专利名称：金属原料用压块的制造方法及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属原料用压块的制造方法及其制造装置，尤其涉及一种由含有磨削切屑等金属粉末的可再利用的材料获得压块的方法及装置。
背景技术：
在磨削轴承钢及碳素钢等铁类金属之时产生的切屑，作为含有水分及油分的磨削液及含有磨粒等棉状(纤维状)凝聚体被回收。已提出有从该棉状凝聚体含有大量的纯铁的事实出发而将其作为炼钢原料再利用的技术方案。例如，在JP特开2002-129248号公报及JP特开2003-277842号公报中公开有如下技术。将调整了水分及油分的含有量的棉状凝聚体通过压力机进行压缩成形，而获得多孔体(脆性成形体)，且将该多孔体浸入固化辅助剂的水溶液中，并使该多孔体内浸渗有固化辅助剂。其后，通过使其自然干燥(养护)，而获得炼钢原料用的压块。
另外，作为使浸渗有固化辅助剂的多孔体干燥的设备，以往有分批式及传送带式的设备。分批式是将多个多孔体一起容纳到干燥炉内的设备。传送带式设备是在炉内设置传送带，且边利用传送带搬运多孔体边进行干燥的设备。
在上述的自然干燥来制造压块的方法中，由于其干燥需要较长时间，所以尝试着采用干燥炉在短时间内进行干燥的方法。然而，由于通过压缩成形获得的多孔体，容积密度(bulk density)的偏差较大，所以将其浸入固化辅助剂的水溶液中时，浸渗到多孔体内的水分的量也发生较大偏差。例如，多孔体的容积密度在1.5～3.5的范围内发生偏差的话，浸渗有固化辅助剂的多孔体的含水量则在20～200cc的范围之内发生偏差。因此，即使想要采用上述的分批式及传送带式的干燥炉对多孔体进行干燥，也需要将其干燥时间设定为含水量最多的多孔体的干燥所需的时间。
并且，在分批式的情况下，具有如下问题点，即多孔体的表面部与中心部的干燥程度不同，为使中心部干燥而表面部过渡干燥，并因铁的氧化反应而发热，产生起火及恶臭等不良情况，且能量损耗较大。并且，分批式为人工作业，而作业效率较低，需要较长的干燥时间(例如，10～20小时)。
在传送带式的情况下，为了在干燥炉内设置传送带而炉的容积变大，使热效率恶化(能量损耗大)。其结果，存在干燥效率较低的问题。另外，由于多孔体在干燥炉内的滞留时间需要3～6个小时，所以炉需要具有非常长的传送带，而存在设备较长且设置面积增大的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而成的，其目的在于提供一种提高多孔体的干燥效率，缩短干燥时间，并可简化结构且缩小装置的设置面积，可降低运行成本及原始成本的金属原料用压块的制造方法及其制造装置。
用于达成上述目的的本发明的金属原料用压块的制造方法，其特征在于，包括成形工序，其将含有金属粉末的再利用材料压缩成形而获得多孔体；干燥工序，其将压缩成形了的上述多孔体投入到管状构件，且向该管状构件内吹入热风而使该多孔体干燥。
根据这样构成的压块的制造方法，由于在管状构件内利用热风进行强制性的干燥，所以可以迅速地使多孔体干燥。再者，由于是在管状构件内的较小空间内进行干燥，所以可以使热风有效地与多孔体接触。从而，可以缩短干燥时间，提高干燥效率。另外，可以减小热风发生器的容量。
另外，优选为，在上述干燥工序之前，包括将上述多孔体浸渍在固化辅助剂中，而使该多孔体中浸渗有固化辅助剂的浸渗工序，由此，可以获得机械强度较强，且易于进行搬运、保管等处理的压块。
另外，优选为，在上述浸渗工序之中，将该多孔体浸渍在加热至温度高于压缩成形了的上述多孔体的温度的上述固化辅助剂中，由此，通过对压缩成形之后不久的多孔体进行加热，而在干燥工序中，可使多孔体迅速地升温至所希望的干燥温度。从而，可有效地缩短干燥时间。
另外，优选为，在上述干燥工序之中，将依次投入到上述管状构件内的多个上述多孔体，沿该管状构件的长度方向排列成列来搬运，并进行干燥，由此，可缩小设备长度，并可依次均匀地对多孔体进行干燥，可以制造品质稳定的压块。
