JP5048965B2 - ハンマーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、コークス用の石炭を粉砕する石炭粉砕用衝撃式破砕機のためのハンマーヘッドの改良に関するものである。

この種の石炭粉砕用衝撃式破砕機としては、上部に石炭投入口、下部に排出口を設けた箱型のケーシング内に水平軸を中心として回転するロータを設け、ロータの外周に多数のハンマーアームをアームピンにより枢着し、各ハンマーアームの先端に略直方体状のハンマーヘッドを取り付けた構造のものが用いられている。ロータの両側には凹円弧状の断面を持つ磨砕板が進退可能に設けられており、投入された石炭は回転するハンマーヘッドによる衝撃と磨砕板表面における磨砕とによって効果的に粉砕され、コークス用原料炭となって排出口から取り出される。

ハンマーヘッドは強度に優れた鋳鋼製であるが、投入された石炭との衝撃により摩耗し易く、破砕能力が短期間で低下する傾向がある。そこで特許文献１に示されるように、ハンマーヘッド本体の破砕側先端コーナー部及びこれに続く長辺側面に硬化肉盛りを施すことにより、破砕能力の低下を抑制することが提案されている。

ところがこの特許文献１に記載のハンマーヘッドは、ハンマーヘッド本体上に硬化肉盛りが行われているため、肉盛厚さ分だけ端部がハンマーヘッド本体から突出している。このため肉盛厚さを厚くすると衝撃により硬化肉盛部が剥離し易く、これを避けるために肉盛厚さを薄くすると短期間に摩耗してしまい、破砕能力が低下するという問題があった。
特開２００４−８２０４６号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決して、表面の摩耗や剥離による破砕能力の低下が少なく、使用寿命の長い石炭粉砕用衝撃式破砕機用のハンマーヘッドを提供することを目的としてなされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、石炭粉砕用衝撃式破砕機に取り付けられるハンマーヘッドであって、ハンマーヘッド本体を、基部側はその長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度が２°〜７°の先端拡大形状とし、先端側はその長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度が−２°〜−７°の先端縮小形状とするとともに、このハンマーヘッド本体の破砕側先端の短辺平面の全面に２mm〜１０mmの深さの減肉部を形成し、この減肉部に硬化肉盛溶接を施して減肉部を消滅させたことを特徴とするものである。なお、長辺側面の減肉部の長さを、３０mm〜８０mmとすることが好ましい。

本発明のハンマーヘッドは、ハンマーヘッド本体の破砕側先端の短辺平面の全面と、これに続く長辺側面の一部とに２mm〜１０mmの深さの減肉部を形成し、この減肉部に硬化肉盛溶接を施して減肉部を消滅させたものであるから、衝撃を受ける部分全体を２mm〜１０mmという十分な厚みの硬化肉盛溶接によって覆うことができる。しかも硬化肉盛溶接は減肉部に形成されているため、硬化肉盛溶接の端部が突出することもなく、衝撃によって剥離することもない。このため長期間にわたり優れた破砕能力を維持することができる。

以下に本発明の好ましい実施形態および参考形態を示す。
図１は石炭粉砕用衝撃式破砕機の概念的な断面図であり、１は箱型のケーシング、２はその上部に設けられた石炭投入口、３は下部に設けられた排出口である。ケーシング１の中央には水平軸４を中心として回転するロータ５が設けられており、図示しないモータによって回転される。ロータ５の回転速度及び回転方向は、石炭の種類に応じて可変となっている。

ロータ５の外周には多数のハンマーアーム６がアームピン７により枢着されており、各ハンマーアーム６の先端にはハンマーヘッド１０が取り付けられている。ロータ５を回転させるとハンマーアーム６は遠心力により図１のように回転するが、ハンマーヘッド１０の回転軌跡に近接させて、ロータ５の両側には凹円弧状の断面を持つ磨砕板８が上下のシリンダ９、９によって進退可能に設けられている。石炭投入口２からケーシング１内に投入された石炭は、回転するハンマーヘッド１０による衝撃と磨砕板８の表面における磨砕とによって粉砕され、コークス用原料炭となって排出口３から排出される。

図２と図３は参考形態のハンマーヘッド１０を示す図である。このハンマーヘッド１０は、ハンマーヘッド本体１１の破砕側先端部に硬化肉盛溶接１７を施したものである。図３に示されるように、ハンマーヘッド１０は全体がほぼ縦長直方体状であって、下方部分にハンマーアーム６が装入される中空部１２と、ヘッドピン１３の嵌合孔１４を備えている。ハンマーヘッド１０を正面から見ると先端側がやや拡大した縦長長方形状であるため、本明細書では破砕側先端部を短辺、高さ方向の両側面を長辺と呼ぶ。なおハンマーヘッド本体１１は、例えばＣｒ−Mn低合金鋳鋼よりなるものである。

図２に示すように、まずハンマーヘッド本体１１の破砕側先端の短辺平面の全面と、これに続く長辺側面の一部とに、２mm〜１０mmの深さの減肉部１５を形成する。長辺側面の減肉部１５の長さＬは、好ましくは３０mm〜８０mmとする。そしてこの減肉部１５に硬化肉盛溶接１７を施し、減肉部１５を消滅させる。この際に、硬化肉盛溶接１７の厚さを減肉部１５の深さと同一とすることにより、硬化肉盛溶接１７の下端部とハンマーヘッド本体１１とを同一面とする。なおこの実施形態では、ハンマーヘッド本体１１のコーナー部に４５°の面取り１６が施されている。

