JPS5996221A - ロツドミル用ロツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐用時間を飛躍的に延長可能としたロッドミル
用ロッドおよびその製造方法に関する。

ロッドミル用ロッドは公知の如く直径６０〜１２０団・
長畑３．０００〜７．　ＯＯＯフ叫の銅棒であって、回
転ドラム内に複数本人れて、当該回転ドラム内に投入さ
れる岩石や鉱石等の破砕に使用される。破砕は回転ドラ
ムの回転に伴って回転ドラムの波形内張りの谷部に係１
１ユびれて１ヂ定高妊１で上昇したロッドが、係１１−
状ｐＬをとかれて回転ドラムの底部に位置づ−ろ他の「
」ソド」二にある岩石や鉱石上に落下する衝゛１？力や
、回転ドラムの底部にある複数のロッドか転動しつつそ
の間に挾まっている岩石・鉱石雪を押圧したりｒＪ　Ｄ
潰したりすることによって行われるので、当該ロッドミ
ル用ロッドには＋ＩＩＩ仙■撃性と面１摩耗性とが要Ｎ
：’ｊされる。

この要請に応じて従来ロッドミル用ロッドには比較的１
１１１１衝撃性・耐摩耗性の具わっている低合金鋼、例
えば（人４戒構造用マンガン鋼やマンガンクロム鋼相当
利の熱間圧延＜ｐｌ”Ｉ俸をその寸１、或いはこれを焼
ならしたものが使用されており、面１用時間はほぼ８０
０時間である。

ところで゛、ロッドミル用ロッドは消耗品て゛あって、
使用中の摩耗により新品の直径のは来したとして力１品
と交換するものであるが、交換時にはロッドミル装置を
長時間停止して交換作業を行わなければならず、消耗品
としてのロッドミル用ロッドの価格と、」二記交換作業
時間のロスとが製造原価に大きな割合いを占めるもので
あるが故に、製砂業界や鉱石破砕業界から１用時間が長
く、かつ耐用時間に見合った低床なロッドミル用ロッド
が希求きれている。

本願発明者中の１人は上記ミル業界の希求に応えるため
、先に特許願昭５４−４１０６６号をもって「表層部に
熱処理硬化層を有するロッドミル用ロッドの製造方法お
よびロッドミル用ロッド」を発明し、これを上記業界に
提供した。当該発明の技術思想は、低合金鋼例えば５Ａ
Ｅ１５４７からなる累月に、外径に対してほぼ５〜１５
係の範囲を厚みを有する有効硬化層を表層部に形成した
ロッドミル用ロッドであって、上記表層部の熱処理硬化
層により耐摩耗性を高め、芯部の素材材質部により１Ｉ
Ｉ１１悔撃性を保持きぜようとするものである。この発
明は製砂用に岩石を破砕する場合には従来ロッドの２倍
以上の面ｊ用口、冒１１ｊとするととに成功したが、例
えば鉄鉱石等を破砕する場合には従来ロッドの３〜４割
の面ｊ用時間延長効果に止することか実用段階で判明し
た。上記効果の差異は岩石と鉱石との硬さの差から生ず
るものと思われる。この対策として、単純にロッド表層
の焼入れ硬化層を現行より硬くすれば、衝撃時に硬化層
のひびわれや欠けを生じ、破砕の目的を達せられないば
かりでなく、これが原因でロッドが折損し、ロッドミル
のドラム内張りの破損を招くこととなるので好寸しくな
い。

本発明は焼入れ処理をしない従来ロッドは勿論のこと、
上記先発明焼入れ処理ロッド（（イ」する問題点をもｊ
Ｗ消する、鉱石類を破砕の対象とする」配合にも確実に
面ｊ用時間をほぼ２倍に延長可能なロッドミル用ロッド
およびその製造方法を提供するものである。

本願第］ざビ゛の要旨は、 （１）　　低合金鋼からなる熱間圧延大径銅棒の全断面
における当該鋼棒直径の１０〜２５係に相当する与みに
わたる表層部および中心までの残余の部分それぞれが、 （２）急速加熱・急速冷却を含む熱処理にょるイ】効硬
化層および熱形４Ｒ部となっていること を特徴とするロッドミル用ロッドにある。

