JP7177564B1 - 金属切削屑の油除去方法、油除去システム及び金属スクラップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属切削屑に付着した油を少なくし、且つ金属切削屑の大きさの均一性を向上させる。【解決手段】油が付着した金属切削屑Ｍｔ１の油除去方法Ｍ１であって、金属切削屑Ｍｔ１を粗破砕して破砕物Ｍｔ２とする第１破砕工程Ｓ１－１と、金属切削屑Ｍｔ１又は破砕物Ｍｔ２における油を除去する油除去工程Ｓ１－２と、第１破砕工程Ｓ１－１及び油除去工程Ｓ１－２の後に、得られた破砕物Ｍｔ２を更に破砕する第２破砕工程Ｓ１－３と、第２破砕工程Ｓ１－３で得られた破砕物Ｍｔ３を、過熱された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する洗浄工程Ｓ１－４と、洗浄工程Ｓ１－４で得られた洗浄済の破砕物Ｍｔ３を、粒度及び磁性に応じて選別する選別工程Ｓ１－５とを備える。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用 令和４年５月１２日に日刊産業新聞の取材を受けた。 〔刊行物等〕 令和３年７月１日に第２回事業再構築補助金に申請した。 〔刊行物等〕 令和３年８月１７日に第７次ものづくり・商業・サービス生産性向上促進補助金（一般型）に申請した。

本発明は、金属切削屑の油除去方法、油除去システム及び金属スクラップの製造方法に関する。

従来より、複合材料や鉄系廃棄物原料等の廃棄物を破砕して分級することによりリサイクルする方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第３３６９２３４号公報 特許第４９０７２８４号公報

ところで、金属製の廃棄物をリサイクルする場合、まず、それらの廃棄物を切削して切削屑とする。リサイクルの用途によっては、その切削屑が高品質であることが求められる。具体的には、廃棄物の切削に用いられる切削機に由来する油などにより、切削屑には油が付着していることが多いが、この油の付着量をできるだけ少なくしたいという要請がある。また、切削屑の大きさを均一にしたいという要請がある。

そこで本発明では、金属切削屑に付着した油を少なくし、且つ金属切削屑の大きさの均一性を向上させることを課題とする。

ここに開示する第１の技術は、油が付着した金属切削屑の油除去方法であって、前記金属切削屑を粗破砕して破砕物とする第１破砕工程と、前記金属切削屑又は前記破砕物における前記油を除去する油除去工程（第１脱脂工程）と、前記第１破砕工程及び前記油除去工程の後に、得られた破砕物を更に破砕する第２破砕工程と、前記第２破砕工程で得られた前記破砕物を、過熱された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する洗浄工程（第２脱脂工程）と、前記洗浄工程で得られた洗浄済の前記破砕物を、粒度及び磁性に応じて選別する選別工程とを備える。

なお、本明細書では、「破砕物」とは破砕された金属切削屑のことをという。「金属切削屑」を単に「切削屑」という場合がある。「油を除去する」とは、油を完全に除去することのみを意味するのではなく、油の量を少なくするという意味も含む。「脱脂する」とは、油を完全に除去すること又は油の量を極めて少なくすることを意味する。

第１の技術によれば、切削屑を粗破砕する第１破砕工程と、破砕物を更に破砕する第２破砕工程との２段階で破砕するので、得られる破砕物の大きさの均一性が高くなる。また、洗浄工程で破砕物を洗浄するので、破砕物に付着した油の量を極めて少なくできる。

ところで、洗浄工程を効率よく行うために、少なくしたい破砕物の油の量に応じて、洗浄工程における水蒸気温度、回転率（一定時間に洗浄を実施できる破砕物の量）等の実施条件を最適化したい。しかし、洗浄工程に供給される破砕物に付着した油の量が多いほど、また洗浄工程に供給される破砕物の大きさの均一性が低いほど、実施条件を最適化するのが難しいことが分かった。

ここで、第１の技術によれば、洗浄工程よりも先に実行する、油除去工程、第１破砕工程及び第２破砕工程を経て、洗浄工程に供給される破砕物は、油の付着量が少なくなり且つ大きさの均一性が高くなっている。このため、洗浄工程の実施条件を最適化して、洗浄工程を効率よく行い、洗浄工程Ｓの効果を高めることができる。このように、油除去工程、第１破砕工程及び第２破砕工程は、洗浄工程よりも先に行うことにより、単に切削屑の油を除去し且つ大きさの均一性を高めるだけでなく、洗浄工程の効果を高めるという相乗効果をも奏するものである。その結果、第１の技術により、切削屑に付着した油の量を極めて少なくできる。

