JPS60241943A - 金属粒片の製造方法 - 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〕 本発明は、銅カソード、及び板の形で受入れられるその
他の金属の粒状化に関する。

〔従来の技術〕

少なくとも銅カソードのための最も効率の良い公知の製
造工程（本出願人所有の英国特許第２０２１９７４Ｂ号
）は、得られる細粒の大きさが、機械の加工区域を仕切
っているスクリーンを通りうる程度に細かくガるまで材
料を繰返し切り刻むために、少なくとも１枚の固定プレ
ーｌ°と共同して作業を行なう受力くとも１枚のブレー
ドを備えたロータを含む種類の粒化機によって、金属板
を切り刻むことを含んでいる。この製造工程は、以下、
１１次切断」及び「川明」と呼ぶ別々の２つの作業を含
んでいることに気付くであろう。ここで１次切断とは、
板材料の前縁から、切断片（通常、幅の狭い帯）を切り
取ることであり、川明とは、得られる細粒がスクリーン
の目を通り抜けうるようになる１で、前記６− の切断片を繰返し無作為に切り刻むことである。

〔発明の解決しようとする問題点〕

我々は、この１次切断と咀−〇両作業を別々に行うこと
によって、エネルギ効率の実質的改善が得られること、
及び粒状化される金属の有害な加熱が大幅に減少するこ
とを発見した。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によれば、板の形で受入れられる金属を粒状化す
る製造工程は、金属板が前進させられ、この金属板がこ
れを越えて供給される固定ブレードと協同して作業をす
る、少なくとも１枚のブレードを備えるロータを含むせ
ん断機によって、その前縁から切断片が切取られる第１
次の作業、すなわち１次切断作業と、得られる細粒が加
工区域を仕切るスクリーンの目を通シ抜けうるほどに細
くなるまで材料を繰返し切り刻むだめに、少なくとも１
枚の固定ブレードと協同して作業をする少なくとも１枚
のブレードを備えるロータを含む種類の少なくとも１台
の粒化機に、第１の作業で形成された切断片を供４− 給する第２の作業、すなわち川明作業とからなり立って
いる。

せん断機（スクリーンを備えていない）と、粒化機（ス
クリーンを備えている）との基本的設計は同じでよいが
、その構造と加工条件との詳細は、それぞれの作業に合
せて最適なように選ばれる。特に、 １、　せん断機及び粒化機のブレードは、衝撃負荷を減
らすために、ローターの外周面のまわりに、段違いに配
置された分割片に回転軸の方向にそって分割され、さら
に、衝撃負荷を一層少なくするため、せん断機のブレー
ドの分割片は、粒化機のそれよりも短かくしてもよい。

２　せん断機と粒化機の軸方向の長さにそった任意の点
における単位時間当りの切断回数（これは、回転数、回
転ブレードの枚数、及び、通常これは粒化機だけについ
て言えるが、固定ブレードの枚数に比例する）は、せん
断機よりも粒化機の方を高くしてもよい。

従って、粒化機が処理しうる速さよりも速い速度で材料
を供給したり、板拐料の送９込み方が遅過ぎて、金属の
粉塵を生じたりすることのないような条件で、−次切断
を、粒化される各板の始めから終、ｂｔでの連続作業と
することができる。

ろ　グレードの刃角や加工間隔は、２つの作業に封しそ
れぞれ独自に最適な値を選べばよい。

４　もし望むならば、１台のせん断機から比較的小型の
粒化機に供給するようにしてもよい。

（また、是非にというのであれば、２台以上のせん断機
から１台の比較的大型の粒化機に供給するようにしても
よい。） ５、　もし望むならば、非生産的々長手方向の切断の発
生ひん度を減らすために、１次切断によって形成される
比較的長い切断片を、その大体揃っている方向が粒化機
のブレードに直角になるように向けて粒化機に供給する
ように、供給装置を設計することができる。

しかし、粒化機へ材料をその真上から供給するようにす
ることが可能であり、そして自由に回転しうる材料片は
、ブレード自身の作用によってグレードに直角に向く傾
向があるので、普通はその必要はない。

これらの要因から、この製造工程のエネルギー効率は、
意義深く改善されうる。さらに、本発明の製造方法によ
って、少なくとも銅カソードから製造される粒片は、板
を供給して粒片までの加工をする単一の粒化機によって
生産される粒片よシは、実質的に高い体積密度をもって
いることが判明した。このことは、実証はされてはいな
いが多分、比較的均等な細粒の含有率が高いということ
がこれに寄与しているものと推測される。容積密度が高
いということは、あとでこの粒片が、押出し成形工程へ
の供給材料として用いられるときに、さらにエネルギー
の節減をもたらす。

