材料破砕: 可動コーンライナー(マントル)と連動して、材料(鉱石、岩石)に圧縮力とせん断力を加え、目的の粒子サイズに縮小します。
摩耗保護: 上部フレームが研磨材と直接接触するのを防ぎ、フレームの耐用年数を延ばし、メンテナンスコストを削減します。
材料ガイダンス: テーパー状または段状の内面を介して粉砕室に材料を導き、均一な分散と効率的な粉砕を保証します。
製品サイズの管理ライナーの内部プロファイル(平行部、凸部、凹部など)は、最終製品の粉砕ギャップと粒度分布に直接影響します。
ライナー本体: 主構造は高クロム鋳鉄(例:Cr20~Cr26)またはマルテンサイト鋼(例:12Cr13)製で、厚さは50~150mmです。外面は上部フレームにフィットするように機械加工され、内面は耐摩耗性プロファイルを備えています。
インナーウェアプロフィール: 破砕効率を最適化するために特別な形状で設計されています。
平行セクション:一定の粉砕ギャップを維持し、均一な微粒子を生成します。
段差または溝のある表面:材料のグリップ力を高め、滑りを軽減し、粗粉砕に適しています。
テーパー角度: 通常、垂直軸に対して 15°~30° で、材料の流量と破砕力の分布を決定します。
取り付け機能:
ダブテール溝: 外側の縦方向の溝が上部フレームの対応する突起と噛み合い、ライナーを回転力から保護します。
ボルト穴: ライナーをフレームに固定し、軸方向のずれを防ぐボルト用の、上端/下端近くの円周方向の穴。
位置決めピン: ライナーをフレームに位置合わせし、内側のプロファイルが適切に配置されるようにする小さな突起または穴。
補強リブ: ライナー本体を強化し、衝撃荷重時の変形を軽減する外側の放射状リブ(厚さ10~30mm)。
トップフランジ: 上端の放射状のエッジが供給ホッパーと重なり、ライナーとフレームの間の材料の漏れを防ぎます。
材料の選択:
高クロム鋳鉄(Cr20Mo3)は、優れた耐摩耗性(硬度HRC 60以上)と衝撃靭性(15 J/cm²以上)を有するため、好まれています。化学組成は、マトリックス中に硬質クロム炭化物(M7C3)を形成するため、C 2.5~3.5%、Cr 20~26%、モ 0.5~1.0%に制御されています。
パターンメイキング:
木材、発泡材、または3Dプリント樹脂を用いて、ライナーの内面形状、外面、取り付け部、リブを再現した実物大の型紙を作成します。鋳鉄の冷却収縮を考慮して、1.5~2.5%の収縮許容値を加えます。
成形:
樹脂結合砂型を作製し、ライナーの外面を形成するためのパターンを配置します。耐火物でコーティングされた砂型で内面の摩耗プロファイルを形成し、テーパー角度と溝の寸法精度を確保します。
溶かして注ぐ:
鋳鉄は、収縮欠陥を避けるために炭素当量(CE = C + 0.3(シ + P)≤4.2%)を厳密に制御しながら、誘導炉で1450〜1500°Cで溶解されます。
鋳込みは、鋳物に多孔性を引き起こす可能性のある乱流を発生させることなく鋳型のキャビティを満たすために、取鍋を使用して 1380 ~ 1420°C でゆっくりとした一定の流量で実行されます。
冷却とシェイクアウト:
鋳型は熱応力を低減するために24~48時間冷却され、その後、振動によって鋳片が除去されます。残留砂はショットブラスト(G25鋼グリット)で除去され、表面粗さはRa50~100μmに達します。
熱処理:
溶液アニーリング鋳物は950~1050℃に加熱され、2~4時間保持された後、空冷されて炭化物が溶解し、組織が均質化されます。
オーステンパリング250~350℃の油中で焼入れし、続いて200~250℃で焼戻しを行うことでマトリックスをマルテンサイトに変態させ、靭性を維持しながら硬度HRC60~65を実現します。
荒加工:
鋳造ライナーはCNC垂直旋盤に取り付けられ、外面、上フランジ、ボルト穴の位置を1~2mmの仕上げ代を残して加工します。主要寸法(外径、テーパー角度など)は±0.5mmの精度で管理されています。
取り付け特徴加工:
CNC フライス盤を使用して、深さの許容範囲 (±0.1 んん) と均一な間隔で外面に蟻継ぎ溝がフライス加工され、フレームの突起部としっかりとフィットします。
ボルト穴はクラス 6H の許容差でドリル加工され、タップ加工されています。ライナーの軸に対する位置精度 (±0.2 んん) が確保されているため、ボルトの応力集中を防止できます。
内面プロファイル加工:
内面摩耗面は、大まかな形状に荒削りされた後、CNCグラインダーとコンタリングツールを用いて仕上げ研磨されます。表面粗さはRa3.2μmに制御され、材料の流れを最適化し、摩耗を低減します。
テーパー角度はレーザー スキャナーを使用して検証され、設計と一致していることを確認します (許容範囲 ±0.1°)。これにより、移動するコーンとの正しい破砕ギャップが維持されます。
表面処理:
保管中の腐食を防ぐため、外面(フレームと接合する面)には防錆塗料が塗布されています。
内部の摩耗面にはショットピーニング(0.3~0.8 んん のスチールショットを使用)を施して圧縮応力を誘発し、疲労耐性を向上させることができます。
材料試験:
化学組成分析(分光分析)により、鋳鉄が基準を満たしていることが確認されます(例:Cr20Mo3:Cr 20~23%、C 2.8~3.2%)。
金属組織分析では、炭化クロム(体積率 ≥ 30%)の分布とマトリックス構造(マルテンサイト、パーライト ≤ 5%)を確認します。
機械的特性試験:
硬度試験 (ロックウェル) により、内面の硬度が HRC 60 以上であることを確認します。また、コアの硬度をチェックして、均一な熱処理 (靭性については HRC 55 以下) を確認します。
衝撃試験(シャルピーVノッチ)では室温での靭性を測定し、衝撃による破損に耐えるには12 J/cm²以上が必要です。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、外径 (±0.2 んん)、内側プロファイル (キャド モデルからの偏差 ±0.1 んん)、テーパー角度 (±0.1°) などの主要な寸法を検査します。
テンプレート ゲージは、内部の摩耗プロファイルが設計と一致していることを確認し、移動するコーンとの適切な破砕ギャップを確保します。
非破壊検査(非破壊検査):
超音波検査(ユタ州)は、ライナー本体の内部欠陥(収縮孔、亀裂など)を、φ3 mmのサイズ制限で検出します。
磁粉探傷試験 (MPT) では、ダブテール溝とボルト穴の表面の亀裂が検査され、長さが 0.2 んん を超える亀裂は不合格となります。
摩耗性能試験:
乾燥した砂/ゴムホイール装置 (ASTM G65) を使用した加速摩耗試験では、重量損失を測定します。Cr20 ライナーでは、≤0.5 g/1000 サイクルが必要です。
ベンチテストでは、可動コーンを備えたライナーを取り付け、10 トンの標準鉱石を粉砕します。テスト後の検査では、欠けや剥がれがなく、均一な摩耗が見られます。