JP2000308834A

JP2000308834A - スポンジ状高靱性金属の破砕方法

Info

Publication number: JP2000308834A
Application number: JP11119947A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Inoue; 英明井上; Yuzo Ishigami; 勇造石上
Original assignee: Osaka Titanium Technologies Co Ltd
Current assignee: Osaka Titanium Technologies Co Ltd
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】クロール法により製造されたスポンジ状の高
靱性金属を破砕する際に、噛み込みを防いで生産性を上
げる。破砕手段に余剰の能力が生じる事態を回避する。
電流効率の低下を回避する。【解決手段】電動機を使用する破砕手段を使用する。
電動機の電流値が所定範囲内に管理されるように、破砕
手段への被破砕物の投入量を制御する。電流値の管理範
囲を、被破砕物の採取位置から、かさ比重に基づいて決
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスポンジ状高靱性金
属の破砕方法に関し、更に詳しくはクロール法によって
製造されたチタン、ジルコニウムなどのスポンジ状高靱
性金属を高い生産性で破砕する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チタン、ジルコニウムなどの高融点高靱
性金属は、一般に金属塩化物をＭｇ等の活性金属で還元
するクロール法により製造される。クロール法により得
られる高融点高靱性金属は、容器の容量及び内部形状に
対応する大きさの円柱形状をしたスポンジ状の大塊であ
り、この大塊を破砕、整粒することにより、その後の溶
解に好適な形態とされる。

【０００３】例えばチタンの場合は、還元後のスポンジ
チタンの大塊を、切断機で段階的に切断し、粒径５ｃｍ
程度まで小塊化する。この切断の目的は、スポンジチタ
ンの大塊のままでは、次の破砕工程で使用されるジョー
クラッシャによる処理が不可能なことによる。

【０００４】切断によりスポンジチタンの小塊が得られ
ると、その小塊をジョークラッシャにより破砕して細粒
化し、これを篩によって分級することにより、所望の粒
度のスポンジチタンを得る。

【０００５】ところで、ジョークラッシャを用いた従来
のスポンジチタンの破砕では、単位時間当たりのチタン
投入量が一定となるように、供給装置を制御していた。
しかし、このような画一的な原料供給では、ジョークラ
ッシャの破砕部にチタンが噛み込んで詰まり、破砕を停
止せざるを得ないトラブルが頻発し、これによる生産性
の低下が問題になる。チタンは高靱性金属であるため、
ジョークラッシャの破砕部に詰まったチタンは歯に強固
に密着する。このため、停止させたジョークラッシャを
復帰させる作業も大変である。

【０００６】被破砕物の投入速度を低下させれば、ジョ
ークラッシャの破砕部にチタンが噛み込む問題は解決さ
れるが、生産性が低下するので、生産性低下の問題は解
決されない。

【０００７】生産性の低下を最小限に抑えつつ、ジョー
クラッシャの噛み込みを防止する方法として、その噛み
込みを事前に予知して投入量を調節するのが有効と考え
られる。そして、その予知は、例えばジョークラッシャ
を駆動するモータの電流値から破砕の負荷を検知するこ
とで一応は可能である。

【０００８】これに関連して、対象物及び目的は相違す
るが、自動砕石を行う際の原石の安定供給のために、ジ
ョークラッシャを駆動するモータの電流値から破砕部の
負荷を検知して投入量の過不足を自動的に検知すること
は、実開昭６２−２７７４６号により提示されている。
また、原石の投入量が多すぎる場合に、ジョークラッシ
ャを自動停止する技術は、特開昭５８−４３２４４号に
より提示されている。更に、不均一な負荷に対して、ジ
ョークラッシャの上部及び下部を弾性部材を介してハウ
ジングに結合させて、設備の寿命延長を図る機械的な対
策も、特開平１−１１５４６０号により提示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被破砕
物がスポンジチタンのような、クロール法で製造された
スポンジ状高靱性金属の場合、ジョークラッシャを駆動
するモータの電流値が所定範囲内に納まるように投入量
の厳密な調節を行っても、生産性の低下を最小限に抑え
ることができないことが、種々の調査から判明した。

