JPS5939496B2 - パルプリフアイナライニング要素に用いられる合金鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルプ精砕装置、すなわち、パルプ、たとえば
木材パルプおよびその他のファイバスラリを生成及び／
又は機械的に処理するための装置に関する。

特に本発明はりファイナの相対的に回転自在な裏打ち部
材、たとえばディスク型すファイナのための面板に取付
けるためのライニング要素に関する。

パルブリファイナは本質的には木材チップまたはその他
の繊維質原材料からパルプを生産及び／又は繊維を所望
の状態に変性するようにパルプを処理するのに使用され
るミリング装置である。

普通の型式のパルブリファイナは２つの相対的に回転す
ることのできる同心ディスクを含み、上記デイスクの互
いに対向した面は突出部とみぞとのパタンを有する取外
し自在な耐摩耗性の面板で裏張りされている。

上記の裏張りされたディスクは相互間に狭し燥状の隙間
を画定する。

精砕（ｒｅｆｉｎｅ、）されるべき材料は上記ディスク
の中心において上記の隙間に送り込まれ且つ上記隙間を
通って半径方向外方に流れる際に上記ディスクの突出部
の精砕作用（すなわち木材の解繊及び／又は繊維の状態
調節）を受ける。

パルブリファイナのための面板およびその他のライニン
グ要素は通常各種の合金から鋳造される鉄、ステンレス
鋼およびニッケル、モリブデンならびにその他種々の成
分を含んだその他の合金鋼が通常使用されている材料で
ある。

パルブリファイナのためのライニング要素は各種の必要
条件を満足させねばならないがこれ等の必要条件はある
点では互いに相客れずまた普通の材料を使用した１つの
且つ同じライニング要素で要求に応することは困難であ
りあるいは不可能でさえある。

たとえば、ライニング要素は全寿命にわたり一様な高品
質のパルプを生産することができるように優れた一様な
精砕作用を維持しなければならない。

さらにその上に、これ等のライニング要素は正常な作動
中においても加えられる衝撃荷重に抵抗することができ
るように高い衝撃強さを有するのみでなく、長い寿命を
有するように高い耐摩耗性も有していなければならない
。

さらに望ましい性質は腐蝕と浸蝕とに対する高い抵抗で
ある。

上記ライニング要素が製造される材料はまた上記要素が
複雑な形状に鋳造されることができるように良好な鋳造
性を有さねばならず、また浩然のことながら、上記材料
は仕上った要素の性質に関し高価過ぎてはならない。

優れた且つ持続性のある精砕作用に対する上古「の要求
に関連した必要条件は、これ等のライニング要素がセル
フシャープニング性（これについては後で述べる）を有
さねばならないということである。

このことは、上記の狭い精砕用隙間を画定するライニン
グ要素の表面、すなわち前記突出部［の作用面がパルプ
により余りにも容易に磨滅さねてしまってはならず、該
要素の全寿命にわたっである程度の限定された、一様な
粗さを保持しなければならないことを意味する。

合金鋼から成るにも周知なライニング要素は、前記突出
部の作用面がパルプにより迅速に磨滅されてしまいまた
前記突出部のエツジが迅速に鈍くなってしまうので、上
記突出部の作用面を頻繁に研ぎ直すことを必要とする。

本発明の一般的な目的は上記の必要条件を有利に満足さ
せるリファイナライニング要素を提供することである。

本発明によれば、パルプリファイナライニング要素は鋼
のマトリックス内に炭化チタン粒子として存在するチタ
ンを重量で１．５ないし５．０％含んだ合金から作くら
れ、また上記炭化チタン粒子はライニング要素の全体に
わたり実質上一様に分布され且つ１０ミクロンを超えな
い平均粒度を有している（本文ならびに特許請求の範囲
の全体にわたり、平均粒度の数値が与えられる場合は常
に、こね等の値は呼称の粒直径すなわち、平均の粒断面
積の平方根を意味する）。

