JPS61227103A - 鉄粉末製造方法 - 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〕 本発明はキッシュグラファイト又はスラグ中より分離し
た、粗粒銑から鉄粉末を製造する方法に関するものであ
る。

〔従来技術〕

高炉溶銑処理作業中、不可避的に発生するキッシュ黒鉛
を含む不定形粗粒銑は溶銑量の約１％内外発生し、その
量は多大である。しかし、一部は磁選されて付加価値の
低いスクラップとなるほか。

焼結用原料等としてリサイクルされるのが実状である。

ところが、粗粒銑は粒形２ｍｍ以下のものが約５０％を
占め、鉄粉原料として注目されている。しかしながら粒
状で且つ可成りのしん性をもっているため破砕時の衝撃
荷重が分散し、通常の破砕機であるボールミル、ハンマ
ーミルその他の機械的破砕では破砕困難な欠点をもって
いる。このような破砕しにくい固体金属の粉砕法として
化学工業便覧（丸善株式会社）Ｐ、１０３１−１７゜３
．６に記載されているような低温粉砕法がある。

低温粉砕は砕料が常温では熱可塑性、或は強じん性を有
する場合にドライアイスや液体窒素等の冷媒で冷却し、
脆性を与えて粉砕する方法のため、鉄類を粉砕する場合
、ドラムやボール材の低温脆性を配慮して特殊材料を用
いなければならない。

又嵩張る鉄系スクラップは特開昭５２−５２４８２（金
属スクラップ処理方法）のように常温で軽くプレスした
後、冷却したスクラップを圧潰し。

粗破砕の後、微粉砕する方法もあるが、常温での機械的
粉砕法よりランニングコストや設備費が大きいことが知
られている。

一方、機械的粉砕法には（１）ボールミル法、（２）ハ
ンマーミル法、（３）振動ミル法、（４）スタンプミル
法、（５）エツジミル法、（６）マイクロティザ−法等
知られているが、（４）〜（６）は設備費が大きく、又
粉砕能率も比較的低く、（１）〜（３）で粉砕すること
が最も経済的である。しかしながら、該粗粒銑は前述し
たように形状と材質の両面から粉砕時の衝撃荷重が分散
し、ボールミル法においては長時間粉砕しても粉化率が
低い。しかも粉砕機構は磨耗作用にょる粗粒銑表面のみ
粉化し、衝撃による体積粉砕が行われない、又ハンマー
ミル法においては予めエツジミルで粗破砕したものでも
スクリーンの磨耗が著しく、スクリーン交換のため粉砕
機の運転時間が短く１０分以内の断続稼動となり作業性
が悪く生産設備として得策でない。

振動ミルにおいては、巾広い粒度構成をもっ該粗粒銑を
分別し３　ｍ　ｍ以下の細粒は実験室規模の振動ミルで
微粉砕は可能であるが３　ｍ　ｍ以上の粗粒銑は粗破砕
を行わなければ粉砕できず、その鉄粉末は凹凸の少ない
球形を呈し、焼結金属月並にカイロ用原料としては不適
で、且つ実生産規模のミルは現在のところ見当らない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記溶銑処理中に発生する長径１５ｍｍ以下で不特定形
状の粗粒銑は、その粒度構成は第３図（イ）に示すよう
に２　ｍ　ｍ以下の細粒が多いにもかかわらず、常温で
の機械的粉砕法では材質の両面から微粉砕することは困
難である。即ち、該粗粒銑は粒状でしかも銑鉄と同材質
であることから靭性を有するため、破砕時の衝撃荷重が
分散し、その粉砕機構は粗粒銑の表面層が僅に磨耗粉砕
するだけでなので体積粉砕が進行する手段が必要である
。

〔問題点を解決する手段〕

粗粒銑の材質は銑鉄と同種であることから靭性を有し４
％程度の黒鉛を含有する。又その形状例（３〜１０ｍｍ
）は第６図に示すように不特定粒状を示す、しかも細粒
と混合しているため破砕時の衝撃荷重が分散し粉砕しに
くいことは前記に示した通りである。しかし、該粗粒銑
は低応力で黒鉛を起点として亀裂が発生し易い性質があ
る。しかも常温で低速圧潰することによって含有黒鉛を
起点として無数の亀裂を発生させ得る。

本発明はこの点に着目して開発したもので、その製造方
法は高炉溶銑の出銑及び鋳鉄等の溶銑処理時に発生する
キッシュグラファイトとスラグの混合物中から分離した
粗粒銑を予め常温で圧潰し板状に塑性変形することによ
り多数の亀裂を発生させ、その後微粉砕することを特徴
とする鉄粉末の製造方法である。

本発明の製造工程について説明すると先ずキッシュグラ
ファイトから粗粒銑を分離する工程があり、高炉から出
銑された溶銑を鋳鉄機、又は混銑炉へ搬送し、それぞれ
の場所で発生するキッシュグラファイトと溶滓の混合物
を排滓し留置する。

留置した排滓をバースクリーン（篩分）で分級する。

次にトロンメンによりスラッジ、小塊、荒銑、粗粒銑に
分離する。上記の分離方法は乾式でも可能である。また
、前記の粗粒銑は出銑、鋳銑及び転炉以外から発生した
ものも含む。

