JP2001347175A - 粉砕機に使用される破砕面部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐磨耗性が高い部分と耐磨耗性が低い部分が
交互に設けられた破砕面部材において、耐磨耗性が高い
部分の性能を顕著に引き上げた場合に問題となる、耐磨
耗性が低い部分の早期磨耗を防止する。 【解決手段】 母材部１０の表面に設けられた複数の溝
１１に、母材部１０より耐磨耗性の高い耐磨耗性金属材
２０を多層肉盛溶接することにより、耐磨耗性の高い部
分Ｂを形成する。隣接する溝１１，１１を仕切る仕切り
壁１２の上に、耐磨耗性金属材２０と同じ耐磨耗性金属
材３０を肉盛する。耐磨耗性金属材３０が希釈され、そ
の耐磨耗性が低下することにより、耐磨耗性の低い部分
Ａが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロール粉砕機、コー
ンクラッシャ、リングロールミル、竪型ローラミル、エ
ッジランナ等の粉砕機に使用されて高面圧摩擦を受ける
ローラ、テーブ等の破砕面部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の破砕面部材として、本出願人
は、その少なくとも表層部に耐磨耗性が異なる２種類の
ブロックを、破砕面上で材料が噛み込まれていく方向に
交互に配列したものを先に提案した（特開昭６３−１４
３９４６号公報）。この破砕面部材をローラについて図
７により説明する。

【０００３】ローラ１の母材部２の表面に周方向に所定
間隔で設けられた溝３，３・・に、耐磨耗性金属材を肉
盛溶接することにより、ローラ１の表層部に、耐磨耗性
の低い部分Ａと耐磨耗性の高い部分Ｂとが交互に形成さ
れている。即ち、耐磨耗性金属材の肉盛溶接部が耐磨耗
性の高い部分Ｂであり、隣接する肉盛溶接部に挟まれた
母材部２の一部分が耐磨耗性の低い部分Ａである。

【０００４】ローラ１の母材部２の表面に耐磨耗性の高
い部分Ｂ，Ｂ・・を所定間隔で形成すると、図８（ａ）
に示すように、耐磨耗性の低い部分Ａ，Ａ・・の各表面
に安定的な凹みが形成され、破砕性が著しく向上する。
耐磨耗性の低い部分Ａに生じる凹みの深さｄは０．５〜
１５ｍｍが好適であり、耐磨耗性の低い部分Ａの幅ｗａ
は、耐磨耗性の高い部分Ｂの幅ｗｂの１／１０〜１／２
が適当である。

【０００５】この破砕面部材とは別に、本出願人は、マ
ンガンを主な合金成分とするマンガンオーステナイト系
合金をマトリックスとして、そのマトリクス中に、別途
製造された高硬度炭化物粒子を、断面積比で２０〜７０
％占めるよう添加して分散混合させた複合材を先に開発
した（特開平９−１０８８８７号公報）。

【０００６】この複合材は、高面圧下で耐磨耗性に著し
く優れるので、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成するための
耐磨耗性肉盛材としても好適である。マトリックスとし
ては、重量％でＣ：０．２〜１．８％、Ｃｒ：２５％以
下、Ｍｎ：１１〜２５％以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｓ
ｉ：２．５％以下、Ｎｂ：０〜１０％を含む、マンガン
オーステナイト系合金が特に好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】耐磨耗性の高い部分
Ｂ，Ｂ・・をこの複合材で形成すると、耐磨耗性の高い
部分Ｂの耐磨耗性が余りにも高くなるために、耐磨耗性
の低い部分Ａと耐磨耗性の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差
異が圧倒的に異なり、その結果として、図８（ｂ）に示
すように、耐磨耗性の低い部分Ａが早期磨耗するように
なる。

【０００８】耐磨耗性の低い部分Ａが余りに早く磨耗す
ると、耐磨耗性の高い部分Ｂの両側面が極端な磨耗に曝
され、両側のエッジ部から磨耗が進行することにより、
耐磨耗性の高い部分Ｂが尖った山形になる。その結果、
耐磨耗性の高い部分Ｂの見掛け上の幅が極端に小さくな
り、また、耐磨耗性の低い部分Ａに生じる凹みの深さも
極端に深くなる。その結果、騒音が大きくなるとか、耐
磨耗性の高い部分Ｂに欠けが発生して寿命が短くなるな
どの問題が発生する。