できれば、平均粒度は約８ミクロン以下であることが好
ましＧ）。

最良の結果を得るには、炭化チタン粒子の大部分、でき
れば少くとも９５％、さらに良好な結果を得るには少く
とも９９％が１０ミクロン以下の粒度を有すべきである
。

また、炭化チタン粒子の平均粒度およびチタン含有量と
がたとえばいわゆる”Ｎｅａｒｅｓｔ Ｎｅｉｇｈｂｏ
ｒ ＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ”略してＮ
ＮＭＴによって決定される互いに隣接した粒子の相互間
の平均距離が少くとも約３ミクロンで、できれば少くと
も約１０ミクロンであるように調和されることも好まし
い。

このＮＮＭＴは、ＵＮＤＥＲＷＯＯＤ、Ｅ、Ｅ、：’″
Ｑｕ ａ −ｎｔｉｔｉｖｅ Ｓｔｅｒｅｏｌｏｇｙ
”、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ、Ｒｅａｄｉｎｇ、
Ｍａｓｓ−（１９７０）。

８４に詳細に記載されている。

本明細書中に”Ｌ−ｉｎｅａｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”略してＬＭＴと呼ばれている
代替的技術は顕微鏡写真上の無作為に分布且つ配向され
た多数の直線上の互いに隣接した粒子相互間の平均距離
の決定を含んでいる。

与えられた試験片に関するＬＭＴ数字は一般に同じ試験
片に関するＮＮＭＴ数字よりかなり高く、シたがって本
発明によるライニング要素での測定は前に与えられたＮ
ＮＭＴ数字すなわち３ないし１０ミクロンはそれぞれＬ
ＭＴ数字すなわち１５ないし３０ミクロンにほぼ対応し
ている。

互いに隣接した炭化チタン粒子の相互間の距離の好まし
い上限はＮＮＭＴで約３０ミクロン（ＬＭＴで約１００
ミクロン）である。

特記されざる限り、ＮＮＭＴ数字が以下において使用さ
れる。

周知のとおり、炭化チタンは硬さと耐摩耗性とが望まれ
る場合にきわめて有用である特性を有している。

過去においては、炭化チタンを含んだ合金から物体を製
造するのに粉末冶金技術を使用することが通常行われて
来た。

そのための１つの理由は、炭化チタン粒子の過大な成長
あるいは炭化チタン粒子の大きな樹枝状アグレゲートの
生成を避けるのが困難であることにある。

上記種類のライニング要素を製造するのに鋳造以外の方
法を使用することはほとんど実行できないので、炭化チ
タンおよび溶解冶金技術と関連された問題が考察されね
ばならない。

本発明によるライニング要素を製造する際に、実質上チ
タンを含んでいないが、仕上ったライニング要素の所望
の全炭素含有量に相当する炭素含有量を有している溶湯
を先ず提供し、次いで、鋳造の直前に、との溶湯を今な
お欠いているチタンならびにその他の合金成分と結合す
ることで上記の諸問題が回避される。

できれば、チタンは、溶解された合金を鋳型に注湯する
のに使用されるとりべまたはその他の容器内の溶湯（全
ての他の必須合金成分を含む）にフェロチタンとして添
加される。

このチタンはきわめて迅速に炭素の一部分と化合して炭
化チタンを生成し、また終わりに近い段階でチタンが添
加されるため、鋳型内で鋳造物が凝固するまでに残され
ている時間は炭化チタン粒子を有害な大きさまで生長せ
しめたりまたは好ましからぬアグリゲートを生成させた
りするのには不十分である。

上記種類のライニング要素は比較的薄い構造体であるの
で、鋳型内の溶融金属は迅速に凝固する。

使用して見て、本発明によるディスク型すファイナ面板
は突出部の再研削を要することなしに長い作動期間の間
高度の一様な品質のパルプを生産することができると判
明した。

たとえば、本発明にしたがって製造された面板（近似的
組成二０１．６％、ＳｉＯ，６５％、Ｍｎ（’、４５％
、Ｐｏ、０３０％、８０．０２５％、Ｃｒ１７．０％、
Ｎｉ１．６０％、Ｍ ｃ ０．７０％、Ｔｉ２．３％、
Ｆｅ残部）が再研削の必要なしに１６００ないし１９０
０時間にもわたる期間の間パルプの生産に使用された。

