JP5256460B2 - 亜鉛ボールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、亜鉛ボールの製造方法に関する。

亜鉛は、電気的に卑な元素であることから、様々な産業において利用されている。一般に、各産業で利用される亜鉛は、板、粒状などの基本的な形状に加工されてから搬送先に搬送され、搬送先でめっき電極や溶解原料等の本来の利用目的に用いられる。

従来、亜鉛を搬送する際の基本的な形状としてインゴットが採用されることが多かったが、インゴットは大きくて嵩張るので搬送効率が悪いという問題があった。このため、インゴットの代わりに球状の亜鉛ボールに加工する製造技術が開発されてきた。

特許文献１には、溶融亜鉛をノズルから滴下し、下部に配置した冷却媒体中で冷却凝固させることによって球状の亜鉛ボールを製造する製造技術が開示されている。上記特許文献１の製造技術では、直径１０ｍｍ以下の亜鉛ボールを製造することが可能である。

特許文献２には、ベルトコンベアに設けられた半球形状の鋳型に溶融亜鉛を充填して半球形状の亜鉛を連続的に成形し、成形された２つの半球形状の亜鉛を押し合わせることによって球形状の亜鉛ボールを製造する製造技術が開示されている。
特許第３２８１０１９号公報 特開昭５５−９７８６２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の製造技術を用いた場合には、直径が１０ｍｍを超える亜鉛ボールの製造が困難であった。これは、直径１０ｍｍ超の亜鉛ボールを製造するために溶融亜鉛を滴下するノズルの口を大きくすると、溶融亜鉛の表面張力が溶融亜鉛の重力よりも小さくなってしまい、ノズルの口から溶融亜鉛が流出してしまうからである。

また、上記特許文献２に記載の製造技術では鋳型による成形を行っているので溶融亜鉛を鋳型内に流し込む際に空気が混入してしまうことや、溶融亜鉛を冷却して凝固させる際に空洞部が生じてしまうことが多く、亜鉛ボールを直径６０ｍｍ以下の小さい寸法で製造することが難しかった。特に、製造された亜鉛ボールの外面が望ましい球形状に形成されないうえに、その内部に断面積の１０％程度の巣ができてしまうという問題があった。

このため、上記特許文献２の製造技術により製造された亜鉛ボールは品質が悪く、密度も６．４ｇ／ｃｍ^３程度と非常に低いので、産業上の利用範囲が極めて限定されていた。例えば、溶解炉中の溶融亜鉛を補充する際に、上記特許文献２の製造技術で製造した低品質の亜鉛ボールを用いた場合には、亜鉛ボールの内部に含まれる空気によって溶融亜鉛が水蒸気爆発してしまう恐れがあり、非常に危険である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、従来公知の製造技術では製造が困難である寸法の高品質の亜鉛ボールを製造することが可能な製造技術を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によれば、亜鉛棒を転造することにより先端から所定間隔で切断し、亜鉛ボールを製造する方法であって、転造する際に亜鉛棒の温度を７０℃以上、１８０℃以下に設定することを特徴とする、亜鉛ボールの製造方法が提供される。

上記亜鉛ボールの製造方法において、転造機内の温度を７０℃以上、９０℃以下に設定するようにしてもよい。

本発明によれば、従来公知の製造技術では製造が困難である直径１８ｍｍ〜５５ｍｍの亜鉛ボールを製造することができる。特に、製造の際に亜鉛ボールの内部に生じる巣を低減又は防止し、亜鉛ボールを７．１ｇ／ｃｍ^３以上の高密度に製造可能である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る亜鉛ボールの製造に用いる製造装置Ｍの一例を示す構成図である。図１に示すように、製造装置Ｍは、溶融亜鉛Ｌから亜鉛棒Ｓを製造する亜鉛棒製造装置１の下流に、この亜鉛棒製造装置１で製造された亜鉛棒Ｓを転造して亜鉛ボールＢにする転造機３を設けた構成を有する。なお、図１中では、処理される溶融亜鉛Ｌ（亜鉛棒Ｓ）が水平方向に左から右に進行する。転造機３の下流には、亜鉛ボールＢを（図１の紙面に垂直に、手前から奥に向かう方向に）搬出する搬出台６が配置されている。本実施の形態では、亜鉛棒製造装置１、転造機３及び搬出台６は、支持台５の上に設置されている。

亜鉛棒製造装置１は、亜鉛の連続鋳造装置２を備えている。図１に示すように、亜鉛棒製造装置１は、溶融亜鉛Ｌから亜鉛棒Ｓを連続鋳造する連続鋳造装置２の下流に、連続鋳造装置２で鋳造された亜鉛棒Ｓを切断する切断機１４が設けられた構成を有する。切断機１４の下流には、切断した亜鉛棒Ｓを転造機３に搬送する搬送台４が配置されている。

