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特許7423401破砕ライン、スポンジチタン集合体の製造方法及びチタンインゴットの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-19
(45)【発行日】2024-01-29
(54)【発明の名称】破砕ライン、スポンジチタン集合体の製造方法及びチタンインゴットの製造方法
(51)【国際特許分類】
C22B 34/12 20060101AFI20240122BHJP
C22B 9/04 20060101ALI20240122BHJP
C22B 9/20 20060101ALI20240122BHJP
C22B 9/22 20060101ALI20240122BHJP
B65G 15/42 20060101ALI20240122BHJP
B03C 1/02 20060101ALI20240122BHJP
B03C 1/005 20060101ALI20240122BHJP
B03C 1/00 20060101ALI20240122BHJP
B02C 1/02 20060101ALN20240122BHJP
B02C 4/02 20060101ALN20240122BHJP
【ＦＩ】
C22B34/12 102
C22B9/04
C22B9/20
C22B9/22
B65G15/42 Z
B03C1/02 A
B03C1/02 Z
B03C1/005
B03C1/00 B
B02C1/02 Z
B02C4/02
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020075629
(22)【出願日】2020-04-21
(65)【公開番号】P2021172835
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2022-11-25
(73)【特許権者】
【識別番号】390007227
【氏名又は名称】東邦チタニウム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】中村 裕介
(72)【発明者】
【氏名】中島 英一
【審査官】池田 安希子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１７９７５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１７９２１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２５１０１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－１０３１１５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１９－１６３１６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１２６６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１２０９１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｂ １／００ － ６１／００
Ｂ６５Ｇ １５／３０ － １５／５８
Ｂ０３Ｃ １／０２
Ｂ０３Ｃ １／００５
Ｂ０３Ｃ １／００
Ｂ０２Ｃ １／０２
Ｂ０２Ｃ ４／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スポンジチタンを搬送するベルトコンベアを備える破砕ラインであって、前記ベルトコンベアは、輪状で巻き掛けられる樹脂製のベルト本体と、該ベルト本体の搬送面から立設され、前記スポンジチタンの搬送方向に所定の間隔で設けられる複数の樹脂製の横桟とを有し、
前記複数の樹脂製の横桟に該横桟の外表面の少なくとも一部を被覆する磁性金属からなるカバー部材が設けられる、破砕ライン。
【請求項2】
前記ベルト本体は、傾斜部を有する、請求項１に記載の破砕ライン。
【請求項3】
前記横桟はそれぞれ、前記スポンジチタンの搬送方向に向かって折れ曲がる屈曲部を有し、少なくとも前記複数の樹脂製の横桟の先端から前記屈曲部までの搬送方向の外表面は、前記カバー部材で被覆される、請求項１又は２に記載の破砕ライン。
【請求項4】
前記複数の樹脂製の横桟の外表面の全体は前記カバー部材で被覆される、請求項１～３のいずれか一項に記載の破砕ライン。
【請求項5】
前記磁性金属が、フェライト系ステンレス鋼、炭素鋼、又はフェライト系ステンレス鋼と炭素鋼の組み合わせである、請求項１～４のいずれか一項に記載の破砕ライン。
【請求項6】
前記破砕ラインは、磁選機を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の破砕ライン。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載の破砕ラインを用いて前記スポンジチタンを搬送する工程を含む、スポンジチタン集合体の製造方法。
【請求項8】
請求項７に記載のスポンジチタン集合体の製造方法で得られたスポンジチタン集合体をＶＡＲ法又はＥＢ法により溶解させてチタンインゴットを製造する工程を含む、チタンインゴットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、破砕ライン、スポンジチタン集合体の製造方法及びチタンインゴットの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スポンジチタンは、いわゆるクロール法によって製造されうる。すなわち、金属製還元反応容器内で溶融マグネシウムに四塩化チタンを滴下することで還元反応が起こり、大塊状のスポンジチタン塊が生成される。このスポンジチタン塊は大割シャー等で切断されスポンジチタンとなり、さらに破砕シャー等で破砕されてそのスポンジチタンは小粒になる。
