JP3779529B2

JP3779529B2 - 粉砕機に使用される破砕面部材

Info

Publication number: JP3779529B2
Application number: JP2000172184A
Authority: JP
Inventors: 肇河津; 勇治鳥居
Original assignee: ING Shoji Co Ltd
Current assignee: ING Shoji Co Ltd
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP2001347175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロール粉砕機、コーンクラッシャ、リングロールミル、竪型ローラミル、エッジランナ等の粉砕機に使用されて高面圧摩擦を受けるローラ、テーブ等の破砕面部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の破砕面部材として、本出願人は、その少なくとも表層部に耐磨耗性が異なる２種類のブロックを、破砕面上で材料が噛み込まれていく方向に交互に配列したものを先に提案した（特開昭６３−１４３９４６号公報）。この破砕面部材をローラについて図５により説明する。
【０００３】
ローラ１の母材部２の表面に周方向に所定間隔で設けられた溝３，３・・に、耐磨耗性金属材を肉盛溶接することにより、ローラ１の表層部に、耐磨耗性の低い部分Ａと耐磨耗性の高い部分Ｂとが交互に形成されている。即ち、耐磨耗性金属材の肉盛溶接部が耐磨耗性の高い部分Ｂであり、隣接する肉盛溶接部に挟まれた母材部２の一部分が耐磨耗性の低い部分Ａである。
【０００４】
ローラ１の母材部２の表面に耐磨耗性の高い部分Ｂ，Ｂ・・を所定間隔で形成すると、図６（ａ）に示すように、耐磨耗性の低い部分Ａ，Ａ・・の各表面に安定的な凹みが形成され、破砕性が著しく向上する。耐磨耗性の低い部分Ａに生じる凹みの深さｄは０．５〜１５ｍｍが好適であり、耐磨耗性の低い部分Ａの幅ｗａは、耐磨耗性の高い部分Ｂの幅ｗｂの１／１０〜１／２が適当である。
【０００５】
この破砕面部材とは別に、本出願人は、マンガンを主な合金成分とするマンガンオーステナイト系合金をマトリックスとして、そのマトリクス中に、別途製造された高硬度炭化物粒子を、断面積比で２０〜７０％占めるよう添加して分散混合させた複合材を先に開発した（特開平９−１０８８８７号公報）。
【０００６】
この複合材は、高面圧下で耐磨耗性に著しく優れるので、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成するための耐磨耗性肉盛材としても好適である。マトリックスとしては、重量％でＣ：０．２〜１．８％、Ｃｒ：２５％以下、Ｍｎ：１１〜２５％以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｎｂ：０〜１０％を含む、マンガンオーステナイト系合金が特に好ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
耐磨耗性の高い部分Ｂ，Ｂ・・をこの複合材で形成すると、耐磨耗性の高い部分Ｂの耐磨耗性が余りにも高くなるために、耐磨耗性の低い部分Ａと耐磨耗性の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差異が圧倒的に異なり、その結果として、図６（ｂ）に示すように、耐磨耗性の低い部分Ａが早期磨耗するようになる。
【０００８】
耐磨耗性の低い部分Ａが余りに早く磨耗すると、耐磨耗性の高い部分Ｂの両側面が極端な磨耗に曝され、両側のエッジ部から磨耗が進行することにより、耐磨耗性の高い部分Ｂが尖った山形になる。その結果、耐磨耗性の高い部分Ｂの見掛け上の幅が極端に小さくなり、また、耐磨耗性の低い部分Ａに生じる凹みの深さも極端に深くなる。その結果、騒音が大きくなるとか、耐磨耗性の高い部分Ｂに欠けが発生して寿命が短くなるなどの問題が発生する。
【０００９】
このような耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨耗は、粒径が２〜３ｍｍ程度の細粒材料、例えば粘土、ケイ石等を粉砕する場合は、耐磨耗性の低い部分Ａに生じた凹みに微粉が埋まり、一定以上の磨耗進展が防止されるため、顕著化しない。しかし、セメント工場における原料ミルローラによる粘土、ケイ石の粉砕のように粒径が５０〜６０ｍｍの粗粒を粉砕する場合は、この早期磨耗が顕著化する。
【００１０】
耐磨耗性の低い部分Ａの耐磨耗性を高めると、この早期磨耗は防止されるが、耐磨耗性の低い部分Ａの耐磨耗性を高めることは、ローラ１の母材部２の耐磨耗性を高めることを意味するので、母材部２の耐磨耗性向上に伴う機械的強度の低下を発生させる。即ち、ローラ１の母材部２としては、全体の機械的強度を確保するために、ＳＳ４００、ステンレス鋼、Ｓ３５Ｃ炭素鋼のような耐磨耗性の低い材料の使用が不可欠である。
【００１１】
