JP2863768B2 - 粉砕機に使用される破砕面部材 - Google Patents
粉砕機に使用される破砕面部材Info
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Description
材料を連続的に噛み込んで粉砕する型式の粉砕機に使用
される破砕面部材に関する。この形式の粉砕機として
は、例えばロール粉砕機、コーンクラッシャ、リングロ
ールミル、堅形ローラミル、エッジランナー等がある。
破砕面部材とはこのような粉砕機において破砕面を構成
するロール、ローラ、タイヤ、テーブルライナー等を言
う。
鉛、転炉、高炉スラグ、石灰石、クリンカー、岩石等の
各種材料を粉砕するために、ロール、ローラ、タイヤ、
テーブルライナー等の破砕面部材を組み合せた種々の粉
砕機が用いられている。
るために、本出願人は、少なくとも表層部分に耐摩耗性
の異なる2種類のブロックを、材料の噛み込まれて行く
方向に交互に配置した破砕面部材を先に開発した(特許
第1618574号)。この破砕面部材の代表例を図1
1に示す。
ラである。このミルローラは、所定の間隔をあけて対設
され、その間に材料を連続的に噛み込んでこれを破砕す
る。材料の噛み込まれて行く方向は、ミルローラではそ
の周方向となる。
からなる。母材金属1の表面には、ローラ軸の方向に延
びる多数の溝2,2…が、周方向に所定の間隔をあけて
設けられている。各溝2内には、高炭素高クロム鋼等の
耐摩耗性金属3が充填されている。
耐摩耗性の高いブロックと耐摩耗性の低いブロックが交
互に配置されることになる。すなわち、母材表面の溝2
内に充填された耐摩耗性金属3が耐摩耗性の高いブロッ
クとなり、その溝を形成する両側の壁4,4が耐摩耗性
の低いブロックとなる。
がフラットでも、使用により耐摩耗性の低いブロックの
表面が選択的に摩耗し、ここに凹みが生じる。このよう
な状態になると、材料の噛み込みが良くなり、粉砕効率
が急激に改善される。そして、この状態は耐摩耗性の高
いブロックが使用限界になるまで継続される。
ミルローラでは、耐摩耗性金属を下向き自動アーク溶接
による多層肉盛により充填するのが一般的であり、本出
願人も実際のローラ製作ではこの方法を採用していた。
では、ビート幅が10〜30mmで、ビード高さが1層
で3〜5mmに過ぎない。一方、前記ミルローラにおけ
る耐摩耗性の高いブロックの高さは60mmを超える場
合もある。そのため、耐摩耗性金属の充填に多大の時間
を要していた。また、充填金属に多数の割れが発生する
という問題もあった。
の高さが高い場合もその金属を短時間で充填できる生産
性の優れた破砕面部材を提供することにある。本発明の
別の目的は、充填金属の割れが少ない高品質な破砕面部
材を提供することにある。
対向する破砕面の間に材料を連続的に噛み込んで粉砕し
て行く粉砕機の破砕面部材であって、少なくとも表層が
耐摩耗性の低い母材金属からなり、その母材金属表面に
深さが10mm以上200mm以下である多数の凹部が
5mm以上の隙間をあけて規則的に形成され、各凹部内
に、立向き単層溶接肉盛によりキャスティングされた、
各凹部の深さ方向に連続する耐摩耗性の高い金属が充填
されていることを特徴とする。
ロスラグ溶接、エレクトロガス溶接、エレクトロノンガ
ス溶接等の大入熱溶接を用いた立向き単層肉盛方法があ
る。この方法は、1951年頃に旧ソ連のキエフ市にあ
るパトン研究所で開発された単層立向き溶接方法のこと
で、本来の使い方は、例えば40mm以上の厚肉の板材
を突き合わせ溶接する場合、突き合わせ間隔を約20〜
30mmのI型開先とし、その開先を立てると共に両側
から水冷銅当金により開先を囲い、前述した大入熱溶接
法を用いて電極ワイヤを開先内に下から上へ順次溶融充
填して板材を溶接するというようなものである。
に3〜6本の電極ワイヤを挿入し、多電極で肉盛を行え
