JP7783487B2 - Extrusion molding method - Google Patents
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Description
本発明は、押出成形方法に関する。 The present invention relates to an extrusion molding method.
微粉状の鉄鉱石や製鉄所内で発生するダストを塊成化する方法として、焼結法や焼成ペレット法が一般に用いられているが、省エネルギーの観点から焼成工程を必要としない非焼成塊成化法も用いられている。非焼成塊成化法では、成形体に高炉での使用に耐え得る強度を発現させるために結合剤としてセメントが用いられる。主な成形方法として転動造粒法や押出成形法が知られている。押出成形法で成形体を安定的に生産するためにはダイスでの原料の押し詰まり防止が重要となる。 Sintering and fired pelleting are commonly used methods for agglomerating fine iron ore and dust generated within steelworks, but non-fired agglomeration methods, which do not require a firing process, are also used to save energy. In non-fired agglomeration methods, cement is used as a binder to give the compacts strength sufficient for use in blast furnaces. The main forming methods known are tumbling granulation and extrusion molding. In order to consistently produce compacts using the extrusion molding method, it is important to prevent the raw materials from clogging the die.
押出成形法では、図1に示すように、胴部に投入された原料は、胴部内に設けられたスクリュー等の押出部(図示せず)によって圧力を加えられながらダイス部に向かって移動する。そして、原料は、ダイス部を通過する過程で圧密され、成形体となり、押出成形機から排出される。 In the extrusion molding method, as shown in Figure 1, raw materials are fed into the barrel and move toward the die while being pressurized by an extrusion section (not shown), such as a screw, installed inside the barrel. The raw materials are then consolidated as they pass through the die, becoming a molded body, which is then discharged from the extruder.
ここで、胴部内の原料をダイス部に向けて押し出すのに要する圧力について、以下の経験式(1)が知られている(非特許文献1)。 The following empirical formula (1) is known to describe the pressure required to extrude the raw material in the barrel toward the die (Non-Patent Document 1).
式(1)において、Pは原料の押し出しに要する全圧力、P1は断面積(胴部の長さ方向に垂直な断面積)減少に伴う圧力損失、P2はダイス部における押し出しに伴う圧力損失、Vはダイス部における原料の押出速度、A0は胴部の中空部の断面積(胴部の長さ方向に垂直な断面積)、Aはダイス部の中空部の断面積(胴部の長さ方向に垂直な断面積)、Lはダイス部の中空部の長さ、Cはダイス部の中空部の周長、τyは原料の降伏値、τ0は胴部の内壁面での剪断応力、αおよびβは定数である。 In equation (1), P is the total pressure required to extrude the raw material, P is the pressure loss associated with the reduction in cross-sectional area (cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the body), P is the pressure loss associated with extrusion in the die, V is the extrusion rate of the raw material in the die, A is the cross-sectional area of the hollow portion of the body (cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the body), A is the cross-sectional area of the hollow portion of the die (cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the body), L is the length of the hollow portion of the die, C is the perimeter of the hollow portion of the die, τ is the yield value of the raw material, τ is the shear stress on the inner wall surface of the body, and α and β are constants.
同一の押出成形機を用いて成形体の生産速度を一定に維持する操業においては、成形している原料の条件が変化すると押出負荷が変動する。押出負荷の変動に応じて押出成形機のモーター出力(トルク)が調整されるが、押出負荷が押出成形機のモーター出力上限に到達すると、押出成形機は原料(成形体)を排出することができなくなり「押し詰まり」の状態となる。その結果、成形体の生産の継続が困難となる。 When using the same extruder to maintain a constant production rate for molded products, the extrusion load fluctuates when the conditions of the raw material being molded change. The extruder's motor output (torque) is adjusted in response to fluctuations in the extrusion load, but when the extrusion load reaches the upper limit of the extruder's motor output, the extruder becomes unable to discharge the raw material (molded products) and enters a "jam" state. As a result, it becomes difficult to continue producing molded products.
