JP6021044B2 - グリット製造用破砕装置、および金属ロールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、グリット製造用の破砕装置、および金属ロールに関し、詳細には、ブラスト加工や石材の切断などに使用されるグリットを製造する破砕装置、およびこのような破砕装置に組み込まれる金属ロールに関する。

ブラスト加工などで使用される投射材として、グリットなどの金属粒が使用されている。このような投射材を製造する装置として、外周面が対向するように配置された一対の破砕用の金属ロールを回転駆動させながら金属ロールの対向した外周面間にグリット製造用の金属材料（金属粒）を供給し、この金属材料を破砕してグリッドとするロールクラッシャー（グリッド製造装置）が、一般的かつ広範に知られている。

グリット製造用の金属原料としては、一般には、スチールショットが用いられるが、破砕によって製造されたグリットから篩い分けられた粗い粒度のグリットを、グリット製造用の金属原料として用いる場合もある。

例えば、特許文献１では、ショットを破砕機１２（ロールクラッシャー）で破砕してグリットを製造するグリット製造装置が開示されている。
また、特許文献２ないし４には、ロールクラッシャーを使用してグリットを製造することが記載されている。
このように、一対の破砕用の金属ロールを回転駆動して金属ショットを破砕するグリット製造装置（ロールクラッシャー）が、公知であり、このようなロールクラッシャーが、最も破砕効率が高い装置として普及していることが明らかである。

また、特許文献５には、２本の破砕用の金属ロールが、それぞれ、固定軸受座と摺動軸受座に支持され、これら固定軸受座と摺動軸受座との間にバネが配置された対向ロール式グリット製造用破砕装置であって、２本の破砕用の金属ロールのそれぞれが伝動ベルトを介してモータに連結されたグリット製造装置が開示されている。

日本特許 特開平１０−１８０６３３ 中国特許 ＣＮ１８４６８６４Ａ 中国特許 ＣＮ１０１３６２９３３Ａ 中国特許 ＣＮ１０１３６２９３４Ａ 中国実用新案 ＣＮ２０１４４５９７０Ｕ

上記特許文献等で開示されているグリット破砕装置（ロールクラッシャー）では、何らかの理由で、一対の金属ロール間に供給される金属材料の量が一時的に増加することがある。このような供給量の増加が起こると、金属材料（原料ショット）が、塊状となり、一対の金属ロール間で破砕されず、一対の金属ロールの外表面間に押し込まれて挟まる、所謂「咬み込み」が発生することがある。

そして、この「咬み込み」は、一対の金属ロールを引き離す衝撃的な力を発生させ、２本の金属ロールの間隔を拡げて安定した粉砕の遂行を阻害することになる。

しかしながら、上記特許文献等で開示されているグリット破砕装置（ロールクラッシャー）は、このような「咬み込み」に起因して一対の金属ロールを引き離す衝撃的な力が生じた場合に、２本の金属ロールの間隔を維持するよう機能する機構が設けられていない。

このため、上記特許文献等で開示されているグリット破砕装置（ロールクラッシャー）には、「咬み込み」が生じた場合に、２本の金属ロールの間隔が拡がり、安定した破砕を行うことができなくなる、という問題があった。

また、特許文献５に記載の構造には、このような「咬み込み」が発生した場合に、固定軸受座と摺動軸受座４の双方が弾性変形して衝撃を吸収する構成であるため、「咬み込み」発生時に固定軸受座、摺動軸受座、および軸受等に大きな力が作用し、これらの部材の寿命が短くなる、という問題があった。

また、特許文献５に記載の構造には、２つの駆動源（モータ）が必要であるため、コストが高くなるという問題もあった。

さらに、特許文献５に記載の構造では、２本の破砕用の金属ロールが互いに激しく衝突しないように、一対の金属ロールのそれぞれを支持する固定軸受座と摺動軸受座との間にバネが配置されているので、一対の金属ロールを近づける方向への力がバネによって相殺され、破砕力が弱くなるという問題もあった。

さらにまた、上記特許文献等で開示されているグリット破砕装置（ロールクラッシャー）は、グリット製造用原料を一対の破砕用の金属ロール間で破砕してグリットを製造するものであるため、破砕によって生成されたグリットで、金属ロールの外周面が激しく削食され、金属ロールの外周面の摩耗が進行する。

このため、破砕用の金属ロールの耐摩耗性を向上すべく、破砕用の金属ロールの材料として、各種の機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、炭素工具鋼、合金工具鋼、あるいはこれらの鋼材と類似の化学成分を有する鋳鋼を使用し、さらに焼入れ、焼戻し等の熱処理を実施することによって硬さと靭性を調整し、耐摩耗性を向上する試みが行われてきた。

しかしながら、破砕用の金属ロールは、数百ｋｇ程度の重量、および６０ｍｍ以上の肉厚を有する大型部品であるため、焼入れによって焼割れが発生しやすく、また、均一な硬さ分布を得ることが難しいため、摩耗が不均一になるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、単一の駆動源で作動でき、高い耐久性を維持しながら、金属材料の安定した破砕を行うことができるグリット製造用の破砕装置を提供することを目的とする。

さらに、適度な硬さと靭性を備えた耐摩耗性に優れた、グリット製造用破砕装置で使用される破砕用の金属ロールを提供することを目的とする。

本発明によれば、
回転可能に並列配置された一対の金属ロールの間で金属材料を破砕してグリットを製造するグリット製造用破砕装置であって、
前記金属ロールの一方が、駆動ベルトによって連結された駆動源によって回転駆動させられる駆動ロールであり、前記金属ロールの他方が従動ロールであり、
前記従動ロールが、前記駆動ベルトの軌道平面と平行な平面において、前記駆動ロールと前記駆動源との間に配置されている、
ことを特徴とするグリット製造用破砕装置が提供される。

このような構成によれば、駆動源が単一となるので、装置の小型化と製作費用の低減が可能になった。

また、回転駆動する金属ロールを駆動ロール、他の一方を従動ロールと呼んだ場合、駆動ロールとの摩擦力により従動ロールも回転するため、二つの回転駆動手段を備える必要はなく、むしろ駆動ロールと従動ロールの回転速度の差によって、グリット製造用原料にせん断応力が働いて破砕効率が改善され良品率が向上する。

さらに、前記従動ロールが、前記駆動ベルトの軌道平面と平行な平面において、前記駆動ロールと前記駆動源との間に配置されている構成としたので、２本の金属ロールの間にグリット製造用原料の「咬み込み」によって金属ロール相互の間隔を拡げるような衝撃的な力が発生した場合に、ベルトの張力が増加するため空転することがなく、安定した破砕を実現することができる。

駆動ロールおよび従動ロールの双方を、外部へ突出する径方向のエッジを有しない構造とすることによって、両端に外部へ突出した径方向のエッジ部分に応力が集中して破損しやすいと同時に、破砕用の金属ロールを製作するための費用が増加するという問題を解消することができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記金属ロールの少なくとも一方は、その回転軸が軸受ボックスに支持され、
該軸受ボックスが、該軸受ボックスに連結された圧力調整手段によって、前記回転軸と直交する方向に摺動可能に構成されている、が提供される。

このような構成によれば、
金属ロール相互の押圧力を圧力調整手段によって設定できるため、グリット製造用原料の粒度に応じた調整が可能になる。

さらに、２本の金属ロールの間に、グリット製造用原料が咬み込んで金属ロール相互の間隔を広げるように衝撃的な力が作用した場合に、金属ロールは、間隔が拡大する方向に動くことができるので、軸受や軸受ボックスにかかる負荷が軽減されて耐久性が向上する。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記軸受ボックスの摺動方向が水平方向である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記圧力調整手段が、弾性体ボックスと、弾性体固定具とを備え、
前記弾性体ボックスは変形可能な外郭容器の内部に、バネ、空気、水、油から選択されるいずれか一つの弾性体が封入され、
前記弾性体ボックスは、前記軸受ボックスとブラケットの間に設置され、ブラケットに取付けられた弾性体固定具によって支持固定されている。

このような構成によれば、
弾性体ボックスが、弾性体を封入した簡易な構造とされるので、装置を小型化することが可能である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記金属ロールの少なくとも他方は、その回転軸が軸受ボックスに支持され、
前記他方の金属ロールの軸受ボックスには、該金属ロールの回転軸と直交する水平方向の位置を調整する位置調整手段が連結されている。

このような構成によれば、金属ロール相互の押圧力を位置調整手段によって任意に設定できるため、グリット製造用原料の粒度に応じた調整が可能になった。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記位置調整手段は、ボルト、エアーシリンダー、油圧シリンダー、電動シリンダーのいずれか一つであり、
前記軸受ボックスとブラケットの間に設置されている。

前記一対の金属ロールは、フレームに固定されたハウジング内に設置され、
前記ハウジングの上部には、前記金属ロールにグリット製造用原料を供給する原料供給機構が設けられ、該原料供給機構が、原料を前記一対の金属ロールの間に供給する原料シュートと、外部から受け入れた原料を金属ロールの軸方向に分散させながら前記原料シュートに送る原料分散台と、原料分散台上の原料を金属ロールの軸方向に分散させる原料分散手段とを備えている。

このような構成によれば、グリット製造用原料が金属ロールに沿って軸線方向に均一に拡がって、金属ロールに供給されるので、金属ロールの偏摩耗が減少して耐久性が向上した。
また、金属ロールの摩耗が均一に進行するため、偏摩耗部の隙間からグリット製造用原料が破砕されずに落下する問題が大幅に低減され、良品率が向上した。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記原料分散手段は、電力、または圧縮空気で駆動する振動発生装置である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記の一対の金属ロールは、少なくとも外周面が高マンガン鋳鋼で構成され、
該高マンガン鋳鋼の化学成分が質量％で、Ｃ：０．８〜１．５、Ｍｎ：１１〜３３、Ｃｒ：１〜４、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物である。

高マンガン鋳鋼を用いることとすると、適度な硬さと靭性を備えた耐摩耗性に優れた破砕用の金属ロールが提供される。
そして、上記のような高マンガン鋳鋼は、靭性に優れた残留オーステナイトの基地組織を有し、使用中に衝撃が加わる表面部のみ加工硬化してマルテンサイト組織に変態するため優れた耐摩耗性と靭性を兼ね備えており、金属ロールの材料として好適である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記一対の金属ロールは、少なくとも外周面が高マンガン鋳鋼で構成され、
該高マンガン鋳鋼の化学成分が質量％で、Ｃ：０．９〜１．３、Ｍｎ：１１〜１４、Ｃｒ：１．５〜２．５、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物である。

このような高マンガン鋳鋼は、現材料費が低く、機械加工の容易性が高いため、より好ましい。

本発明の他の態様によれば
回転可能に並列配置された一対の金属ロールの間で金属材料を破砕してグリットを製造するグリット製造用破砕装置で使用される金属ロールであって、
高マンガン鋳鋼の原料を配合して溶解し１６６０〜１７２０℃の溶湯を準備する工程と、
前記溶湯を鋳型に鋳造する工程と、
鋳物の冷却後に型バラシを行い、鋳物を取出す工程と、
鋳物に付着した鋳型材を研掃して除去する工程と、
鋳物製品部以外の堰や押し湯を除去する工程と、
鋳物製品部を２００℃以下の熱処理炉に送入した後１０４０〜１０６０℃まで６０℃／時間の昇温速度で昇温し、１０４０〜１０６０℃に２〜４時間保持する工程と、
熱処理炉から取出して水槽中に浸漬して急冷する水靭処理を実施する工程と、
熱処理によって生成する酸化皮膜を研掃して除去する工程と、
鋳物製品部を機械加工して規定の寸法とする工程によって製造されたことを特徴とする金属ロールが提供される。

本発明によれば、単一の駆動源で作動でき、高い耐久性を維持しながら、金属材料の安定した破砕を行うことができるグリット製造用の破砕装置が提供される。
さらに、適度な硬さと靭性を備えた耐摩耗性に優れた、グリット製造用破砕装置で使用される破砕用の金属ロールが提供される。

本発明の好ましい実施形態のグリット製造用破砕装置の概略的な正面図である。 グリット製造用破砕装置の一部分を破断した概略的な右側面図である。 グリット製造用破砕装置のハウジングを取外した状態での一部分を破断した平面図である。 図１のグリット製造用破砕装置で使用される圧力調整手段の構造を示す概略図である。 他の圧力調整手段の構造を示す概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態のグリット製造用破砕装置１０について説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態のグリット製造用破砕装置１０の概略的な正面図であり、図２は、グリット製造用破砕装置１０の一部分を破断した概略的な右側面図であり、図３は、グリット製造用破砕装置１０のハウジングを取外した状態での一部分を破断した平面図である。

本実施態様のグリット製造用破砕装置１０は、フレーム１２の上部のハウジング１４内内に、一対の円柱状の金属ロール１６、１８が、外周面が接触するように回転可能に並列配置（支持）され、この一対の金属ロール１６、１８の外周面間にグリット製造用原料が供給され、一対の金属ロール間で破砕され、グリットとなって、金属ロール１６、１８の下方に排出される構造を有するものである。

図１ないし図３に示されているように、グリット製造用破砕装置１０では、フレーム１２上に設けられたハウジング１４内に、一対の金属ロール１６、１８を構成する駆動ロール１６と従動ロール１８とが回転可能に支持されている。

一対の金属ロール１６、１８は、それぞれが、略円筒状の外周部１６ａ、１８ａを備え、この外周部１６ａ、１８ａが高マンガン鋳鋼で構成されている。なお、外周部１６ａ、１８ａは、少なくとも最外層面が高マンガン鋳鋼で構成されていれば、他の構成でもよい。
本実施態様のグリット製造用破砕装置の金属ロール１６、１８に使用される高マンガン鋳鋼としては、たとえば、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．８〜１．５、Ｍｎ：１１〜３３、Ｃｒ：１〜４、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物であるものがある。また、Ｃ：０．９〜１．３、Ｍｎ：１１〜１４、Ｃｒ：１．５〜２．５、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物であるものでもよい。

グリット製造用破砕装置１０は、フレーム１２の上方に、図示しない原料ホッパから供給されたグリット製造用原料である金属原料（金属粒）を、金属ロール１６、１８に供給する原料供給機構を備えている。
原料供給機構は、原料ホッパ等の外部装置から金属原料を受け入れる原料分散台２０と、金属原料を原料分散台２０から受け入れ一対の金属ロール１６、１８の間に供給する原料シュート２２と、金属材料分散手段２４とを備えている。

原料分散装置２４は、原料分散台２０上の金属原料を金属ロール１６、１８の軸線方向に分散させる機能を有し、本実施態様では、電力、または圧縮空気で駆動する振動発生装置である。
また、原料分散装置２４として、外部の動力によって駆動する回転羽根、回転ブラシなどを用いてもよい。さらに、原料分散台２０のグリット製造用原料が流れる表面に複数の凸部を設けて原料分散装置に代わる原料分散手段としてもよい。さらにまた、凸部を、振動発生装置などと併用してもよい。

このような構成よって、原料ホッパ等の外部装置から、原料分散台２０の図１に矢印示す部分に供給された金属粒は、原料分散台２０上を原料シュート２２方向に移動しながら、原料分散装置２４からの振動によって金属ロール１６、１８の軸方向（図１の紙面に直交する方向）に均一に拡がりながら原料シュート２２に供給される。原料シュート２２に供給された金属粒は、金属ロール１６、１８の軸方向にほぼ均一に、金属ロール１６、１８間に供給され、破砕されることになる。

このように、グリット製造用原料が金属ロール１６、１８の軸方向ロールの幅方向に均一に拡がって供給されるので、金属ロール１６、１８の外周面１６ａ、１８ａの偏摩耗が減少して耐久性が向上する。
また、金属ロールの摩耗が均一に進行するため、偏摩耗部の隙間からグリット製造用原料が破砕されずに落下する問題が大幅に低減され、良品率が向上する。

次に、一対の金属ロール１６、１８、すなわち駆動ロール１６と、従動ロール１８の支持機構について説明する。
駆動ロール１６および従動ロール１８の径方向中心には、それぞれ、駆動軸２６、および従動軸２８が固定されている。駆動軸２６、および従動軸２８は、両端が駆動ロール１６および従動ロール１８の両側面から突出し、軸受ボックス３０、３１に格納された軸受３２によって回転可能に支持されている。

駆動ロール１６の駆動軸２６を支持する軸受ボックス３０は、図２の破断部分に示されているように、駆動側位置調整スライド３４に嵌合して固定されている。駆動側位置調整スライド３４は駆動側スライドブロック３６にボルトで固定されている。さらに、スライドブロック３６は、駆動側スライドプレート３８に摺動可能に支持されている。
この結果、駆動ロール１６の駆動軸２６は、従動ロール１８の従動軸２８に対して離間接近する方向（図２において紙面に直交する方向）に摺動可能に構成されている。

駆動側位置調整スライド３４と駆動側スライドブロック３６と間には、垂直方向に伸びる隙間（図示せず）が設けられ、駆動側位置調整スライド３４と駆動側スライドブロック３６とを連結しているボルトを調整することによって、駆動ロール１６の軸方向位置を微調整することができる。

従動ロール１８も、従動側位置調整スライド３４’と従動側スライドブロック３６’等によって、駆動ロール１６側と同様に支持されている。

次に、フレーム１２の全体構造について説明する。
図１および図２の部分断面図に示されているように、グリット製造用破砕装置１０では、フレーム１２上に金属ロール１６、１８を据え付けるための据付台座４０がボルトで締結されている。さらに、据付台座４０上に下部ベース４２がボルトで締結され、下部ベース４２に上部ベース４４が、ディスタンスブロック４６を介してボルトで締結されている。

上部ベース４４と下部ベース４２には、タイバー４８を通すための孔部が形成されており、この孔部にタイバー４８が貫通されている。タイバー４８の両端には、スペーサ５０、５２を介して、ブラケット５４、５６が取付けられ、ブラケット５４、５６の外方からナット５８が締結されている。

また、下部ベース４２の上面には、駆動ロール１６側に、駆動側スライドプレート３８が交換可能に取付けられ、従動ロール１８側に従動側スライドプレート６０が交換可能に取付けられている。

グリット製造用破砕装置１０では、駆動ロール１６および従動ロール１８は、図３に示されているように、軸線方向両端の内径が最大となるように軸線方向内方に向かってテーパ状の先細りする内部空間を形成する略円筒状の外周部１６ａ、１８ａを備えている。

この内部空間内に、内部空間と相捕的な形状にテーパ加工されたロール固定具６２が、軸線方向両端から挿入され、両側のロール固定具６２が、ボルトなどのロール連結具６４によって連結されている。このロール固定具６２が、駆動軸２６、および従動軸２８に嵌合することによって、駆動ロール１６および従動ロール１８が駆動軸２６、従動軸２８に連結されている。

本実施形態のグリット製造用破砕装置１０では、駆動ロール１６および従動ロール１８の外周面が摩耗した場合は、略円筒状の外周部１６ａ、１８ａのみを交換することができる。

次に、駆動ロール１６を回転駆動させる回転駆動機構について説明する。
図１および図３に示されているように、本実施形態のグリット製造用破砕装置１０では、駆動ロール１６の駆動軸２６の一方の端部に駆動軸プーリ６５が固定されている。

一方、駆動ロール１６の駆動源となるモータ６６は、フレーム１上に固定された据付台座６８上に固定されている。モータ６６の出力軸７０には、モータ軸プーリ７２が固定されている。そして、駆動軸プーリ６５とモータ軸プーリ７２には、駆動ベルト７４が巻回され、モータ６６の出力軸７０の回転が駆動軸プーリ６５に伝達されるように構成されている。
本実施態様では、駆動ベルト７４として、ゴム製の芯材に外被布が被せられた所謂伝動ベルトが使用されているが、他の種類の駆動ベルトを使用することも可能である。

モータ６６は、駆動ロール１６から従動ロール１８を挟んで反対側の位置に配置されている。すなわち、従動ロール１８が、駆動ベルト７４の軌道平面と平行な平面において、駆動ロール１６とモータ６６との間に配置されていることになる。

このような構造によって、グリット製造作業中に、駆動ロール１６と従動ロール１８の間で、グリット製造用原料の「咬み込み」が発生して、駆動ロール１６と従動ロール１８の間隔を拡げる力が生じた場合には、駆動ロール１６にモータ６６とは反対方向に向かう力が作用して、駆動ベルト７４の張力が増加する。この結果、駆動ロール１６が従動ロール１８に向かって押圧され、空転することなく、安定した破砕を実現することができる。

また、本実施形態のグリット製造用破砕装置１０では、従動ロール１８は、駆動ロール１６との摩擦力により回転する構成であるため、１台の駆動源（モータ）によって装置を作動させることができるため、装置の小型化と製作費用の低減が可能になった。
さらに、駆動ロール１６と従動ロール１８の回転速度の差によって、グリット製造用原料にせん断応力が作用するため、破砕効率が改善され良品率が向上した。

本実施態様のグリット製造用破砕装置１０では、上述のように従動ロール１８は駆動ロール１６との摩擦接触により回転するため、ロール相互の押圧力を調整する必要がある。
また、駆動ロール１６と従動ロール１８の間にグリット製造用原料の「咬み込み」によってロール相互の間隔を拡げるような衝撃的な力が発生した場合には、軸受３２、軸受ボックス３０、３１に、過大な負荷が作用するため、この負荷を軽減する構造が必要となる。

このため、本実施態様のグリット製造用破砕装置１０では、駆動ロール１６および従動ロール１８を、軸受ボックス３０、３１によって回転可能に支持すると共に、スライドプレート３８、６０上に沿って回転軸に直交する方向に摺動可能に支持することによって、上記負荷の軽減が図られている。

本実施形態においては、駆動ロール１６を支持する軸受ボックス３０に、駆動軸２６と直交する水平方向に作用する圧力調整手段が連結され、従動ロール１６を支持する軸受ボックス３１にはロール軸と直交する水平方向の位置を調整する位置調整手段７６が連結されている。

圧力調整手段は、弾性体ボックス７８と、弾性体固定具８０とを備えている。弾性体ボックス７８は、変形可能な外郭容器の内部にバネ、空気、水、油から選択されるいずれか一つの弾性体を封入した構造である。また、弾性体ボックス７８は、駆動ロール１6を支持する軸受ボックス３０と駆動側ブラケット５４の間に設置され、駆動側ブラケット５４に取付けられた弾性体固定具８０によって支持固定されている。
このように、弾性体ボックス７８は、弾性体を封入した簡易な構造とすることができるので、装置を小型化することが可能である。