【００１０】即ち、ジョークラッシャの破砕部での噛み
込みが防止されるように、投入量の調節によりモータ電
流値を管理した場合、処理能力に余剰が生じることがあ
り、逆に、この余剰が生じないようにモータ電流値を管
理した場合は、電流効率の著しい悪化を招くことが明ら
かとなった。

【００１１】つまり、スポンジ状高靱性金属の破砕で
は、正常に破砕が行われている場合でも、過剰な電流を
供給しない限りは、ジョークラッシャの処理量に原因不
明の極端な変動が生じ、この変動は破砕工程全体の生産
性に悪影響を与えることになるのである。

【００１２】本発明の目的は、被破砕物の噛み込みを確
実に防止し、合わせて高い生産性と電流効率を安定的に
維持することができるスポンジ状高靱性金属の破砕方法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスポンジ状高靱性金属の破砕方法では、ク
ロール法によって製造されたスポンジ状高靱性金属の大
塊を切断して得たスポンジ状高靱性金属の小塊を、電動
機により駆動される破砕手段を用いて破砕するにあた
り、前記電動機の電流値が所定範囲内に管理されるよう
に前記破砕手段へのスポンジ状高靱性金属の小塊の投入
量を制御し、且つ前記電流値の管理範囲を、前記スポン
ジ状高靱性金属の小塊のかさ比重に応じて決定する。

【００１４】スポンジ状高靱性金属の小塊のかさ比重
は、前記スポンジ状高靱性金属の大塊からの採取位置に
より簡単かつ正確に推定することが可能である。

【００１５】本発明のスポンジ状高靱性金属の破砕方法
が開発された経緯は以下の通りである。

【００１６】スポンジチタンは靱性が高く破砕時に極め
て変形しやすいため、石材などを破砕する場合と比べる
と、ジョークラッシャの歯に非常に噛み込みやすい。こ
のため、ジョークラッシャの駆動力を大きくしたとして
も、噛み込みによるジョークラッシャ停止の問題は解決
しない。この問題を解決するためには、駆動モータ電流
値の上昇から噛み込みを予知し、噛み込みに至る前に投
入量を低減するのが有効である。即ち、高靱性金属に特
有の噛み込みを防止するためには、駆動モータの電流値
が所定の範囲内に管理されるように投入量を制御する必
要があるのである。

【００１７】また、この制御では解決されない原因不明
の極端な処理量の変動については、被破砕物であるスポ
ンジ状の高靱性金属の嵩比重が、同じ大塊から採取され
たものでも採取位置によって異なることが原因であると
の知見を得た。例えば、嵩比重が小さいスポンジチタン
を破砕する場合、嵩比重が大きいものと比較して、遙に
破砕は容易である。このため、より多くの処理が可能で
あるにもかかわらず、その処理能力よりも遙に少ない量
のスポンジチタンしか投入されない状況となるため、電
流値を高めに管理した場合は、電流効率の著しい悪化が
生じる。

【００１８】本発明のスポンジ状高靱性金属の破砕方法
は、これらの知見に基づいて開発されたもので、電動機
の電流値を所定範囲内に管理することと合わせ、電流値
の管理範囲を、スポンジ状高靱性金属の小塊のかさ比重
に応じて決定することにより、被破砕物の詰まりを確実
に防止し、合わせて高い生産性と電流効率を安定的に維
持することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明のスポンジ状高靱性金
属の破砕方法を実施するのに適した破砕設備の概略構成
図である。

【００２０】ここに示された破砕設備は、クロール法に
よって製造され切断されたスポンジチタン小塊の破砕に
使用される。この破砕設備は、破砕手段としてのジョー
クラッシャ１０と、ジョークラッシャ１０に被破砕物を
投入するための供給装置２０とを備えている。ジョーク
ラッシャ１０はモータにより駆動され、そのモータの電
流値が電流計１１によって検出される構成になってい
る。