従って前記特許願昭５４．−４１０６６号の発明て゛は
素拐外径のほぼ５〜１５係の範囲の厚みを翁する表層部
の有効硬化層：にょって耐摩耗性を伺加し、中心部分は
素材材質そのま丑としておくことによって耐衝撃性を維
持せしめていたものであるが、本発明の技術思想は、鋼
棒に全断面にわたって急速加熱・急速冷却の影響を力え
、これによって当該う（ＩＬ］捧直径の１０〜２５優に
相当する厚みにわたる表層部には急速加熱に」＝って達
した所定の焼入れ温度からの急冷による有効硬化層が形
成きれ、中心部１での残余の部分には再結晶温度以」二
で上記・焼入ノ１．温度に近似する温度からの急冷によ
り結晶オ′ηの粗大化が阻止をれ、微細糸占・ｉ占才Ｘ
ソに１誘寸っているフェライト・・ゼーライとなってい
・る熱影響部が形成されたロッドミル用ロッドにある。

換言すれば、上記熱影響部の微細組織の保持する高い靭
性によって前記先願発明よりも硬化Ｒ９の厚みがほぼ２
倍となっているロッドに高い４衝撃性を維持ぜしめ、か
つ当該熱影響部の保持する比較的高い硬婆と２倍の厚み
となった硬化層との相乗的効果によってロッドの耐摩耗
性・・・耐久性を高め、さらには素材の址まの材質部分
が全くないので、衝撃による硬化層の境界部からの剥１
１１′Ｆのおそれをもなくし、その結果として先願発明
焼入れ硬化層の硬さよりさらに硬さを高くして１ｌｉＩ
Ｊ”８粍性を高めたロッドにある。

而して、上記本願第１発明のロッドミル用ロッドを製造
するための本願第２発明の要旨は、 （］）　　低合金鋼からなる熱間圧延大径鋼棒を軸方向
送り［一つつ、 （２）送り通路にそって所定間隔をへだてて設（けられ
た少くとも２以上の複数の誘導加熱コイルと少くとも２
以上の複数の冷却器とを順次通過さぜることにより、 （３）　　当該鋼棒が上記複数の誘導加熱コイルを経て
」二記複数の冷却器のうちの最初の冷却器に達する寸で
に、銅棒の表面から所定深さにでの表層部を所定の焼入
れ温度に、また中心までの残余の部分を上記焼入れ温度
に近似する温度に寸で昇温ぜしめ、 （４）」二記最初の冷却器で上記表層部を焼入れ急冷し
、 （５）　　後続の冷却器で鋼棒の中心方向から表面方向
へと熱伝導する返ｐ熱の収奪を促進する急冷を施して、 （６）鋼棒直径の１０〜１５％に相当する厚みにわたる
表層部には有効硬化層を、 （７）　　また中心に至る残余の部分には熱影響部を形
成し、 （８）ついて外り捧に所定時間にわたる焼戻し処Ｊ里を
力１１占ずこと ’ｔｒ　’Ｆ”　’ｊＳ′ｌトｊ−るロッドミル用ロッ
ドの製造方法にある。

