JPH0239939B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、破砕面と破砕面との間に材料を噛み
込み粉砕する形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、コーンクラツシヤ、リングロール
ミル、堅形ローラミル、エツジランナ等がある。
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、テーブルライナー等
を言い、本明細書ではＡ，Ｂで表わされる。また
破砕面は破砕面部材Ａに備わるものについては
ａ、粉砕面部材Ｂに備わるものについてはｂでそ
れぞれ表わされる。 〔従来の技術〕 従来より鉄鉱石、石炭、コークス、黒鉛、転炉
滓、高炉スラグ、石灰石、クリンカー、岩石等の
各種材料がロール粉砕機、コーンクラツシヤ、リ
ングロールミル、堅形ローラミル等で粉砕されて
いる。 これら粉砕機の粉砕原理を第９図を参照して以
下に説明する。 〇 ロール粉砕機 図イに示されるように、円筒面ａ，ｂを持つ１
対のロールＡ，Ｂが回転し、両ロールＡ，Ｂ間で
材料を圧縮と剪断とにより粉砕する。 〇 コーンクラツシヤー 図ロに示されるように、円錐台状の外面ａを持
ち自転しながら旋回をするマントルＡと、倒置円
錐台状の内面ｂを持つ固定コーンケーブリングＢ
との間に形成される破砕空間において、材料を圧
縮剪断とにより破砕する。 〇 リングロールミル 図ハに示されるように、円筒面ａを持つ２〜６
個ロールＡを高速度で回転して、その遠心力でロ
ールを、内筒面ｂを持つ固定リングＢに押しつけ
ることにより、その間で材料を圧砕する。 〇 堅形ローラミル 図ニに示されるように、平面ａを有する破砕テ
ーブルＡが回転され、円筒面ｂを持つ２個の粉砕
ローラＢが粉砕テーブルＡ上に加圧され、粉砕テ
ーブルＡの中心付近に落下された材料が遠心力で
押し出される間にテーブルＡとローラＢとによる
圧縮、衝撃、剪断作用によつて粉砕される。粉砕
ローラＢや粉砕テーブルＡは円筒面ｂや平面ａに
限定されておらず、円環溝付きテーブルライナと
その溝の中に入れられる円環ローラとの組合せも
ある。 ところで、これらいずれの粉砕機においても、
単位時間当りの生産量を増大させる為に必要な条
件の１つに、破砕面部材Ａ，Ｂ間（例えば、ロー
ラとテーブルライナー間、ロールとリング間、マ
ントルとコーンケーブリング間等）に材料を噛み
込み易くする状況を作り出すことがある。 リングロールミルを例にとると、材料の種類に
よつては新品のロールＡを使い始めた時に材料の
粉砕効率が悪くなることがある。これはロールＡ
の破砕面ａ（円筒面）が平滑面であるために材料
の噛み込みが悪いためである。ところが、しばら
く使用してロールＡに波状の摩耗を生じ出すと粉
砕効率が上昇してくることがしばしば経験されて
いる。このことから、粉砕効率を高める手段とし
て、ロールＡの破砕面ａに当初から第１０図に示
すような筋状突起４を付与しておく方法が従来よ
り採用されている。このような手段はリングロー
ルミルのロールに限らず、ロール粉砕機のロール
にも波形や歯形を与える形で採用されている。ま
た、コーンクラツシヤーにもマントル表面に歯形
を付与したものがあり、堅形ローラミルのローラ
やテーブルライナー等にも幾筋かの筋状突起を付
与したものがある。 当初から粉砕面ａ，ｂに筋状突起４を付与して
おくと、粉砕開始時点から粉砕効率が増加し単位
時間当りの生産トン数を増加させる効果が有る。
これは突起が原料の噛み込みを良くする作用を果
たすためと考えられる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、山高の筋状突起４を破砕面ａ，ｂに
