JPH09150932A

JPH09150932A - スクリューコンベア羽根

Info

Publication number: JPH09150932A
Application number: JP33808195A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Akashi; 保明石; Koji Maki; 孝司牧; Masahito Tani; 雅人谷; Hideo Ando; 秀夫安藤
Original assignee: Sumitomo Coal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Coal Mining Co Ltd
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】スクリューコンベア羽根における羽根先端部
の耐摩耗性を向上させるため、１．耐摩耗性の優れたス
テライトや金属に炭化タングステンを分散させた自溶性
合金材などが溶射や肉盛法により固着したり、２．耐摩
耗性の優れた超硬合金やセラミック系耐摩耗材を固着し
ている。しかし、前者は被覆厚みが増すと残留応力が大
きくなり、被覆材に割れが発生したり、また、後者は取
付け部品の点数が増加し、耐摩耗材や裏当て金属の形状
が複雑になるなどの問題がある。【解決手段】超硬合金中の金属結合相量の少ない耐摩
耗層と、金属結合相量の多い溶接可能層が直接及び／ま
たは間接的に一体に焼結接合された超硬合金系耐摩耗材
をスクリューコンベア羽根先端部へ溶接可能層を用いて
螺旋状に一連に直接溶接接合し、スクリューコンベア羽
根を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩耗性の高い粉体
やスラリーの輸送に使用されるスクリューコンベア羽根
に関し、詳しくは、スクリューコンベア羽根の先端部に
固着する耐摩耗材及びその固着状態に関するものであ
る。また、本発明に係わるスクリューコンベア羽根は、
特にデカンタ型遠心分離機のスクリューコンベアとして
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のものにあっては、下記の
ようなものになっている。スクリューコンベア羽根（以
下、羽根とする）の回転により物質を移動させる物質移
動装置においては、羽根、特にその先端部では、摩耗性
の高い物質が高い相対速度をもって移動するため、キャ
ビテーションを伴う激しい摩耗が発生する。このため、
羽根先端部の耐摩耗性を向上させる目的から下記の２方
法で固着処理されている。第１の方法〜羽根先端部にステンレス鋼や鋼材より耐摩
耗性の優れたコバルト系合金であるステライトや金属に
炭化タングステンを分散させた自溶性合金材などが溶射
や肉盛法により固着されている。第２の方法〜羽根先端
部の摩耗しやすい部分に、耐摩耗性の優れた、予め成
形、焼結された超硬合金やセラミック系耐摩耗材を直接
または間接に固着されている。第２のＡ方法〜超硬合金中の金属結合相量を１５％以上
まで増加すると、ステンレス鋼などへの直接溶接ができ
る。実公昭６２−３１１３９号公報には、このような超
硬合金系耐摩耗材を羽根先端に直接溶接して使用する方
法が記載されている。第２のＢ方法〜耐摩耗材を羽根先端部へ間接的に固着す
る方法として、多くの試みがなされてきている。特公昭
５１−４１７０７号公報や特公平３−１２７６４３号公
報には、耐摩耗材を、まず取付部材としての裏当て金属
にろー付け法や接着剤による接着、あるいは、ネジ止め
法により固定し、次にこれを羽根先端部へ溶接する方法
が記述されている。また、特開平６−６３４４７号公報
には、取付をより確実にするため、裏当て金属の耐摩耗
材に当接する面の下部に凹部を、そして、耐摩耗材側に
はその凹部に係合する凸部を設け、両者を係合し接着剤
を用いて固定し、これを羽根先端へ固着する方法が記述
されている。さらに、特公昭５９−１５０３２号公報に
は、裏当て金属の耐摩耗材の当接する面に、遠心力の働
く方法に対し、直角となるように蟻溝型の係合部を設
け、この蟻溝に耐摩耗材にも設けた係合部を挿入係合さ
