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1. (WO2006035818) 金属原料用のブリケットの製造方法及びその製造装置
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金属原料用のプリケットの製造方法及びその製造装置

技術分野

[0001] この発明は、金属原料用のプリケットの製造方法及びその製造装置に関し、特に、 研削切粉等の金属粉末を含む再資源化可能な材料力プリケットを得る方法及び装 置に関する。

背景技術

[0002] 軸受鋼ゃ浸炭鋼等の鉄系金属を研削した際に生じる切粉は、水分及び油分を含 有する研削液や砥粒等を含む綿状 (繊維状)凝集体として回収されて!ヽる。この綿状 凝集体は、多量の純鉄を含むことからこれを製鋼原料として再利用する技術が提案 されている。例えば特開 2002— 129248号公報ゃ特開 2003— 277842号公報は 以下のような技術が開示されている。水分及び油分の含有量を調整した綿状凝集体 を、プレスにより圧縮成形して多孔質体 (脆性成形体)を得、この多孔質体を固形ィ匕 補助剤の水溶液に浸して、当該多孔質体に固形化補助剤を含浸させる。その後、自 然乾燥 (養生)させることにより、製鋼原料用のプリケットを得る。

[0003] また、固形化補助剤を含浸させた多孔質体を乾燥させる設備としては、従来、バッ チ式ゃベルトコンベア式のものがある。バッチ式は、複数個の多孔質体をまとめて乾 燥炉内に収容するものである。ベルトコンベア式のものは、炉内にコンベアを設置し コンベアにて多孔質体を搬送しながら乾燥させるものである。

発明の開示

[0004] 前記の自然乾燥させてプリケットを製造する方法は、その乾燥に非常に長時間を要 するため、乾燥炉を用いて短時間で乾燥させることが試みられている。ところが、圧縮 成形により得られる多孔質体は、嵩密度が大きくばらつくことから、これを固形化補助 剤の水溶液に浸すと、多孔質体に含浸される水分の量も大きくばらつくことになる。 例えば多孔質体の嵩密度が 1. 5〜3. 5の範囲でばらつくと、固形化補助剤を含浸さ せた後の多孔質体の含水量は 20〜200ccの範囲でばらつくことになる。このため、 前記したバッチ式やベルトコンベア式の乾燥炉を用いて多孔質体を乾燥させようとし ても、その乾燥時間を、含水量の最も多い多孔質体の乾燥に要する時間に設定する 必要がある。

[0005] さらに、バッチ式の場合、多孔質体の表面部と中心部とで乾燥度合いが異なり、中 心部まで乾燥させるまでに表面部が過剰に乾燥し、鉄の酸化反応により発熱し、発 火や悪臭が発生する等のトラブルが生じ、また、エネルギーロスが大きいという問題 点を有する。さらに、バッチ式は、人手による作業であり作業効率が悪ぐ乾燥時間が 多く必要である(例えば、 10〜20時間)。

ベルトコンベア式の場合、乾燥炉内にコンベアを設けるため炉の容積が大きくなり、 熱効率が悪い(エネルギーロスが大きい)。その結果、乾燥効率が低いという問題点 がある。また、多孔質体の乾燥炉内の滞留時間は 3〜6時間必要なため、非常に長 ぃコンベアを有する炉が必要となり、設備長が長く設置面積が大きくなるという問題点 を有する。

[0006] この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、多孔質体の乾燥効率を向 上させ、乾燥時間の短縮ィ匕を図りつつも、構成を簡素化させ、装置の設置面積を縮 小でき、ランニングコストおよびイニシャルコストを低減させることのできる金属原料用 のプリケットの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

[0007] 前記目的を達成するためのこの発明の金属原料用のプリケットの製造方法は、金 属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形して多孔質体を得る成形工程と、圧縮 成形した前記多孔質体を管状部材に投入し当該管状部材に熱風を吹き込ませ当該 多孔質体を乾燥させる乾燥工程と、を含むことを特徴として、る。

