파쇄 및 광물 처리에서 마모 부품은 최소화해야 할 소모품이 아닙니다. 이는 재료 구성, 미세 구조 및 열처리가 전체 회로의 처리량, 운영 비용 및 제품 품질을 결정하는 정밀 엔지니어링 부품입니다. 고망간강 주철과 고크롬 주철 간의 선택은 분쇄기 마모 부품 선택에서 가장 중요한 재료 결정입니다. , 그리고 잘못하면 두 합금 제품군 간의 초기 가격 차이보다 가동 중지 시간, 조기 교체 및 생산 손실이 훨씬 더 많이 발생합니다.
이 가이드는 가장 중요한 네 가지 크러셔 마모 주조 카테고리에 대한 야금, 성능 특성, 선택 논리 및 조달 기준을 다루고 있습니다. 임팩트 크러셔 고크롬 주물 , 크러셔 고망간강 주물, 고크롬 주철 부품 및 조 크러셔 고망간강 조 플레이트 - 조 크러셔 설치에서 가장 많이 교체되는 마모 부품인 고정 조 플레이트에 특히 중점을 둡니다.
크러셔 마모 부품은 마모와 충격이라는 두 가지 메커니즘으로 인해 파손되며 이러한 메커니즘은 근본적으로 다른 재료 반응을 요구합니다. 단일 합금이 동시에 두 가지 모두에서 뛰어난 것은 없습니다. 이것이 바로 분쇄 응용 분야에 존재하는 충격 강도와 연마 경도의 특정 조합에 따라 마모 주물을 선택해야 하는 이유입니다.
연마 마모는 석영, 화강암, 현무암, 철광석, 슬래그 등의 단단한 광물 입자가 주조 표면에 대해 미끄러지거나 굴러가며 미세 홈을 갈아내고 거칠기 수준에서 재료를 제거할 때 발생합니다. 마모에 대한 주요 저항은 표면 경도입니다. 더 단단한 표면은 연마 입자 접촉 시 덜 변형되어 갈아낸 홈의 깊이와 단위 슬라이딩 거리당 변위되는 재료의 양을 줄입니다. 이것이 바로 경도가 58-68 HRC인 고크롬 주철이 순수 마모 환경에서 표준 고망간강(초기 경도 180-220 HBN, 약 15-20 HRC에 해당)보다 성능이 훨씬 뛰어난 이유입니다.
충격 마모는 암석 조각이 주조 표면에 속도로 부딪힐 때 발생하며, 취성 재료를 파손시키거나 연성 재료를 소성 변형시킬 수 있는 국부적인 응력 집중을 생성합니다. 높은 크롬 주철은 경도가 매우 높기 때문에 파괴 인성은 낮습니다. 고크롬철의 경우 3~8J, 고망간강의 경우 100~200J의 일반적인 샤르피 충격 값 - 반복적인 고에너지 충격으로 인해 균열 및 파손에 취약해집니다. 고망간강의 고유한 장점은 오스테나이트 미세 구조입니다. 반복되는 충격 하중 하에서 표면 가공은 주조 경도 180~220HBN에서 450~550HBN으로 경화되어 파괴 전파 없이 충격 에너지를 흡수하는 강하고 연성 코어로 뒷받침되는 단단한 표면층을 생성합니다.
이러한 가공 경화 메커니즘은 고망간강의 정의 특성이며 1882년 Robert Hadfield의 최초 특허 이후 130년 이상 조 플레이트 및 기타 고충격 파쇄기 마모 부품에 선택되는 재료로 남아 있는 이유입니다. 가공 경화가 발생하기 위한 중요한 요구 사항은 충격 응력이 재료의 항복 강도를 초과해야 한다는 것입니다. 충격 에너지가 낮은 응용 분야(연암의 미세 분쇄 또는 느린 조 크러셔 작동)에서 망간강 표면은 가공 경화 잠재력에 도달하지 못하고 더 단단하지만 부서지기 쉬운 대안에 비해 성능이 떨어집니다.
고크롬주철(HCCI)은 연마 마모가 지배적이고 충격 하중이 중간에서 낮은 분쇄기 응용 분야를 위한 최고의 내마모성 주조 재료입니다. 적절한 응용 분야에서 망간강에 비해 성능 이점은 미미하지 않습니다. 고크롬주철은 일반적으로 마모가 크고 충격이 적은 응용 분야에서 고망간강보다 마모 수명이 2~5배 더 깁니다. , 분쇄 작업의 경제성을 근본적으로 바꾸는 차이입니다.
