專利名稱：脆性成形體及采用該脆性成形體的壓塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠有效利用鐵系金屬的磨削屑的脆性成形體及采用其的壓塊(briquette)。
背景技術(shù)：
在磨削(以下，以也包括研磨、超精加工研磨及磨光等的概念使用)淬火后的軸承鋼或滲碳鋼等鐵系金屬時(shí)產(chǎn)生的切削屑，作為含有水分及油分的研磨液或砂粒等的棉狀(纖維狀)凝聚體回收。該棉絮狀凝聚體，由于含有大量的純鐵，一直在嘗試將其作為煉鋼原料加以再利用。但是，由于該棉絮狀凝聚體含有大量的水分，如果將其直接投入熔化爐，因該水分，引起產(chǎn)生突沸(水蒸汽爆發(fā))的問題。為此，考慮通過離心分離等去除棉絮狀凝集體中的水分的方法，但在此種情況下，也與水分一同去除含在棉絮狀凝集體中的油分，因棉絮狀凝集體的自然發(fā)熱，磨削屑的成分中的純鐵會(huì)變質(zhì)成氧化鐵。因此，在將其作為煉鋼原料再利用時(shí)，需要進(jìn)行還原，因使用還原劑等，還增加成本。
此外，由于附著了上述油分的磨削屑相互密接困難，因此即使直接壓縮成形棉絮狀凝集體，也難按所要求的強(qiáng)度固形化。此外，關(guān)于多含碳含量在0.2重量％以上的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體，由于壓縮時(shí)的彈性變形回復(fù)大，所以即使將其壓縮成形，也難按所要求的強(qiáng)度固形化。因此，即使將壓縮成形的棉絮狀凝集體投入熔化爐，也存在一邊飛濺一邊上飄，大半被集塵器回收的問題。
另外，含在上述棉絮狀凝集體中的纖維狀的磨削屑，由于難于用錘式粉碎機(jī)等粉碎，因此不能細(xì)剪斷棉絮狀凝集體。因此，也難于將棉絮狀凝集體加工成壓塊等。
所以，現(xiàn)狀是，不再利用上述棉絮狀凝集體，委托廢棄物處理者填埋處置。
但是，如此的棉絮狀凝集體的填埋處置，從資源的有效利用的觀點(diǎn)考慮，不理想。此外，還存在引起環(huán)境惡化，同時(shí)增加廢棄成本的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述問題而提出的，目的是提供一種能夠有效再利用磨削屑的脆性成形體及采用其的壓塊。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的脆性成形體，是將含有鐵系金屬的磨削屑和包括油分及水分的磨削液的棉絮狀凝集體壓縮成形成規(guī)定形狀的脆性成形體，其特征在于松密度在1.5以上；在其表面?zhèn)龋c內(nèi)部側(cè)相比，形成高密度且高硬度的強(qiáng)化層(技術(shù)方案1)。
如此構(gòu)成的脆性成形體，由于松密度在1.5以上，同時(shí)在其表面?zhèn)刃纬蓮?qiáng)化層，因此能夠確保所要求的強(qiáng)度及形狀維持性。因此容易進(jìn)行傳送及其他操作。此外，由于含有大量的純鐵，因此，例如能夠作為高質(zhì)量的煉鋼原料用壓塊的材料或燒結(jié)金屬的材料等再利用，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還能夠削減磨削屑的廢棄處置成本。而且，由于是松密度在1.5以上的多孔質(zhì)體，因此容易使固形化輔助劑浸透到其內(nèi)部深處。所以，即使其內(nèi)部，也能夠容易強(qiáng)化。另外，如果松密度小于1.5，越小，越容易使固形化輔助劑浸透到其內(nèi)部深處，但相反，難于確保所要求的強(qiáng)度。