回転式せん断機の大きさは、粒状化すべき板の寸法によ
って決まる範囲と、部品の強度によって変りうる。しか
し、ロータの直径は常に０２５ｍないし０．５　ｍの範
囲にあるものと思つ７− てよい。少なくともこの範囲に入るせん断機に対しては
、せん断機の長さにそった（すなわち、板の幅にそった
）任意の点において、１回転に１回の切断が行なわれる
ようなブレードの配置を我々は特に好む。

非常に短かいブレード分割片を用いる必要があるか又は
望ましいときには、これを容易にするために、我々は、
複数の板で、その少なくとも１枚の外周の少なくとも１
個所に、この板の厚み全体に及ぶブレード受けの凹所で
、この中にブレードの両側面がこの板の両主面と一致す
るようなブレードがねじ１本で取付けられる凹所を備え
ておシ、さらにこの板の主面に寄り添う隣の板も、ブレ
ードの取付は剛性を増すために、ブレードの両側面にも
寄シ添っているような複数の板を軸方向に積み重ねて構
成されたロータを使用することを提案する。

終端の板でない限り、隣接する板はロータの周囲の他の
点において、ブレードと適合させられてもよく、捷た（
切られる金属が十分脆い場−８＝ 合に限り）、ブレードと適合しないスペーサー板であっ
てもよい。慣性能率を最大にするために、これらの板は
むくのものであり、かつブレード用の凹所以外は実質的
に円形であることが望ましい。

これと同等の一体構造のロータも、同様に効果的に用い
ることができるが、その製作にはある程度の困難が伴う
。

粒化機にも同様のロータの設計を用いてよいが、この場
合は各板の外周をバランスとりのため、及び／又は、ロ
ータと・・ウジングとの間の有効容積を増すために肉盗
みをすることが望ましい。

せん断機の作業速度によっては、ブレードの切刃が鈍る
のをおそくするために、切断用ブレードを冷却すること
が望ましいこともある。１次切断作業において、銅また
は他の金属とブレードが接触するのは短時間なので、こ
の金属が過熱されるおそれは比較的少ないが、常に無視
しうるとは限らない。

一方、川明作用に用いる粒化機においては、金属の滞留
時間が長いので、金属のかなりの温度上昇が起り、冷却
は殆んどいつも必要になる。

粒化機の中に土から空気流を送り込み、スクリーンから
排出させること、及び／又は、水をポンプでロータと機
械のケーシング内の流路に送り込むことによる対流冷却
が、粒片の過熱を避けるのに適しているが、それ以外で
は、我々は蒸発冷却を用いることを好む。これには、粒
化機の中に適量の、少なくとも１穐の不燃性の揮発性物
質を導入することが必要である。その量は、粒化の工程
で発生する熱に、周囲から流入する何らかの熱を加えた
熱量が、実質的にすべての揮発性物質を蒸発（またけ昇
華）させるのに十分であることが望１しく、さらに、銅
の粒化の場合には、この量は揮発性物質の蒸発（ないし
は昇華）によって、銅の実質的な部分の温度が意義ある
時間の間中８０°０（望１しくけ７０°Ｃ）以上に昇ら
ないように保つのに十分な量でなければならない。

技術的に満足しうる多くの揮発性物質があるが、壇境土
と経済上の制約があるので、好普しい物質としては、水
（有害な汚染物質を含壕ないもの）、液体窒素、固体２
酸化炭素、及び非分離の液体空気である。

このうちで、水は手近に利用でき、安価で、貯蔵に絶縁
容器も要らないし、又、沸点が作業温度より高いため、
銅の表面温度が最高の時と場所で優先的に蒸発するので
最良のものと考えられる（多くの、又は場合によっては
、総ての蒸発が銅の表面で個別に起るということがいず
れわかるてあらうか）。

イオンを除くか、さもなければ純化した水を、例えば酸
洗い済みのカソードを水洗水でぬれたまま供給すること
、及び／又は、最初の切断が行なわれる場所の近くでこ
の銅に水を流しかけることなどによって、銅の表面上の
液体の（又は凍結した）膜の形で粒化機に供給してもよ
い。

その代りとしてか、又は、多量の揮発性物質が要る場合
には、既に述べた代替品のひとつ）１− を晰独に粒化機及び／又は、粒化機に吹込まれる気流中
に、望１しくけ細かい霧として噴射してもよい。

