JP6030507B2 - 複合耐摩耗部材 - Google Patents

Description

この発明は、高炉や転炉等の製鋼設備や、各種分野の製造設備、破砕機、粉砕機などの処理設備等において、落下する等の原料が当る部分等に設けられる複合耐摩耗部材及びその取付用固定ボルトに関するものである。

例えば、高炉等の製鋼設備において、その工程の途中に、鉄鉱石や石炭等の原料を誘導するためのシュートが設けられる。
このようなシュートでは、落下してきた原料が当る部位、及びその周辺にライナが設けられる。ライナは、高硬度な部材で構成されて、落下してきた原料との衝突と、その後の原料との摺動によって、シュート内の部材が摩耗することを防止する。

そのライナに、金属母材の摩耗作用を受ける摩耗面を前記金属母材による超硬材の鋳ぐるみによって形成した複合耐摩耗部材が使用されている（特許文献１〜４参照）。
また、このライナの取付構造としては、シュート本体等の取付材にボルトナットでもってライナを取付固定するものがある。

特開平１０−１３７９１８号公報 特開２００１−１６５１４６号公報 特開２００９−００６３４７号公報 特開２０１０−５８１５５号公報

そのボルトナットで取付るライナ１は、従来、複合耐摩耗部材の場合、図４に示すように、ボルト３を金属母材２に鋳ぐるみによって設けている（特許文献４図１（ｂ）、同図３（ｂ）、同図４（ｂ）参照）。
このため、図４に示すように、複合耐摩耗部材（ライナ）１をシュート本体等の取付材Ａに取付ける際、その取付スペースＳが狭いと、同図矢印に示すように、そのスペースＳに複合耐摩耗部材１を導くときに、そのボルト３が邪魔になって導けなかったり、その導入が煩雑となったりする場合がある。

この発明は、以上の実状の下、複合耐摩耗部材の取付固定時、上記ボルトが邪魔にならないようにすることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、まず、複合耐摩耗部材（ライナ）にボルトを鋳ぐるみではなく、嵌め込みによって設けるようにしたのである。
このように、ボルトを嵌め込みによって設ければ、複合耐摩耗部材を取付材に導いた後、その複合耐摩耗部にボルトを嵌め込むことができる。このため、複合耐摩耗部の取付材への導入時にボルトが邪魔になることはない。
つぎに、この発明は、複合耐摩耗部材の摩耗面に露出するボルト頭部の表面も、複合耐摩耗部材と同様に、超硬材からなる耐摩耗面としたのである。
ボルト頭部表面も耐摩耗面であれば、複合耐摩耗部材と同等な耐摩耗性を発揮し得るため、従来と同様の複合耐摩耗部材の耐摩耗性を担保できる。

この発明の構成としては、金属母材の摩耗作用を受ける摩耗面を前記金属母材による超硬材の鋳ぐるみによって形成した複合耐摩耗部材において、前記摩耗面から金属母材を貫通した取付孔が形成され、その取付孔には取付用固定ボルトが挿通され、前記取付孔は、前記固定ボルトの頭部が嵌る前記摩耗面側部分から縮径して金属母材摩耗面反対面に通じており、固定ボルトの頭部は、その前記摩耗面となる表面が前記超硬材と同一材からなる超硬材からなって前記摩耗面側部分にピッタリ嵌り、固定ボルトのねじ軸部は前記取付孔から突出した部分に取付材を介してナットがねじ込まれる構成を採用することができる。
上記金属母材は、従来と同様に、高マンガン鋼、高クロム鋼、クロムモリブデン鋼等のそれ自体が耐摩耗性を具えた鋳鉄（鋼）を採用することができる。超硬材は、金属母材に対して十分に硬くて金属母材の摩耗に比べて遙かに耐摩耗性に優れた、例えば、炭化タングステンを主成分とするタングステンカーバイト−コバルト（ＷＣ−Ｃｏ）等の超硬合金や窒化ケイ素、酸化アルミニウム（アルミナ）、二酸化ジルコニウム（ジルコニア）等のセラミックを採用することができる。