[0008] このような構成のプリケットの製造方法によれば、管状部材内での熱風による強制 的な乾燥であるため、多孔質体を迅速に乾燥させることができる。さらに、管状部材 内の小さい空間にて乾燥を行わせるため、熱風を効率良く多孔質体に接触させるこ とができる。従って、乾燥時間の短縮ィ匕が図れ、乾燥効率を向上させることができる。 また、熱風発生器の容量を小さくさせることもできる。

[0009] また、前記乾燥工程の前に、前記多孔質体を固形化補助剤に浸漬させて当該多 孔質体に固形化補助剤を含浸させる含浸工程を含むのが好ましぐこれにより、機械 的強度が強ぐ運搬、保管等の取り扱いが容易なプリケットを得ることができる。

また、前記含浸工程において、圧縮成形した前記多孔質体よりも高温に加熱した 前記固形化補助剤に、当該多孔質体を浸漬させるのが好ましぐこれにより、圧縮成 形直後の多孔質体を加熱することで、乾燥工程において、多孔質体を所望の乾燥温 度まで迅速に昇温させることができる。したがって、乾燥時間を効果的に短縮すること ができる。

[0010] また、前記乾燥工程において、前記管状部材内に順次投入させた複数個の前記 多孔質体を、当該管状部材の長手方向に沿って列状として搬送しつつ乾燥させるの が好ましぐこれにより、設備長を縮小させると共に、多孔質体を順次均等に乾燥させ ることができ、品質の安定したプリケットを製造することができる。

また、前記管状部材の内周面と、当該管状部材に複数個が投入され列状とされた 前記多孔質体の外周面との間に、当該管状部材の長手方向に沿って空間部が形成 され、当該空間部において熱風を当該空間部の略全長にわたって滞らせることなく 通過させて前記多孔質体を乾燥させるのが好ましい。これにより、熱風による強制的 な乾燥が十分行え、多孔質体を迅速に乾燥させることができる。

[0011] さらに、前記目的を達成するためのこの発明の金属原料用のプリケットの製造装置 は、金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形して得た複数個の多孔質体を列 状として収容する管状部材と、当該管状部材に設けた入口開口部から当該管状部 材内に熱風を吹き込ませる熱風発生器と、を備え、前記管状部材の内周面と当該管 状部材に収容された複数個の前記多孔質体の外周面との間に、前記熱風発生器か らの熱風を滞らすことなく通過させる空間部が、当該管状部材の長手方向に沿って 形成されたことを特徴として、る。

[0012] このようなプリケットの製造装置によれば、熱風による強制的な乾燥が行え、多孔質 体を迅速に乾燥させることができ、さらに、管状部材内の小さい空間部にて乾燥を行 わせるため、熱風を効率良く多孔質体に接触させることができる。従って、乾燥時間 の短縮ィ匕が図れ、乾燥効率を向上させることができる。さらに、設備の簡素化が図れ 、設備コストの低減が可能となり、設備の設置面積を小さくできる。

[0013] また、前記管状部材内にその上流端側から前記多孔質体を押圧して順次投入させ ると共に当該投入される多孔質体により先に投入された多孔質体を押圧して当該管 状部材内を列状として搬送させる押圧搬送手段が、当該管状部材の上流端側外方 に配設され、さらに、前記管状部材の前記入口開口部は、当該管状部材の下流端 側に配設され、前記熱風発生器からの熱風は、当該管状部材の下流側から上流側 へ向かって流れるよう構成するのが好ましい。これによれば、従来のようなベルトコン ベア等の搬送手段を管状部材内に設ける必要が無いため、乾燥炉となる管状部材 をコンパクトにでき、さらに、短時間にて多孔質体を乾燥させることができる。