上記本願の発明を、例えば９０ｍｍφの熱間圧延鋼棒か
らロッドミル用ロッドに製造する場合を・例にとって第
１図〜第４図を参照しながら以下に詳述ずろ。

素月沖）杯としては、例えば機（戒’ｌ’ｉ’ｉ　３貨
用マンガン鏝１相当材の如き低合金銅材の熱間圧延鋼棒
月がその」Ｘ本発明に使用され、第１図の）［ｊ−チャ
ー１・に示される熱処理工程に付σれろ。上記熱処理工
程は、鋼棒をその軸方向送りする過程で送り通路にそっ
てそれぞれ所定間隔台へたてて設けた例えば第１誘導加
熱コイル、Ｕ９２誘）ｎ加熱コイル、第１冷却器お」：
び第２冷却８：；からなる急速熱処理ラインによって急
速舛処理を施す工程と、当該急速熱処丹イトＭＩＵされ
た鋼（“４・を電気炉内で焼戻しする工程とに太別場れ
る。上記急速熱処理ラインにおけろ第１誘導加熱コイル
と第２誘尋加熱コイルとの間の間隔および第２誘導加熱
コイルと第１冷却器との間の間隔は誘導加熱コイルの電
源出力・周波数、銅ｊ棒の材質、鋼棒径、送り速度等を
含む諸条件の相関関係から所定の如く設定されろととも
に、第１冷却器と第２冷却器との間の間隔は鋼棒の材質
、鋼棒径、送り速度、それぞれの冷却器の冷却能との相
関関係から所定の如く設定てれる。

例えば１５０　ＫＷ　−Ｉ　ＫＨｚの電源にそれぞれ接
続する誘導加熱コイルおよびそれぞれ１５０　ｔ　／　
ｍｉｎの流量の冷却器を具えた急速熱処理ラインを１５
０　ｔｒｔｒｎ　／　ｍｉｎの送り速度を保ってｕ（１
方向送りされるｔｌ’！棒は、第２図の送り０４間ｔｍ
ｉｎの経過と温度Ｃとの関係図が示す如く、第１誘導加
熱コイルを通過ずろほぼｌ　ｍｉｎの間に当該コイルの
誘導磁束によって　　・急速加熱てれ、コイル出口に達
した時点で表面温度がほぼ８７００程度、中心部温度が
１００〜１５０Ｃ程度に予熱される。■１ｉ１１捧の表
１／ＩＩ　（′：ｎ１、度は）９１定間隔をへだてた第
２誘尋加熱コイルに辻する間に中心・方向への熱伝導（
で゛低下し、その反面中心部の部属ばざらに上昇ずろ。

へ′５２誘々ｚ１．加熱コイルに達した鋼棒はゼ］び尚
該コイルの誘導磁束によって急速加熱され、コイル出口
に達した時点で表面温度がほぼ９２０１Ｃ程度、中心部
温度が６００〜６５０Ｃ程度寸で本加熱され、ついで所
定間隔をへだてた第１冷却器に達するまでには表面温度
はほぼ７６０″Ｃ程度に低下しているか、中心部温度は
表層方向からの熱伝導でＡｃ１変態点を越える７’３０
〜７５０Ｃ程度に１で昇温している。第１冷却器に達し
た銅棒は所定流量の冷却流体によって急速冷却きれ、鋼
棒直径の１０〜２５チに相当する厚みにわたる表層部か
当該急冷によって焼入れされた状態となり、ついで第・
２冷却器に達して更に所定流量の冷却流体によって、例
えば上記第１冷却器による急冷で５０Ｃ前記に下降した
表面とまだ６５０Ｃ前後の温度である中心部との温度勾
配に起因する表面方向へ熱伝導で移動する中心方向から
の返り熱の収奪を促進するが如き会、冷が施σれ、これ
によシ、表層部の温度を少くとも７０〜８０Ｃに佃゛持
するとともに中心部の温度を急速にほぼ１．５（ＪＣ８
度まで低下せしめる。かくして急速加熱・急速冷却から
なる熱処理ラインをほぼ３　ｍｉｎで順次通過ずろ。急
速熱処理を施てれた鋼棒は熱処理ラインから排出され、
次工程のル４気炉内で例えば１８（Ｊ〜２５（ＪＣＸ５
ｈｒ　Ｋわたる焼戻し処理工程が施芒れロッドミル用ロ
ッド製品ときれる。

」二記急速熱処理工程を施されることによって、結、１
１１粒度が４へ一６程度である９０ｍｍφの熱間圧延の
寸すの素材鋼棒は、表面層には第３図（ａ）および（ｂ
）にそれぞれ結晶粒顕微鏡写真（ｘ　ｌ　ＯＯ）および
組織顕微鏡写真（Ｘ４００）として示す如く、結晶粒度
８となったマルテンサイト組織が形成されるとともに、
中心部での残余の部分には第３図（ｃ）Ｋ中心のｆ１織
顕微鏡写真（Ｘ４００）として示す如く、微細マルテン
サイト、フェライトおよび微細ノや一うイトの混在した
混合組織からなる熱影響部が形成きれる。

