(57)【要約】【課題】金属製の線材を原料としてワイヤー切削法により金属繊維を製造する際に、スクラップ率を可及的に低減せしめることができる金属繊維の製造方法を提供する。【解決手段】金属製の線材を左右一対の支持ロール間に複数回巻きつけ、これら支持ロール間にはその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分で線材移動面を形成し、この線材移動面には複数の鋸歯状切削刃をその各々が線材移動面を横切ると共に線材移動方向に互いに所定の間隔を維持するように配設し、これら複数の切削刃を線材移動面に押し当てて線材を切削することにより金属繊維を形成する金属繊維の製造方法であり、複数の切削刃としてピッチの異なる複数種類の切削刃を用い、これら複数種類の切削刃を線材移動方向交互に配設したことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の線材を左右一対の支持ロール間に複数回巻きつけ、これら支持ロール間にはその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分で線材移動面を形成し、この線材移動面には複数の鋸歯状切削刃をその各々が線材移動面を横切ると共に線材移動方向に互いに所定の間隔を維持するように配設し、これら複数の切削刃を線材移動面に押し当てて線材を切削することにより金属繊維を形成する金属繊維の製造方法であり、複数の切削刃としてピッチの異なる複数種類の切削刃を用い、これら複数種類の切削刃を線材移動方向交互に配設したことを特徴とする金属繊維の製造方法。
【請求項２】
溶存セレン、又は溶存セレン及び酸化性物質からなる有害物質を含有する排水と接触され、この排水中に含まれる有害物質を還元すると共に自身は酸化されて水酸化鉄の形で析出する鉄系金属の金属繊維成形体からなる排水処理用接触還元材の製造方法であって、鉄系金属製の線材を左右一対の支持ロール間に複数回巻きつけ、これら支持ロール間にはその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分で線材移動面を形成し、この線材移動面には複数の鋸歯状切削刃をその各々が線材移動面を横切ると共に線材移動方向に互い所定の間隔を維持するように配設し、これら複数の切削刃を線材移動面に押し当てて線材を切削することにより金属繊維を形成し、得られた金属繊維を所定の大きさ、形状に成形して金属繊維成形体を製造するに際し、複数の鋸歯状切削刃としてピッチの異なる複数種類の切削刃を用い、これら複数種類の切削刃を線材移動方向交互に配設したことを特徴とする排水処理用接触還元材の製造方法。
【請求項３】
線材はその直径が２〜４ｍｍの範囲内であり、また、複数の鋸歯状切削刃はそのピッチが０．１〜０．５ｍｍの範囲内で異なる２種類の切削刃で構成されており、これら２種類の切削刃のピッチ比（狭ピッチ／広ピッチ）が０．６〜０．９の範囲内である請求項２に記載の排水処理用接触還元材の製造方法。
【請求項４】
鉄系金属製の線材は、そのマンガン含有量が０．６重量％以下である請求項２又は３に記載の排水処理用接触還元材の製造方法。
【請求項５】
線材移動面での切削刃による線材の切削時に発生する摩擦熱を空気冷却により除去する請求項２〜４の何れかに記載の排水処理用接触還元材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるワイヤー切削法により金属繊維を製造する方法に係り、特に鉄系金属製の線材を用いて金属繊維成形体からなる排水処理用接触還元材を製造するのに好適な金属繊維の製造方法及びこの方法を用いた排水処理用接触還元材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶存セレン、又は溶存セレン及び酸化性物質からなる有害物質を含有する排水（以下、「セレン含有排水」という）の処理には鉄系金属の接触還元材が用いられている。この接触還元材は、セレン含有排水中に含まれる有害物質を還元し、また、自身が酸化されて水酸化鉄の形で析出し、この水酸化鉄の析出の際に還元セレンを一緒に析出させて脱セレン処理を行うものであり、セレン含有排水との接触面積を大きくする目的から、鉄系金属の金属繊維（いわゆる、スチールウール）の使用が着目されている。
