KR100600036B1

KR100600036B1 - 내마모 특성이 우수한 조 플레이트

Info

Publication number: KR100600036B1
Application number: KR1020040109343A
Authority: KR
Inventors: 박재현; 이중주; 김영섭
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-13
Also published as: KR20060070748A

Abstract

본 발명은 내마모 특성이 우수한 조 플레이트(Jaw Plate)에 관한 것으로 특히, 조 크러셔(Jaw Crusher)에 사용되는 조 플레이트의 제조 시 종래의 고망간(Hi-Mn) 재질 위에 바나듐, 니오븀 또는 티타늄이 함유된 고크롬계(Hi-Cr) 육성용접층을 형성시켜, 충격특성의 저하를 방지하는 동시에 내마모성을 향상시킬 수 있는 조 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 갖는 본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트는, 중량%로 탄소(C):2.0~4.5%, 망간(Mn):1.5% 미만, 실리콘(Si):0.8% 미만, 크롬(Cr):30~38%, 몰리브덴(Mo):4~6%, 텅스텐(W):5~8%로 구성되고, 여기에 니오븀(Nb):1~3%, 바나듐(V):1~3% 및 티타늄(Ti):1~3%로 이루어지는 그룹 중 적어도 1종 이상이 추가로 함유되며, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 구성되어 제조되는 것을 특징으로 한다.

내마모 특성, 조 플레이트, 크러셔, 광석 파쇄, 고망간, 고크롬, 육성용접, 니오븀, 바나듐, 티타늄

Description

내마모 특성이 우수한 조 플레이트{A Jaw Plate with Imporved Wear Resisitance}

본 발명은 내마모 특성이 우수한 조 플레이트(Jaw Plate)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광산 등의 광석 파쇄용 조 크러셔(Jaw Crusher)에 사용되는 조 플레이트의 제조 시 종래의 고망간(Hi-Mn) 재질 위에 바나듐, 니오븀 또는 티타늄이 함유된 고크롬계(Hi-Cr) 육성용접층을 형성시킴으로써, 충격특성의 저하를 방지하는 동시에 내마모성을 향상시킬 수 있는 조 플레이트에 관한 것이다.

일반적으로, 광산 등의 원석을 200~350㎜ 정도로 파쇄하는 것을 조쇄기(粗碎機:1차 파쇄용)라 하고, 이를 다시 5~20㎜ 정도로 파쇄하는 것을 중쇄기(中碎機:2차 파쇄용)라 하며, 이 보다 더 작게 부수는 것을 분쇄기(粉碎機)라고 한다.

상기 조쇄기에는 조 크러셔(Jaw Crusher), 자이러토리 크러셔(Gyratory Crusher)나 더블 롤 크러셔(Double Roll Crusher) 등이 있으며, 이들은 주로 압쇄작용(壓碎作用)을 이용하여 원석을 파쇄하게 된다.

상기한 조쇄기 중 가장 많이 이용되고 있는 조 크러셔는 V자형의 파쇄부로 구성되는 2매의 조 플레이트(Jaw Plate)로 이루어지되, 그 중 1매는 고정되고 나머지 1매가 가동되면서 파쇄작용을 하게 된다.

상기한 조 크러셔의 소모품인 조 플레이트는 탄소(C), 망간(Mn), 실리콘(Si), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지되, 주로 망간(Mn)이 12~13% 정도 함유된 고망간(Hi-Mn) 재질로 이루어져 사용되는데, 파쇄물의 종류에 따라 조 플레이트의 수명이 달라지게 되며, 짧게는 일주일에 한번씩 교체하거나 긴 경우는 몇 달에 한번씩 교체하여 사용하기도 한다.

즉, 상기 조 플레이트는 파쇄물의 강도에 따라 사용수명이 큰 차이를 보이는데, 특히 규석이나 화강암과 같은 고경도의 암석을 파쇄하는 경우에 사용수명이 1개월 이내로 매우 짧다.