【0003】
スポンジチタン塊を破砕する工程においては、大割シャーや破砕シャー等で破砕されたスポンジチタンを搬送する破砕ラインにベルトコンベアが利用される。このベルトコンベアのベルト本体は通常、スポンジチタンとの接触による炎の発生を抑制するために、樹脂製としている。しかしながら、搬送中のスポンジチタンとベルト本体との接触による摩耗や破損等で生じたベルト本体の樹脂の破片がスポンジチタンに混入する場合がある。スポンジチタンからこのような樹脂の破片等の異物を除去することは容易ではなく、多大な手間及び時間を要する。
【0004】
スポンジチタンからの異物除去に関し、特許文献１には、「磁性体粉末が混練された弾性樹脂製のベルトを用いたベルトコンベアで物品を搬送するに際し、前記物品に混入した前記ベルトの破片を磁選除去することを特徴とする異物除去方法」が提案されている。上記特許文献１の技術においては、ベルトの材質が磁性体の粉末を混錬した弾性樹脂であるので、スポンジチタンに混入した異物を磁選機により選別することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００６－２７３５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
スポンジチタンの破砕ラインのベルトコンベアでは、樹脂製のベルト本体は、スポンジチタンを受け止めながら搬送する。ベルト本体の単位長さ当たりのスポンジチタン搬送量を適切に制御するために、スポンジチタンの搬送方向に沿って所定の間隔で該ベルト本体の搬送面から立設された樹脂製の横桟を有することが望ましいと考えられる。この場合、スポンジチタンをベルトコンベアで搬送する際に、横桟の搬送方向の外表面にスポンジチタンが接触することにより、横桟の摩耗や損耗が生じ、生じた細かな破片がスポンジチタンに混入するという問題がある。上記特許文献１に記載の異物除去方法は磁選機による樹脂破片の除去を効率化するものであるが、異物となる破片の生成量の低減の観点からは改善の余地があった。
【0007】
そこで、本発明は、スポンジチタン中の異物の混入を低減することが可能な破砕ラインを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、スポンジチタンの搬送においてベルト本体の摩耗及び損耗の度合いを確認したところ、ベルト本体の搬送面よりも、当該搬送面に立設した横桟の摩耗ないし損耗が激しいことを確認した。この理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は以下のように考えている。すなわち、横桟により区切られるバケットの内、高い位置のバケットに含まれるスポンジチタンが低い位置のバケットに向けて落下することがある。スポンジチタンは、通常、樹脂より硬いため、この落下の際横桟の先端側、さらには先端側における幅方向中央部が摩耗や損耗により抉れ、凹部が生じると考えられる。
【0009】
そこで、本発明者は、横桟の少なくとも一部を磁性金属からなるカバー部材で被覆することにより、異物である破片の混入を抑制することを見出した。通常、金属は樹脂より硬いため、該金属がスポンジチタンと接触しても発生する破片の量が低減される。さらに、カバー部材は磁性金属であるので、カバー部材の破片がスポンジチタンに混入したとしても、当該破片は磁選機等で容易に取り除くことが可能である。また、ベルト本体の表面は樹脂のままであってもよいことを本発明者は知見した。以上より、スポンジチタンへの異物の混入を低減できる。さらに、破砕ラインのメンテナンス負荷を大きく低減できる。
【0010】
すなわち、本発明は一側面において、スポンジチタンを搬送するベルトコンベアを備える破砕ラインであって、前記ベルトコンベアは、輪状で巻き掛けられる樹脂製のベルト本体と、該ベルト本体の搬送面から立設され、前記スポンジチタンの搬送方向に所定の間隔で設けられる複数の樹脂製の横桟とを有し、前記複数の樹脂製の横桟に該横桟の外表面の少なくとも一部を被覆する磁性金属からなるカバー部材が設けられる、破砕ラインである。
【0011】
本発明に係る破砕ラインの一実施形態において、前記ベルト本体は、傾斜部を有する。
【0012】
本発明に係る破砕ラインの一実施形態において、前記横桟はそれぞれ、前記スポンジチタンの搬送方向に向かって折れ曲がる屈曲部を有し、少なくとも前記複数の樹脂製の横桟の先端から前記屈曲部までの搬送方向の外表面は、前記カバー部材で被覆される。
【0013】
本発明に係る破砕ラインの一実施形態において、前記複数の樹脂製の横桟の外表面の全体は前記カバー部材で被覆される。
【0014】
本発明に係る破砕ラインの一実施形態において、前記磁性金属が、フェライト系ステンレス鋼及び／又は炭素鋼である
【0015】
本発明に係る破砕ラインの一実施形態において、当該破砕ラインは、磁選機を更に備える。
【0016】
また、本発明は別の側面において、上記いずれかの破砕ラインを用いて前記スポンジチタンを搬送する工程を含む、スポンジチタン集合体の製造方法である。
【0017】
更に、本発明は別の側面において、上記のスポンジチタン集合体の製造方法で得られたスポンジチタン集合体をＶＡＲ法又はＥＢ法により溶解させてチタンインゴットを製造する工程を含む、チタンインゴットの製造方法である。
【発明の効果】
【0018】
本発明の一実施形態によれば、スポンジチタン中の異物の混入を低減することできる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1A】本発明の一実施形態に係る破砕ラインを示す概略断面図である。
【図1B】本発明の一実施形態に係る破砕ラインのベルトコンベアの外観概略を示す部分拡大平面図である。
【図2A】本発明の一実施形態に係る破砕ラインに備わる横桟の一例を示す部分拡大断面図である。