せる方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述従来の技術につい
ては下記のような問題点を指摘することができる。第１
の方法〜被覆厚みが増すと残留応力が大きくなり、その
結果、被覆材に割れが発生したり、基材との接合強度が
著しく低下してしまうという問題があった。また、これ
ら金属系ではその耐食性にも問題があった。第２のＡ方法〜この種の超硬合金では、溶接性を得るた
めに超硬合金としての本来の優れた耐摩耗性が著しく損
なわれており、また、高価な超硬合金を用いる本来の目
的が達成できないという問題があった。第２のＢ方法〜接着剤を用いた固定方法では、接着剤自
体の耐熱性が劣るという問題のほか、接着力の経時劣
化、衝撃による剥げ落ちという問題があった。また、ネ
ジによる固定方法では、衝撃による耐摩耗材の緩みが起
き、動バランスを崩す原因になったり、耐摩耗材自体が
抜け落ちるという問題があった。また、この方法では加
工箇所が多く、コスト高になってしまう。一方、ろー付
けによる方法では、超硬合金系耐摩耗材と、裏当て金属
として主に利用されるステンレス鋼との熱膨張差が余り
に大きすぎるため、ろー付け後双方に大きな残留応力が
発生し、そのために超硬合金が割れたり、耐摩耗材が剥
れるという問題があった。また、ろー材の耐食性は劣る
ものであり、腐食環境では使用できないという問題があ
った。特に、デカンタ型遠心分離機のスクリューコンベ
アについては、スクリューが高速回転するため、その時
の動バランスが悪いと騒音発生のほか、各種構成部品の
欠損や寿命短縮を招く。従って、羽根先端部への耐摩耗
材取付け後の動バランス調整は、事実上、特に重要であ
る。しかし、上記のような従来の耐摩耗材の固着方法で
は、その固定をより確実なものとするために取付け部品
の点数は増加し、耐摩耗材や裏当て金属の形状は複雑に
なる傾向にある。このため、使用する個々の部品の形
状、重量の管理は厳しくなり、結果的に部品コストの上
昇を招きながら、動バランス調整にも多大な時間を要
し、耐摩耗材取付けのトータルコストを著しく押し上げ
ており、このコスト増加が超硬合金あるいはセラミック
系耐摩耗材の固着されたスクリューコンベア羽根の一層
の用途拡大を阻害していた。本発明は、以上のような事
情に鑑みなされたもので、ステンレス鋼や鋼製のスクリ
ューコンベア羽根の先端に直接溶接できる性質を兼ね備
えた耐摩耗性の優れた超硬合金系耐摩耗材を、その溶接
可能な部分を用いて直接に溶接することにより、超硬合
金のもつ優れた耐摩耗性を維持しながら、強度的にも信
頼性の高い、高品位のスクリューコンベア羽根を提供し
ようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者の１人は、ステ
ンレス鋼や鋼へ直接溶接できる性質と優れた耐摩耗性を
兼ね備えた超硬合金系耐摩耗材とその製造方法を見出
し、特願平６−１１３６９６号の出願をなすに至った。
この方法によれば、金属結合相量１５重量％以上、４０
重量％未満によりなる超硬合金系溶接可能層を基材とし
て持ち、金属結合相量２重量％以上、１０重量％以下よ
りなる耐摩耗層を持つ超硬合金系耐摩耗材であって、こ
れら２層が直接焼結結合、または、中間層を用いた間接
接合により、一体に焼結接合されている超硬合金系耐摩
耗材を得ることができる。本発明は、この発明をもとに
発明されたものである。すなわち、スクリューコンベア
羽根の先端部に耐摩耗材が固着されているスクリューコ
ンベア羽根において、該耐摩耗材が扁平状の超硬合金系
耐摩耗材であって、物質移動を司る側の作用面の少なく
とも一部が金属結合相量２〜１０重量％の超硬合金系耐
摩耗層よりなり、その裏側の面の少なくとも一部が金属
結合相量１５〜４０重量％の溶接可能な超硬合金系溶接
可能層よりなり、該２層が直接焼結接合及び／または該
２層の間に中間層を介した間接接合により一体に接合さ
れた構造を持っており、該超硬合金系溶接可能層を用い
てスクリューコンベア羽根先端部へ螺旋状に一連に直接
溶接により固着されているスクリューコンベア羽根を提
供するものである。

