JP3013103B2 - スクラップ金属を管において圧縮してリサイクルする方法 - Google Patents

スクラップ金属を管において圧縮してリサイクルする方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はスクラップ金属のリサイクルに関する。特
に、本発明は管状ジャケットに圧縮したスクラップ金属
屑からなるビレットの圧延かその他の熱間加工によりス
クラップ金属をリサイクルすることに関する。
ここで“金属屑”とは一般に機械加工から生じる屑を
意味するが、エンジニアリングスチール等の旋削、穿
孔、成形やスライス削りから生じる金属屑も含む。スタ
ンピングやパンチングにより生じる細かな金属屑も含ま
れる。また、“エンジニアリングスチール”とは本明細
書では通常機械加工を受ける低合金スチール等も意味
し、代表例を挙げれば、（カーボンスチールを始めとす
る）軟鋼、鍛造鋼や軸端／シャフトスチールなどで、い
ずれも十分な量の炭素を有している。
従来技術の説明 特に、イギリス特許第1313545号公報には、金属屑を
プレスして圧縮体（便宜上これを以下ブリケットと呼ぶ
ことにする）にする方法が開示されている。このブリケ
ットは次に通常はスチールやステンレススチールからな
る密閉管にプレス等により圧入し、かつジャケッティン
グし、ビレットを形成する。このようにして形成したビ
レットを加熱し、圧延等の加工により加工にして最終製
品あるいは半製品にする。
ブリケットはジャケッティングする前にキャビティダ
イにより形成する。あるいは、管内に直接ブリケットを
形成してもよい。この場合、圧縮時に支持ダイに管を挿
入する。管内部自体がキャビティとして作用する。いず
れの場合も、ラムをもつプレスにより圧縮を行うが、こ
のラムが予めキャビティ内に装入されている所定量の金
属屑をプレスして、ブリケットにする。次に、ラムを引
出し、次の金属屑をキャビティに装入する。ラムを再度
キャビティに装入し、次のブリケットを形成し、これを
前に形成したブリケットに押付ける。キャビティが実質
的にブリケットで充填されるまで、このサイクルを繰返
す。
加熱時にはジャケッティング管内部の金属屑上の酸化
物が還元し、そして加工時にはブリケットを構成する金
属粒子が一体化し、金属粒子同士が焼結し、かつ金属粒
子がジャケットに焼結する。
金属屑上の酸化物の還元は炭素と結合することにより
生じるが、この炭素はジャケットに混入したものか、あ
るいは金属屑を構成するスチールやその他の金属から拡
散してきたものである。ジャケッティング管はビレット
内部に還元条件を維持する作用をもつ。ジャケッティン
グ処理していない金属屑のビレットから許容できる熱間
加工製品を製造しようとする場合、どんなに空気中の酸
素が高温ビレットに付着しないように注意をはらって
も、これはうまくいかない。
軟鋼ジャケットからなるビレットは、完成品や半製品
を低コストで製造するのに使用できるため、工業上重要
なものである。工業的にも、そして技術的にも重要な別
な製品があり、これは軟鋼又はカーボンスチールからな
るブリケットで充填したステンレススチールジャケット
からなるビレットである。このものはエンジニアリング
スチールの所望特性をもつ完成品に低コストで加工でき
るが、耐腐食性ステンレススチールクラッドをもつもの
である。
銅などの非鉄金属とのスチールクラッドコアからなる
製品にも工業的な可能性がある。
圧縮金属屑充填管からなるビレットには圧延段階で大
きな問題が生じる。即ち、ジャケット両端をテーパ加工
して、“食い込み角度”を小さくし、ビレットがいっそ
う簡単にロールに送りこまれるようにするのが有利であ
る。これが特に該当するのはステンレススチールジャケ
ットからなるビレットの場合である。というのは、この
ジャケットとロール間の摩擦係数は軟鋼ジャケットとロ
ール間の摩擦係数よりも小さいからである。
既に製造されているビレットうち一部のものでは、両
端を一部あるいは完全に密閉して、空気中の酸素を排除
しているか、この酸素がジャケット内部の金属屑に接触
することを少なくとも減らしている。ビレットを密閉す
るために適用されている方法のひとつでは、コア端面に
わたってジャケット端部をクリンプ加工している。ジャ
ケット両端をクリンプ加工すると、ビレット端部を有効
にテーパ加工できるが、依然としてビレットをロールに
送り込むことが難しく、この結果、圧延製品端部の余剰
部分が成形ミスになったり、欠陥をもつことになり、従
って切断廃棄しなければならない。コストの点からみ
て、これが特に重要になるのはジャケットがステンレス
スチール製や銅製の場合である。
本発明の目的はロールへの送り込みが簡単なビレット
を提供することにある。
発明の要約 即ち、本発明は管状ジャケットにジャケッティングし
