JP6125944B2

JP6125944B2 - 回転処理機用パドル及びその補修方法

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Publication number: JP6125944B2
Application number: JP2013160986A
Authority: JP
Inventors: 誠秀吉田
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: JP2015029954A

Description

この発明は、パッグミル等の回転処理機のパドル及びその補修方法に関するものである。

例えば、回転処理機の１つであるパッグミルは、この発明の一実施形態を示す図１を参照して説明すると、樋状ケーシング１内にその軸方向の回転軸２を設け、その回転軸２の外周面にその径方向に突出するパドル１０を設け、回転軸２の矢印方向の回転によってケーシング１内に投入された被処理物をパドル１０でもって一方向に送りながら混合（混練）する。

この回転処理機において、被処理物が、セラミック、鉱石、石炭等の硬質のものであると、上記パドル１０の摩耗が問題となる。
その問題を解決するため、図７に示すように、回転軸２の取付片３ａに高クロム鋳鉄製の矩形板状プレート片３ｂをボルト止めしてパドル３を構成して耐摩耗性を向上させたものがある。しかし、このパドル３は、約１．５ヶ月程度で、そのプレート片３ｂの先端部が鎖線から実線のように摩耗する。
また、さらなる摩耗を低減する（耐摩耗性を向上させる）手段として、パドルプレート片３ｂの摩耗し易い部分に硬化肉盛り溶接層（以下、適宜に、「硬化肉盛り溶接」と称する。）によって耐摩耗層を形成することがなされている（特許文献１要約）。

特開２００９−６１４３１号公報

上記硬化肉盛り溶接は、その肉盛り溶接をして耐摩耗層を形成した部分の寿命を飛躍的に向上させる。このため、パドルの寿命を向上させるには、パドルプレート片３ｂの全表面全域に硬化肉盛り溶接を施こすことが好ましい。しかし、肉盛り溶接材が高価である上に、溶接が煩雑であることから、コスト高となる。
このような事情から、上記従来の硬化肉盛り溶接は、回転軸の径方向（パドルの突出方向）の頂面全域及びパドルの回転方向ｂ（図７においては右側から見て左回転）前面（送り方向ａ前面）の前記突出方向内側に向かった所要の長さ全域に施されている（特許文献１、図５〜図８参照）。

この発明は、以上の実状の下、パドルをその幅方向を回転軸周方向に対し傾けて設けた回転処理機において、そのパドルへの硬化肉盛り溶接の部位を特定して、コストを抑えつつ、パドルの寿命を向上させることを課題とする。

上記課題を達成するため、矩形板状パドルは、混合及び送り作用が円滑であり、その作用における摩耗部位が特定し易いことから、まず、図７の矩形板状プレート片３ｂの摩耗経過を観察した。
この観察において、パドル３はｂ矢印方向に回転すると、被処理物をａ矢印方向に移動させながら混合し、その際、被処理物との摩擦が生じる部位は、プレート片３ｂの頂面、同回転方向ｂ前側端面（送り方向ａ後側端面）及び回転方向前面の（送り方向前面）頂面端縁からパドル突出方向内側に向かった一定の幅であることを確認した。
つぎに、そのプレート片３ｂの頂面、同回転方向前側端面及び同前面に硬化肉盛り溶接したところ、パドルはその幅方向（矩形板状パドルの突出方向に対する左右方向）が回転軸周方向に対して傾いているため、後面においても、回転方向前側端面からその後面の回転方向後側に被処理物が回り込んで摩耗が生じている現象を確認した。一方、その後面の摩耗は幅方向に向かって徐々に浅くなって進んでいた。プレート片３ｂの露出する（硬化肉盛り溶接がされていない部分）回転方向前後面の摩耗が進むと、その前側端面から後側に向かって前後面に貫通する摩耗孔が生じた。

