JP2013173129A - 粉砕部材 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕ミルに適用する耐摩耗性を向上させることができる粉砕部材を提供する。
【解決手段】被粉砕物（例えば石炭等）を粉砕する粉砕ミルに適用される粉砕部材であって、多角形の空間を形成しつつ連続して支持壁５５ａが形成される高Ｃｒ鋼製の支持体５５と、この高Ｃｒ鋼製の支持体５５の空間内に配設されるセラミックス製部材５１とからなり、セラミックス製部材５１のセラミックス部分の構成比率を増やすことができ、耐摩耗性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば石炭等を粉砕する粉砕ミルに適用される粉砕部材に関する。

例えば石炭、高炉スラグ、クリンカ、バイオマス原料等を粉砕するには、一般に竪型ミルが用いられている。
この竪型ミルは、回転駆動する粉砕テーブルライナ上に供給された被粉砕物を、テーブルライナの回転と連動して作動するローラにより押圧して粉砕し、下部からの吹き上げ気流により粉砕物を上方に搬送して粗粉と微粉とに分級している。
この粉砕の際に、被粉砕物とのすべりによる摩耗が著しく、ローラ及びテーブルライナは耐摩耗性に優れていることが要求される。

このため、従来では、粉砕部材の基地材質が炭素鋼又は鋳鉄であり、その表層部に、硬度の異なるセラミックス製又は超硬合金製のピンが分配埋設することの提案がある（特許文献１）。

実開昭６３−０４３６４６号公報

しかしながら、特許文献１の提案の粉砕用部材の提案では、セラミックス製又は超硬合金製のピンを埋設するようにしているので、粉砕の過程において、当該ピンが抜け落ちる、という問題がある。

長期間に亙って粉砕した場合でもセラミックス製又は超硬合金製のピンが抜け落ちることがなく、しかも耐摩耗性を向上させることができる、粉砕部材の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、耐摩耗性を向上させることができる粉砕部材を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被粉砕物を粉砕する粉砕ミルに適用されるローラ・テーブルセグメント等の粉砕部材であって、所定形状の独立したセラミックス製部材が所定間隔を持って、連結部材により複数連続して連結されてなる耐摩耗部材と、前記所定間隔内に鋳造されると共に、多角形のセラミックス製部材の周囲を囲う鋳物製の支持体と、からなることを特徴とする粉砕部材にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記セラミックス製部材の断面形状が、円形又は多角形のいずれかであることを特徴とする粉砕部材にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記鋳造物の材料が、高Ｃｒ鋼であることを特徴とする粉砕部材にある。

本発明によれば、所定形状の独立したセラミックス製部材が所定間隔を持って、連結部材により複数連続して連結されて構成してなり、この連結部材により連結された耐摩耗部材同士により形成される所定間隔内に、鋳造物材料（例えば高Ｃｒ鋼）を鋳造することで、多角形のセラミックス製部材の周囲を鋳物（高Ｃｒ鋼）製の支持体の支持壁で覆うこととなり、セラミックス部分の構成比率を増やすことができ、耐摩耗性の向上を図ることができる。

図１は、粉砕部材の構成図である。 図２は、耐摩耗部材の構成図である。 図３は、粉砕部材の製造工程図である。 図４は、粉砕部材の使用経過後の断面図である。 図５は、粉砕部材を適用した粉砕ローラの斜視図である。 図６は、粉砕部材を適用したテーブルライナの部分斜視図である。 図７−１は、従来のテーブルライナの断面図である。 図７−２は、従来のローラの断面図である。 図７−３は、従来の粉砕部材の構成図である。 図８は、粉砕装置の概略図である。 図９は、粉砕装置の断面概略図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る粉砕部材を適用した粉砕装置について、図面を参照して説明する。図８は、粉砕装置の概略図である。図９は、粉砕装置の断面概略図である。
図８及び図９に示すように、本実施例に係る粉砕装置１０は、粉砕原料（例えば石炭、高炉スラグ、クリンカ、バイオマス原料等）１１を鉛直軸方向上方から供給する原料供給管１２を有する粉砕装置本体１３と、供給された粉砕原料１１が載置される粉砕テーブル１４と、該粉砕テーブル１４を回転駆動する駆動部１５と、粉砕テーブル１４の回転と連動して作動し、粉砕原料１１を押圧力により粉砕する粉砕ローラ１６と、前記粉砕テーブル１４の外周側下方から上方に向けて上昇流を形成し、粉砕した粉砕粉体１７を気流搬送する搬送ガス１８を噴出する送風手段（図示せず）と、粉砕装置本体１３の頂部内側に設けられ、搬送ガス１８に同伴された粉砕粉体１７を分級する分級器１９とを具備している。