付与すると、振動や騒音の発生原因になるので、
筋状突起４の高さはおのずと制限される。その
為、筋状突起４が使用開始後すぐに摩耗消失し、
粉砕効率の増大にさしたる効率を与えることが出
来ないのが実状である。 近年、粉砕機の動力コストや消耗部材のコス
ト、更にはその交換の為についやされる人件費の
増加等により、粉砕コストが著しく上昇した。高
価な材料を粉砕する場合はその高付加価値により
高コストを吸収出来るが、一般に粉砕される材料
は低価格なものが多く、このような材料では単位
時間当りの生産量を増大させる以外に高い粉砕コ
ストを吸収出来る手段がないのが現状である。 本発明は斯かる状況に鑑み、使用開始後、速や
かに粉砕効率が増加し、その後、耐用期間が終了
するまでの間、長期間に亘つてその高粉砕効率が
維持継続される破砕面部材を提供するものであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の破砕面部材の基本構成を、ロール粉砕
機、リングロールミル等に使用されるロールを例
にとつて第１図により説明する。 材料は、一方の破砕面部材であるロールＡと、
もう一方の破砕面部材Ｂ（図示せず）との間に噛
み込まれ粉砕される。破砕面ａ上での材料の噛み
込まれて行く方向Ｘは、ロール周方向である。 本発明のロールＡでは、図示のように、その少
なくとも表層部分に耐摩耗性の異なる２種類のブ
ロツク１および２が、破砕面ａ上で材料が噛み込
まれて行く方向Ｘ、すなわちロール周方向に交互
に配列される。 ブロツク１よりブロツク２の耐摩耗性が劣ると
規定して、本発明のローラＡで材料の粉砕を行え
ば、第２図イ，ロに示されるように、使用開始後
しばらく経過すると、耐摩耗性の低いブロツク２
の頂部破砕面は耐摩耗性の高いブロツク１より速
やかに摩耗を生じ、図に示した深さｌの凹みを自
然発生的に生じる。 このような状況に至ると材料の噛み込が良くな
り、粉砕効率が急激に改善され、その後、耐摩耗
性の高いブロツク１が使用限界まで摩耗するま
で、高水準の粉砕効率が維持継続される。 すなわち、一旦所定の深さｌの凹みを生じる
と、耐摩耗性の高いブロツク１の摩耗進行の分だ
け、耐摩耗性の低いブロツク２の頂部が摩耗する
ので、凹みは常に同じ深さｌを維持するものであ
る。 この凹みは自然発生的に生じ、凹みの生じた状
態はいわば当りが付いた状態なので、騒音や振動
を発生する要因になることは少ない。 なお、以後の説明において、耐摩耗性ブロツク
１とは、上記ブロツク１，２のうちの耐摩耗性の
高いブロツク１を指し、スペーサブロツク２と
は、耐摩耗性の低いほうのブロツク２を指す。 耐摩耗性ブロツク１とスペーサブロツク２との
配列は、第１図に示されるように、破砕面部材
Ａ，Ｂの表層部分に存在することを基本とする
が、中間部分まで及んでもよく、更に第３図に示
されるように、破砕面部材Ａ，Ｂの全体に存在し
てもよい。コスト的には、高価な耐摩耗性ブロツ
ク１の量を減少させ得る表層部分に限定するのが
好ましい。 破砕面部材Ａ，Ｂがローラの場合は、前述した
ように、ロール周面周方向が破砕面ａ，ｂ上での
材料の噛み込まれて行く方向Ｘになり、ブロツク
１，２もこのロール周面周方向に交互に配列され
る。コーンクラツシヤにおけるマントルＡとコー
ンケブリングＢ、リングロールミルにおけるリン
グＢ、堅型ローラミルにおけるローラＢも、第９
図に示されるように、破砕面ａ，ｂ（周面）の周
方向が、破砕面ａ，ｂ上での材料の噛み込まれて
行く方向Ｘになり、この方向に交互にブロツク
１，２が配列されるが、堅型ローラミルにおける
テーブルＡにおいては破砕面ａ（平面）の周方向
が材料の噛み込まれて行く方向Ｘになり、ブロツ
ク１，２もこの方向に交互にいわば放射状に配列
される。 ブロツク１，２を交互に配列する場合、第１図
に示されるように、その配列方向Ｙは、破砕面
ａ，ｂ上での材料の噛み込まれて行く方向Ｘに完
全に一致するばかりでなく、第４図に示されるよ
うに、材料の噛み込まれて行く方向Ｘに対して角
度θをもつことも可能である。この場合、θは45
度以下が好ましい。θが45度を超えると材料の粉
砕効率が逆に低下し、初期の目的が達成されなく
なるとともに、破砕面部材Ａ，Ｂ間に剪断力が働
らき、混合能力を増加するようになる。 ブロツク１，２の交互配列構造は、後述の実施
結果（第８図）に示されるように、摩耗の顕著な
部分に選択的に採用されてもよく、むしろその方
が合理的であることが多い。 耐摩耗性ブロツク１とは、破砕面部材Ａ，Ｂの
表層部分に使用して十分な耐摩耗性を示す材質の
ブロツクをいい、例えばセラミツクス、高クロム
鋳鉄、超硬合金、各種工具鋼、サーメツト系合金
等からなるブロツクである。 このようなブロツク１は、第２図に示されるよ
うに、予め成形したものを、スペーサブロツク
２，２間に形成される凹溝に、接着剤、ロー付
け、ボルト、その他の機械的手段等を使用して嵌
着してもよいし、凹溝に耐摩耗性金属を溶湯を鋳
造して硬化金属を形成したり、第５図に示される
ように、各種溶接肉盛（プラズマ粉末肉盛溶接を
含む）で硬化溶着金属を形成したものであつても
よい。 この場合、実用的には溶接硬化肉盛法が最も好
ましい。その主たる理由は、材料に見合つた硬化
合金の選択が容易であること、例えばプラズマ粉
末溶接肉盛の場合、合金粉末の混合を変えるだけ
で思いの合金が容易に作成出来ること、さらに溶
接肉盛法では硬化合金の一部に偏摩耗を発生して
も容易に溶接肉盛補修が可能であるなど、非常に
作業性が容易なこと、また維持補修が簡便である
こと等の有意点が他の方法にくらべて多いことで
ある。 鋳造や溶接肉盛の場合、スペーサブロツク２で
隔てられた硬化金属がスペーサブロツク２を溶融
貫通して一体になつてしまうことを避けなければ
ならない。溶融が貫通すると本発明の基本構成が
実現出来なくなる。又、スペーサブロツク２の溶
込み線５はなるべく一定にし、不規則な線を与え
ないようにすることが望まれる。 耐摩耗性ブロツク１の耐摩耗性は、粉砕面部材
Ａ，Ｂの寿命を実質的に支配する。 スペーサブロツク２は、第２図に示されている
ように、破砕面部材Ａ，Ｂの基体部分３に、基体
部３と同一材料で一体的に形成する場合以外に、
第６図に示されるように、基体部分３に対して別
体のものを溶接、ロー付け、接着剤やその他の機
械的接合法によつて取り付けることも可能であ
り、また各種表面硬化肉盛溶接やプラズマ粉末溶
接肉盛、溶射肉盛等で形成することも可能であ
る。 後者の別体接合の場合は、スペーサブロツク２
の材質を基体部分３の材質に対して変えることが
でき（例えばSKD6工具鋼、高速度鋼フラツトバ
ー材等に）、耐摩耗性ブロツク１との耐摩耗性差
の調整が容易になる。 耐摩耗性ブロツク１とスペーサブロツク２と
の、耐摩耗性の差は、小さいと両者の間に形成さ
れる凹みが僅かで材料噛み込み効率の少ないもの
となり、逆に大きい場合は顕著な凹みを生じ材料
噛み込み効率を高めるが、反面、騒音や振動を生
じる原因になる。このようなことから、スペーサ
ブロツク２の耐摩耗性は、後述の摩耗係数の逆数
で評価して、耐摩耗性ブロツク１の耐摩耗性の10
〜90％減が望ましい。 耐摩耗性ブロツク１およびスペーサブロツク２
の高さＨ、換言すればこれらを配列する部分の厚
みは３mm以上が好ましい。３mm未満では概して材
質のいかんにかかわらず破砕面のａ，ｂの長期寿
命の確保が困難になる。ただし、Ｈが大きくなる
と破砕面部材Ａ，Ｂ全体に占める耐摩耗性ブロツ
ク１の割合が増し、コスト高となるので60mm以下
に抑えることが望まれる。 両ブロツク１，２の頂部破砕面は、使用前の状
