JP4375743B2 - 高温ショットの冷却方法および冷却機構並びにショットブラスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、解枠直後の鋳物粗材の砂落とし、熱間鋼材のスケール除去などのショットブラストに用いるための高温ショットの冷却方法およびその冷却機構並びにその冷却機構を備えたショットブラスト装置に関するものである。

鋳物粗材の砂落とし、或いはブルーム、ビレットなどの鋼材の磁気探傷前のスケール除去には、ショットブラストが広く用いられている。しかしながら、鋳物粗材が解枠直後であったり鋼材が熱間鋼材であるような場合には、これら金属粗材の高温の熱によってショットブラスト装置が過熱されて、装置本体やショット投射部などの重要機構部に歪などの不具合が発生したりする。

また、高温の金属粗材をショットブラストすることで加熱される高温状態のショット（高温ショット）を冷却不十分のまま揚送装置などにより循環させた場合には、ゴムベルト式のバケットエレベータでは損傷が大きく対応できず、チェーン式ベルトを使用することになるが、チェーン式ベルトではバケットエレベータの寸法が大きくなってしまうと共に、チェーンのメンテナンスに手間がかかるという問題が生ずる。

ところで特許文献１には、投射室の下部ホッパーとショット冷却装置とをショット移送装置により接続するとともに投射室に続く吹落とし室の下部ホッパーとショット冷却装置とをショット移送装置により接続し、さらにショット冷却装置の冷却ショットの出口と投射室の投射装置とをショット移送装置により接続したことを特徴とする高温圧延材のショットブラスト装置が開示されている。この装置は、ケーシングに配置した水冷管に高温ショットを接触させつつ落下させることによって冷却することができる。しかしながら、当該装置はショットを水で冷却するようにしているために装置全体が大きくなって広い設置スペースを要する、装置の構造が極めて複雑であるので高価なものになってしまうという欠点を有している。
特開昭５５−３１５３３号公報 (第１図)

本発明は上記した従来の問題点を解決して、水を用いることなく簡単に冷却することが可能な高温ショットの冷却方法および簡素な構造で設置スペースを小さくすることが可能な高温ショットの冷却機構並びにその冷却機構を用いたショットブラスト装置を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、高温の金属粗材をショットブラストして加熱された高温ショットを、ケーシング内にわずかに傾斜して設置された多孔板の上に導き、この多孔板の下方から上方に向けてエアを貫流させて、高温ショットを横方向に流動させつつ冷却することを特徴とする高温ショットの冷却方法である。

また、本発明は、側面にショットの流入口と送出口とが設けられたケーシングと、これら流入口と送出口との間にわずかに傾斜して配設された多孔板と、多孔板の下方にエアを供給するためのブロアとからなり、多孔板の下方から上方にエアを貫流させて流入口から導入した多孔板上の高温ショットを送出口の方向に流動させつつ冷却するようにしたことを特徴とする高温ショットの冷却機構であり、この冷却機構において、多孔板上に形成されたショットの流動層の厚みをならすためのゲート板を、ケーシング内に設けることができ、また、冷却後のショットの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出結果に対応して冷却エアの量を調整するエア量調整手段とを配設することができる。

また、本発明は、上記したような高温ショットの冷却機構と、高温の金属粗材をショットブラストするためのショットブラスト室と、ショットブラストに使用することで加熱された高温ショットから異物を分離してそのショットを前記冷却機構に送るためのショット回収機構と、冷却機構から送出された冷却ショットを揚送してショットブラスト室に供給するショット揚送機構とからなることを特徴とするショットブラスト装置である。

上記ショットブラスト装置において、ショットブラスト室にショットの遠心投射装置を備え、ショット揚送機構にはショットを揚送するためのゴムベルト式バケットエレベータを備えることができる。また、ショット回収機構に、使用済みショットからスケール片を除去するスケール片除去手段とスケール粉を分離するセパレータとを備えて、熱間鋼片をショットブラストするようにすることができ、ショット回収機構に、使用済みショットからバリを分離除去するバリ分離除去手段と鋳物砂を分離するセパレータとを備えて、解枠直後の鋳物粗材をショットブラストするようにすることもできる。

さらに、ショットブラスト室の内部に、側壁との間に隙間を残して輻射熱遮蔽板を掛着式で取り付けることができ、ショットブラスト室の内部に、ショットの飛散を防止するためのライナーを掛着式で取り付けることができる。また、ショットブラスト室を通過してローラコンベアを配設するとともに、このローラコンベア上に多数の貫通孔を有する定盤を載せ、さらにこの定盤の上に鋳物粗材を載せてショットブラストを行うようにすることができ、前記定盤には貫通孔を格子状に設けることもできる。

