JP2020180343A - Liner and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、ライナ及びその製造方法に関する。 The present application relates to a liner and a method for producing the same.
様々な産業において、例えば、落下する粉体、粒体又はより大きな固体材料を受け止める箇所に、ライナが用いられている。図１４の（ａ）は製鉄所の高炉を示す模式的な図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ矢視断面図である。図１４に示されるように、製鉄設備においては、高炉１００の炉頂から装入される粉体等の原料を高炉内に案内するべく高炉の旋回シュート１０１などが設置されている。旋回シュート１０１は、旋回シュート１０１の長手方向に沿って傾斜するように高炉１００内に設けられているため、原料が高炉１００の炉頂から装入されると、原料は旋回シュート１０１の長手方向に沿って滑動する。このような旋回シュート１０１の内側は、落下してきた原料が衝突し、旋回シュート１０１の長手方向に沿って滑動するための案内面１０２を有している。旋回シュート１０１の内側には旋回シュート１０１の案内面１０２を保護するためライナ１１０が設けられている。このようなライナ１１０を複合材によって製造した場合、例えば、ライナ１１０は、母材（マトリクス）と、母材中に固定された耐摩耗性を有する複数の強化材と、を備える。このようなライナ１１０の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているライナは、耐摩耗金属製（例えば高Ｃｒ合金）の母材と、母材に鋳ぐるみで固定された窒化珪素セラミック製の円柱状又は円錐台状の複数の強化材と、を備えている。 Liners are used in various industries, for example, where they receive falling powders, granules or larger solid materials. FIG. 14A is a schematic view showing a blast furnace of a steel mill, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 14A. As shown in FIG. 14, in the iron-making equipment, a blast furnace swivel chute 101 and the like are installed to guide raw materials such as powder charged from the top of the blast furnace 100 into the blast furnace. Since the swivel chute 101 is provided in the blast furnace 100 so as to incline along the longitudinal direction of the swivel chute 101, when the raw material is charged from the top of the blast furnace 100, the raw material is charged in the longitudinal direction of the swirl chute 101. Glide along. The inside of such a swivel chute 101 has a guide surface 102 for colliding with the falling raw material and sliding along the longitudinal direction of the swivel chute 101. A liner 110 is provided inside the swivel chute 101 to protect the guide surface 102 of the swivel chute 101. When such a liner 110 is manufactured from a composite material, for example, the liner 110 includes a base material (matrix) and a plurality of wear-resistant reinforcing materials fixed in the base material. An example of such a liner 110 is disclosed in Patent Document 1. The liner disclosed in Patent Document 1 is a base material made of wear-resistant metal (for example, a high Cr alloy) and a plurality of columnar or truncated cone-shaped reinforcements made of silicon nitride ceramic fixed to the base material by casting. It is equipped with materials.
ライナでは、固体材料の衝突及び滑動によって、母材が摩耗する。特許文献１に開示されているライナでは、母材が耐摩耗金属製ではあるものの、母材は、炭化珪素セラミック製の強化材に比較して先に摩耗し、減肉する。母材が厚み方向に減肉すると、強化材の埋没部分が徐々に露出し、埋没部分の露出量が一定量を超えると、強化材は母材から脱落する。若しくは、強化材が脱落する前に、減肉した母材が割れ、ライナ自体が破壊する場合がある。このような状態になると、ライナとしての機能を維持できず、寿命が尽きる。さらに、特許文献１に開示されているライナでは、窒化珪素セラミック製の強化材を耐摩耗金属製の母材で鋳ぐるみによって固定している。セラミックの比重が耐摩耗金属の比重よりも小さいため、鋳造では、セラミック製の強化材が浮上するという問題が生じる。そのため、鋳造工程において、冶具などで強化材を保持するなど、作業負荷が大きくなり、容易にはライナを製造できない。 In the liner, the base metal wears due to the collision and sliding of the solid material. In the liner disclosed in Patent Document 1, although the base material is made of wear-resistant metal, the base material wears and thins earlier than the reinforcing material made of silicon carbide ceramic. When the base material is thinned in the thickness direction, the buried portion of the reinforcing material is gradually exposed, and when the exposed amount of the buried portion exceeds a certain amount, the reinforcing material falls off from the base material. Alternatively, the thinned base material may crack and the liner itself may be destroyed before the reinforcing material falls off. In such a state, the function as a liner cannot be maintained and the life is exhausted. Further, in the liner disclosed in Patent Document 1, a reinforcing material made of silicon nitride ceramic is fixed by a base material made of wear-resistant metal by casting. Since the specific gravity of the ceramic is smaller than the specific gravity of the wear-resistant metal, there is a problem that the ceramic reinforcing material floats in the casting. Therefore, in the casting process, the work load becomes large, such as holding the reinforcing material with a jig or the like, and the liner cannot be easily manufactured.
本発明は、上記の問題点に鑑み、より長寿命を得るために、強化材の脱落を抑制することを課題とする。さらに、製造時に強化材の浮上を防止できるような製造方法を得ることも目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to prevent the reinforcing material from falling off in order to obtain a longer life. Another object of the present invention is to obtain a manufacturing method capable of preventing the reinforcing material from floating during manufacturing.
本開示の一態様は、保護面と、保護面に対して反対にある裏面と、を含むライナであって、母材と、各々が少なくとも部分的に母材に埋め込まれた複数の強化材と、を備え、強化材は、ライナの保護面の一部を構成する第１の面と、第１の面に対して反対にあり且つ母材に埋没する第２の面と、を含む耐摩耗部と、全体が母材に埋め込まれ、耐摩耗部の第２の面からライナの裏面に向けて延びた抜け止め部と、を有し、抜け止め部は、全体に亘って又は略全体に亘って、耐摩耗部の第２の面からライナの裏面に向けて延びるにしたがって、保護面と平行な水平断面形状が大きくなるテーパ状に形成されており、抜け止め部は、保護面の法線方向において、ライナの少なくとも裏面側の半分に設けられている、ライナである。 One aspect of the disclosure is a liner comprising a protective surface and a back surface opposite to the protective surface, the base material and a plurality of reinforcements, each at least partially embedded in the base material. The reinforcing material comprises, including, a first surface that forms part of the protective surface of the liner and a second surface that is opposite to the first surface and is buried in the base metal. It has a portion and a retaining portion that is entirely embedded in the base metal and extends from the second surface of the wear-resistant portion toward the back surface of the liner, and the retaining portion covers the entire surface or substantially the entire surface. It is formed in a tapered shape in which the horizontal cross-sectional shape parallel to the protective surface increases as it extends from the second surface of the wear-resistant portion toward the back surface of the liner, and the retaining portion is the method of the protective surface. A liner provided at least on the back half of the liner in the linear direction.
本開示の一態様に係るライナでは、全体に亘って又は略全体に亘ってテーパ状に形成された抜け止め部が、ライナの少なくとも裏面側の半分に設けられている。そのため、保護面側の半分の母材が摩耗しても、抜け止め部のテーパによって、強化材が裏面側の半分の母材に引き続き固定されるため、強化材の脱落を抑制することができる。 In the liner according to one aspect of the present disclosure, a retaining portion formed in a tapered shape over the entire surface or substantially the entire surface is provided on at least the back half of the liner. Therefore, even if the base material on the protective surface side is worn, the reinforcing material is continuously fixed to the base material on the back surface side by the taper of the retaining portion, so that the reinforcing material can be prevented from falling off. ..
保護面の法線方向に見た場合に、耐摩耗部の投影面積は、抜け止め部の投影面積以上であってもよい。この場合、隣接する強化材の抜け止め部同士が干渉することなく、隣接する耐摩耗部同士を近接して配置することができる。したがって、保護面に占める耐摩耗部の割合を高めることができる。また、本開示の一態様に係るライナでは、抜け止め部が全体に亘って又は略全体に亘ってテーパ状に形成されているため、抜け止め部の投影面積が耐摩耗部の投影面積以下であっても、強化材の抜けを十分に防止することができる。 When viewed in the normal direction of the protective surface, the projected area of the wear-resistant portion may be equal to or larger than the projected area of the retaining portion. In this case, the adjacent wear-resistant portions can be arranged close to each other without interfering with the retaining portions of the adjacent reinforcing materials. Therefore, the ratio of the wear-resistant portion to the protective surface can be increased. Further, in the liner according to one aspect of the present disclosure, since the retaining portion is formed in a tapered shape over the entire surface or substantially the entire area, the projected area of the retaining portion is less than or equal to the projected area of the wear-resistant portion. Even if there is, it is possible to sufficiently prevent the reinforcing material from coming off.