【００２１】供給装置２０は、被投入物（被破砕物）で
あるスポンジチタン小塊を、投入用のコンベア２１かリ
ターン用のコンベア２２かに選択的に送給する切り替え
シュート２３を備えている。切り替えシュート２３内の
経路切り替え用のダンパー２４はモータ２５により駆動
される。モータ２５は、電流計１１で検出される電流値
が所定範囲内に管理されるように制御器２６により制御
されて、ダンパー２４の位置を切り替える。

【００２２】即ち、電流計１１で検出される電流値が所
定範囲の上限を超えると、ダンパー２４がモータ２５に
より駆動されて、切り替えシュート２３の経路がリター
ン用のコンベア２２のほうに切り替わる。これにより、
スポンジチタン小塊はリターン用のコンベア２２に落下
し、ジョークラッシャ１０への投入が停止される。ジョ
ークラッシャ１０への投入が停止されることに伴い、電
流計１１で検出される電流値は低下する。この電流値が
所定範囲の下限未満となると、ダンパー２４がモータ２
５により逆方向に駆動されて、切り替えシュート２３の
経路が投入用のコンベア２１のほうに切り替わる。これ
により、スポンジチタン小塊は再び投入のコンベア２２
に落下し始め、ジョークラッシャ１０への投入が再開さ
れる。

【００２３】ここで、電流値の管理範囲は、固定ではな
く、投入されるスポンジチタン小塊の採取位置から推定
したかさ比重に基づき以下の如く変更される。

【００２４】スポンジチタンのかさ比重は精製直後の容
器内の位置によって異なる。即ち容器内の下部になるほ
ど自重による精製時の荷重でスポンジチタンのかさ比重
は大きくなる傾向にある。このため、投入されるスポン
ジチタンのかさ比重は１．０〜２．０とばらつき、容器
内の上部から採取されたスポンジチタンのかさ比重は
１．０〜１．５（平均１．２５）であるのに対し、容器
内の下部から採取されたスポンジチタンのかさ比重は
１．５〜２．０（平均１．７５）となり、採取位置によ
ってかさ比重が大きく異なる。

【００２５】精製を終えて容器内から取り出された円柱
状スポンジチタンの大塊は、通常はまず高さ方向で４個
程度に粗く切断され、それぞれが小塊に切断される。こ
のため、小塊のかさ比重は採取位置ごとに異なる。そこ
で破砕前に小塊のかさ比重を採取位置から知り、その値
を基に、下部ほど高くなるように電流値の管理範囲を設
定する。容器内のスポンジチタンのかさ比重分布は常に
ほぼ一定であるので、小塊の採取位置からかさ比重を知
ることができるわけである。

【００２６】簡単な制御例として、例えば小塊を採取位
置によってＡ，Ｂの２つのグループに分ける。グループ
Ａは採取位置が上部で、そのかさ比重は１．０〜１．５
（平均１．２５）であり、グループＢは採取位置が上部
で、そのかさ比重は１．５〜２．０（平均１．７５）で
ある。この場合、グループＡのとき（平均かさ比重が
１．２５のとき）の電流値管理範囲の平均が１００Ａで
あったとすると、グループＢの平均かさ比重は１．７５
でグループＡの１．４倍であるから、電流値管理範囲の
平均も１．４倍の１４０Ａとすれば、Ａ，Ｂいずれのグ
ループでも噛み込み防止、高い生産性及び電流効率が確
保される。

【００２７】このかさ比重と電流値の比例関係は厳密な
ものではなく、±５０％以内、望ましくは±３０％以内
の誤差であれば実用上問題はない。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の実施結果を比較例の場合と共
に表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】スポンジチタンの小塊は、採取位置（容器
内の高さ方向位置）によってＡ，Ｂ，Ｃの３グループに
分けた。上段のグループＡの平均かさ比重は１．１、中
段のグループＢの平均かさ比重は１．４、下段のグルー
プＢの平均かさ比重は１．７であった。

【００３１】比較例１では、グループＡ、グループＢ及
びグループＣが混在した小塊をジョークラッシャへ投入
した。また、電流値に基づく投入量制御は行わず、その
投入速度は６７ｋｇ／分を目標とした。その結果、噛み
込みによるジョークラッシャの一時停止が度々発生し
た。また、電流値の変動が激しく、破砕状況は不安定で
あった。