前記粉砕テーブル１４は、略円形台状に形成され、該粉砕テーブル１４の上面は、該粉砕テーブル１４上に載置された粉砕固形物がこぼれ落ちないように凹状に形成されると共に、その外周側に堰１４ａを設けている。また、粉砕テーブル１４の摩耗を予防するために、交換自在なテーブルライナ１４ｂが設けられている。
なお、粉砕テーブル１４は、テーブル下側から延設される駆動軸（図示せず）にモータ（図示せず）が接続され、該モータによって粉砕テーブル１４を回転駆動するようになっている。

前記粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１４の中心より外側にずれた位置の上方に設けられている。該粉砕ローラ１６は、粉砕テーブル１４の回転と連動して回転しながら、粉砕テーブル１４のテーブルライナ１４ｂ上に載置された粉砕原料１１に押圧力を作用せしめてこれを粉砕する。
このとき、前記モータには、減速機が前記粉砕ローラ１６には粉砕荷重を変化させる可変油圧源又はスプリングが接続されており、粉砕ローラ１６の粉砕荷重を無段階若しくは段階的に減増させ、粉砕動力が定格範囲内、好ましくはほぼ一定になるように制御装置（不図示）で制御可能に構成されている。

前記原料供給管１２は、粉砕装置本体１３の天板１３ａに鉛直軸方向に貫挿され、粉砕原料１１を粉砕テーブル１４上に落下させるように設置されている。

前記分級器１９は、搬送ガス（一次空気）１８により風力分級（一次分級）を通過した後のやや細かな粉粒体を二次分級するものであり、固定式分級器（サイクロンセパレータ）或いは回転式分級器（ロータリーセパレータ）等が用いられる。
本実施例の分級器１９では、漏斗状分級器としており、図示しない開口に設けた分級羽根により、粗粒と微粒とを分級している。分級された粗粒は粉砕テーブル１４側に落下して、再度粉砕がなされる。

前記搬送ガス（一次空気）１８を供給する送風手段は、所定流量で且つ所定温度の一次空気を、装置本体１３内に粉砕テーブル１４の周囲から供給するものであり、空気流量の調整にはダンパ等が用いられる。また、必要に応じて温度調整手段を備える。空気流量或いは温度は、図示しない制御装置により適宜制御される。

前記粉砕テーブル１４の外周縁と装置本体１３の内周面との間には隙間Ｄが設けられており、前記送風手段から供給された搬送ガス（一次空気）１８は、この隙間Ｄを介して粉砕テーブル１４の上方側に吹き抜けるようになっている。なお、前記隙間Ｄに偏流ベーン（図示せず）を設けるようにしてもよい。該偏流ベーンは、一次空気の吹き出し方向を調整するものであり、さらに、偏流ベーンの角度を任意に制御可能としてもよい。

以下、粉砕テーブル１４及び粉砕ローラ１６用の粉砕部材について説明する。
図１は、粉砕部材の構成図である。図２は、耐摩耗部材の構成図である。図３は粉砕部材の製造工程図である。図４は粉砕部材の使用経過後の断面図である。
図１に示すように、本実施例に係る粉砕部材５０は、被粉砕物（例えば石炭等）を粉砕する粉砕ミルに適用される粉砕部材であって、多角形の空間を形成しつつ連続して支持壁５５ａが形成される高Ｃｒ鋼製の支持体（鋳物）５５と、この高Ｃｒ鋼製の支持体５５の空間内に配設されるセラミックス製部材５１とからなるものである。

本実施例の耐摩耗部材５４は、図２に示すように、所定形状の独立したセラミックス製部材５１が所定間隔５２を持って、連結部材５３により複数連続して連結されて構成している。そして、この連結部材５３により連結された耐摩耗部材５４、５４同士により形成される所定間隔５２内に、高Ｃｒ鋼製の支持体５５を鋳造することで、多角形のセラミックス製部材５１の周囲を（個々に）鋳物（高Ｃｒ鋼）製の支持体１５の支持壁５５ａで覆うようにして、粉砕部材５０を形成している。

前記連結部材５３は、セラミックス製部材５１と同じ六角形状の枠体５３ａと、この枠体５３ａを連結する連結体５３ｂとから構成されており、枠体５３ａの内部にセラミックス製部材５１を挿入することで、所定間隔５２を持ったセラミックス製部材５１からなる耐摩耗部材５４が形成される。

本実施例では、支持壁５５ａがハニカム型（六角形）構造となり、結果としてこの支持壁５５ａの鋳物の中に、セラミックス製部材５１を埋め込むように配置することで、セラミックス製部材５１の構成比率を増やすことができる。
この際、支持壁５５ａの幅を小さくすることができ、この結果、セラミックス製部材５１のセラミックス割合が増加するので、粉砕部材５０の耐摩耗性を向上させることができる。

本実施例では、セラミックス製部材５１の形状をハニカム構造である六角形としているが、三角形、四角形等の多角形構造であればいずれでもよい。また、断面形状が、円形とするようにしてもよい。

本実施例では、支持壁５５ａをハニカム構造（図１中、斜線部分）とすることで、高Ｃｒ鋼製の支持体５５の強度が最も強くなり、しかも内部に形成するセラミックス部材５１を配置する面積を最も広くすることが可能となる。

よって、更なる耐摩耗性向上のため、高Ｃｒ鋳鉄とセラミックス層の結合を保ちながら、かつ製造できる範囲で、セラミックス層の割合を増やすことが可能となる。
この結果、セラミックス層の構成比率が増加するので、粉砕部材５０の耐摩耗性を向上することが出来る。

図３は粉砕部材の製造工程の概略を示す。
図３に示すように、例えばローラの鋳型６０内に、連結部材５３でセラミックス製部材５１を連続して連結した耐摩耗部材５４を配置し、固定する。
セラミックス製部材５１は、図２に示すように柱状体としてなり、この柱状体が枠体５３ａ内に挿入される。連結部材５３は、図３に示すように、セラミックス製部材５１の少なくとも２箇所で支えるようにしている。
その後、鋳型６０内に高Ｃｒ鋼を流し込み、セラミックス製部材５１の周囲に高Ｃｒ鋼からなる支持壁５５ａを形成し、粉砕部材５０を製造し、その後冷却する。
その後、粉砕部材５０を鋳型６０から取り出す。
これにより、多数のセラミックス製部材同士を所定間隔５２を持って固定し、この間隔内に高Ｃｒ鋼材料を流し込み、ハニカム構造型のセラミックス埋込鋳物であるローラ又はテーブルライナを製作することが可能となる。

次に、粉砕ローラの製造方法の一例を説明する。
粉砕ローラの鋳型を用意する。
鋳型の内部において、４分割された耐摩耗部材５４を締結部材を用いて連結し、リング状の連続耐摩耗体を設置・固定する。
次いで、鋳型内に、高Ｃｒ鋼材料を流し込む。
冷却後、鋳型から脱型し、六角形のセラミックス製部材５１の周囲を高Ｃｒ製の支持壁５５ａで囲ってなる粉砕部材５０からなる粉砕ローラを得る。

図５は、粉砕部材を適用した粉砕ローラの斜視図である。
図５に示すように、粉砕ローラ１６は、表面に所定間隔を持って六角形のセラミックス製部材５１が配置され、その周囲を覆うように高Ｃｒ鋼からなる支持壁が形成された粉砕部材から構成されている。なお、セラミックス製部材５１は、全周に亙って形成されているが、図５においては、一部を省略している。