本発明の目的は、耐磨耗性の高い部分Ｂの耐磨耗性を顕著に引き上げた場合に問題となる耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨耗を、母材部の耐磨耗性を高めることなく防止できる破砕面部材を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の粉砕機に使用される破砕面部材は、その破砕面部材の母材部の表面に、耐磨耗性の低い部分Ａと耐磨耗性の高い部分Ｂを所定ピッチで交互に設けると共に、耐磨耗性の低い部分Ａを、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分Ｂより耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材により形成したものである。
【００１３】
ここで、耐磨耗性の高い部分Ｂは、母材部の表面に設けられた溝に、母材部より耐磨耗性の高い耐磨耗性金属材を多層肉盛溶接することで形成される。また、耐磨耗性の低い部分Ａは、隣接する溝を仕切り、耐磨耗性の高い部分Ｂにおける耐磨耗性金属材の肉盛高さより高さが低い仕切り壁の上に、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分Ｂと耐磨耗性が同じかこれより耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材を肉盛することで形成される。耐磨耗性の高い部分Ｂと耐磨耗性が同じ耐磨耗性金属材を肉盛しても、意図的な溶け込みにより母材部の仕切り壁から十分な希釈を受けるので、耐磨耗性の高い部分Ｂより低い耐磨耗性が、耐磨耗性の低い部分Ａに付与されることになる。これによると、両部分を同じ溶接で形成できるので、施工が簡単である。
【００１４】
耐磨耗性の高い部分Ｂは、高クロム鋳鉄系合金の多層盛りにより形成することができる。また、炭化物析出型合金の多層盛りにより形成することができる。また、ニッケル基合金マトリックス又はコバルト基合金マトリックスにタングステン炭化物粒子を５５〜６５％分散混合させた複合材の多層盛りにより形成することができる。また、マンガンを主な合金成分とするマンガンオーステナイト系合金からなるマトリックス中に、別途製造された高硬度炭化物粒子を、断面積比で２０〜７０％占めるよう添加して分散混合させた複合材の多層盛りにより形成することができる。マトリックスとしてのマンガンオーステナイト系合金は、重量％でＣ：０．２〜１．８％、Ｃｒ：２５％以下、Ｍｎ：１１〜２５％以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｎｂ：０〜１０％を含むものが好ましい。複合材は耐磨耗性の高い部分Ｂに特に高い耐磨耗性を付与することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態を示す。本実施形態の破砕面部材では、ローラ、テーブル等の母材部１０の表面に、耐磨耗性の低い部分Ａと耐磨耗性の高い部分Ｂとが交互に形成されている。耐磨耗性の高い部分Ｂは、母材部１０の表面に設けられた溝１１に、母材部１０より耐磨耗性の高い耐磨耗性金属材２０を多層肉盛溶接することにより形成されている。
【００１７】
ここで、隣接する溝１１，１１を仕切る仕切り壁１２は、耐磨耗性金属材２０の肉盛高さより低くされている。即ち、耐磨耗性金属材２０は、仕切り壁１２より高く肉盛されている。そして、仕切り壁１２の上に耐磨耗性金属材２０と同じ耐磨耗性金属材３０を、耐磨耗性の高い部分Ｂと同じ高さとなるように肉盛することにより、耐磨耗性の低い部分Ａは形成されている。
【００１８】
即ち、仕切り壁１２の上に耐磨耗性金属材２０と同じ耐磨耗性金属材３０を肉盛すると、母材部１０の仕切り壁部１２によって耐磨耗性金属材３０が希釈されるため、その耐磨耗性が低下し、耐磨耗性の低い部分Ａが形成されることになるのである。
【００１９】
このようにして形成された耐磨耗性の低い部分Ａは、耐磨耗性の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差が小さいため、早期磨耗が防止される。ここにおける耐磨耗性の差は、耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨耗を防止できる差異であり、より具体的には、耐磨耗性の低い部分Ａの表面に安定的に生じる凹みの深さｄを０．５〜１５ｍｍとするのに必要な差異である。
【００２０】
【表１】

【００２１】
耐磨耗性金属材２０，３０としては、表１に示すような高クロム鋳鉄系合金（Ｎｏ．７〜２１）の使用が可能である。この合金は、重量％でＣ：１．０〜７．５％、Ｍｎ：０．１〜４．５％、Ｓｉ：０．１〜５．０％、Ｃｒ：５〜４０％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる主成分に対して、炭化物形成元素としてＭｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔａ等を添加し、その他Ｃｏ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ等を添加したものである。これらの添加量は１種で最高２０％、合計でも２０％以下とされる。また、炭化物析出型合金（Ｎｏ．１〜６）やニッケル基又はコバルト基タングステン炭化物系合金（Ｎｏ．２２，２３）の使用が可能である。