連続鋳造装置２は、溶湯としての溶融亜鉛Ｌが充填された溶湯容器１０と、この溶湯容器１０の低位置に設けられ、溶湯容器１０から排出された溶融亜鉛Ｌを冷却して亜鉛棒Ｓに鋳造する鋳型部１１と、鋳型部１１から排出された亜鉛棒Ｓを案内する搬送テーブル１２と、亜鉛棒Ｓを水平方向に案内し、鋳型部１１から引抜くピンチロール１３とが、水平方向に順に（図１中、左から右に）配置された構成を有する。本実施の形態では、９９．９％以上の純度の亜鉛棒Ｓを製造することが可能である。

溶湯容器１０は、図１に示すように、上面が開放された直方体形状をしている。溶湯容器１０の上部には、亜鉛の電気炉（図示せず）が設置され、この電気炉から溶融亜鉛Ｌが補充され、レーザーを用いた湯面調整装置（図示せず）によって、湯面の高さが所定の高さ（例えば、３００ｍｍ）以上に保持されるように構成されている。本実施の形態では、溶湯容器１０は、内部の溶融亜鉛Ｌを加熱可能なバーナ（図示せず）を備えており、内部に充填された溶融亜鉛Ｌを５００℃以上に加熱及び恒温保持できるようになっている。また、溶湯容器１０は、内部の溶融亜鉛Ｌを撹拌可能な撹拌装置（図示せず）を備えている。

図２は、溶湯容器１０の切断機１４側の外側面の低位置に設けられた鋳型部１１と、溶湯容器１０の内部の一部との鉛直方向の断面を拡大して示した拡大断面図である。図２に示すように、溶湯容器１０は、その内面がキャスター材２０で被覆されている。また、溶湯容器１０の外底面及び外側面には、例えば鉄等の外壁２２が設けられている。溶湯容器１０の底部では、内側のキャスター材２０と外側の外壁２２との間に、上から順に断熱煉瓦２５及び断熱材２１が設けられている。溶湯容器１０の側部では、後述するように鋳型部１１が設けられた部分を除き、内側のキャスター材２０と外側の外壁２２との間に耐熱煉瓦２５が設けられている。

図２に示すように、鋳型部１１が設けられた溶湯容器１０の側部の低位置では、内側のキャスター材２０と外側の外壁２２との間に、耐熱煉瓦２５の代わりに内面と同じキャスター材２０で形成された排出部３０が設けられている。そして、この排出部３０と、その両側のキャスター材２０及び外壁２２を水平方向に貫通する開口部３１が設けられている。この開口部３１は、キャスター材２０、排出部３０及び外壁２２を貫通し、水平方向に伸びる単一のスリット形状になっている。また、開口部３１は、外壁２２の位置で、後述するセラミックススリーブ４５の水平方向に伸びる単一のスリット形状の孔に連通している。なお、図２に示すように、排出部３０は、外壁２２の位置で開口部３１に沿って外側に突出した形状を有し、この突出部の外面が、外壁２２の開口部３１における矩形状内面と適合している。即ち、開口部３１と外壁２２との間には排出部３０が介在している。外壁２２には、開口部３１に各々連通する６つの円筒形状の鋳型部１１が、開口部３１の長手方向に沿って設けられている。図３は、切断機１４側から鋳型部１１を視た側面図である。

図２及び図３に示すように、６つの鋳型部１１の各内面には、カーボンで形成されたカーボンスリーブ３５が各々配置されている。本実施の形態では、６つのカーボンスリーブ３５の内径は、全て同一であり、開口部３１の６つの円形孔の内径よりも小さくなっている。また、６つの鋳型部１１の外面には、これら６つの鋳型部１１全部を覆う水冷銅ジャケット３６が取付けられている。水冷銅ジャケット３６の溶湯容器１０側下部には、その内部に冷却水を供給する流入口４０が設けられている。また、水冷銅ジャケット３６の上部には、供給された冷却水を排出する流出口４１が、各鋳型部１１に対して各々２つずつ設けられている。

カーボンスリーブ３５と開口部３１との間には、溶湯容器１０側から順に、第１の断熱材としてのセラミックスで形成されたセラミックススリーブ４５と、第２の断熱材としてのセラミックスファイバーキャストで形成されたセラミックスファイバースリーブ４６とが設けられている。セラミックススリーブ４５に用いるセラミックスとしては、亜鉛との濡れ性（即ち、反応性）が低く、熱衝撃に強いセラミックスが好ましく、本実施の形態では、そのようなセラミックスとして、シリカ（ＳｉＯ_２）が９９．７質量％を占め、残部がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成されたセラミックスを用いている。また、本実施の形態では、セラミックスファイバースリーブ４６に用いるセラミックスファイバーキャストとしては、シリカ及びアルミナを含有し、亜鉛との濡れ性（即ち、反応性）が低く、断熱性の高いファイバーキャストを用いている。このセラミックスファイバースリーブ４６は、セラミックスファイバーをバインダで固めてから、このバインダを揮発させることによって製造している。