また、前記空間部の断面積は、前記管状部材の内空全断面積の 20%〜50%に 設定されるのが好ましぐこれにより管状部材内の空間部を全長にわたって熱風が滞 ることなく流れることができ、かつ、空間部が広すぎて熱風が多孔質体から離れた位 置を流れるのを防ぎ、エネルギーロスを低減させることができる。また、熱風の流速を 増大させ易くなり、熱伝達率を向上させて乾燥効率を向上できる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]この発明の一実施形態に係る金属原料用のプリケットの製造方法を示す工程 図である

[図 2]押圧搬送手段、浸漬装置および乾燥装置の断面側面図である。

[図 3]乾燥装置の管状部材を下流側から見た断面図である。

圆 4]風量調整部材を説明する斜視図である。

[図 5]管状部材の変形例を示す斜視図である。

[図 6]図 5の管状部材の横断面図である。

[図 7]管状部材の別の変形例を示す斜視図である。

[図 8]内管の斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。

図 1はこの発明の一実施形態に係る金属原料用のプリケットの製造方法を示すェ 程図である。プリケット Aの製造において、まず熱処理硬化された軸受用鋼等の鉄系 金属を研削加工する際に発生する研削切粉 (金属粉末を含む再資源化用の材料) の綿状凝集体 B (図 1中 S1参照)を加圧圧縮して、当該綿状凝集体 Bに含まれる研 削液の成分である水分及び油分の含有量を予備的に調整する。この綿状凝集体 B の加圧圧縮はプリケットの製造装置が具備する加圧圧縮装置 17により行われる。例 えば、加圧圧縮装置 17はベルトコンベア 1と一対のロール 2とを備え、綿状凝集体 B をベルトコンベア 1にて搬送しながら一対のロール 2間に挟み込むことにより行う(図 1 中 S2参照)。

[0016] 次に、水分及び油分の含有量が調整された前記綿状凝集体 Bを、成形型 3を用い てプレス 6により圧縮成形して、嵩密度が 1. 5〜3. 5の多孔質体 (脆性成形体) Cを 得る (成形工程:図 1中 S3参照)。この圧縮成形によって、綿状凝集体 Bに含まれるス ノィラル繊維状の研削切粉が粗せん断されるとともに、余剰の水分及び油分が除去 される。また、前記圧縮成形に伴って、多孔質体 Cの温度が成形前の綿状凝集体 B の温度よりも 30〜50°C昇温する。なお、前記多孔質体 Cは、円柱形、球形、角柱形 等の取り扱いの容易な形状に形成されるとともに、搬送時等に崩壊しない程度の強 度に固められている。

[0017] そして、乾燥工程の前に、多孔質体 Cを固形化補助剤 Dに浸漬させて多孔質体 C に固形化補助剤 Dを含浸させる含浸工程を行う。この含浸工程は、前記成形工程が 完了すると、直ちに行われる (含浸工程:図 1中 S4参照)。

この固形化補助剤 Dの含浸は、例えば固形化補助剤 Dを含む水溶液 (溶液)を溜 めたタンク 7bと、多孔質体 Cを載置させる保持部材 18と、保持部材 18を昇降させる ァクチユエータ (流体シリンダ) 19と、を備える浸漬装置 7を用いて行う。具体的には、 プレス 6から搬出された多孔質体 Cを上昇状態にある保持部材 18にて保持し (保持 部材 18に載置させ)、保持部材 18をァクチユエータ 19にて下降させ、タンク 7b内の 固形化補助剤 Dに多孔質体 Cを所定時間浸潰させる。その後、保持部材 18を上昇 させ、後述の乾燥装置 10に多孔質体 Cを供給するものである。

[0018] また、固形化補助剤 Dを含む水溶液は、常温でもよいが、固形化補助剤 Dは、ヒー タによって、圧縮成形直後の多孔質体 Cの温度よりも高い温度に加熱されるのが好ま しい。この場合、タンク 7b内にはヒータが配置されている。具体的には 80〜90°Cに 加熱すればよい。

