JPS608286B2 - 表層部に有効硬化層を有するロッドミル用ロッドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロッドミル用ロッドの素材の表層部に、当該
素材外径のほぼ５〜１５％の範囲の厚みの熱処理による
硬化層を形成した耐摩耗性と耐衝撃性とを兼ね備えたロ
ッドミル用ロッドおよびその製造方法に関するものであ
る。

近年、土木・建設工事の増加に伴って、コンクリート用
の骨材としての砂が不・足を来し、その代替物を得るた
め、ロッドミルを利用した岩石からの製砂が盛んに行わ
れている。

また、ロッドミルは鉄鉱石の破砕、セメント原料やガラ
ス原料等の破砕、粉砕など多方面で使用されている。し
かして、ロッドミル用のロッドとしては、従来鋼製の直
径６０〜９仇舷程度の綾村を特別の処理を施すことなく
素材のままで用いているので、通常８０畑時間程度使用
されると摩耗し、廃却されている。このように、従釆の
この種のロッドは、比較的短時間で損耗してしまうので
、その交換のためロッドミル装置の運転停止を頻繁に行
わざるをえず、低附加価値を量産でカバーしている当該
業界においては、稼動時間の減少による生産性の低下が
重大な問題点となっている。このため、。ッドの耐用時
間を少しでも長くすることを目的として、一部では特殊
鋼からなるロッドを使用しているが、この場合でも耐用
時間はせし、ぜし、１０００〜１２０餌時間であって、
特殊鋼使用によるコストアップに見合う耐用時間の伸長
は期待できず、効果的であるとはいえない。元来、ロッ
ドの耐摩耗性を向上させるためには、ロッドそのものの
硬度を高くすればよいはずであるが、ロッドミル装置の
目的、用途ならびに構造上から、単にロッドの硬度その
ものを高くするだけでは問題は解決されない。逆に硬度
の向上のみをはかると、ロッドの靭性が失われ、製砂中
の衝撃によってロッド折損にもとづくロッドミル装置の
破損を生ずる事態が発生する恐れがあるため、素材のま
）で使用されていたのが実状である。これを第１図ａ，
ｂについて説明しよう。

ロッドミル装置１の回転ドラム２内に給石フィーダー３
を通って送られて来た原石４は、ギア６および回転ドラ
ム２の外周に設けられているギア７を介し駆動装置５に
よって回転される回転ドラム２内で粉砕される。

回転ドラム２内には回転ドラム２の長手方向に沿い、そ
の長さにほぼ等しい長さの多数本のロッド８が挿入され
ている。回転ドラム２の内周には、内周が波型断面の内
張り９が貼られている。回転ドラム２の回転に伴ってロ
ッド８は内張り９の波型の谷に係止され、回転ドラム２
のたとえば矢印Ｂへの回転に従って８′，８″と谷に係
止された状態で上昇し、８″で示す位置まで至った時、
重力によって矢印Ｃの如く８″′で示す位置に落下する
。なお、第１図ａにおいて１川ま原石入口、１１は回転
ドラム２の回転軸を兼ねた原石通路、１１′は回転軸、
１２は回転軸１１，１１′の軸受である。

回転ドラム２の回転に伴う原石とロッドとの相対的運動
により、ロッド８とロッド８との間の原石４は転動の際
に押し潰され、あるいはロッドの落下による衝撃で破砕
、粉砕され紬砂とされる。

ところが、粉砕すべき原石４も元来相当の硬度のもので
あり、また、ロッド８同志の接触および衝突も加わるた
め、ロッド‘まそのような摩耗、衝撃にも十分耐えるも
のであることが必要である。もし、衝突によってロッド
８が折損すると短くなった折損片が回転ドラム２の回転
によって回転ドラムの長手方向に並列な挿入位置からず
れて自由に転動し、内張り９を被り、はてはロッドミル
装置の破損を招くことに，なる。このように、ロッドミ
ル用ロツド‘こは、耐摩耗性の向上が望まれているにも
拘らず、従来は耐衝撃性のために素材のもつ靭性をその
まま生かす目的で素材のまま使用されていた。

本発明は、従来のこの種のロッド‘こおける上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、耐用時間を
従釆と比し２〜３倍に伸長可能な、耐摩耗性に優れ、か
つ耐衝撃性をも兼ね備えたロッドミル用ロッドを提供し
ようとするものである。

