JPS5814493B2 - 鋳物用原料としての鋳物屑圧塊の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は産業廃棄物である銑ダライ粉（鋳鉄切削等の
際の切り粉）の如き鋳物屑を適当な粘結剤と混練して固
形化し、焼結させて鋳物用原材料として好ましい成分量
を有し不純物が少く耐衝撃強度及び耐熱性に優れた圧塊
として再度鋳物原料に利用し得る鋳物屑圧塊の製造方法
に関し資源の節約上有効な成果を得んとするものである
。

即ち鋳物は通常鋳潰後切削加工を行うことが多く、この
時に生ずるダライ粉がそのまま再度原料として利用する
には不適当な形状であるため産業廃棄物として廃棄され
ることが多く、又多量に発生するためこれが再利用され
れば大いなる資源の節約となるものである。

一般に鋳鉄切削等の際に発生する前記の銑ダライ粉の如
き鋳物屑には機械油や水分等が多く付着しており、この
様な鋳物屑をそのまま溶解炉内へ入れて鋳物原料にしよ
うとすると、付着した油分が燃焼し、多量の黒煙を発生
して大気汚染等の公害問題を生じ、又炉体内で下方から
の熱風により吹き上げられ、多量の粉塵を発生し、二次
公害発生の原因となると共に溶解歩溜りが悪いといった
欠点があり、再利用が甚だ困難で、廃棄処分にされてい
るのが現状であった。

しかし乍らこれら鋳物屑は大量に生じ、省資源化に伴な
って再利用が強く望まれていた。

この為この様な鋳物屑を処理する試みが多くなされたが
末だ十分とは言えなかった。

例えば鋳物屑をパルプ廃液と混練しプレスして固形化し
たものがあるが、耐衝撃性及び耐熱性が十分でなく、特
に耐熱性が低いために炉内へ他の銑鉄と一緒に投入する
と、落下途中でこれらと当ったり、押し潰されたりして
破壊し、下方からの熱風に金属細片が吹き上げられて飛
び散り粉塵を発生すると共に溶解歩溜りが悪く、原材料
として不適であった。

また鋳物屑を耐熱性の粘結剤と一緒に罐の中に入れ、プ
レスして固形化したものがあるが、これは溶解炉の予熱
帯で混練した粘結剤を吸熱反応により硬化させ、硬化し
た状態で溶解帯まで降下させて溶解させるものである。

これによれば上記した固形物に較べ歩溜りは向上したも
のの形状が大きく、その割に重量が軽く、゛内径の小さ
い溶解炉では使用できないといった欠点があり、大型の
溶解炉では硬化する以前に他の溶解材料の重圧により罐
が押し潰されて内部の金属細片が吹き上げられるために
粉塵を発生するといった欠点があった。

また使用している罐が非常に薄い鋼板であるために投入
時他の溶解材料である銑鉄、コークス等と接触して破損
し、金属細片が飛散するといった欠点もあった。

更に大型の溶解炉では投入口からの落下距離が少くとも
１０ｍ以上有るために耐衝撃性に優れていなければなら
ない。

即ぢ鋳物屑を原材料として他の銑鉄等と一緒に溶解炉内
に入れて再利用するには鋳物屑を耐衝撃性、耐熱性、並
びに耐圧性に優れた固形物となし、しかもコンパクトな
ものとせねばならない。

この発明は上記従来の欠点に鑑み、これを改良除去した
もので、原料の準銑鉄として再利用し得るに十分な耐衝
撃強度、耐熱性並びに耐圧性を有する鋳物屑圧塊の製造
方法を提供し省資源に寄与せんとするものである。

それ故この発明はこれを最も金属成分的に有利なそのま
ま利用し得る鋳物原料の準銑鉄として用いる目的で、キ
ュポラに投入するに適した大きさと硬度のブリケットに
成形し且つ鋳物原料として好ましい成分例えば３５〜３
８％前後の炭素含有量をも失うことなく、切削加工時に
混入する切削油の少量の存在を利用してブリケットに成
形するためのプレス時に空隙を少なくするための各片の
すべりに効果あらしめつつ後の焼結時の油分の燃焼によ
る黒煙を少なくする等の配慮をなしたものである。