粒化機への銅の供給速度及び／又は、それによる消費電
力の増加を監視し、これに従って、水又はその他の揮発
性物質の供給速度を加減することが望ましい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により、添付図面を参照して、詳
述する。

第１図に示す製造装置は、銅線の製造のだめの摩擦応用
の連続押出し工程（コンフォーム工程）への供給材料と
して、適当な熱処理後に使用するだめの銅の粒片を製造
する。この第１図の製造装置への供給材料そのものは、
代表的に面積が１平方メートル、厚さが約２０か２２龍
の銅カソード（１４日カソード、即ち、通常の銅精錬用
の電流密度とその他の条件のもとで、１４０間の連続的
な村山によって成長した厚さのカソード）である。

１２− このカソードは、酸洗い、水洗及びその他の必要な処理
をか施されたのち、支持架台２の十に堆積１として置か
れる。個々のカソードは、適当な時間間隔で、堆積から
、数十は機４％６によって取−トけられ、供給台５０の
上１で（図の面と直角方向に）移動される。次に、ラノ
、４が前進してカソードをばねの力か、その他の方法で
片寄らせる作用が与えられている（カソードが傾いたり
、戻ったりしないように）把持器の下に押込み、さらに
、単純なすき間を通し、１次切断を行なう回転せん断機
５の中に１で押込む。せん断機は、カソードが入口のす
き間の所でその上にのる１枚の連続している固定ブレー
ドと、ロータの周囲に、分散配置されている短かい分割
片に分割された１枚のブレードとを備えている。これに
よって、分割ブレードの長さとほぼ等しい長さと、カソ
ードの厚さくこの厚さは、カソードごとに、又同−カソ
ードでも部分的にかなりのばらつきがある）に等しい幅
、及びせん断機の１回転ごとにカソードが前進する距離
（この寸法も、特にカソードの切り始めと切り終りでは
、かなり変化する）に等しい厚さくカソードが薄い場合
は幅というべきもの）を備えた１次切断片を製造する。

カソードが切られてなくなると、ラム４が後退して供給
サイクルを繰返し、せん断機５はラムが再び前進して銅
を中に十分押込むまで空転する。

一方、せん断機５の中で形成された１次切断片は、少な
くとも１台のごくありふれた設計の粒化機８（標準のホ
ラ・ぐ式供給機を備えたカンバーランド６７型粒化機で
十分）にこの切断片を配送するパケット・コンベア７（
略図で示す）へこの切断片を排出するホラ・ぐ６の中に
、直ちに落下する。

粒化機８は、脱イオン水をろＱ　ｋｇの銅につき１リツ
トルの割合で噴ｎ秋に注入した１ｍ／ｓの空気を、これ
に吹き通らせることによって冷却される。粒片の平均温
度を約４０°Ｃも落下させて実質的に総ての粒片を実質
的に変色が防がれる７０℃以下に保つのにはこれで十分
であり、一方では、発生熱は水を全部蒸発させて、粒片
を乾燥させるのに十分である。

粒片は、通例のように、ホラ・や９と２台目のパケット
・コンベア１０、ふるい分は器５１（大きすぎる粒片を
粒化機へ戻し、細粉は処分するため選別するためのもの
）及び磁気選別装置１１を通り受容槽１２へ排出する。

せん断機５の望ましい形式は、カンバーランド４３型粒
化機を１枚だけの固定ブレード（これは、銅カソードの
受入れすき間の直下に位置する）と、ロータの周囲に短
かい分割片として分散配置されている１枚の回転ブレー
ドとを有するように改造することによって製作される。

２種類の適当なロータの設計が図解されている。

第２図ないし第６図に示す、比較的ありふれたロータは
、一体構造のものであって、同じ形であるが、それぞれ
が独特の向きに向いている１３ないし２２の１０個の区
分を形成するようにその表面の大部分が機械加工して削
り取られている円筒だといえばわかりよい。第５図が一
番わ一１５＝ かりよいが、この区分け２ろないし２７の５つの大きい
平面と、円筒面の１部をなす２８部分、及び、互に直角
をなし、ブレード分割片ろ２が１対のねじ６６によって
その中に固定される凹みを形成する小さい平面３０．５
１によって限られている。面２５ないし２７は、２つの
角（６４と３５の所の）が７２°で他の４つが５４゜を
なす対称形の６角柱（ただし、正６角柱ではない）６つ
の側面の５面を形成する。