【０００３】
そして、このようなスチールウールは、通常、直径３ｍｍ程度の鋼線材を左右一対の案内溝付きの支持ロール間に複数回巻きつけ、これら支持ロール間にその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分で形成された線材移動面を形成し、この線材移動面には、線材移動方向を横切る方向に、鋸歯状切削刃を有する複数の切削刃を配設し、これら複数の切削刃を線材移動面に押し当てて線材を切削する、いわゆるワイヤー切削法により製造されている。
【０００４】
また、このワイヤー切削法によりスチールウールを製造する場合、線材は、切削開始前の初期断面積から切削抵抗に抗しきれずに断線する直前の最終断面積まで、徐々に切削されて生成した繊維がスチールウールとして巻き取って回収され、また、最終的に残った最終断面積の線材がスクラップとして回収されて廃棄処分にされる。このため、このワイヤー切削法においては、線材のスクラップ率をできるだけ低くするために、線材としてマンガン含有率の高い高張力線材を使用したり、あるいは、線材表面に潤滑油を塗布して切削刃との摩擦抵抗を低下させて摩擦熱の発生を抑制することが行われている。
【０００５】
しかしながら、このような方法で製造されたスチールウールを排水処理用の接触還元材として用いると、マンガン含有率の高い高張力線材を使用した場合には排水中にマンガンが溶出し、また、線材表面に潤滑油を塗布した場合には排水中に潤滑油が入り込み、セレン含有排水の排水処理において脱マンガン処理や脱潤滑油処理等の別の処理が必要になる場合があり、セレン含有排水の脱セレン処理においてスチールウールの使用量が制限されるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、高マンガン含有率の高張力鋼材を用いたり、あるいは、鋼材表面に潤滑油を塗布することなく、スクラップ率を可及的に低減せしめることができるワイヤー切削法による金属繊維の製造方法について検討した結果、複数の切削刃としてピッチの異なる複数種類の切削刃を用い、これら複数種類の切削刃を線材移動方向交互に配設することにより、スクラップ率を顕著に低減させることができることを見出し、本発明を完成した。また、本発明者らは、このように高マンガン含有率の高張力鋼材を使用したり、あるいは、鋼材表面に潤滑油を塗布することなく、ワイヤー切削法で金属繊維を製造し、この金属繊維を用いて排水処理用の接触還元材として好適な金属繊維成形体を製造する方法を見出し、本発明を完成した。
【０００７】
従って、本発明の目的は、金属製の線材を原料としてワイヤー切削法により金属繊維を製造する際に、スクラップ率を可及的に低減せしめることができる金属繊維の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、鉄系金属製の線材を原料としてワイヤー切削法で金属繊維を製造し、この金属繊維を用いて排水処理用の接触還元材として好適な金属繊維成形体を製造する際に、高張力鋼材の使用や鋼材表面への潤滑油塗布を必要とすることなく、スクラップ率を可及的に低減せしめることができる排水処理用接触還元材の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、金属製の線材を左右一対の支持ロール間に複数回巻きつけ、これら支持ロール間にはその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分で線材移動面を形成し、この線材移動面には複数の鋸歯状切削刃をその各々が線材移動面を横切ると共に線材移動方向に互い所定の間隔を維持するように配設し、これら複数の切削刃を線材移動面に押し当てて線材を切削することにより金属繊維を形成する金属繊維の製造方法であり、複数の切削刃としてピッチの異なる複数種類の切削刃を用い、これら複数種類の切削刃を線材移動方向交互に配設した、金属繊維の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、溶存セレン、又は溶存セレン及び酸化性物質からなる有害物質を含有する排水と接