KR100956318B1

KR100956318B1 - 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법

Info

Publication number: KR100956318B1
Application number: KR1020090057157A
Authority: KR
Inventors: 신상대
Original assignee: 주식회사 세화기계
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-05-10

Abstract

개시된 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법은, 하드페이싱분말과, 원통 형상의 드럼을 준비하는 단계와, 드럼을 회전이동수단에 설치한 후, 드럼이 회전이동수단에 의해 축회전되게 함과 동시에 드럼의 길이방향에 연직되는 수평축 방향으로 왕복이동되게 하는 단계, 드럼 표면에 하드페이싱분말을 공급함과 동시에 와이어 전극에 전류를 흐르게 하여, 드럼 표면과 하드페이싱분말 사이에서 발생되는 아크에 의해 하드페이싱분말 및 와이어 전극이 용융 혼합된 융착액을 생성하는 단계, 융착액이 드럼 표면의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 분사되면서 나선형으로 연속 융착되게 하는 단계를 포함하되, 드럼 표면에 융착되는 융착액은, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt%, 철 65 ~ 72 Wt% 의 조성비를 가진다.

이와 같은, 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법은, 융착액을 축회전하면서 수평축 방향으로 왕복이동되는 드럼 표면에 용접하는 경우, 드럼 표면의 상온경도값과 내마모성이 우수하여 풀리의 수명이 연장된다. 또한, 드럼이 축회전되면서 길이방향으로 연직되는 수평축 방향으로 왕복 이동하는 상태에서, 융착액이 드럼의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 나선형으로 연속 융착되므로, 드럼의 열변형이 억제되며, 드럼 표면의 용접점이 적어져 용접결함이 최소화된다.

Description

벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법{Manufacture method of hard facing of drum}

본 발명은 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철, 제강, 제련, 발전소, 광산, 시멘트공장 등에서 원료 등을 운송하기 위한 벨트컨베이어 라인에 설치되는 풀리에 사용하기 위한 드럼의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 벨트컨베이어의 풀리는, 구동모터의 작동과정에서 벨트면과 면접촉되어 무한궤도식으로 회전하는 회전체이다. 여기서, 상기 풀리는 크게 드럼(drum), 보스(boss), 아암(arm), 축(shaft) 및 베어링으로 구성된다. 그리고, 설치 개소에 따라 구동풀리, 종동풀리, 권취풀리, 스너브(snub)풀리 등으로 나누어진다. 이러한, 상기 벨트컨베이어의 풀리는 상기 모터의 회전축 상에 베어링을 통해 회전가능하게 장착된 상태에서 벨트면과 지속적으로 면접촉되면서 마모되어 손상된다.

따라서, 상기 풀리의 마찰면에는 고무나 우레탄과 같은 매개부재를 피복하여, 예컨대 벨트면과의 면접촉이나 운반원료나 이물질과의 마찰에 의해 발생하는 손상을 방지하여 상기 풀리의 교체에 따른 작업하중을 절감시킴은 물론 중량물의 이송효율을 증대시키고 있다.

그러나, 종래의 상기 풀리 마찰면에 피복되는 매개부재는, 내식성이 우수하지만 내마모성이 상대적으로 미약하여, 예컨대 벨트면이나 운반원료 등과의 면접촉과정에서 드럼 표면에 마모가 발생하여 수명이 감소되는 문제점이 있다.

