JP2018043304A

JP2018043304A - 金属含有物の切断方法および切断システム

Info

Publication number: JP2018043304A
Application number: JP2016178318A
Authority: JP
Inventors: 康士佐藤; Koji Sato; 平田　慎吾; Shingo Hirata; 慎吾平田; 淳平元木; Jumpei Motoki; 正実粥川; Masami Kayukawa
Original assignee: KOBAYASHI DAIYA KK; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: KOBAYASHI DAIYA KK; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-03-22

Abstract

【課題】ダイヤモンドチップソーを金属含有物の切断に用いることができるようにする。【解決手段】金属含有物の切断方法は、金属含有物をダイヤモンドチップソーを用いて液体中で切断する工程を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、金属含有物の切断方法と金属含有物の切断システムに関する。

従来から、ダイヤモンドチップが回転刃に取り付けられたダイヤモンドチップソーが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなダイヤモンドチップソーは、ダイヤモンドが熱に弱いために、ガラスやセラミックス等の切断時に高温とならない材料の切断に用いられていた。

一方で、金属材料の切断には、超硬合金チップが取り付けられた超硬合金チップソーが用いられていた。

特開２０１６−４９７６２号公報

しかしながら、超硬合金チップは摩耗し易い。これに対し、ダイヤモンドチップは摩耗し難いが、ダイヤモンドが熱に弱いという技術常識から、ダイヤモンドチップソーは金属含有物の切断に用いられていない。

そこで、本発明は、ダイヤモンドチップソーを金属含有物の切断に用いることができるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、金属含有物をダイヤモンドチップソーを用いて液体中で切断する、金属含有物の切断方法を提供する。

上記の構成によれば、液体中で金属含有物の切断が行われるために、ダイヤモンドチップが高温となることが抑制される。これにより、ダイヤモンドチップ中のダイヤモンドの炭化を防止してダイヤモンドの硬度を維持することができる。従って、ダイヤモンドチップソーを金属含有物の切断に用いることができる。その結果、金属含有物の切断時のチップの摩耗を抑制することができる。

例えば、前記金属含有物は、原子力発電所で発生する高放射性固体廃棄物であり、前記液体は水であってもよい。

前記ダイヤモンドチップソーは、回転刃と、前記回転刃に取り付けられた複数のダイヤモンドチップを含み、前記複数のダイヤモンドチップのそれぞれは、スクイ面を成形するダイヤモンド層を有し、前記スクイ面の先端を通る前記回転刃の径方向に対する前記スクイ面のスクイ角はマイナスであってもよい。この構成によれば、ダイヤモンド層の欠けを抑制することができる。

前記ダイヤモンド層における前記スクイ面と両側面との間のコーナーおよび前記スクイ面と外側端面との間のコーナーは面取りされていてもよい。この構成によれば、ダイヤモンド層の欠けをさらに抑制することができる。

また、本発明は、液体プール中で金属含有物を支持する支持体と、ダイヤモンドチップソーを回転させながら前記金属含有物へ押し付ける駆動装置と、を備える、金属含有物の切断システムを提供する。

上記の構成によれば、液体中で金属含有物の切断が行われるために、ダイヤモンドチップが高温となることが抑制される。従って、ダイヤモンドチップソーを金属含有物の切断に用いることができる。これにより、金属含有物の切断時のチップの摩耗を抑制することができる。

本発明によれば、ダイヤモンドチップソーを金属含有物の切断に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る金属含有物の切断方法で用いられるダイヤモンドチップソーの側面図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１に示すダイヤモンドチップソーにおけるダイヤモンドチップの正面図および側面図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ変形例のダイヤモンドチップの正面図および側面図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ別の変形例のダイヤモンドチップの正面図および側面図である。金属含有物の切断システムの一例の概略構成図である。

図１ならびに図２（ａ）および（ｂ）に、本発明の一実施形態に係る金属含有物の切断方法で用いられるダイヤモンドチップソー１を示す。このダイヤモンドチップソー１は、回転刃１１と、回転刃１１に取り付けられた複数のダイヤモンドチップ２を含む。なお、図１では、図面の簡略化のために、ダイヤモンドチップ２を省略している。

具体的に、回転刃１１の外周面には、多数の歯１２が形成されている。各歯１２は、回転刃１１の径方向に対して回転方向に傾倒している。そして、各歯１２の回転方向側の面に、ダイヤモンドチップ２が接合されている。このダイヤモンドチップ２の接合には、例えばロウ付が用いられる。

各ダイヤモンドチップ２は、歯１２の厚さよりも若干大きな幅を有している。ダイヤモンドチップ２の形状は、正面視で、回転刃１１の径方向外向きに広がる台形状である。ただし、ダイヤモンドチップ２の形状は、例えば、正面視で矩形状であってもよい。

各ダイヤモンドチップ２は、歯１２に接合される基材２１と、基材２１の表面を覆ってスクイ面を形成するダイヤモンド層２２を含む。ただし、ダイヤモンドチップ２は、必ずしも基材２１を含む必要はなく、ダイヤモンド層２２のみで構成されてもよい。

