JP2019188293A - 竪型ミル - Google Patents

Abstract

【課題】竪型ミルのローラ表面の構造を。【解決手段】垂直軸により回転するテーブルライナと、該テーブルライナ上に接触して該テーブルライナの回転力が伝達することによって回転可能で、一方の側に回転軸が接続されたローラを有し、供給された被粉砕物が、このテーブルライナとローラの間に入ることで粉砕される竪型ミルであって、ローラ表面で被粉砕物に接する側の表面には、下記ａ及び／又はｂの部分を有する竪型ミル。ａ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が高い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。ｂ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が低い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は竪型ミルに関する。

竪型ミルは石炭やスラグ等の被粉砕物を粉砕する目的で使用されるものであり、垂直軸により回転するテーブルと、テーブルの上に固定された該テーブルライナ上面との間で被粉砕物を粉砕するためのローラを有する粉砕装置の１種である。
このような装置において、特許文献１〜５に記載するように、破砕効率を向上させるために破砕面を硬度が高い部分と硬度が高くない部分からなるように形成させることは知られている。
また、硬い角パイプを輪切りして得た多数の環状物の開口部を表面に向けるようにローラ表面に配列させ、開口部や必要により環状物の間の凹部に比較的軟らかい金属の溶融物を充填、固化して、表面に硬度が異なる区域を有するローラを得ることも公知である。
このように表面が２種の硬度を有するローラを採用することにより、この粉砕装置を運転するにつれて、硬度が低い部分の磨耗速度が速く、硬度が高い部分の磨耗速度は遅くなる。そうすると、硬度が低い部分がより磨耗されることにより谷部を形成し、硬度が高い部分がそれほど磨耗しないことにより山部を形成することになる。
この結果ローラ表面に山部と谷部が形成されることになり、引き続き粉砕する際に被粉砕物が山部と谷部により、さらに確実にローラとテーブルの間にかみ合わされる。
そして被粉砕物が確実に粉砕されることによって、粉砕効率を向上させることができる。

このような竪型ミルを運転するにつれて、被粉砕物と接する該テーブルライナ表面とローラ表面は磨耗する。磨耗すると粉砕効率が低下し、場合によってはテーブルライナやローラを損傷するおそれが生じる。
そのため、粉砕に要する力を削減することにより、磨耗する速度を低下させることが、安定的に破砕を行う上で必要である。
また、輪切りされた各パイプを表面に溶接したローラにおいては、その溶接を確実に行わないと、使用中に各パイプが剥離する可能性があった。

特表平０８−５０１７３１号公報 特開平０７−０５１５８５号公報 特開昭６３−１４３９４９号公報 特許第４５７９０３５号公報 特許第４６８０５４１号公報

上記背景技術において、竪型ミルのローラ表面に、硬度が高い部分と低い部分を設けることにより、粉砕を行うにつれて硬度が低い部分が磨耗する。その結果としてローラ表面に、硬度が高い部分からなる凸部と硬度が低い部分からなる凹部が形成される。形成された凹凸によって粉砕は一応円滑に進むものの、凹凸をローラの回転方向に垂直方向に設けたのみでは、いまだより効率良く粉砕を進める上では不十分であった。
そのため、より粉砕効率を向上、つまり、より単位時間当たりの粉砕量を増加させると共に、難粉砕材をより効率よく粉砕でき、テーブルに対するローラの押圧力を減少させることができ、ローラとテーブルライナ、あるいはローラ又はテーブルライナと被粉砕物との間で発生するスリップの抑制、ローラ表面の磨耗速度を小さくし、かつ消費電力や騒音発生の削減を行うことが課題であった。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の方法を採用した。
垂直軸により回転するテーブルライナと、該テーブルライナ上に接触して該テーブルライナの回転力が伝達することによって回転可能で、一方の側に回転軸が接続されたローラを有し、供給された被粉砕物が、このテーブルライナとローラの間に入ることで粉砕される竪型ミルのローラであって、ローラ表面に設けた硬度が高い部分と低い部分のそれぞれの形状を特定した。

