JPH0286850A - 衝撃式破砕機用打撃子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、岩石５絋石等を衝撃破砕する衝撃式破砕機用
の打撃子に係り、特に、打撃部に設けた超硬材料片に欠
けや割れの減少を図ることのできる衝撃式破砕機用打撃
子に関するものである。

〔従来技術〕

従来の衝撃式破砕機は、第６図に示す概略側断面図のよ
うに構成されている。

例えば、衝撃式破砕機１の側部上方に設置された原料供
給口２より破砕室３内に投入された原石は、主軸４のま
わりに回転する回転ロータ５の外周に固設された打撃子
６によって衝撃破砕される。

この回転ロータ５に当たって跳ね飛ばされた原石は、破
砕室３の上部に設けられた第１反発板７に取り付けられ
たライナ７□に衝突して破砕され、跳ね返ってくる原石
は、更に回転して（る次の打撃子６によって打撃破砕さ
れる。そして、跳ね飛ばされた原石は、破砕室３の上部
に設けられた第２反発板８に取り付けられたライナ８ａ
によってより一層細かく破砕される。

このような従来の衝撃式破砕機１の場合、一体物として
形成される打撃子６には、一般に高クロム鋳鉄、又は、
高マンガン鋳鋼やクロムモリブデン鋳鋼のような硬質の
金属材料が用いられている。

しかしながら、このような打撃子６では、破砕対象とな
る供給原石側にも同しく硬質の鉱物等が含まれているこ
とによって、硬い供給原石との間で衝撃が繰り返される
と、第７図に示すように、順次摩耗して行くこととなる
。

即ち、第７図（イ）に示すように、初期形状が実線で示
すような形状であった打撃子６の先端部６ａは、第７図
（ロ）に複数本の破線で示すように次第に磨滅し、丸み
を帯びた形状に変形してしまう。

従来の衝撃式破砕機１では、この状態で打撃子６を廃棄
するのは不経済であるとの見地から、第７図（ハ）に示
すように打撃子６を表裏反転させて、第７図（ニ）に破
線で示すように摩耗が進行するまで使用を継続する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の衝撃式破砕機１では、その打撃子６
の耐摩耗性が十分ではなかったので、打撃子６が摩耗し
、先端部６□が丸みを帯びてくると、被破砕物が正面衝
突し難くなり、破砕能力が低下するのと、交換のための
コスト上昇が大きくなるという欠点があった。

また、上記のような打撃子６の表裏反転を含めた交換頻
度は、例えば骨材用岩石の破砕において、１．５〜３ケ
月に１回と極めて頻繁で、１００ｋｇ前後もの打撃子６
を取り替える作業は極め過酷であると共に、操業能率を
阻害するという問題点もあった。

このような打撃子の摩耗を軽減させるために、打撃子先
端部に硬質の超硬材料を取り付けた打撃子も開発されて
いるが、係る耐摩耗片を単に取り付けるのみでは、これ
らの耐摩耗片は硬度上昇に伴って脆くなり、原料との衝
突により欠けや割れを生し易くなる。また、超硬材料が
高価であるため、経済的に引き合わない等の問題点もあ
った。

そこで、本発明の目的とするところは、優れた耐摩耗性
を有し、長時間の連続使用に耐え得る衝撃式破砕機用打
撃子を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明が体用する主たる手
段は、その要旨とするところが、ケーシングの内側に設
けられた主軸のまわりに回転する回転ロータと、上記回
転ロータの外周部に固設された？！敗の打撃子と、上記
回転ロータの周囲に適当距離隔てて設けられた反発板と
を具備し、回転する打撃子先端に跳ね飛ばされた原料を
この打撃子先端と上記反発板とに衝突させて破砕する衝
撃式破砕機用の打撃子において、上記打撃子先端に着脱
自在に取り付けられ回転ロータの主軸の方向に複数に分
割された各接合台に超硬材料片をろう付けすると共に、
上記超硬材料片がＷＣ基とＣ。