第２の技術は、第１の技術において、前記洗浄工程では、単位時間当たりに前記洗浄工程に供給する前記破砕物の供給量を一定量となるように制御する。

第２の技術によれば、洗浄工程に供給する単位時間当たりの前記破砕物の供給量が一定量となるので、その供給量に応じた最適な実施条件は、洗浄工程を実行する間、不変である。したがって、供給量に応じた最適な実施条件を一度決めれば、洗浄工程を実行する間、実施条件を変更せずに、自動的に、洗浄工程を効率よく、実行できる。

第３の技術は、油が付着した金属切削屑から金属スクラップを製造する製造方法であって、前記金属切削屑を粗破砕して破砕物とする第１破砕工程と、前記金属切削屑又は前記破砕物における前記油を除去する油除去工程（第１脱脂工程）と、前記第１破砕工程及び前記油除去工程の後に、得られた破砕物を更に破砕する第２破砕工程と、前記第２破砕工程で得られた前記破砕物を、過熱された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する洗浄工程（第２脱脂工程）と、前記洗浄工程で得られた洗浄済の前記破砕物を、粒度及び磁性に応じて選別して、前記金属スクラップを得る、選別工程とを備える。

なお、本明細書では、「金属スクラップ」とは、「金属切削屑」を破砕した前記「破砕物」と同じものを意味する。

第３の技術によれば、第１の技術と同様の効果を奏することができ、しかも油の付着量が極めて少なくなった金属スクラップを新たに製造できる。

第４の技術は、第１の技術に係る金属切削屑の油除去方法又は第３の技術に係る金属スクラップの製造方法を実行するための油除去システムであって、前記油除去工程を実行するために、前記金属切削屑から遠心力により前記油を除去する遠心分離機と、前記第１破砕工程において前記金属切削屑を粗破砕する第１破砕機と、前記第２破砕工程において前記破砕物を更に破砕する第２破砕機と、前記洗浄工程を実行する過熱水蒸気機と、前記選別工程を実行する選別システムとを備える。

なお、本明細書では、複数の装置の組み合わせた構成を「システム」というが、複数の機能を備える１つの装置も「システム」という場合がある。

第４の技術に係る油除去システムにより、第２の技術に係る切削屑の油除去方法を実行できる。また、一般に、破砕する対象の大きさに応じて使用に適した破砕機の種類は異なるが、第４の技術では、大きな切削屑を、第１破砕機で粗破砕した上で、第２破砕機で更に細かくする。これにより、大きさの均一な破砕物を歩留まりよく大量に得ることができ、且つ破砕機の損傷を抑制できる。

第５の技術は、第４の技術において、前記第２破砕工程で得られた前記破砕物を貯蔵する第１タンクと、前記第１タンクから、前記破砕物を前記過熱水蒸気機に供給する供給手段と、前記供給手段で単位時間当たりに前記過熱水蒸気機に供給する前記破砕物の供給量を、一定量となるように制御する制御手段と、前記洗浄工程で得られた前記破砕物、又は前記選別工程で選別された前記破砕物を貯蔵する第２タンクとを更に備える。

第５の技術によれば、第２破砕工程で得られた破砕物を第１タンクに貯蔵しておき、制御手段及び供給手段により、第１タンクから単位時間当たりに一定量の破砕物を過熱水蒸気機に供給できるので、第３の技術と同様の効果を奏するシステムが具体的に得られる。

ところで、洗浄工程で用いる過熱水蒸気機は、稼働と停止とを繰り返すよりも、一度稼働させてからノンストップで稼働させた方が、装置の損傷の抑制及び装置の起動に必要な時間の削減という観点から好ましい。

ここで、第５の技術によれば、第１タンクから単位時間当たりに一定量の破砕物を過熱水蒸気機に供給できるので、過熱水蒸気機を一度稼働させてから、ノンストップで長時間稼働させやすい。その結果、過熱水蒸気機の損傷を抑制でき、装置の起動に必要な時間を削減して効率的に油除去方法を実行できる。

