JP6059651B2 - 破砕分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶融金属に添加した除滓材が溶融金属に浮遊するスラグを抱き込むことで形成されるスラグ塊を破砕することにより、スラグ塊に巻き込まれて固められた金属とその他の部分とに分離する破砕分離装置に関する。

従来より、鋳造工程における取鍋等の溶融金属にはスラグが浮遊しており、該スラグは、例えば、特許文献１に開示されているように、除滓材を溶融金属に添加して発泡させることによりスラグを抱き込んだスラグ塊を形成して取り除くのが一般的である。

ところで、発泡した除滓材は、スラグだけでなく、スラグ以外の溶融金属も多く巻き込んでスラグ塊となってしまうので、そのままスラグ塊を捨ててしまうと、無駄に金属を捨ててしまうことになる。また、近年、ゼロエミッションの観点から内部に金属を含むスラグ塊のリサイクル処理は敬遠されている。

これらに対応するために、スラグ塊を破砕することにより、スラグ塊に巻き込まれた金属とその他の部分とに分離してスラグ塊に巻き込まれた金属だけを取り出して回収することが考えられる。

特開２００９−２２８０４３号公報

しかし、スラグ塊は多量に発生するため、作業者が手作業でスラグ塊を破砕するのは、非常に煩雑で効率的ではない。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、除滓材によって形成されたスラグ塊を、簡単に、且つ、効率良く短時間で破砕してスラグ塊に巻き込まれた金属とその他の部分とに分離することができる破砕分離装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ボックス内を自由落下するスラグ塊に回転手段により回動する複数の回動棒を接触させるようにしたことを特徴とする。

具体的には、溶融金属に添加した除滓材が溶融金属に浮遊するスラグを抱き込むことで形成されるスラグ塊を破砕することにより、当該スラグ塊に巻き込まれて固められた金属とその他の部分とに分離する破砕分離装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、内部に密閉空間を有し、上記スラグ塊を投入する投入口が上壁に、分離した上記スラグ塊が排出される排出口が下壁にそれぞれ形成されたボックスと、回転軸心が上下方向に向くとともに上端が上記投入口に対応する回転軸を上記密閉空間に有する回転手段と、上記回転軸の上端に回転一体に設けられ、上方に向かうにつれて縮径する三角錐状のガイド部材と、当該ガイド部材の下方の位置で上記回転軸と回転一体に設けられ、中心軸が上記回転軸の回転軸心と一致する円板部及び該円板部の外周縁から上記回転軸を囲うように下方に延びる円筒部を有する回転体と、上記密閉空間の上記回転軸周りに複数設けられ、上記回転軸の回転動作に伴って上記密閉空間の上記回転軸周りを回動することにより、上記投入口から投入して上記密閉空間を自由落下する多数の上記スラグ塊に順次接触する回動棒とを備え、該回動棒は、上記円板部上面における上記ガイド部材の外側方に上方突設された複数の第１回動棒と、上記円筒部外周面の上記回転軸周りに複数設けられた第２回動棒とからなっていることを特徴とする破砕分離装置。

第２の発明では、第１の発明において、上記ボックスの内周面には、上記回転軸に向かって延びる固定部材が複数取り付けられていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記回転軸における上記ガイド部材の下方には、回転軸心周りに所定の間隔をあけて放射状に延びる複数の羽根部を有する回転板が回転一体に設けられていることを特徴とする。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記上壁下面の上記投入口周縁寄りには、上下方向に延びる複数のブロックが上記投入口の周縁に沿って等間隔に設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、投入口から各スラグ塊をボックス内に投入すると、該ボックスの密閉空間を自由落下する各スラグ塊が回転手段によって回動する各回動棒に接触する。すると、各スラグ塊は、各回動棒との接触による衝撃で破砕されるか、又は、各回動棒との接触で吹き飛んでボックス内周面に衝突して破砕されて分離し、再び密閉空間内を自由落下する。その後、回動する各回動棒に対して自由落下する分離した各スラグ塊の接触が繰り返され、スラグ塊が金属とその他の部分とにバラバラになって排出口から排出される。したがって、作業者は、各スラグ塊から金属を回収するのにボックスの投入口に各スラグ塊を投入するだけでよく、しかも、各スラグ塊の分離は当該各スラグ塊をボックス内において自由落下させるだけでなされるので、各スラグ塊を効率良く短時間で破砕できる。

また、投入口から投入された各スラグ塊がガイド部材によって密閉空間における各回動棒の回動領域に向かってスムーズに案内されるようになるので、ボックス内において各スラグ塊が破砕されながら通過する時間が短縮され、各スラグ塊の破砕をさらに効率的に行うことができる。

第２の発明では、密閉空間で各回動棒との接触により吹き飛んだ各スラグ塊（分離したスラグ塊を含む）がボックス内周面だけでなく各固定部材にも接触するので、各スラグ塊にあらゆる角度から衝撃が加わるようになってスラグ塊を効率良くバラバラに分離することができる。

第３の発明では、各回動棒の回動領域に向かう直前の各スラグ塊に衝撃が加わるので、各回動棒に接触する前の各スラグ塊を予め破砕しておくことができ、各スラグ塊が完全に破砕されるまでの時間をさらに短縮することができる。

本発明の実施形態に係る破砕分離装置の正面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図２のＢ−Ｂ線における断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１乃至図３は、本発明の実施形態に係る破砕分離装置１を示す。該破砕分離装置１は、多数のスラグ塊１０を破砕して当該各スラグ塊１０に巻き込まれて固められた金属１０ａとその他の部分１０ｂとを分離するためのものである。尚、上記スラグ塊１０は、例えば、鋳造工程において使用する取鍋内の溶融金属に浮遊するスラグを所定の大きさに固めて取り除くために溶融金属に添加して発泡した除滓材が上記スラグを抱き込むことで形成されたものである。

上記破砕分離装置１は、筒中心線が上下方向に向く略円筒状の金属製ボックス２を備え、該ボックス２は、上壁２１、側壁２２及び下壁２３を有し、これら３つの壁によって囲まれた内側（内部）に密閉空間Ｓが形成されている。

上記上壁２１は、板状をなし、該上壁２１の中央には、上記スラグ塊１０を投入する円形の投入口２１ａが貫通形成されている。

上記上壁２１の上方には上下に開口する略漏斗状の投入ガイド２４が設けられ、該投入ガイド２４の下端開口が上記投入口２１ａに接続されている。

一方、上記下壁２３は、下方に行くにつれて次第に縮径する形状をなし、その下端には、分離したスラグ塊１０が排出される円形の排出口２３ａが形成され、該排出口２３ａの中心軸は、上記ボックス２の筒中心線からずれた位置となっている。尚、上記排出口２３ａの形状は円形でなくてもよく、四角形状等の多角形状であってもよい。

上記上壁２１下面の上記投入口２１ａ周縁寄りには、上下方向に延びる１２個の断面台形状のブロック２７が上記投入口２１ａの周縁に沿って等間隔に設けられている。

上記側壁２２の下部内側には、平面視で略格子状の補強フレーム２５が組まれ、該補強フレーム２５の略中央には、細長い略筒状の軸受部材２６が上方に向かって突設されている。

該軸受部材２６には、回転軸３ａが回転可能に嵌挿され、該回転軸３ａは、回転軸心が上下方向に向いて上記ボックス２の筒中心線と一致しており、その上端は、上記投入口２１ａに対応する位置となっている。

上記側壁２２の外側方には、出力軸３ｃが下方に向かって延出する駆動モータ３ｂが配置され、上記出力軸３ｃと上記回転軸３ａ下部とには、無端状ベルト３ｄが巻き掛けられている。

そして、上記回転軸３ａ、駆動モータ３ｂ及び無端状ベルト３ｄで本発明の回転手段３が構成され、上記駆動モータ３ｂの出力軸３ｃが回転することにより、上記無端状ベルト３ｄを介して上記回転軸３ａが平面視で時計回りに回転するようになっている（図２のＹ１方向）。

該回転軸３ａの上端には、上方に向かうにつれて縮径する三角錐状のガイド部材４がその中心軸を上記回転軸３ａの回転軸心と一致させて回転一体に設けられ、上記ガイド部材４の上部は、上記投入口２１ａを介して上記投入ガイド２４の下部に臨んでいる。

