CN100404704C - 脆性成形体和铁系粉末材料及它们的制造方法 - Google Patents

Abstract

压缩成形包含铁系金属的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体(B)，制作出纤维状的磨削切屑被粗切断且多余的水分及油分被去除的脆性成形体(C)。粉碎脆性成形体(C)并更细地切断磨削切屑，将其与固化辅助剂(D)混合制作含有该固化辅助剂(D)的铁系粉末材料(E)。

Description

脆性成形体和铁系粉末材料及它们的制造方法

【技术领域】

本发明涉及脆性成形体和铁系粉末材料及它们的制造方法，特别是涉及有效利用铁系金属的磨削切屑的技术。

【背景技术】

在磨削(以下指包括磨削、超后磨削及擦光等的概念)轴承钢或渗碳钢等铁系金属时产生的切屑，做为含有水分及油分的磨削液和磨削剂等绵状(纤维状)凝集体被回收。该绵状凝集体，由于含有大量的纯铁，被实验做为炼钢原料再利用。但是，由于该绵状凝集体含有大量的水分，所以当把它们投入高炉时，由该水分引起所谓产生暴沸(水蒸气爆炸)的问题。因此，考虑用离心分离等方法去除绵状凝集体中的水分，这时含在绵状凝集体中的油分和水分同时被去除，由于绵状体凝集体的自然发热使作为磨削切屑的成分的纯铁变成氧化铁。为此，要想再利用它们做为炼钢原料就必须进行还原，由于使用还原剂而使成本变高。

另外，由于附着了上述油分的磨削切屑相互之间难以紧密接触，因此，即使压缩成形绵状凝集体也难以进行所希望强度的固化。再有，对于包含大量的碳含量占重量的0.2％以上的铁系金属的磨削切屑的绵状凝集体来说，由于压缩时反弹力很大，所以即使将其压缩成形，也难以进行所希望的固化。从而，即使将压缩成形的绵状凝集体投入高炉中，也会产生飞散和飘舞的问题。大部分要靠集尘器来回收。

再有，包含在上述绵状凝集体内的纤维状的磨削切屑，由于难以用碾磨机等粉碎，所以不能够细微地切断绵状凝集体。因此把绵状凝集体加工成铁粉砖等也是困难的。

从而，不再利用上述绵状凝集体而是委托废物处理单位掩埋处理成为现实的状况。

另外，在熔化工序等的钢铁制造工序中，由于产生含有铁及重金属的粉尘，所以做为收集粉尘(0G粉尘)进行回收(例如参照特开平7-97638号公报)，然而当把该收集粉尘原封不动投入高炉时，照样飞散和飘舞，由于需要用集尘器再回收，所以就不再利用而埋掉处理了。

但是，这样埋掉处理，从资源的有效利用的观点来说是不好的。除引起环境恶化，还有处理成本高的问题。特别是收集粉尘，由于含有重金属，所以需要特别产业掩埋处理废物，存在处理成本更高的问题。

本发明的目的在于，提供一种可以有效地再利用磨削切屑的脆性成形体和铁系粉末材料及它们的制造方法。

另外，本发明的另一个目的在于，提供一种可以有效地再利用磨削切屑和回收粉尘的铁系粉末材料及其制造方法。

【发明内容】

本发明的脆性成形体，其特征在于，把包含铁系金属的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体压缩成规定的形状。采用这样构成的脆性成形体，由于是把绵状聚集体压缩成形的物体，所以纤维状的磨削切屑就成为被切断的具有脆性的物体，另外，由于残留的油分防止了作为磨削切屑的成分的纯铁的氧化，所以成为含有丰富纯铁的物体，从而，通过例如加工成粉状，可以作为高品质的炼钢原料用的铁粉砖和烧结金属的材料等再利用，可以有利于环境保护，同时可以减少磨削切屑的废弃成本。

