JPH11207471A - 耐摩耗ライナー - Google Patents

耐摩耗ライナー

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JPH11207471A
JPH11207471A JP996998A JP996998A JPH11207471A JP H11207471 A JPH11207471 A JP H11207471A JP 996998 A JP996998 A JP 996998A JP 996998 A JP996998 A JP 996998A JP H11207471 A JPH11207471 A JP H11207471A
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JP
Japan
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plate
cast iron
cemented carbide
sintered hard
wear resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP996998A
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English (en)
Inventor
Yoji Wada
洋二 和田
Yukio Kajikuri
幸雄 梶栗
Tsuguo Honda
嗣男 本田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuroki Kogyosho Co Ltd
Sankyu Inc
Original Assignee
Kuroki Kogyosho Co Ltd
Sankyu Inc
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Publication date
Application filed by Kuroki Kogyosho Co Ltd, Sankyu Inc filed Critical Kuroki Kogyosho Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性に優れた超硬合金板をライナーに
使用するに際しての鋼母材との接合性を改善すること。 【解決手段】1〜25mm厚みの超硬合金板と高Cr鋳
鉄板と鋼板を、超硬合金と高Cr鋳鉄の界面に銅あるい
はNiの薄板を介して、あるいは、超硬合金側には銅
を、高Cr鋳鉄側にはNiを配して拡散接合により積層
したもので、表面の超硬合金板が極めて優れた耐摩耗性
を発揮し、長期間の使用で超硬合金板部分が全て摩耗し
たり超硬合金板が脱落した場合も高Cr鋳鉄が依然とし
て耐摩耗性を維持することが出来るので、急激な摩耗損
傷を防止し、定期点検による計画的な保全作業が可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料や土砂、鉱石
などの粉粒体の搬送や粉砕、衝突などの作用による厳し
い摩耗を受ける部材のライナーに関する。
【0002】
【従来の技術】このようなライナーには耐摩耗性に優れ
た材質が適用され、高Cr鋳鉄はこの耐摩耗性材料の代
表的なもので、高Cr鋳鉄組織中の多量の炭化物が摩耗
作用に対し強い抵抗性を示すために、鋼製のままで短期
間に摩耗する部材を高Cr鋳鉄に置き換えることで部材
の寿命延長が達成できる。
【0003】また、構造物用としては、単に耐摩耗性の
みならず強度や靭性も必要である。ところが、材料の耐
摩耗性と強度や靭性は一般に二者択一的傾向にあり、高
Cr鋳鉄の耐摩耗性を向上させるための炭素や合金元素
の添加は著しく強度と靭性を低下させる。
【0004】この様な用途で、高Cr鋳鉄系の材料を鋼
に溶接肉盛した溶接ライナーや超硬合金やセラミックス
といった硬質相を機械的な方法や接着により鋼板表面に
貼り付けた複合ライナーがある。この複合ライナーは強
度、靭性を母材側の鋼が負担し耐摩耗性はもっぱら表面
側の硬質層が負担するので両方の性質を合わせ持つこと
ができる。これによって、従来、鋼製であった部材を高
Cr鋳鉄製やこれらの複合ライナーに置き換えることで
摩耗寿命は大幅に延長する。
【0005】しかし、この様な複合ライナーを使用して
も問題が残っている。例えば、高Cr鋳鉄製ライナーに
おいて、耐摩耗性を向上させるための炭素や合金元素の
添加は著しく強度と靭性を低下させる。
【0006】また溶接複合ライナーにおいても耐摩耗性
は高Cr鋳鉄系溶接金属中の炭化物量とともに増加する
が、一方で強度と靭性を低下させ,溶接残留応力で多数
の亀裂を発生し、これが原因で使用中の衝撃に対し耐摩
耗層が短期間で容易に脱落してしまったり肉厚の大きな
ライナーの製作が不可能である。
【0007】第1表は各種の構造材の砂摩耗試験の結果
を示し、また、第2表は、その耐摩耗比を示す。
【0008】
【表1】
【表2】 同表において、それぞれの組成は、重量%で以下の通り
である。
【0009】 溶接ライナー C:4.89,Si:1.15,Mn:
0.35,Cr:21.22,Nb:3.16 鋼(S45C)C:0.44,Si:0.23,Mn:
0.62 超硬合金 C:6.71,Co:6.71,W:8
2.9,Fe:3.59,Si:1.10,Cr:0.