た圧縮金属屑体からなるビレットを形成するさいに、ビ
レットの少なくとも一端に隣接するジャケット内に多数
の実質的に同じくぼみを形成し、各くぼみをビレットの
上記一端から離れている末端位置まで延長するととも
に、該末端位置からビレットの上記一端にかけてその深
さが深くなっていることを特徴とするビレット形成方法
を提供するものである。
本発明の一態様によれば、ジャケットの第１部分を端
部片に結合し、この端部片にくぼみを形成し、そして第
１部分及び端部片を異なる組成の材料で構成する。
また本発明のうち一つの態様によれば、端部片をエン
ジニアリングスチールで構成する。そしてさらに第１部
分をステンレススチールで構成する。
また、ビレットの長手軸線を中心にしてくぼみを対称
的に設けるのが有利である。そして各くぼみを、長手軸
線を通る面内にある交叉線のいずれかの側においても対
称的に設けた２つの壁で構成するのが有利である。
さらに別な本発明の態様によれば、くぼみをジャケッ
ト各端部に同時に形成する。
一方、本発明はビレットを上記のようにして形成する
工程と、該ビレットを圧延して圧延製品を形成する工程
からなる金属屑のリサイクル方法を提供するものであ
る。くぼみ又は端部片残部である製品の端部については
いうまでもなく廃棄する。
図面の簡単な説明 以下、添付図面について本発明をさらに説明する。
図１は端部形成体の間に位置するビレットを示す概略
横断面図である。
図２は一方の端部形成体について図１の矢印Ａの方向
に拡大した図である。
図３は端部形成体の押し込まれている状態を示す、ビ
レット一端の断面側面図である。
図４はほぼ完成した状態にある端部を示す、ビレット
の端面図である。
図示実施例の詳細な説明 図１の２つの端部形成体10は同じなので、一つについ
てのみ説明する。端部形成体10は高張力鋼製のスリーブ
12を基板14の一端に結合して形成する。基板14にはボル
ト孔等（図示なし）を設け、これによって端部形成体を
油圧ブレス（同様に図示せず）のラムヘッドに取り付け
る。スリーブの基板反対側にある端面18に５対のトラニ
オン16（図２参照）を設ける。これらトラニオンはスリ
ーブ端部に等間隔で設ける。各対のトラニオンはスリー
ブ円周にそって相互に離間、即ちスリーブ長手軸線Ｘを
中心にして対称的に設ける。各対のトラニオン間に硬化
鋼製の軸端20を支持する。各軸端の軸線は中心が長手軸
線Ｘにある共通円（符号24）の接線方向に設ける。各軸
端にそれぞれ同一な硬化鋼製のローラ40を取り付ける。
各ローラ40は断面が細く、それぞれ中心から周囲に向か
って内側にテーパ加工しておく。スリーム12のトラニオ
ン間にスロット26を切り込み、ローラ40を収容する。
図１に示したビレット30はジャケット32からなり、そ
のコア34にはブリケットに圧縮した軟鋼屑又はその他の
エンジニアリングスチール屑を充填する。34はブリケッ
ト界面である。これら界面には凹凸を形成し、次の圧延
加工におけるブリケットの分離を容易にする。圧縮に先
立って、イギリス特許第1313545号公報に記載されてい
るように、金属屑は清浄化処理し、粉砕する。このよう
に処理した屑でもまだ表面酸化が生じる。この酸化は、
ビレットを加熱すると回避できるが、清浄化処理・粉砕
後、予め加熱し、そして還元性条件で冷却して、表面酸
化物を除去しておくのが好ましい。
ジャケット32はオーステナイトステンレススチール製
の溶接管32aで構成し、その各端部に、32cで示すよう
に、軟鋼製の端部開放スリーブ、即ち端部片32bを突き
合わせ溶接する。このステンレススチール製管は、例え
ば直径約100mm、長さ85cmである。各端部片の長さは15c
mである。即ち、ジャケット全長は100cmである。あるい
は、このジャケットは全体をステンレススチール又は軟
鋼製の管で構成することもできる。さらに、ジャケット
全体を銅で構成してもよく、あるいは銅の中心管で構成
してもよい。この場合、各端部には軟鋼製端部片をろう
付けする。
コアは実質的にはイギリス特許第1313545号公報に記
載されている方法で形成する。管には端部片32bを介し
て、即ち管の左側端部から金属屑を連続供給する。油圧
ブレスを使用して、金属屑を順次圧縮してブリケットに
する。このプレスのラムが管内にその左側端部から圧入
する。管右側端部のストッパーとラムとの間で最初の金
属屑が圧縮され、第１ブリケットを形成する。金属屑を
順次送り込み、直前のブリケットとラムとの間で圧縮す
る。ジャケット32が実質的に充填されるまでブリケット
のプレスを続ける。コア端部36とジャケット各端部との
間のジャケット内部には小さなスペースを残しておく。
例えば、完成ビレットにはそれぞれ長さが約4cmのブリ
ケットが23個ある。いずれの場合も、コアはスリーブ32