이러한, 상기 드럼 표면에서 마모가 발생하는 문제점을 해소하고자, 근래에는 상기 드럼 표면에 금속분말을 용융 융착시키나, 상기 드럼 표면에 상기 금속을 융융 융착시키면서 발생되는 용접열이 상기 드럼에 불규칙적으로 작용되어 상기 드럼 자체 열변형이 크게 발생하여 상기 드럼의 조직변형에 따른 강도가 약화됨과 더불어, 상기 드럼 표면에 상기 금속분말을 용접하는 시작점과 끝점이 여러 개 발생되면서 용접결함에 따른 상기 금속분말의 안정적인 용융 융착상태를 유지하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은, 풀리 마찰면과의 내마모성을 향상시킴과 더불어 드럼 표면에 금속분말을 용융 융착시 용접열에 의한 드럼의 열변형 및 용접결함이 발생되는 것을 억제시키는 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 하드페이싱분말과, 원통 형상의 드럼을 준비하는 단계와, 상기 드럼을 회전이동수단에 설치한 후, 상기 드럼이 상기 회전이동수단에 의해 축회전되게 함과 동시에 상기 드럼의 길이방향에 연직되는 수평축 방향으로 왕복이동되게 하는 단계와, 상기 드럼 표면에 상기 하드페이싱분말을 공급함과 동시에 와이어 전극에 전류를 흐르게 하여, 상기 드럼 표면과 상기 하드페이싱분말 사이에서 발생되는 아크에 의해 상기 하드페이싱분말 및 상기 와이어 전극이 용융 혼합된 융착액을 생성하는 단계와, 상기 융착액이 상기 드럼 표면의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 분사되면서 나선형으로 연속 융착되게 하는 단계를 포함하되, 상기 드럼 표면에 융착되는 상기 융착액은, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt%, 철 65 ~ 72 Wt% 의 조성비를 가지는 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 융착액에 의해 상기 드럼 표면에 융착되는 융착 두께는 3 ~ 10mm일 수 있다.

본 발명에 따른 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법은, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt%, 철 65 ~ 72 Wt%의 조성비를 가지도록 하드페이싱분말과 와이어 전극이 혼합된 융착액을, 축회전하면서 수평축 방향으로 왕복이동되는 드럼 표면에 다층으로 육성용접하는 경우, 드럼 표면의 상온경도값과 내마모성이 우수하여 풀리의 수명이 연장되는 효과가 있다. 더불어, 드럼이 축회전되면서 길이방향으로 연직되는 수평축 방향으로 왕복 이동하는 상태에서, 융착액이 드럼의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 나선형으로 연속 융착되므로, 용접열이 드럼에 일정하게 작용하여, 드럼의 열변형이 억제됨와 더불어, 드럼 표면의 길이방향 일 단부 및 타 단부 테두리에서 각 1개소만 용접점이 발생하므로 용접결함이 최소화되는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법에 대한 순서도이며, 도 2는 도 1에 따른 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조상태도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법은, 드럼(100) 및 하드페이싱분말을 준비하는 단계(S1), 상기 드럼(100)을 축회전 및 수평축 방향으로 왕복이동되게 하는 단계(S2), 상기 하드페이싱분말 및 와이어 전극이 용융 혼합된 융착액을 생성하는 단계(S3), 상기 드럼 표면에 상기 융착액을 나선형으로 연속 융착시키는 단계(S4)를 포함하고 있다.

먼저, 하드페이싱하고자 하는 드럼(100) 및 상기 드럼(100) 표면에 융착될 하드페이싱분말을 준비한다.(S1) 여기서, 상기 드럼(100)은 일반강 재질로 성형되며, 이러한, 상기 드럼(100)은 파이프 또는 벤딩가공을 통해 원통 형상으로 형성한다. 그리고, 상기 드럼(100) 표면에 융착될 하드페이싱분말을 준비한다. 여기서, 상기 드럼(100) 표면에 융착될 하드페이싱분말은, 탄소(C)와 크롬(Cr)과 망간(Mn)과 몰리브덴(Mo) 및 잔량의 철(Fe)이 혼합 형성된다.