耐摩耗部の第１の面が母材の表面と面一になるように、強化材の全体が母材に埋め込まれていてもよい。この場合、強化材の間の隙間が全体的に母材によって充填されるため、母材の摩耗が裏面側の半分まで至るのに、より長い時間が必要となる。このため、強化材の脱落をさらに抑制することができる。 The entire reinforcing material may be embedded in the base material so that the first surface of the wear-resistant portion is flush with the surface of the base material. In this case, since the gap between the reinforcing materials is entirely filled with the base material, it takes a longer time for the base material to wear to the half on the back surface side. Therefore, it is possible to further prevent the reinforcing material from falling off.
保護面の法線方向に見た場合に、複数の強化材は、母材に格子状に埋め込まれていてもよい。この場合、保護面の全域を覆うように耐摩耗部を敷き詰めることができる。言い換えると、保護面における耐摩耗部が占める割合が増加し、ライナの耐摩耗性が向上する。 When viewed in the normal direction of the protective surface, the plurality of reinforcing materials may be embedded in the base material in a grid pattern. In this case, the wear-resistant portion can be spread so as to cover the entire protective surface. In other words, the proportion of the wear-resistant portion on the protective surface increases, and the wear resistance of the liner is improved.
保護面の法線方向に見た場合に、複数の強化材は、母材に千鳥状に埋め込まれていてもよい。この場合、耐摩耗部が千鳥状に配置されているため、保護面（旋回シュートの案内面）において固体材料が流れる方向に沿って必ず強化材が存在するように、ライナを方向付けすることができる。したがって、保護面（旋回シュートの案内面）において固体材料が流れる方向に沿って母材（すなわち、早く摩耗する部分）が連続することがなく、固体材料が流れる方向に沿って一列に配置された全ての強化材が脱落することを防ぐことができる。 When viewed in the normal direction of the protective surface, the plurality of reinforcing materials may be embedded in the base material in a staggered manner. In this case, since the wear-resistant parts are arranged in a staggered pattern, the liner can be oriented so that the reinforcing material always exists along the direction in which the solid material flows on the protective surface (guide surface of the swivel chute). it can. Therefore, on the protective surface (guide surface of the swivel chute), the base metal (that is, the portion that wears quickly) is not continuous along the direction in which the solid material flows, and is arranged in a row along the direction in which the solid material flows. It is possible to prevent all the reinforcing materials from falling off.
保護面の法線方向に見た場合に、母材に格子状に埋め込まれた強化材の耐摩耗部の投影形状が、四角形状であってもよい。この場合、保護面における耐摩耗部が占める割合が最も大きくなり、ライナの耐摩耗性が一層向上する。 When viewed in the normal direction of the protective surface, the projected shape of the wear-resistant portion of the reinforcing material embedded in the base material in a grid pattern may be a quadrangular shape. In this case, the wear-resistant portion occupies the largest proportion on the protective surface, and the wear resistance of the liner is further improved.
保護面の法線方向に見た場合に、母材に千鳥状に埋め込まれた強化材の耐摩耗部の投影形状が、円形または六角形のうちいずれか一方であってもよい。この場合、保護面における耐摩耗部が占める割合を大きくすることができる。そのため、固体材料が流れる方向に沿って一列に配置された全ての強化材が脱落することを防ぐことができ、かつ、ライナの耐摩耗性が一層向上する。 When viewed in the normal direction of the protective surface, the projected shape of the wear-resistant portion of the reinforcing material embedded in the base material in a staggered pattern may be either a circular shape or a hexagonal shape. In this case, the proportion of the wear-resistant portion on the protective surface can be increased. Therefore, it is possible to prevent all the reinforcing materials arranged in a row along the flow direction of the solid material from falling off, and the wear resistance of the liner is further improved.
複数の強化材は、耐摩耗部がテーパ状に形成された複数の第１強化材と、耐摩耗部が第１強化材のテーパ状とは逆向きの逆テーパ状に形成された複数の第２強化材とを備えてもよく、第１強化材と第２強化材とは交互に並んで配置され、かつ、第１強化材の耐摩耗部及び第２強化材の耐摩耗部は、保護面の法線方向に見た場合に、互いに重複するように配置されていてもよい。この場合、耐摩耗部の投影形状が、四角形状であってもよく、複数の強化材は、格子状に配置されていてもよい。また、耐摩耗部の投影形状が、円形または六角形のうちいずれか一方であってもよく、複数の強化材は、千鳥状に配置されていてもよい。これらの場合、耐摩耗部の側面を直線状にすることなく、保護面の広い範囲を強化材で覆うことが可能となる。そのため、保護面の耐摩耗性の向上が図られる。 The plurality of reinforcing materials include a plurality of first reinforcing materials in which the wear-resistant portion is formed in a tapered shape, and a plurality of first reinforcing materials in which the wear-resistant portion is formed in a reverse taper shape opposite to the tapered shape of the first reinforcing material. Two reinforcing materials may be provided, the first reinforcing material and the second reinforcing material are arranged side by side alternately, and the wear-resistant portion of the first reinforcing material and the wear-resistant portion of the second reinforcing material are protected. They may be arranged so as to overlap each other when viewed in the normal direction of the surface. In this case, the projected shape of the wear-resistant portion may be a quadrangular shape, and the plurality of reinforcing materials may be arranged in a grid pattern. Further, the projected shape of the wear-resistant portion may be either a circular shape or a hexagonal shape, and the plurality of reinforcing materials may be arranged in a staggered pattern. In these cases, it is possible to cover a wide range of the protective surface with a reinforcing material without making the side surface of the wear-resistant portion linear. Therefore, the wear resistance of the protective surface can be improved.
耐摩耗部の長さは、抜け止め部の長さよりも長くてもよい。この場合、耐摩耗部がより長期間にわたって機能するため、より長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持することができる。 The length of the wear-resistant portion may be longer than the length of the retaining portion. In this case, since the wear-resistant portion functions for a longer period of time, excellent wear resistance can be maintained for a longer period of time.
ライナは、母材及び複数の強化材を覆う外枠を更に備えてもよい。この場合、外枠が摩耗して保護面が露出するのにさらなる期間が必要とされるため、さらなる長寿命を得ることができる。このようなライナは、例えばＨＩＰ法によって製造可能である。 The liner may further include an outer frame covering the base material and the plurality of reinforcing materials. In this case, an additional period is required for the outer frame to wear and the protective surface to be exposed, so that a longer life can be obtained. Such liners can be manufactured, for example, by the HIP method.
本開示の他の態様は、上記のライナの製造方法であって、カプセルを準備するステップと、複数の強化材をカプセルの内部の底部に配置するステップと、母材を形成するための粉末材料をカプセルの内部に投入するステップと、カプセルの内部を減圧するステップと、例えば熱間等方加圧法（ＨＩＰ法）によって粉末材料を焼結し前記ライナを形成するステップと、を含む、ライナの製造方法である。 Another aspect of the present disclosure is the method for producing a liner described above, wherein a capsule is prepared, a plurality of reinforcing materials are placed on the inner bottom of the capsule, and a powder material for forming a base material. The liner includes a step of charging the inside of the capsule, a step of depressurizing the inside of the capsule, and a step of sintering the powder material by, for example, a hot isotropic pressurization method (HIP method) to form the liner. It is a manufacturing method.
例えば鋳造でライナを製造する場合、特許文献１に開示されているように、強化材は、鋳型の底部に配置され得る。この場合、強化材の比重が母材となる金属の溶湯の比重よりも小さい場合、強化材が溶湯に浮いてしまう。したがって、例えば、溶湯の比重よりも高い比重を有する材料を強化材に用いる、又は、強化材を支持するための冶具を用いる等、強化材の浮きに対処する必要がある。例えば、ＨＩＰ法を用いる場合には、強化材が粉末材料に浮くことはない。したがって、強化材の浮きに対処する必要がない。 For example, when the liner is manufactured by casting, the reinforcing material may be placed at the bottom of the mold, as disclosed in Patent Document 1. In this case, if the specific gravity of the reinforcing material is smaller than the specific gravity of the molten metal of the base metal, the reinforcing material floats on the molten metal. Therefore, for example, it is necessary to deal with the floating of the reinforcing material by using a material having a specific gravity higher than the specific gravity of the molten metal as the reinforcing material or by using a jig for supporting the reinforcing material. For example, when the HIP method is used, the reinforcing material does not float on the powder material. Therefore, it is not necessary to deal with the floating of the reinforcing material.
本開示の一態様によれば、強化材の脱落を抑制することによって、長寿命化したライナを得ることがきる。また、強化材の浮上対策を必要としない製造方法を提供することが可能である。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to obtain a liner having a long life by suppressing the reinforcing material from falling off. In addition, it is possible to provide a manufacturing method that does not require measures to prevent the reinforcing material from floating.