以上説明したように、本発明によると、金属切削屑に付着した油を少なくし、且つ金属切削屑の大きさの均一性を向上させることができる。

第１実施形態に係る切削屑の油除去方法を示すフローチャートである。 油除去システムの一部を示す概略図である。 第２実施形態の図１相当図である。 参考例１で用いた破砕物を示す写真である。 参考例２で用いた破砕物を示す写真である。 参考例３で用いた破砕物を示す写真である。 参考例４で用いた破砕物を示す写真である。 参考例５で用いた破砕物を示す写真である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る切削屑Ｍｔ１の油除去方法Ｍ１を示す。切削屑Ｍｔ１は、廃棄物を切削機により切削して得られるものである。切削屑Ｍｔ１は、廃棄物を構成していた金属部材であり、例えば、板材、チューブ材、サイドトリミング材、打ち抜き材、穴抜き材、コイル材、ボルト等が挙げられる。切削屑Ｍｔ１を構成する金属は、限定されないが、例えば、ニッケル、コバルト、チタン、アルミニウム、鉄、これらの混合物等が挙げられる。

切削屑Ｍｔ１には、例えば切削機に由来する油や、廃棄物に元々付着していた油が付着している。油除去方法Ｍ１は、そのような油が付着した切削屑Ｍｔ１の油を完全に除去する又は油の付着量を極めて少なくする方法である。油除去方法Ｍ１は、第１破砕工程Ｓ１－１と、油除去工程Ｓ１－２（第１脱脂工程）と、第２破砕工程Ｓ１－３と、洗浄工程Ｓ１－４（第２脱脂工程）と、選別工程Ｓ１－５とを備える。

図２は、油除去方法Ｍ１を実行するための油除去システムの一部を概略的に示す。なお、図２は概念図にすぎず、各装置や切削屑Ｍｔ１等の構成、形状等を正確に示すものではない。

油除去システムは、第１破砕工程Ｓ１－１を実行するための第１破砕機１と、油除去工程Ｓ１－２を実行するための遠心分離機２と、第２破砕工程Ｓ１－３を実行するための第２破砕機３と、洗浄工程Ｓ１－４を実行するための過熱水蒸気機（図示しない）と、選別工程Ｓ１－５を実行するための選別システム（図示しない）とを備える。

以下、各工程について説明するとともに、各工程で用いる装置又はシステムについても説明する。

―第１破砕工程―
第１破砕工程Ｓ１－１は、切削屑Ｍｔ１を粗破砕して破砕物Ｍｔ２とする工程である。この工程で粗破砕する切削屑Ｍｔ１は、廃棄物を構成していた金属部材の形状を保持している物（以下「有形物」という。）が多い。「粗破砕する」とは、例えばこれら有形物の形状を壊すことである。

第１破砕工程Ｓ１－１は、第１破砕機１を用いて実行する。第１破砕機１は、切削屑Ｍｔ１を粗破砕するものであれば限定されないが、具体例としては、ダライ粉粗破砕機が挙げられる。第１破砕機１は、例えば、図２に概略的に示すように、切削屑Ｍｔ１が投入される略逆円錐状の収容部１ａと、収容部１ａの底部に設けられた、切削屑Ｍｔ１を回転させるアーム１ｂとを有する。収容部１ａの内側面には、複数の突起又はブレード（図示しない）が設けられている。アーム１ｂの回転によって、収容部１ａ内側面に沿って回転する切削屑Ｍｔ１は、前記突起又はブレードに当たることで粗破砕され、破砕物Ｍｔ２とされる。

―油除去工程―
油除去工程Ｓ１－２は、第１破砕工程Ｓ１－１の後に実行し、第１破砕工程Ｓ１－１で得られた破砕物Ｍｔ２の油を除去する工程である。油除去工程Ｓ１－２では、破砕物Ｍｔ２の油を少なくできればよいが、洗浄工程Ｓ１－４を効率よく実行するという観点から、油の付着量を、破砕物Ｍｔ２の全重量の２％以下にすることが好ましい。

油除去工程Ｓ１－２は、遠心分離機２を用いて実行する。遠心分離機２は、第１破砕工程Ｓ１－１で得られた破砕物Ｍｔ２に遠心力をかけ、その遠心力により付着した油を除去する。遠心分離機２の具体例としては、エアー式脱油機が挙げられる。

―第２破砕工程―
第２破砕工程Ｓ１－３は、油除去工程Ｓ１－２の後に実行し、油除去工程Ｓ１－２で得られた破砕物Ｍｔ２を更に細かく破砕する工程である。

第２破砕工程Ｓ１－３は、第２破砕機３を用いて実行する。第２破砕機３は、粗破砕された破砕物Ｍｔ２を更に細かく破砕するものであれば限定されないが、具体例としては、一軸破砕機が挙げられる。なお、図２では、符号Ｍｔ３は、第２破砕機３で細かく破砕された破砕物を指す。

