立式轧辊的制作方法

专利名称：立式轧辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于立式辊碾机的立式轧辊，并且涉及一种适合于煤炭或石油焦炭的微粉碎、以及石灰石之类的粉碎微粉易于附着于辊表面的原料的粉碎等的万能的立式轧辊。
背景技术：
就发电用锅炉而言，仍然大量使用以煤炭、石油焦炭为燃料的锅炉。其理由在于燃料成本低廉、容易调节发电量等，在发展中国家的中国等国家自不待言，即使在日本，发电量的相当大的部分也依赖煤炭、石油焦炭。然而，煤炭、石油焦炭中存在二氧化碳的排放量较多的重大缺陷。日本已向世界承诺在2020年度之前将二氧化碳排放量削减1990年度的二氧化碳排放量的25%。为了达成该承诺，民众、产业界必须担负很大的责任，虽然该承诺的数值是极难实现的数值，然而既然已经承诺，就必須努力实现该目标。为此，抑制产生自发电用锅炉中所使用的煤炭、石油焦炭的二氧化碳的量也成为非常重要的对策。S卩，当使用作为发电用燃料的煤炭或石油焦炭时，由于二氧化碳的排放量非常多，因此受到了如下评价:上述理由在二氧化碳的排放方面正是万恶之源。然而，对于化石燃料中的煤炭，要求立即停止使用，这对资源匮乏的日本而言是不可能的。考虑到煤炭资源的经济性、便利性、且由于其蕴藏量丰富又难以枯竭，因此，至少在核能发电、洁净的替代能源准备妥当且技术成熟以前，停止使用煤炭万无可能。因此，如何能够将从这些化石燃料排放出的二氧化碳量控制得较少便成为将来技术层面上的重要课题，为了解决该课题，进行新技术开发便成为非常重要的主题。而且，作为其中的一环，通过在朝锅炉供给的煤炭、石油焦炭的粉碎阶段进行微粉化而降低二氧化碳产生量的方案值得考虑。固然通过一台粉碎碾磨机实现的削减效果甚微，但放眼全世界，使用的台数不计其数，综合所有粉碎碾磨机在这方面所产生的效果，能够有助于巨大的二氧化碳排放量的削减。我们认为，在发达国家、尤其是以技术立国为宗旨的日本，率先致力于粉碎碾磨机的微粉化是我们的使命、责任及义务之所在。本发明人很早就着眼于此而致力于粉碎碾磨机的微粉化对策，并取得了重大的成果。代表性的技术为专利文献I及2中所记载的辊破碎面形状的改进，尤其是狭缝辊的开发。狭缝辊是在粉碎辊的破碎面即外周面沿着周向以规定间隔形成有中心线方向(与辊周向成直角的方向)上的狭缝槽的辊。在立式辊碾机的领域，与现有的碾磨机相比，通过使用狭缝辊而改善了粉碎物的夹入性，达成了微粉化率的提升。S卩，在火力发电厂的情况下，现状为在煤炭粉碎粒度达到200目(mesh)便能通过的条件下平均能够采集获取总量的75%的微粉，但与现有碾磨机相比，使用改进后的本发明的狭缝辊能够使粉碎粒度更小，能够在达到200目便通过的条件下采集获取超过总量的75%的较多的微粉，从而能够提高锅炉中的燃烧效率，结果能够实现完全燃烧，在有助于减少二氧化碳排放量这方面获得了成功。
另外，生铁是在炼钢厂的高炉中制造的，为了还原、熔化铁矿石而生成并使用大量的焦炭还原气体，但由于焦炭是由昂贵的粘结炭制造的，因此非常昂贵，为了降低其使用量，从高炉风口吹入较为廉价的微粉炭，由此减少焦炭消耗量而降低生铁制造成本。本发明人所开发的狭缝辊还在高炉微粉炭吹入设备中被大量使用，有助于大幅降低成本。听闻在某炼钢厂，其成本降低效果达到一年降低6亿 7亿日元。与现有的碾磨机相比，包括200目在内的200目以下的微粉的制造量增加了约20%以上，从而使得高炉燃烧效率上升，有助于更进一步减少焦炭消耗量。换言之，焦炭消耗量的减少还与削减焦炭制造时所产生的二氧化碳密切相关，对二氧化碳量的削减贡献良多。就发电用锅炉的煤炭粉碎机而言，大多使用立式辊碾机。立式辊碾机构成为包括:水平旋转的一个驱动工作台；以及以包围上述工作台的旋转中心线的方式配置于驱动工作台上的多个粉碎辊，从碾磨机中央供给到工作台中心部上的煤炭因离心力而被朝外侧输送，并被夹入到辊与工作台之间，从而逐渐将煤炭粉碎。被粉碎后的煤炭被输送气流朝上方输送并被分级机分级，捕捉到具有所需粒度的煤炭并将其朝后续阶段输送，并将与其相比粒度更大的煤炭再次送回到碾磨机内部。