この発明は、それらの確認作業に基づき、まず、矩形板状母材（プレート片３ｂ）のその突出方向頂面に硬化肉盛り溶接を施し、同矩形板状母材の回転方向前側端面及び同回転方向前面に前記頂面端縁から前記突出方向内側に向かった突出方向所要長さそれぞれ硬化肉盛り溶接を施すこととしたのである。
上記頂面端縁から内側への突出方向所要長さは、被処理物等に応じて実験、実操業等によって適宜に決定する。

つぎに、この発明は、矩形板状母材の回転方向後面においては、その回転方向前側端面端縁から内側に幅方向所要長さ入り込んだ部分に硬化肉盛り溶接を施し、他の部分は硬化肉盛り溶接を施さないようにしたのである。
上記のように、頂面等に硬化肉盛り溶接したプレート片３ｂ後面の摩耗は幅方向に進んでいたので、放置すると、幅方向全体の磨耗が考えられる。しかし、その摩耗は幅方向に向かって徐々に浅くなって進んでおり、後面に回り込む被処理物による後面の摩耗に対する硬化肉盛り溶接はその幅方向の所要長さあれば、摩耗の起点の発生を効果的に防止して幅方向全幅にこの範囲で硬化肉盛り溶接を施さなくとも、十分に摩耗を防止できる効果を得られることを発見した。
このように、不要な肉盛り溶接を施さないことはコスト削減につながり、その幅方向所要長さも、被処理物等に応じて実験、実操業等によって適宜に決定すれば良い。

この発明の具体的な構成としては、樋状ケーシング内にその軸方向の回転軸を設け、回転軸の外周面にその径方向に突出する矩形板状パドルをその幅方向を回転軸周方向に対し傾けて設け、回転軸の回転によってケーシング内に投入された被処理物をパドルでもって一方向に送りながら混合する回転処理機において、前記パドルの回転軸外周面から前記径方向に突出して回転軸周方向に対して幅方向が傾く矩形板状母材の頂面全域に硬化肉盛り溶接を施し、同矩形板状母材のパドル回転方向前側端面及び同回転方向前面には前記頂面端縁から前記突出方向内側に向かった突出方向所要長さ全域にそれぞれ硬化肉盛り溶接を施すとともに、同回転方向後面は、前記突出方向所要長さ及び回転方向前側端面端縁から幅方向内側に向かった幅方向所要長さそれぞれ入り込んだ部分全域に硬化肉盛り溶接を施こして、その回転方向後面の前記突出方向所要長さの範囲に硬化肉盛り溶接を施さない部分を設けた構成を採用することができる。

この構成において、例えば、二軸回転処理機のように逆回転する両回転軸のパドルは、それぞれの回転軸に対してその周方向の傾斜が逆になる（一方が右傾斜であれば、他方は左傾斜となる）。
このため、上記母材の回転方向後側端面にも上記頂面端縁から上記突出方向内側に向かった上記回転方向前側端面と同じ突出方向所要長さ全域に硬化肉盛り溶接を施すとともに、上記回転方向後面後側にも、上記頂面端縁及び回転方向前側端面端縁から内側にそれぞれ入り込んだ部分全域の硬化肉盛り溶接と同一大きさの、前記頂面端縁から前記突出方向内側に向かった突出方向所要長さ及び前記回転方向後側端面端縁から幅方向内側に向かった幅方向所要長さそれぞれ入り込んだ部分全域の硬化肉盛りを施せば（同回転方向前後側部に同一態様の硬化肉盛り溶接を施せば）、上記傾斜が逆であっても、肉盛り溶接部は同じ取付態様となるため、その取付態様を考慮する必要がなく、パドル取付作業が円滑となる。

また、上記硬化肉盛り溶接を施さない部分において、上記頂面端縁から突出方向内側に向かった突出方向所要長さ全域に硬化肉盛り溶接を施すようにすれば、頂面から後面に回り込む被処理物による摩耗を効果的に防止できる。この突出方向所要長さも、被処理物等に応じて実験、実操業等によって適宜に決定れば良い。