図２に示すように、セラミックススリーブ４５は、外壁２２に固定された固定板５０に、ねじ等の固定具（図示せず）によって固定されている。その際に、図２に示すように、セラミックススリーブ４５の溶湯亜鉛の鋳造部と外壁２２との間には、排出部３０のキャスター材（即ち、キャスター材２０と同じキャスター材）が位置するように構成されている。セラミックススリーブ４５は、その内部において、開口部３１側から連通して水平方向に伸びる単一のスリット形状の孔が、外壁２２の位置で水平方向に並んだ６つの円形孔に分岐した構成をしている。セラミックススリーブ４５の内面は、開口部３１側からカーボンスリーブ３５側に向かって狭くなっており、排出部３０の開口部３１及びカーボンスリーブ３５の両方の内面と整合するように構成されている。セラミックススリーブ４５の各円形孔には、カーボンスリーブ３５側に、カーボンスリーブ３５の外径と同じ大きさの内径の環状溝が各々形成されている。セラミックススリーブ４５のこの環状溝には、鋳造した亜鉛棒Ｓの軸を合わせるため、カーボンスリーブ３５と同じ内外径のセラミックスファイバースリーブ４６を介して、カーボンスリーブ３５が嵌込まれて接続されている。

本発明者らが、種々研究した結果、容器に充填された亜鉛溶湯を鋳造する際に、その熱効率を上げるためには、容器の内側に断熱材を設置することが好ましく、その断熱材は単一でもよいが、図２に示すように、複数の特性の異なる材料を使用することによって、さらに熱効率を上げて、容器の耐久性を向上させることができることが分かった。また、溶融亜鉛は湯流れ性が良いため、溶融亜鉛と反応しない、例えばセラミックス接着剤等で断熱材間を封止することが好ましいことが分かった。

搬送テーブル１２は、図１に示すように、亜鉛棒Ｓの長手方向と直交する回転軸を備えた搬送ロールを搬送方向に沿って複数有し、上面に載置された亜鉛棒Ｓを溶湯容器１０側から切断機１４側に水平方向に案内するようになっている。本実施の形態では、６つの鋳型部１１で成形された６本の亜鉛棒Ｓに対応するように、上述した複数の搬送ロールが、搬送方向と直交する方向に沿って６列設けられている。

ピンチロール１３は、亜鉛棒Ｓの長手方向と直交する回転軸を備えた一対の上下ロールで構成されている。上下ロールには、円周面に沿った複数の溝が上下で整合する位置に各々設けられており、整合する上下の溝の間に亜鉛棒Ｓを挟持しながら回転することによって、亜鉛棒Ｓを鋳型部１１から引き抜くように構成されている。本実施の形態では、６つの鋳型部１１で各々成形した６本の亜鉛棒Ｓに対応する位置に、各々６つの溝が設けられている。

切断機１４は、６本の亜鉛棒Ｓを長手方向と直交する方向に沿って一度に切断し、各亜鉛棒Ｓを長手方向において所定の長さに切断するように構成されている。

搬送台４は、その上面に載置された亜鉛棒Ｓを溶湯容器１０側から転造機３側に水平方向に案内して搬送するように、亜鉛棒Ｓの長手方向と直交する回転軸を備えた搬送ロールを搬送方向に沿って複数有している。また、搬送テーブル１２と同様に、切断機１４経由で進入した６本の亜鉛棒Ｓに対応するように、複数の搬送ロールが搬送方向と直交する方向に沿って６列設けられている。なお、搬送台４は、切断機１４で切断された後に搬送台４の上面に残留する６本の亜鉛棒Ｓを１本ずつ転造機３の入側に配置できるように、亜鉛棒Ｓの搬送方向と直交する方向に移動可能に構成されている。

図４を用いて転造機３の構成について説明する。図４は、転造機３を水平面で視た構成図である。図４に示すように、転造機３は、略直方体形状のケーシング６０内に一対の転造ロール６５、６６を備えた構成になっている。これらの転造ロール６５、６６は、搬送台４の搬送によりケーシング６０内に水平方向に進入した亜鉛棒Ｓを両側から挟み込んで転造できるようになっている、本実施の形態では、転造ロール６５、６６の各回転軸は、亜鉛棒Ｓと同一水平面内に配置され、亜鉛棒Ｓの搬送方向下流側で亜鉛棒Ｓ側に若干傾斜した構成を有する。なお、転造ロール６５、６６の回転軸が、亜鉛棒Ｓと平行に配置されていてもよい。