煤炭粉碎用立式辊碾机大致划分为如下类型:莱歇(L0ESCHE)碾磨机式，其中，粉碎辊的形状为台锤形，旋转工作台上表面的环状破碎部为水平面；以及轮胎式，其中，粉碎辊的外周面在与旋转方向成直角的面内朝凸向外周侧的方向弯曲，在旋转工作台的上表面形成有与其粉碎辊的外周面嵌合的截面呈弧状的环状槽。轮胎式粉碎辊进一步分为其最大直径D相对于与轮胎破碎面的旋转方向成直角的面的曲率半径R的比率为4.3以上的凸型轮胎、以及上述比率不足4.3的扁平型轮胎。本发明人对市面上销售的轮胎式辊的D/R进行了调查，结果表明，前者的凸型轮胎的平均D/R为4.5 5.0，后者的扁平型轮胎的平均D/R处于3.8 4.1的范围内，所以D/R = 4.3适合作为两者的分界点。除了狭缝辊之外，本发明人还继续研究了螺旋辊。所谓螺旋辊，是指在辊外周面并列设置有相对于辊周向倾斜的多个螺旋槽(screw槽，螺旋槽)的辊(专利文献3、4)。与辊轴平行的方向(与辊周向成直角的方向)的狭缝槽夹入原料的性能优异，使原料飞散到外部的能力明显较高。另一方面，对于与辊轴成直角的方向(辊周向)的圆周槽而言，并不具备夹入粉碎原料的性能。针对这些槽，若将狭缝槽形成为螺旋状，并使其形成在可将粉碎原料刮扫回收到工作台中心侧的方向上，则粉碎原料在形成于辊与工作台之间的粉碎空间的夹入量增加，即使在辊间隙相同的情况下，也能够增大与辊之间的接触摩擦力，从而能够期待有效地防止在火力发电厂进行低负荷作业等时的碾磨机振动。然而，根据本发明人多年的经验、实验研究等能够判明:不论对于在立式粉碎辊的整个粉碎面形成有提高了夹入性的狭缝槽的粉碎辊、还是对于形成有粉碎原料的移送性优异的螺旋槽的粉碎辊，都存在共通的课题。S卩，不论是设有狭缝槽的辊、还是设有螺旋槽的辊，当处理具有高硬度的粉碎原料时都会因极度的磨损而产生无法100%地充分发挥其所具有的优异的附加价值的效用的状况，本发明人持续地探索了其解决方法。只要能够解决该问题，则能够实现设有狭缝槽的粉碎辊、设有螺旋槽的粉碎辊这样的立式轧辊的最终形态，该立式轧辊具有如下性能:针对任何粉碎材料，即除了易燃材料以外，即使针对高硬度材料、高水份含有量的材料、附着及凝结性材料的所有材料，都能够充分发挥其粉碎性的真正价值。
因而，本发明人决定回归到基本点，探究清楚现有的粉碎辊已实现的真正功能、作用，进行绝对新颖的破碎面的开发。为此，本发明人首先查明了设有狭缝槽的辊及设有螺旋槽的辊共通的问题点。其结果，发现了辊周向及辊轴向上的下述两个问题点。其一为粉碎辊破碎面的辊周向(旋转方向)上的磨损形态的问题。详细情况如下。在粉碎硬材料的情况下，会产生狭缝槽易于产生早期磨损的重大缺陷。即，以往是在整个辊破碎面形成狭缝槽。对此类粉碎辊而言，当粉碎柔软的原料时，形成狭缝槽的软质肋条逐渐磨损，从而开始形成狭缝槽，介于软质肋条之间的耐磨损硬化金属呈现齿轮状。然而，由于粉碎原料柔软，因此显现出的硬化金属的边缘不会受到磨损而大致保持直角，其结果，长期地显示出优异的夹入性与耐磨损性，从而能保持其效果、寿命并带来令人满意的使用结果。当以该方式粉碎柔软的原料时，即使将狭缝槽、螺旋槽形成于整个辊破碎面，也能充分发挥其效果。例如，在粉碎HGI为45以上的煤炭的情况、高炉熔渣的熔渣粉碎方面，在生产率的提高与长寿命化方面能够充分发挥显著效果。反之，在粉碎非常硬的粉碎原料的情况下，形成狭缝槽的柔软肋条会在早期产生磨损，耐磨损金属在短期内便呈现齿轮状，该耐磨损性金属的角部有效地粉碎硬的原料而使粉碎效率提升，另一方面，锐角的齿轮形状因硬的原料而受到极度磨损，提前变成尖角形，逐渐丧失粉碎效率，同时因产生极度磨损而产生在短期内强迫进行部件更换的现象。其磨损速度与现有的围绕圆周的堆焊辊相比极快。例如，在水泥厂所使用的水泥原料粉碎辊的情况下，虽然每单位时间的产量提高了约20%以上，但寿命与现有的堆焊辊的寿命相比却变为其一半以下。另外，在粉碎硬度非常高的硅石或陶瓷、并未风化的高炉熔渣、含有大量灰分(ash)的低品质炭等的情况下，磨损速度也极度增大。本发明人根据这些现象判断出:设有狭缝槽的辊、设有螺旋槽的辊的使用寿命不仅取决于所采用的耐磨损性金属的耐磨损性，很大程度上取决于进行粉碎的粉碎面的形状。