次に、テーブルライナの製造方法の一例を説明する。
テーブルライナの鋳型を用意する。
鋳型のライナ面に相当する面に沿って、締結部材を用いて耐摩耗部材５４を連結し、リング状の連続耐摩耗体を設置・固定する。
次いで、鋳型内に、高Ｃｒ鋼材料を流し込む。
冷却後、鋳型から脱型し、六角形のセラミックス製部材５１の周囲を高Ｃｒ製の支持壁５５ａで囲ってなる粉砕部材５０からなるテーブルライナを得る。
なお、テーブルライナは分割した状態で鋳造し、鋳造物をその後連結するようにしてもよい。

図６は、粉砕部材を適用したテーブルライナの部分斜視図である。
図６に示すように、テーブルライナ１４ｂは、ライナ表面に所定間隔を持って六角形のセラミックス製部材５１が配置され、その周囲を覆うように高Ｃｒ鋼からなる支持壁が形成された粉砕部材から構成されている。
なお、ライナはこのセグメントがリング状に連結されて形成し、テーブルライナを構成している。

図７−１は従来のテーブルライナの断面図、図７−２は従来のローラの断面図、図７−３は従来の粉砕部材の構成図である。
従来の粉砕部材は、図７−１及び図７−２に示すように、ピン（高Ｃｒ鋳物）６１が埋設されており、従来のテーブルライナ１４ｂ及び粉砕ローラ１６には、図７−３に示すようにセラミックス層６２の中にピン（高Ｃｒ鋳物）６１が点在していた。
よって、粉砕を長期間に亙って行う場合、ピン（高Ｃｒ鋳物）６１の脱落が生じていた。

これに対し、本発明では、テーブルライナ１４ｂ及び粉砕ローラ１６を構成する粉砕部材として、最小厚みの支持壁５５ａでセラミックス製部材５１の周囲を囲い、保護している。支持壁５５ａはセラミックス製部材の底部（表面側とは反対）側で連続しているので、従来のような高Ｃｒ鋼製の部材の脱落は生じることがない。
また、高Ｃｒ鋼製の支持壁５５ａが連続して形成されているので、セラミックス製部材５１の割れが生じることも無い。

図４は粉砕部材の使用経過後の断面図である。
図４に示すように、長期間に亙って、使用していくと、支持壁５５ａの表面側から磨り減って、凹部５５ｂを形成するが、該凹部５５ｂが被粉砕物を噛み込むので、粉砕時における粉砕効率が向上することとなる。

また、セラミックス製部材５１を連結する連結部材５３は、高Ｃｒ鋼材料の融点と同等以上の耐久性を有する連結部材とするのが好ましいが、鋳造時に所定の固定状態を保持していれば、その後溶融しても良い。
ここで、連結部材の材料としては、例えばアームコ鉄、炭素鋼、ニッケル、チタン、アルミニウム合金等を例示することができる。

また、本実施例では、鋳造物の材料として、高Ｃｒ鋼を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアームコ鉄、炭素鋼、ニッケル、チタン、アルミニウム合金等を例示することができる。

５０ 粉砕部材
５１ セラミックス製部材
５２ 所定間隔
５３ 連結部材
５４ 耐摩耗部材
５５ 高Ｃｒ鋼製の支持体
５５ａ 支持壁

Claims (3)

1. 被粉砕物を粉砕する粉砕ミルに適用されるローラ・テーブルセグメント等の粉砕部材であって、
   所定形状の独立したセラミックス製部材が所定間隔を持って、連結部材により複数連続して連結されてなる耐摩耗部材と、
   前記所定間隔内に鋳造されると共に、多角形のセラミックス製部材の周囲を囲う鋳物製の支持体と、からなることを特徴とする粉砕部材。
2. 請求項１において、
   前記セラミックス製部材の断面形状が、円形又は多角形のいずれかであることを特徴とする粉砕部材。
3. 請求項１又は２において、
   鋳造物の材料が、高Ｃｒ鋼であることを特徴とする粉砕部材。

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