고크롬 주철은 12~30%의 크롬 함량과 2.0~3.6%의 탄소 함량을 특징으로 하며, 열처리에 따라 마르텐사이트, 오스테나이트 또는 혼합물이 될 수 있는 금속 매트릭스에 내장된 단단한 크롬 탄화물(M7C3 유형)로 구성된 미세 구조를 생성합니다. M7C3 크롬 탄화물의 경도는 다음과 같습니다. 1,400~1,800HV — 석영(약 1,100HV)을 포함하여 일반적인 분쇄기 공급물에서 발견되는 대부분의 광물보다 단단합니다. 이러한 극도의 탄화물 경도는 HCCI의 내마모성의 주요 원천입니다.
미세구조 내 탄화크롬의 부피 분율은 탄소 및 크롬 함량에 따라 증가합니다. 고탄소, 고크롬 등급(3.0~3.5% C, 25~30% Cr)은 35~45%의 탄화물 부피 분율을 달성하여 최대 내마모성을 제공합니다. 저탄소 등급(2.0-2.5% C, 12-15% Cr)은 인성을 향상시키기 위해 내마모성을 일부 희생하므로 중간 정도의 충격에 더 적합합니다.
주조된 고크롬철은 적당한 경도를 지닌 오스테나이트 매트릭스를 가지고 있습니다. 열처리는 매트릭스를 마르텐사이트로 변형시켜 전반적인 경도를 극적으로 증가시키고 연마 접촉 하에서 탄화물 상을 지지하는 매트릭스의 능력을 향상시킵니다. 고크롬 철 분쇄기 주물의 표준 열처리 순서는 다음과 같습니다.
적절하게 열처리된 고크롬 주철은 58~68HRC의 전체 경도를 달성합니다. - 기존 방법으로는 가공이 불가능하고 고응력 연삭 및 슬라이딩 마모 조건에서 대체 철 주조 재료를 초과하는 내마모성을 제공하는 수준.
| 등급 | Cr 함량(%) | C 함유량(%) | 경도(HRC) | 충격 인성 | 기본 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|---|
| Cr12 HCCI | 11~14 | 2.0–2.8 | 56~62 | 보통 | 보조 크러셔 블로우 바, 중간 충격 적용 |
| Cr20 HCCI | 18~23 | 2.5–3.2 | 60~65 | 낮음-보통 | 임팩트 크러셔 블로우 바, VSI 로터 팁, 콘 라이너 |
| Cr26 HCCI | 24~28 | 2.8–3.5 | 62~68 | 낮음 | 마모성이 높고 충격이 적음: 슬래그 파쇄, 미세한 석회석 |
수평 샤프트 임팩터(HSI)와 수직 샤프트 임팩터(VSI) 모두 임팩트 크러셔는 마모 부품에 조 또는 콘 크러셔와 근본적으로 다른 하중 방식을 적용합니다. 두 표면 사이의 압축 분쇄 대신 충격 분쇄기는 암석을 고정된 모루로 또는 다른 암석 입자에 대해 고속으로 가속시킵니다. 충격 분쇄기의 마모 부품은 표면을 가로질러 미끄러지는 광물 입자의 고속 마모와 초당 25~55미터의 로터 팁 속도로 부딪히는 암석 파편의 반복적인 충격 하중을 동시에 견뎌야 합니다.
들어오는 암석을 타격하는 로터 장착 충격 요소인 블로우 바는 HSI 분쇄기에서 가장 마모가 심한 구성품이자 전체 기계에서 성능이 가장 중요한 주조물입니다. 블로우 바 재료 선택은 기계 및 공급 재료의 특정 작동 영역 내에서 충격 인성과 내마모성의 균형을 맞춰야 합니다.
브레이커 플레이트(충격 에이프런)는 블로우 바 가속 암석 파편이 HSI 크러셔에 부딪히는 고정 모루 표면입니다. 마모 메커니즘은 초기 타격 영역의 고속 충격과 파편이 에이프런 표면을 따라 방향을 바꾸면서 마모되는 슬라이딩 마모를 결합합니다. 고크롬 주철 Cr20 등급은 2차 및 3차 충격 파쇄용 브레이커 플레이트의 표준 소재입니다. 제어된 공급 크기는 최대 충격 에너지를 HCCI의 인성 범위 내 수준으로 제한합니다. 큰 이송을 사용하는 1차 분쇄의 경우 내마모성이 낮음에도 불구하고 마르텐사이트강 또는 망간강 에이프런이 더 안전한 선택입니다.