对某一例子进行了数值解析，根据其结果可判明:当使用具有相同的耐磨损性的硬化金属时，与在轮胎式辊中围绕圆周进行堆焊的光滑破碎面的情况相比，设有狭缝槽的辊的齿轮形状的边缘部受到的面压上升了约3倍。一般而言，由于磨损是与其磨损面受到的面压的乘方成比例，所以推测出与光滑面相比，边缘受到的磨损为面压的2倍 4倍以上。因此，当务之急是必须开发一种新式的破碎面，若使用该破碎面，即使在粉碎较硬的粉碎原料的情况下也能够发挥狭缝槽的高效粉碎功能，并且即使在使用具有相同的耐磨损性金属的情况下也能够确保与光滑破碎面同等程度的寿命。其二是粉碎辊破碎面的辊轴向上的磨损形态的问题。即，通过详细观察粉碎辊的磨损形状可知，对处于因粉碎效率降低而被更换的阶段的梯形辊破碎面而言，显示出在粗径侧产生较深的磨损槽、且在细径侧并未产生严重磨损的形状。对于既是轮胎式辊又是曲率较小的凸型辊(D/R = 5)的辊而言，与梯形辊相同，显示出主要在粗径侧产生最大磨损的倾向，而对于既是轮胎式辊又是曲率较大的扁平型辊(D/R = 4)而言，显示出在细径侧产生最大磨损的倾向。产生最大磨损的破碎部是在整个辊破碎面中最利于粉碎的部分，且是粉碎工作量最大的区域，能够判断出在该区域主要进行微粉碎。其它破碎面当然也进行微粉的粉碎，但根据磨损较轻的情况推测可知，与其说不进行微粉碎，倒不如说是发挥将朝旋转工作台中央供给的粉碎原料连同离心力一并朝主粉碎面输送的作用的移送面。该移送破碎面是最初夹入原料的部分，虽然粉碎具有大粒度的原料的作用也是其重要目的，但能够推测出:若以某些方法促进该移送破碎面的原料移送性，则能够格外改善微粉的粉碎性。在开发狭缝槽的阶段，主要将重点仅着眼于夹入性，但在石灰石这样的附着性物质的粉碎过程中，开发了不使附着现象产生于辊而进行有效粉碎的方法这方面效果明显的螺旋槽，此后注意到了破碎面的原料移送性的重要性。理论上认为:辊破碎面包括主要进行微粉碎的区域的主粉碎面以及将原料朝主粉碎面输送的区域的移送面这两个破碎面。通过使每个破碎面的责任分担更加明确化，无论何种原料都能够可靠且稳定地将原料移送到主粉碎面。基于过去至今的经验与反复试验能够认识到，这会使粉碎所需的无用的能源的浪费减少，能够设计出更有效地进行粉碎操作的破碎面，这也成为应对主粉碎面的磨损的方法。这样，破碎面的重要作用之一为原料的移送性。在现有的光滑面辊中，实际上已判明其并未发挥上述作用。在粉碎较硬的粉碎原料、水分较多的粉碎原料的情况下，由于破碎面是光滑面，因此夹入性与移送性较差，辊产生打滑而致使粉碎机本身产生较大的振动，从而使操作变得困难，其结果，使得微粉的产量降低。为了抑制辊的打滑、振动，若对辊施加过大的面压，则碾磨机的轴电流增大而产生较大的电力损失。专利文献1:日本特许第1618574号公报专利文献2:日本特许第2863768号公报专利文献3:日本实开昭63 - 111939号说明书专利文献4:国际公开W02009/157335号说明书

发明内容
本发明的目的在于提供一种立式轧辊，能够同时解决粉碎辊破碎面的周向及轴向上的问题，具备能够长期保持优异的粉碎能力的高性能且经济性优异。在理论方面进行考察发现，对微粉的生产率发挥最重要作用的粉碎面是主破碎面。为了使微粉的粉碎作用更加有效，显然，在主破碎面不存在狭缝槽、螺旋槽等多余的槽的结构通过增加有效破碎面积而能够使得微粉的粉碎效率提高。若能将主粉碎面改变为光滑面，当然，在齿轮形状的硬化金属边缘受到严重磨损的异常现象会消失，与光滑面同样地实现长寿命化，若再考虑到微粉产量增加的效果，可谓是一举两得。这恰是提供完整的解决方法的第一步。然而，仅凭使主粉碎面变化为光滑面的方式无法获得微粉粉碎量的提高效果。若不对主粉碎面连续且稳定地供给粉碎原料，则难以提高微粉的生产率。因此，需要除了主粉碎面以外的破碎面的补充作用，作为该补充作用，还需无论是何种原料都能够可靠地朝主粉碎面送入该原料的移送性。当大量的原料被朝粉碎面输送时，当然，在形成与辊与工作台之间的破碎室中，原料层厚增加，原料彼此的磨碎作用显著，微粉的生产率得以提高。在针对辊的负荷面压恒定的情况下，若夹入量增加，则层厚增加，其结果，由于工作量增加，因此碾磨机的轴电流增力口，但因微粉的粉碎量也增加，所以若以想要获得的粒度的微粉采集获取量除使用电力量所得的单位耗电量进行比较，则分母越大，单位耗电量越降低，从而有助于节省能源。对辊破碎面积与耗电量的相关性而言，若辊的表面积增加，则呈现出摩擦阻力增加且电量也增加的倾向，由于主粉碎面需要100%的光滑面，因此无法减少接触面积，但移送面的主要作用并非进行粉碎，所以能够通过形成槽而减少接触面积。在立式辊碾机中，若将粉碎辊的一个破碎面分为主要粉碎微粉的主粉碎面、与朝主粉碎面移送粉碎原料的破碎面这两种作用进行考虑，则非常容易理解辊的粉碎功能。作为一例，针对梯形辊进行了考察。主要进行微粉的粉碎的主粉碎面位于粗径侧，细径侧始终作为朝粗径侧移送原料的破碎面，由此能够清楚地将粉碎区域分成两部分进行说明。原本并非如此区分而对粉碎作用进行说明。对立式辊碾机而言，粉碎原料被从碾磨机中央供给，并因工作台旋转所产生的离心力而朝工作台外侧移动，在此期间，粗粒的原料被夹入到辊与工作台之间的间隙并朝工作台外侧移动，伴随与此，阶段性地进行粉碎而使粗粒变成细粒。当然，虽然在细径侧也进行微粉碎，但进行微粉碎的频率在粗径侧非常高，在细径侧主要进行粗粒的夹入，一边逐渐将粗粒粉碎成细粒一边将粉碎后的细粒输送到粗径侧，在主粉碎区域中主要进行微粉的粉碎。实际上粉碎作用最强烈的粗径侧的破碎面显示为极度磨损区域，细径侧并未受到太大磨损，此即构成上述情况的证据。根据这些事实、验证，本发明人凭借理论及经验导出了如下结论，主要进行微粉粉碎的主粉碎面、与可靠且稳定地将原料输送到主粉碎面的原料移送面彼此共存于一个辊破碎面中，无论缺少哪一方都无法获得有效的粉碎效果。另外，在粉碎附着性较弱的原料的过程中，提升了夹入性的、相对于辊轴平行或具有截至到45度的角度的狭缝槽较为有效，在粉碎附着性显著的原料的过程中，能减少原料附着于辊的现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较为有效，根据粉碎试验得到证明:因包括上述两种槽而能够实现针对所有粉碎原料的粉碎性的提高。本发明的立式轧辊是以这样的见解为基础而开发的具有划时代意义的粉碎辊，该粉碎辊用于立式辊碾机中，该粉碎辊是具有复合破碎面构造的立式辊碾机用的粉碎辊，其中，辊破碎面包括主要进行微粉碎的主破碎面以及主破碎面以外的破碎面，主破碎面形成为光滑面，在主破碎面以外的破碎面形成有相对于辊周向成直角或以超过45°的角度倾斜的狭缝槽、或者形成有相对于辊周向以45°以下的角度倾斜的螺旋槽。立足于粉碎辊的破碎面的功能进行判断，主粉碎面由光滑面构成，提高了微粉的粉碎量，且减少了磨损。对于主粉碎面以外的破碎面而言，在粉碎原料的附着性较弱的情况下，在该破碎面形成提高了夹入性的、相对于辊周向的角度较大的狭缝槽，或者在该破碎面形成提高了移送性的、具有接近辊周向的角度的螺旋槽。在粉碎原料为附着性物质的情况下，限定地形成相对于辊轴以45度以上85度以下(相对于辊周向为5度以上45度以下)的角度倾斜的螺旋槽。其理由在于，若槽角度形成为与辊轴平行或小于45度的角度，则会发挥夹入性，在辊表面产生附着或转移附着，导致粉碎操作变得困难，因此优选夹入性较弱而能发挥移送性的槽角度，具体而言，在45度至85度之间，尤其是作为其平均角度的60度 70度作为螺旋槽角度是优选的。作为实际上将主粉碎面形成为光滑面的方法，对梯形辊而言，由于破碎面在辊轴方向上平坦，因此能够明确地区分并形成主粉碎面与移送面，但对轮胎式辊而言却呈现如下倾向:轮胎的R较大的扁平型辊的主粉碎面存在于细径侧，在轮胎的R较小的凸型辊中，主粉碎面存在于轮胎中央侧(粗径侧)。然而，在轮胎式辊中，由于主粉碎面存在于在辊轴方向上弯曲的弯曲面内，因此与梯形辊相比，难以将该主粉碎面加工为平坦面。因此，在轮胎式辊的情况下，能够采用下述方法:在相当于主粉碎面的区域将狭缝槽的深度形成为比其它部分浅，将粉碎原料填充于该较浅的槽内而形成光滑面，由此设计成将槽面积本身也加入到有效破碎面积中，或者在整个破碎面预先形成狭缝槽，然后利用堆焊突起来填平相当于主粉碎面区域的部分的狭缝槽，由此形成光滑面。该方法也适用于所有形状的粉碎辊。