上述脆性成形体也可以是用固化辅助剂固化了的物体，这时，可以把脆性成形体固化成所希望的强度，由此，变得难以崩坏，搬运和储藏等处理变得容易。

上述固化辅助剂最好从胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、沥青乳剂中选择至少1种。由此，尽管含有油分，仍然成为被牢固地固化了的脆性成形体。由此，成为更加难以崩坏以及搬运和储藏等容易处理的物体。

上述脆性成形体的含油率最好为1～5重量％，这时，由于固化成适当的硬度及最小限度的残留油分，所以可以有效地防止作为磨削切屑的成分的纯铁被氧化。

另外，本发明的脆性成形体的制造方法，其特征在于，压缩成形包含铁系金属的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体，得到纤维状的磨削切屑被切断且多余的水分及油分被去除的具有规定形状的脆性成形体。

根据这样构成的脆性成形体的制造方法，通过压缩成形上述绵状聚集体，可以容易地切断原先难以切断的纤维状的磨削切屑。另外，由于在保持含在磨削液中的油分的状态下进行上述压缩成形，所以可以防止作为磨削切屑的成分的纯铁发生氧化，由此，可以容易且可靠地得到含有大量纯铁的脆性成形体。

上述脆性成形体的制造方法，也可以包含在上述脆性成形体中浸含固化辅助剂工序，这时，可以得到固化的具有所希望的强度的脆性成形体。为此，可以得到难以崩坏及搬运和储藏等处理容易的脆性成形体。

作为上述固化辅助剂，最好从胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、沥青乳剂中选择至少一种。由此，可以得到虽然含有油分但仍被固化成更加牢固的脆性成形体。为此，可以得到更难以崩坏且搬运和储藏等容易处理的脆性成形体。

另外，上述固化辅助剂最好浸含2～30重量％，由此，可以得到更加牢固的固化的脆性成形体。为此，可以得到更加难以崩坏且搬运和储藏等非常容易的脆性成形体。

在上述脆性成形体的制造方法中，最好把上述绵状聚集体的含水率调整在不超过50重量％的范围内，把含油率调整在不超出10重量％的范围内。由此，上述绵状聚集体的搬运等处理工作变得容易，同时，由于只进行压缩成形，所以可以容易且正确地去除脆性成形体多余的水分及油分。

在上述脆性成形体的制造方法中，最好把上述脆性成形体的含水率调整到2～12重量％，把含油率调整到1～5重量％，这时可以把脆性成型体固化成适度的硬度，同时最小限度的残留油分可以有效地防止作为磨削切屑的成分的纯铁被氧化。

另外，上述磨削切屑也可以含有0.2重量％以上的碳，即使对于这样的反弹大的磨削切屑，也可以排除其反弹的影响通过上述压缩成形有效地进行切断。

本发明的铁系粉末材料，是含有铁系粉末和油分的粉末材料，其特征在于，先压缩成形包含铁系金属的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体，然后粉碎压缩成形得到的脆性成形体。

根据这样构成的铁系粉末材料，由于因含有油分而防止作为铁系粉末的成分的纯铁氧化，所以成为含有大量纯铁的材料。另外，由于把绵状聚集体压缩成形并进行粉碎，所以铁系粉末成为细微的粉末。为此，可以作为高品质的炼钢原料用铁粉砖或烧结金属的粉末原料等再利用。从而有利于环境保护并可以减少磨削切屑的废弃成本。

上述铁系粉末材料也可以是还含有固化辅助剂的材料，这时，只用压缩成形就可以固化成所希望的强度和形状。由此，可以进一步促进磨削切屑的再利用。

上述固化辅助剂最好从米糠、废糖蜜、淀粉类、生石灰、胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、醋酸乙烯污泥、沥青乳剂、膨润土中选择至少一种，由此，虽然含有油分仍然可以牢固地固化，为此，可以进一步地促进磨削切屑的再利用。

上述铁系粉末材料也可以含有焦炭，这时通过压缩成形可以牢固地固化，另外，在这种情况下，所含有的焦炭最好为5～50重量％，由此，可以更牢固地进行固化。

上述铁系粉末材料还可以含有在钢铁制造工序中回收的粉尘，这时，可以与磨削切屑一起再利用回收粉尘，为此，可以有利于环境保护，同时可以减少回收粉尘的废弃成本。另外，在这种情况下，上述回收粉尘最好为10～30重量％，由此，可以压缩到所希望的硬度。

另外，本发明的铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，压缩成形包含铁系金属的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体，得到纤维状的磨削切屑被粗切断且多余的水分及油分被去除的脆性成形体，通过粉碎该脆性成形体，更细地切断磨削切屑，得到含有铁系粉末及油分的粉末材料。

根据这样构成的铁系粉末材料的制造方法，通过压缩成形上述绵状聚集体，可以容易地粗切断原来难以切断的纤维状的磨削切屑。另外，由于预先粗切断这样的纤维状的磨削切屑，所以粉碎脆性成形体的工序中，可以容易且有效地切断该磨削切屑。由此可以容易且可靠地得到细微的铁系粉末。再有，由于上述工序是在保持磨削液中含有的油分的状态下进行的，所以可以防止作为磨削切屑的成分的纯铁氧化。为此，可以容易且可靠地得到含有大量纯铁的细微的铁系粉末。

在上述铁系粉末材料的制造方法中，也可以在上述脆性成形体粉碎时或粉碎后混合固化辅助剂，这时，只需压缩成形，就可以得到具有所希望的强度和形状的可固化的铁系粉末材料，为此，可以进一步促进磨削切屑的再利用。

上述固化辅助剂，最好从米糠、废糖蜜、淀粉类、生石灰、胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸乙烯污泥、沥青乳剂、膨润土中选择至少一种，由此，虽然含有油分，仍然可以容易且牢固地得到可以固化的铁系粉末材料。为此，可以更进一步地促进磨削切屑的再利用。

另外上述固化辅助剂最好混合2～30重量％，由此，可以得到更加牢固的可固化的铁系粉末材料。

在上述铁系粉末材料的制造方法中，也可以在上述脆性成形体粉碎时或粉碎后混合焦炭，这时，由于该焦炭，可以得到非常牢固的可压缩成形的铁系粉末材料。另外，在这种情况下，混合的固化辅助剂最好占1～10重量％，由此，可以容易且稳定地得到可以固化的铁系粉末材料。再有，上述焦炭最好混合5～50重量％，这时，可以得到更牢固的可压缩成形的铁系粉末材料。

在上述铁系粉末材料的制造方法中，也可以在上述脆性成形体粉碎时或粉碎后混合在钢铁制造工序中回收的粉尘，这时，可以得到含有回收粉尘的铁系材料。为此，可以固化回收粉尘并与磨削切屑一起被再利用。从而，有利于环境保护并可以减少回收粉尘的废弃成本。另外，在这种情况下，上述回收粉尘最好混合10～30重量％，由此，可以得到具有所希望的硬度的可压缩成形的铁系粉末材料。

在上述铁系粉末材料的制造方法中，作为上述绵状聚集体，最好把含水率调整在不超出50重量％的范围内，把含油率调整在不超出10重量％的范围内，由此，上述绵状聚集体的搬运等处理工作变得容易，同时只需压缩成形就可以容易且正确地去除脆性成形体的多余的水分及油分。

在上述铁系粉末材料的制造方法中，最好把上述脆性成形体的含水率调整为2～12重量％，把含油率调整为1～5重量％，这时，可以把脆性成形体固化成适当的硬度，同时最小限度的残留油分可以有效的防止作为磨削切屑成分的纯铁被氧化。

另外，上述磨削切屑也可以含有0.2重量％以上的碳，对于这样反弹大的磨削切屑，可以排除该反弹的影响并由上述压缩成形进行更有效地粗切断。

【附图说明】

图1是表示本发明的脆性成形体的制造方法的一个实施例的工程图。

图2是表示由脆性成形体制造铁系粉末材料及铁粉砖的方法的工程图。

图3是表示由脆性成形体制造铁粉砖的另一方法的工程图。

图4是表示脆性成形体的另一个形状的局部截断立体图。

【具体实施方式】

图1是表示本发明的一个实施例的脆性成形体的制造方法的工程图。在该脆性成形体A的制造方法中，首先加压压缩磨削加工铁系金属时产生的磨削切屑的绵状聚集体B(参照图1(a))，以便预先调整包含在该绵状聚集体B内的作为磨削液的成分的水分及油分的含量。该绵状聚集体B的加压压缩是通过例如边在传送带1上传送边夹入一对轧辊2之间进行的(参照图1(b))，但是该水分及油分的调整也有通过简单的气体吹送和气体压缩的方法进行的，这时，绵状聚集体B最好分别调整到含水率不超过50重量％，含油率不超过10重量％的范围内。由此，绵状聚集体B的输送和储存等处理变得容易。

接下来，把调整了水分及油分含量的上述绵状凝集体B用成形模3由例如压力机压缩成形得到的脆性成形体A(参照图1(C))。由于该压缩成形，含在绵状凝集体B中的螺旋纤维状的磨削切屑被粗切断开。另外，在去除剩余的水分和油分后，将上述脆性成形体C的含水率调整成占2～12重量％，含油率占1～5重量％。由此，最小限度的残留油分可以有效地防止磨削切屑被氧化。另外，由于在前道工序中预先调整绵状凝集体B的含水率不超过50重量％，含油率不超过10重量％，所以只通过压缩成形就可以容易且适当地调整上述脆性成形体C的水分和油分的含有比例。

上述脆性成形体C形成圆柱形、球形、方柱形等容易处理的形状，同时在强度上加固到搬运时不崩坏的程度。

而后，使所述脆性成形体A浸含液状的固化辅助剂D，该固化辅助剂D的浸含，例如是通过一边在传送带7上输送脆性成形体A一边浸渍注入在槽8中的上述固化辅助剂D来进行的(参照图1(d))。在该实施方案中使用的固化辅助剂D最好从胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、沥青乳剂中选出至少一种来使用，由此，可以容易且牢固地固化脆性成形体A。这些固化辅助剂D最好浸含2-30重量％。由此，可以更坚固地固化脆性成形体A。

以上得到的脆性成形体A，由于一直保持一部分在加工中含有的磨削液的油分，所以可以有效地防止作为磨削切屑的成分的纯铁被氧化。因此，可以作为炼钢原料用铁粉砖进行适当地再利用。例如，如图2所示，通过养护(干燥)浸含了上述固化辅助剂D的脆性成形体A(参照图2(a))并去除它含有的水分，可以得到炼钢原料用的铁粉砖G(参照图2(c))。该养护最好进行2天左右，以便可靠地去除含有的水分。在上述养护时除了常温干燥而外，也可以吹送空气进行干燥。

以上得到的铁粉砖G，由于是干燥的脆性成形体A，所以即使将其原封不动地投入高炉中，也不用担心产生暴沸而飞舞起来并被排出。另外，由于在一直保持一部分磨削液的油分的状态下进行加工，所以可以有效地防止纯铁被氧化。例如，对于含有轴承钢(SUJ-2)的磨削切屑的绵状凝集体B制造的铁粉砖G，已被确认含有70重量％以上的纯铁。因此，熔化成品率非常高，达到90％以上，作为高品质的炼钢原料可以有偿地提供给炼钢厂。而且，在固态下进行搬运原料和其它处理都是容易的。

另外，在上述铁粉砖G的制造方法中，由于不需要粉碎绵状聚集体B并进行微细化工序就可以固化该绵状凝集体B，所以可以高效地制造铁粉砖G。

上述脆性成形体A也可以不浸含固化辅助剂D，这时例如可以用以下所示的方法制造炼钢原料用的铁粉砖，即，首先，把由图1(c)所示的压缩成形得到的脆性成形体A与固化辅助剂D一起投入具有回转刃4的带切碎机的搅拌器(或者Henschel型搅拌器)5中进行粉碎(参照图3(a))。由此可以更细地切断(完全切断)脆性成形体A的磨削切屑，可以得到含有由纯铁构成的铁系粉末、油分及固化辅助剂的铁系粉末材料E(参照图3(b))。上述铁系粉末的长径为3～1000μm左右。在粉碎该脆性成形体A时，由于预先切断了该脆性成形体A中的纤维状的磨削切屑，所以可以无障碍地把它们完全切断。在该脆性成形体A中的纤维状的磨削切屑不被切断的情况下，用带切碎机的搅拌机(或者Henschel型搅拌机)5进行粉碎，需要很长时间，在经济上得不到好处，也难以得到细微的铁系粉末。另外，对于由以上方法得到的铁系粉末材料E来说，由于一直保持在加工中含有的磨削液的油分的一部分，所以可以有效地防止作为其成分的纯铁被氧化。

上述固化辅助剂D，可以从米糠、甘蔗等的废糖蜜、马铃薯淀粉或玉米淀粉等淀粉类、生石灰、胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、醋酸乙烯污泥、沥青乳剂、膨润土之中选出一种或者两种以上适当地使用。这样的固化辅助剂D最好含2～30重量％，特别是上述的米糠及废糖蜜由于能有效地促进铁系粉末材料E的固化，同时其价格也便宜，非常适合做固化辅助剂D。另外，沥青乳剂混匀后，当沥青和水分离时产生粘结性，表现出强度。该沥青乳剂最好使用阴离子系沥青。其次，使用例如轧辊型成形机或油缸型成形机6将规定量的上述铁系粉末材料E压缩成形(参照图3(c))，得到含有大量纯铁的大致枕状的铁粉砖F。在该铁系粉末材料E压缩成形之际，由上述固化辅助剂D和粉体E中的水分，可以使附着油脂的纯铁粉相互间牢固地结合并固化。特别当使用的粉体E中水分占5～6重量％、米糠占4重量％、废糖蜜占2重量％和水分占7～15重量％，醋酸乙烯污泥占2～10重量％时，可以得到更加坚固的固化的铁粉砖F。

而且，向刚压缩成形后的铁粉砖F吹送常温或冷却了的空气使其快速冷却(参照图3(d))。由此，可以容易且稳定地固化该铁粉砖F。之后通过养护(干燥)铁粉砖并去除其含有的水分(参照图3(e))，可以得到炼钢原料用的铁粉砖G(参照图3(f))。该养护最好进行2天左右，以确实去除含有的水分。

在粉碎上述脆性成形体A的工序中，最好把上述固化辅助剂D和在钢铁制造工序中产生并回收的粉尘一起投入带切碎刃的搅拌机(或者Henschel型搅拌机)5内，这时最好以下述比例进行混合：上述脆性成形体A 50～70重量％，焦炭K 5～50重量％，回收粉尘10～30重量％，固化辅助剂D 1～10重量％。由此，可以得到含有纯铁、焦炭、回收粉尘及固化辅助剂D粉的铁系粉末材料E。特别是在上述制造方法中，由于分别混合了5～50重量％的焦炭和1～10重量％的固化辅助剂，所以可以得到更坚固的固化的炼钢原料用的铁系粉末材料E，另外，由于上述收集的粉尘的混合比例是10～30％，所以可以容易地得到所希望的硬度的铁系粉末材料E。再有，上述回收粉尘，例如使用在炼钢工序中产生并回收的铁分(总铁)10～55重量％的粉尘。