弾性体ボックス７８に封入される弾性体としてバネを使用した圧力調整手段の構造を図４に示す。
図４に示されているように、この圧力調整手段では、弾性体ボックス７８の内部に、バネ８２と板状の弾性体連結具８４が設置されている。弾性体ボックス７８は、バネ８２と弾性体連結具８４を覆う蛇腹状に伸縮可能な構造であり、粉塵やグリット製造用原料等から弾性体を保護する役目を果たし、樹脂、金属、布等によって製作されたベローズ（蛇腹）が使用される。

バネ８２と弾性体ボックス７８の基端側（図１および図４の右側）部分は、駆動側ブラケット５４に接続された弾性体連結具８４の一方の面に連結されている。また、弾性体固定具８０の先端側（図１および図４の左側）部分が、駆動側ブラケット５４に設けられた孔部を通って、弾性体連結具８４の他方の面に連結固定されている。

このような構造によって、圧力調整手段が、駆動ロール１６を支持する軸受ボックス３０と駆動側ブラケット５４の間に配置され、駆動ロール１６を支持する軸受ボックス３０が、従動ロール１８を支持する軸受ボックス３１に向けて押圧される圧力を調整する。

バネ８２に代えて、弾性体として水または油を使用した場合の圧力調整手段の具体的な構造を図５に示す。
この例では、弾性体ボックス７８’内に、変形可能なベローズ構造容器内に水または油が充填された流体バネ８６が設置されている。流体バネ８６の基端側（図１および図５の右側）部分は、弾性体連結具８４と連結されている。このような弾性体ボックス７８’は、図４の構成と同様に、駆動ロール１６を支持する軸受ボックス３０と駆動側ブラケット５４の間に配置されている。

流体バネ８６は、図５に示されているように、流体貯蔵容器８８、圧力弁９０、空気ポンプ９２等と流体連通することにより、任意に圧力を制御することができることが好ましい。

また、位置調整手段７６は、ボルト、エアーシリンダー、油圧シリンダー、電動シリンダーから選択されるいずれか一つであり、従動側の軸受ボックス３１と従動側ブラケット５６との間に設置されている。

破砕作業によって、駆動ロール１６、従動ロール１８が摩耗してくると、圧力調整手段からの押しつけ圧力で、駆動ロール１６が従動ロール側に押され、両ロール１６、１８の接触点が、原料シュート２２の真下の位置から従動ロール側に変位してしまう。このため、位置調整手段７６で、従動ロール１８の軸受ボックス３１を駆動ロール側に押圧し、両ロール１６、１８の位置を補償している。

位置調整手段７６は、ボルトや各種シリンダーを用いることによって簡易な構造とすることができる。

なお、弾性体ボックス７８が、空気、水、油を封入した構成である場合には、必要に応じて、圧力を調整するためのポンプ、流体を貯蔵するタンク、圧力調整弁などの外部機器を弾性体ボックス７８に接続して、弾性体ボックス７８内の圧力を制御することができる。

このような圧力調整手段によって、ロール相互の間には常に一定の押圧力が維持され、位置調整手段７６によって押圧力の微調整とロールが摩耗した時の位置調整が可能であり、ロール相互の間隔を広げるように衝撃的な力が作用した場合には圧力調整手段によって、その負荷を軽減する効果が得られる。

また、圧力調整手段が駆動ロール１６の軸受ボックス３０に連結されているので、駆動ロール１６と従動ロール１８の間でグリット製造用原料の「咬み込み」が発生し、ロール相互の間隔を拡げるような衝撃的な力が生じた場合に、駆動ベルト７４の張力が増加するため空転することがなく、安定した破砕を実現することができることから、圧力調整手段にかかる負荷が一時的であり最小限に抑制されるため、より好ましい。

さらに、位置調整手段７６が、モータ６６が設置される側になるため、位置調整手段７６として各種シリンダーを用いても装置が大型化しない利点がある。

一対の金属ロール１６、１８間で破砕されたグリット製造用原料は排出シュート９４から下方に流出され、図示しないホッパなどに一時的に貯蔵される。

本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

次に本発明の実施例について説明する。
金属ロールの外周部の材料に関して検討するための実験を実施した。表１に示す材料を用いて金属ロールの外周部を製作し、耐摩耗性、耐衝撃性を比較した。
実施例１〜３は化学成分が異なる３種類の高マンガン鋳鋼である。比較例１〜２は化学成分が異なる２種類のクロムモリブデン鋼である。
化学成分は試作した鋳物の一部を切断して、発光分光分析法によって測定した結果である。硬さ測定は、ロックウェル硬度計のＣスケール（ＨＲＣ）を使用し、測定方法はＪＩＳＺ２２４５（ＩＳＯ６５０８）に従って実施した。