これによれば、圧縮成形直後の多孔質体 Cを加熱し、さらに、この多孔質体 Cを迅 速に乾燥工程に供給するようしているので、乾燥工程において、多孔質体 Cを所望

の乾燥温度まで迅速に昇温させることができ、乾燥時間を効果的に短縮することがで きる。例えば、直径 60〜70mm X長さ 40〜50mmの多孔質体 Cを、常温の固形ィ匕 補助剤 Dに浸漬させる場合には、従来の製造方法では通常 8〜16時間の乾燥時間 が必要である。しかし本発明の製造方法及び製造装置によれば、 1時間以下の乾燥 時間で十分である。したがって、乾燥のためのエネルギーを大幅に削減することがで きる。

[0019] また、多孔質体 Cは、固形ィ匕補助剤 Dの水溶液中に 15〜180秒間浸漬される。こ の含浸時間は、従来の浸漬時間(15分以上)に比べて大幅に短縮されており、これ により、多孔質体 C中に含浸される固形ィ匕補助剤 Dの量を減らして、多孔質体 C中の 水分の含有量を少なくしている。つまり、多孔質体 Cを固形化補助剤 Dに浸漬させる 時間を短くして、多孔質体 Cの含水量を少なくすることで、多孔質体 Cの乾燥時間を より効果的に短くすることができる。

[0020] 固形化補助剤 Dとしては、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウム力選択 される少なくとも 1種を含む水溶液を用いるのが好ましぐこれにより、多孔質体 Cを容 易且つ強固に固形ィ匕することができる。

[0021] 次に、含浸工程が完了した多孔質体 Cを直ちに乾燥装置 10が有する管状部材 12 内に搬入 (投入)し、管状部材 12内に熱風を吹き込ませ、多孔質体 Cを管状部材 12 内にて乾燥させる (乾燥工程:図 1中 S 5参照)。多孔質体 Cの管状部材 12への搬入 は、図 2に示す押圧搬送手段 16にて行われる。具体的に説明すると、浸漬装置 7の ァクチユエータ 19のヘッド部の上昇動作により、保持部材 18に保持されて固形ィ匕補 助剤に浸された多孔質体 Cが、タンク 7b内から管状部材 12の上流開口端部に対応 する投入開始位置まで上昇する。そして、浸漬装置 7よりもさらに上流側に (管状部 材 12の上流端側外方に)配設された押圧搬送手段 16のヘッド部 20が押し込み動作 する。これにより、浸漬装置 7の保持部材 18に保持されていた多孔質体 Cは、押し出 されて管状部材 12内に投入される。押圧搬送手段 16としては、例えば、流体シリン ダとすることができる。

なお、多孔質体 Cが上昇状態にある投入開始位置と管状部材 12の上流開口端部( 搬入口)との間には、(後述する)乾燥用の熱風が過度に漏れないようするためのシャ ッター部材 21が設けられている。シャッター部材 21は、管状部材 12の上流開口端部 を、隙間を持って施蓋可能となるよう設けられている。そして、シャッター部材 21は、 浸漬装置 7の保持部材 18と連動して昇降するよう構成されている。多孔質体 Cの上 昇に伴ってシャッター部材 21も上昇し、多孔質体 Cを乾燥装置 10の管状部材 12内 に投人させる。

[0022] 乾燥装置 10は、投入された複数個の多孔質体 Cを列状として収容し乾燥させる水 平状の管状部材 12と、管状部材 12に設けられた入口開口部 13から管状部材 12内 に熱風を吹き込ませる熱風発生器 (ブロア) 14と、を備えている。そして、管状部材 1 2の内周面と、管状部材 12に投入された複数個の多孔質体 Cの外周面との間に、空 間部 15が、管状部材 12の長手方向に沿って形成されている。この空間部 15におい て、熱風を空間部 15の略全長にわたつて滞らせることなく通過させて多孔質体 Cを 乾燥させる。

