JP6011220B2 - Powder sieving apparatus and powder sieving method - Google Patents
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Description
本発明は、粉体を篩を用いて分級する粉体篩分装置及び粉体篩分方法に関する。 The present invention relates to a powder sieving apparatus and a powder sieving method for classifying powder using a sieve.
製鉄プラントにおける製鋼ラインでは、溶銑中の硫化物やリン、炭素などの不純物を化学反応によりスラグ中に取り込み、高純度の溶鋼を生成している。その中でも、脱硫工程においては、溶銑が入った取鍋に酸化カルシウムを主体とする脱硫剤を加えて、耐火物でできた羽根で攪拌し、硫化物を取り除くKR(Kanbara Reactor)法という手法が一般的に採られている。脱硫工程で生成される脱硫スラグには、未反応の酸化カルシウム、あるいはフリーライムが多く含まれている。 In a steelmaking line in an ironmaking plant, impurities such as sulfide, phosphorus and carbon in hot metal are taken into slag by a chemical reaction to produce high purity molten steel. Among them, in the desulfurization process, a method called the KR (Kanbara Reactor) method is used in which a desulfurizing agent mainly composed of calcium oxide is added to a ladle containing molten iron, stirred with a blade made of refractory, and the sulfide is removed. Generally adopted. The desulfurization slag produced in the desulfurization process contains a large amount of unreacted calcium oxide or free lime.
脱硫スラグをリサイクルする際には、これらの物質の粒度分布を正確に求めることが重要となる。従来より、微粉を高効率に分級する手段として、様々な手法が提案されている。その分級方法の1つとして、篩層を揺動旋廻運動させて、粉体を分級する振動篩分級方式が知られている。しかしながら、振動篩分級方式による装置では、粉体粒子間に作用する水分や、ファン・デル・ワールス力、静電気力などの影響により、粉体が凝集し、偏析が発生し、篩の目詰まりが生じて、分級効率が低下するという問題がある。 When recycling desulfurized slag, it is important to accurately determine the particle size distribution of these substances. Conventionally, various methods have been proposed as means for classifying fine powder with high efficiency. As one of the classification methods, there is known a vibration sieve classification method in which powder is classified by swinging and rotating the sieve layer. However, in the vibration sieve classification system, powder aggregates and segregates due to the influence of moisture acting between the powder particles, van der Waals force, electrostatic force, etc., and clogging of the sieve occurs. This causes a problem that the classification efficiency is lowered.
このような問題に対し、従来から、篩の目詰まりを低減又は解消する技術が種々提案されている。 Conventionally, various techniques for reducing or eliminating clogging of the sieve have been proposed for such problems.
特許文献1には、網篩上に、ブラシを植設した刷毛ディスクを配設し、網篩を水平揺動旋廻させることで刷毛ディスクを遊動させて、網篩のメッシュに詰まった粉体を擦り落とす技術が開示されている。また、特許文献1には、篩層の底部に円環状の共鳴リングが設けられ、この共鳴リングに超音波振動を印加することが開示されている。
In
また、特許文献2には、篩目の異なる網篩を多段に配置し、網篩に逆洗エアーを吹き付けることで、網篩の目詰まりを防止させることが開示されている。 Patent Document 2 discloses that mesh screens having different mesh sizes are arranged in multiple stages, and backwash air is blown onto the mesh screen to prevent the mesh screen from being clogged.
しかしながら、特許文献1の装置では、装置を長時間使用する場合、ブラシが破損・磨耗し、分離粒子へ異物として混入するおそれがある。また、定期的に、ブラシの交換を実施しなければならないので、ランニングコストが大きくなるという問題点を持つ。
However, in the apparatus of
また、特許文献2の装置では、逆洗エアーを発生させるためのブロワー等大型設備が必要となり、初期コスト、ランニングコストが大きくなるという問題を持つ。また、ブロワーに微粉が混入しないようバグフィルターを設置する必要があり、バグフィルターを定期的にメンテナンスする必要がある。 Further, the apparatus of Patent Document 2 requires a large facility such as a blower for generating backwash air, and has a problem that initial cost and running cost increase. In addition, it is necessary to install a bug filter so that fine powder does not enter the blower, and it is necessary to periodically maintain the bag filter.