即ち不純物を除去し、遠心分離機により含有油分及び水
分を２％以下に処理した鋳物屑に適当な粘結剤を約重量
比で２％添加して数分間混練し、均質に撹拌させた後、
プレス装置にて強固に圧縮してブリケットとなし、この
ブリケットを加熱炉に入れ、５００℃乃至９００℃の還
元雰囲気内で１０分乃至３０分加熱し、添加した粘結剤
を反応させて焼結させ、焼結後のブリケットを密閉容器
内に入れ、還元雰囲気内で徐冷し、ブリケットの酸化を
防止し乍ら硬化させて鋳物用原料としての鋳物屑圧塊を
得る方法に関するものである。

以下その実施の態様を図面を参照して訝明すると次の通
りである。

第１図は鋳物屑を圧縮して固形化するプレス装置１を示
す図面で、同図に於いて、２は下部フレーム３の中央部
に突設されたプレス用下部ロツド、４は下部フレーム３
内に設置された下部シリンダー５のピストンロツド６に
連結部材７を介して設けられた支持ロツド８の上端に取
付けられ、上下動自在に支持された円筒状金型、９は上
部フレーム１０に取付支持された上部シリンダーで、所
定時円筒状金型４を降下させ、その下面開口部をプレス
用下部ロツド２にて閉塞し、上部シリンダー９のプレス
用上部ロツド１１を下降させて金型４内の鋳物屑を圧縮
する。

尚、プレス用下部ロツド２及び上部ロッド１１の押圧面
は共にほぼ円弧状の凹面に形成し、圧縮力が被圧縮物の
周囲から中心部へ集中する様になす。

１２は金型４の上部に一体に設けた逆截頭円錐形のホツ
パーで、金型４内へ鋳物屑をガイドし乍ら供給するもの
で、供給動作を容易化する。

１３は下部フレーム３の上部側方に突出させて設けた払
出シリンダーで、圧縮された鋳物屑を対向状に設けた排
出シュート１４上に払出させるものである。

１５はホッパ−１２内へ鋳物屑を積極送りするフイーダ
で、先部を第２図に示す様に二又状に分割成形し、上部
ロツド１１を挾持する如く配置され、ホッパ−１２の上
部２個所に開口位置している。

このフイーダ１５は可振動に吊下支持されており、所定
時下部に設けた加振器１６により振動せられ、鋳物屑を
積極送りすると共にホッパ−１２内へ二個所から等量ず
つ供給し、ホッパ−１２及び金型４内に鋳物屑が一方向
にのみ傾斜して堆積するのを防止し、圧縮時各部が均等
に圧縮され、密度がほぼ均一となる様にする。

フイーダ１５へはシュート１７を介して上方から供給さ
れる。

シュート１１の先部には開閉自在のゲート１８が設けら
れており、所定時このゲート１８を開放して鋳物屑をフ
イーダ１５に供給する。

供給量はゲート１８の開放面積と開放時間とにより設定
される。

１９はフイーダ１５の上方にシュート１７とは別個に設
けた補助ホツパーで、シュート１７から供給される鋳物
屑以外の鋳物屑や添加物を収容しておき、必要時この補
助ホッパ−１９からフイーダ１５へ収容物を供給し、フ
イーグ１５上でシュート１７からの鋳物屑と混合し、ホ
ッパ−１２及び金型４へ供給する。

第３図及び第４図は圧縮された鋳物屑のブリケットを還
元雰囲気内で加熱する加熱炉２０で、同図に於いて、２
１はブリケットを順次一定方向に搬送するコンベア装置
で、例えば可撓性を有する金属製ベルト２２をチェーン
（図示せず）により無端状に循環させる。

２３は断熱効果を持たせるために断熱材で多層構造に形
成した炉体で、コンベア装置２１を覆う如く取付けられ
、且つ入口２４ａ側より出口２４ｂ側にかけて徐々に傾
斜させてあり、入口２４ａの上部に加熱用バーナ２５を
内方に向けて取付け、バーナ２５の熱を炉体２３の斜面
に当てて下方に反射させ、これら近傍の空気を加熱して
高温の雰囲気を形成し、バーナ２５の火を直接ブリケッ
トに当てて加熱しない様になしてある。

２６は炉体２３の後部近傍に設けた二次燃焼室で、炉体
２３と排気管２７で連通されており、ブリケットの焼結
時に発生する排気ガスの一部が排気管２７から二次燃焼
室２６へ送られ、ここで再燃焼され処理されて排気筒２
８から大気中へ放出される。

２９は炉体２３の出口２４ｂ近傍に開口位置された吸気
管で、排気筒２８の周囲に設けた熱交換器３０と連通し
ており、炉体２３の出口２４ｂ付近に残存する排気ガス
を吸気管２９にて吸入し、排気筒２８により加熱された
熱交換器３０へ供給し、ここで加熱し、送気管３１によ
り炉体２３の入口２４ａから炉体２３内へ供給し、炉体
２３内を還元雰囲気となす。

３２は送気管３１の途中に設けたファンで加熱された排
気ガスを炉体２３の入口２４ａ側へ積極送りすると共に
炉体２３の出口２４ｂに残存する排気ガスを積極的に吸
入させるものである。

この炉体２３内でブリケットを焼結し、介在させた粘結
剤に吸熱反応させ、鋳物屑表面に付着している油分と結
合させて金属細片間を強固に接合させ、過剰の油分を除
去させる。

尚、熱交換器３０により加熱された排気ガスは約５００
℃に達するので、途中からバーナ２５による加熱を停止
させても十分にブリケットを焼結させることができる。

焼結後のブリケットは密閉容器（図示せず）内に入れ、
ブリケットから放出されるガスで還元雰囲気を構成し、
この中で徐冷させる。

上記構成に於いて作用を説明すると、先ず圧塊にする鋳
物屑を篩にかけ、更にマグネット選別により不純物や重
金属等を取除き、遠心分離機により含有油分及び水分を
２％以下に処理し、これに約重量比で２％程度適当な粘
結剤を添加し、ミキサー等により数分間混練し、混練時
に生ずる鋳物屑同志の摩擦熱により粘結剤を伸展させ、
全体にむらなく撹拌させる。

但し、鋳物屑の含有水分が多い時にはシリコン樹脂等の
消泡剤を０．２％添加し、数分間混練する。

また混線時の熱により粘結剤が蒸発し、消耗するために
補正する必要があり、０．１％〜１％程度再添加し、最
適な混練状態になす。

上記の様に処理し、粘結剤と十分に混練した鋳物屑をプ
レス装置１のシュート１７へ供給する。

そして下部シリンダー５を動作させ、ピストンロツド６
を短縮させ、金型４及びホッパ−１２を下降させ、金型
４の下部を下部ロツド２にて閉塞させた後、シュート１
７のゲート１８を開放し、鋳物屑をフイーダ１５へ供給
すると共に加振器１６を動作させて積極送りし、ホッパ
−１２及び金型４内へ二個所から等量づつ供給する。

金型４内に鋳物屑が所定量溜まると、シュート１７のゲ
ート１８を閉じ、加振器１６を停止させて供給動作を停
止させる。

この状態で上部シリンダー９を動作させ、上部田ンド１
１を伸長下降させ、金型４内の鋳物屑を圧縮し、固形化
する。

上部ロツド１１の圧縮動作が完了し、ブリケットが形成
されると、下部シリンダー５のピストンロツド６を伸長
させ、金型４及びホッパ−１２を上昇させ、更に上部ロ
ッド１１を上昇させて、下部ロツド２上にあるブリケッ
トを払出シリンダー１３にて排出シュート１４上に払出
させる。

そして再び金型４及びホッパ−１２を下降させ、金型４
の下部を下部ロツド２にて閉塞させ、金型４内に鋳物屑
を供給し、連続してブリケットを形成する。

この様にして形成されたブリケットは排出シュート１４
からコンベア装置２１上に載せ換えられ、炉体２３へ送
り込まれて焼結される。

即ち、炉体２３内へ送り込まれたブリケットは炉体２３
内で移動し乍ら高温の還元雰囲気内に晒されて表面から
内部へ加熱され、混在する粘結剤が吸熱反応し、鋳物屑
の表面に付着した油分と結合して鋳物屑同志を強固に接
合する。

一方過剰な油分は熱により蒸発し、除去される。

そして焼結時ブリケットから発生する排ガスの一部は排
気管２７より二次燃焼室２６へ送られ処理されて排気筒
２８から大気中へ放出される。

炉体２３の出口２４ｂ付近に残存する大部品の排ガスは
吸気管２９より熱交換器３０に送られ、加熱されて送気
管３１より炉体２３内へ供給され、還元雰囲気を形成す
る。

焼結されたブリケットは炉体２３の出口２４ｂから排出
され、密封容器内に収容し、ブリケットから放出される
排ガスにより還元雰囲気を形成し、この還元雰囲気内で
２４時間以上養生させて徐冷し、硬化させて鋳物屑圧塊
となす。