チタンを除いて（チタンを含有せず）はぼ同じ組成を有
して同一または同様な条件の下に使用された従来の面板
は平均約６００時間におよぶ間隔で再研削を必要とした
。

両方の型式の面板が見棄てられるまでに同じ回数だけ再
研削されると仮定すると、本発明による面板は無チタン
面板の約３倍の有用寿命を有している。

実質上長い寿命と一様なパルプの品質との利点以外に、
本発明によるディスク型すファイナ面板はりファイナの
比エネルギ消費量を著しく減することが判明している。

先行技術の面板を有するリファイナにおいては、突出部
の作用面はパルプにより徐々に磨滅され、その結果上記
突出部が再研削されるまで比エネルギ消費量が徐々に増
大することになる。

それに反し、本発明による面板においては、炭化チタン
粒子が作用面に不変的セルフシャープニング性を生じま
たこのセルフシャープニング性の結果として、面板の全
有用寿命にわたって上記比エネルギ消費量は実質上一定
で且つ低レベルを維持する。

尚、本明細書中の用語“セルフシャープニング性（又は
作用）”とは、精砕されている材料と噛み合うライニン
グ要素の表面が例えばサンドペーパーの砥粒の様に作用
する新たな炭化チタン粒子を常に提供する性質（又は作
用）を意味する。

炭化チタン粒子が埋込まれているマトリックスは除徐に
磨滅し、従ってマトリックス材料の磨滅過程中に外面に
位置する炭化チタン粒子はマＩ−ＩＪラックスら除去さ
れてしまうが、然し炭化チタン粒子はライニング要素の
厚さ全体にわたって分布されているので新たな炭化チタ
ン粒子が露出されて精砕されている材料に対して提供さ
れる。

この様に新たな炭化チタン粒子が常に露出されることを
”セルフシャープニング性 又は セルフシャープニン
グ作用″と称する。

本発明による面板および他のライニング要素のための適
切合金組成が下記の表１に示されている。

この表中のある合金成分に対しては２つのパーセンテイ
ジ範囲が示されているが、狭い方の範囲が好ましい。

全てのパーセンテイジ数字は重量によるものである。

表１から明らかなとおり、好ましいチタン含有量は重量
で２．５ないし３．５％である。

チタン含有量が多過ぎると、炭化チタンの集積とその結
果としての好ましからぬ破損の徴候とを避けることが困
難である。

ライニング要素のセルフシャープニング作用は重量で５
％以上の高いチタン含有量では、炭化チタン粒子相互間
の平均距離がパルプ繊維の直径に比して小さくなり過ぎ
るので減少されてしまう。

こ５で言及される種類のライニング要素が通常対象とし
ているこの種の繊維質材料の繊維の直径は約３０ミクロ
ン（この数値はお＼よその平均値）である。

したがって、炭化チタン粒子相互間の平均距離は少くと
も３ミクロンであるべきであり、最も望ましくは少くと
も１０ミクロンであるべきである。

しかし、炭化チタン粒子相互間の平均距離が大き過ぎて
約３０ミクロン以上にもなると、上記のセルフシャープ
ニング作用もまた減少され、したがってこの理由故に重
量で１．５％以下のチタン含有量では十分なセルフシャ
ープニング作用が生ずるとは期待できない。

表１に記載されている組成の合金から上記の方法にした
がって製造されたディスク型すファイナ面板はある程度
の非磨滅性をその他の望ましい特性の外に有しているこ
とが判明している。

上記非磨滅性は本明細書において中心線平均粗さく後に
定義される）と呼ばれる表面仕上げ係数の面から云って
、面板のための従来の材料（合金鋳鉄）のものの２倍な
いし４倍以上である。

以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

添付図面の第１図には、木材パルプ用ディスク型すファ
イナのための面板１０の形態をしたりファイナライニン
グ要素の作用面が図示されている。

面板１０は周知の型式のものであり、且つ円形支持ディ
スク上に前記面板を装架するための開口またはその他の
手段（図示されていない）を設けられている。

上記円形支持ディスク上で複数の同様な面板が互いに協
同して環状のりファイナリングを形成するようにされて
いる。

上記ディスク型すファイナは２つの上記のごとき同軸リ
ファイナリングを含み、また上記リファイナリングは狭
い精砕用隙間を画定するようにそれぞれの作用面を互い
に密接して隣接させて配置されている。

このリファイナの作動中、ファイバスラリあるいはその
他の繊維質材料は上記隙間を通って半径方向外方に流れ
る際に相対的に回転するりファイナリングにより処理さ
れる。