Ｎｉ若しくはＣｏ＋Ｎｉを主成分とする焼結合金を有し
てなり、上記ＷＣ基の粉末平均粒径ＤｗｅとＣｏ、Ｎｉ
若しくはＣｏ＋Ｎｉの重量割合Ｘ（パーセント）がＩ）
ｗｃ≦−０，４５Ｘ　＋　１３．５を満足し、更に、上
記超硬材料片の厚み寸法Ｔ（ｍｍ）と硬さＨＲＡとがＴ
≧４（８５≦ＨＲＡ≦９０．５　）　。

Ｔ＞７　（９０，５＜ＨＲＡ＜９３）なる関係を満足し
てなる点に係る衝撃式破砕機用打撃子である。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例に
つき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施例
は、本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的
範囲を限定する性格のものではない。

ここに、第１図は本発明の一実施例に係る衝撃式破砕機
用打撃子の要部を示すものであって、同図（ａ）は正面
図、同図（ｂ）は側面図、第２図は上記打撃子を取り付
けた状態での衝撃式破砕機の側断面図、第３図は上記打
撃子に取り付けられた超硬材料片の使用時間１０時間以
内における初期欠損に及ぼす硬さと厚み寸法の影響を示
すグラフ、第４図は上記超硬材料片を構成するｗｃｌの
粉末平均粒径［）ｗｃとＣｏ、Ｎｉ若しくはＣｏ＋Ｎｉ
の重量割合Ｘとの関係を示すグラフ、第５図は上記超硬
材料片の厚み寸法Ｔと硬さＨＲＡとの関係を示すグラフ
である。

また、第６図に示した前記従来の衝撃式破砕機ｌと共通
する要素には、同一の符号を使用し、その説明を省略す
る。

この実施例に係る衝撃式破砕機用打撃子では、第１図（
ａ）、　（ｂ）及び第２図に示す如く、ｉＪｉ　撃弐破
砕機１′の回転ロータ５の主軸４の方向に複数に分割さ
れた接合台９が、打撃子６′の先端に着脱自在に取り付
けられている。この場合、上記接合台９のインロ一部９
．が打撃子６′の先端に形成されたインロ一部に嵌合さ
れ、図外のボルトによって装着される。

そして、上記各接合台９の表面には、超硬チップ１０（
超硬材料片）がろう付けにより固着されている。上記超
硬チップ１０は、平面方形形状の直方体に形成されてお
り、上記接合台９に対する接合面以外の各角部は、曲面
（例えば曲率４Ｒ）に形成されている。

上記超硬チップ１０は、ＷＣ基とＣｏ、Ｎｉ若しくはＣ
ｏ＋Ｎｉなる材料を主成分とする焼結合金により構成さ
れており、上記ＷＣ基の粉末平均粒径ＤｗｃとＣｏ、Ｎ
ｉ若しくはＣｏ＋Ｎｉの重量割合Ｘ（パーセント）が、 Ｉ）ｗｃ≦−０，４５Ｘ＋１３．５　　　・・・■なる
条件を満足するように構成されている。

この場合、上記成分に、Ｔ　ｉ　Ｃ，Ｔａ　Ｃ，Ｖ　Ｃ
、Ｃｒ、Ｃ，、Ｈ，Ｃ，Ｎ、ＣｆｉいはＭｏ２　Ｃのよ
うにＣと親和力の強い酸化′物を１若しくは２種類以上
を０〜５％の割合で添加し、性能の向上を図るようにし
ても良い。

尚、上記ＴｉＣ等の添加物の割合を５％以下に制限した
のは、これらの添加物を５％以上の８１１合で添加した
場合、超硬チップｌＯの靭性を著しく１員ない、初期欠
損を生じる戊れがあるためである。

更に上記超硬チップｌＯは、形状的には、該超硬チップ
１０の厚み寸法Ｔ（ｍｍ）と硬さＨＲＡとが Ｔ≧４　　（８５≦ＨＲＡ≦９０．５　）　　・・・■
Ｔ＞７　　（９０，５＜ＨＲＡ＜９３）・・・■なる関
係を満足するように構成されている。