이렇게, 상기 드럼(100) 및 하드페이싱분말을 준비한 후에는(S1), 상기 드럼(100)을 회전이동수단(200)에 설치한 후, 상기 드럼(100)을 축회전시키면서 수평축 방향으로 왕복이동되게 한다.(S2) 도 2를 참조하면, 상기 회전이동수단(200)은 회전수단(210) 및 왕복이동수단(220)을 구비한다. 여기서, 상기 회전수단(210)은 상기 드럼(100)을 길이방향 중심축을 중심으로 축회전시키는 수단으로, 회전축(211)의 둘레면에 보스(212)와 아암(213)을 통해 상기 드럼(100)을 수평방향으로 장착한 상태에서, 상기 회전축(211)의 양 단부를 구동장치(214)와 지지장치(215)에 고정시킨 다음, 상기 구동장치(214)를 이용하여 상기 드럼(100)을 축회전시키게 된다. 그리고, 상기 왕복이동수단(220)은 상기 회전수단(210) 전체를 수평방향으로 왕복 이동하게 한다. 이러한, 상기 왕복이동수단(220)은 대상물을 수평방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 실린더나, 모터 및 기어로 이루어진 공지의 수평방향 왕복구동장치일 수 있다. 이렇게, 상기 드럼(100)이 상기 회전수단(210)에 의해 축회전됨과 동시에, 상기 왕복이동수단(220)은 상기 회전수단(210)을 상기 드럼(100)의 길이방향에 연직된 수평방향으로 왕복 이동되게 한다. 따라서, 상기 드럼(100)은 상기 왕복이동수단(220)에 의해 길이방향으로 연직된 수평축을 기준으로 전후방향으로 왕복 이동하게 된다. 이와같이, 상기 드럼(100)은 상기 회전이동수단(200)에 설치된 상태로 축회전함과 동시에 길이방향으로 연직된 수평축을 기준으로 전후방향으로 왕복 이동하게 된다.

이같이, 상기 회전이동수단(200)에 의해 상기 드럼(100)이 축회전되면서 길이방향으로 연직된 수평축을 기준으로 전후방향으로 왕복이동하는 상태에서, 이후 상기 드럼(100) 표면에 융착될 융착액을 생성한다.(S3) 여기서, 상기 드럼(100) 표면에 융착될 상기 융착액은, 와이어 전극(300)으로 통해 전류가 공급되면, 상기 드럼(100) 표면과 상기 와이어 전극(300)과의 사이에서 아크열이 발생된다. 이러한, 상기 아크열에 의해 상기 드럼(100)으로 공급되는 상기 하드페이싱분말과 상기 와이어 전극이 용융 혼합되면서 상기 융착액을 생성하게 된다.

이렇게, 상기 와이어 전극(300)과 상기 하드페이싱분말이 용융 혼합된 융착액이 생성되면(S3), 상기 융착액을 상기 드럼(100) 표면으로 낙하 분사시키면서 융착되게 한다.(S4) 도 3을 참조하면, 상기 융착액은 상기 드럼(100) 표면의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 낙하 분사시킨다. 여기서, 상기 드럼(100)은 축회전되면서 길이방향으로 연직되는 수평축을 기준으로 전후방향으로 왕복 이동하는 바, 상기 융착액은 상기 드럼(100)의 길이방향 일 단부에서 타 단부에 대해 나선형으로 연속 융착된다. 이같이, 상기 융착액이 상기 드럼(100)의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 나선형으로 연속 용접되므로, 용접열이 상기 드럼(100) 표면에 일정하게 작용하여, 상기 드럼(100)의 열변형이 발생이 억제된다. 더불어, 상기 드럼(100)에 대한 용접시작점(A)과 끝점(B)이 상기 드럼(100)의 길이방향 일 단부 및 타 단부 표면에서 각 1개소만 발생하므로 용접결함이 최소화된다.