油除去システムは、第１タンク（図示しない）を更に備える。第２破砕工程Ｓ１－３で得られた破砕物Ｍｔ３は、第１タンクに貯蔵する。

―洗浄工程―
洗浄工程Ｓ１－４は、第２破砕工程Ｓ１－３で更に破砕された破砕物Ｍｔ３を、過熱（加熱）された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する工程である。過熱された水蒸気による洗浄は、高温炉内で行う。洗浄工程Ｓ１－４で用いる水蒸気の温度及び高温炉内の温度は、破砕物Ｍｔ３を構成する金属の種類によって決定することが好ましい。例えば、破砕物Ｍｔ３が、ニッケル等で構成されるスーパーアロイ（超合金）である場合、時間及びエネルギーを効率的に消費して洗浄を実行するという観点から、高温炉の温度を３００℃以上４５０℃以下とし、水蒸気の温度を３５０℃以上５００℃以下とすることが好ましい。この場合、洗浄工程Ｓ１－４で得られる破砕物Ｍｔ３は、破砕物Ｍｔ３全体の重量に対して、油の付着量が、例えば０．１重量％以下となり、油の付着量が極めて少なくなる。

洗浄工程Ｓ１－４は、過熱水蒸気機を用いて実行する。過熱水蒸気機は、１００℃以上に過熱された水蒸気を発生させ、その水蒸気を破砕物Ｍｔ３に当て、更に破砕物Ｍｔ３を乾燥させることにより、破砕物Ｍｔ３に付着した残りの油を、水分とともに除去する。過熱水蒸気機は、そのようなものであれば限定されないが、具体例としては、過熱水蒸気式連続ロータリーキルンが挙げられる。過熱水蒸気式連続ロータリーキルンでは、９００℃以下の高温の水蒸気を発生させることができる。

また、洗浄工程Ｓ１－４では、単位時間当たりに供給される破砕物Ｍｔ３の供給量を一定量となるように制御する。このため、油除去システムは、第１タンクから、破砕物Ｍｔ３を過熱水蒸気機に供給する供給手段（図示しない）を備える。供給手段は、例えばスクリューコンベアである。油除去システムは、制御手段（図示しない）を更に備える。制御手段は、供給手段で、単位時間当たりに過熱水蒸気機に供給する破砕物Ｍｔ３の供給量を一定量となるように制御する。

―選別工程―
選別工程Ｓ１－５は、洗浄工程Ｓ１－４で得られた洗浄済の破砕物Ｍｔ３を、粒度及び磁性に応じて選別する工程である。選別工程Ｓ１－５は、詳細には、磁選工程Ｓ１－５－１と、これに続く分級工程Ｓ１－５－２と、これに続くサンプリング工程Ｓ１－５－３と、これに続く分析工程Ｓ１－５－４とを含む。

磁選工程Ｓ１－５－１では、磁選機を用いて、破砕物Ｍｔ３の中から鉄などの磁性を帯びたものを取り除く。磁選機は、特に限定されるものではなく、例えばドラム型、対極式ドラム型、吊り下げ式、コンベア式等一般的な磁選機を採用することができる。

分級工程Ｓ１－５－２では、ふるい機を用いて、破砕物Ｍｔ３を少なくとも２種類の大きさのものに分け、基準の大きさを満たないものを除く。ふるい機は、特に限定されるものではなく、例えば孔径１種類のメッシュ材を備えた一段式振動ふるい機、異なる孔径の２種類のメッシュ材を上下２段に備えた二段式振動ふるい機等、一般的なふるい機を採用することができる。

サンプリング工程Ｓ１－５－３では、自動サンプリング機を用いて、破砕物Ｍｔ３の一定量を一定時間毎に自動的に採取する。採取した破砕物Ｍｔ３は、アークボタン溶解機により溶解し、一定の大きさのボタン状のサンプルに加工する。分析工程Ｓ１－５－４では、このサンプルの成分等を分析し、第１破砕工程Ｓ１－１から分級工程Ｓ１－５－２を経て得られた破砕物Ｍｔ３の品質を評価する。分析工程Ｓ１－５－４での分析には、限定されないが、例えば蛍光エックス線分析計、プラズマ発行分析計、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光装置等を用いる。