硬化肉盛溶接１７の種類は特に限定されるものではないが、２５Ｃｒ鋳鉄系の溶接材料であるＣＲＨや、３０Ｃｒ鋳鉄系の溶接材料であるＣＲＨ-３などが適している。この実施形態で使用したＣＲＨ-３は、Ｃｒ２９％、Ｍｏ０.５％、Ｗ４％、Ｖ０.４％を含む鋳鉄系溶接材料である。これらの材料は耐磨耗性と耐食性に優れるため、長期間にわたり優れた破砕能力を維持することができる。

上記のように本発明では、減肉部１５の深さを２mm〜１０mmとした。その理由は、２mm未満では硬化肉盛溶接１７の厚さが不足して使用寿命が短くなり、逆に１０mmを越えると衝撃力によって硬化肉盛溶接１７の層が欠損し、やはり使用寿命が短くなるためである。硬化肉盛溶接１７を構成する材料は耐磨耗性に優れるが強度および耐衝撃値は小さいため、厚すぎても好ましくない。

また、長辺側面の減肉部１５の長さＬを好ましくは３０mm〜８０mmとしたが、その理由は、３０mm未満であると石炭破砕のための作用面長さが不足し、硬化肉盛溶接１７が形成されていないハンマーヘッド本体１１の表面が著しく摩耗してしまうためである。逆に８０mmを越えて硬化肉盛溶接１７を形成しても、石炭破砕に寄与しない部分であるので製作コストの上昇に見合う効果が得られない。

図２に示すように、この実施形態のハンマーヘッド本体１１は、長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度θが、２°〜７°の先端拡大形状となっている。このような角度θは石炭の破砕性能を向上させるために有効であり、この範囲を外れると破砕性能が低下し、大径の粒子が排出される傾向が増加する。

図４、図５は本発明の実施形態を示す図であり、ハンマーヘッド本体１１の基部側はその長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度θ１が２°〜７°の先端拡大形状とし、先端側はその長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度θ２が−２°〜−７°の先端縮小形状となっている。この実施形態の場合にも、投入された石炭との接触角度がハンマーヘッド軸線に対して最適角度となるので、好ましい破砕性能を達成することができる。なおその他の構成は上記した参考形態と同様である。

以上に説明したように、本発明のハンマーヘッドは、石炭の破砕作用面を２mm〜１０mmの厚みの硬化肉盛溶接１７によって覆うことにより、耐磨耗性を向上させたものであり、しかも硬化肉盛溶接の端部はハンマーヘッド本体１１と同一平面となっているため、衝撃によって剥離することもない。このため長期間にわたり優れた破砕能力を維持することができる。以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

Ｃｒ２％、Ｍｏ０.５％を含有する合金鋳鋼からなるハンマーヘッド本体（短辺１３５ｍｍ、長辺１８０ｍｍ、奥行８０ｍｍ）の破砕側先端の短辺平面の全面と、これに続く長辺側面（Ｌ＝６０mm）とに１０mmの深さの減肉部を形成し、この減肉部に１０mmの硬化肉盛溶接（ＣＲＨ-３）を施した。ハンマーヘッド本体の形状は図２の通りであり、角度θは３°とした。このハンマーヘッドを図１に示した石炭粉砕用衝撃式破砕機に取り付け、石炭の粉砕を行ったところ、６０万トンの破砕が可能であった。なお、長辺側面のＬ寸法を２０mmに変更した場合には、ハンマーヘッド本体の母材部分の摩耗が進行し、使用寿命は５５万トンに低下した。

これに対してハンマーヘッド本体に減肉部を形成することなく１０mmの硬化肉盛溶接（ＣＲＨ-３）を施した従来例のハンマーヘッドは、硬化肉盛溶接の端部が剥離して脱落したため、５０万トンで使用寿命に達した。また減肉部の深さを１ｍｍとし、１ｍｍ厚さの硬化肉盛溶接（ＣＲＨ-３）を施した比較例のハンマーヘッドは、硬化肉盛溶接の摩耗が早く、４０万トンで使用寿命に達した。

石炭粉砕用衝撃式破砕機の概念的な断面図である。 参考形態を示す部分断面図であり、左側は硬化肉盛溶接前のハンマーヘッド本体、右側は硬化肉盛溶接後のハンマーヘッドである。 参考形態を示す斜視図である。 実施形態を示す部分断面図であり、左側は硬化肉盛溶接前のハンマーヘッド本体、右側は硬化肉盛溶接後のハンマーヘッドである。 実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ 石炭投入口
３ 排出口
４ 水平軸
５ ロータ
６ ハンマーアーム
７ アームピン
８ 磨砕板
９ シリンダ
１０ ハンマーヘッド
１１ ハンマーヘッド本体
１２ 中空部
１３ ヘッドピン
１４ 嵌合孔
１５ 減肉部
１６ 面取り
１７ 硬化肉盛溶接

Claims (2)

1. 石炭粉砕用衝撃式破砕機に取り付けられるハンマーヘッドであって、ハンマーヘッド本体を、基部側はその長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度が２°〜７°の先端拡大形状とし、先端側はその長辺側面とハンマーヘッド軸線との成す角度が−２°〜−７°の先端縮小形状とするとともに、このハンマーヘッド本体の破砕側先端の短辺平面の全面に２mm〜１０mmの深さの減肉部を形成し、この減肉部に硬化肉盛溶接を施して減肉部を消滅させたことを特徴とするハンマーヘッド。
2. 請求項１記載のハンマーヘッドであって、長辺側面の減肉部の長さを、３０mm〜８０mmとしたことを特徴とするハンマーヘッド。

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