具体的には、以下のとおり。
垂直軸により回転するテーブルライナと、該テーブルライナ上に接触して該テーブルライナの回転力が伝達することによって回転可能で、一方の側に回転軸が接続されたローラを有し、供給された被粉砕物が、このテーブルライナとローラの間に入ることで粉砕される竪型ミルであって、
ローラの被粉砕物に接する側の表面は、下記ａ及び／又はｂである竪型ミル。
ａ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が高い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して６０度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。
ｂ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が低い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して６０度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。

本発明によれば、難粉砕材を含めて、被粉砕物を効率良く確実に効率よく粉砕できる。その結果として単位時間当たりの粉砕能力を向上させることができる。
同時にテーブルライナとローラとの間、あるいは被粉砕物とローラやテーブルライナとの間においてスリップの発生を抑制でき、それらの間に係る押圧力を現象させることができる。
その結果、騒音及び消費電力を抑制することができる。

竪型ミル断面図 竪型ミル内部斜視図 ローラを正面から見たときの図 ローラ表面に設けた硬度が低いジグザグ模様及び回転方向に平行な直線部分を有するときの例 ローラ表面に設けた硬度が低いジグザグ模様及び回転方向に平行な直線部分を有するときの別の例 ローラ表面に設けたジグザグ模様が互いに交差するときの例

（竪型ミル）
本発明における竪型ミルは、例えば図１及び図２に示す構造のものであり、１つ以上のローラ５を有する。そして、回転軸７が竪型ミルの外面側に延びて支持された構造を備える。
竪型ミルはその中に粉砕室１を有している。粉砕室１には、粉砕室１の下面を形成する、上面に粉砕面Ｃを設けたテーブルライナ２が設置され、粉砕運転時には該テーブルライナ２はモータ３によって垂直軸４により回転させることができる。該テーブルライナ２の粉砕面Ｃはローラ５の表面と密着できる形状を有する。
通常運転時には、該テーブルライナ２上面に設けた粉砕面Ｃに接触させるように、ローラ５表面を接触させ、これらの間隙に、被粉砕物をテーブルライナ上方の中央投入口６等から落下・供給する。運転時にはローラ５とテーブルライナ２の間に被粉砕物が入ることにより、該被粉砕物が粉砕される。また同時にその被粉砕物を介して、テーブルライナ２の回転力がローラ５に伝達されて、ローラ５が回転軸７により回転する。

（ローラ）
ローラ５は回転軸７が水平になるように設置されてもよく、図１に示すように回転軸７が傾斜するように設けられてもよい。ローラ５の回転軸が設けられていない側、つまり粉砕室１の内部側には、通常ホイール８等によってローラ表面が覆われている。
なお、補修・点検時等のために、ローラ５はテーブルライナ２に対して離間可能に支持される。

（ローラの被粉砕物に接する側の表面）
本発明におけるローラの被粉砕物に接する側の表面には、硬度が高い部分と低い部分が存在する。
このときの硬度が高い部分と低い部分の設け方により、粉砕効率を向上させることができる。また、表面が磨耗し、補修する際には、補修工程をより簡単にすることができる。
硬度が高い部分と低い部分の設け方には、下記ａ及び／又はｂの場合が包含される。
ａ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が高い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。
ｂ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が低い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。

竪型ミルを運転して、粉砕を行うにつれて、ローラ表面の特に硬度が低い部分が磨耗する。この結果硬度が低い部分が凹部に、硬度が高い部分が凸部になって、ローラ表面に凹凸が形成される。
このとき、ローラ表面が上記ａ及びｂのいずれであるかによって、形成される凹凸のパターンが異なる。また１つのローラの表面に上記ａである面とｂである面が存在してもよい。
本発明において重要なことは、上記ａの場合及びｂのいずれの場合であっても、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分を有することである。但し、上記ａ及びｂの２つの場合のうち、ａの場合の方が、本発明の効果をより発揮させる上で好ましい。