図４に示すように、転造ロール６５、６６には、各々スパイラル形状の凸部７０が設けられている。転造ロール６５、６６は、モータ（図示せず）等によって各々回転されることによって、両転造ロール６５、６６の凸部７０が、亜鉛棒Ｓを長手方向において所定間隔（即ち、スパイラル形状のピッチ）で挟み込んで圧力を加えながら回転させ、亜鉛棒Ｓを圧縮しながら搬送方向に送込むように構成されている。上述したように、両転造ロール６５、６６は、搬送方向下流側において、より亜鉛棒Ｓに近付くように配置されているため、亜鉛棒Ｓは、搬送方向下流側に進行するに従ってより圧縮されるようになっている。この圧縮により、亜鉛棒Ｓが長手方向において搬送方向下流側の先端から所定間隔で順に切断され、亜鉛ボールＢが形成されるようになっている。形成された亜鉛ボールＢは重力によって下側に落下して搬出台６に移動するように構成されている。なお、本実施の形態では、転造ロール６５、６６が同一方向に回転するように構成されている。

転造機３は、図４に示すように、搬送台４からの亜鉛棒Ｓが搬送される入側に亜鉛棒Ｓを冷却する冷却装置７１を備えている。本実施の形態では、冷却装置７１として、例えば冷却水等の冷却媒体を亜鉛棒Ｓに向けて噴射するホースが用いられている。また、転造機３の入側には、亜鉛棒Ｓの温度を測定可能な温度センサ７５が設けられている。これにより、温度センサ７５で測定される温度に基づいて冷却装置７１から噴射する冷却水の水量、温度等を調整し、転造前の亜鉛棒Ｓの温度を制御することが可能である。なお、転造前の亜鉛棒Ｓの温度を制御する別の方法として、連続鋳造装置２の出側にて亜鉛棒Ｓの温度をセンサで測定し、鋳型部１１での冷却を調整すると共に、その後の工程の切断、転造までの時間を管理するようにしてもよい。

さらに、転造機３のケーシング６０内にもケーシング６０内を冷却する冷却装置７６と、ケーシング６０内の温度を測定する温度センサ７７が設けられている。本実施の形態では、冷却水を亜鉛棒Ｓに向けて噴射する冷却装置７６が用いられている。これにより、温度センサ７７で測定される温度に基づいて冷却装置７６から噴射する冷却水の水量、温度等を調整し、転造機３内の温度を制御することができる。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る亜鉛ボールの製造装置Ｍを用いて、溶融亜鉛Ｌから亜鉛棒Ｓを鋳造し、鋳造した亜鉛棒Ｓから亜鉛ボールＢを製造する方法について図１〜図４を用いて説明する。

溶湯容器１０の上部に設けた亜鉛の電気炉（図示せず）から、溶湯容器１０内に、溶融亜鉛Ｌを充填し、撹拌装置（図示せず）を用いて撹拌しながら５３０〜５８０℃以上に恒温保持する。この際に、溶融亜鉛Ｌの温度が低下しないように、バーナ（図示せず）を用いて溶融亜鉛Ｌを適宜加熱する。

撹拌により溶湯容器１０内で均一に５３０℃以上の温度に保持された溶融亜鉛Ｌが、図２に示すように、溶湯容器１０内から開口部３１を通して、６つの鋳型部１１に送出されることによって、亜鉛棒Ｓの製造が開始する。なお、この送出によって、溶湯容器１０内の溶融亜鉛Ｌが減少したら、随時、亜鉛の電気炉（図示せず）から溶融亜鉛Ｌを溶湯容器１０内に補充する。また、湯面調整装置（図示せず）を用いて、溶湯容器１０内の溶融亜鉛Ｌの湯面の高さを、所定の高さ（例えば、３００ｍｍ）に保持する。なお、溶融亜鉛Ｌの湯面の、この所定の高さは、溶融亜鉛Ｌを連続鋳造して得られる亜鉛棒Ｓの強度を十分に大きくする値に設定する。