触され、この排水中に含まれる有害物質を還元すると共に自身は酸化されて水酸化鉄の形で析出する鉄系金属の金属繊維成形体からなる排水処理用接触還元材の製造方法であって、鉄系金属製の線材を左右一対の支持ロール間に複数回巻きつけ、これら支持ロール間にはその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分で線材移動面を形成し、この線材移動面には複数の鋸歯状切削刃をその各々が線材移動面を横切ると共に線材移動方向に互い所定の間隔を維持するように配設し、これら複数の切削刃を線材移動面に押し当てて線材を切削することにより金属繊維を形成し、得られた金属繊維を所定の大きさ、形状に成形して金属繊維成形体を製造するに際し、複数の鋸歯状切削刃としてピッチの異なる複数種類の切削刃を用い、これら複数種類の切削刃を線材移動方向交互に配設した、排水処理用接触還元材の製造方法である。
【００１１】
本発明における金属製の線材としては、代表的な炭素鋼線材が挙げられるが、例えば、純鉄系に代表される１種類の金属、もしくはこれらの金属を主体とする合金鉄を挙げることができる。また、本発明における金属製の線材は、焼き鈍し、メッキ等の処理を施したものであってもよい。
【００１２】
また、本発明における排水処理用接触還元材の製造方法においては、上記金属製の線材は鉄系金属から形成されている必要がある。この鉄系金属製の線材としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、低Ｍｎ系炭素鋼線材を例示することができる。これらの鉄系金属製の線材から得られた金属繊維を最終的にセレン含有排水の排水処理に用いる排水処理用接触還元材として使用する場合、排水処理用接触還元材が線材に由来するＭｎを有していると、当該Ｍｎが排水中に溶出してしまう。その結果、セレン含有排水処理において別途脱マンガン処理が必要になるため、本発明においては、鉄系金属製の線材はできるだけＭｎ含有量を低くするのがよく、好ましくはマンガン含有量が０．６重量％以下のものがよい。
【００１３】
上記排水処理用接触還元材を製造するために使用する鉄系金属製の線材は、その直径が２ｍｍ〜４ｍｍ、好ましくは２．９ｍｍ〜３．１ｍｍの範囲内であるのがよく、線材の直径が２．０ｍｍ未満であると断線多発の要因となり、反対に４．０ｍｍを超えると剛性が強く支持ロールに対する巻きつけ不良の要因となる。
【００１４】
また、本発明における支持ロールは、いわゆるワイヤー切削法により金属繊維を製造する際に一般的に使用するものであれば、特にその形状に制限はなく、複数の金属製線材を巻きつけるための案内溝を有したもの等を例示することができる。また、上記支持ロールを形成する材質についても特に制限はなく、例えば、機械構造用炭素鋼、鋳鉄等の材質を挙げることができる。これらの支持ロールは左右一対にして用い、先に説明した金属製の線材を当該支持ロールの間に複数回巻きつけることにより、これら支持ロール間にはその一方の支持ロールから他方の支持ロールに向けて移動する互いに略平行な複数の線材部分からなる線材移動面を形成することができる。
【００１５】
また、本発明においては上記線材移動面に対して、複数の鋸歯状切削刃をその各々が線材移動面を横切るように配設する。また、これらの鋸歯状切削刃は、互いにピッチの異なる複数種類の鋸歯状切削刃を用いる必要がある。本発明においては、線材移動面に対して複数の鋸歯状切削刃を配設する場合に、ピッチの異なる鋸歯状切削刃が、線材移動方向に対して交互に並ぶように配設する。この際、線材移動方向に対してこれらの複数種類の鋸歯状切削刃を配設する間隔は、１２ｃｍ〜２０ｃｍ、好ましくは１５ｃｍ程度とするのがよい。鋸歯状切削刃の間隔が１２ｃｍより狭くなると切削刃からの金属繊維取出しが困難となり、反対に２０ｃｍより広くなると支持ロール間の金属繊維取出し量が減少する。
【００１６】