[0023] また、前記押圧搬送手段 16は、管状部材 12内にその上流端側から多孔質体 Cを 押圧して順次投入させる。さらに、押圧搬送手段 16は、押圧して投入させるその多 孔質体 Cにより、先に (一つ前に)管状部材 12に投入された多孔質体 Cを押圧して管 状部材 12内を列状として搬送させるよう構成されている。つまり、管状部材 12内に投 入されて隣り合う多孔質体 C同士は相互接触状態とされる。列状とされた複数個の多 孔質体 Cは、管状部材 12の上流端側力も押圧搬送手段 16にて押されて間欠的に 移動して搬送されることとなる。

[0024] 管状部材 12の入口開口部 13は、管状部材 12の下流端側に配設され、入口開口 部 13は、管状部材 12の軸心と直交する軸心を有する短筒部材 22により構成されて いる。短筒部材 22を通じて熱風発生器 14の熱風を管状部材 12内に供給し、熱風を 管状部材 12の下流側力も上流側へ向力つて流す。従って、管状部材 12の下流端は 施蓋されており、管状部材 12の下流端側から供給された熱風は、空間部 15を上流 側に向力つて流れる。なお、管状部材 12を流れて排出される熱風の温度が、浸漬装 置 7のタンク 7bの液温よりも高い場合は、排出された熱風のエネルギーをタンク 7b内 の固形化補助剤 Dの水溶液の加熱に利用してもよい。

また、本発明において、上流側とは、管状部材 12の多孔質体 C搬入側 (押圧搬送 手段 16側)であり、下流側とは、多孔質体 Cの搬出側とする。

[0025] 前記空間部 15の断面積は、管状部材 12の内空全断面積の 20%〜50%に設定さ れるのが好ましい。 20%未満であると、空間部 15の断面積が小さくなりすぎて熱風の 通過を妨げるおそれがあり、 50%を超えると、多孔質体 Cから離れた部分を通過する 熱風が多く発生し、エネルギーロスが大きくなる。

[0026] 熱風発生器 14から吹き出される熱風は一定の風量とすることができるが、管状部材 12の下流側には、図 2と図 4に示すように、空間部 15を通過する熱風の風量を調整 する風量調整部材 23が設けられている。風量調整部材 23は、例えば、空間部 15の 断面 (熱風通過断面)を一部遮断する板部材にて構成することができる。この風量調 整部材 23を昇降させて遮断面積を変更させる (熱風通過断面積を絞る)ことで空間 部 15を通過させる熱風発生器 14からの熱風の風量を調整できる。

[0027] 管状部材 12内の多孔質体 Cは、図 3に示すように、管状部材 12の底壁部内周面 側に設けた 2本のレール部材 24に載置され、直線的にガイドされながら搬送される。 これにより、スムーズに多孔質体 Cを搬送させることができると共に、多孔質体 Cは、レ 一ル部材 24との (線)接触部を除く全周にわたつて熱風を接触させることができる。 そして、管状部材 12内を搬送され乾燥した多孔質体 Cは、前記押圧搬送手段 16 の働きにより、その上流側に隣接する多孔質体 Cに押し出され、レール部材 24 (管状 部材 12の底壁)によるガイドから外れると、自由落下により管状部材 12から離脱し、 ワーク搬出口及びシユーターを介して、製品回収ボックス 11内に供給される(図 1中 S6参照)。以上により、製鋼原料用のプリケット Aを得ることができる。

[0028] なお、図 2に示すように、管状部材 12のワーク搬出口には、ガイド (レール部材 24) 力 外れ落下した多孔質体 Cが載置されると、その重さにて自動的に開状態となって 多孔質体 Cを搬出させる開閉蓋部材 25を有する。開閉蓋部材 25は、多孔質体じの 非載置状態ではワーク排出ロを閉状態とさせるよう弾発部材 (パネ)が付設されてお り、多孔質体 Cを搬出させるタイミング以外では、熱風が外部へ逃げないようにしてい る。

さらに、管状部材 12の外周面には断熱部材 26が配設されており、断熱部材 26とし ては金属製ウール、シリカボード、又は、これらの組み合わせ等とできる。断熱部材 2 6の厚さ寸法は、 50mm〜 100mmとすることができる。