溶湯容器１０内から６つの鋳型部１１に向けて送出された溶融亜鉛Ｌは、溶湯容器１０のキャスター材２０及び排出部３０を通って開口部３１を進行し、外壁２２の位置において、セラミックススリーブ４５内で６つの円形孔で分岐して進行する。セラミックススリーブ４５内で分岐して進行した溶融亜鉛Ｌは、各円形孔に連通するセラミックスファイバースリーブ４６を通って６つの鋳型部１１の各カーボンスリーブ３５内に各々進入する。本実施の形態では、セラミックススリーブ４５の入側の溶融亜鉛Ｌの温度は、溶湯容器１０内の溶融亜鉛Ｌの温度と概ね同じ５３０〜５８０℃になっている。

カーボンスリーブ３５の外面に取付けられた水冷銅ジャケット３６の内部には、溶湯容器１０側下部の流入口４０から流入し、上部の流出口４１から流出する冷却水が循環して流れているため、カーボンスリーブ３５内を進行する溶融亜鉛Ｌは進行に伴い徐々に冷却される。冷却水の温度及び流量を調整することによって、溶融亜鉛Ｌが、鋳型部１１のカーボンスリーブ３５内で凝固点（４１９℃）以下まで冷却され、搬送方向下流側から円筒形状の亜鉛棒Ｓに連続鋳造される。なお、本実施の形態では、カーボンスリーブ３５の入側の溶融亜鉛Ｌの温度は、４２０〜４３０℃になっている。

溶湯容器１０の開口部３１と鋳型部１１との間に、セラミックススリーブ４５とセラミックスファイバースリーブ４６を、溶融容器１０側から順に設けたことによって、開口部３１側で溶融亜鉛Ｌの高温に曝されるセラミックススリーブ４５に対するカーボンスリーブ３５側からの冷却の影響が緩和され、カーボンスリーブ３５に加わる熱衝撃を緩和することができる。さらに、溶湯容器１０の内面に設けたキャスター材２０と同一のキャスター材２０で形成された排出部３０を設けたことによって、セラミックススリーブ４５の開口部３１側からの加熱の影響を低減することができ、カーボンスリーブ３５に加わる熱衝撃をさらに緩和することができる。

上述したように、溶湯容器１０から鋳型部１１に溶融亜鉛Ｌを中継するセラミックススリーブ４５に対して加わる温度差の熱衝撃を緩和することができるため、溶融亜鉛Ｌから亜鉛棒Ｓを連続鋳造する際に、セラミックススリーブ４５の溶湯容器１０側及び鋳型部１１側の両側の溶融亜鉛Ｌの温度を、従来公知の技術では困難であった適切な温度に設定することが可能になる。具体的には、セラミックススリーブ４５の開口部３１側の溶融亜鉛Ｌの温度を、溶融亜鉛Ｌの流動性が高く、カーボンスリーブ３５内で凝固させる際に、鋳造体表面に凹凸が生じる恐れのない最適温度である５３０℃以上に設定することが可能になる。また、セラミックススリーブ４５のカーボンスリーブ３５側の溶融亜鉛Ｌの温度を、溶融亜鉛Ｌがカーボンスリーブ３５で適切に凝固する最適温度である４２０〜４３０℃に設定することが可能になる。

６つの鋳型部１１で各々連続鋳造された６本の亜鉛棒Ｓは、図１に示すように、鋳型部１１のカーボンスリーブ３５内を退出した後、水平方向に進行し、亜鉛棒Ｓを案内する搬送テーブル１２の上面を経由してピンチロール１３の上下ロールの間に水平方向に進入する。ピンチロール１３に進入した６本の亜鉛棒Ｓは、ピンチロール１３の上下ロールの上下で整合する各溝の間に各々挟持され、ピンチロール１３の回転によって、各鋳型部１１から引抜かれて搬送方向下流にある切断機１４側に送出される。即ち、亜鉛棒Ｓは、溶湯容器１０側から切断機１４側への水平方向の進行が付勢される。本実施の形態では、ピンチロール１３による亜鉛棒Ｓの引抜きは、０．２秒の引抜き動作と０．８秒の停止動作を繰返すことによって断続的に行っている。

上述したようにピンチロール１３によって送出されて、ピンチロール１３を退出した６本の亜鉛棒Ｓは、水平方向に進行して切断機１４に進入する。６本の亜鉛棒Ｓが切断機１４及び搬送台４上で、長手方向において所定の長さに達すると、６本の亜鉛棒Ｓは、切断機１４によって長手方向と直交する方向に沿って一度に切断される。これにより、搬送台４上には、切断機１４で切断された６本の亜鉛棒Ｓが残される。