【０００９】このような耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨
耗は、粒径が２〜３ｍｍ程度の細粒材料、例えば粘土、
ケイ石等を粉砕する場合は、耐磨耗性の低い部分Ａに生
じた凹みに微粉が埋まり、一定以上の磨耗進展が防止さ
れるため、顕著化しない。しかし、セメント工場におけ
る原料ミルローラによる粘土、ケイ石の粉砕のように粒
径が５０〜６０ｍｍの粗粒を粉砕する場合は、この早期
磨耗が顕著化する。

【００１０】耐磨耗性の低い部分Ａの耐磨耗性を高める
と、この早期磨耗は防止されるが、耐磨耗性の低い部分
Ａの耐磨耗性を高めることは、ローラ１の母材部２の耐
磨耗性を高めることを意味するので、母材部２の耐磨耗
性向上に伴う機械的強度の低下を発生させる。即ち、ロ
ーラ１の母材部２としては、全体の機械的強度を確保す
るために、ＳＳ４００、ステンレス鋼、Ｓ３５Ｃ炭素鋼
のような耐磨耗性の低い材料の使用が不可欠である。

【００１１】本発明の目的は、耐磨耗性の高い部分Ｂの
耐磨耗性を顕著に引き上げた場合に問題となる耐磨耗性
の低い部分Ａの早期磨耗を、母材部の耐磨耗性を高める
ことなく防止できる破砕面部材を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の粉砕機に使用される破砕面部材は、その破
砕面部材の母材部の表面に、耐磨耗性の低い部分Ａと耐
磨耗性の高い部分Ｂを所定ピッチで交互に設けると共
に、耐磨耗性の低い部分Ａを、母材部より耐磨耗性が高
く耐磨耗性の高い部分Ｂより耐磨耗性が低い耐磨耗性金
属材により形成したものである。

【００１３】耐磨耗性の低い部分Ａは、母材部より耐磨
耗性が高く耐磨耗性の高い部分Ｂと耐磨耗性が同じかこ
れより耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材を、母材部の表面
上へ肉盛することで形成するのが好ましい。耐磨耗性の
高い部分Ｂと耐磨耗性が同じ耐磨耗性金属材を肉盛して
も、意図的な溶け込みにより母材部から十分な希釈を受
けるので、耐磨耗性の高い部分Ｂより低い耐磨耗性が、
耐磨耗性の低い部分Ａに付与されることになる。これに
よると、両部分を同じ溶接で形成できるので、施工が簡
単である。

【００１４】耐磨耗性の高い部分Ｂは、高クロム鋳鉄系
合金の多層盛りにより形成することができる。また、炭
化物析出型合金の多層盛りにより形成することができ
る。また、ニッケル基合金マトリックス又はコバルト基
合金マトリックスにタングステン炭化物粒子を５５〜６
５％分散混合させた複合材の多層盛りにより形成するこ
とができる。また、マンガンを主な合金成分とするマン
ガンオーステナイト系合金からなるマトリックス中に、
別途製造された高硬度炭化物粒子を、断面積比で２０〜
７０％占めるよう添加して分散混合させた複合材の多層
盛りにより形成することができる。マトリックスとして
のマンガンオーステナイト系合金は、重量％でＣ：０．
２〜１．８％、Ｃｒ：２５％以下、Ｍｎ：１１〜２５％
以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｎｂ：
０〜１０％を含むものが好ましい。複合材は耐磨耗性の
高い部分Ｂに特に高い耐磨耗性を付与することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図１は本発明の第１実施形態を示す。本実
施形態の破砕面部材では、ローラ、テーブル等の母材部
１０の表面に、耐磨耗性の低い部分Ａと耐磨耗性の高い
部分Ｂとが交互に形成されている。耐磨耗性の高い部分
Ｂは、母材部１０の表面に設けられた溝１１に、母材部
１０より耐磨耗性の高い耐磨耗性金属材２０を多層肉盛
溶接することにより形成されている。

【００１７】ここで、隣接する溝１１，１１を仕切る仕
切り壁１２は、耐磨耗性金属材２０の肉盛高さより低く
されている。即ち、耐磨耗性金属材２０は、仕切り壁１
２より高く肉盛されている。そして、仕切り壁１２の上
に耐磨耗性金属材２０と同じ耐磨耗性金属材３０を、耐
磨耗性の高い部分Ｂと同じ高さとなるように肉盛するこ
とにより、耐磨耗性の低い部分Ａは形成されている。

【００１８】即ち、仕切り壁１２の上に耐磨耗性金属材
２０と同じ耐磨耗性金属材３０を肉盛すると、母材部１
０の仕切り壁部１２によって耐磨耗性金属材３０が希釈
されるため、その耐磨耗性が低下し、耐磨耗性の低い部
分Ａが形成されることになるのである。