よって、本発明は、簡易な構成により篩網の目詰まりを低減させ、分級効率と処理量を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce clogging of a sieve screen with a simple configuration and improve classification efficiency and throughput.
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
[1]粉体を篩い分ける少なくとも1つの篩を備えた網篩と、
前記網篩に振動を与えるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成する制御部を備え、
前記駆動信号は、矩形波であることを特徴とする粉体篩分装置。
[2]前記駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることを特徴とする[1]に記載の粉体篩分装置。
[3]前記駆動信号の周波数は、前記篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍に設定されていることを特徴とする[1]又は[2]に記載の粉体篩分装置。
[4]前記網篩は、第1篩と第2篩を備え、
前記アクチュエータは、前記第1篩と前記第2篩に共通して設けられ、
前記制御部は、前記第1篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第1モードと、前記第2篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第2モードとを所定の時間で切り替えることを特徴とする[1]乃至[3]のうちいずれかに記載の粉体篩分装置。
[5]粉体を篩い分ける少なくとも1つの篩を備えた網篩に振動を与えるアクチュエータに、矩形波の駆動信号を入力し、
前記アクチュエータによって前記篩に振動を与えて粉体を篩い分けることを特徴とする粉体篩分方法。
[6]前記駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることを特徴とする[5]に記載の粉体篩分方法。
[7]前記駆動信号の周波数は、前記篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍に設定されていることを特徴とする[5]又は[6]に記載の粉体篩分方法。
[8]第1篩と第2篩と、前記第1篩と前記第2篩に共通して設けられたアクチュエータを備えた粉体篩分装置を用い、
前記第1篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第1モードと、前記第2篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第2モードとを所定の時間で切り替えて粉体の篩い分けを行うことを特徴とする[5]乃至[7]のうちいずれかに記載の粉体篩分方法。
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
[1] A mesh sieve provided with at least one sieve for sieving powder;
An actuator for applying vibration to the mesh screen;
A control unit for generating a drive signal for driving the actuator;
The powder sieving apparatus, wherein the driving signal is a rectangular wave.
[2] The powder sieving device according to [1], wherein the frequency of the drive signal is 10 Hz to 20 kHz.
[3] The powder sieving device according to [1] or [2], wherein the frequency of the drive signal is set to an integer multiple of a frequency at which the classification efficiency of the sieve is maximized.
[4] The mesh screen includes a first screen and a second screen,
The actuator is provided in common for the first sieve and the second sieve,
The control unit is configured to output a drive signal of an integral multiple of a frequency at which the classification efficiency of the first sieve is maximized to an actuator, and an integral multiple of a frequency at which the classification efficiency of the second sieve is maximized. The powder sieving device according to any one of [1] to [3], wherein the second mode in which the drive signal is output to the actuator is switched at a predetermined time.
[5] A rectangular wave drive signal is input to an actuator that vibrates a mesh screen provided with at least one screen for screening powder.
A powder sieving method, wherein the actuator is vibrated to screen the powder.
[6] The powder sieving method according to [5], wherein the frequency of the drive signal is 10 Hz to 20 kHz.
[7] The powder sieving method according to [5] or [6], wherein the frequency of the drive signal is set to an integer multiple of a frequency at which the classification efficiency of the sieve is maximized.
[8] Using a powder sieving apparatus including a first sieve and a second sieve, and an actuator provided in common to the first sieve and the second sieve,
A first mode in which the drive signal having an integer multiple of the frequency at which the classification efficiency of the first sieve is maximized is output to the actuator; and the drive signal having an integer multiple of the frequency at which the classification efficiency of the second sieve is maximized. The powder sieving method according to any one of [5] to [7], wherein the second mode to be output to is switched at a predetermined time to perform powder sieving.
本発明によれば、簡易な構成により篩網の目詰まりを低減させ、分級効率と処理量を向上させることができる。 According to the present invention, clogging of a sieve screen can be reduced with a simple configuration, and classification efficiency and throughput can be improved.