이같이, 상기 아크열에 의해 상기 하드페이싱분말이 용융될 때에는, 상기 드럼(100) 표면에 대한 융착이 진행됨에 따라 상기 와이어 전극(300)도 같이 용융되면서 상기 하드페이싱분말과 상기 와이어 전극(300)이 용융 혼합된 상기 융착액이 상기 드럼(100) 표면에 융착된다. 이렇게, 상기 드럼(100) 표면에 융착되는 상기 융착액은, 상기 와이어 전극(300)이 철로 이루어져 있으므로, 철을 주성분으로 하면서 앞서 설명한 상기 하드페이싱분말의 성분인 탄소, 크롬, 망간, 몰리브덴이 혼합 구성된다. 이때, 바람직하게는 철 65 ~ 72 Wt%, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt% 가 혼합된 조성비를 가진다.

여기서, 상기 탄소는, 크롬과 몰리브덴 등과 반응하여 그롬형 탄화물을 형성하여 경도를 향상시킴은 물론 용접성을 향상시킨다. 이러한, 상기 탄소가 2 Wt% 미만으로 첨가될 경우 탄화물의 석출량이 감소되어 강도 및 경도를 저하시키며, 6 Wt% 를 초과하여 첨가될 경우 인성을 저하시킨다.

그리고, 상기 크롬은, 철에 일부가 고용되면서 그 나머지는 탄화물을 형성하여 경도를 향상시킴은 물론 특히 염수중에서 내식성을 향상시킨다. 이러한, 상기 크롬이 20 Wt% 미만으로 첨가될 경우 전기전도도를 저하시키며, 30 Wt% 를 초과하여 첨가될 경우 인성을 저하시킨다.

그리고, 상기 망간은, 철의 입계에 고용되어 오스테나이트조직을 안정화시킴과 더불어 탈산 및 탈유작용을 증대시킴은 물론 내마모성 및 내식성을 향상시킨다. 이러한, 상기 망간이 0.5 Wt% 미만으로 첨가될 경우 전기전도도를 저하시키며 2 Wt% 를 초과하여 첨가될 경우 강도 및 경도를 저하시킨다.

또한, 상기 몰리브덴은, 철에 고용되어 경도 및 강도를 향상시킨다. 이러한, 상기 몰리브덴이 0.3 Wt% 미만으로 첨가될 경우 전기전도도를 저하시키며, 2 Wt% 를 초과하여 첨가될 경우 인성과 내충격성을 저하시킨다.

또한, 상기 드럼(100) 표면에는 탄소(C)와 크롬(Cr)과 망간(Mn)과 몰리브덴(Mo) 및 잔량의 철(Fe)이 혼합된 상기 하드페이싱분말에 상기 와이어 전극(300)이 용융 혼합되면서, 철 65 ~ 72 Wt%, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt% 로 이루어진 상기 융착액이 3 ~ 10mm의 융착 두께를 갖는 비드형태로 3층(외곽층, 중간층, 바닥층)의 용접층으로 형성된다.

상기 드럼(100) 표면에 탄소(C)와 크롬(Cr)과 망간(Mn)과 몰리브덴(Mo) 및 잔량의 철(Fe)이 혼합된 상기 하드페이싱분말과 철(Fe)을 주성분으로 하는 와이어 전극(300)이 용융 혼합되어, 철 65 ~ 72 Wt%, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt% 로 이루어진 상기 융착액의 융착이 완료되면, 상기 드럼(100) 표면을 연삭가공을 통해 전체적으로 원통도 및 진원도를 양호하게 유지시킨 후, 상기 드럼(100)과 구성부품들간의 전체적인 균형을 바로 잡고 필요에 따라 다시 연삭가공을 통해 원통도를 양호하게 유지시키면, 상기 드럼(100)의 하드페이싱 작업이 완료된다.

이같이, 하드페이싱 작업이 완료된 상기 드럼(100)표면에 융착된 융착층 중 '외곽층'을 채취하여 경도시편으로 제작한 다음, 록크웰경도기(HRc)를 이용하여 수회에 걸쳐 경도값을 측정한 결과, 경도값이 대략 56 내지 62의 범위로 측정되어, 벨트컨베이어의 내마모성이 요구되는 풀리로서 적합한 경도값을 가짐을 알 수 있었다.

