JPH028647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、粉砕ボール用繰返し衝撃破壊試験機
に関するものである。 粉砕ミルの大型化及びミルライナーの改良に伴
つて粉砕ボールの受ける衝撃力がますます増大す
る傾向にあり、これに対応してボールの靭性が非
常に重要であることから、粉砕ボールの靭性改善
が研究されており、従来いくつかのボールの靭性
の判定方法が提案されている。 これまでボールの靭性を知る手段としては、ボ
ールから試験片を作製して試験を行なう引張試験
やシヤルビー衝撃試験等によつてきた。しかしボ
ール材質の様な高硬度材料からの試験片作製は難
しく、さらにそのような間接的試験により得られ
る値は、ボールの靭性を適確に示しているとは言
えず、鋳鉄材料に於ては、その指示値はばらつき
が大きく、微妙な材質の判定は困難であつた。現
にボール・ミル内において、ボールが衝突する際
には、ボール接触部においては複雑な三次元応力
が発生し、前記試験片による試験結果と実用ボー
ルの寿命および靭性等との間には一定の相関関係
を見出すことができないのが実情であつた。 したがつて従来ボール・ミル内でのボールの寿
命および靭性等を予見し得るような試験方法なら
びに試験装置の開発が要望され、かついくつかの
提案がなされている。 J.I.S.I 1961.1 P.40〜48に粉砕ボール用繰返し
衝撃破壊試験機が記載されており、その試験機の
原理は第１図に示すようである。同図において１
はニハード鋳鉄製のアンビルであり、その上面は
水平から30゜傾斜しており、また試験に供せられ
るボールがボール上昇手段２および上部樋３によ
つて落下ガイド４の最上端部に誘導された後、落
下ガイド４中を垂直に落下してアンビル１に激突
するとボールは反撥して反撥板５に当り、アンビ
ル１と反撥板５との間で１〜数回の反撥を繰返し
て下部樋６内を転動して上昇手段２の下部に至
り、再び上昇手段によつて上昇させられて上部樋
３を経て落下ガイド４に導かれて落下し、繰返し
衝撃を受けるので、ボールが破壊するまでの繰返
し落下回数を調べることによつて、ボールの寿命
を推測することができると記載されている。 そしてFoundry Trade Journal 1973、5.P.645
には、前記と同じ試験機を用いて、球状黒鉛鋳
鉄、オーステナイト基高Cr鋳鉄、マルテンサイ
ト基高Cr鋳鉄などから製造されたボールの試験
結果が記載されているが、この試験機によればア
ンビルの材質ならびに形状が試験結果に大きく影
響すると記載されている。またSymposium、
Materials for the Mining Industry 1974、
P.189〜195にはCr1.40％、C3.40％、Ni3.51％を
含有する白鋳鉄ボール等を前記試験機によつて試
験した結果が報告されている。しかしながらこれ
らの試験結果は実際にボール・ミルでボールが使
用された時のボールの寿命および靭性との間に正
確な相関関係がないという欠点があつた。 本発明は、前記従来知られた試験機を用いて試
験した結果が、実用ボール・ミル中でボールの寿
命および靭性等と正確には対応しないことから、
上記ボールの寿命および靭性等と対応する試験機
を提供することを目的とするものであり、粉砕ボ
ールを上昇させる上昇手段と、前記上昇手段によ
つて上昇させたボールを誘導する上部樋と、前記
上部樋を通過したボールを垂直方向に落下させる
落下ガイドと、前記落下ガイド下方に設けられた
凹部を有するアンビルと、前記アンビルの凹部上
に静坐するボールを押出す押出し手段と、前記押
出し手段により押出されたボールを前記上昇手段
へ誘導する下部樋と、前記落下ガイド内を落下し
たボールの破壊を検知して前記上昇手段ならびに
押出し手段の駆動を制御する検知ならびに制御手
段とを有する粉砕ボール用繰返し衝撃破壊試験機
を提供することによつて前記目的を達成すること
ができる。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明の粉砕ボール用繰返し衝撃破壊試験機の
１つの実施態様の縦断面を示す第２図について説
明する。落下ガイド１４内を落下するボールは、