上述のように切断機１４で切断され、搬送台４上に残留した６本の亜鉛棒Ｓは、搬送台４の移動（搬送方向と直交する方向の移動）によって、転造機３の入側に１本ずつ順に配置される。転造機３の入側に配置された亜鉛棒Ｓは、搬送台４によって搬送され、図４に示すように先端から転造機３内に進入する。この進入と共に亜鉛棒Ｓに対する転造作業が後述するようにして行われる。転造機３内に進入する亜鉛棒Ｓは、転造機３の入側を通過する際に冷却装置７１としてのホースから冷却水が噴射されて所定の温度に冷却される。本実施の形態では、転造機３の入側における亜鉛棒Ｓの温度が１２０℃になるように設定されている。転造する際に亜鉛棒Ｓの温度を７０〜１８０℃に設定するのが好ましい。

進入させた１本目の亜鉛棒Ｓの転造作業の終了後、残り５本の亜鉛棒Ｓのうちの１本が転造機３の入側に配置され、１本目と同様に搬送台４によって搬送されて転造機３内に進入し、転造作業が行われる。以下、同様にして搬送台４上に残留した亜鉛棒Ｓがなくなるまで同じ手順が繰返される。そして、６本の亜鉛棒Ｓの転造作業が全て終了すると、空になった搬送台４は、切断機１４が亜鉛棒Ｓを切断する際に停止していた最初の位置に戻る。ピンチロール１３によって送出された６本の亜鉛棒Ｓが切断機１４によって切断され、搬送台４上に新たな６本の亜鉛棒Ｓが供給される。以下、同様にして６本の亜鉛棒Ｓが供給される度に上述の作業が繰返される。

転造機３内での亜鉛棒Ｓの転造作業について説明する。転造機３内に進入した亜鉛棒Ｓは、一対の転造ロール６５、６６のスパイラル形状の凸部７０によって両側から挟まれて圧力が加えられ、圧縮されながら回転し、亜鉛棒Ｓの長手方向に沿って搬出台６側に送込まれる。両転造ロール６５、６６は、搬送方向下流側でより亜鉛棒Ｓに近付くように、各回転軸が傾斜して配置されているため、亜鉛棒Ｓが搬送方向下流側に進行するに従ってより圧縮され、最終的には、長手方向において所定の長さで切断されて、亜鉛ボールＢが形成される。転造作業が行われる転造機３内では転造により熱が発生するが、冷却装置７６としてのホースから冷却水が噴射されて所定の温度に冷却されている。本実施の形態では、転造機３内の温度は８０℃になるように設定されている。なお、転造する際に転造機３内の温度を７０〜９０℃に設定するのが好ましい。

形成された亜鉛ボールＢは、重力により下側に落下して搬出台６に移動する。搬出台６に移動した亜鉛ボールＢは、搬出台６によって搬出される。

以上の実施の形態によれば、亜鉛棒Ｓを転造する際に冷却装置７１で冷却し、亜鉛棒Ｓの温度を７０℃以上、１８０℃以下に設定したことによって、亜鉛棒Ｓの加工性を最適化でき、従来公知の製造技術では困難であった直径１０〜５５ｍｍの球状の亜鉛ボールＢを製造することが可能になる。特に、冷却装置７６を用いて転造機３内の温度が７０℃以上、９０℃以下になるように設定すると、亜鉛棒Ｓの転造加工をより好適に行うことができる。これに対して、転造する亜鉛棒Ｓの温度が１８０℃を超過する場合には、亜鉛棒Ｓが軟らか過ぎるために、転造ロール６５、６６によって両側から圧力を加える際に形状が崩れてしまい、亜鉛ボールＢを真球度の高い球形状に製造することができない。また、亜鉛棒Ｓの温度が７０℃未満である場合には、亜鉛棒Ｓが硬過ぎるために、転造ロール６５、６６による転造を行う際に亜鉛棒Ｓの研削抵抗が高く、真球度の高い球形状の亜鉛ボールＢを製造できない。本願発明に従い製造した亜鉛ボールＢは、真球度が高い球形状であるため、容易に転がすことが可能であるうえに、搬送の際における充填率も高く、作業効率及び搬送効率を著しく向上させる効果がある。なお、上述したように真球度が高いとは、具体的には、水平面に対して１５度の傾斜を付けた１ｍ長の傾斜面に亜鉛ボールＢを置いた場合に、途中で止まらずに傾斜面を転がり落ちる形状であることを意味する。

さらに、亜鉛ボールＢを亜鉛棒Ｓから転造して成形するようにしたことによって、密度が７．１ｇ／ｃｍ^３以上で、純度が９９．９％以上である非常に高品質の亜鉛ボールＢを製造することが可能になる。また、亜鉛ボールＢを溶融亜鉛から直接的に鋳造して製造する際に内部に生じる巣を除去又は低減化することができる。このため、本願発明による亜鉛ボールＢは、従来公知の製造技術で製造した亜鉛ボールを利用できない又は利用が難しい種々の産業に利用することができる。例えば、本願発明による亜鉛ボールＢは、その内部に巣等の空洞をほとんど有していないので、溶解炉中の溶融亜鉛に補充する亜鉛として用いた場合に水蒸気爆発を発生させる可能性が低く、安全な補充が可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述した実施形態では、亜鉛の鋳造装置として連続的に鋳造を行う連続鋳造装置２を用いる場合について説明したが、亜鉛の鋳造装置は、連続鋳造装置以外の鋳造装置であってもよい。