以下、添付図面を参照して、実施形態に係るライナを説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺は変更されている場合がある。「上」「下」等の方向を示す用語は、図における方向を意味しており、ライナ及びその構成要素の特定の方向を限定することは意図されていない。 Hereinafter, the liner according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings. Similar or corresponding elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. The scale of the figure may have been changed for ease of understanding. Terms such as "up" and "down" mean directions in the figure and are not intended to limit the particular direction of the liner and its components.
図１は、ライナの一例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示されるライナにおける強化材の配置パターンを示す図である。ライナ１０は、流動する固体材料（例えば、粉体、粒体、又は、より大きな固体材料）を案内するために、様々な産業の設備で用いられることができる。図１４に示されるように、一実施形態では、ライナ１０は、製鉄所の高炉１００において高炉１００の頂部から落下する原料（例えば、鉄鉱石及び石炭の少なくとも一方を含む原料）を受け止める旋回シュート１０１の内側を保護するために用いられることができる。ライナ１０は、例えば、板状又は直方体状であることができる。ライナ１０は、他の形状を有していてもよい。ライナ１０の上面は、固体材料を案内するための旋回シュート１０１の案内面１０２を保護する保護面１を構成する。保護面１は、長方形又は正方形であることができる。ライナ１０の下面は、保護面１と反対側の裏面１１を構成する。使用中、旋回シュート１０１は、高炉１００の頂部から高炉１００の炉壁に向かって傾斜するように設けられる。図１を参照して、ライナ１０は、例えば、図１において、左右方向（長手方向）が旋回シュート１０１の内側において長手方向に沿うように配置されてもよく、又は、上下方向（短手方向）が旋回シュート１０１の内側において長手方向に沿うように配置されてもよい。また、ライナ１０は、例えば、強化材３の配置パターンに応じて旋回シュート１０１の内側において長手方向に沿うように配置されてもよい（詳しくは後述）。高炉１００の炉頂から落下した固体材料は、旋回シュート１０１の案内面１０２（旋回シュートの内側に設けられたライナ１０の保護面１）に衝突し、旋回シュート１０１の案内面１０２に沿って流動する。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a liner. Further, FIG. 2 is a diagram showing an arrangement pattern of the reinforcing material in the liner shown in FIG. The liner 10 can be used in a variety of industrial equipment to guide a flowing solid material (eg, powder, granules, or larger solid material). As shown in FIG. 14, in one embodiment, the liner 10 receives a raw material (eg, a raw material containing at least one of iron ore and coal) falling from the top of the blast furnace 100 in a steel mill 100. Can be used to protect the inside of the. The liner 10 can be, for example, plate-shaped or rectangular parallelepiped-shaped. The liner 10 may have other shapes. The upper surface of the liner 10 constitutes a protective surface 1 that protects the guide surface 102 of the swivel chute 101 for guiding the solid material. The protective surface 1 can be rectangular or square. The lower surface of the liner 10 constitutes the back surface 11 opposite to the protective surface 1. During use, the swivel chute 101 is provided so as to incline from the top of the blast furnace 100 toward the furnace wall of the blast furnace 100. With reference to FIG. 1, for example, in FIG. 1, the liner 10 may be arranged so that the left-right direction (longitudinal direction) is along the longitudinal direction inside the swivel chute 101, or the liner 10 may be arranged in the vertical direction (short direction). ) May be arranged along the longitudinal direction inside the swivel chute 101. Further, the liner 10 may be arranged along the longitudinal direction inside the swivel chute 101 according to the arrangement pattern of the reinforcing material 3, for example (details will be described later). The solid material that has fallen from the top of the blast furnace 100 collides with the guide surface 102 of the swivel chute 101 (the protective surface 1 of the liner 10 provided inside the swivel chute) and flows along the guide surface 102 of the swivel chute 101. To do.
ライナ１０は、母材２と、複数の強化材３と、を備えている。母材２は、例えば、板状又は直方体状を有しており、ライナ１０の外形を構成している。母材２の上面２１は、強化材３の耐摩耗部３１（詳しくは後述）の上面３３と共に、保護面１を構成している。母材２は、複数の強化材３を繋ぎとめている。母材２は、様々な金属（例えば、ＷＣ合金、高Ｃｒ合金、又は、サーメット）で形成されることができる。 The liner 10 includes a base material 2 and a plurality of reinforcing materials 3. The base material 2 has, for example, a plate shape or a rectangular parallelepiped shape, and constitutes the outer shape of the liner 10. The upper surface 21 of the base material 2 constitutes the protective surface 1 together with the upper surface 33 of the wear-resistant portion 31 (details will be described later) of the reinforcing material 3. The base material 2 holds a plurality of reinforcing materials 3 together. The base metal 2 can be made of various metals (eg, WC alloys, high Cr alloys, or cermets).
強化材３は、保護面１に沿って母材２に埋め込まれている。強化材３は、耐摩耗性を有する材料で形成されており、母材２よりも硬い材料（例えば、セラミックス（例えば、窒化珪素（Ｎ２ＳＯ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、又は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ４）））で形成されている。強化材３は、様々な配置で母材２に埋め込まれることができる。なお、図１に示されるライナ１０の強化材３は、図２に示されるように、保護面１の法線方向（保護面１に対して垂直な方向）に見た場合に、格子状に配置されている。本開示において、「格子状」とは、保護面１の法線方向に見た場合に、格子の縦横の線（複数の強化材３の間の母材２が露出した部分）が、長方形又は正方形の保護面１の任意の辺に対して平行又は垂直に整列されるように、複数の強化材３が配列されることを意味する。しかしながら、強化材３の配置パターンは格子状に限られない。強化材３の他の配置パターンについては後述する。 The reinforcing material 3 is embedded in the base material 2 along the protective surface 1. The reinforcing material 3 is formed of a material having wear resistance and is harder than the base material 2 (for example, ceramics (for example, silicon nitride (N2SO4), silicon carbide (SiC), or alumina (Al2O4))). ) Is formed. The reinforcing material 3 can be embedded in the base material 2 in various arrangements. As shown in FIG. 2, the reinforcing material 3 of the liner 10 shown in FIG. 1 has a grid pattern when viewed in the normal direction of the protective surface 1 (direction perpendicular to the protective surface 1). Have been placed. In the present disclosure, the term "grid" means that the vertical and horizontal lines of the grid (the portion where the base material 2 between the plurality of reinforcing members 3 is exposed) are rectangular or when viewed in the normal direction of the protective surface 1. This means that the plurality of reinforcing members 3 are arranged so as to be aligned parallel or perpendicular to any side of the square protective surface 1. However, the arrangement pattern of the reinforcing material 3 is not limited to the grid pattern. Other arrangement patterns of the reinforcing material 3 will be described later.
図１に示されるように、ライナ１０では、強化材３は、耐摩耗部３１の上面３３が母材２の上面２１と面一になるように母材２に全体的に埋め込まれており、上面３３は露出されている。しかし、上面３３は、露出されていなくてもよい。 As shown in FIG. 1, in the liner 10, the reinforcing material 3 is entirely embedded in the base material 2 so that the upper surface 33 of the wear-resistant portion 31 is flush with the upper surface 21 of the base material 2. The upper surface 33 is exposed. However, the upper surface 33 does not have to be exposed.
例えば、図３に示されるように、ライナ３０が外枠８０を更に備えている場合、母材２及び複数の強化材３は、外枠８０によって覆われる。詳しくは後述されるように、外枠８０は、熱間等方加圧法（以下、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）法とも称され得る）によってライナを形成する際に、カプセルとして使用されることができる。ライナ３０では、外枠８０は除去されずに、固体材料を案内するために使用される。具体的には、当初、保護面１は、外枠８０によって覆われている。ライナ３０をある期間使用した後、保護面１上の外枠８０の部分が先ず摩耗し、これによって、保護面１が露出する。その後、露出した保護面１が、固体材料を案内する。 For example, as shown in FIG. 3, when the liner 30 further includes an outer frame 80, the base material 2 and the plurality of reinforcing members 3 are covered by the outer frame 80. As will be described in detail later, the outer frame 80 can be used as a capsule when forming a liner by a hot isostatic pressing method (hereinafter, also referred to as a HIP (Hot Isostatic Pressing) method). .. In the liner 30, the outer frame 80 is not removed and is used to guide the solid material. Specifically, initially, the protective surface 1 is covered with an outer frame 80. After using the liner 30 for a period of time, the portion of the outer frame 80 on the protective surface 1 is first worn, which exposes the protective surface 1. The exposed protective surface 1 then guides the solid material.
