JP5041682B2 - ロール研削粉の塊成化方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材の熱間圧延用ロールや冷間圧延用ロールなどの金属加工用ロールの研削時に発生するロール研削粉の塊成化方法に関するものである。

上記のような金属加工用ロールは、表面状態を良好に維持するために定期的に研削を行う。このときに発生するロール研削粉はクロム、タングステン、バナジウム等を含有する有価物であるが、粒径が５００μｍ以下と細かいために金属屑としての取り扱いが容易でなく、有効に利用されていないのが実情である。

特許文献１には、粒状または綿状の金属加工屑の再利用を図るため、金属加工屑を乾燥・養生したのち、廃プラスティックをバインダーとして添加し、ロール成形機やスクリュー押出機で塊成化する方法が開示されている。しかしこの方法は製鉄工場では入手しにくい廃プラスティックが必要であるために、原料準備が容易でないという問題がある。また塊成化された成形品が崩壊して粉化し、自己発熱による火災発生の可能性があるため、粉分除去のための篩い分けや強制冷却が必要であることが同一出願人の特許文献２で指摘されており、多額の設備費用を要するという問題がある。

更に、金属加工屑には大量の水分や油分が含まれているが、廃プラスティックをバインダーとして使用する場合には水分が５％以下でないとバインダー効果が得られないこと、また油分が多い場合には成形品の強度が低下して粉化し易くなるため、事前の脱水・脱油プロセスが必要となることが、同一出願人の特許文献３で指摘されている。

さらに特許文献４には、アルミニウム等の研摩スラッジに同一金属材料の切削屑を混合し、圧縮してブリケット化することが記載されている。しかし金属加工用ロールの場合にはユーザーにおいてそれと同一材料の切削屑を入手することは困難であり、特許文献４の技術を採用することはできない。このように、ロール研削粉のような微細な金属屑を利用し易い塊状の成形品にするためには、様々な問題が残されていた。
特開２０００−１７３４４号公報 特開２０００−２５６７５５号公報 特開２０００−１１９７５８号公報（段落０００７〜００１３） 特開２００３−２７７８４２号公報

従って本発明の目的は、金属加工用ロールの研削時に発生するロール研削粉を廃プラスティックのようなバインダーを使用せず、また煩雑な工程や多額の設備費用を必要とせずに、安定的に塊成化することができる技術を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、製鉄工場の圧延ロールを研削する際に発生したロール研削粉に、金属切削屑を１０％以上加えた混合物を、事前の脱水プロセスを経ることなく、１０ＭＰａ以上の圧縮力で圧縮成形するロール研削粉の塊成化方法であって、該金属切削屑が、鋳片表面を切削した際に生じた金属切削屑を、事前に３０〜８０ｍｍ長に切断されたものであることを特徴とするものである。
なお、ロール研削粉は鋼材の圧延用ロールの研削時に発生する５００μｍ以下の粒度のものであり、切断された金属切削屑が、（実長−最大長径）／実長で表わされるカール度が０.４以下のものであることが好ましい。また、ロール研削粉に、金属切削屑を４０％以上混合することがより好ましい。

本発明によれば、ロール研削粉に事前に３０〜８０ｍｍ長に切断された金属切削屑を１０％以上混合し、１０ＭＰａ以上の圧縮力を加えて固めることによって、バインダーを使用せずに塊成化することができる。しかもこの高圧により、ロール研削粉に付着している水分は５％以下にまで脱水され、事前の脱水工程を必要としない。なお、切断された金属切削屑として、（実長−最大長径）／実長で表わされるカール度が０.４以下のものを用いれば、金属切削屑がブリッジング効果を発揮し、強度のある圧縮成形品が得られる。

また本発明では金属切削屑とともに１０ＭＰａ以上の高圧で塊成化を行うため、強度が大きく粉化のおそれのない圧縮成形品を得ることができる。このため自己発熱による火災のおそれもないので篩い分けや強制冷却は不要である。そして圧縮成形品を高炉、転炉、溶銑予備処理炉、電気炉、キュポラ等にリサイクルする場合にもコンベヤの乗り継ぎ箇所等で粉化することもなく、効率のよいリサイクルが可能である。