[0029] また、管状部材 12は、図 3に示すように断面角型としてもよぐさらに、管状部材 12 内に複数列(図 3においては 3列)の多孔質体 Cが列状となって搬送されるようしても よい。

断面角型とすることで、管状部材 12の上壁を開閉自在に構成させることができ、管 状部材 12内のメンテナンスを容易にさせる。

そして、図 5と図 6は乾燥装置 10の変形例を示す斜視図と管状部材 12の断面正面 図であり、管状部材 12を円管としている。つまり、管状部材 12の横断面形状を、円柱 形状とする多孔質体 Cの横断面輪郭形状の相似形とし、これにより、多孔質体 Cの外 周面形状に沿った形状の空間部 15を形成し、熱風を効果的に多孔質体 Cに接触さ せることができる。この場合、管状部材 12の直径は、例えば、ワーク (多孔質体)直径 が Φ 50mm〜 Φ 65mmのとき、 Φ 70mm〜 Φ 90mmとすることができる。

[0030] また、図 7は、乾燥装置 10のさらに別の変形例であり、この管状部材 12は、内管 27 と外管 28とを有する 2重管構造とされている。外管 28は、内管 27が配設される中心 部を除いて両端部が閉塞されると共に下流端部側に前記短筒部材 22が設けられて 入口開口部 13が形成されている。内管 27は、外管 28の中心部に配設された孔開き 管部材とされている。図 8は、内管 27の斜視図である。そして、入口開口部 13から外 管 28内方へ熱風が吹き込まれ、熱風が内管 27の孔部 27aを通過して内管 27内の 多孔質体 Cを乾燥させ、内管 27の端部カゝら熱風を逃がしている。また、内管 27は多 孔質体 C搬送用のガイドとして機能することができる。

[0031] 次に、前記の乾燥装置 10にて行う多孔質体 Cの乾燥工程の実施例について説明 すると、管状部材 12の長さ寸法は 1400mm〜1700mmとすることができ、例えば 1 500mmとし、多孔質体 Cの軸方向寸法 (長さ寸法)を 45mmとし、押圧搬送手段 16 による多孔質体 Cの管状部材 12への投入サイクルを 90秒とした場合、管状部材 12 には 33個の多孔質体 Cが収容され、管状部材 12内における乾燥時間は約 50分とな る。なお、管状部材 12に投入する多孔質体 Cは、含浸工程において 30秒間常温の 固形ィ匕補助剤 Dに浸したものであり、 30秒間のこの含浸工程は前記投入サイクルの 90秒中に行われる。つまり、多孔質体 Cは含浸工程後すぐに管状部材 12に投入さ

れ、残りの 60秒が管状部材 12内での最初の待機時間となる。

[0032] そして、熱風発生器 14における熱風の設定温度は 150°C〜250°Cとされ、管状部 材 12内へ吹き付ける熱風の実際の温度は、 130°C〜140°C程度となり、多孔質体 C の外周面温度は入口開口部 13の直下位置において最高 137°Cとなる。そして、約 5 0分間の乾燥工程の後、得られたプリケット Aの硬さは良好であり、しかも含水率が 1. 1% (プリケット中心部)となる。これは、基準とする 3. 0%を大きく下回り、良好な品質 のブリケット Aが得られる。

[0033] 以上の構成によれば、多孔質体の乾燥効率を向上させ、乾燥時間の短縮化を図り つつも、構成を簡素化させ、装置の設置面積を縮小でき、ランニングコストおよびィ- シャルコストを低減させることができる。

[0034] なお、この発明にお、て、再資源化用の材料としては、前記綿状凝集体 Bの他、金 属粉末と多数のショット玉とを含むショット粕、製鋼'精鍊工程等で発生する金属粉末 を含む粉塵ダストや、これらを混合したものを用いてもよぐ要するに、当該材料として は、綿状凝集体、ショット粕及び粉塵ダストから選択される少なくとも 1種を用いてもよ い。