그리고, 상기 드럼(100)의 융착층 중 '외곽층'을 채취하여 마모시편으로 제작한 다음, 마모시험기(ASTM G65-85 Dry Sand/Rubber wheel Abrasion Tester, 하중 13Kgf, 휠속도 200RPM, 총회전수 20,000회)로 시험하여 육안으로 관찰한 결과 거의 마모가 발생되지 않는 양호한 상태를 유지함을 알수 있었다.

이와같이, 일실시예에 따른 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법에 의해 탄소(C)와 크롬(Cr)과 망간(Mn)과 몰리브덴(Mo) 및 잔량의 철(Fe)이 혼합된 상기 하드페이싱분말과 철(Fe)을 주성분으로 하는 상기 와이어 전극(300)을 용융 혼합하여, 철 65 ~ 72 Wt%, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt% 조성비로 형성되는 상기 융착액을, 축회전하면서 길이방향에 연직되는 수평축 방향으로 왕복이동하는 상기 드럼(100) 표면에 다층으로 육성용접되는 경우, 상기 드럼(100) 표면의 높은 경도값과 다량의 크롬산화물이 형성되어 내마모성이 우수하게 된다. 따라서, 상기 드럼(100) 표면이 벨트면이나 운반원료 등과의 면접촉과정에서 마모가 발생하는 것이 억제되어 수명이 증대된다.

더불어, 상기 드럼(100)이 축회전되면서 길이방향으로 연직되는 수평축을 기준으로 전후방향으로 왕복 이동하는 상태에서, 상기 융착액이 상기 드럼(100)의 길이방향 일 단부에서 타 단부를 향해 나선형으로 연속 용접되므로, 상기 용접열이 상기 드럼(100) 표면에 일정하게 작용하여, 상기 드럼(100)의 열변형이 억제됨과 더불어, 상기 드럼(100) 표면의 길이방향 일 단부 및 타 단부 테두리부분에서 각 1개소만 용접점이 발생하므로 용접결함이 최소화된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법에 대한 순서도이다.

도 2는 도 1에 따른 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조상태도이다.

도 3은 도 2에 따른 드럼 표면의 융착액 융착 상태도이다.

Claims

탄소(C)와 크롬(Cr)과 망간(Mn)과 몰리브덴(Mo) 및 잔량의 철(Fe)이 혼합된 하드페이싱분말과, 원통 형상의 드럼을 준비하는 단계와;

상기 드럼을 회전이동수단에 설치한 후, 상기 드럼이 상기 회전이동수단에 의해 축회전되게 함과 동시에 상기 드럼의 길이방향에 연직되는 수평축을 기준으로 전후 방향으로 왕복이동되게 하는 단계와;

상기 드럼 표면에 상기 하드페이싱분말을 공급함과 동시에 와이어 전극에 전류를 흐르게 하여, 상기 드럼 표면과 상기 하드페이싱분말 사이에서 발생되는 아크에 의해 상기 하드페이싱분말 및 상기 와이어 전극이 용융 혼합된 융착액을 생성하는 단계와;

상기 드럼의 길이방향에 연직되는 수평축을 기준으로 전후방향으로 왕복이동하면서 축회전되는 상기 드럼의 표면으로 상기 융착액을 낙하 분사시켜, 상기 융착액이 상기 드럼의 길이방향 일 단부에서 타 단부에 대해 나선형으로 연속 융착되는 단계를 포함하되,

상기 드럼 표면에 융착되는 상기 융착액은, 탄소 2 ~ 6 Wt%, 크롬 20 ~ 30 Wt%, 망간 0.5 ~ 2 Wt%, 몰리브덴 0.3 ~ 2 Wt%, 철 65 ~ 72 Wt% 의 조성비를 가지는 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 융착액에 의해 상기 드럼 표면에 융착되는 융착 두께는 3 ~ 10mm인 벨트컨베이어 풀리용 하드페이싱 드럼 제조방법.