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態に係る粉体篩分装置は、網篩1、アクチュエータ2、カップリング材3、制御部7を備えている。粉体篩分装置によって篩い分けられる粉体は、たとえば、10mm以下の粉体である。
The powder sieving apparatus according to the present embodiment includes a
網篩1は、3段の篩1a、1b、1c、及び、篩受け1dを有している。篩1a、1b、及び1cは、鉛直方向に所定の間隔を置いて設置されている。篩1a、1b、及び1cは、粉体を篩い分ける網を有し、篩1a、1b、及び1cの網の目は、下方になるにしたがって細かくなるよう配置されている。篩受け1dは、最下段の篩1cの下に配され、すべての篩1a、1b、及び1cを通過して下方に落下した粉体を受ける。
The
アクチュエータ2は、カップリング材3を介して網篩1に取り付けられている。アクチュエータ2は、制御部7により制御され、任意の周波数、振幅で振動するよう制御される。アクチュエータ2が設置された網篩1は、任意の周波数、振幅で振動する。本実施の形態では、アクチュエータ2は、複数の篩1a、1b、1cによって共有されており、アクチュエータ2の振動により、すべての篩1a、1b、1cが同一の周波数及び振幅で振動する。
The actuator 2 is attached to the
カップリング材3は、グリスまたは水を用いるのが望ましい。
The
制御部7は、アンプ4、ファンクションジェネレーター5及び表示部6を有している。アンプ4は、ファンクションジェネレーター5によって生成された駆動信号を、所定の振幅まで増幅し、増幅した信号を駆動信号としてアクチュエータ2に出力する。ファンクションジェネレーター5は、アクチュエータ2を制御する駆動信号を生成し、生成した駆動信号を、アンプ4を介してアクチュエータ2に出力する。
The
表示部6は、ファンクションジェネレーター5によって生成される駆動信号などの粉体篩分装置の制御情報を表示する。
The display unit 6 displays control information of the powder sieving device such as a drive signal generated by the
次に、ファンクションジェネレーター5によって生成され、アンプ4によって増幅された駆動信号について説明する。駆動信号は、それぞれの篩1a、1b、及び1cの分級効率が最大となるように設定される。ここで、分級効率とは、所定の時間篩った後の篩下(篩受け1d)の粉体量/サンプル中篩(1つの篩)目以下の粉体量とする。
Next, the drive signal generated by the
それぞれの篩1a、1b、及び1cに対して予備実験を行い、分級効率が最大となった駆動信号の周波数を調べておく。そして、この分級効率が最大となった駆動信号の周波数と、分級効率が最大となった駆動信号の周波数の整数倍の周波数を用いて駆動信号を生成し、アクチュエータ2を駆動する。
Preliminary experiments are performed on the
また、分級効率が最大となる駆動信号の周波数は、篩1a、1b、及び1cに載せた粉体の量や重さに応じて変化するため、篩う対象の粉体もしくはこれと同等の粉体を篩1a、1b、及び1cに載せて分級効率が最大となった駆動信号の周波数を調べることが最も好ましい。
Moreover, since the frequency of the drive signal that maximizes the classification efficiency varies depending on the amount and weight of the powder placed on the
また、アクチュエータ2に入力される駆動信号は、図2に示すような矩形波とすることが好ましい。さらに、駆動信号の周波数は、10Hz〜20kHzであることが好ましい。従来のように篩を超音波領域の周波数で振動させた場合では、機械の構成上、振幅を大きくとることができないが、本実施の形態では、駆動信号の周波数を10Hz〜20kHzとすることで、ある程度の振幅を持たせて篩を振動させることができ、効率的に篩い分けを行うことができる。 The drive signal input to the actuator 2 is preferably a rectangular wave as shown in FIG. Furthermore, the frequency of the drive signal is preferably 10 Hz to 20 kHz. When the sieve is vibrated at a frequency in the ultrasonic region as in the past, the amplitude cannot be increased due to the configuration of the machine, but in this embodiment, the frequency of the drive signal is set to 10 Hz to 20 kHz. The sieve can be vibrated with a certain level of amplitude and can be efficiently screened.