【００２２】
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ基合金マトリックス若しくはステライトＮｏ．６に相当するコバルト基合金マトリックスに５５〜６５％の微小タングステン炭化物粒子を含有させた市販タングステン炭化物系合金は、非常に高価であるが、マトリックスの硬度がＨｖ４００〜５２０程度と低く、高クロム炭化物系合金や炭化物析出型合金に比べ、マトリックスの靱性に優れ、耐磨耗性金属材２０，３０として好ましい材料である。含有される炭化物粒子の形状は球状が好ましい。その理由は、球状黒鉛を含有するダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ）が、針状黒鉛を含有するズク鋳物（ＦＣ材）より、耐衝撃性や破壊強度に優れることと同じである。タングステン炭化物はコバルトを６〜３０％含有しているものでもよい。マトリックス同士を比較した場合、マンガンオーステナイト系合金より耐磨耗性が低いので、耐磨耗性金属材３０として特に好適である。
【００２３】
図２は本発明の第２実施形態を示す。本実施形態の破砕面部材は、仕切り壁１２の上に肉盛される耐磨耗性金属材３０が、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成する耐磨耗性金属材２０より耐磨耗性が低い点が、第１実施形態の破砕面部材と相違する。
【００２４】
このようにして形成された耐磨耗性の低い部分Ａも、その早期磨耗を防止できる程度に、耐磨耗性の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差を小さく抑えることができる。耐磨耗性金属材２０，３０としては、表１に示す各種合金のなかから、適当な耐磨耗性の差をもつ２種を選択すればよい。
【００２５】
図３は本発明の第３実施形態を示す。本実施形態の破砕面部材は、仕切り壁１２の上に肉盛される耐磨耗性金属材３０を多層盛りとした点が、第２実施形態の破砕面部材と相違する。
【００２６】
表１に示された高クロム鋳鉄系合金及び炭化物析出型合金では、炭素含有量が炭化物の析出量を支配しており、炭素含有量が多くなるほど、肉盛溶着金属に割れが発生しやすくなり、粉砕操業中に粉砕原料により剥離、脱落が発生しやすくなる。このため、炭素含有量が多くなるほど肉盛厚さが制限される。
【００２７】
この観点から、耐磨耗性金属材３０の肉盛厚さは、炭素含有量が１．２％以上２．１％未満の場合で２０ｍｍ以下、２．１％以上４．５％未満の場合で１０ｍｍ以下、４．５％以上６％以下の場合で６ｍｍ以下にそれぞれ制限される。また、ニッケル基又はコバルト基タングステン炭化物系合金の場合には、１０ｍｍ以下に制限される。
【００２８】
この制限内であれば、耐磨耗性金属材３０を多層盛りとすることが可能である。
【００２９】
（削除）
【００３０】
（削除）
【００３１】
なお、仕切り壁１２は、必ずしも母材部１０と一体化する必要はなく、溶接で形成することも可能である。その場合、母材部１０と必ずしも同じ材質である必要はない。例えば、母材部１０の上に軟鋼クラッドバー材や、ステンレス鋼フラットバー材、１４％マンガン鋼等を溶接により取り付けてもよく、同材質の溶接材料で肉盛により形成してもよい。
【００３２】
図４は本発明の第４実施形態を示す。本実施形態の破砕面部材は、耐磨耗性金属材２０，３０として、マトリックス中に別途製造された高硬度炭化物粒子を、断面積比で２０〜７０％占めるよう添加して分散混合させた複合肉盛材を用いた点が、第１実施形態の破砕面部材と相違する。
【００３３】
即ち、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成する耐磨耗性金属材２０として、高硬度炭化物粒子を断面積比で例えば４０〜６０％含む複合肉盛材を用い、仕切り壁１２の上に肉盛されて耐磨耗性の低い部分Ａを形成する耐磨耗性金属材２０として、高硬度炭化物粒子を断面積比で例えば３０％含む複合肉盛材を用いている。
【００３４】
このように、本実施形態の破砕面部材では、耐磨耗性金属材２０，３０として高硬度炭化物粒子を含む複合肉盛材を用い、耐磨耗性金属材２０における粒子含有量を耐磨耗性金属材３０における粒子含有量より多くすることで、耐磨耗性が低い部分Ａと耐磨耗性が高い部分Ｂとの間の耐磨耗性の差を小さく抑制している。このようにして形成された耐磨耗性の低い部分Ａも、その早期磨耗を防止できる程度に、耐磨耗性の高い部分Ｂとの耐磨耗性の差を小さく抑えることができる。また、耐磨耗性が低い部分Ａと耐磨耗性が高い部分Ｂとの間の耐磨耗性の差が、粒子量の変更により簡単に調節される。
【００３５】
マトリックスは、重量％でＣ：０．２〜１．８％、Ｃｒ：２５％以下、Ｍｎ：１１〜２５％以下、Ｎｉ：１０％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｎｂ：０〜１０％を含む、マンガンを主な合金成分とするマンガンオーステナイト系合金であり、炭化物形成元素としてＴｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ等をそれぞれ１０％以下で添加することができる。代表的な成分系としては、例えばＣ：１．２％、Ｍｎ：１７．４％、Ｓｉ：０．３５％、Ｃｒ：８．５％、Ｎｂ：２．６％、Ｔｉ：０．１１％（硬度ＨＢ２５０）を挙げることができる。