bの全体にジャケット各端部まで延長している。
あるいは、プレスのラムを２台にして、一方を管の各
端部に圧入するようにしてもよい。この場合には、第１
ブリケットを管の長手方向中心に形成してから、管の各
端部に金属屑を圧入し、プレスの各サイクルで２つのブ
リケットを形成する。
端部形成体の形状についていえば、ジャケット32の外
径はスリーブ12の内径よりも小さいが、ローラ40と交差
する（27で示す）最小円の直径よりも大きい。直径150m
mのローラを直径100mmのビレットとともに使用する例で
は、円27の直径は約20mmである。
使用のさいには、端部形成体10をラムに取り付け、軸
合わせした状態で相互に対向させる。ビレット30をラム
と軸合わせした保持具かダイ（図示せず）に設ける。２
つのラムを圧入して、端部形成体10を管端部に係合す
る。ラムをさらに圧入すると、ローラが管端部に乗り上
げ、各ローラが管にそって延長するくぼみ42を形成す
る。各端部形成体10に３個以上のローラを設けると、管
自体が心合わせ状態になり、その長手軸線が端部形成体
10の長手軸線Ｘに整合することになる。ローラの圧延作
用によりくぼみを形成するのに必要な圧力が低くなる。
肉厚6mm、直径100mmのジャケットをもつビレットの端部
を形成するには約80トンの力が必要である。
各管端部については、図４に示すように、ほぼ５角形
星形に形成する。ビレットの長手軸線Ｘを中心にして対
称的になるように５つのくぼみ42を管端部に形成する。
各くぼみは２つの壁44及び46からなり、これら壁は長手
軸線Ｘを通る面内にある交差線48のいずれの側において
も対称的になっている。各くぼみはビレット端部から離
れている端末位置50まで延長する。この端末位置からく
ぼみの深さはビレット端部にむかって深くなっている。
最終的には、ビレット端部はくぼみによって閉鎖され
る。各くぼみの壁は密閉状態にあり、その基部はほぼ管
中心部で出会う。
図示の実施例では、くぼみ形成後、ローラに送り込ま
れる管端部の高さは約80mmである。この形状及び低い高
さのため、ビレットの圧延機ロールへの送り込みがかな
り容易になる。また、“食い込み角度”も約63゜から58
゜まで小さくなる。小さな“フィッシュテール”角度を
もつロールを使用すると、管の密閉効率がより高くな
り、同様にビレットのロール間の出入りを容易にする。
全体がステンレススチールからなるジャケットをもつビ
レットの場合、切断・廃棄する圧延製品の欠陥端部の長
さを短くできる。
請求の範囲から逸脱しない限り、本発明の精神内で変
更及び／又は改良が可能であり、説明及び／又は図示し
た実施態様の細部によって本発明は制限されるものでは
ない。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】管状ジャケット32にジャケッティングした
    圧縮金属屑34の屑体からなるビレット30を形成するさい
    に、ビレットの少なくとも一端に隣接するジャケット内
    に多数の実質的に同じくぼみ42を形成し、各くぼみをビ
    レットの上記一端から離れている末端位置50まで延長す
    るとともに、該末端位置からビレットの上記一端にかけ
    てその深さが深くなっていることを特徴とするビレット
    形成方法。
  2. 【請求項２】ジャケットの第１部分32aを端部片32bに結
    合し、この端部片に該くぼみを形成し、そして第１部分
    及び端部片を異なる組成の材料で構成したことを特徴と
    する請求項１に記載のビレット形成方法。
  3. 【請求項３】該端部片をエンジニアリングスチールで構
    成したことを特徴とする請求項１項か２項のいずれか１
    項に記載のビレット形成方法。
  4. 【請求項４】第１部分をステンレススチールで構成した
    ことを特徴と請求項２こうか３項のいずれか１項に記載
    のビレット形成方法。
  5. 【請求項５】ビレットの長手軸線Ｘを中心にして該くぼ
    みを対称的に設けたことを特徴と請求項１〜４項のいず
    れか１項に記載のビレット形成方法。
  6. 【請求項６】各くぼみを、長手軸線を通る面内にある交
    叉線48のいずれの側でも対称的になっている２つの壁44
    及び46で構成したことを特徴と請求項５項に記載のビレ
    ット形成方法。
  7. 【請求項７】該くぼみをジャケット各端部に同時に形成
    したことを特徴と請求項１〜６項のいずれか１項に記載
    のビレット形成方法。
  8. 【請求項８】請求項１〜７項のいずれか１項に記載の方
    法で製造したことを特徴とビレット30。
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