고망간강(Hadfield 강, 오스테나이트 망간강)은 조 크러셔 마모 부품, 선회형 크러셔 맨틀 및 오목면, 지속적인 고에너지 충격 하중이 주요 마모 메커니즘인 모든 크러셔 응용 분야의 주요 재료로 남아 있습니다. 적당한 초기 경도, 극도의 가공 경화 능력, 뛰어난 인성의 조합은 다른 어떤 내마모성 합금 제품군도 복제할 수 없는 성능 프로필입니다.
11~14% Mn 및 1.0~1.4% C(ASTM A128 등급 B)의 표준 Hadfield 강철 구성은 수십 년에 걸쳐 특정 분쇄 용도를 목표로 하는 수정된 구성을 갖춘 제품군으로 정제되었습니다.
주조된 망간강에는 합금을 심하게 취성화시키는 결정립계 탄화물 석출물이 포함되어 있어 사용 중에 파손되기 쉽습니다. 용체화 어닐링(1,000~1,100°C로 가열 및 물 담금질)은 이러한 탄화물을 오스테나이트 매트릭스에 용해시켜 완전한 오스테나이트 구조를 복원하고 인성을 최대화합니다. 부적절한 용액 어닐링은 서비스 중 조판 조기 파손의 가장 흔한 원인입니다. 이는 구매자가 고망간강 분쇄기 주물을 구매할 때 확인해야 하는 품질 사양입니다. 적절한 열처리의 핵심 지표는 수냉식 표면 외관(공랭식 아님), 온도에서 완전 흡수를 보여주는 기록된 시간-온도 데이터, 표준 등급에 대해 ASTM A128 최소 100J를 충족하는 샤르피 충격 값입니다.
조 플레이트는 조 크러셔 성능을 결정하는 마모 부품입니다. 조 크러셔에서는 두 개의 조 플레이트(고정식(고정식) 조 플레이트와 스윙식(이동식) 조 플레이트)가 암석이 부서질 때까지 압축되는 파쇄실을 만듭니다. 고정형 조 플레이트는 일반적으로 스윙 조 플레이트보다 빨리 마모됩니다. 이는 재료가 주로 압축되는 고정 표면이고 형상과 재료 품질이 제품 크기 분포, 처리량 및 조 플레이트 교체 간격을 직접적으로 결정하기 때문입니다.
조 플레이트의 주름진 표면(파쇄면을 가로지르는 능선과 골이 번갈아 나타남)은 종종 완전히 인식되지 않는 여러 기능을 수행합니다.
능선 피치(인접한 능선 피크 사이의 거리)는 일반적으로 대용량 사료를 처리하는 1차 분쇄기의 경우 50~100mm이고, 2차 용도의 경우 30~60mm로 줄어듭니다. 새 플레이트의 30-50mm 리지 높이는 유효 수명이 끝나면 거의 평평하게 저하됩니다. 리지 높이를 모니터링하는 것은 분쇄기에서 플레이트를 제거하지 않고도 남은 조 플레이트 서비스 수명을 평가할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법입니다.
제거된 고정 조 플레이트의 마모 공간적 분포는 단순한 재료 손실 기록이 아니라 파쇄 작업에 대한 진단 정보입니다. 일반적인 마모 패턴을 이해하면 다음 조 플레이트 세트의 수명을 연장하는 시정 조치가 가능합니다.
대부분의 조 플레이트는 역전이 가능하도록 대칭적으로 설계되었습니다. 즉, 플레이트를 180° 회전시켜 마모되지 않은 상부 부분을 마모가 심한 하부 분쇄 영역에 제공합니다. 사용 수명 중간 지점에서 조 플레이트를 체계적으로 반전시켜 전체 플레이트 수명을 30~50%까지 지속적으로 연장합니다. , 하부 구역에서 완전히 마모되어 폐기될 재료가 계속해서 유용한 서비스를 제공하는 낮은 마모 위치로 이동되기 때문입니다. 이 방법은 간단하고 재료비가 전혀 들지 않으며 분쇄기 작업자가 사용할 수 있는 가장 효과적인 단일 조 플레이트 수명 연장 방법입니다.