次に分離した粗粒銑を多段ロールによって複数のロール
を通して圧潰し１ｍｍ程度の板状に塑性変形させ、多数
の亀裂を発生させる。その後、微粉砕機で微粉砕する。

〔作用〕

まず粗粒銑を分離する方法を実施例にもとすいて説明す
る。該粗粒銑はキッシュグラファイトや排滓中に混在し
ており１分離しなければならない。

第２図はその分離方法を示す、高炉Ａより出銑された溶
銑は溶銑鍋Ｂに受けられ鋳銑機Ｃ又は混銑炉りに送られ
、夫々の溶銑処理時に排滓Ｅ−，Ｆが行なわれる。この
排滓には多量の荒銑や粒銑が混在するため、鉄源及びグ
ラファイトの回収を行なう。排滓物は一時留置され、そ
の後バースクリーンＨの３００ｍ／ｍ篩目で分級される
。＋３００ｍ　／　ｍは篩上荒鉄工となり一３００ｍ／
ｍは篩下荒銑、グラファイト、スラッジとなる。その後
−３００ｍ／ｍは水洗、篩分の機能を有するトロンメン
Ｋによってまずスラッジを除去し、その他は一１５ｍ／
ｍの粗粒銑Ｎと１５−３００ｍ／ｍの小塊丸鉄Ｍとなる
。上記のうち、粗粒銑Ｎは以下に説明するような装置で
微粉砕される。

第１図は粗粒銑を圧潰微粉砕するための装置例である。

該装置は粗粒銑貯蔵ホッパー１．シュート２、多段ロー
ル５．磁選装置を有するコンベアー８及び微粉砕機１０
等からなる。該ホッパー１とシュート２の間には必要の
つと切出させるゲート３がある。又該多段ロール５は複
数のロール６及びガイド７からなっており、該ロール５
は上段から下段に進むにつれてその間隙が狭くなってい
る。その後の工程には夾雑物除去のため磁選装置を有す
るコンベアー８及びホッパー９を介して微粉砕機１０が
設けられている。

上記微粉砕機はボールミル、ハンマーミル、振動ミル等
いずれでも可能である。好ましくは得られる鉄粉粒形及
び粉砕能率の良い振動ミルがよい。

本発明では、粗粒銑の粉砕困難な主因である粒状形を低
速回転ロールで常温圧潰することにより、第７図のよう
に無数の亀裂を発生させた板状に塑性変形させられるた
め、その後の微粉砕を容易にする。又この塑性変形方法
はロール又はプレスによって可能であるが、プレス圧潰
は材料供給が断続的になるため生産性が悪く、大量処理
には不適であるがロールによる圧潰は連続的に、材料供
給が可能なことから大量処理に適する。ロールは粒状の
原料を噛み込ませるためと粒形の大きいものはパス回数
を多くして所定の厚さに圧潰させるため垂直多段型が好
ましい。

前記の方法によって１ｍｍ程度に圧潰した板状砕料は大
粒形程ロールパス回数が多くなるため発生亀裂の伝播に
よって破断分割されるものもあり。

該粗粒銑の１ｍｍ以上の粒径のものは無数の亀裂を発生
した砕料に変化する。かくして得られた砕料は粉砕時の
衝撃荷重を分散させることなく、しかも同時生成した亀
裂の相乗効果から体積粉砕が著しく向上するため、粗破
砕工程を省略して微粉砕することが可能になる。

特に圧潰時の亀裂発生による体積粉砕により凹凸の著し
い形状となり、焼結金属用並にカイロ用原料に適した鉄
粉末が得られる。

上記鉄粉末は使途に応じて分級し粒度をそろえて混合し
最適粒度にすると良く、例えば市販されている鉄粉カイ
ロ用と同程度の品質を保証することができる。

鉄粉末を製造する作用の実施例を以下に説明する。

第１図に示したように、該粗粒銑を貯蔵するホッパー１
に取付けられたシュート２よりロール長さ４０ｃｍの約
７０％にわたり圧潰されるように巾広く該粗粒銑４を２
ｋｇ／分の切出しで落下させ周速１０ｍ／分以下の低速
回転する垂直多段ロール５の上段ロール６（ロール間の
すき間６ｍ／ｍ）で５０％の圧下率で圧潰ガイド７を通
り、さらに中段ロール（ロール間のすき間２．５ｍ／ｍ
）で６０％、下段ロール（ロール間のすき間１　ｍ　／
　ｍ　）で６０％圧下で夫々圧潰し約１ｍｍの板状にし
た。

この圧潰工程は下段ロールの間隙より小さい該粗粒銑は
無圧下で通過するが各段ロール間隙より大きい該粗粒銑
は圧潰されロールバス回数の多いもの程黒鉛を起点とし
た亀裂の伝播により分割される。圧潰用ロールの材質は
該粗粒銑が白銑化していないためＨＲＢ　　１４０以下
で軟く圧潰時、砕料がロールへ張付かないチルドロール
がよい。