この構成の複合耐摩耗部材は、固定ボルトをその取付孔に嵌めない状態において、取付材に導き、その状態で、摩耗面側から、取付孔にボルトを挿し込み、そのボルト頭部を取付孔の摩耗面側部分に嵌め込むと共に、そのねじ軸部を前記取付孔を介して取付材の取付孔に挿通する。このとき、ボルトは頭部が取付孔の摩耗面側部分にピッタリ嵌るため、その取付孔内面とボルト頭部側面の間隙も極めて小さいものとなる。また、ねじ軸部側部分は摩耗面側部分に対し縮径しているため、取付孔からボルトが抜け落ちることはない。
その後、ボルトの取付材の取付孔から突出した部分（ねじ軸部先端部）にナットをねじ込み、その締結によって、複合耐摩耗部材を取付材に固定する。この締結時、固定ボルトの頭部及び取付孔がその平面視が回り止め形状をしておれば、ナットのねじ込み時、固定ボルトが供回りすることはない。この回り止めは、そのボルト頭部を、平面視四角状等と従来周知の形状を採用する。
なお、図４に示す取付スペースＳが狭い場合であっても、そのスペースＳにおいて、固定ボルト頭部をスパナやペンチ等の何らかの手段によって固定し得れば、ナットねじ込み時、固定ボルトは供回りしないため、必ずしも、前記回り止め形状でなくても、例えば、平面視円状としても良い。

上記固定ボルトは、その頭部が、表面が超硬材からなって上記摩耗面側部分にピッタリ嵌る形状となっていれば、種々の手段によって製作し得るが、例えば、鋼材からなる頭部付ボルトの頭部を、上記金属母材と同材でもって上記摩耗面側部分にピッタリ嵌るとともに回り止め形状に鋳込んで形成するとともに、その鋳込み時、超硬材を頭部表面（摩耗面）に露出するように鋳ぐるむことによって設けるようにすることができる。また、金属母材に鋳ぐるみされた超硬材の突出面と固定ボルトの頭部の超硬材の突出面が同一面上となっておれば、複合耐摩耗部材の摩耗全面が面一となるため、偏摩耗も生じ難い。

この発明は、以上のように構成して、複合耐摩耗部材に固定ボルトを嵌め込みによって設け、かつ、その複合耐摩耗部材の摩耗面に露出するボルト頭部の表面を、複合耐摩耗部材と同様に、超硬材からなる耐摩耗面としたので、複合耐摩耗部材の耐摩耗性を担保しつつ、その複合耐摩耗部材の取付性の向上を図ることができる。

この発明に係る複合耐摩耗部材の一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図 図１（ｂ）の要部拡大断面図 他の各実施形態のボルト頭部の平面図 従来例の取付説明用概略図

この発明に係る複合耐摩耗部材の一実施形態を図１〜図２に示し、この実施形態の複合耐摩耗部材１０は、従来と同様に、金属母材１１の摩耗作用を受ける摩耗面を金属母材１１による円柱状（ピン状）超硬材１２の鋳ぐるみによって形成している。
金属母材１１は高クロム鋳鉄からなり、超硬材１２は窒化ケイ素等のセラミックからなる。

その金属母材１１の鋳造時、図１（ａ）に示すように、平面視の適宜位置に取付孔１３を形成する。その取付孔１３の形成位置、形成数は、取付強度、取付性等を考慮して適宜に決定すれば良いが、例えば、同図のように、四方形の四隅の四個所とする。
取付孔１３は、平面視、ほぼ正四辺形となっており、図２に示すように、摩耗面（図２の上面）から金属母材１１を貫通し、摩耗面側から、平面視、ほぼ正四辺形の摩耗面側部分１３ａと、その摩耗面側部分１３ａから縮径して金属母材１１の摩耗面反対面に通じる円錐台状のねじ軸部側部分１３ｂとからなる。