마모 주조 재료를 체계적으로 선택하려면 두 가지 적용 변수, 즉 공급 재료의 연마 경도(모스 경도 또는 실리카 함량으로 표시)와 분쇄 단계의 충격 에너지 수준에 대한 정직한 평가가 필요합니다. 서로에 대해 표시된 이 두 변수는 경험 법칙 권장 사항보다 더 안정적으로 합금 선택을 안내하는 선택 매트릭스를 정의합니다.
| 신청 | 사료재료 | 영향 수준 | 추천 소재 | 기대 수명 이점 |
|---|---|---|---|---|
| 조 크러셔 조 플레이트 - 하드 록 1차 | 화강암, 규암, 현무암 | 매우 높음 | Mn18 또는 Mn14Cr2 | 최고의 인성; 작업 강화 필수 |
| 조 크러셔 조 플레이트 - 연질/중간 암석 | 석회암, 사암 | 높음 | 표준 Mn13 또는 Mn14Cr2 | 좋은 균형; Cr 첨가로 초기 경도 향상 |
| HSI 블로우 바 — 2차/3차 | 석회석, 사이즈 피드 <100mm | 보통 | Cr20 HCCI | 3–5× 대 Mn13; 마모가 지배적입니다 |
| HSI 블로우 바 — 1차, 대형 피드 | 혼합된 암석, 부랑자 위험 | 매우 높음 | Mn13 또는 마르텐사이트강 | HCCI 골절 위험은 용납할 수 없습니다 |
| 콘 크러셔 맨틀/오목 | 단단한 연마암 | 보통–High | Mn14Cr2 또는 Mn18 | 내부 맨틀 표면에 중요한 가공 경화 |
| VSI 로터 팁 - 마모성이 매우 높음 | 실리카 모래, 화강암 | 보통 (high velocity) | Cr26 HCCI 또는 WC 인서트 | 로터 팁에 필요한 최대 경도 |
| 슬래그 분쇄기 - 높은 마모 | 용광로 슬래그, 철광석 | 낮음-보통 | Cr26 HCCI | 극도의 내마모성; 저충격 슈트 HCCI |
사용 중인 크러셔 마모 주조품의 성능은 지정된 합금뿐만 아니라 주조 품질, 열처리 실행 및 완성된 부품의 치수 정확도에 따라 달라집니다. 정확하게 지정된 Mn13으로 주조했지만 용액 어닐링이 부적절하면 서비스 첫날에 파손될 수 있습니다. ; 내부 수축 다공성이 높은 크롬 블로우 바는 예상 마모 수명에 도달하기 훨씬 전에 결함이 발생합니다. 합금을 지정하는 것은 필요하지만 충분하지는 않습니다. 주조 공정의 품질 보증도 마찬가지로 중요합니다.
각 금속 열로 주조된 테스트 쿠폰의 광학 방출 분광법(OES) 분석은 제공된 주조물이 지정된 합금 구성을 충족하는지 확인하는 표준 방법입니다. 검증할 핵심 요소와 허용 범위:
완성된 주조품의 경도 테스트는 열처리 적절성에 대한 가장 접근하기 쉬운 품질 검증을 제공합니다. 최소 경도 요구 사항 및 테스트 방법:
내부 다공성과 수축 공동은 분쇄기 마모 부품에서 가장 흔한 주조 결함이자 가장 위험합니다. 외부에서는 보이지 않지만 조기 파괴를 유발하는 응력 집중 지점으로 작용합니다. 분쇄기 주물에 적용할 수 있는 비파괴 검사 방법:
최고의 마모 주조 사양은 올바른 설치 관행, 체계적인 마모 모니터링 및 주조의 치명적인 실패나 분쇄기 구조의 손상 위험 없이 재료 활용도를 최대화하는 교체 일정과 결합될 때만 완전한 가치를 제공합니다.
너무 이르거나(남은 재료 낭비) 너무 늦거나(분쇄기가 파손될 위험이 있음) 적절한 시간에 조 플레이트와 블로우 바를 교체하려면 체계적인 모니터링 접근 방식이 필요합니다. 권장되는 모니터링 방법: