JPH07156132A - 二軸強制練りミキサーの内張りライナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二軸強制練りミキサーの内張りライナーの耐
摩耗性強化 【構成】 前記ミキサーのケーシング１へ分割して添着
する内張りライナー２は、普通鋼の母材部２１の上に高
硬度金属を多層盛り上げた肉盛硬化層２２を重合してい
る。内張りライナー同士が隣接する端部の少なくとも一
方向側は、母材が段差を以て薄肉化し、その分だけ肉盛
層が厚肉化した強化端部２０を具え、肉盛硬化層２２の
肉厚ｔ₂と肉厚肉盛硬化層２５の肉厚ｔ₃の間に ｔ₃≧（√２〜√３）ｔ₂ また、強化端部の横幅Ｌも Ｌ≧（√２〜√３）ｔ₂ なる関係が成立する。 【効果】 内張りライナーの目地の部分で優先的に進行
する摩耗を厚肉の肉盛層で対抗させ、全体の摩耗による
耐用期間を同調して、結局延長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダムなどの骨材を調整す
るための二軸強制練りミキサーの内張りライナーに係
る。

【０００２】

【従来の技術】ビルなどの高層建築物、道路、橋梁基
台、ダムや護岸工事などセメントと骨材とを混合してス
ラリー状に調整し、所定の型枠などへ流し込んで所望の
形状のコンクリート躯体を成形する工程は各産業分野に
おいて大きな割合を占める重要な作業である。その中で
も成形する対象となる構造物の使用目的によっては、他
の一般構造物と異なり特に打設時の流動性（ワーカビリ
ティ）や固化後のコンクリートの物理的性質が高い水準
を保証することが絶対的に必要である場合もある。たと
えば各種のダム堰堤を形成するコンクリート躯体は、一
旦構築されれば殆ど永久的に機能を持続する前提で計画
され、担持する静圧は桁外れに巨大であるから、その物
理的諸性質は他の一般構造物よりも遥かに優れており、
かつ、その優位性が衰えることなく長く持続するもので
なければならない。

【０００３】このようなコンクリート躯体を実現するた
めには、当然セメントと骨材と水分その他の添加物など
の配合割合の適正化と、配合成分の適正な練り合わせが
必要条件となる。すなわち、一般的なコンクリート調整
は、たとえば生コンミキサー車のような一軸式の傾動ミ
ルで配合成分を混合すれば十分に目的に叶い、ビル建築
や道路布設に関する強度的な規定を合格できるが、ダム
などの高強度コンクリート成形材用としては、単なる混
合程度では所望の水準に程遠く、特別の練り合わせ作用
を発現できるミキサーの適用が必須の条件として求めら
れるのである。

【０００４】現在のトップクラスの大規模ダムの建設で
はＲＣＤ（Ｒｏｌｌｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ Ｄａｍ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ）工法を採用してコンクリート打設量
を増大して工期を大幅に短縮するとともに、骨材の最大
寸法も１５０ｍｍと粗大化し、強制練りすることによっ
て従来以上のグリーンカットの省力化を目指すのが最新
の技術である。ダムコンクリート用の混練としとては、
ＤＭ（ＤｏｕｂｌｅＭｉｘｉｎｇ）が適当と推奨され、
最適量の一次水で練られたコンクリートでは、骨材の周
囲に高粘性のセメントペーストが付着造殻し、その後に
二次水を加えて強制練りを続けても、この殻は消滅せず
に残り、均質で流動性のよいコンクリートが得られると
いう特性に着目したものである。この結果、ダム用のコ
ンクリートとして圧送性の改善と均質化による硬化後の
強度の向上が実現し、信頼性の高い堅牢なコンクリート
躯体が構築されるのである。

【０００５】図７は二軸強制練りミキサーを例示した斜
視図であり、二本の回転軸３にそれぞれ固着した複数の
羽根４が相互に反対方向に回転して、ケーシング１内へ
装入されたセメント、水分、骨材、その他の添加物を強
力に攪拌するとともに、羽根とケーシング内面との間で
装入物を強制的に練り上げる作用を発揮するので、従来
のミルが単なる混合であるのに対し、本装置では遥かに
レベルの高いスラリーの一体均質化が実現し、固化後の
強度を大幅に向上する特性の根拠を形成している。

【０００６】しかしながら、このように強制的に装入さ
れた流動体を練り上げるためには、回転する羽根とケー
シング内面及び側面間における擦過摺動の運動エネルギ
ーも従来よりも桁違いに昂進するから、特にケーシング
内面、側面の擦過に伴うアブレージョン摩耗作用も極め
て大きいことは避けられない。この点を考慮して二軸強
制練りミキサーのケーシングは、図８に示すように例外
なくその内面に耐摩耗性を具えた内張りライナー２を添
着し、その内張りライナーが摩耗すれば内張りライナー
だけを新品に取り替えて摩耗による被害がケーシング自
体に及ばないように予防してきたのである。この場合、
取り付け、取り外しを前提にするから、内張りライナー
は内面、側面共に更新作業が容易に実施できる程度のサ
イズに分割し、ケーシングを貫通するボルトをケーシン
グ外で締結して内面、側面に添着しているのが一般的な
構成である。耐摩耗性の内張りライナーの材質として
は、高クロム鋳鉄、たとえば３％Ｃ−２７Ｃｒの鋳鉄ま
たは、プレス成形品、ベンデングマシンによる加工品な
どを使用している。

【０００７】内張りライナー自体を所定の材質で製作す
る従来技術に対し、近年の目を瞠るばかりの溶接肉盛技
術の進歩はこの分野においても大きな威力を現わし、従
来技術の内張りライナーの耐用期間を飛躍的に延長する
成果をもたらした。すなわち、１枚物の内張りライナー
であればその耐摩耗性の強化には限度があり、耐摩耗性
をさらに求めるためさらに硬度の高い材質を適用すれ
ば、脆性もまたほぼ比例的に増進するので、遂には割れ
破断、脱落現象を起こし、そのためにケーシング本体ま
でが破損する原因となり兼ない。ダム堰堤用のコンクリ
ートには通常の構築物用のそれよりも大きなサイズの骨
材が配合されているから、脆性の大きな材質に局部的な
衝撃が加わると、予想外に簡単に破断し脱落することは
しばしば経験するところである。これに対して軟鋼など
靱性に富む材質を母材として、その上に耐摩耗性が高い
金属材料を溶接肉盛すると、摩耗性の条件に直面する内
張りライナーの表面はきわめて耐摩耗性が高いから摩耗
の進行を阻止できるし、内張りライナー自体は軟鋼など
の母材を基本としてケーシングに締結しているから、多
少の衝撃や振動があったとしても破断したり脱落する恐
れはなく、従来の内張りライナーの寿命を大幅に延伸す
る効果があったものと評価されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】連続的に使用される装
置類において、延伸した耐用期間をさらに延長するよう
に改善を求めることは、産業の発展を続ける上で必要不
可欠の要件である。母材の上に肉盛硬化層を重ね、従来
考えられない程のメンテナンスの改善に貢献した内張り
ライナーと言えども、詳細に検討すれば、なお、改善の
余地が残っていないわけではない。図９は従来技術の二
軸強制練りミキサーケーシング１ａに添着した内張りラ
イナー２ａであり、肉厚９ｍｍの軟鋼材（ＳＳ４００）
による母材部２１ａの上へ、肉厚６ｍｍの高硬度金属に
よる肉盛硬化層２２ａを複合した構成からなる。図は内
張りライナー２ａ同士が隣接する目地の部分を主体に表
示したものであるが、新品の取り付け直後の断面におけ
る表面（摩耗面）を直線（イ）で示し、二軸強制練りミ
キサーの運転１０，０００ｍ³ 処理後の同じ断面におけ
る表面を曲線（ロ）で示している。さらに曲線（ハ）は
運転５０，０００ｍ³処理後、曲線（ニ）は運転７５，
０００ｍ³処理後の状態を示している． 言うまでもなく
このような傾向はケーシング内のほぼ全ての目地の部分
に共通して現われる特性であり、この現地データは肉盛
強化した肉盛硬化層タイプの内張りライナーに隠された
意外な課題を如実に表示している。