るので、300mmを超える肉厚の鋼板でさえ高能率に
溶接できる。例えば、300mmの肉厚をもつ鋼板を、
1000mmの長さにわたって溶接したとすれば、アー
ク時間は約2時間となる。これを下向き溶接で行ったと
すれば、最も高能率と言われるサブマージアーク溶接を
使用しても、約7〜10時間のアーク時間を要する。両
溶接方法ともに3電極を使用し、溶接電流は600A、
開先間隔は50mmとした場合である。
接肉盛とには約3.5〜5倍の能率の違いが存在する。こ
の比較は単にアーク時間の比較に留めているが、溶接に
必要な段取り時間やその溶接に関わる手間時間を考慮す
ると、更に大きな差異が生じる。このように、立向き単
層溶接肉盛方法は、非常に高能率である。
用いて、破砕面部材の表面全体に耐摩耗性金属を肉盛す
ると、肉盛金属の収縮応力により割れが発生し、肉盛高
さは高々30mm程度に制限され、これ以上の高さに肉
盛を行えば使用中に剥離脱落を生じる。
は、母材表面の凹部内に耐摩耗性金属が肉盛され、硬い
耐摩耗性金属が靱性に富む柔らかい母材金属で囲まれる
ためと、凹部毎に肉盛を完了できるためとにより、30
mm以上厚く肉盛しても使用中に剥離脱落を発生しにく
い。
では、凹部内に充填された耐摩耗性金属が凝固するとき
に、その収縮に伴って凹部周囲の壁が変形する。そのた
め、耐摩耗性金属の残留応力が減少する。また、凹部内
に充填された耐摩耗性金属はその量が少ないため、本質
的に残留応力が小さい。更に、単層充填のため冷却は遅
い。これらにより、深さが60mmを超えるような凹部
内に耐摩耗性金属を単層充填した場合にも、耐摩耗性金
属の割れ発生を防止し易くなる。従って、立向き単層溶
接肉盛による高能率な充填が可能になる。
盛は、基本的には凹部の深さ方向に金属を充填し、凹部
の広さに応じて電極数を増減するが、母材表面の凹部が
溝の場合は、その溝を立て側方から当金により溝を囲
い、その溝内に適数の電極ワイヤを上から挿入して下か
ら上へ順次溶融肉盛を行い、溝の長さ方向に金属を充填
するのが良い。いずれの場合も、充填金属は凹部の深さ
方向に連続する。
する。
視図、図2はその破砕面部材の表面の展開図、図3はそ
の破砕面部材の表層部分の断面図、図4は溶接法を示す
斜視図、図5は図4のA−A線矢視図である。
ある。このミルローラは、表層が軟鋼等の母材金属1か
らなる。母材金属1の表面には、凹部としてローラ軸に
平行な多数の溝2,2…が、周方向に所定の間隔をあけ
て設けられている。各溝2は、母材金属ローラの表面に
母材と同材質のリブ材を溶接することによっても形成さ
れる。
ム鋼等の耐摩耗性金属3が、エレクトロスラグ溶接、エ
レクトロガス溶接、エレクトロノンガス溶接等の大入熱
溶接を用いた立向き単層溶接肉盛によりキャスティング
されている。
属3は、溝2の底面および溝2を形成する一対の壁4,
4の対向側面に溶着している。壁4,4は母材金属1の
一部であり、耐摩耗性金属3より耐摩耗性が低い。リブ
材を用いた場合は、そのリブ材が壁4になる。
を寝かしてその両端を当金により閉塞し、その内部に耐
摩耗性金属3を前記下向き単層溶接肉盛により充填す
る。この操作を全ての溝2,2…に順番に実施する。
図4および図5に示すように、溝2を立てその溝2を側
方から当金5により囲い、その溝2内に適数の電極ワイ
ヤ6を上から挿入して下から上へ順次溶融肉盛を行うの
が良い。すなわち、前述した厚肉の鋼板の突き合わせ溶
接と同じ要領で単層肉盛を行うのである。
から溝2の全体を囲う場合と、肉盛の進行につれて上方
に移動させる場合とがある。
合も有るが、その深さ方向に電極ワイヤ6を複数本挿入
することにより高能率溶接肉盛を行うことができる。溝
2の幅Wに関しても、100mmを超えるようなことも
あるが、そのような場合も幅方向に電極ワイヤを増設す
ることで高能率溶接肉盛が可能となる。
ば、いくらでも能率を向上させることが可能になる。ま