【図2B】本発明の一実施形態に係る破砕ラインに備わる横桟の他の例を示す部分拡大断面図である。
【図2C】本発明の一実施形態に係る破砕ラインに備わる横桟の他の例を示す部分拡大断面図である。
【図2D】本発明の一実施形態に係る破砕ラインに備わる横桟の他の例を示す部分拡大断面図である。
【図2E】本発明の一実施形態に係る破砕ラインに備わる横桟の他の例を示す部分拡大断面図である。
【図2F】本発明の一実施形態に係る破砕ラインに備わる横桟の他の例を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明は以下に説明する各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除して発明を形成してもよい。図１Ａにおいては、「上方」は、第１ベルトコンベア４００の平面を視認できる側（鉛直方向における上側）を意味する。「下方」は、第１ベルトコンベア４００の平面と反対の底面を視認できる側（鉛直方向における下側）を意味する。図１においては、「搬送方向」は、第１プーリ４１１から第２プーリ４１２に向かう方向を意味する。本明細書において、「上流」は、破砕ラインのベルトコンベアにスポンジチタンが供給される側を意味し、「下流」は、破砕ラインのベルトコンベアでスポンジチタンが搬出される側を意味する。
なお、図１Ａでは、搬送方向に沿ってベルト本体４１０の搬送面４１０ａ（図１Ｂ参照）に立設されて配置された一対の側壁４３０（図１Ｂ参照）を示していないが、これは理解を容易にするために省略したものである。
なお、図１Ａでは、搬送方向に沿ってベルト本体４１０の搬送面４１０ａ（図１Ｂ参照）に立設されて配置された一対の側壁４３０（図１Ｂ参照）を示していないが、これは理解を容易にするために省略したものである。
【0021】
［１．破砕ライン］
図１に示す破砕ライン１００は、大割プレス（不図示）と、大割プレスで切断されたスポンジチタンが導入される第１破砕シャー２００と、第１破砕シャー２００で破砕されたスポンジチタンを所定の粒径サイズに分級する第１篩機構３００と、第１篩機構３００で分級されたスポンジチタンを搬送する第１ベルトコンベア４００と、第１ベルトコンベア４００で搬送されたスポンジチタンが投入される第１シュート５００とを備える。前記大割プレスは、通常破砕ラインに含まれる構成であるが、別途設置することとしてもよい。当該破砕ライン１００は、図示しない磁選機、ジョークラッシャー、ダブルロールクラッシャー等を更に備えてよい。以下、各構成要素について図面を使用しながら説明する。なお、破砕ラインに備えられる破砕シャー、篩機構及びベルトコンベアは、１つでもよく、複数でもよい。また、１の破砕シャーと１の篩機構と１のベルトコンベアとを１組とした場合、破砕ラインは、複数組の破砕シャー等を備えてよく、例えば４組の破砕シャー（第１～４破砕シャー）と篩機構（第１～４篩機構）とコンベア（第１～４コンベア）を備えてよい。このとき、下流側に配置される第２～４破砕シャー、第２～４篩機構、及び第２～４ベルトコンベアはそれぞれ、上流側に配置される第１破砕シャー、第１篩機構及び第１コンベアと同様の構成としてよいので、説明を割愛する。破砕ライン１００においては破砕工程の最終段階までにカバー部材から生じた異物を除去できればよく、例えば４組目のベルトコンベアに磁選機を備えればよい。すなわち、１組目のベルトコンベアと２組目の破砕シャーとの間、２組目のベルトコンベアと３組目の破砕シャーとの間、３組目のベルトコンベアと４組目の破砕シャーとの間、適宜設置されたジョークラッシャーやダブルロールクラッシャーの下流には磁選機を配置しなくてよい。但し、破砕ライン１００は磁選機を複数備えてもよく、その設置場所は適宜選択可能である。なお、篩機構は常に篩別を行う必要はない。篩別不要の判断となった場合、スポンジチタンは篩機構を通過する。
図１に示す破砕ライン１００は、大割プレス（不図示）と、大割プレスで切断されたスポンジチタンが導入される第１破砕シャー２００と、第１破砕シャー２００で破砕されたスポンジチタンを所定の粒径サイズに分級する第１篩機構３００と、第１篩機構３００で分級されたスポンジチタンを搬送する第１ベルトコンベア４００と、第１ベルトコンベア４００で搬送されたスポンジチタンが投入される第１シュート５００とを備える。前記大割プレスは、通常破砕ラインに含まれる構成であるが、別途設置することとしてもよい。当該破砕ライン１００は、図示しない磁選機、ジョークラッシャー、ダブルロールクラッシャー等を更に備えてよい。以下、各構成要素について図面を使用しながら説明する。なお、破砕ラインに備えられる破砕シャー、篩機構及びベルトコンベアは、１つでもよく、複数でもよい。また、１の破砕シャーと１の篩機構と１のベルトコンベアとを１組とした場合、破砕ラインは、複数組の破砕シャー等を備えてよく、例えば４組の破砕シャー（第１～４破砕シャー）と篩機構（第１～４篩機構）とコンベア（第１～４コンベア）を備えてよい。このとき、下流側に配置される第２～４破砕シャー、第２～４篩機構、及び第２～４ベルトコンベアはそれぞれ、上流側に配置される第１破砕シャー、第１篩機構及び第１コンベアと同様の構成としてよいので、説明を割愛する。破砕ライン１００においては破砕工程の最終段階までにカバー部材から生じた異物を除去できればよく、例えば４組目のベルトコンベアに磁選機を備えればよい。すなわち、１組目のベルトコンベアと２組目の破砕シャーとの間、２組目のベルトコンベアと３組目の破砕シャーとの間、３組目のベルトコンベアと４組目の破砕シャーとの間、適宜設置されたジョークラッシャーやダブルロールクラッシャーの下流には磁選機を配置しなくてよい。但し、破砕ライン１００は磁選機を複数備えてもよく、その設置場所は適宜選択可能である。なお、篩機構は常に篩別を行う必要はない。篩別不要の判断となった場合、スポンジチタンは篩機構を通過する。
【0022】
（大割プレス）