図４−図９は、それぞれ強化材の一例を示す断面図であり、図１中のＳ-Ｓ矢視断面図を示している。 4 to 9 are cross-sectional views showing an example of each reinforcing material, and are cross-sectional views taken along the line SS in FIG.
図４に示されるように、強化材３Ａは、耐摩耗部３１と、抜け止め部３２と、を有している。耐摩耗部３１は、保護面１に配置され、抜け止め部３２は、耐摩耗部３１の下面３４からライナの裏面１１に向けて延在する（図１参照）。耐摩耗部３１は、固体材料を案内し、母材２の摩耗を防ぐための部分である。耐摩耗部３１は、上面（第１の面）３３と、下面（第２の面）３４と、側面３５と、を含んでいる。上面３３は、上記のように、母材２の上面２１と共に保護面１を構成し、母材２の上面２１に対して平行である。下面３４は、上面３３と反対側に位置し、上面３３に対して平行である。下面３４は、母材２に埋没する。側面３５は、上面３３と下面３４とを繋いでいる。図１に示されるように、耐摩耗部３１は、側面３５が全体的に母材２に覆われるように母材２に埋め込まれる。 As shown in FIG. 4, the reinforcing material 3A has a wear-resistant portion 31 and a retaining portion 32. The wear-resistant portion 31 is arranged on the protective surface 1, and the retaining portion 32 extends from the lower surface 34 of the wear-resistant portion 31 toward the back surface 11 of the liner (see FIG. 1). The wear-resistant portion 31 is a portion for guiding the solid material and preventing the base material 2 from being worn. The wear-resistant portion 31 includes an upper surface (first surface) 33, a lower surface (second surface) 34, and a side surface 35. As described above, the upper surface 33 constitutes the protective surface 1 together with the upper surface 21 of the base material 2, and is parallel to the upper surface 21 of the base material 2. The lower surface 34 is located on the opposite side of the upper surface 33 and is parallel to the upper surface 33. The lower surface 34 is buried in the base material 2. The side surface 35 connects the upper surface 33 and the lower surface 34. As shown in FIG. 1, the wear-resistant portion 31 is embedded in the base material 2 so that the side surface 35 is entirely covered with the base material 2.
抜け止め部３２は、強化材３が母材２から抜けることを防止するための部分である。抜け止め部３２は、全体的に母材２に埋め込まれる。抜け止め部３２は、保護面１の法線方向において、ライナ１０の少なくとも下半分（ライナ１０の裏面１１側の半分）に設けられている。具体的には、図１の実施形態では、抜け止め部３２は、ライナ１０の上半分（ライナ１０の保護面１側の半分）と下半分とに跨っている。他の実施形態では、抜け止め部３２は、ライナ１０の下半分のみに設けられてもよい。抜け止め部３２は、全体に亘って又は略全体に亘って、耐摩耗部３１の下面３４からライナ１０の裏面１１に向けて延びるにしたがって、保護面１と平行な水平断面形状が大きくなるテーパ状に形成されている。 The retaining portion 32 is a portion for preventing the reinforcing material 3 from coming off from the base material 2. The retaining portion 32 is entirely embedded in the base material 2. The retaining portion 32 is provided on at least the lower half of the liner 10 (the half on the back surface 11 side of the liner 10) in the normal direction of the protective surface 1. Specifically, in the embodiment of FIG. 1, the retaining portion 32 straddles the upper half (half of the liner 10 on the protective surface 1 side) and the lower half of the liner 10. In other embodiments, the retaining portion 32 may be provided only on the lower half of the liner 10. The retaining portion 32 has a taper whose horizontal cross-sectional shape parallel to the protective surface 1 increases as it extends from the lower surface 34 of the wear-resistant portion 31 toward the back surface 11 of the liner 10 over the entire surface or substantially the entire area. It is formed in a shape.
具体的には、本実施形態では、抜け止め部３２は円錐台状を有している。他の実施形態では、抜け止め部３２は、多角錐台状を有していてもよい。抜け止め部３２の基端（図４において上端）は、耐摩耗部３１の下面３４よりも狭く、抜け止め部３２の先端（図４において下端）は、耐摩耗部３１の下面３４と同じ直径を有している。別の観点からは、保護面１（上面３３）の法線方向に見た場合に、抜け止め部３２の投影面積（すなわち、抜け止め部３２の下端の水平断面積）は、耐摩耗部３１の投影面積（すなわち、耐摩耗部３１の上面３３又は下面３４の水平断面積）と同一である。このような構成では、抜け止め部３２が全体に亘って又は略全体に亘ってテーパ状に形成されていることに起因して、従来の略円筒状のピン形状を有する強化材と比して、抜け止め部３２の体積が小さくなり、強化材を形成するための材料を少量にすることができる。したがって、強化材の材料費を抑えることが可能となり、製造コストが押さえられる。本実施形態では、保護面１の法線方向において、抜け止め部３２は、耐摩耗部３１よりも長い。 Specifically, in the present embodiment, the retaining portion 32 has a truncated cone shape. In another embodiment, the retaining portion 32 may have a polygonal pyramid shape. The base end (upper end in FIG. 4) of the retaining portion 32 is narrower than the lower surface 34 of the wear resistant portion 31, and the tip of the retaining portion 32 (lower end in FIG. 4) has the same diameter as the lower surface 34 of the wear resistant portion 31. have. From another point of view, the projected area of the retaining portion 32 (that is, the horizontal cross-sectional area of the lower end of the retaining portion 32) is the wear-resistant portion 31 when viewed in the normal direction of the protective surface 1 (upper surface 33). Is the same as the projected area of (that is, the horizontal cross-sectional area of the upper surface 33 or the lower surface 34 of the wear-resistant portion 31). In such a configuration, the retaining portion 32 is formed in a tapered shape over the entire surface or substantially the entire area, as compared with the conventional reinforcing material having a substantially cylindrical pin shape. The volume of the retaining portion 32 is reduced, and the amount of material for forming the reinforcing material can be reduced. Therefore, the material cost of the reinforcing material can be suppressed, and the manufacturing cost can be suppressed. In the present embodiment, the retaining portion 32 is longer than the wear resistant portion 31 in the normal direction of the protective surface 1.
図５の強化材３Ｂは、保護面１の法線方向において、耐摩耗部３１が抜け止め部３２よりも長い点で、図４の強化材３Ａと異なる。強化材３Ｂのその他の点は、強化材３Ａと同様であってもよい。したがって、より多くの材料を、固体材料を案内することに寄与する耐摩耗部に使用することができ、より長寿命を得ることができる。 The reinforcing material 3B of FIG. 5 is different from the reinforcing material 3A of FIG. 4 in that the wear-resistant portion 31 is longer than the retaining portion 32 in the normal direction of the protective surface 1. Other points of the reinforcing material 3B may be the same as those of the reinforcing material 3A. Therefore, more material can be used for the wear resistant portion that contributes to guiding the solid material, and a longer life can be obtained.
図６の強化材３Ｃは、保護面１の法線方向に見た場合に、抜け止め部３２の投影面積（すなわち、抜け止め部３２の下端の水平断面積）が、耐摩耗部３１の投影面積（すなわち、耐摩耗部３１の上面３３又は下面３４の水平断面積）よりも小さい点で、図４の強化材３Ａと異なる。強化材３Ｃのその他の点は、強化材３Ａと同様であってもよい。強化材３Ｃでは、抜け止め部３２が、図４の強化材３Ａの抜け止め部３２よりも細い。別の観点からは、強化材３Ｃでは、保護面１の法線方向に見た場合に、抜け止め部３２の投影形状（すなわち、抜け止め部３２の下端の水平断面形状）は、耐摩耗部３１の投影形状（すなわち、耐摩耗部３１の上面３３又は下面３４の水平断面形状）によって全体的に囲われる。 In the reinforcing material 3C of FIG. 6, the projected area of the retaining portion 32 (that is, the horizontal cross-sectional area of the lower end of the retaining portion 32) is the projection of the wear-resistant portion 31 when viewed in the normal direction of the protective surface 1. It differs from the reinforcing material 3A of FIG. 4 in that it is smaller than the area (that is, the horizontal cross-sectional area of the upper surface 33 or the lower surface 34 of the wear-resistant portion 31). Other points of the reinforcing material 3C may be the same as those of the reinforcing material 3A. In the reinforcing material 3C, the retaining portion 32 is thinner than the retaining portion 32 of the reinforcing material 3A in FIG. From another point of view, in the reinforcing material 3C, the projected shape of the retaining portion 32 (that is, the horizontal cross-sectional shape of the lower end of the retaining portion 32) is the wear-resistant portion when viewed in the normal direction of the protective surface 1. It is totally surrounded by the projected shape of 31 (that is, the horizontal cross-sectional shape of the upper surface 33 or the lower surface 34 of the wear-resistant portion 31).