さらに、上記回転方向前面の硬化肉盛り溶接のその頂面端縁から内側の突出方向所要長さに対し、同後面の硬化肉盛り溶接のその頂面端縁から内側の突出方向所要長さを短くすることができる。
上記のように、母材の回転方向の前後面においては、前面が後面に対して激しい摩耗を受ける。このため、その後面の硬化肉盛り溶接を前面の硬化肉盛り溶接より内側に向かって短くしてもパドルの寿命に影響は与えることなく、硬化肉盛り溶接領域を減少し得るため、コスト削減となる。その短くする度合いも、被処理物等に応じて実験、実操業等によって適宜に決定れば良い。

この硬化肉盛り溶接したパドルが摩耗して使用できなくなれば、そのパドル全体を取り替えれば良い。しかし、通常、硬化肉盛り溶接した大部分は摩耗せずに残っている。このため、使用できなくなった母材を使用できる硬化肉盛り溶接部分を残して切除し、その切除した部分に対応する母材片を前記切除しなかった残りの硬化肉盛溶接部分の母材片に溶接接合して再生することができる（図６参照）。硬化肉盛り溶接に比べれば、その両母材片の溶接接合は容易であってコスト的に有利である。

この発明は、以上のように硬化肉盛り溶接の部位を特定したので、コストを抑えつつ、パドルの寿命を向上させることができる。パドルの寿命が延びれば、回転処理機の連続操業が可能となり、混合、混練、破砕、粉砕等の処理能力向上及び長期の同能力維持を図ることができるとともに、パドル取り替え作業が少なくなってそのコストの低減と、回転処理機を備えた設備の休止時間の短縮というメリット等がある。

この発明に係る回転処理機の一実施形態を示し、（ａ）は切断側面図、（ｂ）は（ａ）の左側回転軸の左方からの部分拡大斜視図同実施形態のパドルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は背面図同実施形態のパドルの他例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は背面図同実施形態のパドルのさらに他例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は背面図同実施形態のパドルのさらに他例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は背面図同パドルの補修方法の説明図従来のパドル部分の斜視図

この発明に係る回転処理機の一実施形態を図１、図２に示し、この実施形態は、粉末状鉱石等を使用したペレット製造に係わるパッグミルである。この実施形態も、従来と同様に、樋状ケーシング１内にその軸方向の円筒状回転軸２を設け、その回転軸２の外周面にその径方向に突出する矩形板状パドル１０をその幅方向（図２（ａ）の左右方向）を回転軸２の周方向に対し傾けて設け（図１（ｂ）参照）、回転軸２の回転によってケーシング１内に投入された被処理物をそのパドル１０でもって一方向に送り出しながら混合（混練）する。この実施形態は二軸であることから、一方の回転軸２のパドル１０は周方向に対し右側に傾斜し、他方の回転軸２のパドル１０は左側に傾斜している。図中、１ａはケーシング１の蓋である。

以上の構成は従来と同様であり、この発明はそのパドル１０の構成が特徴である。このパドル１０は、回転軸２の外周面に溶接されて突出した取付片１１に、矩形板状プレート片（母材）１２をボルト１３によって締結し、そのプレート片１２の所要箇所に硬化肉盛り溶接１４を施したものである（図１（ｂ）参照）。この硬化肉盛り溶接１４は、プレート片１２を取付片１１に締結した後でも良いが、一般的には、取付前に行う。取付片１１は、回転軸２外周面からその径方向に突出し、かつその幅方向が回転軸２の周方向に対して傾いている。このため、その取付片１１に締結されたプレート片１２も、同様に、回転軸２の外周面からその径方向に突出し、かつその幅方向が回転軸２の周方向に対して傾いた状態となる。図中、１３ａはボルト挿通孔である。

