專利名稱：立式軋輥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于立式輥碾機的立式軋輥，并且涉及一種適合于煤炭或石油焦炭的微粉碎、以及石灰石之類的粉碎微粉易于附著于輥表面的原料的粉碎等的萬能的立式軋輥。
背景技術：
就發電用鍋爐而言，仍然大量使用以煤炭、石油焦炭為燃料的鍋爐。其理由在于燃料成本低廉、容易調節發電量等，在發展中國家的中國等國家自不待言，即使在日本，發電量的相當大的部分也依賴煤炭、石油焦炭。然而，煤炭、石油焦炭中存在二氧化碳的排放量較多的重大缺陷。日本已向世界承諾在2020年度之前將二氧化碳排放量削減1990年度的二氧化碳排放量的25%。為了達成該承諾，民眾、產業界必須擔負很大的責任，雖然該承諾的數值是極難實現的數值，然而既然已經承諾，就必須努力實現該目標。為此，抑制產生自發電用鍋爐中所使用的煤炭、石油焦炭的二氧化碳的量也成為非常重要的對策。S卩，當使用作為發電用燃料的煤炭或石油焦炭時，由于二氧化碳的排放量非常多，因此受到了如下評價:上述理由在二氧化碳的排放方面正是萬惡之源。然而，對于化石燃料中的煤炭，要求立即停止使用，這對資源匱乏的日本而言是不可能的。考慮到煤炭資源的經濟性、便利性、且由于其蘊藏量豐富又難以枯竭，因此，至少在核能發電、潔凈的替代能源準備妥當且技術成熟以前，停止使用煤炭萬無可能。因此，如何能夠將從這些化石燃料排放出的二氧化碳量控制得較少便成為將來技術層面上的重要課題，為了解決該課題，進行新技術開發便成為非常重要的主題。而且，作為其中的一環，通過在朝鍋爐供給的煤炭、石油焦炭的粉碎階段進行微粉化而降低二氧化碳產生量的方案值得考慮。固然通過一臺粉碎碾磨機實現的削減效果甚微，但放眼全世界，使用的臺數不計其數，綜合所有粉碎碾磨機在這方面所產生的效果，能夠有助于巨大的二氧化碳排放量的削減。我們認為，在發達國家、尤其是以技術立國為宗旨的日本，率先致力于粉碎碾磨機的微粉化是我們的使命、責任及義務之所在。本發明人很早就著眼于此而致力于粉碎碾磨機的微粉化對策，并取得了重大的成果。代表性的技術為專利文獻I及2中所記載的輥破碎面形狀的改進，尤其是狹縫輥的開發。狹縫輥是在粉碎輥的破碎面即外周面沿著周向以規定間隔形成有中心線方向(與輥周向成直角的方向)上的狹縫槽的輥。在立式輥碾機的領域，與現有的碾磨機相比，通過使用狹縫輥而改善了粉碎物的夾入性，達成了微粉化率的提升。S卩，在火力發電廠的情況下，現狀為在煤炭粉碎粒度達到200目(mesh)便能通過的條件下平均能夠采集獲取總量的75%的微粉，但與現有碾磨機相比，使用改進后的本發明的狹縫輥能夠使粉碎粒度更小，能夠在達到200目便通過的條件下采集獲取超過總量的75%的較多的微粉，從而能夠提高鍋爐中的燃燒效率，結果能夠實現完全燃燒，在有助于減少二氧化碳排放量這方面獲得了成功。
另外，生鐵是在煉鋼廠的高爐中制造的，為了還原、熔化鐵礦石而生成并使用大量的焦炭還原氣體，但由于焦炭是由昂貴的粘結炭制造的，因此非常昂貴，為了降低其使用量，從高爐風口吹入較為廉價的微粉炭，由此減少焦炭消耗量而降低生鐵制造成本。本發明人所開發的狹縫輥還在高爐微粉炭吹入設備中被大量使用，有助于大幅降低成本。聽聞在某煉鋼廠，其成本降低效果達到一年降低6億 7億日元。與現有的碾磨機相比，包括200目在內的200目以下的微粉的制造量增加了約20%以上，從而使得高爐燃燒效率上升，有助于更進一步減少焦炭消耗量。換言之，焦炭消耗量的減少還與削減焦炭制造時所產生的二氧化碳密切相關，對二氧化碳量的削減貢獻良多。就發電用鍋爐的煤炭粉碎機而言，大多使用立式輥碾機。立式輥碾機構成為包括:水平旋轉的一個驅動工作臺；以及以包圍上述工作臺的旋轉中心線的方式配置于驅動工作臺上的多個粉碎輥，從碾磨機中央供給到工作臺中心部上的煤炭因離心力而被朝外側輸送，并被夾入到輥與工作臺之間，從而逐漸將煤炭粉碎。被粉碎后的煤炭被輸送氣流朝上方輸送并被分級機分級，捕捉到具有所需粒度的煤炭并將其朝后續階段輸送，并將與其相比粒度更大的煤炭再次送回到碾磨機內部。