따라서, 규석 등의 파쇄업체들의 경우 조 플레이트의 잦은 교체로 인해 많은 시간과 경비뿐만아니라 생산기회의 손실비용이 증가하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 종래의 고망간(Hi-Mn) 재질(망간이 12~13% 정도 함유된 재질)로 이루어진 조 플레이트 위에 경도가 높은 몰리브덴이나 텅스텐,　바나듐, 니오븀 또는 티타늄 등이　 함유된 고크롬계 육성용접층을 형성시킴으로써, 적당한 내충격 특성을 가지면서도 내마모 저항특성을 증가시킬 수 있는 내마모 특성이 우수한 조 플레이트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트는, 중량%로 탄소(C):2.0~4.5%, 망간(Mn):1.5% 미만, 실리콘(Si):0.8% 미만, 크롬(Cr):30~38%, 몰리브덴(Mo):4~6%, 텅스텐(W):5~8%로 구성되고, 여기에 니오븀(Nb):1~3%, 바나듐(V):1~3% 및 티타늄(Ti):1~3%로 이루어지는 그룹 중 적어도 1종 이상이 추가로 함유되며, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어져 제조되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트에서 조성물은 육성용접층을 이루는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 특징들은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.

조 크러셔의 소모품인 조 플레이트는 기본적으로 내마모성이 요구되지만 광석 낙하 등에 의한 충격을 받게 되므로 적당한 내충격특성 또한 요구된다. 따라서 상기 조 플레이트는 충격특성을 저하시키지 않으면서 내마모성을 향상시킬 수 있는 재질을 적용하여 제조하는 것이 중요하다. 이는 충격에 약한 소재의 경우 미세균열이 발생하여 마모가 가속화될 가능성이 커지기 때문이다.

본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트는, 중량%로 탄소(C):2.0~4.5%, 망간(Mn):1.5% 미만, 실리콘(Si):0.8% 미만, 크롬(Cr):30~38%, 몰리브덴(Mo):4~6%, 텅스텐(W):5~8%로 구성되고, 여기에 니오븀(Nb):1~3%, 바나듐(V):1~3% 및 티타늄(Ti):1~3%로 이루어지는 그룹 중 적어도 1종 이상이 추가로 함유되며, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 구성되어 제조된다.

상기 조 플레이트의 조성물 중 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 등의 합금원소들은 탄화물 형성원소로서, 강도를 향상시켜 적당한 충격특성을 유지하면서 조 플레이트의 마모에 대한 저항특성을 향상시키는데 기여하게 된다.

이하, 본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트 각 성분의 수치한정이유에 대해 설명한다.

본 발명의 조 플레이트 성분 중 탄소(C)는 2.0~4.5% 정도 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 탄소(C)의 함량이 2.0% 미만이면 탄화물 형성이 적을뿐 만아니라 강도가 저하되며, 4.5% 보다 많으면 강도는 증가하나 충격성이 저하된다.

망간(Mn)은 1.5% 미만으로 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 망간(Mn)의 함량이 1.5% 보다 많아지면 충격성이 저하되기 때문이다.

실리콘(Si)은 0.8% 미만으로 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 실리콘(Si)이 0.8% 보다 많아지면 이 또한 충격성이 저하되기 때문이다.

크롬(Cr)은 30~38% 정도 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 크롬(Cr)의 함량이 30% 미만이면 탄화물 형성에 의한 강도향상 효과가 저하되어 강도가 좋지 않게 되고, 그 함량이 38%를 초과하면 충격성이 저하되는 동시에 가격이 비싸지기 때문이다.

몰리브덴(Mo)은 4~6% 정도 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 몰리브덴(Mo)의 함량이 4% 미만이면 충격치는 증가하나 강도가 저하되고, 그 함량이 6%를 초과하면 강도는 증가하나 충격치가 감소하기 때문이다.

텅스텐(W)은, 5~8% 정도 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 텅스텐(W)의 함량이 5% 미만이면 탄화물 형성에 의한 강도향상 효과가 저하되어 강도가 좋지 않게 되고, 그 함량이 8%를 초과하면 충격성이 저하되는 동시에 가격이 비싸지기 때문이다.

상기와 같이 조성된 조 플레이트 재질에 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti)으로 이루어지는 그룹 중 1종을 첨가하여 내마모 특성을 향상시키게 된다.