た、溝2はローラの周方向に多数設けられ、しかも、全
て立った状態になるので、複数の溝2を同時に肉盛でき
る。もし、全ての溝2を同時に肉盛すれば、短時間のう
ちにキャスティングが完了する。
合不良が生じやすい。図5では、このために、溝2を一
端側で浅くした。溝2の端部、すなわちローラの端部
は、通常は摩耗が少ないので、耐摩耗性金属量が少々不
足していても全く問題を生じない。
は、図6に示すように、円柱形状の外周面を持つローラ
(同図A)、円錐台形状の外面を持つローラ(同図
B)、円柱形状または円錐台形状の内面を持つタイヤ
(同図C)、平面状の表面を持つテーブル等で、且つ溝
が長手方向に長く連続したものに対して好適に使用でき
る。
の両端部のいずれを採用してもよいが、円錐台形状の外
面をもつローラの場合は、摩耗の進行が大径側で顕著で
あるので、小径側に溶接開始点を選ぶのがよい。
い、次にBの溝2にキャスティングを行なうとする。B
の溝2にキャスティングされた耐摩耗性金属3は、凝固
の過程で収縮するが、このとき、Bの溝2を挟むa,b
の壁4,4のうち、aの壁4はAの溝2内にキャスティ
ングされた耐摩耗性金属3により拘束されているが、b
の壁4はCの溝2に耐摩耗性金属3がキャスティングさ
れていないために、無拘束の状態である。そのため、B
の溝2にキャスティングされた耐摩耗性金属3の凝固収
縮は、主にbの壁4の変形によって吸収される。従っ
て、Bの溝2にキャスティングされた耐摩耗性金属3の
残留応力は軽減される。
耗性金属3の総量は少ないが、そのキャスティングが一
気に行われるために、その冷却は徐冷となる。これらに
より、溝2が60mmを超える深さの場合も、その溝2
内にキャスティングされた耐摩耗性金属3に割れが生じ
るのが防止されるか、もしくは下向き肉盛で発生する割
れよりもその数が大幅に少なくなる。
す展開図である。
仕切壁5が設けられている。仕切壁5を設けることによ
り、溝容積が小さくなるため、キャスティング金属の量
が少なくなる。その結果、収縮応力が軽減され、割れ発
生の防止効果が得られる。本実施例では又、隣接する溝
2,2間で仕切壁5が半ピッチずれているが、これは仕
切り壁5の極度の摩耗を防止する効果がある。また、図
7(b)では、仕切壁5がローラの周方向に対して傾斜
しているが、これは粉砕原料のかき込み効果を狙ったも
のである。
を示す断面図である。
4,4の対向側面が外側に向かって彎曲している。こう
することにより、溝2にキャスティングされた耐摩耗性
金属3は、断面が長楕円の玉子型となり、その長径方向
に付加された荷重は、耐摩耗性金属3と壁4,4の融合
面において接線方向(X方向)と接線に直角な方向(Y
方向)に分かれる。そのため、壁4,4の側面が垂直の
場合に比べて、融合面に加わる接線方向の荷重が減少
し、融合面での剥離が抑えられる。また、接線に直角な
方向の分力は隣の接線に直角な方向の分力と打ち消し合
い、壁4,4の破断が防止される。従って、このローラ
は表面に垂直に加わる衝撃に対して非常に強いものにな
る。
すなわち耐摩耗性金属3の高さは、10mm以上、20
0mm以下とする。10mm未満では十分な耐摩耗性が
得られず、施工も困難となる。200mmを超えると一
つの溝開先に対する耐摩耗性金属の充填量が多くなり過
ぎて、凹部に対する立向き単層溶接肉盛と言えども、耐
摩耗性金属の収縮応力が増大し割れを防止することが困
難になり、多くの割れを発生するようになる。
き溶接肉盛方法と較べて莫大であり、従って溶け込み深
さも深くなり易い。このため、壁4の厚みw 1 は5mm
以上とする。この下限値は下向き溶接肉盛の場合よりも
十分に大きい。
込みが悪くなるだけでなく、w1<5mmでは溶接入熱
のため壁4が溶融貫通し易くなる。厚みw 1 の上限につ
いてはw 1 ≦1wが望ましい。wは溝2の幅である。1