圧潰された砕料は磁選装置を有するコンベアー８により
ホッパー９に貯蔵され、微粉砕機１０に供給される。圧
潰した砕料をドラム径３０ｃｍドラム長さ２０ｃｍのボ
ールミルに１０ｋｇ装入し回転数５Ｏｒｐｍで１時間粉
砕した。粉砕後の粒度構成は第３図の（ロ）のようにな
り無圧潰でボールミル粉砕７時間の粒度構成第３図（ハ
）及び無圧潰の該粗粒銑１０ｋｇをハンマークラッシャ
ーで１５分粗破砕の後アトマイザ−で所要時間５０分微
粉砕した粒度構成（ニ）に比較して最も破砕率が良い。

又、本発明による方法、で粉砕した鉄粉末を１４９〜２
９７μで分級した粒形は第８図のように長方多角形とな
っており、焼結金屑及びカイロ用原料として理想的な形
状になっている。この鉄粉末を−２９７〜１４９μと一
１４９μに分級し、市販品同様に各々５０％の割合で混
合し発熱テストを実施した結果第４図に示すように市販
の使い捨てカイロの発熱温度並に発熱持続時間等、同等
の特性を有することが確認された。

又、本発明で粉砕された鉄粉末を２９７μ以下で分別し
焼結金属用鉄粉として可否を試験した結果、第１表に示
す粒度構成のものが得られ、バインダー無添加で成型し
た。この鉄粉末には前記のように３〜４％の黒鉛を含む
ためバインダーの添加を必要とせず且っ３　ｔ　／　ｃ
　ｒｄ低加圧でも抜型後のハンドリングも支障なく成型
性に優れている。

第５図は第１表の鉄粉末を用い４０φ試料に成型した圧
粉体密度を示すがダライ粉をボールミル破砕した鋳鉄粉
１より該鉄粉末２の方が成型性に優れていることがわか
る。この理由としては鋳鉄粉１の粒形は切削時の方向性
亀裂が粉末にも遺伝し粒度係数（Ｑ／ｄ）が大きいため
ブリッジ現象を生じ圧縮性を悪くしている。一方、該鉄
粉末は無方向性亀裂のため適度な粒度係数となり前記ブ
リッジ現象を生じないため圧縮性が良い。

〔発明の効果〕

このように従来スクラップとして回収されていた粗粒銑
の材質特性からロール又はプレスによって圧潰し、多数
の亀裂を発生させることによって破砕困難な粗粒銑を低
コストで粉砕を可能にした。

又、その品質を焼結金属月並にカイロ用原料に適した鉄
粉末としたことにより数倍の付加価値増が図られるばか
りでなく、近年需要増から不足している鉄粉カイロ用原
料として安価に供給でき、経済効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鉄粉末製造方法を示すフロー、第２図
はキッシュグラファイトから粗粒銑を分・離するフロー
。 第３図は破砕前粗粒銑の粒度分布と各種破砕法によって
得られた鉄粉末の粒度分布。 （イ）破砕前粗粒銑の粒度分布 （ロ）本発明による破砕後の粒度分布 （ハ）無圧潰粗粒銑をボールミルで７時間破砕した粒度
分布 （ニ）無圧潰粗粒銑をハンマークラッシャーで１５分粗
破砕の後アトマイザ−で５０分微粉砕した粒度分布 第４図は本発明で得られた鉄粉末をカイロ用原料として
の適否を試験した発熱試験結果を示す。 第５図は本発明で得られた鉄粉末で４ｏφ試料を成型し
圧粉体密度を測定したものである。 （１）ダライ粉を粉砕した鋳鉄粉の圧粉体密度（２）本
発明による鉄粉末の圧粉体密度第６図は破砕前粗粒銑（
３〜１０ｍｍ）の外観例、 第７図は第６図をロールで圧潰した亀裂発生状況の外観
例、 第８図は本発明で得られた鉄粉末粒形例、１：粗粒銑貯
蔵ホッパー ２：同シュート ３：ゲート ４：粗粒銑 ５：多段ロール ６：ロール ７：ガイド ８：コンベアー ９：圧潰後の砕料貯蔵ホッパー １０：微粉砕機 Ａ：高炉 Ｂ：溶銑鍋 Ｃ：鋳鉄機 Ｄ：混銑炉 Ｅ：排滓 Ｆ：排滓 Ｇ：留置 Ｈ：バースクリーン（篩分） 工：篩上丸鉄 Ｊ：篩下丸鉄 にニトロンメン（水洗、篩分） Ｌ：スラッジ Ｍ：小塊丸鉄 Ｎ：粗粒銑 第２図 至、不皮層卆之インヘ 第３図 Ａｔと　　４（ミ　（μン ＃−潤（〃ｒ） 太ｆ！圧力（ｆｈｙｓ’） ）、 罎 第６ｖＲ に１ １ｉ７図 ｆ ：　第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶銑処理時又は鋳鉄時に発生するキッシュグラファイト
   及びスラグの中から分離した粗粒銑を予め常温で圧潰し
   板状に塑性変形させて多数の亀裂を発生させ、その後微
   粉砕することを特徴とする鉄粉末の製造方法。