JP4919610B2 - 焼結クラッシャー受歯 - Google Patents

Description

本発明は、製鐵所における製銑原料である焼結鉱を製造する焼結設備のうち、焼成された焼結鉱を破砕するクラッシャー受歯に関するものである。

焼結鉱を破砕するクラッシャーは、図１に示すように、焼結パレット１より投入された焼結鉱塊２を受け止め、３の鬼歯と一対となる受歯４により該焼結鉱塊２を適度な粒度に破砕して、次工程に送り込む設備である。高温の焼結鉱の落下を受け、かつ破砕する受歯は、著しい摩耗環境にさらされるために、当該受歯の上部に予め耐摩耗対策を施している。

従来は、特許文献１に詳述されるように、耐塊鉱物摩耗材料を鋳掛け法、すなわち、該耐摩耗材料を溶湯にして枠の中に注入し、枠内をアーク熱などにより加熱しながら漸次凝固させて耐摩耗層を形成する方法が採用されている。また、特許文献２には耐熱耐摩耗性小片、すなわち、超硬チップの分散効果により衝撃荷重に対する抵抗性を向上させるという鋳ぐるみろう付け法による受歯が紹介されている。
特開平５−２１４４８３号公報 特開２００１−９６１８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の鋳掛け方法では、耐摩耗性と枠との融合度合の制御が難しく、融合不十分な部位では使用中に焼結鉱塊の落下による衝撃や鬼歯回転圧力により耐摩耗層の一部が剥離、欠損することがある。一方、融合過大な部位では強度部材の枠が薄くなる事に起因する冷却水漏れが発生する事があり、安定的寿命向上が期待できない問題がある。また、特許文献２に記載の鋳ぐるみろう付け方法でも、超硬チップそのものは良好な耐摩耗性を有するが、衝撃荷重による該超硬チップの脱落、欠損により、耐摩耗層マトリックスは、さほど耐摩耗性がないために、断続的に摩耗が急激に進行するという問題がある。

本発明は、著しい衝撃荷重を受ける受歯において、耐摩耗層の寿命延長を図ることを課題とすると共に、受歯の摩耗層が摩耗した場合でも現場での補修が可能としたものである。即ち、従来、一般的に実施されている鋳掛け法でなく、肉盛溶接により受歯の耐摩耗層を形成することにより現場での溶接補修が可能となり、その効果は極めて大きいものである。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、格子状に鋼製の枠を設けて、該枠内に肉盛溶接により受歯の耐摩耗層を形成した焼結クラッシャー受歯であって、受歯の耐摩耗層を少なくとも２重以上の多重成分層から形成し、該多重成分層はその肉盛溶接中にワイヤー電極とは別に、Ｃｒ、Ｍｏ，Ｎｂ、Ｖを含有する合金粉末または合金粒を溶接部溶融池に供給して形成されたものであることを特徴とするものである。

更に、詳述すると本願発明は格子状のＳＳ製ボックス等の枠を設け、枠内に溶接肉盛を施すことで、通常不可能な厚みの肉盛を可能とし、従来、用いられている鋳掛け法を用いなくても、十分、肉盛溶接でも耐摩耗性に優れた焼結クラッシャー受歯が得られるとする知見により成されたものである。更に、肉盛溶接法による耐摩耗層を2重以上の多重成分層から形成することにより、焼結鉱の衝撃荷重および鬼歯回転圧力の方向に、すなわち、耐摩耗層の厚み方向に、受歯本体に近い部位では耐摩耗性と靭性を兼ね備えた成分層となして耐摩耗層の剥離、欠損を防止し、摩耗環境の激しい表面部位では高硬度で良好な耐摩耗性を有する成分層と成して、寿命延長により好ましいものである。

更に、上記の手段として、受歯本体に近い部位と表面部位で、あるいは該両部位の中間部位においても、肉盛溶接用ワイヤー電極とは別に耐摩耗合金粉末または合金粒を、該部位ごとに合金粉末の種類あるいは供給量等を変化させ、溶接部溶融池に供給して多重の成分層を形成することにより剥離、欠損のない良好な耐摩耗性を有し、寿命延長を実現ならしめた受歯を提供するものである。

本発明によれば、焼結クラッシャー受歯の寿命を従来の鋳掛け法に比べて大幅に延長することが可能となり、摩耗限界により取替えていたものが、飛躍的に延長できたものである。さらに、順調に摩耗が進行する過程で、従来、不可能であった現場での肉盛補修を可能としたものであり、その効果は極めて大きいものである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の方法による受歯肉盛部の断面図であり、５の鋼製枠の中に肉盛部６が形成される。７は冷却水用の通路である。使用するに従い、摩耗が少しづつ進行するものであるが、本発明による肉盛溶接法による耐摩耗層は格子状の鋼製枠と併用することにより通常、不可能な厚みの肉盛を可能とすることができ、長期に使用に耐えることができ、極めて、有利なものである。