煤炭粉碎用立式輥碾機大致劃分為如下類型:萊歇(L0ESCHE)碾磨機式，其中，粉碎輥的形狀為臺錘形，旋轉工作臺上表面的環狀破碎部為水平面；以及輪胎式，其中，粉碎輥的外周面在與旋轉方向成直角的面內朝凸向外周側的方向彎曲，在旋轉工作臺的上表面形成有與其粉碎輥的外周面嵌合的截面呈弧狀的環狀槽。輪胎式粉碎輥進一步分為其最大直徑D相對于與輪胎破碎面的旋轉方向成直角的面的曲率半徑R的比率為4.3以上的凸型輪胎、以及上述比率不足4.3的扁平型輪胎。本發明人對市面上銷售的輪胎式輥的D/R進行了調查，結果表明，前者的凸型輪胎的平均D/R為4.5 5.0，后者的扁平型輪胎的平均D/R處于3.8 4.1的范圍內，所以D/R = 4.3適合作為兩者的分界點。除了狹縫輥之外，本發明人還繼續研究了螺旋輥。所謂螺旋輥，是指在輥外周面并列設置有相對于輥周向傾斜的多個螺旋槽(screw槽，螺旋槽)的輥(專利文獻3、4)。與輥軸平行的方向(與輥周向成直角的方向)的狹縫槽夾入原料的性能優異，使原料飛散到外部的能力明顯較高。另一方面，對于與輥軸成直角的方向(輥周向)的圓周槽而言，并不具備夾入粉碎原料的性能。針對這些槽，若將狹縫槽形成為螺旋狀，并使其形成在可將粉碎原料刮掃回收到工作臺中心側的方向上，則粉碎原料在形成于輥與工作臺之間的粉碎空間的夾入量增加，即使在輥間隙相同的情況下，也能夠增大與輥之間的接觸摩擦力，從而能夠期待有效地防止在火力發電廠進行低負荷作業等時的碾磨機振動。然而，根據本發明人多年的經驗、實驗研究等能夠判明:不論對于在立式粉碎輥的整個粉碎面形成有提高了夾入性的狹縫槽的粉碎輥、還是對于形成有粉碎原料的移送性優異的螺旋槽的粉碎輥，都存在共通的課題。S卩，不論是設有狹縫槽的輥、還是設有螺旋槽的輥，當處理具有高硬度的粉碎原料時都會因極度的磨損而產生無法100%地充分發揮其所具有的優異的附加價值的效用的狀況，本發明人持續地探索了其解決方法。只要能夠解決該問題，則能夠實現設有狹縫槽的粉碎輥、設有螺旋槽的粉碎輥這樣的立式軋輥的最終形態，該立式軋輥具有如下性能:針對任何粉碎材料，即除了易燃材料以外，即使針對高硬度材料、高水份含有量的材料、附著及凝結性材料的所有材料，都能夠充分發揮其粉碎性的真正價值。
因而，本發明人決定回歸到基本點，探究清楚現有的粉碎輥已實現的真正功能、作用，進行絕對新穎的破碎面的開發。為此，本發明人首先查明了設有狹縫槽的輥及設有螺旋槽的輥共通的問題點。其結果，發現了輥周向及輥軸向上的下述兩個問題點。其一為粉碎輥破碎面的輥周向(旋轉方向)上的磨損形態的問題。詳細情況如下。在粉碎硬材料的情況下，會產生狹縫槽易于產生早期磨損的重大缺陷。即，以往是在整個輥破碎面形成狹縫槽。對此類粉碎輥而言，當粉碎柔軟的原料時，形成狹縫槽的軟質肋條逐漸磨損，從而開始形成狹縫槽，介于軟質肋條之間的耐磨損硬化金屬呈現齒輪狀。然而，由于粉碎原料柔軟，因此顯現出的硬化金屬的邊緣不會受到磨損而大致保持直角，其結果，長期地顯示出優異的夾入性與耐磨損性，從而能保持其效果、壽命并帶來令人滿意的使用結果。當以該方式粉碎柔軟的原料時，即使將狹縫槽、螺旋槽形成于整個輥破碎面，也能充分發揮其效果。例如，在粉碎HGI為45以上的煤炭的情況、高爐熔渣的熔渣粉碎方面，在生產率的提高與長壽命化方面能夠充分發揮顯著效果。反之，在粉碎非常硬的粉碎原料的情況下，形成狹縫槽的柔軟肋條會在早期產生磨損，耐磨損金屬在短期內便呈現齒輪狀，該耐磨損性金屬的角部有效地粉碎硬的原料而使粉碎效率提升，另一方面，銳角的齒輪形狀因硬的原料而受到極度磨損，提前變成尖角形，逐漸喪失粉碎效率，同時因產生極度磨損而產生在短期內強迫進行部件更換的現象。其磨損速度與現有的圍繞圓周的堆焊輥相比極快。例如，在水泥廠所使用的水泥原料粉碎輥的情況下，雖然每單位時間的產量提高了約20%以上，但壽命與現有的堆焊輥的壽命相比卻變為其一半以下。另外，在粉碎硬度非常高的硅石或陶瓷、并未風化的高爐熔渣、含有大量灰分(ash)的低品質炭等的情況下，磨損速度也極度增大。本發明人根據這些現象判斷出:設有狹縫槽的輥、設有螺旋槽的輥的使用壽命不僅取決于所采用的耐磨損性金屬的耐磨損性，很大程度上取決于進行粉碎的粉碎面的形狀。