態において面一であることを基本とするが、若干
の高さの違いがあつても使用開始とともにスペー
サブロツク２が減摩し所定の凹みを生じるので、
特に大きな問題にはならない。 スペーサブロツク２の巾ｗは、耐摩耗性ブロツ
ク１の巾Ｗよりも小さいことが望まれる。これ
は、ｗがＷを超えると耐摩耗性ブロツク１を設け
たことの意味が薄れ粉砕面部材Ａ，Ｂの耐久性を
低下させる。また振動、騒音も問題化してくる。
ただし、ｗがＷに対して極端に小さくなると、材
料の噛み込み性を向上させる効果が少なくなる。
ｗの好ましい範囲は0.1×Ｗ〜1.0×Ｗである。 ｗ、Ｗはまた、当然のことながら材料サイズに
よつても変更される。すなわち、材料サイズが小
さければｗ、Ｗとも必然的に狭くされ、材料の噛
み込みを好ましい状態に調整するのである。 摩耗による凹みは、材料の噛み込み状態を良好
ならしめる一方で、その深さｌが大きいと振動や
騒音の発生原因になる。本発明者らの調査による
と、0.5mm未満では噛み込みに与える効果が少な
く15mm超では振動、騒音を発生させる可能性が大
となる。この凹みは、主に耐摩耗性ブロツク１と
スペーサブロツク２との耐摩耗性差に支配される
が、スペーサブロツク２の巾ｗによる影響も受け
る。したがつて所望の深さｌを得るためには、耐
摩耗性差とブロツク巾の双方が調整される。 〔実施例〕 第７図イ，ロは、黒鉛粉砕用に使用されている
リングロールミルのロールの使用前、使用後の寸
法を示したものである。ロール材質はJIS−
ScMnH11種の14％マンガン鋼が使用されている
が、その寿命は約４ケ月ほどである。この間の状
況は次のとおりである。 新品ロールを使用開始して約20日を経過するま
では、粉砕効率が悪くその粉砕量は約７トン／Ｈ
であるが、約20日を経過すると粉砕効率が漸次増
加し、最高14トン／Ｈになり約２倍の粉砕効率を
示した。 これは新品時のロールが平滑面を持つため、材
料の噛み込みが悪く、20日間程経過するとロール
表面に不均一摩耗を発生し、波状表面になつて原
料の噛み込みが改善され、単位時間当りの粉砕量
が増大することによる。 しかし、４ケ月程度経過すると、第７図ロに示
されるように、摩耗が大巾に進行し、特にローラ
の巾方向中央部で最大20mm深さの偏摩耗を発生
し、粉砕効率が著しく低下し、ロール両端では充
分な肉厚が残されているにもかかわらず交換を余
儀なくされた。 そこで本発明をこの粉砕ロールに適用し、初期
の生産効率の上昇と使用寿命の延長とに与える効
果の確認試験を行つた。 すなわち、第８図イ，ロに示されるように、ロ
ール周面の周方向にスペーサブロツク２として20
〜25mmの間隔で手溶接により溶着金属を肉盛し、
高さ５〜６mm、巾５〜８mmの短形断面形状にグラ
インダーで仕上げた後、その間に耐摩耗性ブロツ
ク１として、上記溶着金属より耐摩耗性に優れた
溶着金属をビード形成した。第１表に、このとき
に使用した溶接棒の成分組成、硬度、耐摩耗性を
示す。耐摩耗性は摩耗係数（SS41の摩耗量を100
とした場合の摩耗量）で表わしている。
ABRASODUR−16はこの摩耗係数が2.0である
から、SS41の50倍の耐摩耗性を持ち、
ABRASODUR−43は同16の更に４倍の耐摩耗性
を有することになる。 なお、ローラは巾方向に中央部で集中的に摩耗
を発生することから、摩耗を生じない両側の10〜
15mm巾の部分を残し、その内側に耐摩耗性ブロツ
ク１とスペーサブロツク２とを配列することとし
てある。 なおまた、摩耗係数については、あくまで実験
室における研摩耗試験値による相対摩耗比較値で
あり、実使用の場合に幾分相違してくることは言
うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の粉砕
面部材はその少なくとも表層部分に耐摩耗性の異