図３は本発明による多重成分層からなる受歯の使用中の消耗しつつある肉盛部の断面図である。両角部から摩耗が進行するため、角側すなわち外側に高硬度の耐磨耗層８が形成され、剥離防止のために密着強度が必要な内側には靭性を有する耐摩耗層９を形成することにより、寿命延長を可能ならしめるものである。

本発明方法に使用するワイヤー電極はフラックス入りワイヤーであり、図４の如く鋼帯１０で合金粉末１１を包含して成形されるが、構造上多量の合金添加に限界がある。本発明は図５に概略を示すとおり、ワイヤー電極１２により生成される溶融池１３中に１４のシールドガスを介して、Ｃｒ、Ｍｏ，Ｎｂ、Ｖを含有する合金粉末１５を供給することにより、極めて高合金の溶接金属すなわち耐摩耗肉盛層を形成することが可能となった。１６は溶接用ノズルであって、ワイヤー電極と合金粉末または合金粒とを同時に供給するノズルである。

図６は受歯に本発明方法を適用した肉盛部断面図であり、肉盛施工時は、図２や図３のような使用時とは異なり９０度回転した配設状態となる。鋼製枠で形成される寸法は長さ１２０mm、幅８０mm、厚さ（高さ）５０mmであった。１７は3.0mm径のフラックス入りワイヤーのみによる肉盛であり、靭性を備えた耐摩耗層Ａであって、略々１０mm厚さにした。連続的に厚さ中間部１８においてＣｒ、Ｍｏ，Ｎｂ、Ｖを含有する合金粉末を供給し、略々１０mm厚さの硬度のある中間性能の耐摩耗層Bを形成した。１９は最も熱間硬度のある耐摩耗層Ｃであって略々３０mm厚さとして、寿命延長目的の主体を示すものである。

尚、本発明の大きな特徴の一つである受歯の耐摩耗層が少なくとも２重以上の多重成分層から形成されているものであるが、その形成する方法は、図５に示す溶接用ノズル１６の上部に複数のホッパー（図示せず）を設け、各々のホッパーには複数の異なる合金粉末または合金粒子を貯蔵し、種類の異なる合金粉末または合金粒子を炭酸ガス等のシールドガスと共に溶接用ノズル１６内に時間を異にして供給することにより、可能となるものである。

次に、上記実施例の溶接条件を述べる。ワイヤー電極径は3.0ｍｍとし、電流は400〜600Ａ、電圧は30〜35Ｖの条件で溶接をおこない、溶接金属の成分および合金粉末、給粉量については表１に示す。

本実施例では、混合合金粉を用い、給粉量を変化させることで耐摩耗層Ｂ,Ｃを形成している。
本実施例では合金粉末を用いたが合金粒でもよい。本発明方法に用いる合金粉末または合金粒は、50μｍ未満だと、飛散するため歩留りが悪くなり、500μｍ超だとノズルで供給不良が起こるため、50〜500μｍの範囲が望ましい。

以上詳述したように、本発明によれば、焼結クラッシャー受歯の寿命を従来の略々２倍、すなわち、従来12ヶ月で摩耗限界により取替えていたものが、24ヶ月まで飛躍的に延長できたものである。さらに、順調に摩耗が進行する過程で、従来、不可能であった現場での肉盛補修を可能としたものであり、その効果は極めて大きいものである。

焼結クラッシャーの構成概略図である。 本発明受歯の摩耗プロフィルを示す説明図である。 本発明受歯の多重摩耗プロフィルを示す説明図である。 フラックス入りワイヤーの概略断面図である。 本発明法の肉盛溶接概略図である。 本発明法の受歯肉盛の実施例断面図である。

符号の説明

１ 焼結パレット １５ 合金粉末
２ 焼結鉱塊 １６ 溶接用ノズル
３ 鬼歯 １７ 肉盛金属Ａ
４ 受歯 １８ 肉盛金属Ｂ
５ 鋼製枠 １９ 肉盛金属Ｃ
６ 本発明の耐摩耗層
７ 冷却水通路
８ 高硬度耐摩耗層
９ 靭性を有する耐摩耗層
１０ 鋼帯
１１ 合金粉末
１２ ワイヤー電極
１３ 溶融池
１４ シールドガス

Claims (1)

1. 格子状に鋼製の枠を設けて、該枠内に肉盛溶接により受歯の耐摩耗層を形成した焼結クラッシャー受歯であって、受歯の耐摩耗層を少なくとも２重以上の多重成分層から形成し、該多重成分層はその肉盛溶接中にワイヤー電極とは別に、Ｃｒ、Ｍｏ，Ｎｂ、Ｖを含有する合金粉末または合金粒を溶接部溶融池に供給して形成されたものであることを特徴とする焼結クラッシャー受歯。

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