（ローラ表面が上記ａであるとき）
この場合には、ローラを正面から見た図である図３、及び図４、５において、硬度が高い凸部はシェブロンパターンのようなジグザグ模様部分９を形成し、同時に回転方向に延びた硬度が高い直線部分１０を形成する。そしてその他の部分である肉盛溶接部分１１は硬度が低い材料の肉盛溶接により充填して形成される。図４は図３の一部の拡大図であり、これらの２つの部分が複合することにより、該ジグザグ模様部分と直線部分との間でなす角度θが６０度以下、好ましくは４５度以下であり、ローラ５の回転方向に向けて開いた形状を有する硬度が高い部分が形成される。このようにして得たローラにより粉砕工程を継続すると、表面が磨耗して、硬度が高いジグザグ模様部分９及び硬度が高い直線部分１０は磨耗速度が低いために凸部となる。その他の部分である硬度が低い肉盛溶接部分１１は磨耗速度が高いために凹部となる。
このような形状の硬度が高い部分を有するローラが回転することにより以下の現象が生じる。
テーブルライナの粉砕面とローラの表面が対向する箇所において、ローラとテーブルライナの回転により被粉砕物がローラとテーブルライナとの間に入る。入った被粉砕物はローラとテーブルライナとの間に入れられると同時にローラとテーブルライナとの間に生じる圧力によって、力が加えられて粉砕される。
ローラとテーブルライナとの間に形成された間隙に供給される被粉砕物は、ジグザグ模様部分と直線部分とが６０度以下の角度で交差し、その交差した部分がローラの回転方向に向けて開いた形状となる硬度が高い部分であることによって、さらに該間隙に向けて押し込まれる。なお４５度以下であると、被粉砕物をより強力に押し込むことができる。

このように、模様部分と直線部分の交差した部分が、周囲に存在する被粉砕物を掻き集めながら積極的にローラとテーブルライナとの間に供給する作用を発揮する。
この結果として、テーブルライナとローラの間に発生する圧力を削減できる。被粉砕物をローラが効率よく噛み込むことができるので、緊張圧力（ローラをテーブルライナに押しつける力）を２０％程度削減できる。そして、粉砕効率を向上させ、同時にローラやテーブルライナの表面の磨耗速度を低下させることができる。

（ローラ表面が上記ｂであるとき）
図３〜５において、硬質でないジグザグ模様部分９及び硬質でない直線部分１０は硬度が低い材料からなる。その間の部分である硬質な肉盛溶接部分１１は硬度が高い材料の肉盛溶接により充填して形成される。このようにして得たローラにより粉砕工程を継続すると、表面が磨耗されることにより、硬質でないジグザグ模様部分９及び硬質でない直線部分１０は磨耗速度が高いために凹部となる。その他の部分である硬質な肉盛溶接部分１１は磨耗速度が低いために凸部となる。言い換えれば、その凸部間に存在する凹部は、いわゆるシェブロンパターン等のジグザグ模様部分と、同時に回転方向に延びた直線部分を複合してなる形状である。これらの２つの部分が複合することにより、形成された該凸部の角θが６０度以下、好ましくは４５度以下であり、その角がローラの回転方向に向けて配置されることになる。
図４及び５はジグザグ模様部分が互いに交差しないときの模様の例であり、図６はジグザグ模様部分が互いに交差する模様の例である。
このような形状の硬度が高い部分を有するローラが回転することにより以下の現象が生じる。
テーブルライナの粉砕面とローラの表面が対向する箇所において、ローラとテーブルライナの回転により被粉砕物がローラとテーブルライナとの間に入る。入った被粉砕物はローラとテーブルライナとの間に入れられると同時にローラとテーブルライナとの間に生じる圧力によって、力が加えられて粉砕される。
このとき、ローラとテーブルライナとの間に形成された間隙に供給される被粉砕物は、ジグザグ模様と直線により形成される表面模様（頂部）の形状が三角形や四角形等の多角形である角度が６０度以下の角を有する凸部により、さらにローラの回転により該角が被粉砕物を回転方向と垂直な方向に拡げる作用を発揮する。
そのため、被粉砕物に対して加える粉砕力を均等にすることができ、より効率的に粉砕することができる。
この結果として、テーブルライナとローラの間に発生する圧力を特に大きくすることなく、粉砕効率を向上させ、同時にローラやテーブルライナの表面の磨耗速度を低下させることができる。
この結果として、テーブルライナとローラの間に発生する圧力を削減できる。被粉砕物をローラが効率よく噛み込むことができるので、緊張圧力（ローラをテーブルライナに押しつける力）を２０％程度削減できる。そして、粉砕効率を向上させ、同時にローラやテーブルライナの表面の磨耗速度を低下させることができる。