したがって、押出成形法で成形体を安定的に生産するためには押し詰まりの防止が重要であり、押出負荷の変動(特に、過剰な上昇)を抑制する必要がある。しかし、原料の条件を適正に保って押し詰まりを回避しつつ安定した生産を継続するための方法は、これまで何ら提案されていない。 Therefore, preventing clogging is important for stable production of molded products using extrusion molding, and fluctuations in the extrusion load (especially excessive increases) must be suppressed. However, no method has been proposed to date for maintaining stable production while maintaining appropriate raw material conditions and avoiding clogging.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、原料の押し詰まりを抑制することが可能な、新規かつ改良された押出成形方法を提供することにある。特に、鉄鋼分野における非焼成塊成鉱を押出成形法により製造するプロセスを想定して、湿潤粉体である原料の押出成形における押し詰まりの発生を防止する押出成形方法を提供する。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a new and improved extrusion molding method that can suppress clogging of raw materials. In particular, the present invention provides an extrusion molding method that prevents clogging during extrusion molding of wet powder raw materials, with an eye toward processes for producing unsintered agglomerated ore by extrusion molding in the steel industry.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、原料の押し詰まりが発生していない正常な押出成形が可能な原料の単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲を求める工程と、使用予定の原料の単軸崩壊応力及び剪断応力が適正範囲内になるように使用予定の原料の原料条件を決定する工程と、を含むことを特徴とする、押出成形方法が提供される。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides an extrusion molding method that includes the steps of: determining the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress of a raw material that will allow normal extrusion molding without clogging of the raw material; and determining the raw material conditions for the raw material to be used so that the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material to be used fall within the appropriate ranges.
ここで、原料条件が、原料の水分、原料の粒度、及び原料の配合の少なくとも一つを含んでいてもよい。 Here, the raw material conditions may include at least one of the moisture content of the raw material, the particle size of the raw material, and the composition of the raw material.
本発明の上記観点によれば、原料の押し詰まりを抑制することが可能となり、ひいては、生産性の低下を抑制することができる。 The above aspects of the present invention make it possible to prevent raw material clogging, thereby preventing a decrease in productivity.
<1.本発明者による検討>
まず、本発明者による検討について説明する。上述した式(1)によれば、操業時に押出負荷の変動を与える因子は、原料物性、すなわちτy及びτ0である。押出負荷を発生させる現象と、本実施形態で着目している押し詰まり現象とは同一の機構で生じるものではないと思われる。しかし、本発明者は、押し詰まり現象を支配する因子も、τy及びτ0と類似のものではないかと考えた。そして、本発明者は、τy及びτ0にそれぞれ対応し、原料物性として独立して測定可能なパラメータとして、原料の単軸崩壊応力及び剪断応力に着目した。なお、通常、式(1)のτy及びτ0を直接的に実測することは困難である。これらのパラメータは、Vやダイス寸法を様々に変化させて実際に実機を稼働させて間接的に求められる。
<1. Investigation by the Inventor>
First, the inventor's investigation will be described. According to the above-mentioned formula (1), the factors that cause fluctuations in the extrusion load during operation are the raw material properties, i.e., τ y and τ 0. It is believed that the phenomenon that generates the extrusion load and the jamming phenomenon that is the focus of this embodiment do not occur through the same mechanism. However, the inventor suspected that the factors that govern the jamming phenomenon may be similar to τ y and τ 0. The inventor then focused on the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material as parameters that correspond to τ y and τ 0 , respectively, and can be measured independently as raw material properties. Note that it is usually difficult to directly measure τ y and τ 0 in formula (1). These parameters can be indirectly determined by actually operating an actual machine with various changes in V and die dimensions.
本発明者は、原料の単軸崩壊応力及び剪断応力を事前に(使用予定の原料を押出成形機に投入する前に)粉体層剪断試験により測定し、その結果を用いて事前に原料物性を調整することで押し詰まりの発生を防げるのではないかと着想した。そして、後述のようにその可能性を実験で確認して本発明を完成させた。 The inventors conceived the idea that clogging could be prevented by measuring the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw materials in advance (before the raw materials to be used are fed into the extruder) through a powder bed shear test, and then using the results to adjust the raw material's physical properties in advance. This possibility was confirmed through experiments, as described below, leading to the completion of this invention.