その硬化肉盛り溶接１４は、図２に示すように、プレート片１２の突出方向の頂面、その前後面及び両側端面にそれらの頂面端縁から内側に向かった突出方向所要長Ｌ_１、Ｌ_３又は幅方向所要長Ｌ_２それぞれ施している（頂面肉盛り溶接：１４ａ、前面肉盛り溶接：１４ｂ、後面肉盛り溶接：１４ｃ、１４ｃ’、両側端面肉盛り溶接：１４ｄ、１４ｄ）。このとき、後面肉盛り溶接１４ｃ、１４ｃ’は、両側端面又は頂面のそれぞれの端縁から内側にそれぞれ所要の長さＬ_２、Ｌ_３入り込んだ部分までのみに施して、それらに囲まれる領域は硬化肉盛り溶接を施されていない部分１２ｃとなっている。すなわち、プレート片１２の回転方向ｂ後面（送り方向ａの後面）の頂面端縁から突出方向内側に向かった突出方向所要長さＬ_１の範囲に硬化肉盛り溶接を施さない部分１２ｃを設けている。
プレート片１２はＳＳ４００の一般構造用圧延材を使用し、硬化肉盛り溶接１４は、高炭素（Ｃ）高クロム（Ｃｒ）系材料にＷＣ（タングステンカーバイド）を分散接合したものを使用して溶接した。その硬化肉盛り溶接１４の硬度Ｈｖは６００以上とした。

上記頂面端縁から内側への突出方向所要長Ｌ_１、Ｌ_３又は幅方向所要長Ｌ_２は、実験、実操業等によって適宜に決定すれば良い。例えば、プレート片１２の横幅：１１０ｍｍ、同縦幅：１２５ｍｍ、同厚さ：１２ｍｍの場合、肉盛り溶接厚：５ｍｍとして、Ｌ_１：５０ｍｍ、Ｌ_２：２５ｍｍ、Ｌ_３：１５ｍｍとしたところ、図７のパドル３と同一条件において、４ヶ月を過ぎても、上記摩耗孔は生じず、円滑な送り及び混合作用を行うことができた。

また、プレート片１２の後面前側端部にも幅（端面の肉盛り溶接１４ｄ端縁から内側への幅方向所要長さ）Ｌ_２の硬化肉盛り溶接１４ｃを設けているため、パドル１０の回転時、その後面にも被処理物が巻き込まれるが、その後面前側端部の硬化肉盛り溶接１４ｃによってその被処理物による摩耗の発生が有効に防止されていることが確認できた。
このとき、パドルの回転方向前側後面の硬化肉盛り溶接１４ｃ（図１（ａ）の左側回転軸２のパドル１０であれば、図２（ｅ）において右側の硬化肉盛り溶接１４ｃ）との境界の肉盛りされていない部分１２ｃには段差に基づき被処理物が滞留してセルフライニングがなされて、その層の存在によってそれより後側（同図２（ｅ）において左側）の摩耗は殆ど認められなかった。このことから、硬化肉盛り溶接１４ｃはプレート片１２の幅方向途中までで良いことが確認できた。すなわち、硬化肉盛り溶接を施さない部分１２ｃを設けても支障がないことが確認できた。

以上の試験結果は、プレート片１２の上記回転方向の後面（図２（ｅ）の表面）にその前面（図２（ａ）の表面）と同じ硬化肉盛り溶接１４ｂを施した場合と同等であり、このことから、Ｌ_１は５０／１２５から縦幅に対して４０％以上、Ｌ_２は２５／１１０から横幅に対して２３％以上、Ｌ_３は１５／１１０から横幅に対して１４％以上とすれば良いことが理解できる。

また、コスト的に許されるのであれば、プレート片１２の後面において、硬化肉盛り溶接１４ｃの部分とその溶接がされていないプレート片１２の境界が平面となるように、硬化肉盛り溶接が施されていない部分１２ｃにも硬化肉盛り溶接１４をしても良い（後面も前面と同様に全幅に亘って硬化肉盛り溶接１４を施しても良い）が、図示のように、その後面の硬化肉盛り溶接１４ｃは前面のそれ１４ｂより短い長さ（幅）となっている（Ｌ_３＜Ｌ_１）。このため、硬化肉盛り溶接１４ｃの領域が減少しており、コスト削減が図られている。