また上記ａの場合及びｂの場合に共通して、ジグザグ模様の幅は、ローラの表面の幅方向（ローラの回転方向に垂直な方向）に対して、任意の幅にすることができ、好ましくは２０ｍｍ〜５０ｍｍである。幅が狭すぎたり広すぎたりすると、粉砕効率の向上効果が低くなる。
また上記ａの場合及びｂの場合に共通して、上記６０度以下の角度とすることは好ましいが、さらにその角度を４５度以下、３５度以下、２５度以下とすることができる。
そしてローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分は、いずれも直線の組合せであっても良く、また交差する点において、少なくともいずれかの線状部分が曲線であってもよい。
本発明により、硬度が高い部分が角パイプを輪切りして得られる形状の枠を、ローラ表面に溶接せず、硬度が高い部分及び低い部分共に肉盛溶接により形成させるので、該枠が剥離しない。

（ローラ表面への硬度が高い部分と低い部分を設ける方法）
このような表面とするには、ローラを新規に作成する工程、及び既存のローラの表面が磨耗した際に補修を行う工程のいずれで行うことができる。
最初に、ローラ表面に、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して４５度以下の角度を有して交差する線状部分からなる凸部を、肉盛溶接等の手段により設ける。
ａの場合のローラとする方法：これらの線状部分は硬度が高い部分であるときには、先に設けた線状部分以外の部分、つまり凹部に対して硬度が低い部分を構成する金属を充填する。
ｂの場合のローラとする方法：これらの線状部分は硬度が低い部分であるときには、先に設けた線状部分以外の部分、つまり凹部に対して硬度が高い部分を構成する金属を充填する。

＜肉盛溶接＞
これらの肉盛溶接や、表面に形成された凹部に金属を充填する手段としては公知の手段を採用することができる。また本発明におけるａ及び／又はｂの部分を有する構造は、ローラだけではなくテーブルライナ表面にも、ローラ表面の構造とは独立して設けることができる。このときには、ローラ表面とテーブルライナ表面のそれぞれの構造による効果が相俟った効果を得ることができる。
ローラ５やテーブルライナ２の表面の粉砕面は竪型ミルの運転によって磨耗する。このため磨耗した粉砕面を回復するために肉盛溶接を行ない、新たな肉盛面を形成させる。肉盛溶接は、溶接ワイヤ等の溶接治具をローラ５やテーブルライナ２の表面に接近させて溶接を行う。このような肉盛溶接に使用する溶接治具としては、周知の治具を採用することができる。