91 銅 Cu:99.9以上 高Cr鋳鉄 C:3.48,Si:0.67,Mn:
0.62,P:0.029,S:0.014,Cr:1
6.07Ni:1.20,Mo:2.99 これらの表から明らかなように、耐摩耗性の点からは、
超硬合金自体は極めて優れた特性を有する。
【0010】ところが、超硬合金は鋼との接合は不安定
でろうづけによる大きな面積での完全な接着は不可能で
ある。そのため、接合の安定性を増すためのインサート
を用いても使用条件によっては超硬部分が脱落すること
があり、この場合は残部の鋼が短期間で摩耗してしま
い、点検の結果、この摩耗を発見した場合は緊急の取替
が必要となり、保全作業に大きなロスを生じてしまう。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、耐摩耗性に優れた超硬合金をライナーに使
用するに際しての鋼母材との接合性を改善することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、超硬合金板と
高Cr鋳鉄板と鋼板を拡散接合により積層したことによ
ってその課題を解決した。
【0013】表面の超硬合金板が極めて優れた耐摩耗性
を発揮し、長期間の使用で超硬合金板部分が全て摩耗し
たり超硬合金板が脱落した場合も高Cr鋳鉄が依然とし
て耐摩耗性を維持することが出来るので、急激な摩耗損
傷を防止し、定期点検による計画的な保全作業が可能と
なる。
【0014】超硬合金板の厚さは、1〜25mmが適当
であるが、これは次の理由による。この種のライナーの
厚さは12〜100mmと広範囲にわたるが、通常、そ
の交換は、初期厚さの半分が摩耗した時点で行われるの
が通常で、全体の厚さTの半分のT/2を超硬合金に置
き換えることで寿命延長が確実に達成できる。ところ
が、超硬合金は高Cr鋳鉄の約2倍の比重を有するた
め、ライナーの他の部分と同じ重量にするにはT/4以
下の厚さにする必要がある。一方、超硬合金の耐摩耗性
は高Cr鋳鉄の6倍程度あるので、T/2の1/6以上
の厚さ(T/12以上)があれば十分である。このた
め、超硬合金の厚さは1〜25mmとする。
【0015】超硬合金板と高Cr鋳鉄板の接合面には、
銅あるいはNiの薄板を介して接合することができる。
これは両者の熱膨張差に起因する熱応力により超硬合金
板に亀裂が発生するのを防ぐ為である。超硬合金板と高
Cr鋳鉄板の間の銅やNiは延性を有した金属で熱膨張
差に起因する熱応力を直ちに緩和してやり亀裂の発生を
防止することが可能となる。これにより大面積のライナ
ーの製作が可能になる。
【0016】また、超硬合金側には銅を、高Cr鋳鉄側
にはNiを配することもできる。これは、銅は超硬合金
板と鋼板接合用インサートとしてNiとともに従来知ら
れた材料であるが、高Cr鋳鉄との接合において銅は高
Cr鋳鉄と化合物を形成し強度が低下することがあり、
これを防ぐ目的で高Cr鋳鉄側にNiを配置するもので
ある。
【0017】本発明に適用する高Cr鋳鉄の耐摩耗性は
鋳鉄組織中の粗大な炭化物によるものであるが、炭素が
2.4%未満では共晶炭化物が主体となり耐摩耗は向上
せず、6.0%を越えても耐摩耗に有効な炭化物は増加
せずかえって著しく脆くなってしまう。Crについて、
13%未満では炭化物の形成には不十分であり、炭素と
の関係で35%を越えても炭化物は増加せず、基地の脆
化を招くので適当でない。Mo、V,W,Nb、は以上
の炭化物に加えて複炭化物を形成し基地に分散するこれ
ら炭化物が耐摩耗性に寄与し、Bは炭素によらず基地の
強化を図ることが可能である。これらは、合計量が2%
未満では効果が十分に現れず、逆に18%を越えても基
地に固溶量が増加するだけで経済的にも無駄である。
【0018】拡散接合条件であるが、真空あるいは不活
性ガスの雰囲気の下で行うのが、接合品質の点から好都
合である。その処理温度は、表3に示すように、鋼と高
Cr鋳鉄は800〜1000℃の範囲であれば十分な強
度を得ることができる。また、CuやNiと高Cr鋳鉄
の接合は表4に示すように圧力とともに増加し、Niを
高Cr鋳鉄側に配置することで接合はより強固となる。
さらに、超硬合金と銅との接合は表5に示す如く、80
0〜1000℃の範囲で十分な値が得られるが、105
0℃では試験片は加工中に超硬合金板の中から破壊し
た。以上のことから、ライナーを拡散接合する条件とし
て800〜1000℃が適当である。
【0019】
【表3】
【表4】
【表5】
【0020】
【発明の実施の形態】以下本発明の具体的な実施の形態
を実施例に基づいて説明する。
【0021】実施例1 図1に示すように、高Cr鋳鉄板(10×50×50)
1の両側に鋼板(5×50×50)2と超硬合金板(4
×50×50)3を挟んでライナーを製作した。高Cr
鋳鉄板1と超硬合金板3の間には厚みtが1mmの銅板
4を配し、接合はHP(ホットプレス)装置を用いて、
920℃×2hr×10MPaの条件下でで接合を行っ
た。接合結果は完全でありライナーから試験片を採取し
た摩耗試験の結果は表1に示す通りであった。
【0022】実施例2 図2に示すように、鋼板2の上に高Cr鋳鉄板(30×
200×200)1を配置し、高Cr鋳鉄板1と超硬合
金板(5×200×200)3の間に厚みが2mmの銅
板4を配したものを鋼製の容器5に入れて、HIP装置
を用いて接合を行った。接合は、900℃×2hr×1