本発明を第２図ａ〜第４図に従って説明する。

本発明にかかるロッドは第２図ａ，ｂに示すごとく、。
ッド素材８の表層部に硬化層８１を形成し、当該硬化層
によって耐摩耗性を付与するとともに、ロッドの心部は
素材のままとして、素材８２の有する級性を生かした耐
衝撃性を備えさせるようにしたもので、特に本発明はロ
ッドにとって望ましい耐摩耗性と耐衝撃性を兼備させる
ためには、ロッド表層部の硬化層８１と中心部の熱処理
の及んでいない素材のままの部分８２とを如何なる割合
にすればよいか、換言すれば、素材外径に対し硬化層の
厚みを如何なる割合に設定すればよいかについての解決
を与えた点にその特徴がある。ロッド素材８の表層部に
硬化層８１を形成する手段としては、高周波または中間
周波を用いた誘導加熱による焼入れ、または素材に所定
周波を用いた直接通電による表層部のみの加熱、急冷に
よる焼入れ、あるいはフレーム・ハードニングもしくは
炉加熱による焼入れ等を用いることができる。

本発明者は、硬化層の厚みが、ロッド素材の外径に対し
如何なる割合であれば、耐衝撃性を充分に保持しうるか
を見出すため衝撃試験を行った。

その一部を以下に示す。実験例 １ １ 供試体 材質：ＳＡＥ１５５２相当の鋼榛 寸法：長さ・・・ｌｍ 直径…第１表に示すとおり、７５側〜９０側にわたる４
種 ２ 素材に対する熱処理 直径の異なる供試体ごとに第１表に示すように異つた深
さの有効硬化層を誘導加熱焼入れにより形成し、電気炉
による焼戻しを行い、下記の硬度を有する供談体ＩＺ本
を得た。

供試体表面硬度 ＨＲｃ５０ ３ 衝撃試験方法 第３図に示す衝撃試験機を用いて行った。

衝撃試験機１３は架台１４の回転軸１５を介して回転自
在に支承されている。回転軸１５には軸直角方向におい
て９００毎にへだてた位置にコイルバネのごとき可榛体
１６〜１６′′′の一端が固定され、それらの他端にボ
ール・ハンマ１７〜１７′′′が固着されている。図示
しない駆動源の駆動による回転軸１５の回転に伴ってボ
ール・ハンマ１７〜１７肌は回転軸１５を中心として矢
印Ｄ方向へ周回し、当該周回におけるボール・ハンマ１
７の軌道Ｒ上におかれている供試体１８を順次ボール・
ハンマー７〜１７川で蓮打する。上記衝撃試験機１３を
用いて各供試体１８につき、打撃における衝撃荷重を１
５０ｋ９のに設定し、打撃位置を時々変えながら打撃数
５０方回までの衝撃試験を行った。

言主１：打撃における衝撃荷重を１５０ｋ９のに設定し
たのは製砂現場での実測が不可能であるので、後述する
第２の実験に用いたロ ッドミル装置の回転ドラムの直径が２４００側であった
ので、当該回転ドラムの回転に伴って波型内張り（ライ
ナー）の谷に 係止されて上昇した重量１５０ｋｇのロッドが回転ドラ
ム底部にあるロッド上の原石まで落下する距離を１肌と
想定した上で 行った計算値を衝撃試験機に発現させた ものである。

言王２：一般に使われているロッドミル２仇Ｐｍでの公
知のロッドの平均耐用時間である８０餌時間にロッドが
受ける衝撃は５０万回程度と推定される。

４ 試験結果 第１表に示すとおりであった。

上記試験結果から明らかなように、ロッド表層部の有効
硬化層８１の深さ日がロッドの直径Ｄの１６％以上にな
ると５０万回の衝撃試験には耐えられず、ほぼ１０方回
以下で折損している。従って、ロッドの直径をＤとし、
当該ロッドを熱処理して得た表層部の有効硬化層の深さ
を日として、Ｈ／Ｄ＜１５％が衝撃に対する安全圏内と
判断された。本発明者は更に製砂用のロッドミル装置に
本発明にか）るロッドと公知の特殊鋼材によるロッドと
を同時に挿入し、耐摩耗実験を行った。実験例 ２ １ 供試体 第２表のとおりである。

２ 実験方法 本発明にかかる供試体５本と特殊鋼材からなる従来品５
本とを製砂中のロッドミル装置に挿入し、所定時間経過
ごとに当該装置の駆動を停め、回転ドラム中にある各供
試体の長手方向中央部、細砂出口部端部および原石入口
部端部におけるそれぞれの直径を測定した。