另外，优选为，在上述管状构件的内周面、与多个投入到该管状构件内且排列成列的上述多孔体的外周面之间，沿着该管状构件的长度方向形成有空间部，在该空间部中，使热风跨越该空间部的大致整个长度且不发生滞留地通过，从而对上述多孔体进行干燥。由此，可充分地进行利用热风的强制性的干燥，使多孔体迅速地干燥。
另外，用于达成上述目的的本发明的金属原料用压块的制造装置，其特征在于，包括管状构件，其将含有金属粉末的再利用材料进行压缩成形而获得的多个多孔体排列成列来容纳；热风发生器，其从设置在该管状构件上的入口开口部向该管状构件内吹入热风，在上述管状构件的内周面与容纳于该管状构件的多个上述多孔体的外周面之间，沿着该管状构件的长度方向形成有空间部，该空间部使来自上述热风发生器的热风不发生滞留地通过。
根据这样的压块的制造装置，可进行利用热风的强制性的干燥，且使多孔体迅速地干燥，再者，由于是在管状构件内的较小空间部进行干燥，所以可以使热风有效地与多孔体接触。从而，可以缩短干燥时间，提高干燥效率。并且，可以简化设备，降低设备成本，减小设备的设置面积。
并且，优选为，推压搬运单元配置于该管状构件的上游端侧外方，其中，该推压搬运单元将上述多孔体从上述管状构件的上游端侧推压并依次投入到上述管状构件内，并且利用该被投入的多孔体推压在先投入的多孔体，而在该管状构件内排列成列来进行搬运，并且，上述管状构件的上述入口开口部配置于该管状构件的下游端侧，来自上述热风发生器的热风从该管状构件的下游侧朝向上游侧流动。据此，无需像以往那样将传送带等的搬运单元设置在管状构件内，因此作为干燥炉的管状构件可以紧凑些，且可在短时间内使多孔体干燥。
另外，优选为，将上述空间部的截面积设定为上述管状构件的中空整个截面积的20％～50％，由此，热风可跨越管状构件内的空间部整个长度而不发生滞留地流动，并且，可以防止空间部过大而使热风在偏离多孔体的位置上流动，降低能量损耗。另外，易于增大热风的流速，可以提高传热效率并提高干燥效率。
图1是表示本发明的一实施方式涉及的金属原料用压块的制造方法的工序图。
图2是推压搬运单元、浸渍装置以及干燥装置的截面侧视图。
图3从下游侧观察到干燥装置的管状构件的截面图。
图4是说明风量调整构件的立体图。
图5是表示管状构件的变形例的立体图。
图6是图5的管状构件的横截面图。
图7是表示管状构件的其它变形例的立体图。
图8是内管的立体图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的一实施方式涉及的金属原料用压块的制造方法的工序图。在压块A的制造中，首先将在对热处理硬化了的轴承用钢等铁类金属进行磨削加工时所产生的磨削切屑(含有金属粉末的可再利用的材料)的棉状凝聚体B(参照图1中的S1)进行加压压缩，并对包含于该棉状凝聚体B内的磨削液的成分即水分及油分的含有量进行预备调整。该棉状凝聚体B的加压压缩是通过压块的制造装置所具备的加压压缩装置17来进行的。例如，加压压缩装置17具备传送带1和一对辊子2，一边将棉状凝聚体B通过传送带1搬运，一边将其夹在一对辊子2之间，由此进行加压压缩(参照图1中的S2)。
其次，采用成形模具3并通过压力机6，对调整了水分及油分的含有量的上述棉状凝聚体B进行压缩成形，由此获得容积密度为1.5～3.5的多孔体(脆性成形体)C(成形工序参照图1中的S3)。通过该压缩成形，棉状凝聚体B中所包含的螺旋纤维状的磨削切屑被粗步剪断，并且去除剩余的水分及油分。另外，伴随上述压缩成形，多孔体C的温度高于成形前的棉状凝聚体B的温度30～50℃。再者，上述多孔体C形成为圆柱形、球形、棱柱形等容易处理的形状，并且被固定为搬运时不易损坏的强度。
此外，在干燥工序之前，进行将多孔体C浸渍于固化辅助剂D内并使固化辅助剂D浸渗到多孔体C内的浸渗工序。该浸渗工序在上述成形工序结束之时马上进行(浸渗工序参照图1中的S4)。