【００１９】このようにして形成された耐磨耗性の低い
部分Ａは、耐磨耗性の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差が小
さいため、早期磨耗が防止される。ここにおける耐磨耗
性の差は、耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨耗を防止でき
る差異であり、より具体的には、耐磨耗性の低い部分Ａ
の表面に安定的に生じる凹みの深さｄを０．５〜１５ｍ
ｍとするのに必要な差異である。

【００２０】

【表１】

【００２１】耐磨耗性金属材２０，３０としては、表１
に示すような高クロム鋳鉄系合金（Ｎｏ．７〜２１）の
使用が可能である。この合金は、重量％でＣ：１．０〜
７．５％、Ｍｎ：０．１〜４．５％、Ｓｉ：０．１〜
５．０％、Ｃｒ：５〜４０％を含み、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなる主成分に対して、炭化物形成元素と
してＭｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔａ等を添
加し、その他Ｃｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ等を添加したもの
である。これらの添加量は１種で最高２０％、合計でも
２０％以下とされる。また、炭化物析出型合金（Ｎｏ．
１〜６）やニッケル基又はコバルト基タングステン炭化
物系合金（Ｎｏ．２２，２３）の使用が可能である。

【００２２】Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ基合金マトリックス
若しくはステライトＮｏ．６に相当するコバルト基合金
マトリックスに５５〜６５％の微小タングステン炭化物
粒子を含有させた市販タングステン炭化物系合金は、非
常に高価であるが、マトリックスの硬度がＨｖ４００〜
５２０程度と低く、高クロム炭化物系合金や炭化物析出
型合金に比べ、マトリックスの靱性に優れ、耐磨耗性金
属材２０，３０として好ましい材料である。含有される
炭化物粒子の形状は球状が好ましい。その理由は、球状
黒鉛を含有するダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ）が、針状黒鉛
を含有するズク鋳物（ＦＣ材）より、耐衝撃性や破壊強
度に優れることと同じである。タングステン炭化物はコ
バルトを６〜３０％含有しているものでもよい。マトリ
ックス同士を比較した場合、マンガンオーステナイト系
合金より耐磨耗性が低いので、耐磨耗性金属材３０とし
て特に好適である。

【００２３】図２は本発明の第２実施形態を示す。本実
施形態の破砕面部材は、仕切り壁１２の上に肉盛される
耐磨耗性金属材３０が、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成す
る耐磨耗性金属材２０より耐磨耗性が低い点が、第１実
施形態の破砕面部材と相違する。

【００２４】このようにして形成された耐磨耗性の低い
部分Ａも、その早期磨耗を防止できる程度に、耐磨耗性
の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差を小さく抑えることがで
きる。耐磨耗性金属材２０，３０としては、表１に示す
各種合金のなかから、適当な耐磨耗性の差をもつ２種を
選択すればよい。

【００２５】図３は本発明の第３実施形態を示す。本実
施形態の破砕面部材は、仕切り壁１２の上に肉盛される
耐磨耗性金属材３０を多層盛りとした点が、第２実施形
態の破砕面部材と相違する。

【００２６】表１に示された高クロム鋳鉄系合金及び炭
化物析出型合金では、炭素含有量が炭化物の析出量を支
配しており、炭素含有量が多くなるほど、肉盛溶着金属
に割れが発生しやすくなり、粉砕操業中に粉砕原料によ
り剥離、脱落が発生しやすくなる。このため、炭素含有
量が多くなるほど肉盛厚さが制限される。

【００２７】この観点から、耐磨耗性金属材３０の肉盛
厚さは、炭素含有量が１．２％以上２．１％未満の場合
で２０ｍｍ以下、２．１％以上４．５％未満の場合で１
０ｍｍ以下、４．５％以上６％以下の場合で６ｍｍ以下
にそれぞれ制限される。また、ニッケル基又はコバルト
基タングステン炭化物系合金の場合には、１０ｍｍ以下
に制限される。

【００２８】この制限内であれば、耐磨耗性金属材３０
を多層盛りとすることが可能である。

【００２９】図４は本発明の第４実施形態を示す。本実
施形態の破砕面部材は、仕切り壁１２を省略して耐磨耗
性金属材３０の多層盛りのみで、耐磨耗性の低い部分Ａ
を形成した点が、第３実施形態の破砕面部材と相違す
る。

