KR930004835Y1 - 분쇄기용 파쇄면부재 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분쇄기용 파쇄면부재

제1도는 본 고안의 기본 구성을 롤에 대해 도시한 사시도.

제2a도 및 b도는 본 고안의 구성에 의해 발생하는 작용을 도시한 단면도.

제3도 및 제4도는 본 고안의 구성의 변화를 롤에 대해 도시한 사시도.

제5도 및 제6도는 내마모성 블럭 및 스페이서 블럭의 각 변화를 도시한 단면도.

제7a도 및 b도는 링형 롤 밀의 롤 마모 상황을 도시한 롤의 공단측면도.

제8a도는 본 고안의 실시예의 확인 시험에 사용한 롤의 구조를 설명하는 단면도.

제9a도 내지 제9d도는 각종 분쇄기에 있어서의 파쇄면 부재의 조합 구조를 개략적으로 도시한 사시도.

제10도는 종래의 대책을 나타낸 파쇄면 부재를 롤에 대해 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내마모성이 높은블럭(내마모성 블럭)

2 : 내마모성이 낮은 블럭(스페이서 블럭)

a, b : 파쇄면 A, B : 파쇄면 부재

본 고안은 파쇄면과 파쇄면 사이에 재료를 물려 분쇄하는 형식의 분쇄기에 사용되는 파쇄면 부재에 관한것이다.

이 형식의 분쇄기로서는 예를 들면 롤 분쇄기, 원추형 분쇄기, 릴형 롤 밀, 수직형 롤러 밀, 에지 런너등이 있다. 파쇄면 부재라함은 이와 같은 분쇄기에 있어서 파쇄면을 구성하는 롤, 롤러, 테이블 라이너 등을 말하며, 본 명세서에는 A,B로 나타낸다. 또, 파쇄면 부재(A)에 구비된 것에 대해서는 a, 파쇄면 부재(B)에 구비된 것에 대해서는 b로 각각 나타낸다.

종래부터 철광석, 석탄, 코오크스, 흑연, 전로 슬래그, 고로 슬래그, 석회석, 클링커, 암석등의 각종 재료는 롤 분쇄기, 원추형 분쇄기, 링형 롤 밀, 수직형 롤러 밀등에 의해 분쇄되고 있다.

이들 분쇄기의 분쇄 원리를 제9도를 참조하여 이하에 설명한다.

* 롤분쇄기 제9b도에 도시한 바와 같이, 파쇄면인 원통면을 갖는 한쌍의 롤이 회전하고, 양 롤 사이에서 재료를 압축과 전단에 의해 분쇄한다.

* 원추형 분쇄기 제9b도에 도시한 바와 같이, 원추형상의 외면을 갖고 자전하면서 선회하는 파쇄면 부재로서의 맨틀(A)과 도치된 원추형상의 파쇄면인 내면을 갖는 고정 원추형 케이블링 사이에 형성되는 파쇄 공간에서 재료를 압축 전단에 의해 파쇄한다.

* 링형 롤 밀 제9c도에 도시한 바와 같이, 파쇄면(a)를 갖는 2내지 6개의 파쇄면 부재 롤을 고속도로 회전시켜 그 원심력으로 롤을 파쇄면(b)을 갖는 파쇄면 부재(B)에 밀어붙임으로써 그사이에서 재료를 분쇄한다.

* 수직형 롤러 밀 제9d도에 도시된 바와 같이, 파쇄면(a)을 갖는 파쇄면 부재(A)로서의 테이블이 회전되고, 파쇄면(b)을 갖는 두개의 파쇄면 부재(B)가 분쇄 테이블상에 가압되고, 분쇄 테이블의 중심 부근에 낙하된 재료가 원심력으로 압출되는 동안 테이블과 롤러인 파쇄면 부재(B)에 의한 압축, 충격, 전단 작용에 의해 분쇄된다. 분쇄롤러나 분쇄 테이블은 원통면이나 평면에 한정되지 않고, 링형 홈을 갖는 테이블 라이너와 그 홈내에 들어가는 링형 롤러의 조합도 있다.