本発明における排水処理用接触還元材の製造方法では、上記ピッチの異なる複数種類の鋸歯状切削刃として、具体的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内で互いに異なる２種類のピッチを有した鋸歯状切削刃を用いるのがよい。また、これらの２種類の切削刃については、狭い方のピッチ（狭ピッチ）と広い方のピッチ（広ピッチ）とのピッチ比（狭ピッチ／広ピッチ）が、０．６〜０．９の範囲内、好ましくは０．８〜０．９の範囲内となるように構成するのがよい。当該ピッチ比が０．６より小さいと金属繊維の太さが不揃いになる要因となり、反対にピッチ比が０．９より大きいと線材の断線要因となる。
【００１７】
また、上記鋸歯状切削刃について、その材質として、ＷＣ−Ｃｏで代表される炭化物系超硬合金、合金工具鋼からなるハイス等を挙げることができる。炭化物系超硬合金からなる切削刃は、耐久性に優れているため好ましい。
【００１８】
本発明における鋸歯状切削刃は、線材移動面を形成する線材に対し、押し当てられる力を調整することができるようにされているのがよく、線材に対する切削刃の当たり具合を調製することにより、形成される金属繊維の形状、太さ等を任意に変化させることができる。
【００１９】
また、本発明における排水処理用接触還元材の製造方法においては、上記鋸歯状切削刃により鉄系金属製線材を切削する際に発生する摩擦熱を除去するために、空気冷却を行うのがよい。鋸歯状切削刃と線材との摩擦により発生した摩擦熱を除去することができれば特にその方法に制限はなく、具体的には、鋸歯状切削刃及び線材に対して側面により空気を吹き付け、摩擦熱の除去を行う方法を例示することができる。
【００２０】
本発明においては、上記で説明した以外にも鋸歯状切削刃に切削されて残ったスクラップ線材を巻き取るスクラップ巻取りロール、原料となる線材を供給する原料ロール、得られた金属繊維を回収する金属繊維回収装置、線曲げ矯正ロール等のような、一般的に金属繊維を製造するワイヤー切削法に用いられるものを含むことができる。
【００２１】
本発明においては、上記のようにピッチの異なる複数種類の鋸歯状切削刃を、線材移動方向に対して交互に並ぶように配設することにより、異なるピッチを有した複数の切削刃が、それらのピッチに則して切削する線材の切削断面を交互に変化させることができる。即ち、同一ピッチの鋸歯状切削刃を用いた場合では、線材がある一定の部分に集中して局所的に削り取られてしまい、一方では安定した繊維太さを維持することができないのに対し、本発明における金属繊維の製造方法では、複数ピッチの切削刃で線材を削り取るため、線材の切削断面がより平坦となる。その結果、同一ピッチの切削刃で切削する従来のワイヤー切削法と比較して、切削抵抗に抗しきれずに断線する最終断面積をより小さくすることが可能となり、線材のスクラップ率を低減させることができる。また、得られる金属繊維についても一定の太さを維持することができる。
【００２２】
また、上記のように線材の切削断面を平坦にしながら金属繊維を製造することができるため、切削抵抗に対する線材強度が増大し、線材強度を上げるために使用していたマンガン含有率の高い線材に代えて、マンガン含有率をより低減させた線材の使用が可能となる。また、切削抵抗に対する線材強度が増大するため、切削刃との摩擦抵抗を低下させる目的で線材の表面に塗布する潤滑油等の代わりに、空気冷却による摩擦熱の除去により、スクラップ率を可及的に低減させて金属繊維を製造することができる。
【００２３】
上記方法により得られた金属繊維は回収して帯状ロールとして、これを原材料として所定の長さにせん断することで所望の成形体に加工することができる。また、鉄系金属製の線材を用いて製造した金属繊維は、渦巻きロール成形体のように所定の大きさ、形状に成形して金属繊維成形体にすることにより、セレン酸イオン（ＳｅＯ４２−）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ３２−）等の形で溶存するセレン（溶存セレン）、又は溶存セレン及び硫黄酸化物等の種々の酸化性物質を含有する排水に接触させ、この排水中に含まれるこれら有害物質を還元すると共に、自身が酸化されて水酸化鉄の形で析出するセレン含有排水の排水処理用接触還元材として使用することができる。特に、本発明の製造方法によれば、Ｍｎ含有量を低減した鉄系金属製線材の使用や、線材表面への潤滑油塗布を必要とすることなくスクラップ率を可及的に低減せしめて製造することができるため、セレン含有排水の排水処理に好適な排水処理用接触還元材とすることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【００２５】