油除去システムは、選別工程Ｓ１－５で選別された破砕物Ｍｔ３を貯蔵する第２タンク（図示しない）を更に備える。

―金属スクラップの製造方法―
以上、切削屑Ｍｔ１の油除去方法Ｍ１について説明したが、同様の工程により、金属スクラップを製造してもよい。本実施形態に係る金属スクラップの製造方法は、油が付着した切削屑Ｍｔ１から金属スクラップを製造する製造方法であって、切削屑Ｍｔ１を粗破砕して破砕物Ｍｔ２とする第１破砕工程Ｓ１－１と、金属切削屑Ｍｔ１又は破砕物Ｍｔ２における油を除去する油除去工程Ｓ１－２と、第１破砕工程Ｓ１－１及び油除去工程Ｓ１－２の後に、得られた破砕物Ｍｔ２を更に破砕する第２破砕工程Ｓ１－３と、第２破砕工程Ｓ１－３で得られた破砕物Ｍｔ３を、過熱された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する洗浄工程Ｓ１－４と、洗浄工程Ｓ１－４で得られた洗浄済の破砕物Ｍｔ３を、粒度及び磁性に応じて選別して、金属スクラップを得る、選別工程Ｓ１－５とを備える。

この金属スクラップの製造方法を実行するためには、前記油除去システムを用いることができる。

―第１実施形態の作用・効果―
本実施形態によれば、切削屑Ｍｔ１を粗破砕する第１破砕工程Ｓ１－１と、破砕物Ｍｔ２を更に破砕する第２破砕工程Ｓ１－３との２段階で破砕するので、得られる破砕物Ｍｔ３の大きさの均一性が高くなる。また、洗浄工程Ｓ１－４で破砕物Ｍｔ３を洗浄するので、破砕物Ｍｔ３に付着した油の量を極めて少なくできる。

ところで、洗浄工程Ｓ１－４を効率よく行うために、少なくしたい破砕物Ｍｔ３の油の量に応じて、洗浄工程Ｓ１－４における高温炉の温度、水蒸気温度、回転率（一定時間に洗浄を実施できる破砕物Ｍｔ３の量）等の実施条件を最適化したい。しかし、洗浄工程Ｓ１－４に供給される破砕物Ｍｔ３に付着した油の量が多いほど、また洗浄工程Ｓ１－４に供給される破砕物Ｍｔ３の大きさの均一性が低いほど、実施条件を最適化するのが難しいことが分かった。

ここで、本実施形態によれば、洗浄工程Ｓ１－４よりも先に実行する、油除去工程Ｓ１－２、第１破砕工程Ｓ１－１及び第２破砕工程Ｓ１－３を経て、洗浄工程Ｓ１－４に供給される破砕物Ｍｔ３は、油の付着量が少なくなり且つ大きさの均一性が高くなっている。このため、洗浄工程Ｓ１－４の実施条件を最適化して、洗浄工程Ｓ１－４を効率よく行い、洗浄工程Ｓ１－４の効果を高めることができる。このように、油除去工程Ｓ１－２、第１破砕工程Ｓ１－１及び第２破砕工程Ｓ１－３は、洗浄工程Ｓ１－４よりも先に行うことにより、単に切削屑Ｍｔ１～Ｍｔ３の油を除去し且つ大きさの均一性を高めるだけでなく、洗浄工程Ｓ１－４の効果を高めるという相乗効果をも奏するものである。その結果、本実施形態により、切削屑Ｍｔ１に付着した油の量を極めて少なくできる。

例えば、油除去工程Ｓ１－２で、油の付着量を破砕物Ｍｔ２全重量に対して２重量％以下にすることにより、洗浄工程Ｓ１－４後に得られる洗浄済の破砕物Ｍｔ３の油の付着量を０．１重量％以下にできることが分かった。

また、本実施形態によれば、洗浄工程Ｓ１－４に供給する単位時間当たりの破砕物Ｍｔ３の供給量が一定量となるので、その供給量に応じた最適な実施条件は、洗浄工程Ｓ１－４を実行する間、不変である。したがって、供給量に応じた最適な実施条件を一度決めれば、洗浄工程Ｓ１－４を実行する間、実施条件を変更せずに、自動的に、洗浄工程Ｓ１－４を効率よく、実行できる。

また、本実施形態の油除去システムによれば、第２破砕工程Ｓ１－３で得られた破砕物Ｍｔ３を第１タンクに貯蔵しておき、制御手段及び供給手段により、第１タンクから単位時間当たりに一定量の破砕物Ｍｔ３を過熱水蒸気機に供給できる。