大割プレスは、金属製還元反応容器内で溶融マグネシウムに四塩化チタンを滴下することで起こる反応により生成されたスポンジチタン塊を切断する。これにより、スポンジチタンが得られる。なお、この大割プレスで生成するスポンジチタンのうち不純物含有量が多いものは次工程に送らず廃棄等の対応としてもよい。
大割プレスは、金属製還元反応容器内で溶融マグネシウムに四塩化チタンを滴下することで起こる反応により生成されたスポンジチタン塊を切断する。これにより、スポンジチタンが得られる。なお、この大割プレスで生成するスポンジチタンのうち不純物含有量が多いものは次工程に送らず廃棄等の対応としてもよい。
【0023】
（第１破砕シャー）
第１破砕シャー２００は、例えば、大割プレスでスポンジチタン塊を切断して得られたスポンジチタンを更に破砕する。第１破砕シャー２００は、大割プレスで切断されたスポンジチタンが所定の粒径となるように、スポンジチタンを切断するものである。複数の破砕シャーを備える破砕ライン１００においては、第１破砕シャー２００で破砕されたスポンジチタンとその第１破砕シャーよりも破砕ライン１００の下流側に配置された破砕シャーで破砕されたスポンジチタンとを比べると、下流側の破砕シャーで破砕されたスポンジチタンの粒径が小さいものとなる。つまり、破砕シャーを通るたびに、徐々に粒径の小さいスポンジチタンになる。
第１破砕シャー２００は、例えば、大割プレスでスポンジチタン塊を切断して得られたスポンジチタンを更に破砕する。第１破砕シャー２００は、大割プレスで切断されたスポンジチタンが所定の粒径となるように、スポンジチタンを切断するものである。複数の破砕シャーを備える破砕ライン１００においては、第１破砕シャー２００で破砕されたスポンジチタンとその第１破砕シャーよりも破砕ライン１００の下流側に配置された破砕シャーで破砕されたスポンジチタンとを比べると、下流側の破砕シャーで破砕されたスポンジチタンの粒径が小さいものとなる。つまり、破砕シャーを通るたびに、徐々に粒径の小さいスポンジチタンになる。
【0024】
（第１篩機構）
第１篩機構３００は、第１破砕シャー２００の下方に配置されている。第１篩機構３００は、通常、第１破砕シャー２００で破砕されたスポンジチタンを所定の粒径以下となるように分級するが、スポンジチタンを分級せずに第１ベルトコンベア４００側に単に通過させることもある。
第１篩機構３００は、第１破砕シャー２００の下方に配置されている。第１篩機構３００は、通常、第１破砕シャー２００で破砕されたスポンジチタンを所定の粒径以下となるように分級するが、スポンジチタンを分級せずに第１ベルトコンベア４００側に単に通過させることもある。
【0025】
（第１ベルトコンベア）
第１ベルトコンベア４００の一端部（上流側の端部）は、図１Ａに示すように、第１篩機構３００の下方に配置されている。第１ベルトコンベア４００は、第１篩機構３００を通過したスポンジチタンを搬送する。
第１ベルトコンベア４００の一端部（上流側の端部）は、図１Ａに示すように、第１篩機構３００の下方に配置されている。第１ベルトコンベア４００は、第１篩機構３００を通過したスポンジチタンを搬送する。
【0026】
当該第１ベルトコンベア４００は、一端部に配置された第１プーリ４１１及び該一端部と反対側の他端部（下流側の端部）に配置された第２プーリの４１２間に輪状に巻き掛けられたベルト本体４１０と、図１Ｂに示すように、該ベルト本体４１０の搬送面４１０ａ上に設けた複数の横桟４２０と、搬送方向に沿って搬送面４１０ａの側部に設けた一対の側壁４３０とを備える。なお、第１ベルトコンベア４００は側壁４３０がなくてもスポンジチタンを搬送することが可能である。よって、側壁４３０は第１ベルトコンベア４００における必須の構成ではない。
なお、この第１ベルトコンベア４００では、ベルト本体４１０の内側で後述する第１平坦部４５１と傾斜部４５２との間に、ベルト本体４１０の向きを水平方向から傾斜する方向に変更させる第３プーリ４１３が配置され、また、傾斜部４５２と第２平坦部４５３との間に、ベルト本体４１０の向きを当該傾斜方向から水平方向に変更させる第４プーリ４１４が配置されている。
なお、この第１ベルトコンベア４００では、ベルト本体４１０の内側で後述する第１平坦部４５１と傾斜部４５２との間に、ベルト本体４１０の向きを水平方向から傾斜する方向に変更させる第３プーリ４１３が配置され、また、傾斜部４５２と第２平坦部４５３との間に、ベルト本体４１０の向きを当該傾斜方向から水平方向に変更させる第４プーリ４１４が配置されている。
【0027】
（ベルト本体）
ベルト本体４１０は、第１平坦部４５１と、第２平坦部４５３と、第１平坦部４５１及び第２平坦部４５３の間の傾斜部４５２とを有する。傾斜部４５２は、スポンジチタンを搬送する方向（搬送方向）に向かうに従ってスポンジチタンを次第に上昇させるようにベルト本体４１０を傾斜させている。当該構成により空間を立体的に活用でき、平坦部のみのベルト本体からなるベルトコンベアと比べて、限られた空間においても多くの破砕シャーを破砕ラインに設置可能である。
なお、ベルト本体４１０は、樹脂製である。この樹脂としては耐摩耗性樹脂であることが好ましく、一般に加硫ゴムや熱可塑性樹脂が使用される。ベルト本体４１０の樹脂は、耐摩耗性等の向上という観点から、無機フィラーを適宜添加したものでもよい。通常、ベルト本体４１０の表面は樹脂が露出している。すなわち、スポンジチタンはベルト本体４１０と接触可能である。
ベルト本体４１０は、第１平坦部４５１と、第２平坦部４５３と、第１平坦部４５１及び第２平坦部４５３の間の傾斜部４５２とを有する。傾斜部４５２は、スポンジチタンを搬送する方向（搬送方向）に向かうに従ってスポンジチタンを次第に上昇させるようにベルト本体４１０を傾斜させている。当該構成により空間を立体的に活用でき、平坦部のみのベルト本体からなるベルトコンベアと比べて、限られた空間においても多くの破砕シャーを破砕ラインに設置可能である。