【００３０】耐磨耗性金属材３０の肉盛厚さが上述した
制限内であれば、本実施形態のように仕切り壁１２の省
略も可能である。

【００３１】なお、仕切り壁１２は、必ずしも母材部１
０と一体化する必要はなく、溶接で形成することも可能
である。その場合、母材部１０と必ずしも同じ材質であ
る必要はない。例えば、母材部１０の上に軟鋼クラッド
バー材や、ステンレス鋼フラットバー材、１４％マンガ
ン鋼等を溶接により取り付けてもよく、同材質の溶接材
料で肉盛により形成してもよい。

【００３２】図５は本発明の第５実施形態を示す。本実
施形態の破砕面部材は、耐磨耗性金属材２０，３０とし
て、マトリックス中に別途製造された高硬度炭化物粒子
を、断面積比で２０〜７０％占めるよう添加して分散混
合させた複合肉盛材を用いた点が、第１実施形態の破砕
面部材と相違する。

【００３３】即ち、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成する耐
磨耗性金属材２０として、高硬度炭化物粒子を断面積比
で例えば４０〜６０％含む複合肉盛材を用い、仕切り壁
１２の上に肉盛されて耐磨耗性の低い部分Ａを形成する
耐磨耗性金属材２０として、高硬度炭化物粒子を断面積
比で例えば３０％含む複合肉盛材を用いている。

【００３４】このように、本実施形態の破砕面部材で
は、耐磨耗性金属材２０，３０として高硬度炭化物粒子
を含む複合肉盛材を用い、耐磨耗性金属材２０における
粒子含有量を耐磨耗性金属材３０における粒子含有量よ
り多くすることで、耐磨耗性が低い部分Ａと耐磨耗性が
高い部分Ｂとの間の耐磨耗性の差を小さく抑制してい
る。このようにして形成された耐磨耗性の低い部分Ａ
も、その早期磨耗を防止できる程度に、耐磨耗性の高い
部分Ｂとの耐磨耗性の差を小さく抑えることができる。
また、耐磨耗性が低い部分Ａと耐磨耗性が高い部分Ｂと
の間の耐磨耗性の差が、粒子量の変更により簡単に調節
される。

【００３５】マトリックスは、重量％でＣ：０．２〜
１．８％、Ｃｒ：２５％以下、Ｍｎ：１１〜２５％以
下、Ｎｉ：１０％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｎｂ：０
〜１０％を含む、マンガンを主な合金成分とするマンガ
ンオーステナイト系合金であり、炭化物形成元素として
Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ等をそれぞれ１０％以下で添加
することができる。代表的な成分系としては、例えば
Ｃ：１．２％、Ｍｎ：１７．４％、Ｓｉ：０．３５％、
Ｃｒ：８．５％、Ｎｂ：２．６％、Ｔｉ：０．１１％
（硬度ＨＢ２５０）を挙げることができる。

【００３６】図６は本発明の第６実施形態を示す。本実
施形態の破砕面部材は、耐磨耗性の低い部分Ａを、母材
部１０から独立したブロック状の耐磨耗性金属材４０に
より形成した点が、これまでの実施形態の破砕面部材と
相違する。ちなみに、これまでの実施形態の破砕面部材
では、耐磨耗性の低い部分Ａは肉盛により形成されてい
る。

【００３７】母材部１０から独立したブロック状の耐磨
耗性金属材４０としては、Ｃ：３％、Ｃｒ：２７％、Ｆ
ｅ：残を主成分とする高クロム鋳鉄や、Ｃ：３％、Ｃ
ｒ：１５〜１８％、Ｍｏ：３〜５％、Ｆｅ：残を主成分
とする白銑鋳鉄等が使用される。これらの耐磨耗性金属
材は、溶接すると割れを発生して破断する危険性がある
ので、機械的に母材部１０に取り付ける必要がある。

【００３８】取り付け方法としては、ブロック状の耐磨
耗性金属材４０の厚みに匹敵するスリット１３を母材部
１０の表面に形成して、これにブロック状の耐磨耗性金
属材４０を差し込み固定する。溶接固定はブロック状の
耐磨耗性金属材４０に割れを発生させるので、このよう
な機械的な嵌合が良い。特に、スリット１３を断面台形
状に形成したり、スリット１３の幅を小さめにしてブロ
ック状の耐磨耗性金属材４０を焼き嵌めするのが良い。

【００３９】更に、このままでは、使用中にブロック状
の耐磨耗性金属材４０が脱落する危険があるので、ブロ
ック状の耐磨耗性金属材４０についても断面台形状とす
るのがよい。ここにおけるテーパとしては、例えば耐磨
耗性金属材４０の最上部の幅を６ｍｍとして、最下部の
幅が１２ｍｍとなる程度がよい。