그런데, 이들 어느 분쇄기에 있어서도 단위 시간당 생산량을 증대시키기 위해 필요한 조건의 하나를 들면, 파쇄면 부재(A,B) 사이(예를 들면 롤러와 테이블 라이너 사이, 롤과 링사이, 맨들과 원추형 케이블링 사이등)에 재료를 맞물리기 쉽게 하는 상황을 만드는 것이다.

링형 롤 밀을 예로들면, 재료 종류에 따라서는 신품인 롤을 사용하기 시작한 때에 재료의 분쇄 효율이 나빠지는 일이있다. 이는 롤의 파쇄면(a) (원통면)이 평활면이기 때문에 재료의 맞물림이 나쁘기 때문이다. 그러나, 잠시 사용하여 롤에 파형 마모가 생기기 시작하면 분쇄 효과가 상승되는 일이 자주 일어난다. 이점에 있어서, 분쇄 효율을 높이는 수단으로서, 롤의 파쇄면(a)에 처음부터 제10도에 도시한 줄무늬형 돌기(4)를 부여하는 방법이 종래부터 사용되고 있다. 이와 같은 수단은 링형 롤 밀의 롤에 한정되지 않으면, 롤 분쇄기의 롤에도 파형이나 치형을 부여하는 형태로 채용되고 있다. 또, 원추형 분쇄기에도 맨틀 표면에 치형을 부여한 것이 있으며, 수직형 롤러 밀의 롤러나 테이블 라이너 등에도 몇줄의 줄무늬형 돌기를 부여한 것이 있다.

처음부터 분쇄면(a,b)에 줄무늬형 돌기(4)를 제공하면, 분쇄 개시점부터 분쇄 효율이 증가하고 단위시간당 생산톤수를 증가시키는 효과가 있다. 이는 돌기가 원료의 맞물림을 양호하게 하는 작용을 내기 때문이라 생각된다.

그러나, 파쇄면(a,b)에 제공된 줄무늬형 돌기(4)의 높이가 높으면, 진동이나 소음의 발생 원인이 되므로 줄무늬형 돌기(4)의 높이는 저절로 제한된다. 그때문에, 줄무늬형 돌기(4)가 사용 개시후 곧바로 마모되어, 분쇄 효율의 증대에 이렇다할 효과를 부여할 수 없는 실정이다.

근래에, 분쇄기의 동력 비용이나 소모부재의 비용, 또는 그 교환을 위해 소비되는 인건비의 증가 등에 의해 분쇄 비용이 현저히 상승하였다. 값 비싼 재료를 분쇄하는 경우는 그 높은 부가가치에 의해 높은 비용을 흡수할 수 있으나, 일반적으로 분쇄되는 재료는 값싼 것이 많고, 이와 같은 재료로는 단위 시간당 생산량을 증대시키는 이외에 높은 분쇄 비용을 흡수할 수 있는 수단이 없는 실정이다.

본 고안의 목적은 이러한 상황에 비추어, 사용개시후 신속하게 분쇄 효율이 증가하고, 그후 내마모 기간이 종료할때까지 장기간에 걸쳐 그 고분쇄 효율이 계속 유지되는 파쇄면 부재를 제공하는 것이다.

본 고안의 파쇄면 부재의 기본 구성을 롤 분쇄기, 링형 롤 밀등에 사용되는 롤을 예로들어 제1도에 의해 설명한다. 재료는 한쪽이 파쇄면 부재(A)인 롤과 다른 한쪽의 파쇄면 부재(B)(도시되지 않음) 사이에서 맞물려 분쇄된다.

파쇄면(a)상에서의 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)는 롤의 원주방향이다.

본 고안의 롤에서는 도시한 바와 같이 그 적어도 표층 부분에 내마모성이 다른 2종류의 블럭(1,2)이 파쇄면(a)상에서 재료가 맞물려들어가는 방형(X), 즉 롤 주위 방향으로 교대로 배열된다.