上述した実施形態では、亜鉛の連続鋳造装置２が、切断機１４を含まない構成である場合について説明したが、亜鉛の連続鋳造装置２が切断機１４を含む構成であってもよい。

上述した実施形態では、溶融亜鉛Ｌを充填させる容器が内部に充填された溶融亜鉛Ｌを加熱するバーナ（図示せず）を備えた溶湯容器１０である場合について説明したが、容器がヒータ等のバーナ以外の加熱手段を備えていてもよいし、容器として炉を用いてもよい。

上述した実施形態では、溶湯容器１０の内面がキャスター材２０で被覆されている場合について説明したが、被覆する材料としてキャスター材以外の材料を用いてもよい。

上述した実施形態では、第１の断熱材として、シリカ（ＳｉＯ_２）が９９．７質量％を占め、残部がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成されたセラミックスを用いる場合について説明したが、セラミックスはその他の構成であってもよいし、第１の断熱材はセラミックス以外であってもよい。

上述した実施形態では、第２の断熱材として、シリカ及びアルミナを含有するセラミックスファイバーキャストを用いる場合について説明したが、第２の断熱材は、セラミックスファイバーキャスト以外の断熱材であってもよい。

上述した実施形態では、セラミックスファイバースリーブ４６を、セラミックスファイバーをバインダで固めてから、このバインダを揮発させることによって製造されている場合について説明したが、セラミックスファイバースリーブ４６は、その他の方法で製造されていてもよい。

上述した実施形態では、溶湯容器１０に設けた鋳型部１１の個数が６である場合について説明したが、鋳型部１１の個数は６以外の任意の数であってもよい。また、セラミックススリーブ４５内で単一のスリット形状の孔から分岐する円形孔の個数が任意の数であってもよい。さらに、搬送テーブル１２、ピンチロール１３及び切断機１４が処理可能な亜鉛棒Ｓの個数も６以外の任意の数であってもよい。

上述した実施形態では、開口部３１が水平方向に伸びるスリット形状に構成されている場合について説明したが、開口部３１の形状はその他の形状であってもよい。

上述した実施形態では、鋳型部１１の内面が円筒形状である場合について説明したが、鋳型部１１の内面は円筒形状以外の形状であってもよい。

上述した実施形態では、ピンチロール１３が断続的に亜鉛棒Ｓの引抜きを行う場合について説明したが、ピンチロール１３が連続的に亜鉛棒Ｓの引抜きを行うようにしてもよい。

上述した実施形態では、搬送台４が搬送ロールを備えた構成である場合について説明したが、搬送台４が搬送ロールを備えていない構成等、その他の構成であってもよい。搬送台４が搬送ロールを備えていない構成の一例として、例えば搬送台４の上面を傾斜面にすることによって、切断機１４で切断した亜鉛棒Ｓを重力で転がして転造機３の入側に配置する構成であってもよい。また、このようにして転造機３の入側に配置された亜鉛棒Ｓを１本ずつ転造機３内に押込む機構を設けるようにしてもよい。

本発明を、実施例と比較例を用いて説明する。

以下に示す表１、２において、実施例１〜７の各データは、図１に示す本発明の製造方法を用いて製造した亜鉛ボールの各特性を各々示し、比較例１〜４の各データは本発明の製造方法を用いずに製造した亜鉛ボールの各特性を示している。

＜転造する際の亜鉛棒の温度の条件比較＞
下記表１では、図４に示す転造機３内で亜鉛棒Ｓを転造する際の亜鉛棒Ｓの温度条件を変更した比較結果が示されている。即ち、実施例１〜４の各データでは、本発明の製造方法に従って、転造機３内で転造する際に亜鉛棒Ｓの温度を７０〜１８０℃に設定して転造を行ったのに対し、比較例１、２の各データでは、亜鉛棒Ｓの温度を７０℃未満又は１８０℃超に設定して転造を行い、亜鉛ボールＢを製造した。亜鉛棒Ｓの温度は、転造機３の入側に設けた温度センサ７５で測定し、冷却装置７１としてのホースから亜鉛棒Ｓに冷却水を噴射することによって温度調整を行った。