上述棉絮狀凝集體，可以在含有淬火后的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體中，混合含有未淬火的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體(技術(shù)方案2)。此時(shí)，通過未淬火的鐵系金屬的磨削屑，能夠容易固形化含有淬火的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體。此外，還能夠提高脆性成形體的松密度及強(qiáng)度。另外，在此種情況下，優(yōu)選以30～50重量％的比例混合含有未淬火的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體(技術(shù)方案3)，由此能夠更進(jìn)一步有效地提高脆性成形體的松密度及強(qiáng)度。
上述脆性成形體，優(yōu)選含油率為1～12重量％(技術(shù)方案4)，此時(shí)，能夠按適度的硬度固形化，同時(shí)通過少量的殘余油分，能夠有效地防止作為磨削屑的成分的純鐵氧化。
作為上述鐵系金屬，可以含有0.2重量％以上的碳(技術(shù)方案5)，對(duì)于如此彈性變形回復(fù)大的鐵系金屬的磨削屑，也能夠通過上述壓縮成形有效地剪斷，強(qiáng)固地固形化。
此外，本發(fā)明的壓塊，是含有粉狀純鐵和油分的干燥的壓塊，其特征在于用在其內(nèi)部含浸的固形化輔助劑，強(qiáng)化技術(shù)方案1～5中任何一項(xiàng)記載的脆性成形體(技術(shù)方案6)。
如此構(gòu)成的壓塊，由于用固形化輔助劑進(jìn)一步強(qiáng)化上述脆性成形體，因此形成不易破損的強(qiáng)固的壓塊，容易進(jìn)行傳送、貯藏等操作。特別是，由于上述脆性成形體的松密度在1.5以上，而且在其表面形成強(qiáng)化層，因此更不容易破損。此外，由于使固形化輔助劑浸透到脆性成形體的內(nèi)部深處，因此也能夠有效提高其內(nèi)部的強(qiáng)度。另外，由于是干燥的固形物，所以，例如即使投入熔化爐，也無產(chǎn)生突沸或上飄的顧慮。而且，由于含有油分，所以能夠防止粉狀的純鐵氧化。因此，能夠特別適合用作鋼鐵原料用的壓塊。
作為上述固形化輔助劑，優(yōu)選至少是從膠態(tài)硅石、硅酸鈉、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的一種(技術(shù)方案7)。由此，盡管含有油分，也能夠得到有效強(qiáng)化的壓塊。因此，更容易進(jìn)行傳送、貯藏等操作。
上述固形化輔助劑，優(yōu)選含有2～30重量％(技術(shù)方案8)，由此，能夠得到更有效強(qiáng)化的壓塊。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的脆性成形體的立體圖。
圖2是表示上述脆性成形體的斷面的概略圖。
圖3是表示脆性成形體的壓縮破壞強(qiáng)度的曲線圖。
圖4是表示脆性成形體及壓塊的制造方法的工序圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的脆性成形體的立體圖。該脆性成形體Z，是通過圓柱形壓縮成形包括磨削加工淬火的鐵系金屬時(shí)產(chǎn)生的磨削屑和含有油分及水分的磨削液的棉絮狀凝集體C(參照?qǐng)D4)，而形成固形化的。
上述脆性成形體Z，以松密度達(dá)到1.5以上的方式壓縮成形，由此，剪斷纖維狀的磨削屑，構(gòu)成具有適度的油分和空隙的多孔質(zhì)的脆性體。此外，按1～12重量％調(diào)整其含油率。