ところで、洗浄工程Ｓ１－４で用いる過熱水蒸気機は、稼働と停止とを繰り返すよりも、一度稼働させてからノンストップで稼働させた方が、過熱水蒸気機の損傷（例えば装置の構成部品の熱収縮、劣化等）の抑制及び過熱水蒸気機の起動に必要な時間（例えば２～３時間）の削減という観点から好ましい。また、過熱水蒸気機をノンストップで稼働させることは、過熱された水蒸気の対流・幅射・凝縮の複合伝熱によって、高温炉内の温度維持のためにエネルギーを効率よく利用できるという観点からも好ましい。

ここで、本実施形態の油除去システムによれば、第１タンクから単位時間当たりに一定量の破砕物Ｍｔ３を過熱水蒸気機に供給できるので、過熱水蒸気機を一度稼働させてから、ノンストップで長時間稼働させやすい。その結果、過熱水蒸気機の損傷を抑制でき、起動に必要な時間を削減し、更にエネルギーも節約し、効率的に油除去方法Ｍ１を実行できる。

しかも、過熱水蒸気機をノンストップで稼働させることは、高温炉内を低酸素状態に維持できるので、金属製の破砕物Ｍｔ３の酸化防止という観点から、また、火災防止という観点からも、好ましい。

本実施形態の油除去システムの具体的な使用方法として、例えば、ユーザが過熱水蒸気機を起動させて、長時間（例えば、２４時間）稼働させた後、過熱水蒸気機を停止させることが考えられる。このような方法によれば、ユーザは、過熱水蒸気機が稼働している長時間、過熱水蒸気機の設定条件等を変更する必要がないので、過熱水蒸気機の稼働状況を特に気にする必要がなく、極めて便利である。

また、本実施形態の金属スクラップの製造方法によれば、油の付着量が少なくなった金属スクラップを新たに製造できる。このよう金属スクラップは、油の付着量が極めて少ないことから、例えば真空溶解を行ってスーパーアロイ（超合金）のインゴットを製造するための原料として、非常に有用である。一般に、真空溶解では、原料を溶解した後に構成成分の調整や不純物の除去が不可能又は極めて困難である。そして、油は、一般に炭素や硫黄などの不純物を含むことから、油が多く付着した金属スクラップを真空溶解の原料として用いると、真空溶解により製造されるインゴットも、不純物を多く含むこととなる。この点について、本実施形態の製造方法で製造される金属スクラップは、油の付着量が極めて少ないので、不純物が極めて少ない高品質なインゴットを原料として製造される、精密機器、部品等の製造にとって非常に有用である。そのような機器、部品等の例としては、医療機器、鉱業機器、自動車エンジン部品、発電タービン、航空機等が挙げられる。

なお、本実施形態の金属スクラップの製造方法で製造される金属スクラップは、スーパーアロイのインゴットの原料用以外のものであってもよく、例えばステンレス合金であってもよい。

また、本実施形態の油除去システムにより、前記油除去方法Ｍ１又は金属スクラップの製造方法を実行できる。また、一般に、破砕する対象の大きさに応じて使用に適した破砕機の種類は異なるが、本実施形態の油除去システムでは、大きな切削屑Ｍｔ１を、第１破砕機１で粗破砕した上で、第２破砕機３で更に細かくする。これにより、大きさの均一な破砕物Ｍｔ３を歩留まりよく大量に得ることができ、且つ第２破砕機３の損傷を抑制できる。

（第１実施形態の変形例）
前記第１実施形態では、第１破砕工程Ｓ１－１の後に油除去工程Ｓ１－２を実行するが、これに代えて油除去工程Ｓ１－２を第１破砕工程Ｓ１－１の先に実行してもよい。また、第１破砕工程Ｓ１－１と油除去工程Ｓ１－２とを同時に実行してもよい。

前記第１実施形態では、選別工程Ｓ１－５で選別された破砕物Ｍｔ３を第２タンクに貯蔵するが、これに代えて、洗浄工程Ｓ１－４で得られた破砕物Ｍｔ３を第２タンクに貯蔵してもよい。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る油除去方法Ｍ２を示す。この油除去方法Ｍ２は、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）と、油除去工程Ｓ２－２（Ｓ１－２）と、小型有形物除去工程Ｓ２－３と、第１磁選工程Ｓ２－４と、第１サンプリング工程Ｓ２－５と、第２破砕工程Ｓ２－６（Ｓ１－３）と、洗浄工程Ｓ２－７（Ｓ１－４）と、第２選別工程Ｓ２－８（Ｓ１－５）とを備え、記載したこの順序で実行する。なお、前記第１実施形態と共通する工程については、前記第１実施形態と同じ符号を括弧書きで付し、以下では説明を省略する。