本发明的立式轧辊基于即使从全世界的范围来看也较为新颖的粉碎理论，通过将受到最大磨损的主粉碎面形成为光滑面来避免产生狭缝槽所特有的极度磨损，至少能够改善到与光滑面受到的磨损相同的水准，并且，由于能够进一步使有效破碎面积达到100%，因此还能够有助于提高微粉的产量。对于粉碎机的耗电量而言，通过破碎面的功能分担，减少了原料移送面的表面积，与光滑面辊相比，减少了接触面积，由此能够减少浪费消耗的电力。关于破碎面形状，对多年来持续研究的本发明人而言，确立包括狭缝槽与螺旋槽这两种形态在内的总括性的破碎面技术的最终方式是终极目标之一，其中，尤其是通过进一步提高螺旋槽的作用效果，成功地开发了能够带来在现有技术领域中未曾见过的更加优异的作用效果的破碎面形状的最终形态。其结果为上述的具有划时代意义的破碎面形态。


图1是将本发明的立式轧辊设为梯形辊，并将其与现有辊进行比较而示出的主视图，图1 (a)示出了现有辊，图1 (b)示出了本发明的辊。图2是将本发明的其它立式轧辊设为其它的梯形辊，并将其与现有辊进行比较而示出的主视图，图2 (a)示出了现有辊，图2 (b)示出了本发明的辊。图3是将本发明的其它立式轧辊设为轮胎式凸型辊，并将其与现有辊进行比较而示出的主视图，图3 (a)示出了现有辊，图3 (b)示出了本发明的辊。图4是将本发明的又一其它立式轧辊设为其它的轮胎式凸型辊，并将其与现有辊进行比较而示出的主视图，图4 (a)示出了现有辊，图4 (b)示出了本发明的辊。图5是将本发明的又一其它立式轧辊设为轮胎式扁平型辊，并将其与现有辊进行比较而示出的主视图，图5 (a)示出了现有辊，图5 (b)示出了本发明的辊。图6是实验用小型粉碎机的结构图。图7是示出工作台槽形状的纵向剖切侧视图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1 图5所示的立式轧辊都是用作立式轧辊的粉碎辊。图1所示的立式轧辊是用作被称为莱歇(L0ESCHE)碾磨机的立式轧辊的梯形辊
10。图1 (a)所示的梯形辊10为现有辊，多个螺旋槽IlA沿辊轴向以相等间隔形成于整个外周面12。螺旋槽IlA的倾斜方向是随着旋转而积极地将粉碎原料朝外周侧移送的原料排出方向，对于其倾斜角度而言，此处若以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为67.5°，若以相对于辊周向的倾斜角度来表示则为22.5°。另一方面，图1 (b)所示的梯形辊10是本发明的辊，其外周面12大致区分为粗径侧的主破碎面12A及其以外的部分。主破碎面12A的表面光滑。多个螺旋槽IlA沿着辊轴向以相等间隔形成于主破碎面12A以外的部分。螺旋槽IlA的倾斜方向是随着旋转而积极地朝外周侧移送粉碎原料进而将其输送到主面粉碎面12A的原料排出方向，对于其倾斜角度而言，此处若以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为67.5°，若以相对于辊周向的倾斜角度来表示则为22.5°。S卩，此处的梯形辊10的外周面12包括:粗径侧的光滑的主破碎面12A ；以及原料移送面12B，该原料移送面12B处于细径侧且设有原料排出方向的螺旋槽11A。主破碎面12A在此处定义为辊外周面12的产生最大磨损量的2/3以上的磨损的区域，主破碎面12A的辊的轴向长度、亦即主破碎面12A的横向宽度，在梯形辊中通常为辊全宽的大约30% 40%。与图1所示的立式轧辊相同，图2所示的立式轧辊是用作被称为莱歇(L0ESCHE)碾磨机的立式轧辊的梯形辊10。图2 (a)所示的梯形辊10为现有辊，多个与辊周向成直角的狭缝槽IlB沿着辊周向以相等间隔形成于外周面的整体。与此相对，图2 (b)所示的梯形辊10的外周面12大致区分为:粗径侧的主破碎面12A ;以及原料夹入面12C，该原料夹入面12C是主破碎面12A以外的部分，多个与辊周向成直角的狭缝槽IlB沿着辊周向以相等间隔形成于该原料夹入面12C。图3所示的立式轧辊为轮胎式辊、且是曲率较小的凸型辊20(D/R = 5)。图3(a)所示的轮胎式凸型辊20为现有辊，多个螺旋槽21A沿着辊轴向以相等间隔形成于整个外周面22。螺旋槽21A的倾斜方向为随着旋转而积极地朝外周侧移送粉碎原料的原料排出方向，对于其倾斜角度而言，此处以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为45°，以相对于辊周向的倾斜角度来表示也为45°。另一方面，图3 (b)所示的轮胎式凸型辊20是本发明的辊，包括:光滑的主破碎面22A，其外周面22处于粗径侧亦即中央部；以及两侧(细径侧)的原料移送面22B、22B，原料排出方向的螺旋槽21A沿着辊轴向以相等间隔形成于该原料移送面22B、22B。对于螺旋槽21A的倾斜角度而言，在此处以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为45°，以相对于辊周向的倾斜角度来表示也为45°。与图3所示的立式轧辊相同，图4所示的立式轧辊是轮胎式凸型辊20(D/R = 5)。图4(a)所示的梯形棍20为现有棍,与图4所示的立式轧棍相反,原料刮扫回收方向的狭缝槽21B沿着辊周向以相等间隔形成于整个外周面22。与此相对，图4 (b)所示的轮胎式凸型辊20是本发明的辊，包括:光滑的主破碎面22A，其外周面22处于中央部；以及两侧(细径侧)的原料移送面22B、22B，原料刮扫回收方向的狭缝槽21B沿着辊周向以相等间隔形成于该原料移送面22B、22B。对于螺旋槽21A的倾斜角度而言，在此处以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为45°，以相对于辊周向的倾斜角度来表示也为45°。图5所示的立式轧辊是轮胎式辊且是曲率较大的扁平型辊30 (D/R = 4)。图5Ca)所示的轮胎式扁平型辊30为现有辊，多个螺旋槽31A沿着辊轴向以相等间隔形成于整个外周面32。螺旋槽31A的倾斜方向为随着旋转而朝中心侧刮扫回收粉碎原料的方向，对于其倾斜角度而言，在此处以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为67.5°，以相对于辊周向的倾斜角度来表示则为22.5°。另一方面，图5 (b)所示的轮胎式扁平型辊30是本发明的辊，包括:光滑的主破碎面32A、32A，其外周面32处于细径侧亦即两侧部；以及中央部的原料移送面32B，原料刮扫回收方向的螺旋槽31沿着辊轴向以相等间隔形成于该原料移送面32B。对于螺旋槽31的倾斜角度而言，在此处以相对于辊轴的倾斜角度Θ来表示则为67.5°，以相对于辊周向的倾斜角度来表示则为22.5°。图3 图5所示的轮胎式辊的特征在于，能够左右反转而使用两次。尤其是图5所示的轮胎式扁平型辊30，由于在靠近侧方细径侧的部位进行粉碎，因此一般是左右反转而使用两次。在每次使用过程中，利用单侧的主破碎面32A与原料移送面32B的一部分32B'来进行破碎。单侧的主破碎面32A的横向宽度通常为辊全宽的15% 20%，合计值与梯形辊相同，约为辊全宽的30% 40%。与此相对，对于图3及图4所示的轮胎式凸型辊20而言，由于在靠近中央粗径部位的位置进行粉碎，因此大多无法进行反转。即，在每次使用过程中，专门利用主破碎面22A与单侧的原料移送面22B来进行破碎，在反转而后使用的情况下，主破碎面22A部分重叠，由于该部分的磨损极其严重，因此难以反转使用。此处的主破碎面22A的横向宽度与其它辊相同，通常约为辊全宽的30% 40%。实施例[实验装置]为了调查本发明的有效性，制作了一种立式辊碾机，其是类似于具有梯形辊的莱歇(L0ESCHE)碾磨机的实验用小型粉碎机。如图6所示，该粉碎机形成为粉碎辊2在作为基座部件的水平旋转工作台I的外周部表面对置的构造。粉碎辊2为圆台形状的立式辊，使粗径侧朝向外周侧且使细径侧朝向中心侧，并以与旋转工作台I的对置面保持水平的方式倾斜配置。由于是实验机，因此将辊的个数设成一个。在该粉碎辊2的外周面设置有多个螺旋槽7。多个螺旋槽7伴随着旋转而将粉碎原料从旋转中心部朝外周侧排出，并将其输送到由旋转工作台I与粉碎辊2形成的粉碎室。