【００４０】隣接する耐磨耗性金属材４０，４０の間に
耐磨耗性金属材２０を肉盛する場合、両側の耐磨耗性金
属材４０，４０を溶融させないようにすることが必要で
ある。このため、耐磨耗性金属材４０の両側にステンレ
ス鋼からなる保護板５０，５０を取り付けるのがよい。
両側の保護板５０，５０は、耐磨耗性金属材２０の肉盛
時に自らは溶融するが、その溶融により溶接入熱を吸収
して内側の耐磨耗性金属材４０を溶融させない働きをす
る。

【００４１】また、耐磨耗性金属材４０を貫通するステ
ンレス鋼製の連結棒６０により、両側の保護板５０，５
０を耐磨耗性金属材４０に固定することが可能である。
連結棒６０の両端部は両側の保護板５０，５０と溶接さ
れる。これにより、耐磨耗性金属材４０の脱楽がより効
果的に防止される。保護板５０，５０及び連結棒６０に
はステンレス鋼を使用したが、強度、靱性、特に曲げ強
度、溶接性に優れる材料であれば、如何なる種類の材料
でも使用可能である。

【００４２】いずれの実施形態においても、耐磨耗性の
低い部分Ａの高さは、耐磨耗性の高い部分Ｂの高さ（耐
磨耗性金属材２０の肉盛厚さ）によって決定され、これ
とほぼ同じとされるが、当初より粉砕原料の粉砕性を高
めたい場合は、耐磨耗性の高い部分Ｂの高さ（耐磨耗性
金属材２０の肉盛厚さ）より低くすることも可能であ
る。この場合の高さの差は３〜５ｍｍが好適である。

【００４３】また、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成する耐
磨耗性金属材２０が、炭化物粒子を含有する複合肉盛材
の場合は、最下層及び／又は中間層には、炭化物粒子を
含有しない比較的溶接性の良好な耐磨耗性金属材を肉盛
することができ、これにより耐磨耗性の高い部分Ｂの機
械的強度を高めることができる。

【００４４】耐磨耗性の高い部分Ｂの配置形態として
は、図９に示すように、耐磨耗性の低い部分Ａのなか
に、多数の耐磨耗性の高い部分Ｂ，Ｂ・・・が分散して
配置されるものであってもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の粉砕機に
使用される破砕面部材は、耐磨耗性の低い部分Ａを、母
材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分Ｂより耐磨
耗性が低い耐磨耗性金属材により形成することにより、
耐磨耗性の高い部分Ｂの耐磨耗性を顕著に引き上げた場
合に問題となる耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨耗を、母
材部の耐磨耗性を高めることなく防止することができ、
その寿命延長に特に大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す破砕面部材の要部
断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示す破砕面部材の要部
断面図である。

【図３】本発明の第３実施形態を示す破砕面部材の要部
断面図である。

【図４】本発明の第４実施形態を示す破砕面部材の要部
断面図である。

【図５】本発明の第５実施形態を示す破砕面部材の要部
断面図である。

【図６】本発明の第６実施形態を示す破砕面部材の要部
断面図である。

【図７】破砕面部材の一例を示すローラの斜視図であ
る。

【図８】破砕面部材の表面磨耗状況を示す断面図であ
る。

【図９】破砕面部材の他のを示すローラの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 母材部 １１ 溝 １２ 仕切り壁 ２０，３０，４０ 耐磨耗性金属材 ５０ 保護板 ６０ 連結棒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉砕機に使用される破砕面部材であっ
   て、その破砕面部材の母材部の表面に、耐磨耗性の低い
   部分と耐磨耗性の高い部分が所定ピッチで交互に設けら
   れており、耐磨耗性の低い部分が、母材部より耐磨耗性
   が高く耐磨耗性の高い部分より耐磨耗性が低い耐磨耗性
   金属材により形成されていることを特徴とする粉砕機に
   使用される破砕面部材。
2. 【請求項２】 耐磨耗性の低い部分は、母材部の表面上
   へ、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分と耐
   磨耗性が同じかこれより耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材
   を肉盛することにより形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の粉砕機に使用される破砕面部材。
3. 【請求項３】 耐磨耗性の高い部分は、高クロム鋳鉄系
   合金、炭化物析出型合金、ニッケル基合金マトリックス
   又はコバルト基合金マトリックスにタングステン炭化物
   粒子を５５〜６５％分散混合させた複合材、或いはマン
   ガンを主な合金成分とするマンガンオーステナイト系合
   金からなるマトリクス中に、別途製造された高硬度炭化
   物粒子を、断面積比で２０〜７０％占めるよう添加して
   分散混合させた複合材の多層盛りにより形成されている
   請求項１に記載の粉砕機に使用される耐磨耗性部材。