【０００９】図の曲線（ニ）の状態にまで摩耗が進行す
れば摩耗の進行は一挙に昂進して短時間の内にケーシン
グ自体に到達することは明らかである。すなわち、内張
りライナーの主体を占める摩耗面に関しては期待通りの
耐摩耗性を発揮し、肉盛金属個有の高耐摩耗性が十分に
発揮されて摩耗の進行はきわめて緩慢な比率で運転時間
の累積とともに徐々に進行するに過ぎないが、目地の部
分はその他の表面よりも格段に摩耗の進行が著しいとい
う特徴が見出される。二軸強制練りミキサーの作用上の
特徴は装入された諸材料を強力に練り上げる点にあるこ
とは既に述べたが、器材、特に内面や側面でこれらの流
動する材料と接する内張りライナーの立場から見れば、
この表面には絶えず回転する羽根との間に挾圧された材
料の動的なエネルギーが負荷している。この動的エネル
ギーは内張りライナーの平滑な摩耗面に対しては定常的
な状態で通過していくが、目地の部分では最低２〜３ｍ
ｍの空隙を設けておく必要があるから、この線上で流動
材料の動きは突然断絶し、摩擦係数はそれまでの定常値
から一挙に急増することは避けられない。平滑な面に突
然断層が細溝状に開口しているのであるから、摩擦条件
が急変することは当然である。実測では摩擦係数は内張
りライナー２の通常の表面では０．４であるのに対し、
目地の部分では０．４×√２から０．４×√３程度にま
で急変することが確認されている。これだけ顕著に局部
的な摩耗の強弱があるために、常に目地部の摩耗が他の
表面より先行し、時間とともにその乖離は加速され、曲
線（ハ）に至って肉盛硬化層２２ａは全て消耗され、以
後は肉盛硬化層２２ａの構成金属と軟鋼材との大きな耐
摩耗性の差がそのままに反映して、曲線（ニ）に見るよ
うに内張りライナーへ部分的な深い陥没部を随所に生成
してしまうのである。

【００１０】曲線（ニ）の状態に摩耗が進行すると、単
に母材の摩耗が急進して一挙にケーシングの本体にまで
及ぶだけではなく、運転条件自体に好ましくない影響が
及ぶ。すなわち羽根の回転に対向する内面が局部的に退
入し流動する材料を挾圧する距離に遠近の差が網目のよ
うに散在する表面となるから、肝心の二軸強制練りミキ
サー個有の強力な練り作用にもばらつきが現われて、完
全に均質化した強力なスラリーの生成を阻害する要素と
なる。そのためにスラリーの品質にムラが現われ流動
性、固化後の強度、物性の時間的変動などの微妙な点で
マイナスの作用を与える懸念が拭い難い。また、不安定
な流動は練り作用の劣化だけでなく、エネルギー原単位
の漸増、機械的な微振動による装置の機能低下など複雑
で煩瑣なメンテナンスの必要性をますます強いるから、
作業員に対する負担の上昇、生産性の目に見えない低下
など副次的な悪条件の醸成を免れ難い。

【００１１】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、特に摩耗の進行が選択的に激しい箇所を選択的に強
化して摩耗の進行の乖離を可及的に同調させ、結果的に
全体としての内張りライナーの耐用期間を大幅に延長す
るとともに、常に安定した練り作用が持続する二軸強制
練りミキサーの内張りライナーの提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る二軸強制練
りミキサーの内張りライナー２は、二軸強制練りミキサ
ーのケーシング１の内周面および側面に分割して添着し
た内張りライナー２において、内張りライナー２は普通
鋼の母材部２１と厚さｔ₂ 高硬度金属を多層盛り上げた
肉盛硬化層２２とよりなり、かつ、内張りライナー２同
士が連接する端面の少なくとも一方向側は、母材部２１
から傾斜面で形成する段差２３を介して薄肉母材部２４
となり、該薄肉母材部２４の上に肉盛硬化層２２と同一
表面となるまで高硬度金属を多層盛り上げた厚肉肉盛硬
化層２５によって強化端部２０を形成し、該厚肉肉盛硬
化層２５の厚さｔ₃および幅Ｌは、それぞれ ｔ₃≧（√２〜√３）ｔ₂ Ｌ≧（√２〜√３）ｔ₂ の範囲にあることによって前記の課題を解決した。