なお、ベルト本体４１０は、樹脂製である。この樹脂としては耐摩耗性樹脂であることが好ましく、一般に加硫ゴムや熱可塑性樹脂が使用される。ベルト本体４１０の樹脂は、耐摩耗性等の向上という観点から、無機フィラーを適宜添加したものでもよい。通常、ベルト本体４１０の表面は樹脂が露出している。すなわち、スポンジチタンはベルト本体４１０と接触可能である。
【0028】
（横桟）
複数の横桟４２０は、ベルト本体４１０の搬送面４１０ａから立設されスポンジチタンの搬送方向に所定の間隔で設けられる。横桟４２０の設置方式は適宜選択可能であり、ベルト本体４１０に嵌め込む形式で設けられてもよいし、ベルト本体４１０と一体型として設けられてもよい。搬送面４１０ａ上には、隣り合う横桟４２０と側壁４３０とで区画される空間として、スポンジチタンが配置されるバケット４１５が設けられる。複数の横桟４２０は、樹脂製である。この樹脂としては耐摩耗性樹脂であることが好ましく、一般に加硫ゴムや熱可塑性樹脂が使用される。横桟４２０とベルト本体４１０がいずれも樹脂製であるためこれらの硬さの差は比較的小さい。よって、破砕ライン１００を連続操業としても横桟４２０とベルト本体４１０との結合部の損傷を良好に回避できる。該結合部は、横桟４２０とベルト本体４１０とが一体型であれば、例えば図２Ａに示す基端４２４に相当し、或いは、横桟４２０をベルト本体４１０に嵌め込む形式であれば、横桟４２０の基端４２４から一定の距離をおいて位置する幅を持った領域に相当する。なお、横桟４２０の樹脂は、耐摩耗性等の向上という観点から、無機フィラーを適宜添加したものであってもよい。
複数の横桟４２０は、ベルト本体４１０の搬送面４１０ａから立設されスポンジチタンの搬送方向に所定の間隔で設けられる。横桟４２０の設置方式は適宜選択可能であり、ベルト本体４１０に嵌め込む形式で設けられてもよいし、ベルト本体４１０と一体型として設けられてもよい。搬送面４１０ａ上には、隣り合う横桟４２０と側壁４３０とで区画される空間として、スポンジチタンが配置されるバケット４１５が設けられる。複数の横桟４２０は、樹脂製である。この樹脂としては耐摩耗性樹脂であることが好ましく、一般に加硫ゴムや熱可塑性樹脂が使用される。横桟４２０とベルト本体４１０がいずれも樹脂製であるためこれらの硬さの差は比較的小さい。よって、破砕ライン１００を連続操業としても横桟４２０とベルト本体４１０との結合部の損傷を良好に回避できる。該結合部は、横桟４２０とベルト本体４１０とが一体型であれば、例えば図２Ａに示す基端４２４に相当し、或いは、横桟４２０をベルト本体４１０に嵌め込む形式であれば、横桟４２０の基端４２４から一定の距離をおいて位置する幅を持った領域に相当する。なお、横桟４２０の樹脂は、耐摩耗性等の向上という観点から、無機フィラーを適宜添加したものであってもよい。
【0029】
一実施形態に係る図２Ａに示す横桟４２０はそれぞれ、ベルト本体４１０の搬送面４１０ａから略垂直方向に延びる。さらに、横桟４２０はそれぞれスポンジチタンの搬送方向の前方側に向かって折曲する屈曲部４２３を有する。そうすることで、ベルト本体４１０の傾斜部４５２で上方に向かって搬送されているスポンジチタンの落下を低減できる。このとき、スポンジチタンの搬送方向の前方側であって、横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ａとベルト本体４１０の搬送面４１０ａ（図２Ａの点線は搬送面４１０ａに平行である）とのなす角θは、０～７０°であればよい。
【0030】
（カバー部材）
複数の横桟４２０の外表面４２１の少なくとも一部は、磁性金属からなるカバー部材４２５で被覆されている。そうすることで、カバー部材４２５で覆われた部位をスポンジチタンとの接触から保護することができて、磁選機で除去できないような異物を生じさせる摩耗や損耗を抑制することができる。また、カバー部材４２５が磁性金属からなるので、カバー部材４２５とスポンジチタンとの接触によりカバー部材４２５の破片が発生してバケット４１５内に混入しても、当該破片は磁選機で選別して除去することが可能である。なお、本発明において、カバー部材４２５には、磁性金属の他に、カバー部材４２５の特性に影響を及ぼさない、微量の不可避不純物が含まれる場合がある。
複数の横桟４２０の外表面４２１の少なくとも一部は、磁性金属からなるカバー部材４２５で被覆されている。そうすることで、カバー部材４２５で覆われた部位をスポンジチタンとの接触から保護することができて、磁選機で除去できないような異物を生じさせる摩耗や損耗を抑制することができる。また、カバー部材４２５が磁性金属からなるので、カバー部材４２５とスポンジチタンとの接触によりカバー部材４２５の破片が発生してバケット４１５内に混入しても、当該破片は磁選機で選別して除去することが可能である。なお、本発明において、カバー部材４２５には、磁性金属の他に、カバー部材４２５の特性に影響を及ぼさない、微量の不可避不純物が含まれる場合がある。
【0031】
図２Ａ～図２Ｅに、カバー部材４２５、４２６、４２７、４２８、４２９の具体例をそれぞれ示す。
図２Ａに示すカバー部材４２５は、樹脂製の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの横桟４２０の外表面４２１ａを被覆するように設けられている。バケット４１５内に積載されたスポンジチタンのうち、その積まれた上方に位置する（すなわち、ベルト本体４１０表面から離れて位置する）スポンジチタンが、特に傾斜部４５２で第１ベルトコンベア４００の振動により変位しやすい。傾斜部４５２では上方側のバケット４１５から下方側のバケット４１５にスポンジチタンが落下することがあり、この際、スポンジチタンが樹脂製の横桟４２０と接触すると横桟４２０から樹脂製の破片などが生じうる。当該カバー部材４２５においては、横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ａを覆うカバー部材４２５を設けることにより、バケット４１５内に積まれた上方に位置する変位しやすいスポンジチタンとの衝突する頻度が高い当該外表面４２１ａが保護されるので、スポンジチタンへの横桟４２０の破片の混入を低減することができる。さらに、仮にカバー部材４２５から異物となる破片が生じたとしても、磁選機により容易に除去可能である。