该固化辅助剂D的浸渗例如是采用浸渍装置7来进行的，其中，该浸渍装置7具备存储槽7b，其蓄积了含有固化辅助剂D的水溶液(溶液)；保持构件18，其载置多孔体C；传动装置(液压缸)19，其使保持构件18升降。具体而言，将从压力机6搬运出的多孔体C，利用处于上升状态的保持构件18来进行保持(被载置于保持构件18上)，且利用传动装置19使保持构件18下降，并将多孔体C在存储槽7b内的固化辅助剂D中浸渍规定时间。其后，使保持构件18上升，并向后述的干燥装置10供应多孔体C。
另外，含有固化辅助剂D的水溶液也可以为常温，但优选为，固化辅助剂D通过加热器，被加热到高于压缩成形之后不久的多孔体C的温度。在这种情况下，在存储槽7b内配置有加热器。具体而言，加热到80～90℃即可。
据此，将压缩成形之后不久的多孔体C加热后，将该多孔体C迅速地供应到干燥工序，因此在干燥工序中，可使多孔体C迅速地升温至所希望的干燥温度，可有效地缩短干燥时间。例如，在将直径60～70mm×长度40～50mm的多孔体C浸渍于常温的固化辅助剂D中的情况下，以往的制造方法中通常需要8～16小时的干燥时间。但是，根据本发明的制造方法及制造装置，1小时以下的干燥时间就足够。从而，可大幅降低用于干燥的能源。
另外，将多孔体C在固化辅助剂D的水溶液中浸渍15～180秒钟。该浸渗时间与以往的浸渗时间(15分钟以上)相比被大幅缩短，由此，减少了浸渗到多孔体C中的固化辅助剂D的量，并减少了多孔体C中的水分的含有量。即，通过缩短在固化辅助剂D中浸渍多孔体C的时间，并减少多孔体C中的含水量，而可以有效地缩短多孔体C的干燥时间。
作为固化辅助剂D，优选采用含有从硅胶、硅酸钠、磷酸铝中选择的至少一种的水溶液，由此，可轻松且坚固地对多孔体C进行固化。
接着，将结束了浸渗工序的多孔体C立即搬入(投入)到干燥装置10所具有的管状构件12之内，并向管状构件12内吹入热风，使多孔体C在管状构件12内被干燥(干燥工序参照图1中的S5)。利用图2所示的推压搬运单元16将多孔体C搬入到管状构件12。具体说明的话，利用浸渍装置7的传动装置19的头部的上升动作，将由保持构件18保持且浸入于固化辅助剂中的多孔体C，从存储槽7b内上升至与管状构件12的上游开口端部相对应的投入开始位置。然后，配置于比浸渍装置7更靠近上游侧(管状构件12的上游端侧外方)的推压搬运单元16的头部20进行推入动作。由此，由浸渍装置7的保持构件18保持的多孔体C，被推出并投入到管状构件12之内。作为推压搬运单元16，例如可以为液压缸。
再者，在多孔体C位于上升状态的投入开始位置、与管状构件12的上游开口端部(搬入口)之间，设置有用于防止(后述的)干燥用热风过渡泄漏的闸门构件21。闸门构件21以可隔着间隙地关闭管状构件12的上游开口端部的方式被设置。另外，闸门构件21构成为与浸渍装置7的保持构件18连动并进行升降。伴随多孔体C的上升闸门构件21也上升，而使多孔体C投入到干燥装置10的管状构件12内。
干燥装置10包括水平状的管状构件12，其将所投入的多个多孔体C排列成列来容纳，且对其进行干燥；热风发生器(鼓风机)14，其从设置于管状构件12的入口开口部13向管状构件12内吹入热风。并且，在管状构件12的内周面、与投入到管状构件12的多个多孔体C的外周面之间，沿管状构件12的长度方向形成有空间部15。在该空间部15中，使热风跨越空间部15的大致整个长度且不滞留地通过，从而使多孔体C干燥。
并且，上述推压搬运单元16在管状构件12内，从上游端侧推压并依次投入多孔体C。再者，推压搬运单元16构成为利用推压并投入的该多孔体C，推压在先(前一个)投入到管状构件12内的多孔体C，而使其在管状构件12内排列成列来进行搬运。即，投入到管状构件12内且相邻的多孔体C之间为互相接触的状态。呈列状的多个多孔体C，被推压搬运单元16从管状构件12的上游端侧压入，并间歇性地移动搬运。
管状构件12的入口开口部13被配设于管状构件12的下游端侧，入口开口部13由具有与管状构件12的轴心直交的轴心的短筒构件22构成。通过短筒构件22将热风发生器14的热风供应到管状构件12内，并使热风从管状构件12的下游侧朝向上游侧流动。从而，管状构件12的下游侧被关闭，从管状构件12的下游侧供应的热风，在空间部15内朝向上游侧流动。另外，在管状构件12内流动而排出的热风的温度，高于浸渍装置7的存储槽7b内的液体温度时，也可以将所排出的热风的能量利用于存储槽7b内的固化辅助剂D的水溶液的加热。