図3は、ファンクションジェネレーター5により生成された駆動信号を示す図である。ファンクションジェネレーター5は、駆動信号の周波数及び振幅を篩毎に変化させて、それぞれの篩1a、1b、及び1cに最適な駆動信号の周波数及び振幅を生成する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a drive signal generated by the
具体的には、図3に示すように、第1モードにおいて、篩1aの分級効率が最大となる周波数の駆動信号を一定時間生成してアクチュエータ2に出力し、第2モードにおいて、篩1bの分級効率が最大となる周波数の駆動信号を一定時間生成してアクチュエータ2に出力し、第3モードにおいて、篩1cの分級効率が最大となる周波数の駆動信号を一定時間生成してアクチュエータ2に出力する。これにより、1つのアクチュエータ2で、複数の篩1a、1b、及び1cの最適な周波数の駆動信号を生成することができる。このように、第1モードから第3モードを切り替えることで、1つのアクチュエータ2を用いて、複数の篩に最適な駆動信号を生成している。
Specifically, as shown in FIG. 3, in the first mode, a driving signal having a frequency that maximizes the classification efficiency of the
図3では、第1モード〜第3モードの振幅はすべて同一としているが、振幅についても、第1モード〜第3モードへと変化させるように構成してもよい。また、第1モード〜第3モードの時間の長さは、同一であってもそれぞれ異なるように構成してもよい。また、図3の例では、第1モードから第3モードが1回ずつ示されているが、第1モードから第3モードへと繰り返し切り替えるように構成してもよい。この場合、第1モードから第3モードを同じ回数繰り返す必要はなく、例えば、1回だけ第1モードに設定し、第2モードと第3モードを2回ずつ繰り返すように構成してもよい。 In FIG. 3, the amplitudes of the first mode to the third mode are all the same. However, the amplitude may be changed from the first mode to the third mode. Further, the time lengths of the first mode to the third mode may be the same or different from each other. In the example of FIG. 3, the first mode to the third mode are shown once, but it may be configured to repeatedly switch from the first mode to the third mode. In this case, it is not necessary to repeat the first mode to the third mode the same number of times. For example, the first mode may be set only once, and the second mode and the third mode may be repeated twice.
次に、このように構成された本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態に係る粉体篩分装置では、アクチュエータ2に入力する波形を矩形波としている。ここで、矩形波は、信号のエッジ部分で篩の振動の向きが急激に変化するため、正弦波や三角波などの他の波形と比較して、勢いよく篩1a、1b、及び1cを振動させることができる。これにより、粉体の目詰まりを解消若しくは低減し、粉体の分級効率と処理量を向上させることができる。
Next, the effect of this embodiment configured as described above will be described. In the powder sieving device according to the present embodiment, the waveform input to the actuator 2 is a rectangular wave. Here, since the direction of the vibration of the screen of the rectangular wave changes sharply at the edge portion of the signal, the
また、本実施の形態に係る粉体篩分装置では、各篩1a、1b及び1cの分級効率が最大となる周波数の駆動信号でアクチュエータ2を振動させている。そのため、効率的に篩1a、1b及び1cを振動させ、粉体の目詰まりを解消若しくは低減させ、粉体の分級効率と処理量を向上させることができる。
Further, in the powder sieving apparatus according to the present embodiment, the actuator 2 is vibrated with a drive signal having a frequency at which the classification efficiency of each of the
また、従来のように目詰まり防止のためのブラシを設ける必要がないので、これらの磨耗による異物混入の可能性もない。さらに、従来のブロワーのように大掛かりな装置も必要ない。 Further, since it is not necessary to provide a brush for preventing clogging as in the prior art, there is no possibility of contamination due to such wear. Furthermore, a large-scale device like a conventional blower is not necessary.