在旋转工作台I中，与粉碎辊2对置的外周部成为环状的破碎部3，由于是试验机，因此将环状的破碎部3设置成相对于旋转工作台主体4能够装卸。作为破碎部3，准备了如下能够拆装的替换工作台，该替换工作台的表面平坦，在表面形成有与工作台旋转方向成直角的狭缝槽、或者安装成使得相对于输送石灰石的方向成直角的槽的边缘保持60度锐角的角度的槽(日本特开2009-142809号公报)。为了能够任意调节与破碎部3之间的间隙，粉碎辊2被安装成相对于其支承机构5旋转自如且升降自如。为了对粉碎原料施加规定的压力，粉碎辊2被弹簧朝压向破碎部3的方向施力。通过旋转工作台I的旋转，旋转工作台I与粉碎辊2进行相对的旋转运动。在本实验中，为了确认辊本身所具有的粉碎性能，并未设置基于空气的针对被粉碎的原料的分级装置。因此，利用辊所具有的排出能力与工作台旋转的离心力而将粉碎后的原料从旋转工作台内部向外部排出，从而在旋转工作台的外侧配备了能够完全捕集排出的石灰石的捕集用容器8。莱歇碾磨机小型试验机设计成通过拆下其工作台4而能够安装轮胎式工作台。当然，安装于支承机构5的粉碎辊也能够更换为轮胎式粉碎辊。设计成利用一台试验机便能够针对所有的辊、工作台进行试验。后文中对试验机进行更加详细的说明。[粉碎原料]在实际使用考虑将粉碎辊的破碎面分成主粉碎面与原料移送面这两个面的粉碎辊的情况下，对于微粉的粉碎量是否比在整个破碎面形成有现有的狭缝槽、螺旋槽的情况有所增加的问题，利用小型粉碎试验机进行了解析说明。作为在该确认实验中所使用的粉碎原料，选择了以下两种原料:(1)附着性、凝结性较大的石灰石；(2)附着性、凝结性小于石灰石的煤炭。[石灰石的粉碎实验]在粉碎石灰石的情况下，为了防止石灰石附着、转移附着于辊表面而形成了螺旋槽。对于螺旋槽而言，从其相对于辊轴的45度以上85度以下的角度范围内选择了处于其中间的67.5度。若将截至45度的狭缝槽用于石灰石的粉碎，则狭缝槽刮扫原料的能力优异，根据其结果已经判明:因石灰石附着、转移附着于辊表面而使得粉碎操作变得困难，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质:刮扫原料的性能减弱，输送原料的移送性优异，上述角度越大移送性越提高，从而减少了石灰石转移附着、附着于辊表面的现象。特别是假想倾斜斜度较大的67.5度为最佳的倾斜角度。实验中所采用的辊形状选择了图1所示的梯形辊以及图5所示的轮胎式扁平型轮胎辊(D/R = 4)这两种。对于槽而言，选择了在整个辊破碎面形成有螺旋槽的情况[图1(a)、图5 (a)]、以及主粉碎面为光滑面且在剩余的部分形成有螺旋槽的情况[图1 (b)、图5 (b)]。针对各辊，测量了 200目以下的微粉粉碎量与本粉碎试验机的耗电量的差异，通过进行单位耗电量的比较来比较两个破碎面的有效性。图6及图7中示出了本比较试验中所采用的旋转工作台的狭缝槽形状。该槽形状为由日本特开2009 - 142809号公报中提出的适合于石灰石粉碎的旋转工作台破碎面形状之一。以下概括了梯形辊与轮胎式扁平型辊的尺寸、粉碎条件。辊尺寸:梯形棍粗径:200mm、细径:170mm、宽度 57mm轮胎式扁平型辊(D/R = 4)粗径:200mm、轮胎 R:50mm>宽度 74mm旋转工作台外径:梯形棍用外径:410mm、内径:280mm、轮胎式扁平型辊用外径:420mm、内径:220mm、槽 R:60mm周速度:30RPM (向左旋转)对辊施加压力:23.5kg辊与旋转工作台之间的间隙:Omm试验时间:30分钟
石灰石供给量:+ / — 1500g/30分钟石灰石供给方法:连续供给螺旋进料方式温度、湿度:12°C 18°C、60% 89%试验中使用的石灰石粒径: 1mm3mm粒度分布(干燥30分钟后的测量值)
10目以上 46.0g 16目以上 44.0g
30目以上 9.0g