小型有形物除去工程Ｓ２－３は、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）で十分に破壊できなかった小型の有形物を除去する工程である。小型有形物除去工程Ｓ２－３の具体的な方法は限定されないが、例えば、油除去システムのユーザが、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）で十分に破壊できなかった有形物を目視で確認し、その有形物をユーザが手で除去してもよく、または油除去システムが、小型有形物除去工程Ｓ２－３を実行するための、以下に説明する小型有形物選別機（図示しない）を備えていてもよい。

小型有形物選別機は、例えば、図２に示す第１破砕機１と同様に、破砕物Ｍｔ２が投入される略逆円錐状の収容部と、収容部の底部に設けられた、回転可能なアームとを有する。収容部の底部には、複数の小径孔と１つの大径孔とが形成されている。アームにより底部上で回転させられた破砕物Ｍｔ２は、重力により、サイズの小さなものは複数の小径孔内部に落下し、サイズの大きな小型有形物は、１つの大径孔内部に落下する。複数の小径孔に落下したサイズの小さな破砕物Ｍｔ２は、後続の第１磁選工程Ｓ２－４に供給される。１つの大径孔に落下した小型有形物は、そのまま取り除かれてもよく、あるいは再度、前記第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）に供給されてもよい。

第１磁選工程Ｓ２－４は、例えばドラム式磁選機を用いて、破砕物Ｍｔ２の中から鉄などの磁性を帯びたものを取り除く工程である。第１サンプリング工程Ｓ２－５では、自動サンプリング機を用いて、破砕物Ｍｔ２の一定量を一定時間毎に自動的に採取する。採取した破砕物Ｍｔ２は、アークボタン溶解機により溶解し、一定の大きさのボタン状サンプルに加工する。このサンプルは、例えば成分等が分析され、その分析結果により、後続の第２破砕工程Ｓ２－６（Ｓ１－３）に進むか否かが判断される。

―第２実施形態の作用・効果―
本実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

ところで、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）では、供給された切削屑Ｍｔ１が粗破砕されるが、この工程で有形物が十分に破壊されずに小型有形物として残ってしまう場合がある。第２破砕工程Ｓ２－６（Ｓ１－３）では、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）で粗破砕された破砕物Ｍｔ２を更に細かく破砕するが、第２破砕工程Ｓ２－６（Ｓ１－３）で用いる装置（例えば、一軸破砕機）は、供給される破砕物Ｍｔ２に、そのような小型有形物が残っていると、装置に設けられた刃、スクリーン、軸等が破損を受けやすい。

ここで、本実施形態では、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）で破壊できなかった小型有形物を除去する小型有形物除去工程Ｓ２－３を備えるので、第２破砕工程Ｓ２－６（Ｓ１－３）で用いる装置に損傷を与えにくくなる。

また、本実施形態では、洗浄工程Ｓ２－７（Ｓ１－４）に進む前に、第１磁選工程Ｓ２－４を実行するので、破砕物Ｍｔ３に含まれる鉄などの磁性を帯びたものは、予め取り除かれている。そして、後続の各工程Ｓ２－５～Ｓ２－７において、万が一、磁性を帯びたものが混入したとしても、第２磁選工程Ｓ２－８－１（Ｓ１－５－１）によりそれらは取り除かれるので、磁性を帯びたものを確実に除去できる。

（第２実施形態の変形例）
前記第２実施形態では、第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）と、油除去工程Ｓ２－２（Ｓ１－２）と、小型有形物除去工程Ｓ２－３とを、この順序で実行するが、順序はこれに限られない。第１破砕工程Ｓ２－１（Ｓ１－１）と、油除去工程Ｓ２－２（Ｓ１－２）と、小型有形物除去工程Ｓ２－３とを同時に行ってもよい。

また、前記第２実施形態において、小型有形物除去工程Ｓ２－３、第１磁選工程Ｓ２－４及び第１サンプリング工程Ｓ２－５は、前記第１実施形態にはない工程であるが、これら３つの工程Ｓ２－３～Ｓ２－５のうち、いずれかを１つ又は２つの工程を行わなくてもよい。

（その他の実施形態）
第２破砕機３としては、一軸破砕機のほかに、二軸破砕機、四軸破砕機等が挙げられる。

以下に、遠心分離機により油除去工程の結果を確認した、参考例１～５を示す。参考例１～５では、図４～８にそれぞれ示すインコネル系素材に対して、遠心分離機により油除去工程を実行した。