また、上記回転軸３ａにおける上記ガイド部材４の下方には、平面視で略プロペラ形状をなす回転板５が回転一体に設けられている。

該回転板５は、上記ガイド部材４下面に密着しており、上記回転軸３ａ周りに等間隔に放射状に延びる４つの羽根部５ａを有している。

さらに、上記回転軸３ａにおける上記回転板５の下方には、回転中心が上記回転軸３ａの回転軸心と一致する回転体６が回転一体に設けられている。

該回転体６は、中心軸が上記回転軸３ａの回転軸心と一致する円板部６ａと、該円板部６ａの外周縁から上記回転軸３ａを囲うように下方に延びる円筒部６ｂとを備え、該円筒部６ｂの下端開口は、上記軸受部材２６下部に固定された円盤部材２８により覆われている。

上記円板部６ａは、上記ガイド部材４下面と上記軸受部材２６上端との間に位置しており、上記円板部６ａ上面における上記ガイド部材４の外側方の位置には、８つの第１回動棒７が上記円板部６ａの外周縁に沿って等間隔に上方突設されている。

該各第１回動棒７は、上記回転軸３ａの軸心方向に延びる形状をなし、上記回転板５の各羽根部５ａ先端と上記各ブロック２７との間に形成される空間に位置している（図３参照）。

上記円筒部６ｂの外周面には、当該円筒部６ｂ外周面から上記円板部６ａの径方向外側（上記回転軸３ａと交差する方向）に延びる細長い第２回動棒８が、上記回転軸３ａ周りに６４個設けられている。

具体的には、上記円筒部６ｂの外周面には、上記回転軸３ａ周りに放射状に並ぶ１６個の第２回動棒８が上下４段に並設され、上側２段の間に空間Ｓ１が、下側２段の間に空間Ｓ２がそれぞれ形成されている。

上記第２回動棒８の基端側は、図３に示すように、上記円筒部６ｂから外側方に突出する支持部材６ｃに垂直支軸６ｄにより回動可能に軸支されている。

そして、上記各第２回動棒８は、上記回転体６の回転動作に伴って平面視で時計回りに回動し、回動する際、遠心力によって上記回転軸３ａの径方向に延びる姿勢に維持される一方、時計回りと反対方向に設定値以上の大きな力が加わると、上記垂直支軸６ｄを中心に反時計回りに回動するようになっている。したがって、上記各第２回動棒８が平面視で時計回りに回動する際、後述する固定部材９との間にスラグ塊１０が噛み込まないようになり、破砕作業時の装置の故障を防ぐことができる。

一方、上記ボックス２の側壁２２内周面には、上記回転軸３ａに向かって延びる固定部材９が、上記回転軸３ａ周りに２４個取り付けられている。

具体的には、上記側壁２２の内周面には、上記回転軸３ａ周りに等間隔に並ぶ１２個の固定部材９が上下２段に並設され、上段の各固定部材９は、上記空間Ｓ１に、下段の各固定部材９は、上記空間Ｓ２に位置している。

そして、上記各第１及び第２回動棒７，８は、上記駆動モータ３ｂの回転駆動による上記回転軸３ａの回転動作に伴って上記密閉空間Ｓの上記回転軸３ａ周りを回動することにより、上記投入口２１ａから投入して上記密閉空間Ｓを自由落下する多数の上記スラグ塊１０に順次接触するようになっている。

次に、上記破砕分離装置１によるスラグ塊１０の破砕分離作業について説明する。

まず、作業者は、上記破砕分離装置１の電源を入れて、駆動モータ３ｂを駆動させる。すると、当該駆動モータ３ｂの出力軸３ｃの回転によって回転軸３ａが回転するとともに、回転軸３ａの回転動作に伴って上記各第１及び第２回動棒７，８が回転軸３ａ周りを回動する。

次いで、作業者は、投入ガイド２４の上部開口からスラグ塊１０を順次投入する。すると、各スラグ塊１０は、図２に示すＸ１のように投入ガイド２４の内周面に案内されながら下方に移動し、投入口２１ａから密閉空間Ｓに投入される。