上述的脆性成形体A和铁系粉材料E的制造方法也特别适用于再利用含碳量0.2重量％以上的磨削切屑。这样的磨削切屑反弹力大，固化困难，但是使用本发明的图1(c)所示的压缩成形，可以排除反弹力的影响并有效地切断该磨削切屑。作为含碳量0.2重量％以上的磨削切屑的代表例，可以举出轴承钢的磨削切屑。

再有，作为上述脆性成形体A的形状，除了上述圆柱形外，也可以是卵形，杏仁形，橄榄球形等周缘部有圆角从周缘部向中央部壁厚逐渐变厚的大致枕头形状(参照图4)。由于形成这样的形状，所以成为在较强的压缩载荷作用下难以崩坏，同时难以在角部产生部分破损的物体。

本发明不限于上述实施例，例如，在上述实施例中，在粉碎脆性成形体A的工序中，与该粉碎同时混合固化辅助剂D、焦炭及回收粉尘，也可以在粉碎脆性成形体A之后的粉体中混合固化辅助剂D、粉状的焦炭及回收粉尘。

另外，上述固化辅助剂D、焦炭及回收粉尘也可以有选择地进行混合。即使不混合这些固化辅助剂D、焦炭及回收粉尘也可以，这时，就得到了由铁系粉末和油分构成的铁系粉末材料E。

再有，上述铁系粉末材料E，除了用作上述炼钢原料用的铁粉砖G而外，也可以作为烧结金属用的粉末原料和作为磁性材料用的树脂等的添加材料再利用。

Claims (8)

1.一种脆性成形体的制造方法，其特征在于，包括以下工序：以防止磨削切屑的成分的纯铁被氧化，通过压缩成形包含铁系金属的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体，得到纤维状的磨削切屑被切断且多余的水分及油分被去除的规定形状的脆性成形体的工序，以及把固化辅助剂浸含在上述脆性成形体内的工序，其中把脆性成形体的含水率调整到2～12重量％，含油率调整到1～5重量％，脆性成形体中浸含的固化辅助剂占重量的2～30％，

上述绵状聚集体分别调整到含水率不超出50重量％的范围内，含油率不超出10重量％的范围内。

2.如权利要求1所述的脆性成形体的制造方法，其特征在于，上述固化辅助剂从胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、沥青乳剂中选择至少一种使用。

3.一种铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，以防止上述磨削切屑的成分的纯铁被氧化，并压缩成形包含轴承钢SUJ-2的磨削切屑和含有油分及水分的磨削液的绵状聚集体，其中把脆性成形体的含水率调整到2～12重量％，含油率调整到1～5重量％，得到纤维状的磨削切屑被粗切断且多余的水分及油分被去除的脆性成形体，通过粉碎上述脆性成形体，更细地切断磨削切屑，得到含有铁系粉末和油分的粉末材料，在上述脆性成形体的粉碎时或粉碎后，混合固化辅助剂，其中，混合到铁系粉末材料中的上述固化辅助剂量为2～30重量％，上述绵状聚集体分别把含水率调整在不超出50重量％的范围内，把含油率调整在不超出10重量％的范围内。

4.如权利要求3所述的铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，上述固化辅助剂使用从米糠、废糖蜜、淀粉类、生石灰、胶态二氧化硅、硅酸钠、磷酸铝、醋酸乙烯污泥、沥青乳剂、膨润土中选择的至少一种。

5.如权利要求3所述的铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，上述脆性成形体在粉碎时或粉碎后混合焦炭。

6.如权利要求5所述的铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，混合的上述焦炭量为5～50重量％。

7.如权利要求3所述的铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，在上述脆性成形体粉碎时或粉碎后混合在钢铁制造工序中回收的粉尘。

8.如权利要求7所述的铁系粉末材料的制造方法，其特征在于，混合的上述回收粉尘量为10～30重量％。

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