また、本実施の形態に係る粉体篩分装置では、アクチュエータ2の駆動信号を、各篩1a、1b及び1cの分級効率が最大となる周波数に切り替えている。これにより、1つのアクチュエータ2で複数の篩1a、1b及び1cに最適な周波数の駆動信号を供給することができる。
Further, in the powder sieving device according to the present embodiment, the drive signal of the actuator 2 is switched to a frequency at which the classification efficiency of each of the
本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の設計変更を実施することが可能である。具体的には、上記の実施の形態では、複数の篩1a、1b、及び1cによって1つのアクチュエータ2が共有されていたが、篩1a、1b、及び1c毎にアクチュエータ2を設けるように構成してもよい。この場合、ファンクションジェネレーター5では図3に示すように駆動信号の周波数を切り替える必要はなく、それぞれの篩1a、1b、及び1c毎に設けられたアクチュエータ2に対し、異なる最適な駆動信号を供給すればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be implemented. Specifically, in the above-described embodiment, one actuator 2 is shared by the plurality of
また上記の実施の形態では、アクチュエータ2の駆動信号の周波数を、所定の時間毎に、篩1a、1b、及び1cそれぞれの分級効率が最大となる周波数に切り替えていたが、本発明は、必ずしもすべての篩の分級効率が最大となる周波数に切り替える必要はない。本発明は、所定の時間に、いずれか1つの篩の分級効率が最大となる周波数となるようアクチュエータ2を駆動すれば、粉体の目詰まりを解消若しくは低減させ、粉体の分級効率と処理量を向上させることができるという本発明の効果を奏することができる。
In the above-described embodiment, the frequency of the drive signal of the actuator 2 is switched to a frequency at which the classification efficiency of each of the
なお、分級効率は、最終的な篩下(篩受け1d)の粉体量/サンプル中篩(1つの篩)目以下の粉体量としてもよい。
The classification efficiency may be the final amount of powder under the sieve (sieving
本発明に係る矩形波による駆動信号と、比較例として用いたサイン波と三角波による駆動信号の比較検証を行った。同じ周波数及び振幅の矩形波(本発明例)と、サイン波(比較例1)及び三角波(比較例2)のそれぞれの駆動信号を用いて、同じ粉体について篩による篩い分けを単位時間行い、それぞれの分級効率を調べた。ここで篩分時間は1分間とする。この結果、分級効率は、矩形波(本発明例)で46%、サイン波(比較例1)で30%、三角波(比較例2)で10%となった。この結果、駆動信号として矩形波を用いると、高い篩分効率を得られることが分かった。 The drive signal using the rectangular wave according to the present invention was compared with the drive signal using the sine wave and the triangular wave used as a comparative example. Using the same frequency and amplitude rectangular wave (invention example), sine wave (comparative example 1) and triangular wave (comparative example 2) drive signals, the same powder is screened by a sieve for a unit time, Each classification efficiency was examined. Here, the sieving time is 1 minute. As a result, the classification efficiency was 46% for the rectangular wave (example of the present invention), 30% for the sine wave (comparative example 1), and 10% for the triangular wave (comparative example 2). As a result, it was found that high sieving efficiency can be obtained when a rectangular wave is used as the drive signal.
1 網篩
1a、1b、1c 篩
1d 篩受け
2 アクチュエータ
3 カップリング材
4 アンプ
5 ファンクションジェネレーター
6 表示部
7 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記網篩に振動を与えるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成する制御部を備え、
前記駆動信号は、矩形波であり、
前記網篩は、第1篩と第2篩を備え、
前記アクチュエータは、前記第1篩と前記第2篩に共通して設けられ、
前記制御部は、前記第1篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第1モードと、前記第2篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第2モードとを所定の時間で切り替えることを特徴とする粉体篩分装置。 A net sieve having at least two sieves for sieving the powder;
An actuator for applying vibration to the mesh screen;
A control unit for generating a drive signal for driving the actuator;
The drive signal is a rectangular wave,
The mesh screen includes a first screen and a second screen,
The actuator is provided in common for the first sieve and the second sieve,
The control unit is configured to output a drive signal of an integral multiple of a frequency at which the classification efficiency of the first sieve is maximized to an actuator, and an integral multiple of a frequency at which the classification efficiency of the second sieve is maximized. A powder sieving apparatus, wherein the second mode of outputting the drive signal to the actuator is switched at a predetermined time .
前記アクチュエータによって前記篩に振動を与えて粉体を篩い分ける粉体篩分方法であって、
第1篩と第2篩と、前記第1篩と前記第2篩に共通して設けられたアクチュエータを備えた粉体篩分装置を用い、
前記第1篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第1モードと、前記第2篩の分級効率が最大となる周波数の整数倍の前記駆動信号をアクチュエータに出力する第2モードとを所定の時間で切り替えて粉体の篩い分けを行うことを特徴とする粉体篩分方法。 A rectangular wave drive signal is input to an actuator that vibrates a mesh screen provided with at least two sieves for sieving powder.
A powder sieving method in which the actuator is vibrated to screen the powder by applying vibration to the sieve,
Using a powder sieving device provided with an actuator provided in common to the first sieve and the second sieve, and the first sieve and the second sieve,
A first mode in which the drive signal having an integer multiple of the frequency at which the classification efficiency of the first sieve is maximized is output to the actuator; and the drive signal having an integer multiple of the frequency at which the classification efficiency of the second sieve is maximized. The powder sieving method is characterized in that the second mode to be output to is switched at a predetermined time to screen the powder.
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