耐摩耗性の評価は、実際に一対のロールを製作し、φ２ｍｍのスチールショットを原料に使用して１００時間連続運転した後の摩耗量を重量減少量から求めて比較した。表１では、比較例１の摩耗量を１００として表しており、数値が小さい程耐摩耗性が良好であることを示している。耐衝撃性は、１００時間連続運転した後にクラックの発生状況を調査し、発生の有無を示している。

比較例１のクロムモリブデン鋼の硬さと比較して、実施例１〜３の高マンガン鋳鋼の硬さが低くなっているが、これは使用前の硬さであり、使用後の最表面の硬さをマイクロビッカース硬さ計で測定したところ、Ｈｖ４００〜５２０を示し、ロックウェル硬さに換算するとＨＲＣ４０．８〜５０．５に相当する硬さであった。ただし、加工硬化している層は、表面から０．５ｍｍ程度と薄く、内部は使用前と同じ硬さであった。従って、実施例１〜３の高マンガン鋳鋼の場合、最表面は加工硬化して比較例１のクロムモリブデン鋼の硬さよりも高いため、耐摩耗性が向上したと推定される。

比較例２はＣ、Ｓｉを増加して硬さを上げた事例であり、硬さは最も高くなったが、使用後のロールにはクラックが発生しており、靭性が不足していることが確認された。実施例１〜３の高マンガン鋳鋼は、最表面が加工硬化して優れた耐摩耗性を発揮し、内部は残留オーステナイトからなる靭性の高い組織であるため、クラックを発生する可能性が低く安全性が高い。

実施例１〜３の高マンガン鋳鋼の場合、Ｍｎが増加すると硬さが僅かに高くなる傾向が認められたが、耐摩耗性は逆に少し低下した。従って、現材料費および機械加工の容易性を考慮すると実施例１の化学成分が、より好ましい。実施例１はＪＩＳ規格ＳＣＭｎＨ１１の化学成分を採用して試作したもので、目標成分は質量％で、Ｃ：０．９〜１．３、Ｍｎ：１１〜１４、Ｃｒ：１．５〜２．５、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物からなっている。

次に金属ロールを高マンガン鋳鋼によって製造する方法について実験を行った。高マンガン鋳鋼は酸素との親和力が高い元素であるＭｎを多く含有するため、一般に湯流れ性が悪く、鋳物に湯じわ、湯回り不良などの欠陥が発生し易い。従って、健全な鋳物を製造するためには、溶解工程において１６６０〜１７２０℃程度の溶湯を準備する必要がある。また、溶湯を鋳型に鋳造する工程と、鋳物の冷却後に型バラシを行い鋳物を取出す工程と、鋳物に付着した鋳型材を研掃して除去する工程と、鋳物製品部以外の堰や押し湯を除去する工程を経て製作した鋳物製品部を、２００℃以下の熱処理炉に送入した後１０４０〜１０６０℃まで６０℃／時間の昇温速度で昇温し、１０４０〜１０６０℃に２〜４時間保持する工程によって均一に加熱した後、熱処理炉から取出して水槽中に浸漬して急冷する水靭処理を実施する工程によって均一な残留オーステナイト基地の組織が形成される。さらに、熱処理によって生成する酸化皮膜を研掃して除去する工程と、鋳物製品部を機械加工して規定の寸法とする工程によって製造することができることを確認した。

１０：グリット製造用破砕装置
１２：フレーム
１４：ハウジング
１６：駆動ロール
１８：従動ロール
２０：原料分散台
２２：原料シュート
２４：金属材料分散手段
２６：駆動軸
２８：従動軸
３０：軸受ボックス
３２：軸受
６６：モータ
７４：駆動ベルト

Claims (11)