基材２１は、例えば超硬合金からなる。このような超硬合金の一例としては、タングステンカーバイトとコバルトの混合物が挙げられる。ダイヤモンド層２２は、例えば、多結晶焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）である。スクイ面の先端を通る回転刃１１の径方向Ｄに対するスクイ面のスクイ角θは、プラスであってもよいし、マイナスであってもよい。本実施形態では、スクイ面のスクイ角θはプラスである。換言すれば、スクイ面が径方向Ｄに対して回転方向と反対側に傾斜している。例えば、スクイ角θは、５〜２０度である。

ただし、切断される金属含有物がダイヤモンド層２２の欠けを発生させるような材料である場合には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、径方向Ｄに対するスクイ面のスクイ角θがマイナスであることが望ましい。換言すれば、スクイ面が径方向Ｄに対して回転方向側に傾斜してもよい。例えば、スクイ角θは、−５〜−１０度である。このようにスクイ角θがマイナスであれば、ダイヤモンド層２２の欠けを抑制することができる。

さらに、スクイ角θがマイナスである場合は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ダイヤモンド層２２におけるスクイ面と両側面との間のコーナーおよびスクイ面と外側端面（図４（ａ）および（ｂ）の上側の端面）との間のコーナーが面取りされていることが望ましい。面取りは、例えば、ホーニングにより行われる。このように面取りを行えば、ダイヤモンド層２２の欠けをさらに抑制することができる。例えば、面取り角度θｃは、１５〜４５度である。

本実施形態の切断方法では、ダイヤモンドチップソー１を用いて液体中で金属含有物を切断する。金属含有物の材質は、金属を含んでいる限り特に限定されるものではない。また、金属含有物の形状も特に限定されるものではない。液体は、例えば水であるが、水以外の液体（例えば、オイルや水溶液）であってもよい。

本実施形態の切断方法では、液体中で金属含有物の切断が行われるために、ダイヤモンドチップ２が高温となることが抑制される。これにより、ダイヤモンドチップ２中のダイヤモンドの炭化を防止してダイヤモンドの硬度を維持することができる。従って、ダイヤモンドチップソー１を金属含有物の切断に用いることができる。その結果、金属含有物の切断時のチップの摩耗を抑制することができる。

図５に、ダイヤモンドチップソー１を用いた切断システムの一例を示す。この切断システム３は、原子力発電所に組み込まれるものである。つまり、切断対象の金属含有物は、原子力発電所で発生する高放射性固体廃棄物である。図５に示す例では、高放射性固体廃棄物は、使用済制御棒３０である。ただし、高放射性固体廃棄物は、例えば、放射能で汚染された原子炉内構造物、または廃炉廃棄物などであってもよい。

具体的に、切断システム３は、液体プール（本実施形態では、水プール）４１内に設けられた、液体プール床４２から立ち上がる架台５１を含む。架台５１は、液体プール４１の液面の上方に位置する上デッキ５２と、液体プール床４２近くに位置する下デッキ５３を含む。

架台５１には、下デッキ５３の上方に、液体プール４１中で金属含有物である使用済制御棒３０を支持する支持体６１が設けられている。使用済制御棒３０は、支持体６１上に立てた状態で載置されているとともに、複数（図例では２つ）の金具６２によって架台５１に固定されている。

下デッキ５３と上デッキ５２との間には、駆動装置８２を上下方向に摺動可能に支持するガイド８１が設けられている。駆動装置８２には、チェーン７１の両端が接続されており、チェーン７１は、下デッキ５３および上デッキ５２に設けられたスプロケット７２，７３に架け渡されている。上側のスプロケット７３は、モータ７４によって回転させられ、これにより駆動装置８２が上下方向に移動する。

駆動装置８２には、ダイヤモンドチップソー１が取り付けられている。駆動装置８２は、ダイヤモンドチップソー１を回転させながら使用済制御棒３０へ押し付けたり使用済制御棒３０から引き抜いたりする。回転するダイヤモンドチップソー１が使用済制御棒３０へ押し付けられることにより、使用済制御棒３０が切断される。下デッキ５３には、切断された使用済制御棒３０を回収するためのホッパー５４が設けられている。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１ダイヤモンドチップソー
２ダイヤモンドチップ
２２ダイヤモンド層
３切断システム
３０使用済制御棒（高放射性固体廃棄物、金属含有物）
４１液体プール
６１支持体
８２駆動装置

Claims

金属含有物をダイヤモンドチップソーを用いて液体中で切断する、金属含有物の切断方法。
前記金属含有物は、原子力発電所で発生する高放射性固体廃棄物であり、前記液体は水である、請求項１に記載の金属含有物の切断方法。
前記ダイヤモンドチップソーは、回転刃と、前記回転刃に取り付けられた複数のダイヤモンドチップを含み、
前記複数のダイヤモンドチップのそれぞれは、スクイ面を成形するダイヤモンド層を有し、前記スクイ面の先端を通る前記回転刃の径方向に対する前記スクイ面のスクイ角はマイナスである、請求項１または２に記載の金属含有物の切断方法。
前記ダイヤモンド層における前記スクイ面と両側面との間のコーナーおよび前記スクイ面と外側端面との間のコーナーは面取りされている、請求項３に記載の金属含有物の切断方法。
液体プール中で金属含有物を支持する支持体と、
ダイヤモンドチップソーを回転させながら前記金属含有物へ押し付ける駆動装置と、
を備える、金属含有物の切断システム。