對某一例子進行了數值解析，根據其結果可判明:當使用具有相同的耐磨損性的硬化金屬時，與在輪胎式輥中圍繞圓周進行堆焊的光滑破碎面的情況相比，設有狹縫槽的輥的齒輪形狀的邊緣部受到的面壓上升了約3倍。一般而言，由于磨損是與其磨損面受到的面壓的乘方成比例，所以推測出與光滑面相比，邊緣受到的磨損為面壓的2倍 4倍以上。因此，當務之急是必須開發一種新式的破碎面，若使用該破碎面，即使在粉碎較硬的粉碎原料的情況下也能夠發揮狹縫槽的高效粉碎功能，并且即使在使用具有相同的耐磨損性金屬的情況下也能夠確保與光滑破碎面同等程度的壽命。其二是粉碎輥破碎面的輥軸向上的磨損形態的問題。即，通過詳細觀察粉碎輥的磨損形狀可知，對處于因粉碎效率降低而被更換的階段的梯形輥破碎面而言，顯示出在粗徑側產生較深的磨損槽、且在細徑側并未產生嚴重磨損的形狀。對于既是輪胎式輥又是曲率較小的凸型輥(D/R = 5)的輥而言，與梯形輥相同，顯示出主要在粗徑側產生最大磨損的傾向，而對于既是輪胎式輥又是曲率較大的扁平型輥(D/R = 4)而言，顯示出在細徑側產生最大磨損的傾向。產生最大磨損的破碎部是在整個輥破碎面中最利于粉碎的部分，且是粉碎工作量最大的區域，能夠判斷出在該區域主要進行微粉碎。其它破碎面當然也進行微粉的粉碎，但根據磨損較輕的情況推測可知，與其說不進行微粉碎，倒不如說是發揮將朝旋轉工作臺中央供給的粉碎原料連同離心力一并朝主粉碎面輸送的作用的移送面。該移送破碎面是最初夾入原料的部分，雖然粉碎具有大粒度的原料的作用也是其重要目的，但能夠推測出:若以某些方法促進該移送破碎面的原料移送性，則能夠格外改善微粉的粉碎性。在開發狹縫槽的階段，主要將重點僅著眼于夾入性，但在石灰石這樣的附著性物質的粉碎過程中，開發了不使附著現象產生于輥而進行有效粉碎的方法這方面效果明顯的螺旋槽，此后注意到了破碎面的原料移送性的重要性。理論上認為:輥破碎面包括主要進行微粉碎的區域的主粉碎面以及將原料朝主粉碎面輸送的區域的移送面這兩個破碎面。通過使每個破碎面的責任分擔更加明確化，無論何種原料都能夠可靠且穩定地將原料移送到主粉碎面。基于過去至今的經驗與反復試驗能夠認識到，這會使粉碎所需的無用的能源的浪費減少，能夠設計出更有效地進行粉碎操作的破碎面，這也成為應對主粉碎面的磨損的方法。這樣，破碎面的重要作用之一為原料的移送性。在現有的光滑面輥中，實際上已判明其并未發揮上述作用。在粉碎較硬的粉碎原料、水分較多的粉碎原料的情況下，由于破碎面是光滑面，因此夾入性與移送性較差，輥產生打滑而致使粉碎機本身產生較大的振動，從而使操作變得困難，其結果，使得微粉的產量降低。為了抑制輥的打滑、振動，若對輥施加過大的面壓，則碾磨機的軸電流增大而產生較大的電力損失。專利文獻1:日本特許第1618574號公報專利文獻2:日本特許第2863768號公報專利文獻3:日本實開昭63 - 111939號說明書專利文獻4:國際公開W02009/157335號說明書
發明內容
本發明的目的在于提供一種立式軋輥，能夠同時解決粉碎輥破碎面的周向及軸向上的問題，具備能夠長期保持優異的粉碎能力的高性能且經濟性優異。在理論方面進行考察發現，對微粉的生產率發揮最重要作用的粉碎面是主破碎面。為了使微粉的粉碎作用更加有效，顯然，在主破碎面不存在狹縫槽、螺旋槽等多余的槽的結構通過增加有效破碎面積而能夠使得微粉的粉碎效率提高。若能將主粉碎面改變為光滑面，當然，在齒輪形狀的硬化金屬邊緣受到嚴重磨損的異常現象會消失，與光滑面同樣地實現長壽命化，若再考慮到微粉產量增加的效果，可謂是一舉兩得。這恰是提供完整的解決方法的第一步。然而，僅憑使主粉碎面變化為光滑面的方式無法獲得微粉粉碎量的提高效果。若不對主粉碎面連續且穩定地供給粉碎原料，則難以提高微粉的生產率。因此，需要除了主粉碎面以外的破碎面的補充作用，作為該補充作用，還需無論是何種原料都能夠可靠地朝主粉碎面送入該原料的移送性。當大量的原料被朝粉碎面輸送時，當然，在形成與輥與工作臺之間的破碎室中，原料層厚增加，原料彼此的磨碎作用顯著，微粉的生產率得以提高。