此外，在脆性成形體Z的表面?zhèn)?，與其內(nèi)部側(cè)相比，形成高密度且高硬度的強(qiáng)化層K(參照?qǐng)D2)。該強(qiáng)化層K，例如在采用圓柱形，直徑60～70mm、高30～40mm的脆性成形體Z的時(shí)候，從表面形成到達(dá)到0.3～7.0mm的深度的范圍內(nèi)，其硬度計(jì)硬度A在90以上，對(duì)于中心部附近的硬度計(jì)硬度A，硬化10～30以上，而松密度相對(duì)于中心部附近的松密度，提高0.5～1以上。
上述脆性成形體Z，通過殘留的油分，能防止作為磨削屑的成分的純鐵氧化。此外，由于松密度在1.5以上，同時(shí)在表面?zhèn)刃纬蓮?qiáng)化層K，所以能夠確保所要求的強(qiáng)度及形狀維持性。因此，在傳送等操作時(shí)不容易崩裂。此外，由于上述脆性成形體Z的含油率為1～12重量％，所以在以適度的硬度固形化的同時(shí)，還能夠利用該少量的殘留油分，有效地防止作為磨削屑的成分的純鐵氧化。
作為上述鐵系金屬，也可以采用含碳量在0.2重量％以上的鐵素金屬。如此的鐵系金屬的磨削屑，彈性變形回復(fù)大，固形化困難，但通過采用壓縮成形，能夠排除彈性變形回復(fù)的影響，有效地剪斷該磨削屑，從而能夠進(jìn)行其固形化。另外，作為含碳0.2重量％以上的磨削屑的代表例，可以列舉軸承鋼的磨削屑。
上述脆性成形體Z，通過含浸固形化輔助劑D，進(jìn)行強(qiáng)化，例如，適用于作為鋼鐵原料用的壓塊(參照?qǐng)D4(g))。作為上述固形化輔助劑D，優(yōu)選采用從膠態(tài)硅石、硅酸鈉、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的至少一種，由此，盡管含有油分，也能夠更加強(qiáng)固壓塊B。此外，上述固形化輔助劑D的含有比例，優(yōu)選在2～30重量％，由此，能夠更進(jìn)一步強(qiáng)固壓塊B。另外，作為上述固形化輔助劑D，也可以采用醋酸乙烯等。
上述壓塊B，由于用固形化輔助劑D進(jìn)一步強(qiáng)化上述脆性成形體Z，所以達(dá)到在傳送、貯藏等操作時(shí)更不易破損的強(qiáng)固程度。特別是，由于上述脆性成形體Z的松密度在1.5以上，并且通過固形化輔助劑D，可有效地固化其表面?zhèn)鹊膹?qiáng)化層K部分，因此能達(dá)到更加不易破損的強(qiáng)固程度。而且，由于脆性成形體Z是松密度在1.5以上的多孔質(zhì)體，能夠使固形化輔助劑D無障礙地浸透到其內(nèi)部深處，由此也能夠有效提高其內(nèi)部的強(qiáng)度。因此，即使在萬一破損時(shí)，內(nèi)部也無粉狀飛濺的顧慮。此外，由于是干燥的固形物，所以，即使例如投入熔化爐，也無產(chǎn)生突沸或上飄的顧慮。而且，由于含有油分，所以能夠防止粉狀的純鐵氧化。因此，特別適合用作鋼鐵原料用的壓塊B。
圖3是表示對(duì)比重分別不同的脆性成形體及壓塊進(jìn)行壓縮破壞試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。用于該壓縮破壞試驗(yàn)的脆性成形體及壓塊，為外徑6.6cm、寬3.5cm的圓柱形，脆性成形體的松密度為1.3～2.5，壓塊的松密度為1.5～2.8的范圍。此外，上述脆性成形體是采用磨削淬火后的鐵系金屬得到的棉絮狀凝集體而制成的。為得到上述壓塊而含浸在脆性成形體中的固形化輔助劑，是含有大約10重量％的硅酸鈉的水溶液，在脆性成形體中，可含浸其體積的大約20％的上述水溶液。壓縮破壞試驗(yàn)，是向徑向外周的相對(duì)置的2個(gè)地方加壓，測(cè)定破壞時(shí)的負(fù)荷。另外，將負(fù)荷速度設(shè)定為1mm/分鐘。