一方、横桟４２０の屈曲部４２３から基端４２４までの横桟４２０の外表面４２１ｂは、バケット４１５内の下方のスポンジチタンが変位しにくいことから、当該スポンジチタンとの衝突があまり起こらない。そのため、図２Ａに示すカバー部材４２５は、横桟４２０の屈曲部４２３から基端４２４までの横桟４２０の外表面４２１ｂを覆わないものとしている。なお、カバー部材４２５が、図２Ａに示すように、横桟４２０の外表面４２１ａを含む先端４２２の部分を包み込むキャップ状である場合、該外表面４２１ａとカバー部材４２５の内面４２５ａとの間にクリアランスを設けてもよい。
また、図２Ｂに示すカバー部材４２６は、樹脂製の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの横桟４２０の外表面４２１ａを被覆するように設けられ、搬送方向と反対側の横桟４２０の基端４２４から屈曲部４２３までの外表面４２１ｃの一部を被覆している。ここで、横桟４２０の外表面４２１ｃをカバー部材４２６で被覆する範囲については、下記の関係式（１）を満たせばよい。なお、第１屈曲点４２３ａは、外表面４２１ｃと、搬送方向と反対側の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ｄとの連結部が該当する。
０．１≦Ｈ１／Ｈ２≦０．５・・・関係式（１）
Ｈ１：横桟の第１屈曲点から横桟の基端側のカバー部材の先端部までの最短距離
Ｈ２：横桟の第１屈曲点から横桟の基端までの最短距離
また、図２Ｃに示すカバー部材４２７は、少なくとも樹脂製の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの搬送方向の外表面４２１ａだけを被覆している。そうすることで、カバー部材４２７を小さくしつつ、横桟４２０の破片の混入を低減可能である。このとき、該外表面４２１ａとカバー部材４２７とは、公知の処理、例えば、磁性金属製のビス等を使用する機械的な係合、化学処理又はレーザー処理で接合すればよい。このような横桟とカバー部材との接合方法は他の実施形態においても採用可能である。
また、図２Ｄに示すカバー部材４２８は、樹脂製の横桟４２０の基端４２４側から先端４２２までの外表面４２１全体を被覆する。そうすることで、スポンジチタンが搬送中に横桟４２０と接触しないので、スポンジチタンへの横桟４２０の破片の混入をより確実に低減可能である。なお、ベルト本体４１０と横桟４２０がともに樹脂製であるため、これらの結合部において硬さの顕著な相違がなく、ベルト本体４１０および横桟４２０の寿命が長くなる。
また、図２Ｅに示すカバー部材４２９は、樹脂製の横桟４２０の屈曲部４２３から先端４２２までの搬送方向の外表面４２１ａを被覆し、かつ搬送方向の横桟の屈曲部４２３から横桟４２０の基端４２４までの外表面４２１ｂの一部を被覆する。ここで、横桟４２０の外表面４２１ｂをカバー部材４２９で被覆する範囲については、下記の関係式（２）を満たせばよい。なお、第２屈曲点４２３ｂは、外表面４２１ａと外表面４２１ｂとの連結部が該当する。
０．０≦Ｈ３／Ｈ４≦１．０・・・関係式（２）
Ｈ３：横桟の第２屈曲点から横桟の基端側のカバー部材の端部までの最短距離
Ｈ４：横桟の第２屈曲点から横桟の基端までの最短距離
更に、図２Ｆに示す横桟４２０は、屈曲部４２３（図２Ａ～Ｅ参照。）を有しないものであって、該横桟４２０の外表面４２１の少なくとも一部を被覆するカバー部材４２５が設けられる。ここで、横桟４２０の外表面４２１をカバー部材４２５で被覆する範囲については、下記の関係式（３）を満たせばよい。
０．６≦Ｈ５／Ｈ６≦１．０・・・関係式（３）
Ｈ５：横桟の先端から横桟の基端側のカバー部材の端部までの最短距離
Ｈ６：横桟の基端から先端までの最短距離
図２Ａに示すカバー部材４２５は、樹脂製の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの横桟４２０の外表面４２１ａを被覆するように設けられている。バケット４１５内に積載されたスポンジチタンのうち、その積まれた上方に位置する（すなわち、ベルト本体４１０表面から離れて位置する）スポンジチタンが、特に傾斜部４５２で第１ベルトコンベア４００の振動により変位しやすい。傾斜部４５２では上方側のバケット４１５から下方側のバケット４１５にスポンジチタンが落下することがあり、この際、スポンジチタンが樹脂製の横桟４２０と接触すると横桟４２０から樹脂製の破片などが生じうる。当該カバー部材４２５においては、横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ａを覆うカバー部材４２５を設けることにより、バケット４１５内に積まれた上方に位置する変位しやすいスポンジチタンとの衝突する頻度が高い当該外表面４２１ａが保護されるので、スポンジチタンへの横桟４２０の破片の混入を低減することができる。さらに、仮にカバー部材４２５から異物となる破片が生じたとしても、磁選機により容易に除去可能である。
一方、横桟４２０の屈曲部４２３から基端４２４までの横桟４２０の外表面４２１ｂは、バケット４１５内の下方のスポンジチタンが変位しにくいことから、当該スポンジチタンとの衝突があまり起こらない。そのため、図２Ａに示すカバー部材４２５は、横桟４２０の屈曲部４２３から基端４２４までの横桟４２０の外表面４２１ｂを覆わないものとしている。なお、カバー部材４２５が、図２Ａに示すように、横桟４２０の外表面４２１ａを含む先端４２２の部分を包み込むキャップ状である場合、該外表面４２１ａとカバー部材４２５の内面４２５ａとの間にクリアランスを設けてもよい。