【００１３】

【作用】図１（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施例を示す横断
図である。図において内張りライナー２の下方はＳＳ材
などの軟鋼を材質とする母材部２１であり、その断面厚
さは主体となる摩耗面でｔ₄、 張りライナー２同士が隣
接する端部に設けた強化端部２０では薄くなってｔ₁ 薄
肉母材部２４となっている。母材部２１と薄肉母材部２
４との連続部は傾斜面の段差２３よりなり、その傾斜角
θは３０〜４５度で形成されることが好ましい。段差の
下端線、すなわち薄肉母材部２４の形成される横幅はＬ
で表わされている。ＳＳ材の上には、摩耗面に対しては
厚さｔ₂ 肉盛硬化層２２、強化端部では厚さｔ₃ 厚肉肉
盛硬化層２５が形成され、軟鋼素材の肉厚と肉盛した耐
摩耗性金属の肉厚の和は当然内張りライナー２の全肉厚
ｔとなって何れの箇所にあっても均等である。ｔ₃とｔ₂
の間に前記の関係を限定したのは、先に実測して得られ
た内張りライナーに対する一般摩耗面と目地部との摩擦
係数の差を摩耗作用の強弱を支配する因子として捉え、
一般摩耗面が摩耗によって消耗する時点まで目地付近も
また消耗し尽くさないで残存するように設定したことを
根拠とする。また、段差の傾斜角度θに関しては一般の
溶接開先で慣用化されている角度を踏襲することがもっ
とも妥当であるから適用した。この結果、図（Ｂ）中の
曲線（ホ）に示唆するように、内張りライナー２の摩耗
の進行は全体として均衡のとれた緩慢な速度で進行し、
内張りライナーの主体を占める肉盛硬化層２２が長い運
転に耐えて遂にその寿命の終えるまで消耗し尽くしたと
きは、先行して摩耗退入していった目地もまた厚い肉厚
の硬化層を消耗し尽くして同時に使命を終えるという整
合作用が発揮されるのである。

【００１４】摩耗面各部の耐摩耗性が改善され深い局部
的摩耗による凹凸の成長が抑制されると、コンクリート
の練り作用に有効であることも疑問の余地がない。比較
的大塊の骨材を配合するダムのＲＣＤ工法に対しても、
骨材の全周に満遍なく高粘性のセメントフィルムが造殻
して、流動性が優れ固化後の強度も高いコンクリートの
調整に有効な作用を果す。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の実施例を示す正面図（Ａ）と
横断面図であって、図３は実施例の内張りライナー２を
二軸強制練りミキサーに適用したときの位置関係を例示
した縦断面図の一部である。外殻を構成するケーシング
１の内周面上へ内張りライナー２が添着され、それぞれ
の表面と回転軸３に固定されて回転する羽根４との間で
装入された材料を流動しつつ挾圧して練り上げ、高度に
均質化された流動体として仕上げられる。

【００１６】二軸強制練りミキサーのケーシングの円筒
曲面へ密着して添付する内張りライナーは、当然該曲面
と同一の曲率よりなる内外面で構成される。母材部は加
工性に富むＳＳ材をプレスやベンディングマシンによっ
て必要な曲面と段差を成形するか、または鋳造性に優れ
た普通鋳鋼で鋳放し状態で曲面と段差の製品を得る。母
材の材質としてはＳＳ材の他、低合金鋼の中から機械的
性質を勘案して自由に選択すればさらに好ましい。母材
部の形状は二軸強制練りミキサーの摩耗進行の特性に対
応して内張りライナーの全周すべてを強化するか、また
はその傾向が特に苛酷な一方向側だけに留めるかは、運
転とともに記録される実績に応じて選択する余地があ
る。図４（Ａ−）（Ａ−）は四方形内張りライナー
の一方向型、（Ｂ−）（Ｂ−）は長方形内張りライ
ナーの一方向型、図５（Ａ−）（Ａ−）は長方形内
張りライナーの全方向型、（Ｂ−）（Ｂ−）は円形
内張りライナーの全方向型を例示したものである。ま
た、図６（Ａ）（Ｂ）はケーシング側面用の異型の内張
りライナー２を配列した状態であり、何れの内張りライ
ナーも全周の端部を強化して異常な局部摩耗に備えた例
である。

【００１７】現在主流となって可動中の二軸強制練りミ
キサーの内張りライナーについて例示すれば、母材部の
ｔ₁が９〜１２ｍｍ、肉盛硬化層２２のｔ₂で６〜７ｍ
ｍ、厚肉肉盛硬化層２５のｔ₃ ８．５〜１０ｍｍ程度
で、その横幅Ｌは１５〜１９ｍｍよりなり、全肉厚のｔ
が１５〜１９ｍｍの内張りライナー２を形成している。
この数値は無論一例を示したに過ぎず、内張りライナー
のサイズが変れば当然変更されるものであるが、何れに
して前記の摩擦係数の差に基ずく肉盛層の割合だけは必
須の要件となる。この実施例について運転の経過ととも
に退入する内張りライナー表面の状態が、先に示した図
１（Ｂ）であり、曲線（ホ）の１２０，０００ｍ³処理
の段階で肉盛層の消耗が終ると急激に摩耗が進行し１５
０，０００ｍ³処理の曲線（ヘ）に至って更新の時期を
迎える。