wを超えると壁4の厚みが厚くなり過ぎて摩耗が早くな
り深く摩耗するために耐摩耗性金属の端面エッジが欠け
易くなる。
5mm未満では溶接入熱のため、壁が溶融貫通し易くな
る。厚みw 2 の上限については25mm以下が望まし
い。25mmを超えると厚みが厚くなり過ぎて摩耗し易
くなる。すなわちw1の1w以上と同じ結果を生じるよ
うになる。
mm以下が望ましい。25mm未満では溝のキャスティ
ング容積が小さくなり過ぎて能率が悪い。200mmを
超えると溝の容積が大きくなり過ぎて2電極以上の電極
を使用しないとキャスティングが困難になり肉盛操作が
煩雑になる。また、耐摩耗性金属が増加して収縮応力が
大きくなりワレを多発し易くなる。
い。45°を超えると溝の形状が鋭角を持つ平行四辺形
になり鋭角隅部の肉盛が困難になる。
S400)、溶接構造用圧延鋼材(SM)、普通鋳鋼
(SC)、鍛鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、14%マンガ
ン鋼等の易溶接鋼材が望ましい。
%、Cr15〜35%の高炭素高クロム鋳鉄系合金を主
成分とし、他の炭化物形成元素Nb,W,Mo,V,T
i,B等を単独もしくは複合添加した合金が望ましい。
例えば、C4%−Cr22%−Nb8%がしばしばロー
ルの開発に使用される。
が0.5〜15mmとなる硬度差が確保されるように、母
材金属2と耐摩耗性金属3の材質が組み合わされる。
凹部は、図9に示すように、四角形、多角形、円形のも
のであってもよい。すなわち、耐摩耗性金属2が一方向
に連続せず、点対称形状の多数の耐摩耗性金属2が規則
的に配列された破砕面部材も、本発明の範囲内である。
イヤ、テーブルの回転方向によって、隣接する耐摩耗性
金属3,3の間に形成される柔らかい壁4が粉砕原料で
摩耗され易い方向が生じる。その方向を矢印で示すが、
これはローラの回転方向、テーブルの回転方向、すなわ
ち材料が噛み込まれて行く方向であり、この方向に壁4
の方向が一致すると、壁4の摩耗が顕著となる。
うに、材料が噛み込まれて行く方向に対して、壁4を傾
斜させるのが良い。その傾斜角は30〜60°が望まし
く、約45°が特に望ましい。この傾斜は材料の噛み込
み性の改善にも寄与する。
を供給するための石炭粉砕ローラミルのローラに、本発
明を適用した。
が設置され、各ローラが回転して遠心力により立ち上が
り、リングとの間で原料を粉砕するものである。原料と
しては、約50mmの径を持って石炭が投入され、粉砕
後の粒度は200メッシュアンダー85%である。
ち、大径側の外径が約970mm、小径側の外径が約7
85mm、中心軸方向の長さが420mmである。この
外周面に壁として45枚の軟鋼リブ材を周方向に等間隔
で溶接して、大径側で59mm幅、小径側で48mm
幅、深さ40mmの溝を45条形成した。溶接は、ロー
ラの中心軸を鉛直方向に向け、その立てた各溝に、ノン
ガスアーク溶接を使用した立向き単層溶接肉盛により、
C5.5%−Cr22%−Nb8%−Mo7%−W2%−
V1.5%の耐摩耗性金属を順番にキャスティングした。
使用できるので、5〜6日間で肉盛は完了した。
ク溶接)で肉盛した場合は、以下の条件となる。 溶接電流 350A(直流逆極性) 溶接電圧 28〜32V ワイヤ溶融量 5kg/時間
下向き溶接ではあまり電流を多くすると、ワイヤの溶融
量が多すぎ、開先内部での肉盛では、溶融金属がアーク
点より先行し、融合不良を発生する危険があるからであ
る。
である。無理をすれば約10mmは可能と考えられる
が、使用中衝撃が加わった場合、剥離の危険性があるの
で実際は無理である。そのため、多層溶接となり、アー
クタイム率は50%として考えなければならない。
gのワイヤしか使用できず、全肉盛には13〜14日を
要した。すなわち、本発明の実施により、能率が約2.6
倍に向上した。更に、4電極ワイヤで肉盛を行えば、約