また、図２Ｂに示すカバー部材４２６は、樹脂製の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの横桟４２０の外表面４２１ａを被覆するように設けられ、搬送方向と反対側の横桟４２０の基端４２４から屈曲部４２３までの外表面４２１ｃの一部を被覆している。ここで、横桟４２０の外表面４２１ｃをカバー部材４２６で被覆する範囲については、下記の関係式（１）を満たせばよい。なお、第１屈曲点４２３ａは、外表面４２１ｃと、搬送方向と反対側の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ｄとの連結部が該当する。
０．１≦Ｈ１／Ｈ２≦０．５・・・関係式（１）
Ｈ１：横桟の第１屈曲点から横桟の基端側のカバー部材の先端部までの最短距離
Ｈ２：横桟の第１屈曲点から横桟の基端までの最短距離
また、図２Ｃに示すカバー部材４２７は、少なくとも樹脂製の横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの搬送方向の外表面４２１ａだけを被覆している。そうすることで、カバー部材４２７を小さくしつつ、横桟４２０の破片の混入を低減可能である。このとき、該外表面４２１ａとカバー部材４２７とは、公知の処理、例えば、磁性金属製のビス等を使用する機械的な係合、化学処理又はレーザー処理で接合すればよい。このような横桟とカバー部材との接合方法は他の実施形態においても採用可能である。
また、図２Ｄに示すカバー部材４２８は、樹脂製の横桟４２０の基端４２４側から先端４２２までの外表面４２１全体を被覆する。そうすることで、スポンジチタンが搬送中に横桟４２０と接触しないので、スポンジチタンへの横桟４２０の破片の混入をより確実に低減可能である。なお、ベルト本体４１０と横桟４２０がともに樹脂製であるため、これらの結合部において硬さの顕著な相違がなく、ベルト本体４１０および横桟４２０の寿命が長くなる。
また、図２Ｅに示すカバー部材４２９は、樹脂製の横桟４２０の屈曲部４２３から先端４２２までの搬送方向の外表面４２１ａを被覆し、かつ搬送方向の横桟の屈曲部４２３から横桟４２０の基端４２４までの外表面４２１ｂの一部を被覆する。ここで、横桟４２０の外表面４２１ｂをカバー部材４２９で被覆する範囲については、下記の関係式（２）を満たせばよい。なお、第２屈曲点４２３ｂは、外表面４２１ａと外表面４２１ｂとの連結部が該当する。
０．０≦Ｈ３／Ｈ４≦１．０・・・関係式（２）
Ｈ３：横桟の第２屈曲点から横桟の基端側のカバー部材の端部までの最短距離
Ｈ４：横桟の第２屈曲点から横桟の基端までの最短距離
更に、図２Ｆに示す横桟４２０は、屈曲部４２３（図２Ａ～Ｅ参照。）を有しないものであって、該横桟４２０の外表面４２１の少なくとも一部を被覆するカバー部材４２５が設けられる。ここで、横桟４２０の外表面４２１をカバー部材４２５で被覆する範囲については、下記の関係式（３）を満たせばよい。
０．６≦Ｈ５／Ｈ６≦１．０・・・関係式（３）
Ｈ５：横桟の先端から横桟の基端側のカバー部材の端部までの最短距離
Ｈ６：横桟の基端から先端までの最短距離
【0032】
磁性金属としては磁性を帯びている金属又は合金であれば良い。なお、カバー部材全体を単独の金属又は合金で形成してもよく、複数の金属や合金を組合せて形成してもよい。磁性金属として、例えば、高い機械強度を有する観点から炭素鋼等が挙げられる。また、磁性金属として、高い機械強度及び防錆性という観点から例えばフェライト系ステンレス鋼等が挙げられる。ステンレス鋼のうち、非磁性であるオーステナイト系ステンレス鋼は上記磁性金属には該当しない。
【0033】
（ジョークラッシャー、ダブルロールクラッシャー）
破砕シャーで破砕されたスポンジチタンは、スポンジチタンの形状を整えるため、ジョークラッシャーやダブルロールクラッシャー（図示省略）での処理に供されてよい。
破砕シャーで破砕されたスポンジチタンは、スポンジチタンの形状を整えるため、ジョークラッシャーやダブルロールクラッシャー（図示省略）での処理に供されてよい。
【0034】
（磁選機）
磁選機は、該磁選機内の磁力により磁性金属材料を含む破片を選別するものであり、破砕ライン１００では、スポンジチタンから、カバー部材４２５、４２６、４２７、４２８、４２９の磁性金属を含む破片や、大割シャー若しくは第１破砕シャー２００の刃の磁性金属材料を含む破片等を取り除く。磁選機は、破砕ライン１００の最下流側に配置すればよい。例えば、磁選機は、最下流側のベルトコンベアの直上、又はシュートの排出口に配置する。
磁選機は、該磁選機内の磁力により磁性金属材料を含む破片を選別するものであり、破砕ライン１００では、スポンジチタンから、カバー部材４２５、４２６、４２７、４２８、４２９の磁性金属を含む破片や、大割シャー若しくは第１破砕シャー２００の刃の磁性金属材料を含む破片等を取り除く。磁選機は、破砕ライン１００の最下流側に配置すればよい。例えば、磁選機は、最下流側のベルトコンベアの直上、又はシュートの排出口に配置する。
【0035】
［２．スポンジチタン集合体の製造方法］
本発明に係るスポンジチタン集合体の製造方法の一実施形態によれば、異物の混入が低減されたスポンジチタン集合体が得られる。当該スポンジチタン集合体の製造方法は、金属製還元反応容器内で溶融マグネシウムに四塩化チタンを滴下することで反応が起こり、大塊状のスポンジチタン塊を生成する還元工程と、先述した破砕ライン１００を用いてスポンジチタンを粒状のスポンジチタンに破砕する破砕工程とを含む。なお、上述した構成と重複する説明については割愛する。
本発明に係るスポンジチタン集合体の製造方法の一実施形態によれば、異物の混入が低減されたスポンジチタン集合体が得られる。当該スポンジチタン集合体の製造方法は、金属製還元反応容器内で溶融マグネシウムに四塩化チタンを滴下することで反応が起こり、大塊状のスポンジチタン塊を生成する還元工程と、先述した破砕ライン１００を用いてスポンジチタンを粒状のスポンジチタンに破砕する破砕工程とを含む。なお、上述した構成と重複する説明については割愛する。
【0036】