すると、各スラグ塊１０は、まず、回転するガイド部材４に案内されて第１及び第２回動棒７，８の回動領域に向かって移動した後、回転板５の各羽根部５ａ又は各第１回動棒７のいずれかに接触し、その衝撃で破砕するか、又は吹き飛ぶ。

上記回転板５の各羽根部５ａ又は各第１回動棒７のいずれかによって吹き飛ばされたスラグ塊１０は、各ブロック２７のいずれかに衝突するか、又は密閉空間Ｓを自由落下し、上記各ブロック２７のいずれかに衝突したスラグ塊１０は、その衝撃で破砕して分離するか、又は跳ね返って密閉空間Ｓを自由落下する。

しかる後、密閉空間Ｓを自由落下する各スラグ塊１０（分離したスラグ塊１０を含む）は、回動する各第２回動棒８のいずれかに接触し、その衝撃で破砕して分離するか、又は吹き飛んで側壁２２、各固定部材９及び円筒部６ｂの外周面のいずれかに衝突する。

その後、上記側壁２２、各固定部材９及び円筒部６ｂの外周面のいずれかに衝突した各スラグ塊１０は、その衝撃で破砕して分離するか、又は跳ね返って自由落下して再び各第２回動棒８のいずれかに接触する。

そして、密閉空間Ｓで衝突と自由落下とを繰り返したスラグ塊１０は、金属１０ａとその他の部分１０ｂとに完全に分離され、図２に示す方向Ｘ２のように補強フレーム２５の間を通過するとともに、下壁２３の内周面によって下方に案内されて排出口２３ａから排出される。

以上より、本発明の実施形態によると、投入口２１ａから各スラグ塊１０をボックス２内に投入すると、該ボックス２の密閉空間Ｓを自由落下する各スラグ塊１０が回転手段３によって回動する各第１及び第２回動棒７，８に接触する。すると、各スラグ塊１０は、各第１及び第２回動棒７，８との接触による衝撃で破砕されるか、又は、各第１及び第２回動棒７，８との接触で吹き飛んでボックス２内周面に衝突して破砕されて分離し、再び密閉空間Ｓ内を自由落下する。その後、回動する各第１及び第２回動棒７，８に対して自由落下する分離した各スラグ塊１０の接触が繰り返され、スラグ塊１０が金属１０ａとその他の部分１０ｂとにバラバラに分離されて排出口２３ａから排出される。したがって、作業者は、各スラグ塊１０から金属を回収するのにボックス２の投入口２１ａに各スラグ塊１０を投入するだけでよく、しかも、各スラグ塊１０の分離は当該各スラグ塊１０をボックス２内において自由落下させるだけでなされるので、各スラグ塊１０を効率良く短時間で破砕できる。

また、密閉空間Ｓで各第１及び第２回動棒７，８との接触により吹き飛んだ各スラグ塊１０がボックス２内周面だけでなく各固定部材９にも接触するので、各スラグ塊１０にあらゆる角度から衝撃が加わるようになってスラグ塊１０を効率良くバラバラに分離することができる。

さらに、投入口２１ａから投入された各スラグ塊１０がガイド部材４によって密閉空間Ｓにおける各第１及び第２回動棒７，８の回動領域に向かってスムーズに案内されるようになるので、ボックス２内において各スラグ塊１０が破砕されながら通過する時間が短縮され、各スラグ塊１０の破砕をさらに効率的に行うことができる。

それに加えて、回転板５によって各第１及び第２回動棒７，８の回動領域に向かう直前の各スラグ塊１０に衝撃が加わるので、各第１及び第２回動棒７，８に接触する前の各スラグ塊１０を予め破砕しておくことができ、各スラグ塊１０が完全に破砕されるまでの時間をさらに短縮することができる。

尚、本発明の実施形態では、第１及び第２回動棒７，８が回転軸３ａ周りに規則正しく設けられているが、ランダムに設けられていてもよい。また、第１及び第２回動棒７，８の数は、上述した数でなくてもよい。