区分１６と１４は互に１８０°ずれていて、両方合せる
と、それぞれのブレード分割片３２゜６日のためのせり
受けを形成する２つの凸出部３６．５７を持つ６角柱を
形成する。ロータ区分１５と１６は初めの１対から７２
°ずれた同様の１対を形成し、他の６対１７と１８（最
初の１対と１４４°ずれている）、１９と２０（２１６
°）、２１と２２　（２８８°）も同様である。

こうすることによって、切断はロータの長手方向のどこ
かで３６°（１回転の１０分の１）ごとに行なわるが、
相隣る切断はいつも十分離れ１６− た時間に行ガわれることになる。

第４図には、ブレードが切断を行う順序を明らかにする
ために、区分の番号だけが記入されている。

第７図は、ロータが軸方向に積重ねられた多数の円板か
らできている代替設計を示す。図には、その３枚の板だ
けが、１枚は実線で、これに隣り合う２枚は破線で示さ
れている。

単なる円板である両端の板は別として、他の板は総て同
形であるが配向けみな異っている。

実線で示されている板６８は基本的には円板であるが、
ロータの回転中心が４０にあるにもかかわらず円板の中
心を６９の位置に置いて偏心的に取付けられている。ブ
レード４１のだめの凹みは、そのせ９受けの面が最大半
径の所に来ルヨウにしかつ、ブレードの前に加工すき間
を備えるように形づくられる。各ブレード分割片の軸方
向の長さは、実質的に板の厚さと同じである。ブレード
の厚さＸは、隣りの板４３゜４５（その中心はそれぞれ
４５．４６にある）が、ブレード分割片の両端面を押え
るように、これらの板の偏心度が関係づけられている。

そこで、ブレードは１本のねじ４７だけで強固に取付る
ことかできる。このことによって、第２図ないし第６図
の設計の場合に最小限必要とされる長さの半分の長さし
かないブレード分割片でも使用できることになる。

第７図は、せん断機の固定ブレード４８と、まさに切断
位置に前進しようとしている銅カソードまたはその他の
板材４９をも示している。

〔発明の効果〕

今までに述べた望捷しい形態の製造装置から得られた数
量的な結果はまだない。既存の装置による予備実験にも
とづいた以下の例は、本発明のもつ回想性を示すために
与えられる。

本発明の出願人の欧州特許出願公報第９４２５８号（板
状原料を受入れるように改造した供給装置を備えるカン
バーランド３７型粒化機）の実施例に記載されかつ図示
されているように組立てられて粒化機が、公称の幅５０
０酊で長さが１ｍ１厚さが５〜１２ｎの間にばらつきを
もつ銅の半カソード板を粒化するのに使用された。２枚
の固定ブレードと、それぞれが５枚の長さが１８０朋で
段違いになっている分割片に分割された６枚のロータブ
レードが取り付けられた。

ロータの公称回転速度は毎分６００回転であった。半カ
ソードは、短辺を先頭にして、１００龍／Ｓの速さで、
２０秒ごとに１秒間送るというようにして供給された。

公称６闘の粒片が６５朋のスクリーンを用いて、５０　
ｋｇ／　ｈｒの割合で製造された。その平均実効エネル
ギー消費率は６６　ｋＷｈ　／　ｔｏｎで冷却なしに作
業したときの、生成粒片の平均温度は１７５°Ｃであっ
た。この熱のかなりの部分が、回転ブレードと、１次切
断を行う固定ブレードの上に置かれている銅カソードの
前縁との間に（１度以上）捕そくされる銅片の中に発生
し、その結果この熱はつづく粒化工程において、ブレー
ドの効用を多かれ少なかれ落すことになるものと思考さ
れる。この粒片の体積密度は６６から３．６　＋ｏｎ／
ｍの範囲には１９− らつくことがわかった。

次に、本発明の製造工程を実施するために、この粒化機
からスクリーンを取除き（これによって、せん断機に変
える）さらに、実質的にはだた１枚のブレードをロータ
に取付けることによってこの粒化機を改造した。このブ
レードは、ロータの全外周のまわりに（軸方向に約２龍
までの重なりを持たせて）段違いに取付けた１５枚の、
長さ６５朋の分割片に分割された。

今度は、半カソードは次の半カソードを入れるために必
要な時以外は、連続的に３５１１／’ｓｅｃの速さで供
給された。この１次切断作業は、平均して長さ６５ｍ×
幅５ないし１２朋×厚さ６龍の切断片を、平均エネルギ
ー消費率約２０　ｋＷｈ／　ｔｏｎのもとで、温度は適
度にしか上らずに、約８００に９／　ｈｒの生産能率で
生産した。