10倍の能率向上が達成される。
マンガン鋼、21%マンガン鋼、高クロム鋳鉄により製
造されていた。これらの材質は、大型粉砕機であるため
使用中にローラやテーブルライナー等が破断する事故を
極力避けるために耐摩耗性を犠牲にして耐破断性能を持
つ材質とされている。従って、その使用寿命は短く頻繁
に交換することを余儀なくされている。
ーラの寿命は平均的に4000時間程度である。これを
月になおすと、約5.5ケ月である。セメント工場ではこ
れを約1年に延長したく考えている。
通鋳鋼が使用でき、その上に硬化肉盛金属を溶着するの
で、非常に耐摩耗性に優れた金属を使用できる利点があ
る。すなわち、強靱性にすぐれた母材金属ローラと耐摩
耗性にすぐれた溶着金属との複合化によりそれが達成可
能になる。
Cr22%、Nb8%、Mo7%、W2%、V1.5%の
化学成分を持つものを使用できる。これは非常に耐摩耗
性にすぐれており、その硬度はHRC63〜65であ
る。これを高クロム鋳鉄と比較すれば、その耐摩耗性は
約4〜5倍ある。
めにセメント工場や製鉄所で使用される粉砕機は非常に
大型化し、そのローラを肉盛するには大溶着量を与える
必要がある。従来の下向き肉盛溶接方法では能率が著し
く悪く、肉盛コストが高価になり採算が合わなくなって
いる。また、溶着品質も良くない。
と考えられている大型粉砕ローラへの硬化肉盛金属の溶
着を可能にし、その使用寿命の大幅延長を可能にして、
工業界に莫大な貢献を果たすことができるのである。
テーブル等に適用可能であることは、前述の通りであ
る。
は、立向き単層溶接肉盛に限らず、予め溶解した金属を
流し込むことによっても行うことができる。
に設けた凹部内に耐摩耗性金属を立向き単層溶接肉盛に
より単層に充填することで、10mm以上という耐摩耗
性金属の厚肉層を確保する。加えて、厚肉であるにもか
かわらず、耐摩耗性金属の充填に時間がかからず、生産
性が著しく向上する。また、耐摩耗性金属の凝固収縮
が、溝を挟む壁の変形によって吸収され、冷却も緩やか
であるので、耐摩耗性金属に割れが生じるのを防止でき
るかもしくは大幅に軽減できる。更に、耐摩耗性金属の
使用中の剥離脱落を抑えることができる。
性の高いブロックが交互に配置され、しかも、耐摩耗性
の高いブロックが厚く耐久性のあるような破砕面部材
が、大型のものも含めて低コストに製造される。
る。
る。
である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 対向する破砕面の間に材料を連続的に噛
み込んで粉砕して行く粉砕機の破砕面部材であって、少
なくとも表層が耐摩耗性の低い母材金属からなり、その
母材金属表面に深さが10mm以上200mm以下であ
る多数の凹部が5mm以上の隙間をあけて規則的に形成
され、各凹部内に、立向き単層溶接肉盛によりキャステ
ィングされた、各凹部の深さ方向に連続する耐摩耗性の
高い金属が充填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。 - 【請求項2】 前記凹部が、材料の噛み込まれて行く方
向に間隔をあけて並列した溝であ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。 - 【請求項3】 前記溝を挟んで対向する壁の対向側面が
外側に向かって湾曲していることを特徴とする請求項2
に記載の粉砕機に使用される破砕面部材。
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JP16409493 | 1993-06-08 | ||
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ID=26489323
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