その取付孔１３に嵌めて挿通される固定ボルト２０は、その頭部２１の表面が上記摩耗面となる超硬材２２からなって、平面視、ほぼ正四辺形となっており、この頭部２１を取付孔１３（摩耗面側部分１３ａ）に嵌めると、摩耗面側部分１３ａにピッタリ嵌って固定ボルト２０は回り止めされる。この固定ボルト頭部２１が摩耗面側部分１３ａ（取付孔１３）にピッタリ入り込んで嵌った状態では、図２に示すように、金属母材１１に鋳ぐるみされた超硬材１２の突出面と固定ボルト頭部２１の超硬材２２の突出面が同一面ａ上となる。

その固定ボルト２０は、図２に示すように、ＳＳ４００等の鋼材からなる市販のボルト２３の頭部２３ａに、金属母材１１と同一材２４でもって上記平面視正四辺形の頭部２１を鋳込みによって形成し、その鋳込み時、上記超硬材１２と同一材の円柱状超硬材２２を鋳くるみによって設け、その超硬材２２によって頭部表面を形成したものである。このとき、超硬材２２は、鋳ぐるみ材２４の側面に露出していないため、超硬材２２の取付強度は高い。ボルト頭部２１をなす部材２４は金属母材１１と同一材でなくても良い。また、ボルト頭部２３ａは、頂面のドライバ用プラス又はマイナス溝への鋳ぐるみ材２４の侵入(充満）によって少なからず回り止め効果を得ることができるが、図２に鎖線で示すように、平面視円形の一部２３ｃを欠如（図２では両側を欠如）して回り止め形状とすることができる（図３（ａ）参照）。

この実施形態の複合耐摩耗部材１０は以上の構成であり、その取付材Ａへの取付は、まず、固定ボルト２０をその取付孔１３に嵌めることなく、取付材Ａに導き、その状態で、摩耗面側から、取付孔１３に固定ボルト２０をそのねじ軸２３ｂ側から挿し込む。そのとき、そのボルト頭部２１を取付孔１３の摩耗面側部分１３ａにピッタリ嵌め込むと共に、そのねじ軸部２３ｂを取付孔１３のねじ軸部側部分１３ｂ及び取付材Ａの取付孔に挿通する。
その後、取付材Ａの取付孔から突出したねじ軸部２３ｂにナット２６を座金２７を介してねじ込み、その締結によって、複合耐摩耗部材１０を取付材Ａに固定する。この締結時、ボルト頭部２１は取付孔１３の摩耗面側部分１３ａにピッタリ嵌って回り止め形状となっているため、ナット２６のねじ込み時、ボルト２０が供回りすることはない。また、金属母材１１に鋳ぐるみされた超硬材１２の突出面と固定ボルト頭部２１の超硬材２２の突出面が同一面ａ上となって、複合耐摩耗部材１０の摩耗全面が面一となっているため、偏摩耗も生じ難い。

この実施形態では、取付孔１３のねじ軸部側部分１３ｂの下端部を円筒状に形成しているが、円錐台状部を金属母材１１の裏面（反摩耗面）に臨むようにし、その円錐台状部のみでねじ軸部側部分１３ｂを形成するようにすることができる。
固定ボルト頭部２１の回り止め形状としては、上記の平面視正方形状に限らず、例えば、図３（ａ）に示す、平面視で円形に一部２５ａを欠如したり、同（ｂ）に示す、周囲に突起２５ｂや凹部２５ｃを設けたり、同（ｃ）に示す、多角形としたり等と、回り止めし得れば任意である。突起２５ｂ、凹部２５ｃの位置、形状、数は、等間隔、三角状、一つ等と回り止めし得れば、任意である。このとき、固定ボルト頭部２１は取付孔１３にピッタリ嵌るのであるから、その取付孔１３もその平面視はボルト頭部２１の平面視と同一形状とすることは勿論である。

