물로서 사용하도록 재생사(reproduced sand), 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래를 벤토나이트와 혼합함으로써 벤토나이트 피복사(bentonite-covered sand)를 제조하는 방법으로서,i) 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래, ii) 분말 벤토나이트, 및 iii) 벤토나이트의 중량에 대한 중량비가 100중량% 이상인 물을 혼합하여, 혼합물을 제조하는 단계 및혼합물을 건조시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 건조된 후의 혼합물이, 제조된 혼합물의 중량을 기초로 하여, 4 내지 8중량%의 벤토나이트성분과 2중량% 이하의 물 성분을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 혼합물이 가열 작업, 또는 가열 및 감압 작업을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- i) 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래, ii) 분말 벤토나이트, 및 iii) 벤토나이트의 중량에 대한 중량비가 100중량% 이상인 물을 혼합하여 혼합물을 제조함으로써, 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래를 벤토나이트로 피복시켜 제조된 벤토나이트 피복사.
- 주물사(molding sand)를 재순환시키는 방법으로서,주형을 위한 모래 가공 라인으로부터 방출된 폐사(discarded sand)를 수집하는 단계,수집된 폐사를 재생시키고, 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계, 및벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사(green sand) 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함하는 방법.
- 주물사를 재순환시키는 방법으로서,주형을 위한 모래 가공 라인으로부터 방출된 폐사를 수집하는 단계,폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계, 및벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함하는 방법.
- 주물사를 재순환시키는 방법으로서,생사 가공 라인으로부터 방출된 폐사를 수집하는 단계,수집된 폐사를 재생시키고, 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계, 및벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함하는 방법.
- 주물사를 재순환시키는 방법으로서,생사 가공 라인으로부터 방출된 폐사를 수집하는 단계,폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계, 및벤토나이트 피복사를 보충 모래로서 생사 가공 라인으로부터 수집된 모래에 공급하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계가 i) 재생사 또는 폐사, ii) 분말 벤토나이트, 및 iii) 벤토나이트의 중량에 대한 중량비가 100중량% 이상인 물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 혼합물을 건조시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 혼합물을 건조시키는 단계가 가열 작업, 또는 가열 및 감압 작업을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 주물사를 재순환시키는 방법으로서,주형을 위한 모래 가공 라인으로부터 방출된 폐사를 수집하는 단계,주형용 주물사로부터 방출된 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하는 단계, 및벤토나이트 피복사를 주형을 위한 주물사 가공 라인용 보충 모래로서 사용하는 단계를 포함하는 방법.
- 주물사를 재순환시키는 방법으로서,재생된 폐사를 적어도 벤토나이트와 혼합하여 벤토나이트 피복사를 제조하고, 벤토나이트 피복사를 주형을 위한 주물사 가공 라인용 보충 모래로서 사용하는 단계를 포함하는 방법.
- 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래를 벤토나이트로 피복시키고 동시에 모래를 건조시켜 제조하고, 이를 혼합 공정에 공급함으로써 제조된 표면사(facing sand) 또는 포켓용 모래 용으로 사용되는 벤토나이트 피복사.
- 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래를 벤토나이트로 피복시키고 동시에 모래를 건조시켜 벤토나이트 피복사를 제조하고, 벤토나이트 피복사를 혼합 공정에 공급하므로써 제조된 표면사 또는 포켓용 모래 용으로 벤토나이트 피복사를 사용하는 방법으로서, 혼합 공정에 공급되는 벤토나이트 피복사를 표면사 또는 포켓사용으로 사용함을 특징으로 하는 방법.
- 제 14 항에 있어서, 벤토나이트 피복사가 i) 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래, ii) 분말 벤토나이트 및 iii) 벤토나이트의 중량에 대한 중량비가 100중량% 이상인 물을 혼합하고, 혼합물을 건조시킴으로써 제조됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 혼합물을 건조시키는 단계가 가열 작업 또는 가열 및 감압 작업을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 재생사, 새로운 모래, 또는 재생사 및 새로운 모래를 벤토나이트로 피복시킨 후 모래를 건조시켜 제조하고, 이를 혼합 공정에 공급함으로써 제조된 표면사(facing sand) 또는 포켓용 모래 용으로 사용되는 벤토나이트 피복사.
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