第４．Ｉ’Ｊ　（ａ）および（ｂ）は本発明にか＼る９
０ｔｎｍφのロッド原寸大断面写真および当該断面にお
ける直径方向の多数点の硬ａ　１１１１１１定値から求
めた硬さ分布特性曲線図である。

第４図（１））に曲線Ａで示される本発明ロッドは、表
ｔＩ′ｉＪから深きほぼ１０ｍｍ４でビッカース硬さＨ
ｖ６００以上、深さほぼ１．５　ｍｍ　ｉでＨｖ５Ｃ１
Ｏ以」二、深さほぼ２５　ｍｍ　マで゛Ｈｖ４００以上
を保持していて、有効硬化層の厚みが極めて厚いことを
表明するとともに、深さほぼ２５箭から中心に至るまで
Ｈｖ３９０で示される比較的硬い熱影響部が形成きれて
いることを明確にしている。ちなみに同図において斜線
で示すＣ部分は従来全く焼入れ層を有しない市販数種の
ロッドの硬式分布範囲を表ゎし、また破線Ｂで示す曲線
は前記先願発明にかＸる表層部のみに外径の５〜１５係
にわたる有効硬化層が形成され、中心部は素材そのま寸
の材質となっているロッドの硬き分布特性四線を併記し
たものである。これら従来ロッドとの比ｊ咬から、本発
明の大径鋼棒断面、急速熱処理方法が奏効し、得られた
本発明ロッドが極めて高い面ｊ摩耗性を具えていること
が確認これる。

ついで、本発明者は本発明ロッドの耐久性を実証するた
め、鉄鉱石を破砕する実機ロッドミルに本発明ロッドを
使用し、先願発明ロッドとの比較を行った。比較試験に
は同一材質の９０　ｍｍφ・長ｉ　４．１２０　ｍｍの
熱間圧延材が用いられ、一方には本願発明にが＼る製造
方法が施され、他方には先願発明にかべろ製造方法が力
了ｕされていて、ロッドミルで使用するにつれて１９粍
するロッドそれぞれの軸方向中央の直径を計１１１１１
　Ｌだ。第５図はその結果を示すものであって、横軸に
は耐用時１′＃ｆＪｈｒ　　をとり、縦＋ｌｉｌには直
径朋をとった座標上に上記＋ｉ−ｔ　１１１１値をプロ
ット 不発ＩＪＪロッドは実線Ａで、先願発明ロッドは破線１
３で示しである。第５図により、本発明ロッドが先願発
明ロッドよりほぼ２倍も′ｌｉｉｌ摩耗性にすぐれてお
り、かつ耐衝撃性をも十分備えていることが判明し、極
めて耐久性が高いことが実証された。

伺上記本発明ロッドの製造方法の実施例では、鋼棒の中
心部丑でを急速加速するために２つの′Ｊ５導加熱加熱
コイルい、また銅１棒の中心部寸でを急速冷却するため
に２つ冷却器を用いた場合を誉げて説明したが、鋼棒の
直径が大径で、かつル′源出力が小のときには３以上の
誘導加熱コイルを用い、がっ銅棒の直径に応じて３以上
の冷却器をもって中心部まモ急冷する必要がある。また
、少くとも直径が６０＋，１１１１以上ある鋼棒に急速
加熱・急速冷却からなる急速熱処理の作用効果を全断面
にわたって得しめることを杢旨とする本願発明のロッド
の製造のためには、それぞれ１つづつの誘導加熱コイル
と冷却器とを具えた熱処理ラインではたとえ当該誘導加
熱コイルの電源出力が犬であっても、また当該冷却器を
長大としても、本願発明の′４！Ｊ徴とする表層部の厚
い有効硬化層と中心部捷で及ぶ微細組織からなる熱影響
部の形成は極めて困難であることが多数の実験によって
確認されている。