従来の試験機の如く傾斜したアンビル板上には落
下せずに、鋳鉄製アンビル１１上に設けられた凹
部に静坐する前記落下するボールと同径、同質の
ボール上に落下する。 このように落下したボールは凹部に静坐するボ
ールとの衝突による反撥で通常１〜1.5ｍ位跳ね
上り、次にまた落下し、さらに何回かの次第に小
さな跳ね上りと落下を繰返してアンビル凹部に静
坐するボール上に重なつた状態で静止する。この
ように２個のボールが上下に重なつた状態を例え
ば光電管（図示せず）によつて感知すると、例え
ばパワーシリンダ１７が作動し、下方に位置する
ボールをアンビル１１上の凹部から押出す。上記
パワーシリンダ１７の作動回数はカウントされ
る。次に押し出されたボールは下部樋１６を経て
上昇手段１２の下部に至り上昇手段１２により落
下ガイド１４の上部に誘導されて落下ガイド１４
中を垂直に落下して、アンビル１１の凹部に静坐
するボール上に落下する。このようにしてボール
を繰返し落下させてボールが破壊するに至るまで
の耐用回数を知ることができる。ここで衝撃力は
ボールの落下高さを変えることによつて調節する
ことができる。また落下高さに応じて上昇手段の
適当な上昇速度を選ぶことによつて、試験に要す
る時間を最も短かく設定することができる。 ところで落下衝撃により落下するボールとアン
ビル凹部に静坐するボールの何れか少なくとも１
個が破壊した場合には、ボールが落下後静止する
位置が例えば光電管の光軸より低くなり、光電ス
イツチが作動しなくなる。この光電スイツチが試
験機の１工程以上作動しない場合にはタイマース
イツチにより試験機全体の電源が切れる。また破
壊が光電スイツチに影響しない程度例えばわずか
な剥離状破壊の場合には、パワーシリンダにより
アンビル上からボールは押出されるが、上昇手段
の下部へ行く途中の下部樋１６中で転動せずに途
中に停留し、その後の光電スイツチの作動がない
ままタイマースイツチにより電源が切れる。 第３図は本発明の試験機の自動制御系統のブロ
ツク図である。 本発明の試験機において、実用粉砕ミルの最大
直径５ｍ位に対応させて、ボール落下高さの最大
を５ｍとなし、粉砕ミルの直径が小さいものに使
用するボールをも試験するのに適するように、例
えば50cm間隔で最小高さ２ｍにまで落下高さを変
えることができるようにすることができる。また
粉砕ミルで使用されるボールの直径は大部分50〜
100mmφであるので、この範囲内の直径のボール
を試験することができるように落下ガイドの横断
面積をボールの直径に対応させて拡大あるいは縮
少させることができる。 以上の説明から明らかな如く、本発明の試験機
は従来の試験機と下記の点において異なる。 すなわち実用粉砕ミル内におけるボールの挙動
にできるだけ近似した状態の衝撃がボールに与え
られることを目標として２個の同径の、かつ同材
質のボール相互の衝突が生起するようにした。 次に本発明の試験機によるボールの破壊試験結
果について説明する。 実用粉砕ミルにおいて見られるボールの破壊の
態様には、ボールの表面数mmが剥離する剥離破壊
とボールのほぼ中心部を通る面で分断する分断破
壊との２種類があるが、本発明の試験機による試
験においてもボールの破壊は上記２つの態様によ
つて生ずる。 試験においては、剥離開始までの落下繰返し数
（Ns）および破壊すなわちボールが樋中を転動し
なくなるまでの落下繰返し数（Nf）を測定した。
なお剥離によりボールが樋中を転動しなくなつた
ときのボールの重量と試験前のボールの重量との
差（dW）を落下繰返し数で割つた値を剥離速度
（dW／dN）とするとき、数種の市販ボールにつ
いて本発明の試験機を用いて行つた結果は第４図
に示すようであつた。この試験はボール径90mmφ
のものを落下高さ５ｍで行つたもので、低クロム
白鋳鉄ボールでは600回付近の落下回数までは剥
離減量は認められなかつたが、丁度600回付近で
分断破壊が生じた。また２種の成分は同じで熱処
理の異なる高クロム鋳鉄(A)、(B)についての結果
は、(B)は800回付近から剥離を生じ、その後は比
較的急速に剥離が進んだが（剥離速度dW／dN＝14.4 ×10^-4ｇ／Ｎ）、(A)は1000回付近で剥離が始まり、