この切断片の半量（４００に９／　ｈｒ）は、この発明
の効果の項の始めに引用した、本出願人の欧州特許用願
書におけるものと同じブレードの取合せを備えた、改造
は加えていないが、ありきた２０− りのホツノや供給機を備えているカンバーランド６７型
粒化機に供給された。総ての銅は、エネルギー消費率約
３０　ｋＷｈ　／　ｔｏｎのもとに公称粒径６Ｉｌ１ｍ
に粒状化された。（せん断作業と粒化作業を合計すると
５０　ｋＷｈ　／　ｔ　ｏｎになるが、これは２４％の
減少になる）。冷却なしで生成される粒片の実質的に総
ての温度は９０°Ｃ以下であり、このため、表面酸化を
防ぐためには比較的少ない冷却しか必要としない。粒片
の体積密度は約４３ないし４．５　ｊａｎ／ｍ　であっ
た。

この粒化作業においては、両方の固定ブレードは、比較
しうる能率で機能する。さらに供給点がロータの真上に
あるので、銅の大きい切断片が、スクリーンとロータの
間のすき間にひっかかるおそれもかなり減った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するだめの装置の概略図、第２図
は本発明を実施するのに用いるのに適するせん断機用ロ
ータの透視図、第６図は四ロータの側面図、第４図は同
ロータの正面図、第５図及び第６図は、それぞれ第６図
における■−■及びＩＶ−ＩＶ線上の、明瞭のために一
部の詳細を省いた断面図、第７図は本発明を実施するの
に用いるのに適するせん断機用ロータの他の設計の概略
断固で共に作用する固定ブレードも示している。 ５・・・せん断機 １１　粒化機 ３２．３８．４１・・・ブレード分割片４８・・・固定
ブレード ４９・・・銅カソード 特許出願人　ビーアイシーシー　ノぞブリック　リミテ
ットコンノやニー 代理人　若林　忠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属板が前進させられ、さらに該金属板は、これを
   横切ってこの金属板が供給される固定ブレードと協同し
   て作業を行なう少なくとも１枚のブレードを備えるロー
   タを含むせん断機によって、その前縁から切断片が切り
   取られる第１の１次切断作業と、該第１の作業で形成さ
   れた該切断片が、粒片が加工区域を仕切るスクリーンを
   通過しうるほど少さくなるまで材料を反復して切り刻む
   ために、少なくとも１枚の固定ブレードと協同して作業
   をする少なくとも１枚のブレードを備えるロータを含む
   種類の粒化機によって切り刻まれる第２の咀哨の作業と
   からなる、板の形で受入れる金属を粒化する製造工程に
   おいて、前記せん断機と前記の粒化機とが、分離した別
   個の機械であることを特徴とする、板の形で受入れる金
   属粒化片の製造方法。 ２　粒化機のものより短かいブレード分割片を備えたせ
   ん断機を使用することを含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ６　工程における単位時間当シの切断回数が、せん断機
   の場合よりも粒化機の場合の方が多いことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の製造方法。 ４．１次切断作業が連続的であることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の製造方法。 ５　蒸発による粒化機の冷却によって他と区別されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１ないし第４項のいず
   れか１項に記載の製造方法。 ６　ロータの外周のまわシに分散配置された分割片から
   なる実質的には１枚のブレードを備えたロータを有する
   せん断機を特徴する特許請求の範囲第１ないし５項のい
   ずれかに記載の製造方法。 Ｚ　複数の板の少なくとも１枚が、その周囲に、この板
   の厚さの全体に及ぶ、ブレードのだめの、少なくとも１
   つの凹所を有し、このブレードはとの凹所の中にただ１
   本のねじによって取付けられかつ、この板の主面と実質
   的に同一面をなす端面をもっており、さらに、この板の
   主面に寄り添っている隣の板は、ブレードの取付けにさ
   らに剛性を追加するために、ブレードの端面にも寄り添
   っている複数の板を互に、軸方向に積み重ね合せて構成
   したロータを持つせん断機並びに粒化機を使用する特許
   請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項記載の製
   造方法。 ８　銅カソードを粒化することを特徴とする特許請求の
   範囲第１ないし７項のいずれか１項に記載の製造方法。 ９　前記特許請求の範囲のいずれか１項記載の製造工程
   によって実際に作られ、かつ、この製造工程の直接的製
   品であることを特徴とする銅の粒状品。