另外，在本发明中，上游侧是指管状构件12的多孔体C搬入侧(推压搬运单元16侧)，下游侧是指多孔体C的搬出侧。
优选为，将上述空间部15的截面积设定为管状构件12的中空整个截面积的20％～50％。如果小于20％的话，则空间部15的截面积过小，有可能阻碍热风的通过，如果大于50％的话，较多的热风通过远离多孔体C的部分，而能量损耗增大。
可以将从热风发生器14吹出的热风设为恒定的风量，而如图2及图4所示，在管状构件12的下游侧设置有调整从空间部15中通过的热风的风量的风量调整构件23。风量调整构件23例如可由局部遮断空间部15的截面(热风通过截面)的板构件来构成。通过使该风量调整构件23升降，而变更遮截面积(收缩热风通过截面积)，可以调整从空间部15中通过的来自热风发生器14的热风的风量。
如图3所示，管状构件12内的多孔体C被载置于设在管状构件12的底壁部内周面侧的两根导轨构件24上，而被直线状地引导搬运。由此，可顺利地搬运多孔体C的同时，多孔体C可跨越除与导轨构件24的(线)接触部以外的整个圆周与热风接触。
此外，在管状构件12内搬运的干燥的多孔体C，通过上述推压搬运单元16的动作，被与其上游侧邻接的多孔体C推出，当脱离由导轨构件24(管状构件12的底壁)的引导时，通过自由下落而从管状构件12脱落，并经由工件搬出口及滑槽，被供给到产品回收箱11内(参照图1中的S6)。由此，可以获得炼钢原料用压块A。
另外，如图2所示，在管状构件12的工件搬出口上具有盖开闭构件25，当载置有从引导装置(导轨构件24)脱离下落的多孔体C时，该盖开闭构件25利用其重量而自动处于开放状态，由此使多孔体C搬出。盖开闭构件25附设有在多孔体C的非载置状态下使工件排出口处于关闭状态的弹性构件(弹簧)，从而在搬出多孔体C的期间以外，使热风不向外部逃散。
再者，在管状构件12的外周面配设有隔热构件26，作为隔热构件26，可以是金属制毛料物、硅板、或其组合等。隔热构件26的厚度尺寸可以为50mm～100mm。
另外，如图3所示，管状构件12也可以是截面为方形，并且，在管状构件12内，也可将多列(图3中为三列)的多孔体C排列成列来进行搬运。
通过将截面设为方形，可以自由关闭地构成管状构件12的上壁，而使管状构件12内的维护变得容易。
此外，图5及图6是表示干燥装置10的变形例的立体图及管状构件12的截面主视图，且管状构件12为圆管。即，将管状构件12的横截面形状设为呈圆柱形状的多孔体C的横截面轮廓形状的相似形状，由此，形成具有顺着多孔体C的外周面而形成的形状的空间部15，从而可以使热风有效地与多孔体C接触。在这种情况下，管状构件12的直径例如在工件(多孔体)直径为Φ50mm～Φ65mm之时，可以为Φ70mm～Φ90mm。
另外，图7是干燥装置10的又一其它变形例，该管状构件12为具有内管27及外管28的双管结构。外管28中，封闭除了配设有内管27的中心部以外的两端部，且在下游端部侧设置上述短筒构件22而形成有入口开口部13。内管27是配设于外管28的中心部的多孔管构件。图8是内管27的立体图。另外，从入口开口部13向外管28内侧吹入热风，热风从内管27的孔部27a中通过而使内管27内的多孔体C干燥，并从内管27的端部放出热风。另外，内管27可以作为搬运多孔体C用的引导装置发挥作用。
接着，对在上述干燥装置10中进行的多孔体C的干燥工序的实施例进行说明。该实施例中，可将管状构件12的长度尺寸设为1400mm～1700mm，例如将其设为1500mm，将多孔体C的轴向尺寸(长度尺寸)设为45mm，且将由推压搬运单元16将多孔体C投入到管状构件12内的投入周期设为90秒，该情况下，在管状构件12中容纳有33个多孔体C，在管状构件12内的干燥时间大约为50分钟。再者，投入到管状构件12的多孔体C是在浸渗工序中被浸入于常温的固化辅助剂D中30秒钟的，在上述投入周期的90秒内进行30秒钟的该浸渗工序。即，多孔体C在浸渗工序之后，被马上投入到管状构件12，剩余的60秒则为在管状构件12内的最初的待机时间。