なる２種類のブロツクを交互に配列し、耐摩耗性
の劣るブロツクに自然発生的に凹みを形成させ
て、材料の噛み込み状態を良好ならしめるもの
で、粉砕面部材そのもの寿命は耐摩耗性の高いブ
ロツクに支配されるので、粉砕面部材は全体とし
て極めて高い耐久性を示すことになり、更に、そ
の間、凹みは両ブロツクの耐摩耗性の差に応じて
一定に保持されるので、耐用期間の全体にわたつ
て良好な粉砕効率を維持し、また、この凹みは自
然発生的に形成されるので、凹みに起因して騒音
や振動を生じることも極めて少ないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成をロールについて示
した斜視図、第２図イ，ロは同構成によつて生じ
る作用を示した断面図、第３図および第４図は本
発明の構成のバリエーシヨンをロールについて示
した斜視図、第５図および第６図は耐摩耗性ブロ
ツクおよびスペーサブロツクの各バリエーシヨン
を示した断面図、第７図イ，ロはリングロールミ
ルのロール摩耗状況を示すロール縦断側面図、第
８図イ，ロは本発明の実施効果の確認試験に使用
したロールの構造説明図でイは斜視図、ロは断面
図、第９図イ〜ニは各種粉砕機における破砕面部
材の組合せ構造を模式的に示した斜視図、第１０
図は従来の対策を施した破砕面部材をロールにつ
いて示した斜視図である。 図中、１：耐摩耗性の高いブロツク（耐摩耗性
ブロツク）、２：耐摩耗性の低いブロツク（スペ
ーサブロツク）、ａ，ｂ：破砕面、Ａ，Ｂ：破砕
面部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 破砕面ａと破砕面ｂとの間に連続的に材料を
   噛み込み粉砕して行く粉砕機の破砕面部材Ａ，Ｂ
   であつて、その少なくとも表層部分に耐摩耗性の
   異なる２種類のブロツク１，２が、前記破砕面
   ａ，ｂ上で材料の噛み込まれて行く方向Ｘに交互
   に配列されており、耐摩耗性の低いブロツク２の
   巾ｗが耐摩耗性の高いブロツク１の巾Ｗに対して
   0.1×Ｗ〜1.0×Ｗを満足し、且つ、使用時の摩耗
   に伴つて耐摩耗性の低いブロツク２に生じる安定
   的な凹みの深さｌが0.5〜15mmになるように両ブ
   ロツクの耐摩耗性および巾が設定されてなること
   を特徴とする粉砕機に使用される破砕面部材。 ２ ブロツク１，２の配列方向Ｙが、破砕面ａ，
   ｂ上で材料の噛み込まれていく方向Ｘに対し平
   行、もしくは45度以下の角度θを有していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の破砕
   面部材。 ３ 耐摩耗性の高いブロツク１が予め形成された
   ブロツクで、耐摩耗性の低いブロツク２，２の間
   に嵌着されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の破砕面部材。 ４ 耐摩耗性の高いブロツク１が、耐摩耗性の低
   いブロツク２，２の間に耐摩耗性金属を肉盛溶
   接、溶射肉盛または鋳造することにより形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の破砕面部材。 ５ 耐摩耗性の低いブロツク２，２が破砕面部材
   Ａ，Ｂの基体部分３と一体であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記
   載の破砕面部材。 ６ 耐摩耗性の低いブロツク２が破砕面部材Ａ，
   Ｂの基体部分３と別体で、破砕面部材Ａ，Ｂの基
   体部分３に固着されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の破
   砕面部材。