블럭(1)보다 클럭(2)의 내마모성이 약하다고 가정하여 본 고안의 롤러로 재료 분쇄를 행하면, 제2a도에 도시한 바와 같이 사용 개시후 잠시 시간이 경과하면 내마모성이 낮은 블럭(2)의 정점부 파쇄면은 내마모성이 높은 블럭(1)보다 신속히 마모를 일으키고, 도면에 도시한 깊이(ℓ)의 요부를 자연 발생적으로 일으킨다.

이와 같은 상황에 이르면 재료의 맞물림이 좋아지며 분쇄 효율이 급격히 개선되고, 그후 내마모성이 높은 블럭(1)이 사용한계까지 마모될 동안 동일 수준의 생산 효율이 계속 유지된다.

즉, 일단 소정깊이(ℓ)의 오목부가 형성되면 내마모성이 높은 블럭(1)의 마모진행분 만큼, 내마모성이 낮은 블럭(2)의 정점부가 마모되므로 상기 깊이(ℓ)는 항상 동일 깊이를 유지하는 것이다.

이 오목부는 자연 발생적으로 생기고 오목부가 생긴 상태는 소위 잘맞는 상태이므로 소음이나 진동을 발생시키는 요인이 되는 일은 적다.

이하의 설명에 있어서, 내마모성 블럭(1)이라 함은 상기 블럭(1,2)중 내마모성이 높은 블럭(1)을 가리키며, 스페이서 블럭(2)이라 함은 내마모성이 낮은 블럭(2)을 가리킨다.

이하, 본 고안의 실시의 변화를 기본사항, 내마모성 블럭, 스페이서 블럭, 크기등에 대해 상술하고, 아울러 실시예도 서술한다.

[기본사항]

내 마모성 블럭(1)과 스케이서 블럭(2)의 배열은 제1도에 도시된 바와 같이, 파쇄면 부재(A,B)의 표층부분에 존재하는 것을 기본으로 하지만, 중간부분까지 도달하여도 좋으며, 또 제3도에 도시된 바와 같이, 파쇄면부재(A,B)의 전체에 형성해도 좋다. 비용면에서는 고가의 내마모성 블럭(1)의 양을 감소시킬 수 있는 표층부분에 한정하는 것이 바람직하다.

파쇄면부재(A,B)가 롤러인 경우는 상술한 바와 같이 롤주위면 주위방향이 파쇄면(a,b)상에서의 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)이 되며, 블럭(1,2) 또한 상기 롤 주위면 주위 방향으로 교대로 배열된다. 원추형 분쇄기에 있어서의 맨틀과 원추형 케이블링, 링형 롤 밀에 있어서의 링, 수직형 롤러 밀에 있어서의 롤러와, 제9도에 도시된 바와 같이 파쇄면(a,b)(주위면)의 주위 방향이 파쇄면(a,b)상에서의 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)이 되며, 이 방향으로 교대로 블럭(1,2)이 배열되지만 수직형 롤러밀에 있어서의 테이블에서는 파쇄면(a)(평면)의 주위방향이 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)이 되고, 블럭(1,2)도 이 방향으로 교대로, 말하자면 방사상으로 배열된다.

블럭(1,2)을 교대로 배열하는 경우, 제1도에 도시된 바와 같이, 그 배열 방향(Y)은 파쇄면(a,b)상에서의 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)과 완전히 일치할 뿐 아니라, 제4도에 도시한 바와 같이, 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)에 대해 각도 θ를 가질수도 있다. 이 경우, θ는 45도 이하가 바람직하다. θ가 45도를 넘으면 재료분쇄효율이 반대로 저하하고, 초기의 목적이 달성되지 않는 동시에 파쇄면부재(A,B)사이에 전단력이 작용하고 혼합 능력을 증가하게 된다.

블럭(1,2)의 교대 배열 구조는 후술하는 실시결과(제8도)에 도시된 바와 같이, 마모가 현저한 부분에 선택적으로 채용되어도 좋으며, 오히려 이러한 방법이 합리적인 경우가 많다.

[내마모성블럭]

내마모성 블럭(1)이라 함은 파쇄면 부재(A,B)의 표층부분에 사용되어 내마모성을 나타내는 재질의 블럭을 말하며 예를 들면 세라믹, 고크롬 주철, 초경합금, 각종 공구장, 서어멧(cermet)계 합금등으로 이루어지는 블럭이다.