その後も剥離速度（dW／dN＝5.39×10^-2ｇ／Ｎ）は (B)に比し２桁も遅かつた。 ところで、第１〜３表に示す３種のボールを本
発明の試験機、従来の試験機および実用ミル（直
径約５ｍ）によつて、耐久性試験を行つた。 第１表は上述の本発明の試験機による耐久性試
験をまとめたものであり、高クロム鋳鉄(A)が最も
耐久性が高く、次は高クロム鋳鉄(B)であり、低ク
ロム鋳鉄が最も耐久性が低かつたことが判る。

【表】 一方上記３種のボールを従来の試験機によつて
耐久性試験を行つた結果は第２表に示すとおりで
あり、この試験によれば高クロム鋳鉄(B)の耐久性
が最も優れ、高クロム鋳鉄(A)の耐久性は前記鋳鉄
(B)より低く、また低クロム鋳鉄の耐久性は最も低
かつた。

【表】

【表】 さらに上記３種ボールを実用粉砕ミル（直径約
５ｍ）によつて耐久性試験を行つた結果を第３表
に示す。なおこの試験の条件は第３表に註記した
ようである。同表から判るように、この試験結果
によれば高クロム鋳鉄(A)の耐久性が最も高く、高
クロム鋳鉄(B)の耐久性はその次に位置し、低クロ
ム鋳鉄の耐久性は最も低かつた。

【表】 以上、本発明の試験機、従来の試験機および実
用粉砕ミルによるそれぞれの試験結果を比較する
と、前記３種の鋳鉄ボールについての本発明の試
験機による耐久性試験結果と実用粉砕ミルによる
耐久性試験結果とは良く対応していることが判つ
た。しかしながら、従来の試験機による耐久性試
験結果と実用粉砕ミルによる耐久性試験結果とを
比較すると、最も耐久性の高い鋳鉄の種類が入れ
換つていることから、従来の試験機による耐久性
試験結果は実際の耐久性を示していないことが判
つた。この原因としては従来の試験機においては
ボールが受ける衝撃は傾斜したアンビル板との間
において生起し、実用粉砕ミル内においてボール
が受ける衝撃とはその態様が大きく異なつている
ためであると考えられる。 以上本発明の試験機を用いて粉砕用ボールの耐
久性を試験した結果は実用粉砕ミルにおけるボー
ルの耐久寿命と密接に相関することが判り、本発
明の試験機の開発は粉砕ミルが用いられる工業界
に大きく貢献するものと思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の粉砕用ボールの破壊試験機の縦
断面説明図、第２図は本発明の粉砕用ボールの破
壊試験機の縦断面説明図、第３図は本発明の試験
機の検知および制御手段のブロツク図、第４図は
本発明の試験機による３種のボールの衝撃繰返し
数と剥離減量との関係を示す図である。 １……傾斜アンビル、２，１２……上昇手段、
３，１３……上部樋、４，１４……落下ガイド、
５……反撥板、１１……水平アンビル、６，１６
……下部樋、１７……パワーシリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉砕ボールを上昇させる上昇手段と、前記上
   昇手段によつて上昇させたボールを誘導する上部
   樋と、前記上部樋を通過したボールを垂直方向に
   落下させる落下ガイドと、前記落下ガイド下方に
   設けられた凹部を有するアンビルと、前記アンビ
   ルの凹部上に静坐するボールを押出す押出し手段
   と、前記押出し手段により押出されたボールを前
   記上昇手段へ誘導する下部樋と、前記落下ガイド
   内を落下したボールの破壊を検知して前記上昇手
   段ならびに押出し手段の駆動を制御する検知なら
   びに制御手段とを有する粉砕ボール用繰返し衝撃
   破壊試験機。 ２ 光、音波、電磁力、電流のなかから選ばれる
   少なくとも１つを利用する検知ならびに制御手段
   を有する特許請求の範囲第１項記載の試験機。 ３ 上昇手段によつて上昇させたボールを誘導す
   る上部樋は上下方向に移動自在である特許請求の
   範囲第１あるいは２項記載の試験機。 ４ 上昇手段によるボール上昇速度を変えること
   ができる特許請求の範囲第１〜３項の何れかに記
   載の試験機。 ５ 落下ガイドのボール落下空間の横断面の大き
   さをボールの直径に対応させて変えることができ
   る特許請求の範囲第１〜４項の何れかに記載の試
   験機。