00MPaで行い接合結果は完全であった。容器の除去
に際して鋼性容器5と超硬合金板3の接合部において割
れを検出したが、銅板4を配した超硬合金板3と高Cr
鋳鉄板1の側には割れは全く検出されなかった。
【0023】実施例3 原料搬送用スクレーパー刃先に本発明を適用した。従
来、この用途では高Mn鋼製や高Cr鋳鉄の溶接肉盛が
行われたが寿命延長が要望されていた。超硬合金と同じ
く優れた耐摩耗性のアルミナセラミックスを接着したス
クレーパーも用いられたが表面のアルミナセラミックス
が脱落後は鋼母材が露出して短期間で取り替えを行わね
ばならなかった。
【0024】本実施例では、図3に示すように鋼製母材
6の表面に高Cr鋳鉄の溶接肉盛り7を施し、さらに両
側表面に銅板4(1mm厚)を介して超硬合金板3を接
合した。接合は900℃×2hr×10MPaの条件で
実施した。その結果、超音波探傷試験で80%以上の部
分で接合が確認された。
【0025】実施例4 図4は、実施例3の場合と同様に原料搬送用スクレーパ
ー刃先に本発明を適用した例を示すもので、超硬合金板
3側に銅板4を、高Cr鋳鉄の溶接肉盛り7側にニッケ
ル板8を配した組合せで、同様の条件で接合を行った。
その接合状態を超音波探傷試験で調べたところ、100
%の接合を確認できた。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば耐摩耗部材としての超硬
合金の性質を最大限に利用し、万が一の超硬合金板の脱
落に対して高Cr鋳鉄系部分が耐摩耗性を維持すること
ができる。したがって、設備の保全においても短い周期
で取り替えを行う必要がなく、通常の点検で超硬部分の
損耗を検出してから次の取り替えを計画できるので、緊
急保全による人員配置のロスをなくすことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示すもので、高Cr
鋳鉄板の両側に鋼板と超硬合金板を挟んでライナーを製
作した例を示す。
【図2】 本発明の第2の実施例を示すもので、高Cr
鋳鉄板と超硬合金板の間に銅板4を配した例を示す。
【図3】 本発明の第3の実施例を示すもので、原料搬
送用スクレーパー刃先に本発明を適用した例を示す。
【図4】 原料搬送用スクレーパー刃先に本発明を適用
した他の例を示す。
【符号の説明】
1 高Cr鋳鉄板 2 鋼板 3 超硬合金板
4 銅板 5 鋼製容器 6 鋼製母材 7 高Cr鋳鉄の溶
接肉盛り 8 ニッケル板
フロントページの続き (72)発明者 梶栗 幸雄 北九州市門司区港町6番7号 山九株式会 社内 (72)発明者 本田 嗣男 北九州市小倉南区朽網東6丁目4番3号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超硬合金板と高Cr鋳鉄板と鋼板を拡散
    接合により積層した耐摩耗ライナー。
  2. 【請求項2】 超硬合金板の厚さが、1〜25mmであ
    る請求項1に記載の耐摩耗ライナー。
  3. 【請求項3】 超硬合金板と高Cr鋳鉄板の界面に、銅
    あるいはNiの簿板を介して接合した請求項1に記載の
    耐摩耗ライナー。
  4. 【請求項4】 超硬合金板と高Cr鋳鉄板の界面に、超
    硬合金側には銅を、高Cr鋳鉄側にはNiを配して接合
    した請求項1に記載の耐摩耗ライナー。
JP996998A 1998-01-21 1998-01-21 耐摩耗ライナー Pending JPH11207471A (ja)

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JP996998A JPH11207471A (ja) 1998-01-21 1998-01-21 耐摩耗ライナー

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JP (1) JPH11207471A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005123310A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-29 Metso Powdermet Oy Method for manufacturing composite material with hot isostatic pressing, and a composite material
JP2006346956A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Kuroki Kogyosho:Kk 耐摩耗複合ライナー

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WO2005123310A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-29 Metso Powdermet Oy Method for manufacturing composite material with hot isostatic pressing, and a composite material
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