이와 같은 블럭(1)은 제2a도 및 2b도에 도시된 바와 같이 미리 성형한 것을 스 페이서 블럭(2) 사이에 형성되는 홈에 접착제, 땜납, 볼트, 기타 기계적 수단 등을 사용하여 끼워도 좋으며, 또는 홈에 내마모성 금속의 용탕을 주조하여 경화 금속을 형성하거나 제5도에 도시된 바와 같이 각종 용접 패딩(padding 플라즈마 분말 피복용접을 포함)으로 경화 용착 금속을 형성한 것이라도 좋다.

이 경우, 실용적으로는 용접 경화 패딩법이 가장 적합하다. 그 주된 이유는 재료에 알맞은 경화 합금의 선택이 용이하다는 것, 또 용접 패딩법에서는 경화 합금의 일부에 편마모를 발생해도 용이하게 용접 패딩보수가 가능한 등 작업성이 매우 용이하다는 것, 그리고 유지 보수가 간편하다는 등의 장점이 다른 방법에 비해 많이 있다는데 있다.

주조나 용접 패딩의 경우, 스페이서 블럭(2)으로 격리된 경화 금속이 용융되어 스페이서 블럭(2)을 관통하여 일체화되어 버리는 일을 피해야 한다. 용탕이 용입되면 본 고안의 기본 구성이 실현 불가능하게 된다. 또, 스페이서 블럭(2)의 용입선(5)은 가능한한 일정하게 하고, 불규칙한 선을 부여하지 않게 하는 것이 바람직하다.

내마모성 블럭(1)의 내마모성은 파쇄면 부재(A,B)의 수명을 실질적으로 지배한다.

[스페이서 블럭]

스페이서 블럭(2)은 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 파쇄면 부재(A,B)의 기질부분(3)에 기지 부분(3)과 동일한 재료를 형성하는 경우 이외에, 제6도에 도시된 바와 같이, 기질 부분(3)에 대해 별도의 것을 용접, 땜납, 접착제나 기타 기계적 접합법에 의해 부착하는 것도 가능하며, 또 각종 표면경화 패딩 용접이나 플라즈마 분말 용접 패딩, 용사 패딩등으로 형성하는 것도 가능하다.

후자인 별도의 접합의 경우는 스페이서 블럭(2)의 재질을 기질부분(3)의 재질에 대해 변화시킬 수 있어서 (예를 들면 SKD 6공구강, 고속도강 평 바아 등으로)내마모성 블럭(1)의 내마모성 차이 조정이 용이해진다.

내마모성 블럭(1)과 스페이서 블럭(2)의 내마모성 차이가 작으면 양자시이에 형성되는 요부가 작아서 재료의 맞물림 효율이 적게되며, 반대로 큰 경우는 현저한 오목부를 발생시켜 재료의 맞물림 효율을 높이지만, 반면 소음이나 진동을 생기게 하는 원인이 된다. 따라서 스페이서 블럭(2)의 내마모성은 후술하는 마모계수의 역수로 평가하여 내마모성 블럭(1)의 내마모성의 10내지 90%감소까지 가능하다.

[치수(제2도참조)]

내마모성 블럭(1) 및 스페이서 블럭(2)의 높이 H, 환언하면 이를 배열하는부분의 두께는 3mm이상이 바람직하다.

3mm미만에서는 이미 재질 여하에 불구하고 파쇄면(a,b)의 장기수명 확보가 곤란해진다. 그러나 H가 커지면 파쇄면 부재A,(B) 전체에서 차지하는 내마모성 블럭(1)의 비율이 증가하고, 비용이 높아지므로, 60mm이하로 억제하는 것이 바람직하다.

양블럭(1,2)의 정점부 파쇄면은 사용전 상태에 있어서 평탄한 면일 것을 기본으로 하지만 약간 높이의 차가 있어도 사용개시와 함께 스페이서 블럭(2)이 마모하고 소정 오목부를 생기게 하므로 특히 큰 문제가 되지는 않는다.