【０００５】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１，図２を参照して、扁平状の超硬合金系耐摩耗材１
は、耐摩耗層１ａと溶接可能層１ｂの直接焼結接合で構
成されている。図３は中間層１ｃを介してそれら耐摩耗
層１ａと溶接可能層１ｂの２層が焼結接合された超硬合
金系耐摩耗材１を示している。超硬合金系耐摩耗材１
を、耐摩耗層１ａと溶接可能層１ｂの直接接合による
か、あるいは中間層１ｃを用いた間接接合で構成するか
は、基本的には、耐摩耗層１ａと溶接可能層１ｂを構成
する超硬合金中の金属結合相の量、及びその量の差によ
りいずれかの構成にすることができる。この場合の一応
の目安として、両相の金属結合相量の差が１５％未満の
組合わせに対しては直接接合により、また、これ以上の
差の場合には中間層１ｃを用いることにより、割れや変
形のない超硬合金系耐摩耗材１を得ることができる。し
かし、本発明に係る超硬合金系耐摩耗材１では、その焼
結後さらに機械加工や溶接といった局所的な機械的、熱
的履歴が加わり、かつ、実際の使用中にも衝撃負荷がか
かるため、上記両相での金属結合相量の差が８％以上で
は中間層１ｃを介する焼結接合が望ましい。また、ここ
での中間層１ｃの厚みは、超硬合金系耐摩耗材１の軽量
化を考慮すると薄い方が好ましいが、応力緩和の目的か
らは最低０．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ以上必要であっ
た。図４，図５を参照して、超硬合金系耐摩耗材１は、
その溶接可能層の部分を用いてスクリューコンベア本体
２の羽根先端部３へ直接溶接されている。図４は羽根先
端部を、物質を移動させる作用面５側から見た正面図で
あり、図５はその裏面から見たものである。超硬合金系
耐摩耗材１は、その溶接可能層１ｂを用いて、超硬合金
系耐摩耗材の根元部分での根元部溶接４ａ、羽根先端円
弧部分での円弧部溶接４ｂの２カ所からなる溶接部４を
もって溶接固着されている。この取付け方法では、例え
ば、図６，図７，図８のような縦断面形状をもつ超硬合
金系耐摩耗材１を用いることもできる。図６は溶接可能
層１ｂが裏面（作用面の反対側の面）に一様厚みで焼結
されている超硬合金系耐摩耗材１の例であり、図７は耐
摩耗層１ａの一部が裏面まで達した場合であり、図８は
耐摩耗層１ａが裏面の一部まで達し、かつ、溶接可能層
１ｂの一部が作用面まで達している例を示す。図６のよ
うな断面構造を持つ超硬合金系耐摩耗材は作用面全体に
わたって表面から摩耗が進行する用途に適し、図７にあ
る超硬合金系耐摩耗材は、作用面及びその先端面から摩
耗が進行するときに用いることができる。図８の超硬合
金系耐摩耗材は作用面表面より、むしろその先端部の摩
耗が著しい場合に適する。また、スクリューコンベア羽
根先端部３への超硬合金系耐摩耗材１の取付け方法とし
て図９のようにもすることができる。図１０〜図１２は
この方法を用いることのできる超硬合金系耐摩耗材１を
示したものである。この方法では超硬合金系耐摩耗材の
扇状の根元部６に一段と細くなった部分７を設け、この
細くなった部分の溶接可能層１ｂ部分を用いて、側面部
溶接４ｃにより、羽根先端部３へ直接溶接する。ここで
も羽根先端部の摩耗進行を考慮して、図１０〜図１２の
断面形状を持つ超硬合金系耐摩耗材を適宜選択でき、ま
た、溶接に用いる超硬合金系耐摩耗材１の根元部６の細
くなった部分７の形状として、図１３，図１４のような
正面略上向きコ字状、あるいは略Ｖ字状の形状を採用
し、溶接部を広く取ることもできる。超硬合金系耐摩耗
材１の厚みとその形状は、当該超硬合金系耐摩耗材１の
作用面５にかかる力の大きさと分布、羽根先端部３から
の突き出し長さ、さらに、製造上の制約などの種々の因
子を考慮して最適条件のものを用いる。溶接可能層１ｂ
は、基本的には溶接に必要な厚みと面積が確保できれ
ば、薄いもの、狭いものでも用いることができる。ま
た、耐摩耗層１ａ、あるいは中間層１ｃとの境界は連
続，不連続を問わず平面状や曲面状のものを用いること
ができる。さらに、羽根先端部３からの超硬合金系耐摩
耗材１の突き出し長さは、その厚み、移送面にかかる力
の大きさと分布、加えて一定補修期間内での摩耗進行量
などを考慮して、できるだけ短くする方が羽根先端部３
が補強材となり、強度的に安定し望ましい。さらに、図
１５に示すような超硬合金系耐摩耗材１の羽根先端部３
からの出っ張りをなくし、超硬合金系耐摩耗材の先端８
を羽根先端部３の円弧に合わせて、その断面が溶接可能
層１ｂを用いて、側面部溶接４ｃにより、または、側面
部溶接４ｃと根元部溶接４ａにより、羽根先端部３に固
着することもできる。これは超硬合金系耐摩耗材１の作
用面側から摩耗が進行する場合に利用できる。この場
合、羽根先端部３は超硬合金系耐摩耗材１の補強裏当て
材としても機能し、好ましい。この取付け方法では溶接
が作用面側からのみでよく、取付けは容易であり、手間
も省けて経済的である。ここでは、必要に応じて、側面
部溶接４ｃと円弧部溶接４ｂ、側面部溶接４ｃと根元部
溶接４ａのような組み合わせにより超硬合金系耐摩耗材
１を羽根先端部３に溶接固着することもできる。超硬合
金系耐摩耗材１のステンレス鋼などへの直接溶接には、
ステンレス系，ニッケル系，ニッケル合金系などの溶接
棒を用いたアーク溶接が利用でき、溶接強度的にはニッ
ケル系やインコネル系の溶接棒を用いたＴＩＧやＭＩＧ
溶接が好ましい。図１６を参照して、超硬合金系耐摩耗
材１の、羽根先端部への取付けを容易にするため、超硬
合金系耐摩耗材の溶接可能層１ｂ部分に羽根先端形状に
あった段差９を設け、固定することもできる。この方法
においても、スクリューコンベアの用途に応じて図１７
〜図１９にあるような断面形状を持つ超硬合金系耐摩耗
材を直接溶接して用いることができる。図２０を参照し
て、超硬合金系耐摩耗材の軽量化のためには、全体を薄
くすると共に、先端部を薄くした超硬合金系耐摩耗材１
を用いることもできる。上記のように、本発明によれ
ば、羽根先端部への耐摩耗材の固着に必要な部品は、一
体に焼結された扁平な超硬合金系耐摩耗材一品のみであ
り、取付け後の動バランスを考慮した部品の管理は最小
限でよく、その取付けも極めて容易である。このため、
事実上特に重要な動バランスも最短時間で調整を完了で
きる。