在針對輥的負荷面壓恒定的情況下，若夾入量增加，則層厚增加，其結果，由于工作量增加，因此碾磨機的軸電流增力口，但因微粉的粉碎量也增加，所以若以想要獲得的粒度的微粉采集獲取量除使用電力量所得的單位耗電量進行比較，則分母越大，單位耗電量越降低，從而有助于節省能源。對輥破碎面積與耗電量的相關性而言，若輥的表面積增加，則呈現出摩擦阻力增加且電量也增加的傾向，由于主粉碎面需要100%的光滑面，因此無法減少接觸面積，但移送面的主要作用并非進行粉碎，所以能夠通過形成槽而減少接觸面積。在立式輥碾機中，若將粉碎輥的一個破碎面分為主要粉碎微粉的主粉碎面、與朝主粉碎面移送粉碎原料的破碎面這兩種作用進行考慮，則非常容易理解輥的粉碎功能。作為一例，針對梯形輥進行了考察。主要進行微粉的粉碎的主粉碎面位于粗徑側，細徑側始終作為朝粗徑側移送原料的破碎面，由此能夠清楚地將粉碎區域分成兩部分進行說明。原本并非如此區分而對粉碎作用進行說明。對立式輥碾機而言，粉碎原料被從碾磨機中央供給，并因工作臺旋轉所產生的離心力而朝工作臺外側移動，在此期間，粗粒的原料被夾入到輥與工作臺之間的間隙并朝工作臺外側移動，伴隨與此，階段性地進行粉碎而使粗粒變成細粒。當然，雖然在細徑側也進行微粉碎，但進行微粉碎的頻率在粗徑側非常高，在細徑側主要進行粗粒的夾入，一邊逐漸將粗粒粉碎成細粒一邊將粉碎后的細粒輸送到粗徑側，在主粉碎區域中主要進行微粉的粉碎。實際上粉碎作用最強烈的粗徑側的破碎面顯示為極度磨損區域，細徑側并未受到太大磨損，此即構成上述情況的證據。根據這些事實、驗證，本發明人憑借理論及經驗導出了如下結論，主要進行微粉粉碎的主粉碎面、與可靠且穩定地將原料輸送到主粉碎面的原料移送面彼此共存于一個輥破碎面中，無論缺少哪一方都無法獲得有效的粉碎效果。另外，在粉碎附著性較弱的原料的過程中，提升了夾入性的、相對于輥軸平行或具有截至到45度的角度的狹縫槽較為有效，在粉碎附著性顯著的原料的過程中，能減少原料附著于輥的現象且提高了移送性的、具有45度以上85度以下的角度的螺旋槽較為有效，根據粉碎試驗得到證明:因包括上述兩種槽而能夠實現針對所有粉碎原料的粉碎性的提高。本發明的立式軋輥是以這樣的見解為基礎而開發的具有劃時代意義的粉碎輥，該粉碎輥用于立式輥碾機中，該粉碎輥是具有復合破碎面構造的立式輥碾機用的粉碎輥，其中，輥破碎面包括主要進行微粉碎的主破碎面以及主破碎面以外的破碎面，主破碎面形成為光滑面，在主破碎面以外的破碎面形成有相對于輥周向成直角或以超過45°的角度傾斜的狹縫槽、或者形成有相對于輥周向以45°以下的角度傾斜的螺旋槽。立足于粉碎輥的破碎面的功能進行判斷，主粉碎面由光滑面構成，提高了微粉的粉碎量，且減少了磨損。對于主粉碎面以外的破碎面而言，在粉碎原料的附著性較弱的情況下，在該破碎面形成提高了夾入性的、相對于輥周向的角度較大的狹縫槽，或者在該破碎面形成提高了移送性的、具有接近輥周向的角度的螺旋槽。在粉碎原料為附著性物質的情況下，限定地形成相對于輥軸以45度以上85度以下(相對于輥周向為5度以上45度以下)的角度傾斜的螺旋槽。其理由在于，若槽角度形成為與輥軸平行或小于45度的角度，則會發揮夾入性，在輥表面產生附著或轉移附著，導致粉碎操作變得困難，因此優選夾入性較弱而能發揮移送性的槽角度，具體而言，在45度至85度之間，尤其是作為其平均角度的60度 70度作為螺旋槽角度是優選的。作為實際上將主粉碎面形成為光滑面的方法，對梯形輥而言，由于破碎面在輥軸方向上平坦，因此能夠明確地區分并形成主粉碎面與移送面，但對輪胎式輥而言卻呈現如下傾向:輪胎的R較大的扁平型輥的主粉碎面存在于細徑側，在輪胎的R較小的凸型輥中，主粉碎面存在于輪胎中央側(粗徑側)。然而，在輪胎式輥中，由于主粉碎面存在于在輥軸方向上彎曲的彎曲面內，因此與梯形輥相比，難以將該主粉碎面加工為平坦面。因此，在輪胎式輥的情況下，能夠采用下述方法:在相當于主粉碎面的區域將狹縫槽的深度形成為比其它部分淺，將粉碎原料填充于該較淺的槽內而形成光滑面，由此設計成將槽面積本身也加入到有效破碎面積中，或者在整個破碎面預先形成狹縫槽，然后利用堆焊突起來填平相當于主粉碎面區域的部分的狹縫槽，由此形成光滑面。該方法也適用于所有形狀的粉碎輥。