스페이서 블럭(2)의 폭(w')은 내마모성 블럭(1)의 폭(W)보다 작은 것이 바람직하다. 이는 w'가 W를 초과하면 내마모성 블럭(1)을 설치한 것이라는 의미가 희박해져 분쇄면 부재(A,B)의 내구성을 저하시킨다. 또 진동, 소음도 문제화 된다. 다만, w'가 W에 대해 극단적으로 작으면, 재료의 맞물림성을 향상시키는 효과가 적어진다. w'의 바람직한 범위는 0.1×W 내지 1.0×W이다.

w'및 W는 또 당연한 일이지만 재료 크기에 따라서도 변경된다. 즉, 재료 크기가 작으면, w'및 W모두 필연적으로 좁아지고, 재료의 맞물림을 바람직한 상태로 조정하여야 한다.

마모에 의한 요부는 재료의 맞물림 상태를 양호하게 하는 한편, 그 깊이가 크면 진동이나 소음의 발생 원인이 된다.

본 고안자들의 조사에 따르면 0.5mm 미만에서는 맞물림에 주는 효과가 적고 15mm를 넘으면 진동, 소음을 발생시킬 가능성이 커진다. 이 요부는 주로 내마모성 블럭(1)과 스페이서 블럭(2)의 내마모성 차에 지배되지만 스페이서 블럭(2)의 폭(w')에 의해 영향도 받는다. 따라서 바라는 깊이(ℓ)를 얻기 위해서는 내마모성 차와 블럭의 폭의 쌍방이 조정되어야 한다.

[실시예]

제7a도 및 제7d도는 흑연 분쇄용으로 사용되고 있는 링형 롤 밀의 롤의 사용전, 사용후의 치수를 도시한 것이다.

롤 재질은 JIS-ScMnH11 종류의 14%망간 강이 사용되고 있으나 그 수명은 약 4개월 정도이다. 이 사이의 상황은 다음과 같다.

새로운 롤을 사용하기 시작하여 약 20일을 경과하기까지는 분쇄 효율이 나쁘고 그 분쇄량은 약 7톤/H 이지만 약 20일을 경과하면 분쇄 효율이 점차 증가하고, 최소 14톤/H가 되며 약 2배의 분쇄 효율을 나타내었다.

이는 새로운 것일 때의 롤이 평활면을 갖기 때문에 재료의 맞물림이 나쁘고, 20일간 정도 경과하면 롤 표면에 불균일 마모를 발생하고, 파상 표면이 되어 원료 맞물림이 개선되고, 단위시간당 분쇄량이 증대하는데 따른 것이다.

그러나 4개월 정도 경과하면, 제7b도에 도시된 바와 같이 마모가 큰 폭으로 진행하고, 특히 롤러의 폭방향 중앙부에서 최대 20mm깊이의 편마모를 발생하고, 분쇄 효율이 현저히 저하하고, 롤 양당에서는 충분한 두께가 남아있는데도 불구하고 교환을 하기 어렵다.

상기 실험에 대해서 본 고안은 상기 분쇄 롤에 적용하고 초기 생산 효율의 상승과 사용 수명 연장에 끼치는 효과에 대한 확인 실험을 행하였다.

즉, 제8a도 및 제8b도에 도시된 바와 같이, 롤 주위면의 주위 방향으로 20 내지 25mm의 간극으로 손용접에 의해 용착 금속인 스페이서 블럭(2)을 패딩하고, 높이 5 내지 6mm, 폭 5내지 8mm의 직사각형 단면 형상으로 하고, 그라인더로 마무리한 후, 그 사이에 내마모성 블럭(1)으로서 상기 용착 금속으로부터 내마모성이 우수한용착 금속을 비이드로 만들었다. 표1에 이때에 사용된 용접봉의 성분 조성, 경도, 내마모성을 표시한다. 내마모성은 마모계수(SS 41의 마모량을 100으로 한 경우의 마모량)로 표시되어 있다. ABRASODUR - 16은 마모계수가 2.0이므로, SS41의 50배의 내마모성을 갖고, ABRASODUR - 43은 상기 16배에 다시 4배의 내마모성을 갖게 된다.

또 롤러는 폭방향으로 중앙부에서 집중적으로 마모를 발생하므로, 마모를 일으키지 않는 양측 10 내지 15mm폭의 부분을 남기고, 그 내측에 내마모성 블럭(1)과 스페이서 블럭(2)을 배열하는 것으로 하고 있다. 또한, 마모계수에 대해서는 어디까지나 실험실에 있어서의 연마모 시험치에 의한 상대마모 비교치이며, 실제 시공하는 경우에 어느 정도 서로 다른 것은 물론이다.

[표 1]

이렇게 구성된 롤을 사용하였더니 분쇄작업을 개시하고 약 3일 경과후에 오목부의 깊이(ℓ)는 3내지 5mm(평균 4mm)로 되고 분쇄 효율은 14톤/H로 상승하였다. 또 그 사용수명은 종래의 4개월에서 8개월이 되며 그 사이에 오목부의 깊이(ℓ)는 평균 4mm로 유지되고 생산 효율은 계속 14톤/H로 유지되었다. 또, 소음이나 진동은 전혀 문제되지 않았다.

이상 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 고안의 파쇄면 부재는 그 적어도 표층부분에 내마모성이 다른 두 종류의 블럭을 교대로 배열하고 내마모성이 약한 블럭에 자연 발생적으로 오목부를 형성시키고, 재료의 맞물림 상태를 양호하게 하는 것으로, 파쇄면 부재 그 자체의 수명은 내마모성이 높은 블럭에 지배되므로 파쇄면 부재는 전체로서 극히 높은 내구성을 나타내게 되며, 또 그동안 오목부는 양 블럭의 내마모성의 차에 따라 일정하게 유지되므로 사용 기간 전체에 걸쳐서 양호한 분쇄 효율을 유지하며, 또 상기 오목부는 자연 발생적으로 형성되므로, 오목부 때문에 소음이나 진동을 발생시키는 일도 극히 적다.

Claims (6)

1. 파쇄면(a)과 파쇄면(b)과 파쇄면(b)사이에 연속적으로 재료를 맞물려 분쇄해가는 분쇄기의 파쇄면 부재(A,B)에 있어서, 적어도 표층부분에 내마모성이 다른 두 종류의 블럭(1,2)이 상기 파쇄면(a,b)상에서 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)으로 교대로 배열되어 있고, 내마모성이 낮은 블럭(2)의 폭(w')은 내마모성이 높은 블럭(1)의 폭(W)에 대하여 0.1xW 내지 1.0XW를 만족하고, 또한 사용시의 마모에 따라 내마모성이 낮은 블럭(2)에 발생하는 오목부의 깊이(ℓ)가 0.5 내지 5mm로 구성되도록 양 블럭의 내마모성 및 깊이가 설정되는 것을 특징으로 하는 분쇄기용 파쇄면 부재.
2. 제1항에 있어서, 블럭(1,2)의 배열 방향(Y)은 파쇄면(a,b)상에서 재료가 맞물려 들어가는 방향(X)에 대해 평행, 혹은 45도 이하의 각도(θ)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 분쇄기용 파쇄면 부재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내마모성이 높은 블럭(1)은 미리 성형된 블럭으로서 내마모성이 낮은 블럭(2) 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 분쇄기용 파쇄면 부재.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내마모성이 높은 블럭(1)은 내마모성이 낮은 블럭(2)사이에 패딩용접, 용사패딩 또는 주조함에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분쇄기용 파쇄면 부재.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내마모성이 낮은 블럭(2)은 파쇄면부(A,B)의 기질부분(3)과 일체로 된 것을 특징으로 하는 분쇄기용 파쇄면 부재.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내마모성이 낮은 블럭(2)은 파쇄면 부재(A,B)의 기질 부분(3)과 별도의 부재로서, 파쇄면 부재(A,B)의 기질부분(3)에 고착되어 있는 것을 특지응로 하는 파쇄면 부재.