<2.押出成形方法>
次に、本実施形態に係る押出成形方法について説明する。本実施形態に係る押出成形方法は、以下の3つの工程(ステップ)で構成される。
(工程1)原料の押し詰まりが発生していない正常な押出成形が可能な原料の単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲を求める。
(工程2)使用予定の原料の単軸崩壊応力及び剪断応力が適正範囲内になるように使用予定の原料の原料条件を決定する。
(工程3)工程2で決定された原料条件で押出成形を行う。
<2. Extrusion molding method>
Next, the extrusion molding method according to this embodiment will be described. The extrusion molding method according to this embodiment is composed of the following three processes (steps).
(Step 1) Determine the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material that allow normal extrusion molding without clogging of the raw material.
(Step 2) Determine the raw material conditions for the raw material to be used so that the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material to be used fall within appropriate ranges.
(Step 3) Extrusion molding is carried out under the raw material conditions determined in Step 2.
(2-1.単軸崩壊応力)
式(1)における原料の降伏値τyは原料が流動し始めるときの応力に対応するパラメータであることから、本発明者は、それに関連すると考えられる指標として単軸崩壊応力に着目した。単軸崩壊応力とは、図2に示すように側面が拘束されていない粉体層(水平方向の応力σh=0)を崩壊(流動)させるのに要する垂直応力(σc)である。図2(a)は成形体に垂直応力が掛けられていない状態、図2(b)は押圧部により垂直応力が成形体に掛けられ、成形体が崩壊した状態を示す。単軸崩壊応力は粉体層剪断試験によって求めることができる。詳細は後述する。
(2-1. Uniaxial collapse stress)
Since the yield value τy of the raw material in equation (1) is a parameter corresponding to the stress when the raw material begins to flow, the inventors focused on uniaxial collapse stress as an index thought to be related to it. Uniaxial collapse stress is the vertical stress (σc ) required to collapse (flow) a powder layer whose sides are not constrained (horizontal stress σh = 0) as shown in Figure 2. Figure 2(a) shows the state in which no vertical stress is applied to the compact, while Figure 2(b) shows the state in which a vertical stress is applied to the compact by the pressing part, causing the compact to collapse. Uniaxial collapse stress can be determined by a powder bed shear test. Details will be described later.
(2-2.剪断応力)
実際の押出成形機の内壁面は原料が付着している。そのため、胴部の内壁面での剪断応力τ0は粉体間の剪断応力ととらえることができる。そこで、本発明者は、胴部の内壁面での剪断応力τ0に関連すると考えられる指標として、粉体層剪断試験で測定される剪断応力に着目した。
(2-2. Shear stress)
In actual extruders, raw materials adhere to the inner wall surface. Therefore, the shear stress τ0 on the inner wall surface of the barrel can be considered to be the shear stress between powder particles. Therefore, the inventors focused on the shear stress measured in a powder bed shear test as an index thought to be related to the shear stress τ0 on the inner wall surface of the barrel.
(2-3.押出成形工程)
本実施形態が適用可能な押出成形工程は特に制限されない。押出成形工程の原料は、例えば一般に非焼成塊成鉱の製造に用いられるものであり、鉄鉱石、コークス粉、及び製鉄ダストを含み、結合剤としてセメントを含む。原料は、通常1mm以下となるようにボールミル等で粉砕される。粉砕された原料は押出成形に適した水分に調湿され、押出成形機で成形される。得られた成形体は所定の期間養生され、セメント水和反応の硬化作用により強度が発現し、非焼成塊成鉱となる。
(2-3. Extrusion molding process)
The extrusion molding process to which this embodiment can be applied is not particularly limited. The raw materials for the extrusion molding process are, for example, those generally used in the production of non-calcined agglomerates, and include iron ore, coke powder, and steelmaking dust, and cement as a binder. The raw materials are usually pulverized using a ball mill or the like to obtain particles of 1 mm or less. The pulverized raw materials are adjusted to a moisture content suitable for extrusion molding and then molded using an extrusion molding machine. The obtained molded body is cured for a predetermined period of time, during which strength is developed by the hardening action of the cement hydration reaction, and the molded body becomes non-calcined agglomerates.