上記の様にして鋳物屑圧塊を形成するのであるが、鋳物
屑を圧縮してブリケットとする際、銑鉄に準ずる比重と
なし、十分な耐衝撃強度及び耐熱強度を得るために面圧
１ｃｍ２当り３．６００ｋｇ以上の加圧力でもって圧縮
させており、しかも鋳物屑を金型４へ供給する際二個所
から供給するので鋳物屑は金型４でほぼ面一に堆積して
おり、圧縮力は全体に均一に作用し、更にその応力が中
心方向に作用するので緻密なブリケットが形成される。

また焼結時混練した粘結剤をブリケットの内部まで十分
に吸熱反応させ、付着している油分と結合させて鋳物屑
を接合させると共に粘結剤と結合しない過剰な油分を除
去するために炉体２３内を５００℃乃至９００℃となし
、この高温内で１０分乃至３０分加熱し、焼結させてい
る。

通常は７００℃前後で約２０分間加熱するのが望ましい
。

また焼結後のブリケットをも還元雰囲気内で養生させ、
徐冷させているので酸化の恐れはなく、十分硬化した鋳
物屑圧塊が得られる。

従って溶解炉に他の原材料と一緒に投入し、使用しても
溶解位置までは破壊せず粉塵を発生することがない。

尚、混合物を圧縮する場合は、混合する鋳物屑や添加物
を補助ホッパ−１９に収容し、シュート１７からホッパ
−１５へ鋳物屑を供給する時に同時に補助ホッパ−１９
から混合物をフイーダ１５へ供給し、金型４内へ供給し
圧縮させる。

第５図は炉体２３の他の構造を示す図面で加熱用バーナ
２５を炉体２３内に装入せず、密閉構造となし、加熱部
の上部に加熱板３３を設け、この加熱板３３を外部から
バーナ３４にて加熱し、加熱板３３の放熱により炉体２
３内を高温になすものである。

この様にすれば炉体２３内に燃焼用空気を供給する必要
がないので炉体２３内を完全な還元雰囲気にすることが
出来る。

以上説明した様にこの発明は不純物を除去し、遠心分離
機により含有油分及び水分を２％以下に処理した鋳物屑
に適当な粘結剤を約重量比で２％程度添加して数分間混
練し、均質に撹拌させた後、プレス装置にて強固に圧縮
してブリケットとなし、このブリケットを加熱炉に入れ
、５００℃乃至９００℃の還元雰囲気内で１０分乃至３
０分加熱し、添加した粘結剤を吸熱反応させ、焼結後の
ブリケットを密閉容器内に入れ還元雰囲気内で徐冷し、
ブリケットの酸化を防止し乍ら硬化させたから、産業廃
棄物である銑ダライ粉の如き鋳物屑を鋳物原料として好
ましい成分、例えば３５〜３８％前後の炭素含有量を失
うことなく、銑鉄と同様の耐衝撃強度並びに耐熱性を有
する鋳物屑圧塊とすることができ、他の鋳物用原材料と
一緒に原材料として再利用でき著しい省資源化が計れる
。

また炉体内を還元雰囲気としたので焼結時ブリケットを
高温度に加熱しても酸化せず、製品の歩溜りが向上する
。

尚この方法により作られるブリケットは組織が緻密にな
るばかりでなく焼結により表面に保護膜を生じ長期保存
に耐え保存による酸化が少くこの点からも歩溜りの向上
に大なる成果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係かるプレス装置の全体構造を示す側
面図、第２図はフイーダの先部を示す平面図、第３図は
本発明に％かる加熱炉の平面図、第４図はその縦断側面
図、第５図は加熱炉の他の形態を示す断面図である。 １……プレス装置、２……プレス用下部ロツド、４……
金型、１１……プレス用上部ロツド、１２……ホツパー
、１５……フイーダ、１６……加振器、１７……シュー
ト、２０……加熱炉、２１……コンベア装置、２３……
炉体、２６……二次燃焼室、２９……吸気管、３０……
熱交換器、３１……送気管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 不純物を除去し、遠心分離機により含有油分及び水
   分を２チ以下に処理した鋳物屑に適蟲な粘結剤を約重量
   比で２係程度添加して数分間混練し、均質に撹拌させた
   後、プレス装置にて強固に圧縮してブリケットとなし、
   このブリケットを加熱炉に入れ、好ましくは７００℃前
   後の５００℃乃至９００℃の還元雰囲気内で１０分乃至
   ３０分加熱し、添加した粘結剤を吸熱反応させ、焼結後
   のブリケットを密閉容器内に入れ還元雰囲気内で徐冷し
   、ブリケットの酸化を防止し乍ら硬化させることを特徴
   とする鋳物用原料としての鋳物屑圧塊の製造方法。