さらに、本発明の実施形態では、各第１及び第２回動棒７，８が回転板５の径方向に延びているが、これに限らず、第１及び第２回動棒７，８が上記回転軸３ａと交差する方向であればよい。

それに加えて、本発明の実施形態では、回転手段３の駆動モータ３ｂがボックス２の外側に配置されているが、ボックス２の密閉空間Ｓに配置されていてもよい。

そして、本発明の実施形態では、上記各第２回動棒８は、回転軸３ａ回りに回動する際、遠心力により回転軸３ａの径方向に延びる姿勢に維持されるようになっているが、これに限らず、例えば、上記各第２回動棒８が、図示しない捻りバネにより平面視で時計回りの方向に回動付勢されて上記回転軸３ａの径方向に延びる姿勢に維持される構造であってもよい。そうすると、上記各第２回動棒８は、平面視で時計回りに回動する際、時計回りと反対方向に設定値以上の大きな力が加わると、図示しない捻りバネの付勢力に抗して反時計回りに回動し、その大きな力が加わらなくなると、図示しない捻りバネの復元力により時計回りに回動して上記回転軸３ａの径方向に延びる姿勢に戻るようになり、大きな力が加わるとき以外は、回転軸３ａの径方向に延びる姿勢に確実に維持させることができる。

本発明は、溶融金属に添加した除滓材が溶融金属に浮遊するスラグを抱き込むことで形成されるスラグ塊を破砕することにより、スラグ塊に巻き込まれて固められた金属とその他の部分とに分離する破砕分離装置に適している。

１ 破砕分離装置
２ ボックス
３ 回転手段
３ａ 回転軸
４ ガイド部材
５ 回転板
５ａ 羽根部
６ 回転体
６ａ 円板部
６ｂ 円筒部
７ 第１回動棒
８ 第２回動棒
９ 固定部材
１０ スラグ塊
２１ 上壁
２１ａ 投入口
２３ 下壁
２３ａ 排出口
Ｓ 密閉空間

Claims (4)

1. 溶融金属に添加した除滓材が溶融金属に浮遊するスラグを抱き込むことで形成されるスラグ塊を破砕することにより、当該スラグ塊に巻き込まれて固められた金属とその他の部分とに分離する破砕分離装置であって、
   内部に密閉空間を有し、上記スラグ塊を投入する投入口が上壁に、分離した上記スラグ塊が排出される排出口が下壁にそれぞれ形成されたボックスと、
   回転軸心が上下方向に向くとともに上端が上記投入口に対応する回転軸を上記密閉空間に有する回転手段と、
   上記回転軸の上端に回転一体に設けられ、上方に向かうにつれて縮径する三角錐状のガイド部材と、
   当該ガイド部材の下方の位置で上記回転軸と回転一体に設けられ、中心軸が上記回転軸の回転軸心と一致する円板部及び該円板部の外周縁から上記回転軸を囲うように下方に延びる円筒部を有する回転体と、
   上記密閉空間の上記回転軸周りに複数設けられ、上記回転軸の回転動作に伴って上記密閉空間の上記回転軸周りを回動することにより、上記投入口から投入して上記密閉空間を自由落下する多数の上記スラグ塊に順次接触する回動棒とを備え、
   該回動棒は、上記円板部上面における上記ガイド部材の外側方に上方突設された複数の第１回動棒と、上記円筒部外周面の上記回転軸周りに複数設けられた第２回動棒とからなっていることを特徴とする破砕分離装置。
2. 請求項１に記載の破砕分離装置において、
   上記ボックスの内周面には、上記回転軸に向かって延びる固定部材が複数取り付けられていることを特徴とする破砕分離装置。
3. 請求項１又は２に記載の破砕分離装置において、
   上記回転軸における上記ガイド部材の下方には、回転軸心周りに所定の間隔をあけて放射状に延びる複数の羽根部を有する回転板が回転一体に設けられていることを特徴とする破砕分離装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の破砕分離装置において、
   上記上壁下面の上記投入口周縁寄りには、上下方向に延びる複数のブロックが上記投入口の周縁に沿って等間隔に設けられていることを特徴とする破砕分離装置。

Images