３ 実験結果 第１表 第２表 本発明品と特殊鋼材からなる従来品の各５本についての
測定結果の平均を第４図に曲線で示す。

第４図においてＬ−１，Ｌ−２およびＬ−３で示される
曲線は本発明にかかるロッドの中央部、出口部端部およ
び入口部端部における所定時間経過後の平均直径で表わ
される摩耗度を示す曲線であり、Ｍ−１，Ｍ−２および
Ｍ−３で示される曲線は従来ロッドのそれぞれの該当部
における平均直径で表わされる摩耗度を示す曲線である
。ロッドは摩耗によって両端末の直径が３仇吻程度以下
になると使用限界にきたものとして通常回転ドラムより
抜き出され廃却されるが、特殊鋼材からなる従来品Ｍで
は８０加持間程度で端末直径が３０側まで摩耗し、廃却
の対象となっている。

これに対し、本発明にかかるロッドＬでは端末径３仇岬
こ摩耗するまで１６５風時間を要している。

上記実験結果から、本発明にかかるロッドＬにおいては
、焼入れ硬化処理が充分な効果を奏していることが証明
されるとともに、硬化層８１の所定の厚みが耐衝撃性と
の関連において耐用時間を向上せしめていることも証明
される。すなわち、本発明におけるロッドの中央部Ｌ−
１において硬化層とそれに続く熱処理影響層が摩耗し終
った１４２畑時間頃から摩耗曲線は従釆ロッドの中央部
Ｍ−１のそれとほぼ平行しているからである。従って通
常の表面焼入れにおける２〜３脚の硬化層ではロッドの
耐用時間の伸長はあまり期待できず、少くとも通常使用
されている６０〜９物奴ぐのロッドにおいては少くとも
４側以上で、かつ耐衝撃性の限度に可及的に近い例えば
８仇ゆでのロッド‘こあっては１２脚の硬化層となる如
く、ロッド素材の直径に対する有効硬化層の厚みを５〜
１５％とするように熱処理することによって、耐摩耗性
をも備えたロッドミル用ロッドを得ることが可能である
ことが確認された。又上記実験例は、熱処理を施した供
試体の有効硬化層の硬度がＨＲｃ５０のものを用いて行
った結果についてであるが、その後本発明者が行った種
々の実験結果をまとめたところ、破砕、粉細する原石の
種類形状によって、その原石の硬度や耐衝撃力が異り、
従ってこれら条件を勘案してロッドの硬化層の硬度をＨ
Ｒｃ４０〜５５の範囲内において設定して対応せしめれ
ば当該ロッドの耐用時間を飛躍的に延ばし得ることが判
明している。

本発明によれば、ロッドの耐用時間を従来品のそれの２
倍〜３倍程度伸ばすことが可能で、従って、ロッドミル
装置の駆動を停止してロッドの交換を行う回数が大中に
削減され、生産性の向上に寄与するところ多大である。

図面の簡単な説明第１図ａはロッドミル装置の１例を示
す正面図「第１図ｂは第１図ａのＡ−Ａ′線断面図、第
２図ａは本発明にかかるロッドミル用ロッドの正面図、
第２図ｂは第２図ａの断面図、第２図ｃは第２図ａのＥ
−Ｅ′線断面図、第３図ａは本発明に関する耐衝撃試験
において用いた試験機を示す正面図、第３図ｂは第３図
ａの側面図、第４図は本発明にかかるロッドと特殊鋼材
からなる従来品との耐摩耗性の比較を示す線図である。

８・・・・・・ロッドミル用ロッド、８１・・・・・・
有効硬化層。

第１図 （ｏ） 第１図（け 第２図（ｏ） 第２図（ｂ） 第２図 でｃ） 第３図の 第３図 （１）） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外径に対して５〜１５％の範囲の厚みのある有効硬
   化層を表層部に有するロツドミル用ロツド。 ２ ロツドミル用ロツドの素材を、表層部から当該素材
   の外径の５〜１５％の範囲の厚みに亘り焼入可能な温度
   まで、所定の加熱手段により加熱して急冷することによ
   り、当該素材外径の、少なくとも５〜１５％の範囲の厚
   みを有する有効硬化層を形成することを特徴とするロツ
   ドミル用ロツドの製造方法。