KR900002196B1 - 고내마모성 합금, 이것으로 피복된 보울 밀용 분쇄 로울 및 그 피복방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고내마모성 합금, 이것으로 피복된 보울 밀용 분쇄 로울 및 그 피복방법

제 1 도는 본 발명의 고내마모성 합금으로 형성된 표면을 갖는 분쇄 로울이 실시된 보울 밀(bowl mill)의 주요부분의 단면도.

제 2 도는 본 발명의 고내마모성 합금으로 형성된 표면을 갖는 분쇄 로울의 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 보울 밀 12 : 분리기 몸체

14 : 분쇄 테이블 16 : 샤프트

18 : 분쇄 로울 20 : 유압수단

22 : 석탄공급 수단 24 : 환상공간

26 : 선별기 28 : 몸체부

30 : 외면 32 : 관통구

본 발명은 고내마모성 합금과, 이것으로 피복된 보울 밀용 분쇄 로울 및, 그 피복 방법에 관한 것이다.

연료로서 미분탄을 사용하는 증기 발생기 시스템의 주요한 요소는 그 용도에 합당하도록 탄을 분쇄하는 장치이다. 특별히 이러한 목적에 빈번히 사용되어온 장치중의 한 형태는 당해 산업분야에서 이용되는 보울 밀이다. 보울 밀의 요소중 주요한 두가지 요소는 몸체부, 즉 회전을 위해 부착된 분쇄 테이블을 내재한 하우징과, 분쇄 태이블의 표면에 쌓인 탄을 로울에 의해 분쇄, 즉, 미세하게 분쇄할 수 있도록 분쇄 태이블과 함께 작동되는 방법으로 서로 동일하게 이격된 상태에서 지지되어 있는 복수의 분쇄 로울이다. 이러한 목적으로, 분쇄 로울은 각각 축모양의 부재상에 설치되도록 설계되어 분쇄 테이블의 표면에 대해 운동가능하게 구성되어 있다. 따라서 샤프트 모양의 부재와 함께 분쇄 로울의 조립체를 효율적으로 작동시키기 위하여 분쇄 로울에는 그 중심을 지나는 관통구가 형성되어 있는 것이 적합하다. 관통구는 샤프트 모양의 부재가 이것에 장착관계로 그 속에 위치되는 것을 가능하게 한다. 그러므로 관통구와 함께 분쇄 로울을 형성하는 일을 용이하게 하기 위하여는 절삭성이 용이한, 즉 연성철과 같이 비교적 연질인 재료로 분쇄 로울을 제조하는 것이 좋다.

분쇄 로울을 비교적 연질인 재료로 제조하는 적합성에 비하여 분쇄 로울의 적어도 외부 표면은 내마모성이 우수한 재료로의 구성이 필요하다. 그 이유는 분쇄 로울러로써 재료를 분쇄시키는 동안 분쇄 로울이 분쇄시키는 방법에 의한 것 뿐만 아니라 분쇄될 재료의 성질에 의하여 거친 마모작용을 받기 때문이다. 따라서 그 결과, 비교적 짧은 기간 동안에 마모가 지나쳐 분쇄 로울을 사용할 수 없게된다. 즉, 로울의 작동수명이 비교적 단축되어 버리는 것이다. 따라서 이러한 결과는 가능한 피해야 한다. 이와 관련해서 실제 경험상 보울 밀에 사용된 분쇄 로울은 보울 밀의 생산성, 즉 지정 기간내에 보울 밀에서 분쇄되는 재료의 양에 의할 뿐만 아니라 분쇄될 재료의 분쇄 특성에 의하여 주로 마모를 받게된다는 사실에 유의해야 한다.

분쇄기, 즉 분쇄 로울의 외면이 많이 마모되어 더이상 재료를 분쇄할 목적으로 사용할 수 없게 되면, 로울의 잔여부분은 명목상의 기능으로 남게된다. 즉, 마모된 외면을 제외한 분쇄 로울은 여전히 사용할 수 있는 것이다. 따라서 경제적인 제조의 관점으로부터 가능한 재료를 분쇄할 목적으로 분쇄 로울을 새로운 것으로 모두 대체하기 보다는 분쇄 로울의 외면을 재피복하는 것이다. 이러한 관점에서 마모된 분쇄 로울의 외면을 수리, 즉 재피복하는 단가는 분쇄로울을 모두 다시 제조하는 것보다 훨씬 저렴할 것으로 기대된다.