由圖3可以看出，相對(duì)于松密度不足1.5的脆性成形體的壓縮破壞加重為150N以下的非常脆的脆性成形體，松密度1.5以上的脆性成形體的壓縮破壞加重為240N～1600N的范圍，不容易被破壞。此外，關(guān)于壓塊的破壞強(qiáng)度，為2900～4200N，確認(rèn)能夠確保良好的強(qiáng)度。特別是作為煉鋼用壓塊，所需要的壓縮破壞加重大約在2000N以上，確認(rèn)能夠充分確保該壓縮破壞加重。
另外，關(guān)于磨削淬火后的鐵系金屬時(shí)產(chǎn)生的棉絮狀凝集體C，因其材質(zhì)的不同，有時(shí)難于壓縮成形，但在此種情況下，通過在該棉絮狀凝集體C中混合磨削未淬火的鐵系金屬時(shí)產(chǎn)生的棉絮狀凝集體C，能夠容易且強(qiáng)固地壓縮成形。該未淬火的鐵系金屬的棉絮狀凝集體C，優(yōu)選混合30～50重量％，由此能夠得到松密度3.0～4.5、破壞強(qiáng)度2000～3000N的極高密度且高強(qiáng)度的脆性成形體Z。此外，通過在該脆性成形體Z中含浸固形化輔助劑D，能夠得到破壞強(qiáng)度3100N以上的壓塊B。
圖4是表示上述脆性成形體Z及壓塊B的一例制造方法的工序圖。在脆性成形體Z的制造中，首先加壓壓縮磨削屑的棉絮狀凝集體C(參照?qǐng)D4(a))，預(yù)備調(diào)整含在該棉絮狀凝集體C中的磨削液的成分即水分及油分的含量。該棉絮狀凝集體C的加壓壓縮，例如通過一邊用傳送帶1傳送，一邊夾在一對(duì)輥2之間進(jìn)行(參照?qǐng)D4(b))。但是，該水分及油分的調(diào)整，還有利用單一的噴吹空氣或空氣壓縮進(jìn)行的方法或采用磁式的分選機(jī)的方法。此時(shí)，棉絮狀凝集體C，優(yōu)選在不超過50重量％的范圍內(nèi)調(diào)整含水率，在不超過50重量％的范圍內(nèi)調(diào)整含油率，由此，容易進(jìn)行棉絮狀凝集體C的傳送、貯藏等操作。
下面，通過采用成形機(jī)3，例如利用液壓機(jī)，壓縮成形調(diào)整了水分及油分的含量的上述棉絮狀凝集體C，得到脆性成形體Z(參照?qǐng)D4(c))。此時(shí)，壓縮棉絮狀凝集體C，使脆性成形體Z的松密度達(dá)到1.5以上。通過該壓縮成形，剪斷包含在棉絮狀凝集體C中的螺旋纖維狀的磨削屑，同時(shí)在表面?zhèn)刃纬蓮?qiáng)化層K。此外，控制棉絮狀凝集體C的壓縮速度、壓縮時(shí)的排水量及廢油量等，以使含水率達(dá)到2～12重量％，含油率達(dá)到1～12重量％。此時(shí)，在上述工序中，由于在棉絮狀凝集體C的含水率不超過50重量％、含油率不超過50重量％的范圍內(nèi)預(yù)先調(diào)整，所以能夠容易且適當(dāng)調(diào)整上述脆性成形體Z的水分及油分的含有比例。
接下來，在上述脆性成形體Z中含浸液狀的固形化輔助劑D。該固形化輔助劑D的含浸是通過例如一邊由傳送帶7傳送脆性成形體Z，一邊浸漬于注入到儲(chǔ)罐8中的上述固形化輔助劑D中而進(jìn)行的(參照?qǐng)D4(d))。
然后，通過養(yǎng)生(干燥)含浸上述固形化輔助劑D的脆性成形體Z(參照?qǐng)D4(e)、(f))，得到壓塊B(參照?qǐng)D4(g))。通過該養(yǎng)生，向表面?zhèn)纫苿?dòng)浸透在脆性成形體Z的內(nèi)部的剩余的固形化輔助劑D，在蒸發(fā)一部分的同時(shí)，其余的殘留在密度高的強(qiáng)化層K部分，有效地強(qiáng)化該強(qiáng)化層K部分。