［３．チタンインゴットの製造方法］
本発明に係るチタンインゴットの製造方法の一実施形態においては、先述したスポンジチタン集合体の製造方法で得られたスポンジチタン集合体をＶＡＲ法又はＥＢ法により溶解させてチタンインゴットを製造する。なお、上述した構成と重複する説明については割愛する。
本発明に係るチタンインゴットの製造方法の一実施形態においては、先述したスポンジチタン集合体の製造方法で得られたスポンジチタン集合体をＶＡＲ法又はＥＢ法により溶解させてチタンインゴットを製造する。なお、上述した構成と重複する説明については割愛する。
【実施例】
【0037】
本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。以下の実施例の記載は、あくまで本発明の技術的内容の理解を容易とするための具体例であり、本発明の技術的範囲はこれらの具体例によって制限されるものではない。
【0038】
［実施例１］
実施例１においては、スポンジチタンを製造するにあたり、大割シャーと、第１～４破砕シャーと、第１～４篩機構と、第１～４ベルトコンベア、磁選機とを備える破砕ラインを敷地内に設置した。破砕シャー、篩機構、ベルトコンベアを１組とし、ベルトコンベアと破砕シャーの間にはシュートを設置した。磁選機は第４ベルトコンベア下流直上に設置した。第１～４ベルトコンベアにおいては、図２Ａに示すように、フェライト系ステンレス鋼からなるカバー部材４２５を、各横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ａが被覆されるように設けた。屈曲部４２３については、外表面４２１ａとベルト本体の搬送面とのなす角度θが６５°であった。
実施例１においては、スポンジチタンを製造するにあたり、大割シャーと、第１～４破砕シャーと、第１～４篩機構と、第１～４ベルトコンベア、磁選機とを備える破砕ラインを敷地内に設置した。破砕シャー、篩機構、ベルトコンベアを１組とし、ベルトコンベアと破砕シャーの間にはシュートを設置した。磁選機は第４ベルトコンベア下流直上に設置した。第１～４ベルトコンベアにおいては、図２Ａに示すように、フェライト系ステンレス鋼からなるカバー部材４２５を、各横桟４２０の先端４２２から屈曲部４２３までの外表面４２１ａが被覆されるように設けた。屈曲部４２３については、外表面４２１ａとベルト本体の搬送面とのなす角度θが６５°であった。
【0039】
このような破砕ラインを用いて、還元工程で生成されたスポンジチタン塊を大割後に破砕する操業を２年間実施した。操業中、作業者は、磁選機通過後のスポンジチタンを目視で検査した。その結果、該スポンジチタンへの異物の混入が確認された件数は、０件であった。
【0040】
［比較例１］
比較例１では、横桟にカバー部材を設けなかった点を除いて実施例１と同様に操業し、その間にスポンジチタンへの異物の混入を作業者が目視で検査した。その結果、２年間の操業において、該スポンジチタンへの異物の混入が確認された件数は、３８件であった。該異物は樹脂であり磁選機による除去は困難であった。異物混入が確認されたロット、さらにその前後の適宜のロットについてスポンジチタン中に異物混入がないか目視での検査が必要となった。この目視検査は異物混入発見１回あたり８時間を要した。
比較例１では、横桟にカバー部材を設けなかった点を除いて実施例１と同様に操業し、その間にスポンジチタンへの異物の混入を作業者が目視で検査した。その結果、２年間の操業において、該スポンジチタンへの異物の混入が確認された件数は、３８件であった。該異物は樹脂であり磁選機による除去は困難であった。異物混入が確認されたロット、さらにその前後の適宜のロットについてスポンジチタン中に異物混入がないか目視での検査が必要となった。この目視検査は異物混入発見１回あたり８時間を要した。
【0041】
（実施例による考察）
実施例１は、比較例１と比べて、異物の混入がほとんど確認されなかった。この理由としては、実施例１では、ベルトコンベアで搬送中のスポンジチタンが横桟４２０と直接衝突せずに、カバー部材４２５に衝突し、その衝突によるカバー部材４２５の破片は磁選機で除去されたためと考えられる。
実施例１は、比較例１と比べて、異物の混入がほとんど確認されなかった。この理由としては、実施例１では、ベルトコンベアで搬送中のスポンジチタンが横桟４２０と直接衝突せずに、カバー部材４２５に衝突し、その衝突によるカバー部材４２５の破片は磁選機で除去されたためと考えられる。
【符号の説明】
【0042】
１００ 破砕ライン
２００ 第１破砕シャー
３００ 第１篩機構
４００ 第１ベルトコンベア
４１０ ベルト本体
４１０ａ 搬送面
４１１ 第１プーリ
４１２ 第２プーリ
４１３ 第３プーリ
４１４ 第４プーリ
４１５ バケット
４２０ 横桟
４２１、４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄ 外表面
４２２ 先端
４２３ 屈曲部
４２３ａ 第１屈曲点
４２３ｂ 第２屈曲点
４２４ 基端
４２５、４２６、４２７、４２８、４２９ カバー部材
４３０ 側壁
４５１ 第１平坦部
４５２ 傾斜部
４５３ 第２平坦部
５００ 第１シュート
２００ 第１破砕シャー
３００ 第１篩機構
４００ 第１ベルトコンベア
４１０ ベルト本体
４１０ａ 搬送面
４１１ 第１プーリ
４１２ 第２プーリ
４１３ 第３プーリ
４１４ 第４プーリ
４１５ バケット
４２０ 横桟
４２１、４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄ 外表面
４２２ 先端
４２３ 屈曲部
４２３ａ 第１屈曲点
４２３ｂ 第２屈曲点
４２４ 基端
４２５、４２６、４２７、４２８、４２９ カバー部材
４３０ 側壁
４５１ 第１平坦部
４５２ 傾斜部
４５３ 第２平坦部
５００ 第１シュート
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