図７の強化材３Ｄは、耐摩耗部３１もテーパ３８を有する点で、図４の強化材３Ａと異なる。強化材３Ｄのその他の点は、強化材３Ａと同様であってもよい。このような強化材３Ｄでは、耐摩耗部３１の側面３５が、母材２からの抜けを防止するためのテーパ３８を有している。テーパ３８は、保護面１（又は、上面３３）から離れるにつれて太くなるように構成されている。テーパ３８は、上面３３から下面３４まで延在している。 The reinforcing material 3D of FIG. 7 is different from the reinforcing material 3A of FIG. 4 in that the wear-resistant portion 31 also has a taper 38. Other points of the reinforcing material 3D may be the same as those of the reinforcing material 3A. In such a reinforcing material 3D, the side surface 35 of the wear-resistant portion 31 has a taper 38 for preventing the base material 2 from coming off. The taper 38 is configured to become thicker as the distance from the protective surface 1 (or the upper surface 33) increases. The taper 38 extends from the upper surface 33 to the lower surface 34.
図８の強化材３Ｅは、耐摩耗部３１が図７の強化材３Ｄのテーパとは逆向きの逆テーパを有する点で、図７の強化材３Ｄと異なる。強化材３Ｅのその他の点は、強化材３Ｄと同様であってもよい。このような強化材３Ｅでは、耐摩耗部３１の側面３５が、テーパ３９を有している。テーパ３９は、保護面１（又は、上面３３）から離れるにつれて細くなるように構成されている。テーパ３９は、上面３３から下面３４まで延在している。このような強化材３Ｅは、図７の強化材３Ｄと一緒に使用されることができる。具体的には、強化材（第１強化材）３Ｄと強化材（第２強化材）３Ｅとは互いに逆向きのテーパを有しているため、強化材３Ｄ及び強化材３Ｅは、保護面１の法線方向に見た場合に、テーパ３８とテーパ３９とが重なるように、交互に配列されることができる。この場合、保護面１の広い範囲を強化材３Ｄ、３Ｅで覆うことが可能となる。 The reinforcing material 3E of FIG. 8 is different from the reinforcing material 3D of FIG. 7 in that the wear-resistant portion 31 has a reverse taper in the direction opposite to the taper of the reinforcing material 3D of FIG. Other points of the reinforcing material 3E may be the same as those of the reinforcing material 3D. In such a reinforcing material 3E, the side surface 35 of the wear resistant portion 31 has a taper 39. The taper 39 is configured to become thinner as the distance from the protective surface 1 (or the upper surface 33) increases. The taper 39 extends from the upper surface 33 to the lower surface 34. Such a reinforcing material 3E can be used together with the reinforcing material 3D of FIG. Specifically, since the reinforcing material (first reinforcing material) 3D and the reinforcing material (second reinforcing material) 3E have tapers in opposite directions, the reinforcing material 3D and the reinforcing material 3E have a protective surface 1 When viewed in the normal direction of, the taper 38 and the taper 39 can be arranged alternately so as to overlap each other. In this case, a wide range of the protective surface 1 can be covered with the reinforcing materials 3D and 3E.
なお、図９の強化材３Ｆに示されるように、抜け止め部３２は、完全に全体に亘ってテーパ状に形成されていなくてもよく、短いストレート部４１を含んでいてもよい。具体的には、抜け止め部３２は、テーパが少なくともライナの下半分に存在し、且つ、保護面１の法線方向において、テーパ部がストレート部よりも長いのであれば、ストレート部４１を含んでいてもよい。 As shown in the reinforcing material 3F of FIG. 9, the retaining portion 32 does not have to be completely tapered over the entire surface, and may include a short straight portion 41. Specifically, the retaining portion 32 includes the straight portion 41 if the taper exists at least in the lower half of the liner and the tapered portion is longer than the straight portion in the normal direction of the protective surface 1. You may be.
次に、強化材３Ａ１、３Ａ２、３Ａ３の母材２に対する配置について、図１０から図１３を用いて説明する。図１１を参照して、強化材３Ａ１は、強化材３Ａのうち、耐摩耗部３１の投影形状が円形状となっているものである。また、図１０及び図１３を参照して、強化材３Ａ２は、強化材３Ａのうち、耐摩耗部３１の投影形状が四角形状となっているものである。また、図１２を参照して、強化材３Ａ３は、強化材３Ａのうち、耐摩耗部３１の投影形状が六角形状となっているものである。なお、強化材３Ａ１、３Ａ２、３Ａ３の垂直断面形状は、図４に示される強化材３Ａと同じであってもよく、又は、図５〜図９に示される強化材３Ｂ〜３Ｆのいずれかと同じであってもよい。 Next, the arrangement of the reinforcing members 3A1, 3A2, and 3A3 with respect to the base material 2 will be described with reference to FIGS. 10 to 13. With reference to FIG. 11, in the reinforcing material 3A1, the projected shape of the wear-resistant portion 31 of the reinforcing material 3A is circular. Further, referring to FIGS. 10 and 13, in the reinforcing material 3A2, the projected shape of the wear-resistant portion 31 of the reinforcing material 3A is a quadrangular shape. Further, referring to FIG. 12, the reinforcing material 3A3 has a hexagonal projected shape of the wear-resistant portion 31 of the reinforcing material 3A. The vertical cross-sectional shape of the reinforcing materials 3A1, 3A2, and 3A3 may be the same as that of the reinforcing materials 3A shown in FIG. 4, or the same as any of the reinforcing materials 3B to 3F shown in FIGS. 5 to 9. It may be.
図１０のライナ４０では、強化材３Ａ２が平面視において格子状に母材２に配置されている。耐摩耗部３１の投影形状が四角形状となっており、耐摩耗部３１は、四角柱状を有している。上記のように、本開示において、「格子状」とは、保護面１の法線方向に見た場合に、格子の縦横の線（複数の強化材３Ａ２の間の母材２が露出した部分）が、長方形又は正方形の保護面１の任意の辺に対して平行又は垂直に整列されるように、複数の強化材３Ａ２が配列されることを意味する。具体的には、ライナ４０では、露出した母材２による上下方向（短手方向）の線が、長方形の保護面１の短辺に対して平行に整列され、左右方向（長手方向）の線が、長方形の保護面１の長辺に対して平行に整列されるように、複数の強化材３Ａ２が配列されている。図１０のライナ４０では、耐摩耗部３１を四角柱状に形成し、かつ、耐摩耗部３１が近接するように強化材３Ａを格子状に配置することによって、図２のライナ１０に比して、保護面１の面積に占める耐摩耗部３１の面積比率が増大されている。耐摩耗部３１が占める面積が大きいので、耐摩耗性が向上する。 In the liner 40 of FIG. 10, the reinforcing material 3A2 is arranged on the base material 2 in a grid pattern in a plan view. The projected shape of the wear-resistant portion 31 is a quadrangular shape, and the wear-resistant portion 31 has a square columnar shape. As described above, in the present disclosure, the “lattice” means the vertical and horizontal lines of the lattice (the portion where the base material 2 between the plurality of reinforcing members 3A2 is exposed) when viewed in the normal direction of the protective surface 1. ) Means that a plurality of reinforcing members 3A2 are arranged so as to be aligned parallel or perpendicular to any side of the rectangular or square protective surface 1. Specifically, in the liner 40, the lines in the vertical direction (short direction) due to the exposed base material 2 are aligned parallel to the short side of the rectangular protective surface 1, and the lines in the horizontal direction (longitudinal direction). However, a plurality of reinforcing members 3A2 are arranged so as to be aligned parallel to the long side of the rectangular protective surface 1. In the liner 40 of FIG. 10, the wear-resistant portions 31 are formed in a square columnar shape, and the reinforcing members 3A are arranged in a grid pattern so that the wear-resistant portions 31 are close to each other, as compared with the liner 10 of FIG. The area ratio of the wear-resistant portion 31 to the area of the protective surface 1 is increased. Since the area occupied by the wear-resistant portion 31 is large, the wear resistance is improved.
図１１のライナ５０では、強化材３Ａ１が平面視において千鳥状に母材２に配置されており、強化材３Ａ１は、耐摩耗部３１の上面の投影形状が円形状となっている円柱状を有している。本開示において、「千鳥状」とは、保護面１の法線方向に見た場合に、長方形又は正方形の保護面１のある辺に対して平行な第１の方向に沿って、複数の列（強化材３Ａ１の列）が形成され、かつ、隣り合う列同士が、第１の方向に対して垂直な第２の方向において、所定の距離だけ互いにずらされ、かつ、保護面１の周縁付近を除いて、第１の方向に沿った直線上に必ず強化材３Ａ１が存在するように、複数の強化材３Ａ１が配列されることを意味する。具体的には、ライナ５０では、長方形の保護面１の短辺に対して平行な上下方向に沿って、５つの強化材３Ａ１の列が形成され、かつ、隣り合う列同士が、上下方向に対して垂直な左右方向において、所定の距離だけ（強化材３Ａ１の列の半ピッチだけ）互いにずらされ、かつ、保護面１の周縁付近を除いて、上下方向に沿った直線上に必ず強化材３Ａ１が存在するように、複数の強化材３Ａ１が配列されている。したがって、旋回シュート１０１の内側に設けられたライナ５０では、保護面１において、ライナ５０の上下方向（旋回シュート１０１の長手方向）に沿って母材２（すなわち、早く摩耗する部分）が連続しない。このような場合、ライナ５０の上下方向を旋回シュート１０１の長手方向に沿って配置することによって、固体材料は、旋回シュート１０１に設けられたライナ５０の保護面１上を上下方向（旋回シュート１０１の長手方向）に沿って流れる。固体材料が流れる上下方向（旋回シュート１０１の長手方向）に沿って必ず強化材３Ａ１が存在するため、母材２が連続して摩耗することを抑制することができ、したがって、固体材料が流れる方向に沿って一列に配置された全ての強化材３Ａ１が脱落することを防ぐことができる。 In the liner 50 of FIG. 11, the reinforcing material 3A1 is arranged on the base material 2 in a staggered manner in a plan view, and the reinforcing material 3A1 has a columnar shape in which the projected shape of the upper surface of the wear-resistant portion 31 is circular. Have. In the present disclosure, "staggered" means a plurality of rows along a first direction parallel to a side of a rectangular or square protective surface 1 when viewed in the normal direction of the protective surface 1. (A row of reinforcing members 3A1) is formed, and adjacent rows are offset from each other by a predetermined distance in a second direction perpendicular to the first direction, and near the periphery of the protective surface 1. Except for, it means that a plurality of reinforcing materials 3A1 are arranged so that the reinforcing material 3A1 is always present on a straight line along the first direction. Specifically, in the liner 50, five rows of reinforcing members 3A1 are formed along the vertical direction parallel to the short side of the rectangular protective surface 1, and adjacent rows are vertically aligned with each other. In the left-right direction perpendicular to the vertical direction, the reinforcing materials are always shifted from each other by a predetermined distance (only half the pitch of the row of the reinforcing materials 3A1), and the reinforcing materials are always on a straight line along the vertical direction except near the peripheral edge of the protective surface 1. A plurality of reinforcing materials 3A1 are arranged so that 3A1 exists. Therefore, in the liner 50 provided inside the swivel chute 101, the base metal 2 (that is, the portion that wears quickly) is not continuous along the vertical direction (longitudinal direction of the swivel chute 101) of the liner 50 on the protective surface 1. .. In such a case, by arranging the vertical direction of the liner 50 along the longitudinal direction of the swivel chute 101, the solid material is placed in the vertical direction (swivel chute 101) on the protective surface 1 of the liner 50 provided on the swivel chute 101. Flows along the longitudinal direction of. Since the reinforcing material 3A1 is always present along the vertical direction in which the solid material flows (longitudinal direction of the swivel chute 101), it is possible to suppress continuous wear of the base material 2, and therefore, the direction in which the solid material flows. It is possible to prevent all the reinforcing materials 3A1 arranged in a row along the line from falling off.
なお、千鳥状に配置される場合、耐摩耗部３１の投影形状は、円形状でなくても良い。例えば、図１２に示されるように、耐摩耗部３１の投影形状が六角形状である強化材３Ａ３が、千鳥状に母材２に配置されていてもよい。また、図１３に示されるように、耐摩耗部３１の投影形状が四角形状である強化材３Ａ２が、千鳥状に母材２に配置されていてもよい。この場合、図１１に示されるライナ５０に比して、耐摩耗部３１の面積比率をさらに増大することができる。なお、耐摩耗部３１は、四角柱状及び六角柱状以外の多角柱状を有していてもよい。 When arranged in a staggered pattern, the projected shape of the wear-resistant portion 31 does not have to be circular. For example, as shown in FIG. 12, the reinforcing material 3A3 having a hexagonal projected shape of the wear-resistant portion 31 may be arranged on the base material 2 in a staggered manner. Further, as shown in FIG. 13, the reinforcing material 3A2 having a rectangular projected shape of the wear resistant portion 31 may be arranged on the base material 2 in a staggered manner. In this case, the area ratio of the wear-resistant portion 31 can be further increased as compared with the liner 50 shown in FIG. The wear-resistant portion 31 may have a polygonal columnar shape other than the square columnar shape and the hexagonal columnar shape.
次に、以上のようなライナの製造方法について説明する。 Next, the method for manufacturing the liner as described above will be described.
先ず、複数の強化材３を準備する。使用される強化材３は、上記の強化材３Ａ〜３Ｆのうちの１種類又は複数種類を含んでもよい。また、強化材３の大きさ及び個数は、ライナの用途等の様々な要因に応じて、適宜決定されてよい。強化材３は、例えばセラミックスのブランクから旋削等の機械加工によって形成されてもよい。強化材３は、他の加工によって形成されてもよい。また、母材２を形成するための粉末材料を準備する。粉末材料の最大粒子径は、例えば、約３００μｍである。粉末材料の平均粒子径は、例えば、約４５μｍである。また、母材２及び強化材３を収容するためのカプセルを準備する。カプセルの大きさは、ライナの用途等の様々な要因に応じて、適宜決定されてよい。カプセルの内部は、製造されるライナよりも例えば約８％大きい寸法で形成することができる。カプセルは、例えば、ＳＳ４００又はＳＵＳ等の材料で作製することができる。 First, a plurality of reinforcing materials 3 are prepared. The reinforcing material 3 used may include one or more of the above-mentioned reinforcing materials 3A to 3F. Further, the size and the number of the reinforcing materials 3 may be appropriately determined according to various factors such as the use of the liner. The reinforcing material 3 may be formed from a ceramic blank by machining such as turning. The reinforcing material 3 may be formed by other processing. In addition, a powder material for forming the base material 2 is prepared. The maximum particle size of the powder material is, for example, about 300 μm. The average particle size of the powder material is, for example, about 45 μm. In addition, a capsule for accommodating the base material 2 and the reinforcing material 3 is prepared. The size of the capsule may be appropriately determined according to various factors such as the use of the liner. The interior of the capsule can be formed, for example, about 8% larger than the liner produced. Capsules can be made of, for example, materials such as SS400 or SUS.
続いて、複数の強化材３をカプセルの内部の底部に配置する。また、母材２を形成するための粉末材料をカプセルの内部に収容する。 Subsequently, a plurality of reinforcing materials 3 are placed on the bottom inside the capsule. In addition, a powder material for forming the base material 2 is housed inside the capsule.
続いて、カプセルを密封し、カプセルの内部を減圧する。減圧によって、カプセルの内部に真空状態が形成される。 Subsequently, the capsule is sealed and the inside of the capsule is depressurized. Decompression creates a vacuum inside the capsule.
続いて、カプセルを加熱（例えば、１２００℃〜１４００℃）及び加圧（例えば、２５０ＭＰａ〜６００ＭＰａ）する。これによって、ＨＩＰ法によって粉末材料を焼結する。以上の処理によって、ライナが形成される。なお、カプセルを加熱及び加圧してライナを製造するとライナは縮小することになるが、本実施形態のカプセルの内部は製造されるライナよりも大きい寸法に設定しているため、問題とならない。 Subsequently, the capsule is heated (eg, 1200 ° C to 1400 ° C) and pressurized (eg, 250 MPa to 600 MPa). As a result, the powder material is sintered by the HIP method. A liner is formed by the above processing. When the liner is manufactured by heating and pressurizing the capsule, the liner is reduced in size, but this is not a problem because the inside of the capsule of the present embodiment is set to a size larger than that of the manufactured liner.
例えば、図３に示されるような外枠８０を有するライナ３０を使用する場合、カプセルを除去することなく、得られたライナ３０をそのまま使用することができる。代替的に、図１に示されるような外枠を有さないライナ１０を使用する場合、例えば機械加工によってカプセルを除去する。 For example, when a liner 30 having an outer frame 80 as shown in FIG. 3 is used, the obtained liner 30 can be used as it is without removing the capsule. Alternatively, if a liner 10 without an outer frame as shown in FIG. 1 is used, the capsule is removed, for example by machining.