ここで、押出成形機として、例えばスクリュー式押出成形機やローラー式押出成形機がある(図3)。スクリュー式押出成形機では胴部に投入された原料が胴部内で回転するスクリューによってダイス部から押し出される。ローラー式押出成形機では胴部に投入された原料が胴部内で回転するローラーによってダイス部から押し出される。いずれの場合も原料の性状によって押し詰まりが発生することがある。このように押し詰まりが問題となる押出成形機に対して本実施形態に係る押出成形方法が適用される。 Here, examples of extrusion molding machines include screw-type extrusion molding machines and roller-type extrusion molding machines (Figure 3). In a screw-type extrusion molding machine, raw material fed into the barrel is pushed out of the die section by a screw rotating inside the barrel. In a roller-type extrusion molding machine, raw material fed into the barrel is pushed out of the die section by a roller rotating inside the barrel. In either case, clogging can occur depending on the properties of the raw material. The extrusion molding method according to this embodiment is applied to extrusion molding machines where clogging is a problem.
(2-4.単軸崩壊応力の測定方法)
単軸崩壊応力は、粉体層剪断試験により測定される指標の一つであり、図2に示したように側面が拘束されていない粉体層(水平方向の応力σh=0)を崩壊(流動)させるのに要する垂直応力である。
(2-4. Method for measuring uniaxial collapse stress)
The uniaxial collapse stress is one of the indicators measured by a powder bed shear test, and is the vertical stress required to collapse (flow) a powder bed whose sides are not restrained (horizontal stress σ h = 0) as shown in Figure 2.
主な粉体層剪断試験装置には、ジェニケセル型、回転セル型、下部セル直動型、及び平行平板型などがあるが、本実施形態ではいずれを用いてもよい。なお、各試験装置の詳細や粉体層剪断試験を用いた測定方法はJISZ8835:2016に示されている。 Main powder bed shear test devices include the Jenike cell type, rotating cell type, lower cell direct acting type, and parallel plate type, and any of these may be used in this embodiment. Details of each test device and measurement methods using powder bed shear tests are provided in JIS Z8835:2016.
図4は、粉体層剪断試験の方法および単軸崩壊応力の測定方法の概要を示す。まず、測定セルに試料を充填する(図4(b))。ここで、測定セルは上下に分割可能となっている。すなわち、剪断が可能となっている。続いて、試料に所定の垂直応力を加えて圧密(予圧密)する。続いて、垂直応力σを加えた状態で試料粉体層を剪断し、剪断応力τを測定する。試料粉体層に加える垂直応力を変化させて剪断応力の測定を繰り返し行い、σ―τ図にプロットすることで破壊包絡線を得る(図4(a))。続いて、破壊包絡線に接し、原点を通るモール円を描く(図4(a))。このとき、モール円とσ軸との交点が単軸崩壊応力σcとなる。
なお、単軸崩壊応力は、図2に示したように成形体の側面が拘束されていない状態で垂直応力を加える一軸圧縮試験により測定してもよい。
Figure 4 shows an overview of the powder bed shear test method and the method for measuring uniaxial collapse stress. First, the sample is filled into the measurement cell (Figure 4(b)). The measurement cell can be divided into upper and lower halves, enabling shearing. Next, a predetermined normal stress is applied to the sample to consolidate it (pre-consolidate it). Next, the sample powder layer is sheared while applying normal stress σ, and the shear stress τ is measured. The normal stress applied to the sample powder layer is varied, and the shear stress is repeatedly measured. The failure envelope is then plotted on a σ-τ diagram (Figure 4(a)). Next, a Mohr's circle is drawn that is tangent to the failure envelope and passes through the origin (Figure 4(a)). The intersection of the Mohr's circle and the σ axis is the uniaxial collapse stress σc .
The uniaxial collapse stress may also be measured by a uniaxial compression test in which a normal stress is applied to the molded article in a state where the side surfaces of the molded article are not restrained, as shown in FIG.