第１図および第２図に図示されているとおり、面板１０
は平たい本体１１を有しており、また上記平たい本体は
多数の実質上半径方向のブレードまたは突出部１２と、
上記突出部相互間の横断方向の短いウェブ１３とをその
１つの面、すなわち前面に指示している。

上記突出部およびウェブは前記本体と一体をなしている
。

前記リファイナの作動中、上記突出部は対向したりファ
イナリングの面板の突出部と協同して繊維質材料を精砕
する。

面板１０の横断面は前記面板の全体にわたり比較的薄い
ことは注目されるべきである。

従って、前記面板を鋳造する際に溶融金属はその横断面
の全体にわたり比較的迅速に凝固する。

過去においては、精砕されている繊維質材料による前記
ディスク型すファイナ面板の突出部の磨滅から生ずる欠
点を補償するため前記突出部を比較的狭く、たとえば２
〜３ミリメートルにすることが通常行われて来た。

本発明によれば、面板のセルフシャープニング作用のた
め、これ等の突出部は狭く作られる必要がなく、たとえ
ば３〜５ミリメートルの幅を有することができる。

突出部の幅が広くなるにつれて鋳造が簡単化されるので
、このことは１つの利点である。

第３図は、精砕される繊維質材料の品質にとって重要な
、本明細書中で「中心線平均粗さ」と称される表面仕上
げ係数を示している。

この図面は、１つの突出部１２の前面あるいは作用面の
理想化された横断面のプロフィル輪郭１４を示している
。

プロフィル輪郭１４の中心線Ｏは、この線とこの線より
上方のプロフィル輪郭部分との間の表面積が上記の線と
接線より下方のプロフィル輪郭部分との間の表面積に等
しいように位置決めされた直線である。

中心線Ｏより下方のプロフィル輪郭の部分は点線１４′
で示されているように前記中心線で折り返され且つ中心
線平均粗さＲａを定義する目的で、中心線より上方の部
分及び中心線で折り返された部分従って「修正されたＪ
（ｒｅｃｔｉｆｉｅｄ）プロフィル輪郭のみが使用さ
れる。

本明細書において、中心線平均粗さＲａは、中心線Ｏと
この中心線Ｏに平行である第２の直線Ｒとの間の距離と
して定義されるが、この第２の直線Ｒは該第２の線Ｒと
この線より上方にある「修正された」プロフィル輪郭部
分との間の表面積が前記第２の線Ｒとこの線より下方に
ある「修正された」プロフィル輪郭部分との間の表面積
に等しくなる様に位置決めされた直線である（これら２
つの表面積は第３図中に夫々水平及び垂直の影線によっ
て示されている）。

従って、第２の直線Ｒは「修正された」プロフィル輪郭
の平均線と見なされてもよい。

第４図は、本発明による面板１０またはその他のライニ
ング要素の製造方法の主な段階を示している。

とりべ２０にはキュポラ炉２２から湯出しされた溶融金
属２１が収容されている。

チタンおよび少量の鉄を除き溶湯２１の組成は完成され
たライニング要素の組成に対応している、すなわち完成
されたライニング要素において炭化チタン粒子が埋込ま
れているマトリックスあるいは連続した相の組成に対応
している。

容器２３から供給される粒状のフェロチタン（チタン７
０％と鉄３０％）の形態をしたチタンが完成された要素
の所望のチタン含有量に対応する量で溶湯２１に添加さ
れる。

フェロチタンの少くとも一部分は湯出しの直前に炉内に
添加されてもよい。

フェロチタンが溶湯２１に添加されてこれと完全に混合
された直後に、溶融金属がとりべ２０の底部を通してシ
ェル鋳型２４に鋳込まれる。

チタンと炭素含有溶湯２１とを一緒にする段階と、鋳型
２４内の溶融金属が凝固する段階との間で経過するのに
許される最大限の時間は特定の場合の詳細事項に応じて
変わるであろう。