超硬材１２、２２は、上記窒化ケイ素等のセラミックに特定されないことは勿論であり、その位置、大きさ及び数も、例えば、図３（ｄ）に示す、上下左右等間隔で９個を設ける等と任意であり、金属母材１１の摩耗面を形成する超硬材１２と同一配置態様とすることもできる。また、超硬材１２、２２は、円柱状に限らず、角柱状、球状等と鋳ぐるみ可能であれば、任意であり、図１（ｂ）、図２のように縦置きでなく、横置きとすることができる。さらに、超硬材１２、２２は、粒状のものを鋳ぐるみ又は溶射により表面に固定（固着）したもの等ともし得る。金属母材１１は、上記高クロム鋳鉄に特定されないことは勿論であり、その形状も板状に特定されず、板に近い塊状等とし得る。

１、１０ 複合耐摩耗部材
２、１１ 金属母材
３ 固定用ねじ軸
１２ 超硬材
１３ 複合耐摩耗部材の取付孔
１３ａ 取付孔の摩耗面側部分
１３ｂ 取付孔のねじ軸部側部分
２０ 複合耐摩耗部材取付用固定ボルト
２１ 同ボルト頭部
２２ 固定ボルト頭部の超硬材
２３ 市販ボルト
２３ａ 同市販ボルトの頭部
２３ｂ 同市販ボルト（固定ボルト２０）のねじ軸部
２４ 固定ボルト頭部の鋳ぐるみ材
２６ ナット
Ａ 取付材

Claims (4)

1. 金属母材（１１）の摩耗作用を受ける摩耗面を前記金属母材（１１）による超硬材（１２）を鋳ぐるみによって形成した複合耐摩耗部材（１０）であって、
   上記摩耗面から上記金属母材（１１）を貫通した取付孔（１３）が形成され、その取付孔（１３）には取付用固定ボルト（２０）が挿通され、前記取付孔（１３）は、前記固定ボルト（２０）の頭部（２１）が嵌る前記摩耗面側部分（１３ａ）から縮径して金属母材（１１）の摩耗面反対面に通じており、
   固定ボルト（２０）の頭部（２１）は、上記金属母材（１１）と同一材の鋳込みによって形成されているとともに、その上記摩耗面となる表面が前記鋳込みによる上記超硬材（１２）と同一材からなる超硬材（２２）の鋳ぐるみによって形成されて、上記摩耗面側部分（１３ａ）にピッタリ嵌り、固定ボルト（２０）のねじ軸部（２３ｂ）は上記取付孔（１３）から突出した部分に取付材（Ａ）を介してナット（２６）がねじ込まれており、かつ、前記金属母材（１１）に鋳ぐるみされた超硬材（１２）の突出面と上記固定ボルト（２０）の頭部（２１）の超硬材（２２）の突出面が同一面上となっていることを特徴とする複合耐摩耗部材。
2. 上記固定ボルト（２０）の頭部（２１）及び取付孔（１３）はその平面視が回り止め形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の複合耐摩耗部材。
3. 請求項１記載の複合耐摩耗部材の取付用固定ボルト（２０）であって、その頭部（２１）は、上記金属母材（１１）と同一材の鋳込みによって形成されているとともに、その上記摩耗面となる表面が前記鋳込みによる上記超硬材（１２）と同一材からなる超硬材（２２）の鋳ぐるみによって形成されているとともに、前記取付孔（１３）に挿通された際、前記金属母材（１１）に鋳ぐるみされた超硬材（１２）の突出面と前記頭部（２１）の超硬材（２２）の突出面が同一面上となることを特徴とする複合耐摩耗部材の取付用固定ボルト。
4. 上記頭部（２１）はその平面視が回り止め形状をしていることを特徴とする請求項３に記載の複合耐摩耗部材の取付用固定ボルト。

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