(2-5.剪断応力の測定方法)
前述の通り、剪断応力は単軸崩壊応力を求める過程で測定される。剪断応力は垂直応力の大きさによって変化するため、単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲を求めるにあたっては、特定の垂直応力のときの剪断応力を採用する。通常、剪断応力は垂直応力に対して線形に変化するため、採用する垂直応力に特に制限はない。ただし、一旦垂直応力を決定した後は、その垂直応力における剪断応力を採用する。
(2-5. Method for measuring shear stress)
As mentioned above, shear stress is measured in the process of determining uniaxial collapse stress. Since shear stress varies depending on the magnitude of normal stress, the shear stress at a specific normal stress is used to determine the appropriate range of uniaxial collapse stress and shear stress. Normally, shear stress varies linearly with normal stress, so there are no particular restrictions on the normal stress used. However, once the normal stress is determined, the shear stress at that normal stress is used.
(2-6.工程1:単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲の決定)
工程1では、原料の押し詰まりが発生していない正常な押出成形が可能な原料の単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲を求める。言い換えれば、押出成形が正常に行われているときと押し詰まりが発生したときの原料の単軸崩壊応力と剪断応力を上述した粉体層剪断試験により測定し、押し詰まりが発生しない単軸崩壊応力と剪断応力の適正範囲を求める。ここで、押し詰まりとは、原料がダイスに詰まり、成形体をダイスから押し出すことができなくなった状態を意味する。
(2-6. Step 1: Determining the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress)
In step 1, the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material are determined so that normal extrusion molding is possible without clogging of the raw material. In other words, the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material are measured by the powder bed shear test described above when extrusion molding is performed normally and when clogging occurs, and the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress so that clogging does not occur are determined. Here, clogging refers to a state in which the raw material clogs the die and the compact cannot be extruded from the die.
より具体的に説明すると、少なくとも1回以上、押出成形が正常なときと、押し詰まりが発生したときの原料をそれぞれ採取し、それらの単軸崩壊応力および剪断応力を測定する。測定結果の一例を図5に示す(具体的な測定方法は実施例で説明する)。押し詰まりが発生したときの原料では単軸崩壊応力と剪断応力が高い値を示した。これは、前述の(1)式に基づいて考えると、τy(単軸崩壊応力に関連)およびτ0(剪断応力に関連)が上昇し、押出負荷が増加したためと考えられる。一方、押出成形が正常なときの単軸崩壊応力及び剪断応力は押し詰まりが発生したときの単軸崩壊応力及び剪断応力より小さい値を示した。図5の例では、単軸崩壊応力が15.5kPa以下、剪断応力が9.6kPa以下が適正範囲となる。ここで、適正範囲の上限値は、押出成形が正常なときの単軸崩壊応力及び剪断応力の最大値とする。適正範囲の下限値は特に制限されないが、成形体が押出成形できる程度の値であればよい。 More specifically, raw materials were sampled at least once when extrusion molding was normal and when clogging occurred, and their uniaxial collapse stress and shear stress were measured. An example of the measurement results is shown in Figure 5 (specific measurement methods will be described in the Examples). The raw materials when clogging occurred exhibited high values of uniaxial collapse stress and shear stress. Considering the above-mentioned formula (1), this is thought to be due to an increase in τ y (related to uniaxial collapse stress) and τ 0 (related to shear stress), resulting in an increase in the extrusion load. On the other hand, the uniaxial collapse stress and shear stress when extrusion molding was normal exhibited values lower than those when clogging occurred. In the example of Figure 5, the appropriate ranges are a uniaxial collapse stress of 15.5 kPa or less and a shear stress of 9.6 kPa or less. Here, the upper limit of the appropriate range is the maximum value of the uniaxial collapse stress and shear stress when extrusion molding was normal. The lower limit of the appropriate range is not particularly limited, but it should be a value that allows a molded product to be extruded.