また、下記表１に記載の外観検査の欄では、製造された亜鉛ボールＢの球形状の真球度により判定した。判定方法としては、水平面に対して１５度の傾斜を付けた１ｍ長の傾斜面に亜鉛ボールＢを置き、途中で止まらずに傾斜面を転がり落ちるか否かによって判定した。なお、傾斜面の材料としては、市販されている表面が鏡面状態のステンレス鋼を用いた。完全に転がり落ちた場合に真球度が高くて品質が良いと判定（○印）し、途中で止まってしまった場合に真球度が低くて品質が悪いと判定（×印）した。

上記表１に示されるように、転造を行う際の亜鉛棒の温度を本発明に従って７０〜１８０℃に設定した場合には、真球度の高い球形状である亜鉛ボールが製造できているのに対し、亜鉛棒の温度が７０℃未満又は１８０℃超である場合には、製造された亜鉛ボールは、真球度の低い球形状になってしまっていることが分かる。

＜転造する際の転造機内の温度の条件比較＞
下記表２では、図４に示す転造機３内で転造する際の転造機３内の温度条件を変更した比較結果が示されている。即ち、実施例５〜７の各データでは、本発明の製造方法に従って、転造機３内の温度を７０〜９０℃に設定して転造を行ったのに対し、比較例３、４の各データでは、転造機３内の温度を７０℃未満又は９０℃超に設定して転造を行い、亜鉛ボールＢを製造した。転造機３内の温度は、転造機３のケーシング６０内に設けた温度センサ７７で測定し、冷却装置７６としてのホースから転造機３内に冷却水を噴射することによってケーシング６０内の温度調整を行った。

なお、実施例５〜７及び比較例３、４の各データでは、転造する亜鉛棒Ｓの温度がいずれも１２０℃に設定されている。亜鉛棒Ｓの温度は、転造機３の入側に設けた温度センサ７５で測定し、冷却装置７１としてのホースから亜鉛棒Ｓに冷却水を噴射することによって温度調整を行った。

また、下記表２に記載の外観検査の欄では、製造された亜鉛ボールＢの球形状の真球度により判定した。判定方法としては、水平面に対して１５度の傾斜を付けた１ｍ長の傾斜面に亜鉛ボールＢを置き、途中で止まらずに傾斜面を転がり落ちるか否かによって判定した。完全に転がり落ちた場合に真球度が高くて品質が良いと判定（○印）し、途中で止まってしまった場合に真球度が低くて品質が悪いと判定（×印）した。

上記表２に示されるように、転造を行う際に転造機３内の温度を本発明に従って７０〜９０℃に設定した場合には、真球度の高い球形状である亜鉛ボールが製造できているのに対し、転造機３内の温度が７０℃未満又は９０℃超である場合には、製造された亜鉛ボールは、真球度の低い球形状になってしまっていることが分かる。

本発明は、例えば溶融亜鉛から亜鉛ボールを製造する製造装置に適用する際に特に有用である。

本発明の実施の形態に係る亜鉛ボールの製造に用いる製造装置の一例としての製造装置Ｍの構成図である。 溶湯容器１０の切断機１４側の外側面の低位置に設けられた鋳型部１１と、溶湯容器１０の内部の一部との鉛直方向の断面を拡大して示した拡大断面図である。 切断機１４側から鋳型部１１を視た側面図である。 転造機３を水平面で視た構成図である。

符号の説明

１ 亜鉛棒製造装置
２ 亜鉛の連続鋳造装置
３ 転造機
４ 搬送台
５ 支持台
６ 搬出台
１０ 溶湯容器
１１ 鋳型部
１２ 搬送テーブル
１３ ピンチロール
１４ 切断機
２０ キャスター材
２１ 底面の断熱材
２２ 外壁
２５ 耐熱煉瓦
３０ 排出部
３１ 開口部
３５ カーボンスリーブ
３６ 水冷銅ジャケット
４０ 流入口
４１ 流出口
４５ セラミックススリーブ
４６ セラミックスファイバースリーブ
５０ 固定板
６０ ケーシング
６５、６６ 転造ロール
７０ 転造ロールの凸部
７１、７６ 冷却装置
７５、７７ 温度センサ
Ｂ 亜鉛ボール
Ｌ 溶融亜鉛
Ｍ 亜鉛ボールの製造装置
Ｓ 亜鉛棒

Claims (2)

1. 亜鉛棒を転造することにより先端から所定間隔で切断し、亜鉛ボールを製造する方法であって、
   転造する際に亜鉛棒の温度を７０℃以上、１８０℃以下に設定することを特徴とする、亜鉛ボールの製造方法。
2. 転造機内の温度を７０℃以上、９０℃以下に設定することを特徴とする、請求項１に記載の亜鉛ボールの製造方法。

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