実施例１
図１及び図２において、本発明の実施例１に係る金属繊維製造装置Ｓが示されている。この金属繊維製造装置Ｓは、左右一対の支持ロール１と、直径３．１ｍｍであって、炭素０．１１重量％、ケイ素０．１９重量％、マンガン０．４４重量％、リン０．０２２重量％及び硫黄０．０１６重量％を含有する炭素鋼線材２を巻きつけた原料ロール３と、左右一対の支持ロール１に上記炭素鋼線材２を複数回巻きつけて形成した線材移動面４と、上記線材移動面４に対して互いにピッチが異なる狭ピッチ鋸歯状切削刃５ａ（狭いピッチ）と広ピッチ鋸歯状切削刃５ｂ（広いピッチ）を押し当て交互に配設した鋸歯状切削刃５と、この鋸歯状切削刃５によって削られ残った炭素鋼線材２をスクラップ線材として巻き取るスクラップ巻取りロール６とから構成されている。尚、上記支持ロール１は、図示外のモーターと連結しており、この支持ロール１の回転により図１及び図２に示した矢線方向に炭素鋼線材２が移動する。また、上記のような金属繊維製造装置Ｓにより製造された金属繊維７は図示外の金属繊維回収装置により回収され、切削後に残った炭素鋼線材２は支持ロール１に同期して一定の張力を維持してスクラップ巻取りロール６により巻き取られる。
【００２６】
上記鋸歯状切削刃５については、その材質がＷＣ−Ｃｏ系超硬合金（炭化物系超合金）からなるものである。また、図３に示したような鋸歯状切削刃５のピッチＸについては、狭ピッチ鋸歯状切削刃５ａを０．２１ｍｍ、広ピッチ鋸歯状切削刃５ｂを０．２５ｍｍとした。これらの鋸歯状切削刃５を上記線材移動面４にそれぞれの間隔ｄを１５ｃｍとして、線材移動方向に対して狭ピッチ鋸歯状切削刃５ａと広ピッチ鋸歯状切削刃５ｂとが交互に並ぶように合計４枚の鋸歯状切削刃５を配設した。また、これらの鋸歯状切削刃５は、上記線材移動面４に対して切込みの力が掛かるように調節した。
【００２７】
このような状態で、炭素鋼線材２が速度６０ｍ／分で移動するように支持ロール１を回転させて金属繊維７を製造した。その結果、この実施例１に係る上記金属繊維製造装置Ｓに原料として供給した炭素鋼線材１２．５ｋｇに対し、回収された金属繊維は１０ｋｇ、スクラップ巻取りロール６に巻き取られた切削後のスクラップ線材は２．５ｋｇであり、供給した炭素鋼線材に対するスクラップ率は２０％であった。
【００２８】
比較例１
上記線材移動面４に配設する鋸歯状切削刃５のピッチＸを４枚すべて０．２５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして金属繊維７を製造した。その結果、上記金属繊維製造装置Ｓに原料として供給した炭素鋼線材１２．５ｋｇに対し、回収された金属繊維は８．５ｋｇ、スクラップ巻取りロール６に巻き取られた切削後のスクラップ線材は４．０ｋｇであり、供給した炭素鋼線材に対するスクラップ率は３２％であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、線材のスクラップ率を可及的に低減させて金属繊維を製造することができ、特に、Ｍｎを含有する高張力鋼材の使用や鋼材表面への潤滑油塗布を必要とすることなく、スクラップ率を可及的に低減せしめることができるため、セレン含有排水の排水処理に好適な排水処理用接触還元材が製造できる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態に係る金属繊維製造装置Ｓを示す正面説明図である。
【図２】図２は、図１に示した金属繊維製造装置Ｓの鋸歯状切削刃５を省いた平面説明図である。
【図３】図３は、金属繊維製造装置Ｓに使用する鋸歯状切削刃５の要部を示す正面説明図である。
【符号の説明】
Ｓ…金属繊維製造装置、１…支持ロール、２…炭素鋼線材、３…原料ロール、４…線材移動面、５…鋸歯状切削刃、５ａ…狭ピッチ鋸歯状切削刃、５ｂ…広ピッチ鋸歯状切削刃、６…スクラップ巻取りロール、７…金属繊維。
【図１】
2004017239.tif 000003
【図２】
2004017239.tif 000004
【図３】
2004017239.tif 000005