분쇄 로울을 전체적으로 새로운 것으로 제조하는 단가에 비하여 마모된 분쇄 로울의 외면을 피복하는 상대단가에 관계없이 새로운 분쇄 로울에서 얻을 수 있는 작동수명에 비해 재피복한 분쇄 로울에서 얻을 수 있는 작동수명에 대한 문제가 있다. 즉, 경제적으로 실행가능한 것으로 하기 위하여는 재피복한 분쇄 로울의 작동수명이 새로운 분쇄 로울에서 기대할 수 있는 작동수명에 상당하거나 더 좋을 것이 바람직하다. 곧 새로운 분쇄 로울을 사용하는 것에 비해 재피복한 분쇄 로울을 사용하여 얻을 수 있는 어떠한 절감도 재피복한 분쇄 로울의 작동수명이 다수의 피복재가 마모된 분쇄 로울로써 작동수명을 얻기 위해요구될 정도이고 또 전체적으로 새로운 분쇄 로울의 사용으로부터 얻을 수 있는 작동수명에 상응하여야 한다고 하는 사실에 의하여 낭비 되어서는 안되는것이다. 요약해서 상당한 작동수명을 얻기 위하여 마모된 분쇄 로울의 다수 피복재가 필요한 경우에 그 단가는 새로운 분쇄 로울을 전부 다시 제조하는 단가를 초과하거나 동일하게 될 수 있어, 새로운 분쇄 로울로 대체하는 것에 비해 마모된 분쇄 로울을 재사용하는데 따른 이점은 갖을 수 없게 된다.

따라서 분쇄 로울의 마모수명을 개선하기 위하여 현재까지 시도해온 온갖 노력을 종래 기술에서 발견했다는 것은 놀랄만한 일이 아니다. 용이하게 인용하기 위해서 이와 같은 노력을 3가지의 기본 카테고리로 분류 해본다. 첫째로 분쇄기의 최초 제조는 분쇄기 로울이 마모된 표면을 최소로 제조할 목적에 이용가능한 개선된 니켈-크롬 합금의 제조에 대한 노력이며, 셋째로 분쇄기 로울의 마모된 표면을 최소로 제조할 목적에 이용가능한 개선된 고크롬합금의 제조에 대한 노력이다.

분쇄기 로울의 마모수명을 개선하기 위한 노력에 시도되어온 상기 열거한 노력중 제 1 카테고리를 고려함에 있어서, 실시예이지 제한하는 것은 아닌 인용예로서 1983년 6월 28일 공고되고 본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 4, 389, 767호가 상기 특허 제 4, 389, 767호의 명세서는 분쇄기 로울의 제조방법에 대해 기술하고 있는데, 분쇄기 로울의 마모면이 분쇄기 로울을 그 형상이 마모된 분쇄기 로울의 형상을 모사하도록 형성하고자 하는 분쇄기 로울의 용도의 본질에 기초를 둔 경험의 소상으로 기대되는 예상 마모성질에 따라 형상화되어 있고, 내마모성이 특징인 거의 균일한 재료층은 분쇄기 로울의 외면에 사용하여 분쇄기 로울의 마모면을 형성한다.

상기 언급한 제 1 카테고리에서 분류하고자 하는 종래 기술의 노력에 따른 다른 예는 미합중국 특허원 제 446, 850호이다. 상기 특허원 제 446, 850호는 1982년 12월 6일 출원되고, 본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 것인데, 주내용은 분쇄기 로울을 3중 금속구조체로 사용하고 있는 것으로서, 제 1 또는 내부층은 우수한 연삭성이 특징인 비교적 연질인 재료로 구성되고, 제 2 또는 중간층은 중간수준의 내마모성을 갖는 재료로 구성되며, 제 3 또는 외부층은 고내마모성을 갖는 재료로 구성되어 있다.

상기 언급한 종래 기술의 노력 결과의 제 2 카테고리를 고려하여 영국 특허원 제 GB 2, 027, 702A호를 인용예로 들 수 있는데, 예로 든 것이지 제한하는 것은 아니다. 분쇄기 로울의 마모면을 일반적으로 Nihard로 알려진 재료로 제조하는 것은 본 기술분야의 종사자들에게 알려져 왔다. 반면에 상기 특허원 제GB 2, 027, 702A호는 백주철 합금에 관한 것으로서, 본 출원의 양수인 즉, 영국 Sheepbridye Eguipment LTD. 가 "Premium Nihard"로 시판해 오고 있다. 주장한 바에 의하면 백주철 합금은 본 기술분야의 종사자들에게 오랫동안 Nihard로 알려진 재료인 통상의 Nihard로 금후 언급하고자 할 재료보다도 내마모성이 더 우수하다. 상기 특허원 제 GB 2, 027, 702A호에서 설명되어 있는 바와같이 백주철 합금, 즉, Premium Nihard는 2.8 내지 3.5%의 탄소, 0.6 내지 2.0%의 규소 0.05 내지 0.5%의 망간, 00.5 내지 0.25%의 황, 0.5 내지 1.5%의 인, 3.5 내지 5.0% 니켈, 2.5 내지 4.5%의 크롬, 0.2 내지 0.7%의 몰리브덴 및 잔부는 철과 부수적인 불순물을 포함한다. 또한 상기 백주철 합금은 상기 주성분들 외에도 비스무스를 0.01%까지 함유하여 특히 큰 주조물에서의 그래파이트 형성을 가능하게 한다.