引き続き、上記したような■、■及び０式なる条件が導
出された経緯について、以下詳述する。

前記したように衝撃式破砕機１′の打撃子６′に超硬チ
ップ１０を取り付けて用いる場合、以下に示す２点が重
要なポイントとなる。

■　超硬チップ１０を形成する超硬合金は、従来用いら
れていた高クロム鋳鉄のような金属系耐摩材料より靭性
、衝撃性に劣るため、これらの特性に優れた合金成分を
構成すると共に、本来的に金属系耐摩材料より脆い超硬
材料の特性を克服するために、形状的にも考慮する必要
があ■　前記したように、金属系耐摩材料よりなる従来
の打撃子は、その耐摩性が不十分であることから、交換
頻度が比較的頻繁である。そこで、上記したような衝撃
式破砕機と共に破砕プラントを構成する、例えばショー
クラッシャ等の破砕機の摩耗部品の交換頻度とバランス
させて、上記打撃子６′の交換頻度を例えば年１回で済
むように、換言すれば、金属系耐摩材料に比べて上記超
硬チップ１０に用いられる超硬合金は、約３倍以上の寿
命を有することが必要である。

上記したような観点から、各種の超硬チップをろう付け
した打撃子６′を取り付けた衝撃式破砕機１′により破
砕試験を実施した。

上記超硬チップ１０の原石打撃による摩耗は、第１図Φ
）に示すように、超硬チップ１０の角部ａの位置から板
厚断面に対し、破線で示すような弧を描いて進展して行
く、同図において、摩耗初期の段階では、超硬チップＩ
Ｏの上面の辺ａｂと、−′−Ｎ＼ 弧Ｘ、Ｘ、のＸｌに関する接線ｘ、ｘ、’　とで決定さ
れる角度θ１、摩耗が進展した段階では、超硬チップ１
０の接合台９に対する接合面の辺ｂｄと、弧Ｘ１Ｘｉ＋
１のＸｉにおける接線Ｘ　ｉ　Ｘ　ｉ’とで決定される
角度θｉが、それぞれ超硬チップ１０の欠損と密接に関
係する。

すわなち、超硬チップ１０の摩耗が進展し、角度θｉの
値が所定の値以下に減少すると、超硬チップｌＯの先端
に原石が衝突した際、超硬チップ１０は欠損することが
見出された。

上記角度θｉは、超硬チップ１０の厚み寸法ＴとＷＣ系
超硬材料の硬さＨＲＡと密接に関係し、上記試験結果で
は、−所定の硬さＨＲＡに対して、超硬チップ１０の厚
み寸法Ｔが所定値以下になった場合、連続使用時間１０
時間で破壊に至ることが判明した。

第３図に、上記試験において、超硬チップ１０の初期欠
損に及ぼす硬さＨＲＡと厚み寸法Ｔの影響を示す。

そこで、上記第３図から明らかなように、超硬チップ１
０の厚み寸法Ｔ（ＩＩＩｌｌｌ）と硬さＨＲＡとが、Ｔ
≧４　　（８５≦ＨＲＡ≦９０．５　）　・・・■Ｔ＞
７　　（９０，５＜ＨＲＡ＜９３）・・・■なる関係式
が導き出された。

尚ここで、上記超硬チップＩＯの硬さＨＲＡを８５以上
に限定した理由は、８５以下の硬さの超硬合金では、必
要とする最小の厚み寸法Ｔが著しく増大し、設計、製作
上の効率及び経済性を著しく欠くためである。また、硬
さＨＲＡを９３未満の値とした理由は、超微粒子超硬等
の高靭性を存する超硬合金といえども、９３以上の硬さ
になった場合、初期欠損を生じる虞れが著しく増大する
ためである。

次に、上記したようにして形状的に限定された超硬チッ
プｌＯの材料面からの検討を行う。

前記従来の打撃子を構成する金属系耐摩材料に比べて３
倍以上の寿命を満足し得るように、ＷＣ基の粉末平均粒
径Ｄｗｃ、及び、Ｃｏ、Ｎｉ若しくはＣｏ十Ｎｉ、Ｔｉ
Ｃ，ＴａＣ，ＶＣ，Ｃ，３Ｃ２，Ｈ，Ｃ，ＮｂＣ，ＭＯ
２Ｃの各成分の配合割合と共に、これらの成分系に対し
、厚み寸法Ｔ壱種々の値に変化させて形成された超硬チ
ップｌＯを用いて破砕試験を行い、この各超硬チップｌ
Ｏの摩耗状態を調査した。