本發明的立式軋輥基于即使從全世界的范圍來看也較為新穎的粉碎理論，通過將受到最大磨損的主粉碎面形成為光滑面來避免產生狹縫槽所特有的極度磨損，至少能夠改善到與光滑面受到的磨損相同的水準，并且，由于能夠進一步使有效破碎面積達到100%，因此還能夠有助于提高微粉的產量。對于粉碎機的耗電量而言，通過破碎面的功能分擔，減少了原料移送面的表面積，與光滑面輥相比，減少了接觸面積，由此能夠減少浪費消耗的電力。關于破碎面形狀，對多年來持續研究的本發明人而言，確立包括狹縫槽與螺旋槽這兩種形態在內的總括性的破碎面技術的最終方式是終極目標之一，其中，尤其是通過進一步提高螺旋槽的作用效果，成功地開發了能夠帶來在現有技術領域中未曾見過的更加優異的作用效果的破碎面形狀的最終形態。其結果為上述的具有劃時代意義的破碎面形態。
圖1是將本發明的立式軋輥設為梯形輥，并將其與現有輥進行比較而示出的主視圖，圖1 (a)示出了現有輥，圖1 (b)示出了本發明的輥。圖2是將本發明的其它立式軋輥設為其它的梯形輥，并將其與現有輥進行比較而示出的主視圖，圖2 (a)示出了現有輥，圖2 (b)示出了本發明的輥。圖3是將本發明的其它立式軋輥設為輪胎式凸型輥，并將其與現有輥進行比較而示出的主視圖，圖3 (a)示出了現有輥，圖3 (b)示出了本發明的輥。圖4是將本發明的又一其它立式軋輥設為其它的輪胎式凸型輥，并將其與現有輥進行比較而示出的主視圖，圖4 (a)示出了現有輥，圖4 (b)示出了本發明的輥。圖5是將本發明的又一其它立式軋輥設為輪胎式扁平型輥，并將其與現有輥進行比較而示出的主視圖，圖5 (a)示出了現有輥，圖5 (b)示出了本發明的輥。圖6是實驗用小型粉碎機的結構圖。圖7是示出工作臺槽形狀的縱向剖切側視圖。
具體實施例方式以下，基于附圖對本發明的實施方式進行說明。圖1 圖5所示的立式軋輥都是用作立式軋輥的粉碎輥。圖1所示的立式軋輥是用作被稱為萊歇(L0ESCHE)碾磨機的立式軋輥的梯形輥
10。圖1 (a)所示的梯形輥10為現有輥，多個螺旋槽IlA沿輥軸向以相等間隔形成于整個外周面12。螺旋槽IlA的傾斜方向是隨著旋轉而積極地將粉碎原料朝外周側移送的原料排出方向，對于其傾斜角度而言，此處若以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為67.5°，若以相對于輥周向的傾斜角度來表示則為22.5°。另一方面，圖1 (b)所示的梯形輥10是本發明的輥，其外周面12大致區分為粗徑側的主破碎面12A及其以外的部分。主破碎面12A的表面光滑。多個螺旋槽IlA沿著輥軸向以相等間隔形成于主破碎面12A以外的部分。螺旋槽IlA的傾斜方向是隨著旋轉而積極地朝外周側移送粉碎原料進而將其輸送到主面粉碎面12A的原料排出方向，對于其傾斜角度而言，此處若以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為67.5°，若以相對于輥周向的傾斜角度來表示則為22.5°。S卩，此處的梯形輥10的外周面12包括:粗徑側的光滑的主破碎面12A ；以及原料移送面12B，該原料移送面12B處于細徑側且設有原料排出方向的螺旋槽11A。主破碎面12A在此處定義為輥外周面12的產生最大磨損量的2/3以上的磨損的區域，主破碎面12A的輥的軸向長度、亦即主破碎面12A的橫向寬度，在梯形輥中通常為輥全寬的大約30% 40%。與圖1所示的立式軋輥相同，圖2所示的立式軋輥是用作被稱為萊歇(L0ESCHE)碾磨機的立式軋輥的梯形輥10。圖2 (a)所示的梯形輥10為現有輥，多個與輥周向成直角的狹縫槽IlB沿著輥周向以相等間隔形成于外周面的整體。與此相對，圖2 (b)所示的梯形輥10的外周面12大致區分為:粗徑側的主破碎面12A ;以及原料夾入面12C，該原料夾入面12C是主破碎面12A以外的部分，多個與輥周向成直角的狹縫槽IlB沿著輥周向以相等間隔形成于該原料夾入面12C。圖3所示的立式軋輥為輪胎式輥、且是曲率較小的凸型輥20(D/R = 5)。圖3(a)所示的輪胎式凸型輥20為現有輥，多個螺旋槽21A沿著輥軸向以相等間隔形成于整個外周面22。