しかし、上記の最大限の時間はできるだけ短くなければ
ならず、いかなる場合にも３０分を越えてはならない。

事実、多くの場合にこの時間をかなり短くする必要があ
り、一般的最大限の時間は約１５分である。

鋳造されたライニング要素が鋳型から除去された後には
、該要素は従来どおりに熱処理される。

下記の表２は本発明によるディスク型すファイナ面板の
ための合金の例を示すと共にこの合金から作くられた面
板の硬度及び中心線平均粗さＲａを示している。

比較のため、この表はまたディスク型すファイナ面板の
ため通常使用されている種類の参考合金から作くられた
面板の対応したデータをも示している。

組成のパーセンテイジ数字は重量によるものである。

尚、これら合金が表２中に示されている合金
成分の外に基礎金属としての鉄を含有していることは勿
論である。

面板は、フェロチタンの総量の一部が溶解炉内の溶融マ
ｌ−ＩＪラックス属に添加され且つフェロチタンの残部
がとりべ内への溶融金属の湯出し中に添加されるように
変更された前記手順にしたがって作くられた。

各の１連の面板の中で最初のものと最後のものとが炭化
チタン粒子の粒度および分布と、中心線平均粗さとに関
してテストされた。

この粒度と分布とについてのテストの結果、大部分の場
合に平均粒度が約５ミクロンでありまた粒子のほとんど
大部分が約１．５ミクロンより大きいことを示した。

上記の分布は面板の横断面の全体にわたり実質１一様で
あるが幾つかの例においては突出部内の粒子は本体内の
粒子よりも多少小さかった。

比較的少ない、すなわち総数の約０．５％の粒子が約１
０ミクロン以上の粒度を有していた。

互いに隣接した炭化チタン粒子相互間の平均距離は約１
０ミクロンから約１６ミクロンまで変化していた。

表１に示された組成の合金から作くられた面板が長期間
パルプの生産に使用されて、以上に列記された有利な結
果を生じた。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知の設計のりファイナ面板の扇形体の平面図
、第２図は第１図の■−■線に沿った断片の断面図、第
３図はりファイナ面板の重要な性質の定義を図示するの
に役立つ線図、第４図は本発明にしたがったライニング
要素の１つの製造方法を示した略図である。 １０・・・・・・面板、１１・・・・・・平たい本体、
１２・・・・・・突出部、１３・・・・・・ウェブ、１
４・・・・・・プロフィル輪郭、Ｒａ・・・・・・中心
線平均粗さ、０・・・・・・中心線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １０，５〜１．８重量％の炭素、最大限２，０重量％の
   ケイ素、最大限２．０重量％のマンガン、最大限０．０
   ３重量％のリン、最大限０．０３重量％の硫黄、１４〜
   ２０重量％のクローム、最大限３．０重量％のニッケル
   、最大限２．０重量％のモリブデン、及び実質上残部の
   鉄を含有するパルプリファイナライニング要素に用いら
   れる合金鋼であって、当該合金鋼は更にそのマトリック
   ス内に炭化チタンとして存在する１、５〜５，０重量％
   のチタンを含有しており、該炭化チタンの粒子は前記マ
   トリックス内に実質上均一に分布されていると共に１０
   ミクロンを超えない平均粒度を有していることを特徴と
   する前記合金鋼。 ２、特許請求の範囲第１項記載の合金鋼において、前記
   炭化チタン粒子の総数の少くとも９５％が１０ミクロン
   以下の粒度を有していることを特徴とする合金鋼。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の合金鋼において、前記
   チタンの含有量が１．５〜３．５重量％であることを特
   徴とする合金鋼。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の合金鋼において、前記
   チタンの含有量が２．５重量％であることを特徴とする
   合金鋼。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の合金鋼において、隣接
   する前記炭化チタン粒子間の平均距離が３〜３０ミクロ
   ンであることを特徴とする合金鋼。 ６ 特許請求の範囲第３項記載の合金鋼において、隣接
   する前記炭化チタン粒子間の平均距離が１０〜３０ミク
   ロンであることを特徴とする合金鋼。 ７ 特許請求の範囲第３項記載の合金鋼において、前記
   マトリックスが０．６〜１．６重量％の炭素、０．３〜
   １．０重量％のケイ素、０．２〜１．０重量％のマンガ
   ン、最大限０．０３重量％のリン、最大限０．０３重量
   ％の硫黄、１６〜１８重量％のクローム、１．０〜２．
   ０重量％のニッケル、０．５〜１．０重量％のモリブデ
   ン、及び実質上残部の鉄を含有していることを特徴とす
   る合金鋼。