本発明の高温ショットの冷却方法は、使用済みの高温ショットを、わずかに傾けた多孔板の上に導いて下からエアを吹き上げて浮上させるので、多孔板の一方から他方に移動するショットの流動層を形成して冷却することができる。よって、水を用いずとも高温ショットを効率的に冷却することができる。また、本発明の高温ショットの冷却機構は、流入口から取り込んだ多孔板上の高温ショットを、下方からのエアによって吹き上げて流動させつつ冷却するので、冷却後のショットを送出口から次工程に送出することができる。そして、本発明のショットブラスト装置は、以上のような構造の冷却機構を採用したので、装置の内部でショットを循環使用できるうえに、装置の構造を簡単でコンパクトなものとすることができるという利点を有する。

以下に図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を説明する。
〔冷却機構〕
図１〜４は、本発明の高温ショットの冷却機構を示す図である。図１、２に示すように、当該冷却機構は下部ケーシング２と上部ケーシング３とを有し、それらの間には、ショットより小径の孔が多数設けられた多孔板４が配設されている。すなわち、上部ケーシング３の一方の側面にはショットの流入口３ｂが設けられ、これに対向する他方の側面にはショットの送出口３ｃが流入口３ｂより低い位置に設けられ、多孔板４はこれらの流入口３ｂと送出口３ｃとの間に、送出口３ｃ側をわずかに低く傾斜させて配設されている。傾斜角度は１°以下で足りる。

下部ケーシング２には開口２ａが設けられ、図３に示すようにダクト１Ａによりブロア１と連通している。また、上部ケーシング３の上部には、下部ケーシング２から吹き上げられたエアを捕集するための開口３ａが設けられ、この開口３ａは集塵ダクト５を介して図示していない集塵機とつながっている。

以上のように構成されたショット冷却機構において、流入口３ｂより多孔板４上に流れ落ちた高温ショットは、多孔板４の下方から上方に貫流するエアによって浮上されて流動層６を形成するが、この流動層６は多孔板４が僅かに傾斜しているために、流入口３ｂ側から送出口３ｃ側に向けてゆっくり流れることになる。従って、エアの貫流によってショットの冷却と移送とを同時に行うことができる。なお、傾斜角度は０．５°〜１°とするのが望ましい。１°を超えるとショットの流れが速くなりすぎるからであり、０．５°未満ではショットを円滑に移動させることができないからである。

多孔板４の上方の上部ケーシング３内には、上下に位置調整を可能としたゲート板７（図１参照）が複数枚設けてあるので、流動層６の層厚を均一にならしてショットの送出量を一定に調節することができる。なお、送出口３ｃの近傍には、冷却後のショットの温度を検出する温度検出手段３０（図１参照）が配設され、またブロア１のエア取り込み口には、温度検出手段３０の検出結果に対応して冷却エアの量を調整するためのエア量調整用ダンパー８（図４参照）が設けてあるので、高温ショットを十分低温に冷却したうえで次工程に送出することができる。なお、エア量調整は２段ストローク式のエアシリンダ方式によって行うことができるし、電動シリンダにより多段制御により行うこともできる。

冷却機構を以上のような構成のものとしたので、この冷却機構により、流入口３ｂから高温のショットを取り込んで多孔板４上にて冷却させ、冷却後のショットを送出口３ｃから順次送出することができる。

〔ショットブラスト装置〕
本発明に係るショットブラスト装置を図５に示す。また、本発明に係るショットブラスト装置のショットブラスト室などを図６〜８に示す。図５に示すように、ショットブラスト装置は、高温の金属粗材をショットブラストするためのショットブラスト室３１と、ショットブラストに使用することで加熱された高温ショットからスケールなどの異物を分離してそのショットを次工程（既述した冷却機構）に送るためのショット回収機構３２と、ショット回収機構３２から送られた高温のショットを冷却するための冷却機構３３（既述した冷却機構）と、冷却機構３３から送出された冷却ショットを揚送してショット投射装置１６に供給するためのショット揚送機構３４とからなる。

図６に示すように、ショットブラスト室３１は、入り側エプロン室１３と、ショットの投射室１４と、出側エプロン室１５とにより構成され、それらの内部を通過してローラコンベア１１が配設され、投射室１４の天井には遠心式の投射装置１６が設けられている。図６に示す金属粗材９は、枠抜き直後の高温の鋳物粗材であって、この鋳物粗材は格子状に貫通孔が設けられた定盤１０上に載せられて、ローラコンベア１１によりショットブラスト室３１内を移動する。ショットブラスト室３１の前後にはエアシリンダ式の自動扉１２が設けられ、この自動扉１２は金属粗材９の搬入、搬出時に開放され、金属粗材９は高速で搬入、搬出される。そして、ショットブラスト処理時においては自動扉１２は閉鎖され、金属粗材９は投射室１４内を低速で移動して投射装置１６から投射されたショットによってショットブラスト処理される。その処理後のショット（使用済みのショット）は、定盤１０の貫通孔を通過し、ローラコンベア１１間の隙間から下方に落下する。この場合、ショットは、金属粗材９の高温の熱によって加熱されて高温状態（高温ショット）となっている。

なお、ショットブラスト室の側壁３１ａには、側壁３１ａとの間に隙間を残して輻射熱遮断板２８が掛着式で設けられ(図７参照)、入り側エプロン室１３と投射室１４、投射室１４と出側エプロン室１５との間にはショット飛散防止用のライナー２９が掛着式で設けられている(図６参照)。したがって、輻射熱遮断板２８と、ライナー２９の交換が容易であるとともに、輻射熱遮断板２８、ライナー２９の変形が直接側壁３１ａに伝わらないので、側壁３１ａの変形を小さく抑えることができる。

使用済みのショットはショット回収機構３２により回収される。ショット回収機構３２は、ローラコンベア１１の下方に配設された断面Ｗ字形に形成された下部ホッパー１８と、下部ホッパー１８に対してＴ字状に形成された移送用ホッパー１９と、移送用ホッパー１９につながるロータリスクリーン２０と、ロータリスクリーン２０の後に配設された磁選式セパレータ２１と、このセパレータ２１の後で冷却機構３３の前に配設された振動フィーダ２２とからなる。

前記下部ホッパー１８は上面にグレーチング１７を有し、ショット投射により鋳物粗材から除去されたバリなどの大きな異物を使用済みのショットから分別除去する。グレーチング１７を通過した砂などの小さい異物が混入したショットは、下部ホッパー１８に集められ、下部ホッパー１８内に設けられた２連式のスクリューコンベア１８Ａにより、下部ホッパー１８に直交して設けられた中央の移送用ホッパー１９に集められる。集められた小異物混入ショットは、移送用ホッパー１９内部のスクリューコンベア１９Ａによりロータリスクリーン２０まで搬送される。

ロータリスクリーン２０では、グレーチング１７から抜け落ちたバリ、砂玉などの異物が分別されて機外に排出され、分別済みのものは次工程のセパレータ２１に入る。ここではほとんどの砂が磁選ドラムにより機外に分離回収され、ショット微粉や砂塵は風選により集塵機(図示していない)に集塵される。そして、セパレータ２１下部から落下した高温ショットは振動フィーダ２２により、ショット冷却機構３３に移送されて、既記したように流動層６を形成しつつ冷却される。

冷却機構３３で冷却されたショット（冷却ショット）はショット揚送機構３４にて揚送されるが、当該揚送機構３４は、その下部に配設されたスクリューコンベア２４と、ゴムベルト式のバケットエレベータ２５と、ショット貯留タンク２６とからなる。即ち、冷却されたショットはスクリューコンベア２４によりバケットエレベータ２５にまで搬送され、バケットエレベータ２５はショットを上方に揚送する。揚送されたショットはショット貯留タンク２６に一次貯留されるが、流量調整ゲート２７にて供給量を調整されてショット投射装置１６に供給される。

なお、金属粗材９として、ブルーム、ビレットなどの熱間鋼片を用いることができ、この場合には、定盤１０は特に必要ではない。また、ショット回収機構３２を、使用済みショットからスケール片を除去するスケール片除去手段と、スケール粉を分離するセパレータとを備えたものとするのが望ましい。

以上のような本発明のショット冷却機構３３を用いた場合には、短時間で効率よく高温ショットを冷却することができた。即ち、入り側の温度が３００℃であるショットを流動層厚３０ｍｍとして冷却した場合に、３０秒という短い時間でショットの出側温度を８０℃以下にまで冷却することができた。なお、ショット冷却機構３３には高温のショットとともに若干の微小な砂粒が搬入されるが、この砂粒は冷却機構３３内のエア流により巻き上げられて完全分離され、ショット投射装置１６には搬送されないので、砂粒に起因する磨耗がないため投射装置１６の寿命が短くなるようなことはない。