【００３２】比較例２では、電流値に基づく投入量制御
を行わず、その投入速度は６７ｋｇ／分を目標とした。
かさ比重が小さい上段のグループＡでは、この目標投入
速度が確保されたが、かさ比重が大きい中段のグループ
Ｂ及び下段のグループＣでは噛み込みによる一時停止の
頻発により実績投入速度は低下した。この低下は下段の
グループＣで特に顕著であった。

【００３３】比較例３では、電流値を比較的低めの１１
２±８Ａに管理した。かさ比重が小さい上段のグループ
Ａでは、実績投入速度が増大したが、かさ比重が大きい
下段のグループＣでは、噛み込みによる稼働率の著しい
低下のため、実績投入速度は極端に低下した。

【００３４】比較例４では、電流値を比較的高めの１６
５±８Ａに管理した。かさ比重が小さい上段のグループ
Ａでは、高い実績投入速度が維持され、かさ比重が大き
い下段のグループＣでは、噛み込みによる稼働率の低下
が防止され、実績投入速度が増大したが、かさ比重が小
さい場合もかさ比重が大きい場合と同じ電流が流れ、そ
の電流効率が極端に悪化した。

【００３５】これらに対し、本発明の実施例では、かさ
比重が小さい上段のグループＡで、電流値を比較的低め
の１１２±８Ａに管理した。かさ比重が大きい下段のグ
ループＣでは、電流値を比較的高めの１６５±８Ａに管
理した。中段のグループＢでは、この中間に電流値を管
理した。全てのグループで比較例４と同等の高い実績投
入速度が維持された上、比較例４で問題となった電流効
率の悪化も解消された。

【００３６】前述の実施形態では、供給装置２０はダン
パー切り替え式としてが、電磁フィダ等によって投入量
を制御するものでもよく、その形式は問わない。

【００３７】電流値の管理にはＰＩＤ制御を用いること
ができ、その管理方式を限定するものではない。

【００３８】かさ比重を知る方法としては、採取位置に
よるものが簡単で好ましいが、測定器を用いて実測する
方法でもよい。その場合の実測は予め行ってもよいし、
ジョークラッシャへの投入直前に行ってもよい。

【００３９】破砕手段はジョークラッシャに限らず、他
の破砕機を使用することか可能である。

【００４０】被破砕物についても、スポンジチタンに限
定するものではなく、クロール法によってスポンジ状に
製造される他の高靱性金属、例えばジルコニウムなどへ
の適用が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のスポンジ
状高靱性金属の破砕方法は、破砕手段を駆動する電動機
の電流値を所定範囲内に管理することと合わせ、電流値
の管理範囲を、スポンジ状高靱性金属の小塊のかさ比重
に応じて決定するので、被破砕物の詰まりを確実に防止
し、これにより生産性を高めることができる。また、余
剰の能力を残すことなく破砕手段を有効に活用でき、こ
の点からも生産性を高めることができる。更に、必要以
上の電流を使わず、高い電流効率を確保できる。従っ
て、この破砕方法は極めて経済性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の破砕方法を実施するのに適した破砕設
備の概略構成図である。

【符号の説明】

１０ジョークラッシャ（破砕手段）１１電流計２０供給装置２１投入用のコンベア２２リターン用のコンベア２３切り替えシュート２４経路切り替え用のダンパー２５ダンパー駆動用のモータ２６制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロール法によって製造されたスポンジ
状高靱性金属の大塊を切断して得たスポンジ状高靱性金
属の小塊を、電動機により駆動される破砕手段を用いて
破砕する方法であって、前記電動機の電流値が所定範囲
内に管理されるように前記破砕手段へのスポンジ状高靱
性金属の小塊の投入量を制御し、且つ前記電流値の管理
範囲を、前記スポンジ状高靱性金属の小塊のかさ比重に
応じて決定することを特徴とするスポンジ状高靱性金属
の破砕方法。
【請求項２】前記スポンジ状高靱性金属の小塊のかさ
比重を、前記スポンジ状高靱性金属の大塊からの採取位
置により推定することを特徴とする請求項１に記載のス
ポンジ状高靱性金属の破砕方法。