本発明にかＸるロッドミル用ロッドは高ＷＪｔ久性を有
しているので、これを使用する製砂業界および鉱石破砕
業界では製造原価の大巾な引下げが可能として賞月され
ることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ロッドミル用ロッドの製造方法である熱
処理工程を示すフローチャート、第２図は熱処理工程中
の急速加熱・急速冷却工程における時間の経過に従って
変化する鋼イ？υの表面および中心部の温度を示す曲線
図、第３図（ａ）は本発明ロッドの表層部の結晶粒顕微
鏡写真、第３図（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ本発明ロ
ッドの表層部および中心の組織顕微鏡写真、第４図（ａ
）は本発明ロッドの原寸大断面厚↓′１］、第４図（ｂ
）は第４図（１）における直径方向の硬ζｉｌｉ１］定
値から求めた硬さ分布特性曲線図、第５図は本発明ロッ
ドの耐久性を先願発明ロッドと比較した使用時間の経過
とロッド直径の７３７札との関係を示す線図である。 特許出願人 高周波熱錬株式会社 代ｊ」１人　弁理士　小　林　　傅 ＝１０１ マ′ｒτ　　４　　Ｌ≧１　　（Ｏ）、０　　２０　　
４０４０　　２０　　０（ｍｍ）手続補正Ｗ（８罷） 昭和５８年２月１０日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７年特　許　願第２０６０８６号３、補正をする
者 ４、代理人　　■１０５ 住　所　　東京都港区西新橋２丁目２番２０号５、ネｄ
ｉ正命令の日付 ６、ネｌＩｉ正の対象 ｆｌ）　　明細凹・第１３頁第３行目「マルテンサイト
」の次に［もしくはヘイナイｌ−Ｊの９文字を挿入しま
す。 以上 Ｊ、？り′と　禎　止　’Ｊｉ’　（自発）５昭Ｉｌｌ
　５　（ｉ年４月２７１」 ｑ鴇１′「庁［５−籍　若杉和人　１．％にｊ、事件の
表示 昭和５７年η１１　　語　願第２０６０８６号３、補止
をする壱 ４、代理人　　の１０５ 住　所　　東京４１１１港区西新橋２丁目２４２０号７
、補止の内へ、二 ｍ　’ｒｆ＋’５４”４図曲の第４図ｆｂｌを別紙図面
と差し君えます。 卦シ　」ニ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）低合金鋼からなる熱間圧延大径鋼棒の全１イノ「面
   における当該鋼棒直径の１０〜２５係に相当する厚みに
   わたる表層部および中心寸での残余の部分それぞれが、
   急速加速・急速冷却を含む熱処理による有効硬化層お、
   Ｊ−び熱影響部となっていることを」テ徴とするロッド
   ミル用ロッド。 ２）低合金銅ｊから彦る熱間圧延大径鋼棒を軸方自送す
   しつつ、送り通路にそって所定間隔をへたてて設けられ
   た少くとも２以上の複数の誘導加熱コイルと、少くとも
   ２以上の複数の冷却器とを順次通過させることにより、
   当該（ｌｉ：（捧が上記ね１数の誘導加熱コイルを経て
   上張複数の冷却器のうちの最初の冷却器に達する−まで
   に、鋼棒の表面から所定深さ寸での表層部゛を所定の焼
   入れ温度に、吐だ中心までの残余の部分を上記焼入れ温
   度に近似する温度に寸で昇温せしめ、上記最初の冷却器
   で上記表層部を焼入れ急冷し、後続の冷却器で鋼棒の中
   心方向から表面方向へと熱伝導する返り熱の収奪を促進
   する急冷を施して、捧］棒直径の１０〜２５係に相当す
   る厚みにわたる表層部には有効硬化ｊ曽を、また中心に
   至るまでの残余の部分には熱影響部を形成し、ついで鋼
   棒に所定時間にわたる焼戻し処理を施すことを特徴とす
   るロッドミル用ロッドの製造方法。