この実施形態においては、プレート片１２の両端面及び後面の両側にも同一大きさの硬化肉盛り溶接１４ｄ、１４ｃを設けているため、この実施形態の両回転軸２、２のパドル１０、１０は、その幅方向がそれぞれの回転軸２の周方向に対して一方が右傾斜、他方が左傾斜となるが、その両傾斜状態において硬化肉盛り溶接部１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｃ’、１４ｄ）は同じ取付態様となる。このため、その取付態様を考慮する必要がなく、パドル取付作業が円滑である。

このパドル１０は、硬化肉盛り溶接１４が施された部分は耐摩耗性が高いことから、最終的には、硬化肉盛り溶接されていない露出する面が摩耗して使用できなくなる場合が多い。この場合、そのプレート片１２の全体を取付片１１から外して新たな硬化肉盛り溶接１４を設けたプレート片１２に取り替えれば良い。
しかし、図６に示すように、使用できなくなったプレート片１２を硬化肉盛り溶接１４部分を残してプラズマ切断等によって切除し（同図（ａ））、その切除した部分に対応するプレート片１２ａを切除した残りの硬化肉盛り溶接プレート片１２’に溶接接合して再生することができる（同図（ｂ））。硬化肉盛り溶接１４に比べれば、その溶接接合１５は容易であってコスト的に有利である。
このとき、この溶接接合１５の作業コストと上記硬化肉盛り溶接１４を所要長さＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３する作業コストとの比較によって、その所要長さＬ_１等を適宜に決定すれば良い。

上記プレート片１２は、上記のＳＳ４００以外の一般構造用圧延鋼材、例えば、ＳＳ３３０、ＳＳ４９０、ＳＳ５４０等に加え、高クロム鋳鉄等の耐摩耗鋳鉄を使用することができる。
硬化肉盛り溶接１４には、被覆アーク溶接、炭酸ガスアーク溶接、プラズマ粉体溶接など、色々な溶接方法を用いることができる。その溶接において、マトリックスを形成するワイヤを溶接肉盛しつつ該マトリックス溶融プール内へタングステン炭化物粉粒体を２０〜４０重量％の割合で添加して分散した複合組織を形成することが望ましい態様である。また、タングステン炭化物の添加に代えて超硬化肉盛り溶接１４を形成する溶加材として、重量％にしてＣ：４．５〜６．０％、Ｃｒ：２０．０〜３０．０％を含み、その他Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂの１つ以上を含有し、残りＦｅ及び不純物よりなり、かつ、Ｈｖ：９００以上となる多成分系炭化物析出硬化型のものを適用することができる。
さらに、溶着金属の化学成分の一例として、Ｃ（４〜５重量％）、Ｓｉ（０．４〜１．２重量％）、Ｍｎ（１．８〜２．５重量％）、Ｃｒ（約２５重量％）、Ｆｅ（残部）のものが挙げられる。なお、Ｆｅに代えてＮｉを用いることもある。このとき、プラズマ粉体溶接では、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒなどの金属粉末に炭化タングステンを混入させてもよい。

被処理物の硬度によっては、図３に示すように、上記所要長さＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の少なくとも１つを上記の長さより短くしたり（Ｌ_１’＜Ｌ_１、Ｌ_２’＜Ｌ_２、Ｌ_３’＜Ｌ_３）、図４に示すように、回転方向後側後面の肉盛り溶接１４ｃのみを短くしたり（Ｌ_１’＜Ｌ_１）、図５に示すように、回転方向後側後面の肉盛り溶接１４ｃを省略したりしても、この発明の作用効果を発揮することができる。図５においては、回転方向後側端面の肉盛り溶接１４ｄも省略し得る。
なお、図４、図５のパドル１０は図１（ａ）における右側回転軸２のパドル１０を示している。このため、同左側回転軸２のパドル１０はその図４、図５に対して背面が左右対称の硬化肉盛り溶接１４の態様となる。

上記実施形態のパッグミルは二軸の場合であったが、この発明は、一軸や三軸以上の場合でも採用でき、また、この発明に係る回転処理機は、上記ペレット製造に限らず、製鉄、焼結、コークス、石炭、セメント、アスファルト、セラミック、鉱石、砕石等の耐摩耗性を必要とされる処理に有効であって、混合機、混練機、造粒機、粉砕機、破砕機等の被処理物を回転処理する各種の機械が含まれることは勿論である。このとき、それらの機械の撹拌等を行う羽根もこの発明のパドルに相当することは言うまでもない。