螺旋槽21A的傾斜方向為隨著旋轉而積極地朝外周側移送粉碎原料的原料排出方向，對于其傾斜角度而言，此處以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為45°，以相對于輥周向的傾斜角度來表示也為45°。另一方面，圖3 (b)所示的輪胎式凸型輥20是本發明的輥，包括:光滑的主破碎面22A，其外周面22處于粗徑側亦即中央部；以及兩側(細徑側)的原料移送面22B、22B，原料排出方向的螺旋槽21A沿著輥軸向以相等間隔形成于該原料移送面22B、22B。對于螺旋槽21A的傾斜角度而言，在此處以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為45°，以相對于輥周向的傾斜角度來表示也為45°。與圖3所示的立式軋輥相同，圖4所示的立式軋輥是輪胎式凸型輥20(D/R = 5)。圖4(a)所示的梯形棍20為現有棍,與圖4所示的立式軋棍相反,原料刮掃回收方向的狹縫槽21B沿著輥周向以相等間隔形成于整個外周面22。與此相對，圖4 (b)所示的輪胎式凸型輥20是本發明的輥，包括:光滑的主破碎面22A，其外周面22處于中央部；以及兩側(細徑側)的原料移送面22B、22B，原料刮掃回收方向的狹縫槽21B沿著輥周向以相等間隔形成于該原料移送面22B、22B。對于螺旋槽21A的傾斜角度而言，在此處以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為45°，以相對于輥周向的傾斜角度來表示也為45°。圖5所示的立式軋輥是輪胎式輥且是曲率較大的扁平型輥30 (D/R = 4)。圖5Ca)所示的輪胎式扁平型輥30為現有輥，多個螺旋槽31A沿著輥軸向以相等間隔形成于整個外周面32。螺旋槽31A的傾斜方向為隨著旋轉而朝中心側刮掃回收粉碎原料的方向，對于其傾斜角度而言，在此處以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為67.5°，以相對于輥周向的傾斜角度來表示則為22.5°。另一方面，圖5 (b)所示的輪胎式扁平型輥30是本發明的輥，包括:光滑的主破碎面32A、32A，其外周面32處于細徑側亦即兩側部；以及中央部的原料移送面32B，原料刮掃回收方向的螺旋槽31沿著輥軸向以相等間隔形成于該原料移送面32B。對于螺旋槽31的傾斜角度而言，在此處以相對于輥軸的傾斜角度Θ來表示則為67.5°，以相對于輥周向的傾斜角度來表示則為22.5°。圖3 圖5所示的輪胎式輥的特征在于，能夠左右反轉而使用兩次。尤其是圖5所示的輪胎式扁平型輥30，由于在靠近側方細徑側的部位進行粉碎，因此一般是左右反轉而使用兩次。在每次使用過程中，利用單側的主破碎面32A與原料移送面32B的一部分32B'來進行破碎。單側的主破碎面32A的橫向寬度通常為輥全寬的15% 20%，合計值與梯形輥相同，約為輥全寬的30% 40%。與此相對，對于圖3及圖4所示的輪胎式凸型輥20而言，由于在靠近中央粗徑部位的位置進行粉碎，因此大多無法進行反轉。即，在每次使用過程中，專門利用主破碎面22A與單側的原料移送面22B來進行破碎，在反轉而后使用的情況下，主破碎面22A部分重疊，由于該部分的磨損極其嚴重，因此難以反轉使用。此處的主破碎面22A的橫向寬度與其它輥相同，通常約為輥全寬的30% 40%。實施例[實驗裝置]為了調查本發明的有效性，制作了一種立式輥碾機，其是類似于具有梯形輥的萊歇(L0ESCHE)碾磨機的實驗用小型粉碎機。如圖6所示，該粉碎機形成為粉碎輥2在作為基座部件的水平旋轉工作臺I的外周部表面對置的構造。粉碎輥2為圓臺形狀的立式輥，使粗徑側朝向外周側且使細徑側朝向中心側，并以與旋轉工作臺I的對置面保持水平的方式傾斜配置。由于是實驗機，因此將輥的個數設成一個。在該粉碎輥2的外周面設置有多個螺旋槽7。多個螺旋槽7伴隨著旋轉而將粉碎原料從旋轉中心部朝外周側排出，并將其輸送到由旋轉工作臺I與粉碎輥2形成的粉碎室。