【００１８】高硬度金属による肉盛層の施工は近年著し
い進歩を遂げているが、その技術を適切に選択すること
が本発明の実施の価値を左右する大きな条件である。溶
接肉盛層と言えども超高硬度の肉盛金属は耐摩耗性が抜
群である代りに脆性もきわめて大きいから、肉盛層が僅
かな衝撃にも耐え切れないで割れを生じ、表面から急速
に剥離脱落する危険性の大きいことに変りはない。しか
し、この深刻な課題は出願人の先願に係る特開平４−３
７１３９０号公報などによって基本的に解決されてい
る。すなわち、この従来技術では溶接中の入熱量Ｊを２
０００〜６０００Ｊ／cmの範囲（通常の半自動溶接で１
５，０００Ｊ／cm前後）に制限し、かつ溶接中の層間温
度を常に３００℃以下に制限するという従来の常識を逆
転した発想を活かし、溶着金属のビードにビード方向と
直交する微細なクラックを均等かつ多数意識的に分散し
て発生させることによって、たとえばＣ：３．０〜７．
０％，Ｓｉ：０．５〜２．０％，Ｍｎ：０．５〜４．０
％，Ｃｒ：２０．０〜３５．０％のような、Ｈｖ硬度が
少なくとも６００を超える超高硬度の金属成分を、安定
した肉盛層として母材上へ累積することに成功している
のである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上に述べたとおり、二軸強制
練りミキサーの内張りライナーとして従来技術と比較す
れば、きわめて耐用期間が長く、現地における試用実験
では優に２倍は超える実績が報告されている。本部材が
使用に伴う個有の摩耗条件を把握し、その特性にマッチ
した合理的な耐摩耗性付与の特異な構成がこの実績を誘
導したものと評価される。単に耐用期間延長によるメン
テナンス費用の低減という直接的なメリットだけでな
く、取り替え時の装置の停止に伴う機会損失や、メンテ
ナンスに要する作業量の軽減も大きいし、エネルギー原
単位の低下の他、日常の運転が常時安定するから、比較
的大塊の骨材を配合したダムのコンクリート用として
も、均整よく練り込まれた流動体を変らず提供できると
いう品質維持の効果も看過できない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の強化端部（Ａ）と摩耗の経緯（Ｂ）を
示す横断面図である。

【図２】実施例の正面図（Ａ）と横断面図（Ｂ）であ
る。

【図３】同縦断面図である。

【図４】別の２つの実施例（Ａ）（Ｂ）を示す正面図
（Ａ−、Ｂ−）と横断面図（Ａ−、Ｂ−）であ
る。

【図５】別の２つの実施例（Ａ）（Ｂ）の正面図（Ａ−
、Ｂ−）と横断面図（Ａ−、Ｂ−）である。

【図６】別の実施例の正面図（Ａ）と横断面図（Ｂ）で
ある。

【図７】二軸強制練りミキサーの全体を示す斜視図であ
る。

【図８】二軸強制練りミキサーにおける内張りライナー
２の添着状態を示す斜視図である。

【図９】従来技術の課題を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 内張りライナー ３ 回転軸 ４ 羽根 20 強化端部 21 母材部 22 肉盛硬化層 23 段差 24 薄肉母材部 25 厚肉肉盛硬化層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉岡 繁昭 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 牧野 清二 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 生田 伸 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二軸強制練りミキサーのケーシング１の
   内周面および側面に分割して添着した内張りライナー２
   において、内張りライナー２は普通鋼の母材部２１と厚
   さｔ₂ 高硬度金属を多層盛り上げた肉盛硬化層２２とよ
   りなり、かつ、内張りライナー２同士が連接する端面の
   少なくとも一方向側は、母材部２１から傾斜面で形成す
   る段差２３を介して薄肉母材部２４となり、該薄肉母材
   部２４の上に肉盛硬化層２２と同一表面となるまで高硬
   度金属を多層盛り上げた厚肉肉盛硬化層２５によって強
   化端部２０を形成し、該厚肉肉盛硬化層２５の厚さｔ₃
   および幅Ｌは、それぞれ ｔ₃≧（√２〜√３）ｔ₂ Ｌ≧（√２〜√３）ｔ₂ の範囲にあることを特徴とする二軸強制練りミキサーの
   内張りライナー。