【００３６】
（削除）
【００３７】
（削除）
【００３８】
（削除）
【００３９】
（削除）
【００４０】
（削除）
【００４１】
（削除）
【００４２】
いずれの実施形態においても、耐磨耗性の低い部分Ａの高さは、耐磨耗性の高い部分Ｂの高さ（耐磨耗性金属材２０の肉盛厚さ）によって決定され、これとほぼ同じとされるが、当初より粉砕原料の粉砕性を高めたい場合は、耐磨耗性の高い部分Ｂの高さ（耐磨耗性金属材２０の肉盛厚さ）より低くすることも可能である。この場合の高さの差は３〜５ｍｍが好適である。
【００４３】
また、耐磨耗性の高い部分Ｂを形成する耐磨耗性金属材２０が、炭化物粒子を含有する複合肉盛材の場合は、最下層及び／又は中間層には、炭化物粒子を含有しない比較的溶接性の良好な耐磨耗性金属材を肉盛することができ、これにより耐磨耗性の高い部分Ｂの機械的強度を高めることができる。
【００４４】
（削除）
【００４５】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の粉砕機に使用される破砕面部材は、母材部の表面に設けられた溝に、耐磨耗性の高い部分Ｂを母材部より耐磨耗性の高い耐磨耗性金属材を多層肉盛溶接することにより形成すると共に、隣接する溝を仕切る仕切り壁を、耐磨耗性の高い部分Ｂにおける耐磨耗性金属材の肉盛高さより高さを低くし、その高さの低い仕切り壁上に、耐磨耗性の低い部分Ａを、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分より耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材により形成し、特に、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分Ｂと耐磨耗性が同じかこれより耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材を肉盛することで形成することにより、耐磨耗性の低い部分Ａを、耐磨耗性の高い部分Ｂの耐磨耗性を顕著に引き上げた場合に問題となる耐磨耗性の低い部分Ａの早期磨耗を、母材部の耐磨耗性を高めることなく防止することができ、その寿命延長に特に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す破砕面部材の要部断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す破砕面部材の要部断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す破砕面部材の要部断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す破砕面部材の要部断面図である。
【図５】破砕面部材の一例を示すローラの斜視図である。
【図６】破砕面部材の表面磨耗状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１０母材部
１１溝
１２仕切り壁
２０，３０耐磨耗性金属材

Claims

粉砕機に使用される破砕面部材であって、その破砕面部材の母材部の表面に、耐磨耗性の高い部分と、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分より耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材により形成された耐磨耗性の低い部分とが、所定ピッチで交互に設けられており、耐磨耗性の高い部分は、母材部の表面に設けられた溝に、母材部より耐磨耗性の高い耐磨耗性金属材を多層肉盛溶接することにより形成されており、耐磨耗性の低い部分は、隣接する溝を仕切り、耐磨耗性の高い部分における耐磨耗性金属材の肉盛高さより高さが低い仕切り壁の上に、母材部より耐磨耗性が高く耐磨耗性の高い部分と耐磨耗性が同じかこれより耐磨耗性が低い耐磨耗性金属材を肉盛することにより形成されていることを特徴とする粉砕機に使用される破砕面部材。
耐磨耗性の低い部分は、耐磨耗性の高い部分と耐磨耗性が同じ耐磨耗性金属材を肉盛することにより形成されており、溶け込みによる仕切り壁からの希釈により耐磨耗性の高い部分より耐磨耗性が低くされている請求項１に記載の粉砕機に使用される破砕面部材。
耐磨耗性の高い部分は、高クロム鋳鉄系合金、炭化物析出型合金、ニッケル基合金マトリックス又はコバルト基合金マトリックスにタングステン炭化物粒子を５５〜６５％分散混合させた複合材、或いはマンガンを主な合金成分とするマンガンオーステナイト系合金からなるマトリクス中に、別途製造された高硬度炭化物粒子を、断面積比で２０〜７０％占めるよう添加して分散混合させた複合材の多層盛りにより形成されている請求項１に記載の粉砕機に使用される耐磨耗性部材。