60目上Tr P0.5g在上述实验用粉碎机中，对朝向工作台外周的石灰石排出量、工作台内石灰石剩余量以及200目通过且235目以下的粒子占全部粉碎量的重量比例进行了调查。为了方便，在本实验中仅利用一个粉碎辊进行粉碎，在实际设备中则使用2个 4个辊，并设有用以捕集微粉的分级装置，因此显示出不同于实际设备中所得到的微粉粉碎量的数值，但由于使用相同的试验机，因此所获倾向的可靠性较高。在粒度测量过程中，30分钟的粉碎试验结束以后，正确地刮扫收集从工作台排出到捕集器8的所有石灰石，并且也同样正确地捕集残留于工作台内的石灰石。在对分别捕集到的石灰石的重量进行测量以后，从捕集到的石灰石的任意部位采集获取3种粒度测量用的样品。为了确保粒度测量结果的正确性，采用了 3种样品的平均值。进行了小型粉碎试验机的耗电量的测量。使用的电力测量器为日置电机株式会社制造的“CLAMP ON POWER HITESTER3168”。耗电量是在I秒的时间单位内测量所得数值的平均值，在本实验中测量了 30分钟内的平均值。本小型实验用粉碎机为3相220V，消耗电力为750W/H。测量耗电量的理由如下。虽然利用螺旋进料机朝碾磨机供给石灰石，但却频繁发生堵塞，从而在定量切取中产生变量。若供给量存在差异，则在200目以下的微粉粉碎量的简单的比较过程中无法获得正确结果，因此测量各试验粉碎中的耗电量，并以当时所获的200目以下的微粉粉碎量除上述耗电量所得的单位耗电量进行比较，由此确保正确性。测量30分钟的粉碎试验时间内的200目以下部分的全部粉碎量，并且测量该粉碎所需的耗电量(Wh)，以200目以下的全部粉碎量除测量所得的耗电量而得到的数值为单位耗电量，针对辊与工作台的破碎面的各种组合而求解上述数值并对该数值进行了比较。[比较试验结果]表I中示出了粉碎辊为梯形辊的情况下的结果。[表I]
权利要求
1.一种立式轧辊，该立式轧辊用作立式辊碾机的粉碎辊，并具有复合破碎面构造， 所述立式轧辊的特征在于， 辊破碎面包括主要进行微粉碎的主破碎面以及主破碎面以外的破碎面，主破碎面形成为光滑面，在主破碎面以外的破碎面形成有相对于辊周向成直角或以超过45°的角度倾斜的狭缝槽、或者形成有相对于辊周向以45°以下的角度倾斜的螺旋槽。
2.根据权利要求1所述的立式轧辊，其特征在于， 主粉碎面是显示出最大磨损量的2/3以上的磨损的区域的外周面。
3.根据权利要求1或2所述的立式轧辊，其特征在于， 该辊为梯形辊，粗径侧的外周面是光滑的主破碎面，细径侧的外周面是形成有相对于辊周向成直角的狭缝槽的原料夹入面。
4.根据权利要求1或2所述的立式轧辊，其特征在于， 该辊为梯形辊，粗径侧的外周面是光滑的主破碎面，细径侧的外周面是形成有从内侧朝外侧强行输送粉碎原料的排出方向的狭缝槽的原料移送面。
5.根据权利要求1或2所述的立式轧辊，其特征在于， 该辊为轮胎式凸型辊，中央粗径部的外周面是光滑的主破碎面，两侧细径部的外周面是形成有从内侧朝外侧强行输送粉碎原料的排出方向的狭缝槽的原料移送面。
6.根据权利要求1或2所述的立式轧辊，其特征在于， 该辊为轮胎式凸型辊，中央粗径部的外周面是光滑的主破碎面，两侧细径部的外周面是形成有从外侧朝内侧反向输送粉碎原料的刮扫回收方向的螺旋槽的原料移送面。
7.根据权利要求1或2所述的立式轧辊，其特征在于， 该辊为轮胎式扁平型辊，两侧细径部的外周面是光滑的主破碎面，中央粗径部的外周面是形成有从外侧朝内侧反向输送粉碎原料的刮扫回收方向的螺旋槽的原料移送面。
全文摘要
本发明提供一种立式轧辊，该立式轧辊用作在立式辊碾机中使用的粉碎辊(10)，将作为破碎面的辊外周面(12)区分为主要进行微粉碎的主破碎面(12A、22A、32A)以及作为主破碎面(12A、22A、32A)以外的破碎面的原料移送面(12B、12C、22B、32B)，并且将主破碎面(12A)形成为光滑面，将原料移送面(12B、12C、22B、32B)设为形成有相对于辊周向成直角或以超过45°的角度倾斜的狭缝槽(11B)、或者形成有相对于辊周向以45°以下的角度倾斜的螺旋槽(11A、21A、31)的面。根据该结构，无论原料种类如何都能够进行高效的微粉碎，且能够延长轧辊的使用寿命。
文档编号B02C15/04GK103108699SQ20108006821
公开日2013年5月15日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者河津肇 申请人:Ing商事株式会社