ローラ５表面に肉盛溶接を行うにあたり、必要とされる肉盛溶接用の設備としては公知の肉盛溶接用設備である。竪型ミル外部から内部にかけて、肉盛りされる溶接ワイヤを供給する管路を設置し、さらに該管路の竪型ミル内部側端部は溶接トーチ付近に設置する。溶接トーチは、ローラ表面に肉盛溶接できる程度にローラ表面に接近して設置する。溶接トーチとしては周知のものを採用でき、溶接ワイヤとしても従来の肉盛溶接に使用されているものを採用できる。
このように設置した状態で、ローラ５を必要に応じてテーブルライナ２の粉砕面Ｃから離間させ、上記の手段によりローラ５を回転させながら肉盛溶接を行う。ローラ５の１回転毎に所定の幅だけ肉盛溶接の治具をローラの回転軸方向に移動させると、１回転毎に肉盛溶接の溶接ビードを互いに隣接させることができる。この結果、ローラの回転が進む毎にローラ表面に肉盛される。
この結果、本発明におけるローラの回転方向に平行な方向に延びる線状部分を形成できる。なお、ローラ５の１回転毎に所定の幅だけローラの回転軸方向に移動させるため、厳密にいえば正確に平行な方向ではない。
ローラの回転速度は肉盛溶接される面の回転速度が３００〜１５００ｍｍ／ｍｉｎであることが好ましい。３００ｍｍ／ｍｉｎ未満では肉盛溶接の効率が悪化し、１５００ｍｍ／ｍｉｎを超えると、溶接速度を超えるので十分な補修が困難となる。
また肉盛溶接によるローラ表面又はテーブルライナ表面への、金属補修層として肉厚５０ｍｍ程度までの肉厚とすることができる。

図示はしないが、溶接治具や竪型ミル中の部材に、ローラの特に被粉砕物と接する部分の肉厚を、肉盛溶接前、途中及びその後において計測可能なように、非接触の、レーザー等による表面形状を計測する装置を設けておいても良い。
肉盛溶接をしてローラ表面を補修するにあたり、その表面形状を任意の形状とすることができる。ローラ表面のおおよその円周方向に伸びた凹凸形状のままでも良く、その後表面を研削してより平滑表面としても良い。
また肉盛溶接において、上記のようにローラ１回転毎に肉盛した幅の分だけ、溶接治具をローラの軸方向に移動させると、ローラ表面に一筆書きのように、沿いながら肉盛溶接することができる。また、溶接治具をローラの軸方向の任意の幅に往復移動させることによって、ローラ表面にいわゆるシェブロンパターン等の波状模様を形成させて、テーブルライナ２とローラ５との間で被粉砕物をより確実に噛み込みさせることができる。

約４トンのローラ（ローラ直径：約１，５００ｍｍ）を、良好な肉盛溶接を施工するための周速として約１，０００ｍｍ／ｍｉｎで回転させるためのモータを含む駆動装置として、例えば以下の仕様のものが挙げられる。この駆動装置は下記のモータのみ、又はギヤボックスと一体化してなる。
ギヤボックスを使用したときには下記のギヤ比とし、回転数を下げてトルクを高めた。またロータリーアースを併用した。
モータ：３相×２００Ｖ×５０ｗ×４極モータ（ギヤモータ）
ギヤ比：１／１，８００
駆動軸端での最高回転速度：１ｒｐｍ（６０Ｈｚ）、０．８３ｒｐｍ（５０Ｈｚ）
駆動軸端での最大トルク３２ｋｇ−ｍ（６０Ｈｚ）、３８ｋｇ−ｍ（５０Ｈｚ）
ロータリーアースの容量：１，０００Ａｍｐ

１・・・粉砕室
２・・・テーブルライナ
３・・・モータ
４・・・垂直軸
５・・・ローラ
６・・・中央投入口
７・・・回転軸
８・・・ホイール
９・・・ジグザグ模様部分
１０・・直線部分
１１・・肉盛溶接部分
Ｃ・・・粉砕面

Claims (1)

1. 垂直軸により回転するテーブルライナと、該テーブルライナ上に接触して該テーブルライナの回転力が伝達することによって回転可能で、一方の側に回転軸が接続されたローラを有し、供給された被粉砕物が、このテーブルライナとローラの間に入ることで粉砕される竪型ミルであって、
   ローラの被粉砕物に接する側の表面は、下記ａ及び／又はｂである竪型ミル。
   ａ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が高い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して６０度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。
   ｂ．硬度が高い部分と低い部分が存在し、硬度が低い部分は、ローラの回転方向に平行な方向に伸びる線状部分と、その線状部分に対して６０度以下の角度を有して交差する線状部分とを有する。

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