以上のような本開示に係るライナでは、全体に亘って又は略全体に亘ってテーパ状に形成された抜け止め部３２が、ライナの少なくとも裏面１１側の半分に設けられている。そのため、保護面１側の半分の母材２が摩耗しても、抜け止め部３２のテーパによって、強化材３が裏面１１側の半分の母材２に引き続き固定されるため、強化材３の脱落を抑制することができる。 In the liner according to the present disclosure as described above, the retaining portion 32 formed in a tapered shape over the entire surface or substantially the entire surface is provided on at least half of the liner on the back surface 11 side. Therefore, even if the base material 2 on the protective surface 1 side is worn, the reinforcing material 3 is continuously fixed to the base material 2 on the back surface 11 side due to the taper of the retaining portion 32. It is possible to suppress the dropout.
また、保護面１の法線方向に見た場合に、耐摩耗部３１の投影面積は、抜け止め部３２の投影面積以上である。したがって、隣接する強化材３の抜け止め部３２同士が干渉することなく、隣接する耐摩耗部３１同士を近接して配置することができる。したがって、保護面１に占める耐摩耗部３１の割合を高めることができる。また、抜け止め部３２が全体に亘って又は略全体に亘ってテーパ状に形成されているため、抜け止め部３２の投影面積が耐摩耗部の投影面積以下であっても、強化材３の抜けを十分に防止することができる。 Further, when viewed in the normal direction of the protective surface 1, the projected area of the wear-resistant portion 31 is equal to or larger than the projected area of the retaining portion 32. Therefore, the adjacent wear-resistant portions 31 can be arranged close to each other without interfering with the retaining portions 32 of the adjacent reinforcing members 3. Therefore, the ratio of the wear-resistant portion 31 to the protective surface 1 can be increased. Further, since the retaining portion 32 is formed in a tapered shape over the entire surface or substantially the entire area, even if the projected area of the retaining portion 32 is smaller than the projected area of the wear-resistant portion, the reinforcing material 3 It is possible to sufficiently prevent the omission.
また、耐摩耗部３１の上面３３が、母材２の上面２１と面一になるように、強化材３の全体が母材２に埋め込まれている。したがって、強化材３の間の隙間が全体的に母材２によって充填されるため、母材２の摩耗が裏面１１側の半分まで至るのに、より長い時間が必要となる。このため、強化材３の脱落をさらに抑制することができる。 Further, the entire reinforcing material 3 is embedded in the base material 2 so that the upper surface 33 of the wear resistant portion 31 is flush with the upper surface 21 of the base material 2. Therefore, since the gap between the reinforcing members 3 is entirely filled with the base metal 2, it takes a longer time for the base metal 2 to reach half of the back surface 11 side. Therefore, it is possible to further prevent the reinforcing material 3 from falling off.
また、図１０のライナ４０では、保護面１の法線方向に見た場合に、耐摩耗部３１の投影形状が四角形状となっており、複数の強化材３Ａ２は格子状に母材２に配置されている。また、ライナ４０では、保護面１の法線方向に見た場合に、耐摩耗部３１の投影面積は、抜け止め部３２の投影面積以上である。そのため、長方形のライナ４０の四辺に沿って強化材を配置することができ、かつ、隣接する強化材３Ａ２の耐摩耗部３１を、隣接する抜け止め部３２よりも近接して配置することができる。このような構成によって、ライナ４０の周縁付近にも耐摩耗部３１を配置することができる。したがって、保護面１の全域を覆うように耐摩耗部３１を敷き詰めることができる。よって、保護面１における耐摩耗部３１が占める割合が増加し、ライナ４０の耐摩耗性が向上する。 Further, in the liner 40 of FIG. 10, when viewed in the normal direction of the protective surface 1, the projected shape of the wear-resistant portion 31 is a quadrangular shape, and the plurality of reinforcing members 3A2 are formed on the base material 2 in a grid pattern. Have been placed. Further, in the liner 40, the projected area of the wear-resistant portion 31 is equal to or larger than the projected area of the retaining portion 32 when viewed in the normal direction of the protective surface 1. Therefore, the reinforcing material can be arranged along the four sides of the rectangular liner 40, and the wear-resistant portion 31 of the adjacent reinforcing material 3A2 can be arranged closer than the adjacent retaining portion 32. .. With such a configuration, the wear resistant portion 31 can be arranged near the peripheral edge of the liner 40. Therefore, the wear-resistant portion 31 can be spread so as to cover the entire area of the protective surface 1. Therefore, the proportion of the wear-resistant portion 31 on the protective surface 1 increases, and the wear resistance of the liner 40 is improved.
また、図１１のライナ５０では、保護面１の法線方向に見た場合に、耐摩耗部３１の投影形状が円形状となっており、複数の強化材３Ａ１は、千鳥状に母材２に配置されている。したがって、保護面１において固体材料が流れる方向（上下方向）に沿って必ず強化材３Ａ１が存在するようにライナ５０を配置することができる。よって、保護面１において固体材料が流れる方向に沿って母材２（すなわち、早く摩耗する部分）が連続することがなく、固体材料が流れる方向に沿って強化材３Ａ１が脱落することを防ぐことができる。また、ライナ５０では、保護面１の法線方向に見た場合に、耐摩耗部３１の投影面積は、抜け止め部３２の投影面積以上である。そのため、隣接する強化材３Ａ１の耐摩耗部３１を、隣接する抜け止め部３２よりも近接して配置することができる。よって、保護面１における耐摩耗部３１が占める割合が増加し、ライナ５０の耐摩耗性が向上する。 Further, in the liner 50 of FIG. 11, the projected shape of the wear-resistant portion 31 is circular when viewed in the normal direction of the protective surface 1, and the plurality of reinforcing members 3A1 are staggered in a base material 2. Is located in. Therefore, the liner 50 can be arranged so that the reinforcing material 3A1 always exists along the direction (vertical direction) in which the solid material flows on the protective surface 1. Therefore, the base material 2 (that is, the portion that wears quickly) does not continue along the direction in which the solid material flows on the protective surface 1, and the reinforcing material 3A1 is prevented from falling off in the direction in which the solid material flows. Can be done. Further, in the liner 50, the projected area of the wear-resistant portion 31 is equal to or larger than the projected area of the retaining portion 32 when viewed in the normal direction of the protective surface 1. Therefore, the wear-resistant portion 31 of the adjacent reinforcing member 3A1 can be arranged closer than the adjacent retaining portion 32. Therefore, the proportion of the wear-resistant portion 31 on the protective surface 1 increases, and the wear resistance of the liner 50 is improved.
また、強化材は、耐摩耗部３１がテーパ状に形成された第１強化材３Ｄ（図７参照）と、耐摩耗部３１が第１強化材３Ｄのテーパ状とは逆向きの逆テーパ状に形成された第２強化材３Ｅ（図８参照）とを備えることができ、第１強化材３Ｄと第２強化材３Ｅとは交互に並んで配置され、かつ、第１強化材３Ｄの耐摩耗部３１及び第２強化材３Ｅの耐摩耗部３１は、保護面１の法線方向に見た場合に、互いに重複するように配置されることができる。この場合、耐摩耗部３１の投影形状は、四角形状であることができ、複数の強化材３Ｄ，３Ｅは、格子状に母材２に配置されることができる。また、耐摩耗部３１の投影形状は、円形または六角形のうちいずれか一方であることができ、複数の強化材３Ｄ，３Ｅは、格子状に母材２に配置されることもできる。これらの場合、耐摩耗部３１の側面３５を直線状にすることなく、保護面１の広い範囲を強化材３Ｄ、３Ｅで覆うことが可能となる。言い換えると、耐摩耗部３１の側面３５を耐摩耗部３１の上面３３に対して垂直に形成することなく、保護面１の広い範囲を強化材３Ｄ、３Ｅで覆うことが可能となる。そのため、保護面１の耐摩耗性の向上が図られる。 Further, the reinforcing material is a first reinforcing material 3D (see FIG. 7) in which the wear resistant portion 31 is formed in a tapered shape, and a reverse tapered shape in which the wear resistant portion 31 is opposite to the tapered shape of the first reinforcing material 3D. The second reinforcing material 3E (see FIG. 8) formed in the above can be provided, the first reinforcing material 3D and the second reinforcing material 3E are arranged alternately side by side, and the resistance of the first reinforcing material 3D. The wear-resistant portion 31 and the wear-resistant portion 31 of the second reinforcing material 3E can be arranged so as to overlap each other when viewed in the normal direction of the protective surface 1. In this case, the projected shape of the wear-resistant portion 31 can be a quadrangular shape, and the plurality of reinforcing materials 3D and 3E can be arranged on the base material 2 in a grid pattern. Further, the projected shape of the wear resistant portion 31 can be either a circular shape or a hexagonal shape, and the plurality of reinforcing materials 3D and 3E can be arranged on the base material 2 in a grid pattern. In these cases, it is possible to cover a wide range of the protective surface 1 with the reinforcing materials 3D and 3E without making the side surface 35 of the wear-resistant portion 31 linear. In other words, it is possible to cover a wide range of the protective surface 1 with the reinforcing materials 3D and 3E without forming the side surface 35 of the wear-resistant portion 31 perpendicular to the upper surface 33 of the wear-resistant portion 31. Therefore, the wear resistance of the protective surface 1 can be improved.