また、本発明のショットブラスト装置は、上記したような冷却効果の高い冷却機構３３を搭載したものであるので、その装置内でショットを循環させることができるうえに、揚送機構３４に従来のゴムベルト式バケットエレベータを採用することができる。したがって、装置の側壁を二重構造としたり、水冷ジャケット方式としたりする必要がないので、装置を安価でコンパクトなものとすることができるという大きな利点を有する。

本発明に係るショット冷却機構の正面の断面図である。 本発明に係るショット冷却機構要部の側面の断面図である。 本発明に係るショット冷却機構の側面図である。 本発明に係るショット冷却機構の平面図である。 本発明に係るショットブラスト装置の正面図である。 ショットブラスト室並びに下部ホッパーの内部を示す側面図である。 ショットブラスト室並びに下部ホッパーの内部を示す正面図である。 ショットブラスト室の構造を示す平面図である。

符号の説明

１ ブロア、２ 下部ケーシング、３ 上部ケーシング、４ 多孔板、５ 集塵ダクト、６ 流動層、７ ゲート板、８ エア量調整用ダンパー、９ 金属粗材、１１ ローラコンベア、１２ 自動扉、１３ 入り側エプロン室、１４ 投射室、１５出側エプロン室、１６ 投射装置、１７ グレーチング、１８ 下部ホッパー、１９ 移送用ホッパー、２０ ロータリスクリーン、２１ セパレータ、２２ 振動フィーダ、２４ スクリューコンベア、２５ バケットエレベータ、２６ 上部ショットタンク、２７ 流量調整ゲート、２８ 輻射熱遮断板、２９ ライナー、３０ 温度検出手段 ３１ ショットブラスト室、３２ ショット回収機構、３３ ショット冷却機構、３４ ショット揚送機構。

Claims (12)

1. 高温の金属粗材をショットブラストして加熱された高温ショットを、ケーシング内にわずかに傾斜して設置された多孔板の上に導き、この多孔板の下方から上方に向けてエアを貫流させて、高温ショットを横方向に流動させつつ冷却することを特徴とする高温ショットの冷却方法。
2. 側面にショットの流入口と送出口とが設けられたケーシングと、これら流入口と送出口との間にわずかに傾斜して配設された多孔板と、多孔板の下方にエアを供給するためのブロアとからなり、多孔板の下方から上方にエアを貫流させて流入口から導入した多孔板上の高温ショットを送出口の方向に流動させつつ冷却するようにしたことを特徴とする高温ショットの冷却機構。
3. 多孔板上に形成されたショットの流動層の厚みをならすためのゲート板を、ケーシング内に設けた請求項２に記載の高温ショットの冷却機構。
4. 冷却後のショットの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出結果に対応して冷却エアの量を調整するエア量調整手段とを配設した請求項２または３に記載の高温ショットの冷却機構。
5. 請求項２〜４の何れかに記載の高温ショットの冷却機構と、高温の金属粗材をショットブラストするためのショットブラスト室と、ショットブラストに使用することで加熱された高温ショットから異物を分離してそのショットを前記冷却機構に送るためのショット回収機構と、冷却機構から送出された冷却ショットを揚送してショットブラスト室に供給するショット揚送機構とからなることを特徴とするショットブラスト装置。
6. ショットブラスト室にショットの遠心投射装置を備え、ショット揚送機構にはショットを揚送するためのゴムベルト式バケットエレベータを備えた請求項５に記載のショットブラスト装置。
7. ショット回収機構に、使用済みショットからスケール片を除去するスケール片除去手段とスケール粉を分離するセパレータとを備えて、熱間鋼片をショットブラストするようにした請求項６に記載のショットブラスト装置。
8. ショット回収機構に、使用済みショットからバリを分離除去するバリ分離除去手段と鋳物砂を分離するセパレータとを備えて、解枠直後の鋳物粗材をショットブラストするようにした請求項６に記載のショットブラスト装置。
9. ショットブラスト室の内部に、側壁との間に隙間を残して輻射熱遮蔽板を掛着式で取り付けた請求項５〜８の何れかに記載のショットブラスト装置。
10. ショットブラスト室の内部に、ショットの飛散を防止するためのライナーを掛着式で取り付けた請求項５〜９の何れかに記載のショットブラスト装置。
11. ショットブラスト室を通過してローラコンベアを配設するとともに、このローラコンベア上に多数の貫通孔を有する定盤を載せ、さらにこの定盤の上に鋳物粗材を載せてショットブラストを行うようにした請求項８に記載のショットブラスト装置。
12. 定盤に貫通孔を格子状に設けた請求項１１に記載のショットブラスト装置。

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