その結果を以下の表１に示す。

尚、本試験においては、回転ロータ５に取り付けられた
打撃子６′の周速は３０ｍ／ｓ、街？式破砕機１′の破
砕室３内に投入される原石は砂利であって、その粒径は
最大６０ｍｍであった。

表　　１ 上記表１において、各種の超硬チップｌＯのＷＣ基の粉
末平均粒径Ｄｗｃと、Ｃｏ、Ｎｉ若しくはＣｏ上Ｎｉの
重量割合Ｘ（パーセント）との関係を第４図に示す。

上記第４図からも明らかなように、Ｄｗｃと、Ｃｏ、Ｎ
ｉ若しくはＣｏ上Ｎｉの重量割合Ｘとが［）ｗｃ≦−０
，４５Ｘ＋１３．５　　・・・■成る関係を満足すると
共に、更に前記０．０式をも同時に満足することにより
、従来の例えば高クロム鋳鉄を用いた打撃子に対して耐
摩耗性が飛曜的に向上され、長時間の連続使用に充分耐
え得る打撃子゛６′を提供し得ることが判明した。

この場合、ＷＣ基の粉末平均粒径Ｉ）ｗｃＯ値は、あま
り小さ過ぎず、少なくとも０．２μｍ以上の場合に好ま
しい結果が得られた。

尚、上記第０式を導き出すに際し、ＷＣ系超硬合金にお
ける硬さは、組成上、Ｃｏ、Ｎｉ等の結合金属及びＷＣ
粒径と密接な関係にある。一般に、硬さはＣｏ等の結合
剤の比率が増大すればそれに伴って一義的に低下する。

即ち、硬さＨＲＡと結合金属量の間には負の勾配を有す
る直線関係が成立することが知られており、このことは
従来より多数の実験によって証明されている。

次に、Ｃｏ、Ｎｉ等の結合金属の盪が一定の場合、ＷＣ
粒径が小さくなるほど硬さが一義的に増加する。これは
、超硬合金を一種の分散硬化型の金属と考えれば説明で
きる。

ここで、打撃子用の超硬材料として、耐寿命の観点から
要求される硬さＨＲＡ８５以上を組成上満足しようとす
れば、結合金属１．ｗｃ粒径の両パラメータを考える必
要がある。

即ち、Ｃｏ１１が増大し、かつＨＲＡ８５以上を満足す
るためには、ＷＣを細粒化する必要がある一方で、ＷＣ
粒が粗粒の場合はＣｏ等の結合量を減らすことが必要で
ある。このような観点から、ＷＣ：０．５〜１０μｍ、
Ｃｏ、Ｃｏ上Ｎｉ、Ｎｉ量を７〜３０ｗｔ％まで変えて
実験を行い（表１参照）、ＨＲＡ８５をパラメータに同
不等式限界線、即ち上記第０式が導き出された。

第５図に、上記表１における各種超硬チップ１Ｏの厚み
寸法Ｔと硬さＨＲＡとの関係を示す。

同図からも明らかなように、超硬チップ１０の厚み寸法
Ｔが、硬さＨＲＡを８５≦ＨＲＡ≦９０゜５とした場合
、 Ｔ≧−７，２ＨＲＡ＋６５０ なる関係式を満足し得るように設定さ邪た場合でも、優
れた耐摩耗性を得ることができる。

尚、上記実施例に係る打撃子６′においては、経済性を
考慮した場合、超硬チップ１０の硬さＩＩＲＡが大で、
厚み寸法Ｔの値が小さい程コスト的に有利になる。但し
、高硬度（例え、ばＨＩ？Ａ９２以上）の超硬値ｌＯを
用いた場合、直径が２・００１以上の原石や鉄片等が混
入された被破砕物に対しては該超硬チップ１０を破損す
る可能性が著しく高くなる。