以下に図１を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を示す。
本発明においては、金属加工用ロールの研削時に発生するロール研削粉を鉄源としてリサイクルするために回収する。ここで金属加工用ロールとしては、鋼材の熱間圧延用ロールや冷間圧延用ロールなどが代表的なもので、その材質は工具鋼が普通である。これらは定期的に研削されるため、大量のロール研削粉が発生する。その粒径は５００μｍ以下であり、そのままでは取り扱いにくいことは前述の通りである。

しかもロール研削粉には水分や油分が付着しており、バインダーを使用せずに圧縮しても強度のある圧縮成形品を得ることができず粉化のおそれがある。そこで本発明では、ロール研削粉に金属切削屑を質量比で１０％以上混合する。この金属切削屑は圧縮成形品の骨格となり得る線状またはリボン状のものが好ましく、この実施形態ではスラブ等の鋳片の表面を切削した際に発生するリボン状の金属切削屑を用いる。このような金属切削屑は１００〜２００ｍｍ程度の長さを持つが通常はカールしているために非常に嵩張り、そのままでは圧縮成形機に供給しにくい。

そこで本発明では、金属切削屑をロータリーハンマークラッシャ−等の破砕機にかけて３０〜８０ｍｍに切断する。図２は金属切削屑の平均長と圧縮成形品の強度との関係を示すグラフであり、縦軸は圧縮成形品を３ｍの高さからコンクリート床上に落下させ、最大固形物の重量/初期重量の式により求めた固形物残存重量率である。金属切削屑の平均長が３０ｍｍ未満になると圧縮成形品の強度は急激に低下する。これはブリッジング効果が低下するためである。逆に８０ｍｍを越えるとロール研削粉との混合性が悪化し、やはり圧縮成形品の強度は低下する。

また、金属切削屑は図３に示すように強くカールしていることが多く、延ばした場合の長さ（実長）が３０〜８０ｍｍの範囲にあってもそのままでは好ましいブリッジング効果が得られない傾向にある。そこで切断の際にカールを引き延ばし、（実長−最大長径）／実長で表わされるカール度が０.４以下としたものを用いることが好ましい。このような引き延ばしはロータリーハンマークラッシャ−等の破砕機により、切断と同時に行わせることができる。カール度が０.４より小さい金属切削屑はそれ自体で小さくまとまっており、ロール研削粉の骨格材として機能しにくい。

ロール研削粉と金属切削屑との混合比率は、圧縮成形品の強度に大きく影響する。図４はその結果を示すグラフであり、金属切削屑の混合比率が１０％を超えると強度が急激に上昇し、４０％を越えると更に上昇することが示されている。従って金属切削屑の混合比率（金属切削屑重量/圧縮成形品重量）は１０％以上が必要であり、４０％以上とすれば更に好ましい。

次にロール研削粉と金属切削屑との混合物は、圧縮成形機によって１０ＭＰａ以上の圧縮力を加えて固められ、圧縮成形品となる。この圧縮成形品は単にロール研削粉のみを圧縮成形したものではなく、内部に骨格となる金属切削屑が含まれているので、取り扱い上十分な強度を備えたものとなる。この圧縮成形品は粉化のおそれがないので、従来のような篩い分けや強制冷却は不要であり、多額の設備コストは不要である。

しかもこのような高圧を加えると、ロール研削粉や金属切削屑に付着していた水分は押し出されて５％以下のレベルにまで低下し、従来のような予備的な脱水処理を行わなくても、強度の大きい圧縮成形品を得ることができる。このため設備費用をさらに削減することが可能である。しかし圧力が１０ＭＰａ未満であると、圧縮成形品中に残存する水分量が増加し、強度が低下するとともに圧縮成形品の保管上の問題が生じやすくなる。

なお、圧縮成形機としてはシリンダ内に供給された材料を油圧駆動式のピストンにより圧縮成形する形式のものを用いることが好ましい。前記したように金属切削屑を予めロータリーハンマークラッシャー等の破砕機で破砕したうえでロール研削粉と混合すれば、シリンダ内への供給が行い易くなる。