１ケーシング
２回転軸
３、１０パドル
３ａ、１１プレート片の取付片
３ｂ、１２パドルのプレート片
１３取付用ボルト
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ硬化肉盛り溶接
Ｌ_１、Ｌ_３、Ｌ_１’、Ｌ_３’ 硬化肉盛り溶接１４の突出方向所要長さ
Ｌ_２、Ｌ_２’ 硬化肉盛り溶接１４の幅方向所要長さ

Claims

樋状ケーシング（１）内にその軸方向の回転軸（２）を設け、前記回転軸（２）の外周面にその径方向に突出する矩形板状パドル（１０）をその幅方向を回転軸周方向に対し傾けて設け、前記回転軸（２）の回転によってケーシング（１）内に投入された被処理物を前記パドル（１０）でもって一方向に送りながら混合する回転処理機の、前記パドル（１０）であって、
上記回転軸外周面から上記径方向に突出して上記回転軸周方向に対して幅方向が傾く矩形板状母材（１２）の頂面全域に硬化肉盛り溶接層（１４ａ）が施され、同矩形板状母材（１２）の上記パドル（１０）の回転方向前側端面及び同回転方向前面には前記頂面端縁から前記径方向に突出する突出方向内側に向かった突出方向所要長さ（Ｌ_１）全域にそれぞれ硬化肉盛り溶接層（１４ｂ、１４ｄ）が施され、前記同回転方向後面は、前記突出方向所要長さ（Ｌ_１、Ｌ_１’）及び前記回転方向前側端面端縁から幅方向内側に向かった幅方向所要長さ（Ｌ_２、Ｌ_２’）それぞれ入り込んだ部分全域に硬化肉盛り溶接層（１４ｃ）が施されて、その回転方向後面の前記突出方向所要長さ（Ｌ_１、Ｌ_１’）の範囲に硬化肉盛り溶接層が施されていない部分（１２ｃ）を設けることを特徴とする回転処理機用パドル。
上記回転方向後側端面にも上記頂面端縁から上記突出方向内側に向かった上記回転方向前側端面と同じ突出方向所要長さ（Ｌ_１、Ｌ_１’）全域に硬化肉盛り溶接層（１４ｄ）が施されているとともに、上記回転方向後側後面にも、上記頂面端縁及び回転方向前側端面端縁から内側にそれぞれ入り込んだ部分全域の硬化肉盛り溶接層（１４ｃ）と同一大きさの、前記頂面端縁から前記突出方向内側に向かった突出方向所要長さ（Ｌ_１、Ｌ_１’）及び前記回転方向後側端面端縁から幅方向内側に向かった幅方向所要長さ（Ｌ_２、Ｌ_２’）それぞれ入り込んだ部分全域の硬化肉盛り溶接層（１４ｃ）が施されていることを特徴とする請求項１に記載の回転処理機用パドル。
上記硬化肉盛り溶接層が施されていない部分（１２ｃ）において、上記頂面端縁から内側に向かった突出方向の所要長さ（Ｌ_３、Ｌ_３’）全域に硬化肉盛り溶接層（１４ｃ’）が施され、その頂面端縁から内側に向かった突出方向の所要長さ（Ｌ _３、Ｌ _３ ’）は上記パドル（１０）の回転方向後面の突出方向所要長さ（Ｌ _１、Ｌ _１ ’）より短くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転処理機用パドル。
請求項１乃至３の何れか１つに記載のパドル（１０）の補修方法であって、上記母材（１２）をその硬化肉盛り溶接層部分（１４）を残して切除し、その切除した部分に対応する母材片（１２ａ）を前記切除した残りの硬化肉盛り溶接層部分（１４）の母材片（１２’）に溶接接合して再生することを特徴とする回転処理機用パドルの補修方法。