(2-7.工程2:原料条件の決定)
次に、使用予定の原料の単軸崩壊応力及び剪断応力が適正範囲内になるように使用予定の原料の原料条件を決定する。
(2-7. Step 2: Determining raw material conditions)
Next, the raw material conditions for the raw material to be used are determined so that the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material to be used fall within appropriate ranges.
具体的には、使用予定の原料の単軸崩壊応力および剪断応力を粉体層剪断試験により測定する。測定した単軸崩壊応力と剪断応力が適正範囲内の場合は、そのまま押出成形に使用することができる。一方、測定した単軸崩壊応力と剪断応力が適正範囲外となる場合には、原料条件を変化させて単軸崩壊応力と剪断応力を繰り返し測定し、適正範囲内となる条件を決定する。具体的には、例えば、原料の水分、原料の粒度、及び原料の配合の少なくとも一つ以上を変化させる。原料の配合とは、例えば鉄鉱石、コークス粉、及び製鉄ダストの種類の他、これらの配合割合を意味する。 Specifically, the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw materials to be used are measured using a powder bed shear test. If the measured uniaxial collapse stress and shear stress are within the appropriate range, the material can be used directly for extrusion molding. On the other hand, if the measured uniaxial collapse stress and shear stress are outside the appropriate range, the raw material conditions are changed and the uniaxial collapse stress and shear stress are repeatedly measured to determine conditions that bring them within the appropriate range. Specifically, for example, at least one of the moisture content, raw material particle size, and raw material composition is changed. The raw material composition refers to, for example, the types of iron ore, coke powder, and steelmaking dust, as well as the proportions of these materials.
原料の水分の増加により、原料粒子間に液架橋が形成されるため、原料粒子間の結合力が向上する。すなわち、単軸崩壊応力と剪断応力が向上する。しかし、水分が過剰になりキャピラリー域(原料粒子間の空隙が完全に充填された状態)を超えると、原料がスラリー状に変化するため、単軸崩壊応力と剪断応力は低下する。通常、押出成形はキャピラリー域より低い水分で操業されるため、キャピラリー域より低い範囲で水分を変化させる。 As the moisture content of the raw material increases, liquid bridges are formed between the raw material particles, improving the bonding strength between them. This means that the uniaxial collapse stress and shear stress increase. However, when the moisture content becomes excessive and exceeds the capillary region (a state in which the voids between the raw material particles are completely filled), the raw material changes to a slurry-like state, and the uniaxial collapse stress and shear stress decrease. Extrusion molding is typically performed at moisture levels lower than the capillary region, so the moisture content is changed below the capillary region.
原料の粒度の低減(原料の粉砕)により、原料の付着性が増加するため単軸崩壊応力と剪断応力が向上する。一方、原料粒度が過剰に大きいとダイス孔での目詰まりや粒子同士の噛み込みによる押し詰まりが発生するため、原料粒度は1mm以下であることが好ましい。ここで、原料粒度は例えばレーザー回折散乱法や篩分け法により測定される。また、原料粒度はメジアン径(質量積算50%粒径)で表すことが好ましい。 Reducing the particle size of the raw materials (pulverizing the raw materials) increases the adhesiveness of the raw materials, improving uniaxial collapse stress and shear stress. On the other hand, if the raw material particle size is excessively large, clogging of the die holes and jamming due to particle bite-in can occur, so the raw material particle size is preferably 1 mm or less. Here, raw material particle size is measured, for example, by laser diffraction scattering or sieving. Furthermore, raw material particle size is preferably expressed as the median diameter (50% cumulative particle diameter by mass).
原料の配合を変化させると、原料の濡れ性や粒子形状などの違いにより、単軸崩壊応力及び剪断応力は複雑に変化する。原料の配合を変化させる場合、鉄鉱石、コークス粉、及び製鉄ダストの種類や配合割合を変化させる他に、結合剤や潤滑剤を加えることで単軸崩壊応力及び剪断応力を調整することができる。 When the raw material composition is changed, the uniaxial collapse stress and shear stress change in complex ways due to differences in the wettability and particle shape of the raw materials. When changing the raw material composition, in addition to changing the type and mixing ratio of iron ore, coke powder, and steelmaking dust, the uniaxial collapse stress and shear stress can be adjusted by adding binders and lubricants.