従って、硬さＨＲＡの値としては、９０〜９１゜５の範
囲内のものを用いることがもっとも効果的である。

〔発明の効果〕

本発明は、上記したように、ケーシングの内側に設けら
れた主軸のまわりに回転する回転ロータと、上記回転ロ
ータの外周部に固設された複数の打撃子と、上記回転ロ
ータの周一に適当距離隔てて設けられた反発板とを具備
し、回転する打撃子先端に跳ね飛ばされた原料をこの打
撃子先端と上記反発板とに衝突させて破砕する街馨式破
砕機用の打撃子に゛おいて、上記打撃子先−にｉ′ｉ在
に取り付けられ回転ロータの主神の方向に複数子分、１
．。

割された各接合台に超硬材料片をろう付けすると“共に
、上記超硬材料片がＷＣ基とＣｏ、Ｎｉ、萎し、　−１
・　　　□ くはＣｏ上ＮｉをＱ’ｐとする焼結合金を有して・なり
、上記ＷＣ基の粉末平均粒径５ｗｃとｃｏ。

Ｎｉ若しくはＣｏ上Ｎｉの重量割合Ｘ（パーセント）が
Ｄｗｃ≦−０，４５Ｘ　＋　１３．５を満足し、更に、
上記超硬材料片の厚み寸法Ｔ（ｆｆｉｍ）と硬さＨＲＡ
とがＴ≧４（８５≦）（ＲＡ≦９０．５）、Ｔ＞７　（
９０，５＜　１（ＲＡ　＜　９３　）なる関係を満足し
てなることを特徴とする衝撃式破砕機用打撃子であるか
ら、優れた耐摩耗性を有し、長時間の連続使用に充分耐
えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る衝撃式破砕機用打撃子
の要部を示すものであって、同図（ａ）は正面図、同図
（ロ）は側面図、第２図は上記打撃子を取り付けた状態
での衝撃式破砕機の側断面図、第３図は上記打撃子に取
り付けられた超硬材料片の使用時間１０時間以内におけ
る初期欠損に及ぼす硬さと厚み寸法の影響を示すグラフ
、第４図は上記超硬材料片を構成するＷＣ基の粉末平均
粒径Ｉ）ｗｅとＣｏ、Ｎｉ若しくはＣｏ　＋　Ｎ−ｉの
重量割合Ｘとの関係を示すグラフ、第５図は上記超硬材
料片の厚み寸法Ｔと硬さＨＲＡとの関係を示すグラフ、
第６図は従来の衝撃式破砕機の側断面図、第７図は従来
の打撃子の摩耗の進行状態を示す説明図である。 〔符号の説明〕 １′・・・衝撃式破砕機 ３・・・破砕室 ４・・・主軸 ５・・・回転ロータ ６′・・・打撃子 ７・・・第１反発板 ７ａ・・・ライナ ８・・・第２反発板 ８ａ・・・ライナ ９・・・接合台 １０・・・超硬チップ （超硬材料片）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシングの内側に設けられた主軸のまわりに回転
   する回転ロータと、上記回転ロータの外周部に固設され
   た複数の打撃子と、上記回転ロータの周囲に適当距離隔
   てて設けられた反発板とを具備し、 回転する打撃子先端に跳ね飛ばされた原料をこの打撃子
   先端と上記反発板とに衝突させて破砕する衝撃式破砕機
   用の打撃子において、 上記打撃子先端に着脱自在に取り付けられ回転ロータの
   主軸の方向に複数に分割された各接合台に超硬材料片を
   ろう付けすると共に、 上記超硬材料片がＷＣ基とＣｏ、Ｎｉ若しくはＣｏ＋Ｎ
   ｉを主成分とする焼結合金を有してなり、上記ＷＣ基の
   粉末平均粒径＠Ｄ＠＿ｗ＿ｃとＣｏ、Ｎｉ若しくはＣｏ
   ＋Ｎｉの重量割合Ｘ（パーセント）が ＠Ｄ＠＿ｗ＿ｃ≦−０．４５Ｘ＋１３．５ を満足し、 更に、上記超硬材料片の厚み寸法Ｔ（ｍｍ）と硬さＨＲ
   Ａとが Ｔ≧４（８５≦ＨＲＡ≦９０．５） Ｔ＞７（９０．５＜ＨＲＡ＜９３） なる関係を満足してなることを特徴とする 衝撃式破砕機用打撃子。