【０００６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、溶接性を
兼ね備えた超硬合金系耐摩耗材をスクリューコンベア先
端部に直接溶接することにより、超硬合金本来の優れた
耐摩耗性を維持しながら、羽根先端部への固着強度の向
上を達成し、耐摩耗材取付けのトータルコストの削減に
も大きく寄与することができる。また、本発明によれ
ば、焼結結合による一体の超硬合金系耐摩耗材が羽根先
端部へ直接溶接固定されており、耐熱性、耐衝撃性、耐
食性に優れ、トータルコストの低減と合わせ超硬合金系
耐摩耗材を取付けたスクリューコンベアの用途拡大に大
きく寄与するものと期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】扁平状の超硬合金系耐摩耗材の正面図である。

【図２】Ａ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】耐摩耗層と溶接可能層とが中間層を介した焼結
接合でできている超硬合金系耐摩耗材の縦断面図であ
る。

【図４】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金系
耐摩耗材の取付け状態を示す要部拡大正面図である。

【図５】同上の背面図である。

【図６】Ｂ−Ｂ線拡大断面図である。

【図７】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金系
耐摩耗材の取付け状態における他の実施例を示す縦断面
図である。

【図８】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金系
耐摩耗材の取付け状態における他の実施例を示す縦断面
図である。

【図９】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金系
耐摩耗材の取付け状態における他の実施例を示す要部拡
大正面図である。

【図１０】Ｃ−Ｃ線拡大断面図である。

【図１１】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金
系耐摩耗材の取付け状態における他の実施例を示す縦断
面図である。

【図１２】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金
系耐摩耗材の取付け状態における他の実施例を示す縦断
面図である。

【図１３】超硬合金系耐摩耗材における根元部の他の実
施例を示す正面図である。

【図１４】超硬合金系耐摩耗材における根元部の他の実
施例を示す正面図である。

【図１５】スクリューコンベア羽根先端部への超硬合金
系耐摩耗材の取付け状態における他の実施例を示す縦断
面図である。

【図１６】スクリューコンベア羽根先端部への位置決め
用段差を持つ超硬合金系耐摩耗材の取付け状態を示す縦
断面図である。

【図１７】スクリューコンベア羽根先端部への位置決め
用段差を持つ超硬合金系耐摩耗材の取付け状態における
他の実施例を示す縦断面図である。

【図１８】スクリューコンベア羽根先端部への位置決め
用段差を持つ超硬合金系耐摩耗材の取付け状態における
他の実施例を示す縦断面図である。

【図１９】スクリューコンベア羽根先端部への位置決め
用段差を持つ超硬合金系耐摩耗材の取付け状態における
他の実施例を示す縦断面図である。

【図２０】超硬合金系耐摩耗材の他の実施例の縦断面図
である。

【符号の説明】

１超硬合金系耐摩耗材１ａ耐摩耗層１ｂ溶接可能層１ｃ中間層２スクリューコンベア本体３羽根先端部４溶接部４ａ根元部溶接４ｂ円弧部溶接４ｃ側面部溶接５作用面６超硬合金系耐摩耗材の根元部７根元部の細くなった部分８超硬合金系耐摩耗材の先端９段差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤秀夫北海道赤平市字赤平594番地の１住友石炭鉱業株式会社北海道技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリューコンベア羽根の先端部に耐摩
耗材の固着されているスクリューコンベア羽根におい
て、該耐摩耗材が、扁平状の超硬合金系耐摩耗材であっ
て、物質移動を司る側の作用面の少なくとも一部が金属
結合相量２〜１０重量％の超硬合金系耐摩耗層よりな
り、その裏側の面の少なくとも一部が金属結合相量１５
〜４０重量％の溶接可能な超硬合金系溶接可能層よりな
り、該２層が直接焼結接合及び／または該２層の間に中
間層を介した間接接合により一体に接合された構造を持
っており、該超硬合金系溶接可能層を用いてスクリュー
コンベア羽根先端部へ螺旋状に一連に直接溶接により固
着されていることを特徴とするスクリューコンベア羽
根。