(2-8.工程3:押出成形)
工程3では、工程2で決定された原料条件で押出成形を行う。この原料条件では、単軸崩壊応力及び剪断応力が適正範囲内となっているので、原料の押し詰まりを発生させることなく押出成形を行うことができる。
(2-8. Step 3: Extrusion molding)
In step 3, extrusion molding is performed under the raw material conditions determined in step 2. Under these raw material conditions, the uniaxial collapse stress and shear stress are within appropriate ranges, so extrusion molding can be performed without causing clogging of the raw material.
以上説明した通り、本実施形態によれば、原料の押し詰まりが発生していない正常な押出成形が可能な原料の単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲を求め、使用予定の原料の単軸崩壊応力及び剪断応力が適正範囲内になるように使用予定の原料の原料条件を決定する。したがって、原料の押し詰まりを発生させることなく押出成形を行うことができる。すなわち、原料の押し詰まりを抑制することが可能となり、ひいては、生産性の低下を抑制することができる。 As explained above, according to this embodiment, the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material are determined so that normal extrusion molding can be performed without clogging of the raw material, and the raw material conditions for the raw material to be used are determined so that the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material to be used fall within the appropriate ranges. Therefore, extrusion molding can be performed without causing clogging of the raw material. In other words, it is possible to prevent clogging of the raw material, and ultimately to prevent a decrease in productivity.
つぎに、本実施形態の実施例を説明する。本実施例では、以下の工程を行うことで本実施形態の効果を確認した。 Next, we will explain an example of this embodiment. In this example, the effects of this embodiment were confirmed by performing the following steps.
<1.工程1:単軸崩壊応力及び剪断応力の適正範囲の決定>
ローラー式押出成形機(不二パウダル社製、型式F-5S/11-175D型、ダイス孔径10mm)で様々な原料を用いて押出成形した際の操業実績から、押出成形が正常だったときと押し詰まりが発生したときの原料の単軸崩壊応力と剪断応力をそれぞれ4回測定した。
<1. Step 1: Determining the appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress>
Based on the operational results of extrusion molding using various raw materials in a roller-type extruder (Fuji Paudal Co., Ltd., Model F-5S/11-175D, die hole diameter 10 mm), the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw materials were measured four times each when the extrusion molding was normal and when clogging occurred.
粉体層剪断試験は、回転セル型装置(Freeman Technology社製、型式FT-4、セル内径50mm)を用いた。なお、予圧密は9kPaとし、その後、垂直応力σを7kPa、6kPa、5kPa、4kPa、3kPaと変化させ、剪断応力を測定した。単軸崩壊応力は前述の方法(図4(a))で求め、剪断応力は垂直応力7kPaのときの値とした。測定結果を図5に示した。このとき、適正範囲は、単軸崩壊応力が15.5kPa以下、剪断応力が9.6kPa以下と求められた。ここで、適正範囲の上限値は、押出成形が正常なときの単軸崩壊応力及び剪断応力の最大値とした。 A rotating cell-type apparatus (Freeman Technology, Model FT-4, cell inner diameter 50 mm) was used for the powder bed shear test. The pre-compression was 9 kPa, and then the normal stress σ was varied to 7 kPa, 6 kPa, 5 kPa, 4 kPa, and 3 kPa, and the shear stress was measured. The uniaxial collapse stress was determined using the method described above (Figure 4(a)), and the shear stress was taken as the value at a normal stress of 7 kPa. The measurement results are shown in Figure 5. The optimum ranges were determined to be 15.5 kPa or less for the uniaxial collapse stress and 9.6 kPa or less for the shear stress. The upper limits of the optimum ranges were determined to be the maximum values of the uniaxial collapse stress and shear stress when the extrusion molding was normal.