즉, 상기 니오븀(Nb):1~3%, 바나듐(V):1~3% 및 티타늄(Ti):1~3%로 이루어지는 그룹 중 적어도 1종 이상이 추가로 함유되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 합금들이 각각 1% 미만으로 첨가되면 탄화물 형성에 의한 강도향상 효과가 적어 지게 되고, 그 함량이 3% 보다 많이 첨가되면 함량증가에 따른 효과의 상승을 기대할 수 없기 때문이다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1.

하기의 표 1과 같이 조성된 종래예의 고망간강(망간이 12~13% 정도 함유된 강)으로 이루어진 조 플레이트에 여러종류의 육성용접법 및 소재를 적용하여 조 플레이트를 제조하였다. 사용된 육성용접법은 재질별로 비교평가를 위해 달리하였고, 제조된 시험편은 충격 및 내마모가 동시에 가능한 시험기를 이용하였으며, 피 마 모재로 5톤의 화강암을 사용하여 조 플레이트의 마모량에 대한 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

구분	성분(중량%)										육성용접법	마모량(g)
구분	C	Mn	Si	Cr	Mo	W	Nb	V	Ti	Ni	육성용접법	마모량(g)
종례예 (고망간강)	1.2	13.2	1.0	2.1	-	-	-	-	-	-	-	140
비교예1 (WC50%)		1.2	-	-	-	-	-	-	-	2.3	가스텅스텐아크용접	90
비교예2 (공구강)	0.6	1.1	1.2	4.3	1.4	-	-	-	-	2.1	가스메탈아크용접	110
발명예1 (고크롬)	4.2	1.1	0.7	36	5.18	6.25	-	1.5	2.4	-	피복아크용접	60
발명예2 (고크롬)	4.5	1.2	0.7	36	5.19	6.25	2	-	-	-	〃	61
발명예3 (고크롬)	5	1.0	0.7	36	5.3	6.25	-	2	2	-	〃	62
비교예3 (고크롬)	1	1.2	0.7	36	5.2	6.25	2	-	-	-	〃	89
비교예4 (고크롬)	4.5	1.0	0.7	36	5.2	6.25	-	-	-	-	〃	90
비교예5 (고크롬)	5	1.0	0.7	20	2.4	6.25	-	2	-	-	〃	93
비교예6 (고크롬)	5	1.0	0.7	36	5.18	2	-	2	-	-	〃	92

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 발명예1~3은 마모량이 60~62g 내외로 종래예의 140g, 비교예의 90~110g 대비 줄어 들어, 마모 저항특성이 우수한 것을 알 수 있다.

즉, 종래의 재질 위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 티타늄(Ti) 등이 함유된 고크롬계 육성용접층을 형성시키면 충격특성이 크게 저하되지 않으면서 내마모성이 향상됨을 알 수 있었다.

한편, 본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트는 주조에 의하여 제조할 수도 있으나, 두께가 두꺼워지는 문제점이 있기 때문에 육성용접법이 적용된 것이 다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 내마모 특성이 우수한 조 플레이트에 의하여, 조 플레이트의 충격 저항성이 종래에 대비하였을 때 크게 저하되지 않으면서도 마모 저항특성이 우수해짐에 따라 조 플레이트의 사용수명이 증대되어, 이로 인한 시간이나 비용을 절감할 수 있다.

Claims

중량%로 탄소(C):2.0~4.5%, 망간(Mn):1.5% 미만, 실리콘(Si):0.8% 미만, 크롬(Cr):30~38%, 몰리브덴(Mo):4~6%, 텅스텐(W):5~8%로 구성되고, 여기에 니오븀(Nb):1~3%, 바나듐(V):1~3% 및 티타늄(Ti):1~3%로 이루어지는 그룹 중 적어도 1종 이상이 추가로 함유되며, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 내마모 특성이 우수한 조 플레이트.
제 1항에 있어서,

상기한 조성물로 이루어진 조 플레이트는 육성용접층을 이루는 것을 특징으로 하는 내마모 특성이 우수한 조 플레이트.