また、図４、５、６、９の強化材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｆでは、耐摩耗部３１の水平断面形状は、保護面１の法線方向のいずれの位置においても同一形状となる。そのため、ライナを長期間にわたって使用し摩耗が進んだ場合であっても、ライナの表面における耐摩耗部３１が占める割合は維持される。言い換えると、長期にわたって耐摩耗性が維持される。 Further, in the reinforcing members 3A, 3B, 3C, and 3F of FIGS. 4, 5, 6, and 9, the horizontal cross-sectional shape of the wear-resistant portion 31 is the same at any position in the normal direction of the protective surface 1. Therefore, even when the liner is used for a long period of time and wear progresses, the ratio of the wear-resistant portion 31 on the surface of the liner is maintained. In other words, wear resistance is maintained for a long period of time.
また、図５に示されるように、強化材３Ｂでは、耐摩耗部３１の長さが抜け止め部３２の長さよりも長い。したがって、耐摩耗部３１がより長期間にわたって機能するため、より長期間にわたって優れた耐摩耗性を維持することができる。 Further, as shown in FIG. 5, in the reinforcing material 3B, the length of the wear-resistant portion 31 is longer than the length of the retaining portion 32. Therefore, since the wear-resistant portion 31 functions for a longer period of time, excellent wear resistance can be maintained for a longer period of time.
また、図３のライナ３０は、母材２及び複数の強化材３を覆う外枠８０を更に備えている。この場合、外枠８０が摩耗して保護面１が露出するのにさらなる期間が必要とされるため、さらなる長寿命を得ることができる。このようなライナ３０は、例えばＨＩＰ法によって製造可能である。 Further, the liner 30 of FIG. 3 further includes an outer frame 80 that covers the base material 2 and the plurality of reinforcing materials 3. In this case, since an additional period is required for the outer frame 80 to wear and the protective surface 1 to be exposed, a further long life can be obtained. Such a liner 30 can be manufactured by, for example, the HIP method.
また、本開示の製造方法では、ライナは、ＨＩＰ法によって製造される。例えば鋳造でライナを製造する場合、強化材は、鋳型の底部に配置され得る。この場合、強化材の比重が母材となる金属の溶湯の比重よりも小さい場合、強化材が溶湯に浮いてしまう。したがって、例えば、溶湯の比重よりも高い比重を有する材料を強化材に用いる、又は、強化材を支持するための冶具を用いる等、強化材の浮きに対処する必要がある。しかしながら、ＨＩＰ法を用いる本態様の製造方法では、強化材が粉末材料に浮くことはない。したがって、強化材の浮きに対処する必要がない。 Further, in the manufacturing method of the present disclosure, the liner is manufactured by the HIP method. For example, when making a liner by casting, the reinforcement can be placed at the bottom of the mold. In this case, if the specific gravity of the reinforcing material is smaller than the specific gravity of the molten metal of the base metal, the reinforcing material floats on the molten metal. Therefore, for example, it is necessary to deal with the floating of the reinforcing material by using a material having a specific gravity higher than the specific gravity of the molten metal as the reinforcing material or by using a jig for supporting the reinforcing material. However, in the production method of this embodiment using the HIP method, the reinforcing material does not float on the powder material. Therefore, it is not necessary to deal with the floating of the reinforcing material.
以上、ライナ及びその製造方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。 Although the liner and the embodiment of the manufacturing method thereof have been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、図１−図３では、強化材３は、円柱状の耐摩耗部３１と、円錐台状の抜け止め部３２と、を有している。しかしながら、例えば、他の実施形態では、強化材は、多角柱状の耐摩耗部（例えば、図１０、図１２又は図１３を参照）と、円錐台状の抜け止め部と、を有してもよい。このような強化材は、例えば、多角柱状のブランクから、円錐台状の抜け止め部を旋削によって削り出すことによって、容易に形成することができる。 For example, in FIGS. 1 to 3, the reinforcing material 3 has a columnar wear-resistant portion 31 and a truncated cone-shaped retaining portion 32. However, for example, in other embodiments, the reinforcing material may have a polygonal columnar wear resistant portion (see, eg, FIG. 10, 12, or 13) and a truncated cone-shaped retaining portion. Good. Such a reinforcing material can be easily formed, for example, by cutting a truncated cone-shaped retaining portion from a polygonal columnar blank by turning.
また、本開示の製造方法では、粉末材料を焼結しライナを形成する場合として、ＨＩＰ法によって製造される場合について説明した。しかしながら、粉末材料を焼結しライナを形成する方法としてはこれに限られず、例えばホットプレス法を用いてもよい。 Further, in the manufacturing method of the present disclosure, a case where the powder material is sintered to form a liner and a case where the powder material is manufactured by the HIP method has been described. However, the method of sintering the powder material to form a liner is not limited to this, and for example, a hot press method may be used.
１ ライナの保護面
２ 母材
３、３Ａ−３Ｆ 強化材
１０、３０、４０、５０、６０、７０ ライナ
１１ ライナの裏面
３１ 耐摩耗部
３２ 抜け止め部
３３ 耐摩耗部の上面（第１の面）
３４ 耐摩耗部の下面（第２の面）
３５ 耐摩耗部の側面
1 Liner protection surface 2 Base material 3, 3A-3F Reinforcing material 10, 30, 40, 50, 60, 70 Liner 11 Liner back surface 31 Abrasion resistant part 32 Retaining part 33 Top surface of wear resistant part (first surface) )
34 Lower surface of wear-resistant part (second surface)
35 Side of wear resistant part
Claims (11)
母材と、
各々が少なくとも部分的に前記母材に埋め込まれた複数の強化材と、
を備え、
前記強化材は、
前記ライナの前記保護面の一部を構成する第１の面と、前記第１の面に対して反対にあり且つ前記母材に埋没する第２の面と、を含む耐摩耗部と、
全体が前記母材に埋め込まれ、前記耐摩耗部の前記第２の面から前記ライナの前記裏面に向けて延びた抜け止め部と、
を有し、
前記抜け止め部は、全体に亘って又は略全体に亘って、前記耐摩耗部の前記第２の面から前記ライナの前記裏面に向けて延びるにしたがって、前記保護面と平行な水平断面形状が大きくなるテーパ状に形成されており、
前記抜け止め部は、前記保護面の法線方向において、前記ライナの少なくとも裏面側の半分に設けられている、
ライナ。 A liner comprising a protective surface and a back surface opposite to the protective surface.
With the base material
With a plurality of reinforcements, each at least partially embedded in the base metal,
With
The reinforcing material is
A wear-resistant portion including a first surface forming a part of the protective surface of the liner and a second surface opposite to the first surface and embedded in the base material.
A retaining portion that is entirely embedded in the base metal and extends from the second surface of the wear-resistant portion toward the back surface of the liner.
Have,
The retaining portion has a horizontal cross-sectional shape parallel to the protective surface as it extends from the second surface of the wear-resistant portion toward the back surface of the liner over the entire surface or substantially the entire area. It is formed in a large taper shape,
The retaining portion is provided on at least the back half of the liner in the normal direction of the protective surface.
Liner.
カプセルを準備するステップと、
前記複数の強化材を前記カプセルの内部の底部に配置するステップと、
前記母材を形成するための粉末材料を前記カプセルの内部に投入するステップと、
前記カプセルの内部を減圧するステップと、
前記粉末材料を焼結し前記ライナを形成するステップと、
を含む、ライナの製造方法。 The method for producing a liner according to any one of claims 1 to 10.
Steps to prepare the capsule and
A step of placing the plurality of reinforcing materials on the inner bottom of the capsule, and
The step of putting the powder material for forming the base material into the capsule and
The step of decompressing the inside of the capsule and
The step of sintering the powder material to form the liner,
How to make a liner, including.
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