<2.工程2:原料条件の決定>
次に、新たに押出成形で使用予定の配合原料Aについて単軸崩壊応力及び剪断応力を測定した。なお、配合原料Aは、鉄鉱石粉40質量%、焼結集塵ダスト35質量%、コークス粉20質量%、早強セメント5質量%で構成(乾燥基準割合)され、水分は12質量%(湿潤基準割合)、原料粒度は110μm(質量積算メジアン径)であった。表1に測定結果を示す。
<2. Step 2: Determining raw material conditions>
Next, the uniaxial collapse stress and shear stress were measured for blended raw material A, which was to be newly used in extrusion molding. Blended raw material A was composed of 40% by mass of iron ore powder, 35% by mass of sintered dust, 20% by mass of coke powder, and 5% by mass of high-early-strength cement (dry basis proportions), with a moisture content of 12% by mass (wet basis proportion) and a raw material particle size of 110 μm (mass cumulative median diameter). Table 1 shows the measurement results.
配合原料Aは、単軸崩壊応力、剪断応力とも工程1で求めた適正範囲外であった。ここで、配合原料Aから水分を13質量%、原料粒度を210μmに変化させた原料を配合原料A’として単軸崩壊応力と剪断応力を再度測定した。その結果、単軸崩壊応力と剪断応力がステップ1で求めた適正範囲内となった。 Both the uniaxial collapse stress and shear stress of blended raw material A were outside the appropriate ranges determined in step 1. Here, blended raw material A' was created by changing the moisture content to 13% by mass and the raw material particle size to 210 μm, and the uniaxial collapse stress and shear stress were measured again. As a result, the uniaxial collapse stress and shear stress were found to be within the appropriate ranges determined in step 1.
<3.工程3:押出成形>
そこで、配合原料A´を用いて押出成形したところ、押し詰まりが発生することなく正常に成形体を成形することができた。
<3. Step 3: Extrusion Molding>
Therefore, when blended raw material A' was used for extrusion molding, a molding could be formed normally without clogging.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modifications or alterations within the scope of the technical ideas set forth in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
Claims (2)
使用予定の原料の単軸崩壊応力及び剪断応力が前記適正範囲内になるように前記使用予定の原料の原料条件を決定する工程と、を含むことを特徴とする、押出成形方法。 determining, from operational records , appropriate ranges of uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material for non-sintered agglomerates, which allow normal extrusion molding without clogging of the raw material;
determining raw material conditions for the raw material to be used so that the uniaxial collapse stress and shear stress of the raw material to be used fall within the appropriate ranges.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001174399A (en) | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Taiheiyo Cement Corp | Method and device for evaluating extrusion moulding performance of cement kneading product |
| JP2004010985A (en) | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Nippon Steel Corp | Dust agglomerate and its production method |
| JP2006322058A (en) | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Kobe Steel Ltd | Method for manufacturing non-fired agglomerated ore |
| JP2007301931A (en) | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Denso Corp | Clay for honeycomb structure extrusion |
| JP2015117398A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 新日鐵住金株式会社 | Autoclave cure method for cement bond agglomerated ore |
| JP2017088986A (en) | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社 テツゲン | Method for producing carbon-containing molded body |
| JP2018516216A (en) | 2015-03-30 | 2018-06-21 | コーニング インコーポレイテッド | Ceramic batch mixture with reduced wall drag |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001174399A (en) | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Taiheiyo Cement Corp | Method and device for evaluating extrusion moulding performance of cement kneading product |
| JP2004010985A (en) | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Nippon Steel Corp | Dust agglomerate and its production method |
| JP2006322058A (en) | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Kobe Steel Ltd | Method for manufacturing non-fired agglomerated ore |
| JP2007301931A (en) | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Denso Corp | Clay for honeycomb structure extrusion |
| JP2015117398A (en) | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 新日鐵住金株式会社 | Autoclave cure method for cement bond agglomerated ore |
| JP2018516216A (en) | 2015-03-30 | 2018-06-21 | コーニング インコーポレイテッド | Ceramic batch mixture with reduced wall drag |
| JP2017088986A (en) | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社 テツゲン | Method for producing carbon-containing molded body |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 柴田 力,~連載▲14▼~ 粉粒体プロセスにおけるトラブルシューティングと対策,食品機械装置 ,Vol.39 No.10,株式会社ビジネスセンター社,2002年10月,P.82-90 |
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