1. 回転可能に並列配置された一対の金属ロールの間で金属材料を破砕してグリットを製造するグリット製造用破砕装置であって、
   前記金属ロールの一方が、駆動ベルトによって連結された駆動源によって回転駆動させられる駆動ロールであり、前記金属ロールの他方が従動ロールであり、
   前記従動ロールが、前記駆動ベルトの軌道平面と平行な平面において、前記駆動ロールと前記駆動源との間に配置され、
   少なくとも前記駆動ロールは、その回転軸が軸受ボックスに支持され、
   該軸受ボックスが、該軸受ボックスに連結された圧力調整手段によって、前記回転軸と直交する方向に摺動可能に構成されている、
   ことを特徴とするグリット製造用破砕装置。
2. 前記軸受ボックスの摺動方向が水平方向である、
   請求項１に記載のグリット製造用破砕装置。
3. 前記圧力調整手段が、弾性体ボックスと、弾性体固定具とを備え、
   前記弾性体ボックスは変形可能な外郭容器の内部に、バネ、空気、水、油から選択されるいずれか一つの弾性体が封入され、
   前記弾性体ボックスは、前記軸受ボックスとブラケットの間に設置され、ブラケットに取付けられた弾性体固定具によって支持固定されている、
   請求項１に記載のグリット製造用破砕装置。
4. 少なくとも前記従動ロールは、その回転軸が軸受ボックスに支持され、
   前記他方の金属ロールの軸受ボックスには、該金属ロールの回転軸と直交する水平方向の位置を調整する位置調整手段が連結されている、
   請求項１に記載のグリット製造用破砕装置。
5. 前記位置調整手段は、ボルト、エアーシリンダー、油圧シリンダー、電動シリンダーのいずれか一つであり、
   前記軸受ボックスとブラケットの間に設置されている、
   請求項４に記載のグリット製造用破砕装置。
6. 前記一対の金属ロールは、フレームに固定されたハウジング内に設置され、
   前記ハウジングの上部には、前記金属ロールにグリット製造用原料を供給する原料供給機構が設けられ、該原料供給機構が、原料を前記一対の金属ロールの間に供給する原料シュートと、外部から受け入れた原料を金属ロールの軸方向に分散させながら前記原料シュートに送る原料分散台と、原料分散台上の原料を金属ロールの軸方向に分散させる原料分散手段とを備えている、
   請求項１に記載のグリット製造用破砕装置。
7. 前記原料分散手段は、電力、または圧縮空気で駆動する振動発生装置である、
   請求項６に記載のグリット製造用破砕装置。
8. 前記の一対の金属ロールは、少なくとも外周面が高マンガン鋳鋼で構成され、
   該高マンガン鋳鋼の化学成分が質量％で、Ｃ：０．８〜１．５、Ｍｎ：１１〜３３、Ｃｒ：１〜４、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のグリット製造用破砕装置。
9. 前記一対の金属ロールは、少なくとも外周面が高マンガン鋳鋼で構成され、
   該高マンガン鋳鋼の化学成分が質量％で、Ｃ：０．９〜１．３、Ｍｎ：１１〜１４、Ｃｒ：１．５〜２．５、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物である、
   請求項１〜７に記載のグリット製造用破砕装置。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のグリット製造用破砕装置に使用される前記一対の金属ロールの製造方法であって、
    前記の一対の金属ロールは、少なくとも外周面が高マンガン鋳鋼で構成され、
    該高マンガン鋳鋼の化学成分が質量％で、Ｃ：０．８〜１．５、Ｍｎ：１１〜３３、Ｃｒ：１〜４、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、
    前記方法は、
    高マンガン鋳鋼の原料を配合して溶解し１６６０〜１７２０℃の溶湯を準備する工程と、
    前記溶湯を鋳型に鋳造する工程と、
    鋳物の冷却後に型バラシを行い、鋳物を取出す工程と、
    鋳物に付着した鋳型材を研掃して除去する工程と、
    鋳物製品部以外の堰や押し湯を除去する工程と、
    鋳物製品部を２００℃以下の熱処理炉に送入した後１０４０〜１０６０℃まで６０℃／時間の昇温速度で昇温し、１０４０〜１０６０℃に２〜４時間保持する工程と、
    熱処理炉から取出して水槽中に浸漬して急冷する水靭処理を実施する工程と、
    熱処理によって生成する酸化皮膜を研掃して除去する工程と、
    鋳物製品部を機械加工して規定の寸法とする工程と、を備えている、
    ことを特徴とする製造方法。
11. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のグリット製造用破砕装置に使用される前記一対の金属ロールの製造方法であって、
    前記一対の金属ロールは、少なくとも外周面が高マンガン鋳鋼で構成され、
    該高マンガン鋳鋼の化学成分が質量％で、Ｃ：０．９〜１．３、Ｍｎ：１１〜１４、Ｃｒ：１．５〜２．５、Ｓｉ：０．８以下、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、
    前記方法は、
    高マンガン鋳鋼の原料を配合して溶解し１６６０〜１７２０℃の溶湯を準備する工程と、
    前記溶湯を鋳型に鋳造する工程と、
    鋳物の冷却後に型バラシを行い、鋳物を取出す工程と、
    鋳物に付着した鋳型材を研掃して除去する工程と、
    鋳物製品部以外の堰や押し湯を除去する工程と、
    鋳物製品部を２００℃以下の熱処理炉に送入した後１０４０〜１０６０℃まで６０℃／時間の昇温速度で昇温し、１０４０〜１０６０℃に２〜４時間保持する工程と、
    熱処理炉から取出して水槽中に浸漬して急冷する水靭処理を実施する工程と、
    熱処理によって生成する酸化皮膜を研掃して除去する工程と、
    鋳物製品部を機械加工して規定の寸法とする工程と、を備えている
    ことを特徴とする金属ロールの製造方法。

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