在旋轉工作臺I中，與粉碎輥2對置的外周部成為環狀的破碎部3，由于是試驗機，因此將環狀的破碎部3設置成相對于旋轉工作臺主體4能夠裝卸。作為破碎部3，準備了如下能夠拆裝的替換工作臺，該替換工作臺的表面平坦，在表面形成有與工作臺旋轉方向成直角的狹縫槽、或者安裝成使得相對于輸送石灰石的方向成直角的槽的邊緣保持60度銳角的角度的槽(日本特開2009-142809號公報)。為了能夠任意調節與破碎部3之間的間隙，粉碎輥2被安裝成相對于其支承機構5旋轉自如且升降自如。為了對粉碎原料施加規定的壓力，粉碎輥2被彈簧朝壓向破碎部3的方向施力。通過旋轉工作臺I的旋轉，旋轉工作臺I與粉碎輥2進行相對的旋轉運動。在本實驗中，為了確認輥本身所具有的粉碎性能，并未設置基于空氣的針對被粉碎的原料的分級裝置。因此，利用輥所具有的排出能力與工作臺旋轉的離心力而將粉碎后的原料從旋轉工作臺內部向外部排出，從而在旋轉工作臺的外側配備了能夠完全捕集排出的石灰石的捕集用容器8。萊歇碾磨機小型試驗機設計成通過拆下其工作臺4而能夠安裝輪胎式工作臺。當然，安裝于支承機構5的粉碎輥也能夠更換為輪胎式粉碎輥。設計成利用一臺試驗機便能夠針對所有的輥、工作臺進行試驗。后文中對試驗機進行更加詳細的說明。[粉碎原料]在實際使用考慮將粉碎輥的破碎面分成主粉碎面與原料移送面這兩個面的粉碎輥的情況下，對于微粉的粉碎量是否比在整個破碎面形成有現有的狹縫槽、螺旋槽的情況有所增加的問題，利用小型粉碎試驗機進行了解析說明。作為在該確認實驗中所使用的粉碎原料，選擇了以下兩種原料:(1)附著性、凝結性較大的石灰石；(2)附著性、凝結性小于石灰石的煤炭。[石灰石的粉碎實驗]在粉碎石灰石的情況下，為了防止石灰石附著、轉移附著于輥表面而形成了螺旋槽。對于螺旋槽而言，從其相對于輥軸的45度以上85度以下的角度范圍內選擇了處于其中間的67.5度。若將截至45度的狹縫槽用于石灰石的粉碎，則狹縫槽刮掃原料的能力優異，根據其結果已經判明:因石灰石附著、轉移附著于輥表面而使得粉碎操作變得困難，因此形成了具有45度以上的角度的螺旋槽。尤其是45度以上的螺旋槽具有以下性質:刮掃原料的性能減弱，輸送原料的移送性優異，上述角度越大移送性越提高，從而減少了石灰石轉移附著、附著于輥表面的現象。特別是假想傾斜斜度較大的67.5度為最佳的傾斜角度。實驗中所采用的輥形狀選擇了圖1所示的梯形輥以及圖5所示的輪胎式扁平型輪胎輥(D/R = 4)這兩種。對于槽而言，選擇了在整個輥破碎面形成有螺旋槽的情況[圖1(a)、圖5 (a)]、以及主粉碎面為光滑面且在剩余的部分形成有螺旋槽的情況[圖1 (b)、圖5 (b)]。針對各輥，測量了 200目以下的微粉粉碎量與本粉碎試驗機的耗電量的差異，通過進行單位耗電量的比較來比較兩個破碎面的有效性。圖6及圖7中示出了本比較試驗中所采用的旋轉工作臺的狹縫槽形狀。該槽形狀為由日本特開2009 - 142809號公報中提出的適合于石灰石粉碎的旋轉工作臺破碎面形狀之一。以下概括了梯形輥與輪胎式扁平型輥的尺寸、粉碎條件。輥尺寸:梯形棍粗徑:200mm、細徑:170mm、寬度 57mm輪胎式扁平型輥(D/R = 4)粗徑:200mm、輪胎 R:50mm>寬度 74mm旋轉工作臺外徑:梯形棍用外徑:410mm、內徑:280mm、輪胎式扁平型輥用外徑:420mm、內徑:220mm、槽 R:60mm周速度:30RPM (向左旋轉)對輥施加壓力:23.5kg輥與旋轉工作臺之間的間隙:Omm試驗時間:30分鐘
石灰石供給量:+ / — 1500g/30分鐘石灰石供給方法:連續供給螺旋進料方式溫度、濕度:12°C 18°C、60% 89%試驗中使用的石灰石粒徑: 1mm3mm粒度分布(干燥30分鐘后的測量值)
10目以上 46.0g 16目以上 44.0g
30目以上 9.0g