得られた圧縮成形品は、高炉、転炉、溶銑予備処理炉、電気炉、キュポラ等に鉄源として投入されリサイクルされる。従来はロール研削粉は利用されていなかったため、本発明によりコストダウンを図ることができ、もちろん、鉄源として外販することも可能である。なお、圧縮成形品は十分な強度を有するので、搬送工程における振動によって破壊されたり粉化することはない。

製鉄工場の熱間圧延ロールを研削する際に発生したロール研削粉と、普通鋼のスラブ表面を切削した際に生じた金属切削屑とを質量比で５０％ずつ混合した。なお、熱間圧延ロールのロール研削粉には３０％の水分と８％の油分とが付着していた。金属切削屑はカール状で嵩密度が低くそのままでは取り扱いが容易ではないため、ロータリーハンマークラッシャーにより平均長が５０〜６０ｍｍ、（実長−最大長径）／実長で表わされるカール度が０.０１〜０.２となるように破砕したうえ、ロール研削粉と混合した。

この混合物を油圧式の往復ピストン型圧縮機に供給し、１００ＭＰａの圧力で圧縮し、直径９０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの圧縮成形品を製造した。この圧縮成形品は高さ３ｍからコンクリート床上に落下させてもほとんど破壊されず、固形物残存重量率は９０％を越えるものである。なお、圧縮成形品中の水分を分析したところ２．８％であり、予備乾燥を行わなくても十分な脱水効果があることが確認できた。ただ油分は６％であり、水分ほどには低減されていなかった。このようにして得られた圧縮成形品は転炉に投入され、鉄源として再利用された。

製鉄工場の冷間圧延ロールを研削する際に発生したロール研削粉と、普通鋼のスラブ表面を切削した際に生じた金属切削屑とを、質量比で６０％：４０％の比率で混合した。ロール研削粉には４７％の水分と３％の油分とが付着していた。金属切削屑は実施例１と同様、平均長が５０〜６０ｍｍ、（実長−最大長径）／実長で表わされるカール度が０.０１〜０.２となるように破砕し、ロール研削粉と混合した。

この混合物を油圧式の往復ピストン型圧縮機に供給し、１００ＭＰａの圧力で圧縮し、直径９０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの圧縮成形品を製造した。この圧縮成形品は高さ３ｍからコンクリート床上に落下させたときの固形物残存重量率は６０％であり、取り扱いに支障のない強度を備えていた。なお、圧縮成形品中の水分を分析したところ３．８％であり、予備乾燥を行わなくても十分な脱水効果があることが確認できた。油分は２．５％であり、あまり低減されていなかった。このようにして得られた圧縮成形品は溶銑予備処理炉に投入され、鉄源として再利用された。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 金属切削屑の平均長と固形物残存重量率との関係を示すグラフである。 金属切削屑のカール度の説明図である。 金属切削屑の混合比率と、固形物残存重量率との関係を示すグラフである。

Claims (4)

1. 製鉄工場の圧延ロールを研削する際に発生したロール研削粉に、金属切削屑を１０％以上加えた混合物を、事前の脱水プロセスを経ることなく、１０ＭＰａ以上の圧縮力で圧縮成形するロール研削粉の塊成化方法であって、該金属切削屑が、鋳片表面を切削した際に生じた金属切削屑を、事前に３０〜８０ｍｍ長に切断されたものであることを特徴とするロール研削粉の塊成化方法。
2. ロール研削粉が、鋼材の圧延用ロールの研削時に発生する５００μｍ以下の粒度のものであることを特徴とする請求項１記載のロール研削粉の塊成化方法。
3. 切断された金属切削屑が、（実長−最大長径）／実長で表わされるカール度が０.４以下のものであることを特徴とする請求項１記載のロール研削粉の塊成化方法。
4. ロール研削粉に、金属切削屑を４０％以上混合することを特徴とする請求項１記載のロール研削粉の塊成化方法。

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