通過以上得到的脆性成形體Z，由于包括加工過程中在內(nèi)通常保持磨削液的部分油分，能夠有效地防止作為磨削屑的成分的純鐵的氧化。此外，由于以通常保持磨削液的部分油分的狀態(tài)制造壓塊B，所以能夠有效地防止純鐵的氧化。例如，關(guān)于采用含有軸承鋼(SUJ-2)的磨削屑的棉絮狀凝集體C制造的壓塊B，確認(rèn)含有70重量％以上的純鐵。因此，熔化成品率非常高，達(dá)到70％以上，能夠作為高質(zhì)量的煉鋼原料，有償提供給煉鋼廠。
此外，上述壓塊B的制造方法，由于不需要通過粉碎棉絮狀凝集體C進(jìn)行微細(xì)化的工序，就能夠使該棉絮狀凝集體C固形化，所以能夠高效率制造壓塊B。
另外，當(dāng)在上述脆性成形體Z中含浸固形化輔助劑D時(shí)，也可以利用水或溶劑等稀釋固形化輔助劑D，在此種情況下，能夠使固形化輔助劑D更容易且迅速浸透到脆性成形體Z的內(nèi)部深處，同時(shí)，對(duì)于像硅酸鈉這樣含有硅的固形化輔助劑D，能夠通過該稀釋減少硅的用量，因此能夠進(jìn)一步減少雜質(zhì)，更適合作為煉鋼原料。
此外，上述脆性成形體Z，除上述圓柱形外，也能夠形成球形、方柱形等容易操作的形狀。
另外，本發(fā)明的脆性成形體Z，通過細(xì)粉碎，除上述煉鋼原料用的壓塊B以外，也可以以燒結(jié)金屬用的粉末原料或以作為磁性材料用途的樹脂等的添加材料再利用。
權(quán)利要求
1.一種脆性成形體，是將含有鐵系金屬的磨削屑和包括油分及水分的磨削液的棉絮狀凝集體壓縮成形成規(guī)定形狀的脆性成形體，其特征在于松密度在1.5以上；在其表面?zhèn)?，與內(nèi)部側(cè)相比，形成高密度且高硬度的強(qiáng)化層。
2.如權(quán)利要求1記載的脆性成形體，其特征在于，上述棉絮狀凝集體是在含有淬火后的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體中，混合了含有未淬火的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體而形成的。
3.如權(quán)利要求2記載的脆性成形體，其特征在于，以30～50重量％的比例混合含有未淬火的鐵系金屬的磨削屑的棉絮狀凝集體。
4.如權(quán)利要求1記載的脆性成形體，其特征在于，含油率為1～12重量％。
5.如權(quán)利要求1記載的脆性成形體，其特征在于，上述鐵系金屬含有0.2重量％以上的碳。
6.一種壓塊，是含有粉狀純鐵和油分的干燥的壓塊，其特征在于用在其內(nèi)部含浸的固形化輔助劑，強(qiáng)化權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)記載的脆性成形體而成。
7.如權(quán)利要求6記載的壓塊，其特征在于，上述固形化輔助劑至少是從膠態(tài)硅石、硅酸鈉、磷酸鋁、瀝青乳劑中選擇的一種。
8.如權(quán)利要求6或7記載的壓塊，其特征在于，含有2～30重量％的上述固形化輔助劑。
全文摘要
一種脆性成形體(Z)，將含有鐵系金屬的磨削屑和包括油分及水分的磨削液的棉絮狀凝集體(C)壓縮成形成規(guī)定形狀，松密度在1.5以上。在上述脆性成形體的表面?zhèn)?，與內(nèi)部側(cè)相比，形成高密度且高硬度的強(qiáng)化層(K)。通過在該脆性成形體內(nèi)含浸固形化輔助劑D，得到強(qiáng)化的壓塊(B)。
文檔編號(hào)C22B1/248GK1625606SQ0380308
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者松田光馬, 瀨堂雅文 申請(qǐng)人:光洋精工株式會(huì)社