60目上Tr P0.5g在上述實驗用粉碎機中，對朝向工作臺外周的石灰石排出量、工作臺內石灰石剩余量以及200目通過且235目以下的粒子占全部粉碎量的重量比例進行了調查。為了方便，在本實驗中僅利用一個粉碎輥進行粉碎，在實際設備中則使用2個 4個輥，并設有用以捕集微粉的分級裝置，因此顯示出不同于實際設備中所得到的微粉粉碎量的數值，但由于使用相同的試驗機，因此所獲傾向的可靠性較高。在粒度測量過程中，30分鐘的粉碎試驗結束以后，正確地刮掃收集從工作臺排出到捕集器8的所有石灰石，并且也同樣正確地捕集殘留于工作臺內的石灰石。在對分別捕集到的石灰石的重量進行測量以后，從捕集到的石灰石的任意部位采集獲取3種粒度測量用的樣品。為了確保粒度測量結果的正確性，采用了 3種樣品的平均值。進行了小型粉碎試驗機的耗電量的測量。使用的電力測量器為日置電機株式會社制造的“CLAMP ON POWER HITESTER3168”。耗電量是在I秒的時間單位內測量所得數值的平均值，在本實驗中測量了 30分鐘內的平均值。本小型實驗用粉碎機為3相220V，消耗電力為750W/H。測量耗電量的理由如下。雖然利用螺旋進料機朝碾磨機供給石灰石，但卻頻繁發生堵塞，從而在定量切取中產生變量。若供給量存在差異，則在200目以下的微粉粉碎量的簡單的比較過程中無法獲得正確結果，因此測量各試驗粉碎中的耗電量，并以當時所獲的200目以下的微粉粉碎量除上述耗電量所得的單位耗電量進行比較，由此確保正確性。測量30分鐘的粉碎試驗時間內的200目以下部分的全部粉碎量，并且測量該粉碎所需的耗電量(Wh)，以200目以下的全部粉碎量除測量所得的耗電量而得到的數值為單位耗電量，針對輥與工作臺的破碎面的各種組合而求解上述數值并對該數值進行了比較。[比較試驗結果]表I中示出了粉碎輥為梯形輥的情況下的結果。[表I]
權利要求
1.一種立式軋輥，該立式軋輥用作立式輥碾機的粉碎輥，并具有復合破碎面構造， 所述立式軋輥的特征在于， 輥破碎面包括主要進行微粉碎的主破碎面以及主破碎面以外的破碎面，主破碎面形成為光滑面，在主破碎面以外的破碎面形成有相對于輥周向成直角或以超過45°的角度傾斜的狹縫槽、或者形成有相對于輥周向以45°以下的角度傾斜的螺旋槽。
2.根據權利要求1所述的立式軋輥，其特征在于， 主粉碎面是顯示出最大磨損量的2/3以上的磨損的區域的外周面。
3.根據權利要求1或2所述的立式軋輥，其特征在于， 該輥為梯形輥，粗徑側的外周面是光滑的主破碎面，細徑側的外周面是形成有相對于輥周向成直角的狹縫槽的原料夾入面。
4.根據權利要求1或2所述的立式軋輥，其特征在于， 該輥為梯形輥，粗徑側的外周面是光滑的主破碎面，細徑側的外周面是形成有從內側朝外側強行輸送粉碎原料的排出方向的狹縫槽的原料移送面。
5.根據權利要求1或2所述的立式軋輥，其特征在于， 該輥為輪胎式凸型輥，中央粗徑部的外周面是光滑的主破碎面，兩側細徑部的外周面是形成有從內側朝外側強行輸送粉碎原料的排出方向的狹縫槽的原料移送面。
6.根據權利要求1或2所述的立式軋輥，其特征在于， 該輥為輪胎式凸型輥，中央粗徑部的外周面是光滑的主破碎面，兩側細徑部的外周面是形成有從外側朝內側反向輸送粉碎原料的刮掃回收方向的螺旋槽的原料移送面。
7.根據權利要求1或2所述的立式軋輥，其特征在于， 該輥為輪胎式扁平型輥，兩側細徑部的外周面是光滑的主破碎面，中央粗徑部的外周面是形成有從外側朝內側反向輸送粉碎原料的刮掃回收方向的螺旋槽的原料移送面。
全文摘要
本發明提供一種立式軋輥，該立式軋輥用作在立式輥碾機中使用的粉碎輥(10)，將作為破碎面的輥外周面(12)區分為主要進行微粉碎的主破碎面(12A、22A、32A)以及作為主破碎面(12A、22A、32A)以外的破碎面的原料移送面(12B、12C、22B、32B)，并且將主破碎面(12A)形成為光滑面，將原料移送面(12B、12C、22B、32B)設為形成有相對于輥周向成直角或以超過45°的角度傾斜的狹縫槽(11B)、或者形成有相對于輥周向以45°以下的角度傾斜的螺旋槽(11A、21A、31)的面。根據該結構，無論原料種類如何都能夠進行高效的微粉碎，且能夠延長軋輥的使用壽命。
文檔編號B02C15/04GK103108699SQ20108006821
公開日2013年5月15日 申請日期2010年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者河津肇 申請人:Ing商事株式會社