油除去工程前における各インコネル系素材には油が付着しており、各インコネル系素材の全重量及び付着していた油の重量％は、表１に示すとおりである。

すなわち、各インコネル系素材には、全重量に対して３．５４重量％（参考例１）、４．０３重量％（参考例２）、５．１１重量％（参考例３）、８．１４重量％（参考例４）及び１０．０８重量％（参考例５）の油が付着していた。

油除去工程後の各インコネル系素材の全重量及び、付着していた油の重量％は、表１に示すとおりである。すなわち、油除去工程後の各インコネル系素材の油の付着量は、全重量に対して１．４８重量％（参考例１）、１．５２重量％（参考例２）、１．２７重量％（参考例３）、１．１９重量％（参考例４）及び１．３６重量％（参考例５）である。

以上より、油除去工程で、各インコネル系素材の油の付着量を、２重量％以下となることが示された。

本発明は、切削屑の油除去方法、油除去システム及び金属スクラップの製造方法に有用である。

Ｍ１ 油除去方法
Ｓ１－１ 第１破砕工程
Ｓ１－２ 油除去工程（第１脱脂工程）
Ｓ１－３ 第２破砕工程
Ｓ１－４ 洗浄工程（第２脱脂工程）
Ｓ１－５ 選別工程
Ｍｔ１ 切削屑
Ｍｔ２，Ｍｔ３ 破砕物
１ 第１破砕機
２ 遠心分離機
３ 第２破砕機

Claims (5)

1. 油が付着した金属切削屑の油除去方法であって、
   前記金属切削屑を粗破砕して破砕物とする第１破砕工程と、
   前記金属切削屑又は前記破砕物における前記油を除去する第１脱脂工程と、
   前記第１破砕工程及び前記第１脱脂工程の後に、得られた破砕物を更に破砕する第２破砕工程と、
   前記第２破砕工程で得られた前記破砕物を、過熱された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する第２脱脂工程と、
   前記第２脱脂工程で得られた洗浄済の前記破砕物を、粒度及び磁性に応じて選別する選別工程と
   を備える、金属切削屑の油除去方法。
2. 請求項１に記載の金属切削屑の油除去方法において、
   前記第２脱脂工程では、前記破砕物を連続的に供給し、単位時間当たりに前記第２脱脂工程に供給する前記破砕物の供給量を一定量となるように制御する、
   金属切削屑の油除去方法。
3. 油が付着した金属切削屑から金属スクラップを製造する製造方法であって、
   前記金属切削屑を粗破砕して破砕物とする第１破砕工程と、
   前記金属切削屑又は前記破砕物における前記油を除去する第１脱脂工程と、
   前記第１破砕工程及び前記第１脱脂工程の後に、得られた破砕物を更に破砕する第２破砕工程と、
   前記第２破砕工程で得られた前記破砕物を、過熱された水蒸気を用いて洗浄して、脱脂する第２脱脂工程と、
   前記第２脱脂工程で得られた洗浄済の前記破砕物を、粒度及び磁性に応じて選別して、前記金属スクラップを得る、選別工程と
   を備える、金属スクラップの製造方法。
4. 請求項１に記載の金属切削屑の油除去方法又は請求項３に記載の金属スクラップの製造方法を実行するための油除去システムであって、
   前記第１脱脂工程を実行するために、前記金属切削屑から遠心力により前記油を除去する遠心分離機と、
   前記第１破砕工程において前記金属切削屑を粗破砕する第１破砕機と、
   前記第２破砕工程において前記破砕物を更に破砕する第２破砕機と、
   １００℃以上に過熱された水蒸気を発生させ、その水蒸気を前記第２破砕機で更に破砕された前記破砕物に当て、更に当該破砕物を乾燥させ、当該破砕物に付着した油を水分とともに除去することにより、前記第２脱脂工程を実行する過熱水蒸気機と、
   前記選別工程を実行する選別システムと
   を備える、油除去システム。
5. 請求項４に記載の油除去システムにおいて、
   前記第２破砕工程で得られた前記破砕物を貯蔵する第１タンクと、
   前記第１タンクから、前記破砕物を前記過熱水蒸気機に連続的に供給する供給手段と、
   前記供給手段で単位時間当たりに前記過熱水蒸気機に供給する前記破砕物の供給量を、一定量となるように制御する制御手段と、
   前記第２脱脂工程で得られた前記破砕物、又は前記選別工程で選別された前記破砕物を貯蔵する第２タンクと
   を更に備える、油除去システム。

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