此外，热风发生器14中的热风的设定温度为150℃～250℃，吹入到管状构件12内的热风的实际温度为130℃～140℃左右，多孔体C的外周面温度，在入口开口部13的正下方位置上为最高137℃。并且，在大约50分钟的干燥工序之后，所获得的压块A的硬度良好，且含水量为1.1％(压块中心部)。该含水量大大低于作为基准的3.0％，从而可获得品质良好的压块A。
根据上述构成，可以提高多孔体的干燥效率，缩短干燥时间，同时简化了结构、可缩小装置的设置面积，并可降低运行成本及原始成本。
再者，在本发明中，作为可再利用的材料，除了上述棉状凝聚体B以外，也可以采用含有金属粉末及多个喷丸球的铁渣，含有在炼钢/冶炼工序等中产生的金属粉末的粉尘屑、以及它们的混合物质，总之，作为该材料也可以采用从棉状凝聚体、喷丸渣及粉尘屑中选择的至少一种。
权利要求
1.一种金属原料用压块的制造方法，其特征在于，包括成形工序，其将含有金属粉末的再利用材料压缩成形而获得多孔体；干燥工序，其将压缩成形了的上述多孔体投入到管状构件，且向该管状构件内吹入热风而使该多孔体干燥。
2.根据权利要求1所述的金属原料用压块的制造方法，其特征在于，包括浸渗工序，该浸渗工序在上述干燥工序之前，将上述多孔体浸渍在固化辅助剂中，而使该多孔体中浸渗有固化辅助剂。
3.根据权利要求2所述的金属原料用压块的制造方法，其特征在于，在上述浸渗工序之中，将该多孔体浸渍在被加热至温度高于压缩成形后的上述多孔体的温度的上述固化辅助剂中。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的金属原料用压块的制造方法，其特征在于，在上述干燥工序之中，将依次投入到上述管状构件内的多个上述多孔体，沿该管状构件的长度方向排列成列来搬运，并进行干燥。
5.根据权利要求4所述的金属原料用压块的制造方法，其特征在于，在上述管状构件的内周面、与多个投入到该管状构件内且排列成列的上述多孔体的外周面之间，沿着该管状构件的长度方向形成有空间部，在该空间部中，使热风跨越该空间部的大致整个长度且不发生滞留地通过，从而对上述多孔体进行干燥。
6.一种金属原料用压块的制造装置，其特征在于，包括管状构件，其将含有金属粉末的再利用材料进行压缩成形而获得的多个多孔体排列成列来容纳；热风发生器，其从设置在该管状构件上的入口开口部向该管状构件内吹入热风，在上述管状构件的内周面与容纳于该管状构件的多个上述多孔体的外周面之间，沿着该管状构件的长度方向形成有空间部，该空间部使来自上述热风发生器的热风不发生滞留地通过。
7.根据权利要求6所述的金属原料用压块的制造装置，其特征在于，推压搬运单元配置于该管状构件的上游端侧外方，其中，该推压搬运单元将上述多孔体从上述管状构件的上游端侧推压并依次投入到上述管状构件内，并且利用该被投入的多孔体推压在先投入的多孔体，而在该管状构件内排列成列来进行搬运，并且，上述管状构件的上述入口开口部配置于该管状构件的下游端侧，来自上述热风发生器的热风从该管状构件的下游侧朝向上游侧流动。
8.根据权利要求6或7所述的金属原料用压块的制造装置，其特征在于，上述空间部的截面积被设定为上述管状构件的中空整个截面积的20％～50％。
全文摘要
本发明提供一种提高多孔体的干燥效率，缩短干燥时间，并可简化结构且缩小装置的设置面积，可降低运行成本及原始成本的金属原料用压块的制造方法。本发明中，对含有金属粉末的再利用材料进行压缩成形而获得多孔体。然后，将压缩成形了的多孔体投入到管状构件，并向管状构件内吹入热风来使多孔体干燥。
文档编号F26B15/00GK101027418SQ200580032418
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者松田光马, 中村寿秀 申请人:株式会社捷太格特, 光洋热系统株式会社