상기 언급한 종래기술의 노력 결과에서 제 3 카테고리를 참조하면, 이러한 노력으 정점으로 대표되는 "Stoody 103"재료가 켈리포니아 소재의 Stoody Co 에서 시판중에 있다. Stoody 103재료의 조성에 관하여는 다른 원소중에서 4.0%의 탄소, 5.0%의 망간, 27.0 내지 28.0%의 크롬을 중량%로 적당양 포함하고 있다. 반면에 상기 재료는 간신히 분별할 수 있는 양은 제외하고 몰리브덴이나 붕소를 포함하지 않는다. 분쇄기 로울의 배경으로서 Stoody 103재료는 분쇄기 로울의 외면에 사용되는 재료를 중첩, 용접함으로써 보통 사용되어 Stoody 103재료는 분쇄기 로울의 마모면을 형성하게 된다. Stoody 103재료의 내마모성은 통상 Nihard로 알려진 재료의 내마모성에 비해 1.5 내지 2배 우수한 것으로 알려져 있다.

상기에서 한정한 카테고리로서 제 3 카테고리로 분류되는 종래 기술에서 기도한 노력의 결과중 또 다른예는 재료의 개발로서 미합중국 PCT출원 제 82/00976호가 있다. 상기 PCT출원서는 내마모성 백주철에 관한 것으로서, 특히 상기 백주철은 칠을 기본으로 하고, 중량%로서 2.0 내지 4.5%의 탄소, 0.01 내지 4%의 붕소, 그리고 0.001 내지 30%의 바나듐, 티타늄 니오브, 탈탄, 몰리브덴, 니켈, 구리, 크롬 또는 이들의 혼합물중 하나 또는 그 이상을 포함하고 있다.

계속해서, 마모된 분쇄 로울을 재피복하는 방법이 종래기술에서 공지되어 왔다. 특히 마모된 분쇄 로울을 재피복할 때, 이러한 재피복물이 마모된 분쇄 로울의 외면에 적합한 칫수의 용접재료층을 형성하였다. 분쇄 로울을 표면 경화시켜 얻을 수 있는 이러한 놀라운 예외적인 결과는 일반적으로 말해서 만족스러운 특성이다.

이와같은 예외중의 하나는 마모된 분쇄 로울을 재피복할 목적으로 하나의 특수한 기술을 이용하는데 관련되어 나타난다. 여기서 참조하는 기술은 벌크 용접이다. 벌크 용접의 기술은 본 기술분야에서 숙련자들에게 알려진 기술로서 용접선, 플럭스 및 벌크금속 분말이 서브대어지드 아이크 용접에 이용된다. 특히 벌크 용접 기술에 따라서 벌크금속 분말은 모재에 조정비율로 공급되고, 플럭스는 상기 분말 위에 쌓이며, 용접선을 분말과 플럭스의 용융물을 통하여 용접된다. 여기서 분말은 용접물에 합금시키는 기능을 수행하거나 부착속도를 증가시키는 기능을 수행함을 주시해야 할 것이다.

적절히 용접하기 위해서는 마모된 분쇄 로울을 재피복하는데 이용되는 벌크금속 분말은 균일하고 편석이 없어야 하는 것이 중요하다. 만약 그렇치 않으면 용접이 불량하게 된다. 이러한 목적으로 마모된 분쇄 로울의 표면경화에 중요한 요인중 한가지는 탄소 함량이다. 더우기 이러한 용도에 요구된 탄소함량은 매우 미세하고 가벼워서 벌크 용접공정에 이용되는 다른 분말의 상부에 떠오르는 경향을 보인다. 반면에 그래파이트가 다른 분말의 상부에 떠오르게 되면 부도화된 합금이 제조되므로 피해야 한다. 또한, 종래로부터 그래파이트는 미분도에 의하여 공급장치가 막히는 경향을 보여 왔으며, 또한 공급장치의 막힘 현상은 미세한 그래파이트에 대해서 가교작용을 함으로써 발생하는 것으로 판명됐다.

분말이 불균일하게 되는 문제를 피하기 위한 한 방법은 마모된 분쇄 로울을 재피복하기 위하여 벌크 용접기술을 채택하는 경우에 분말을 펠릿화시키는 것으로, 즉 모든 성분을 균일하게 펠릿으로 결합시키는 것이다. 이와같이 펠릿화 공정에서 결합체를 첨가해야 할 뿐만 아니다. 펠릿화시키기 위해 혼합되고 또 결합제를 경화시키기 위해 가열해야 하는 단계가 필요하게 된다. 펠릿화 공정의 이용에 따른 몇몇의 이점은 미세하지 않고 입도가 균일하며, 각각의 펠릿은 본질적으로 동일한 조성을 갖는 것이다. 또한 펠릿화 공정은 합금 조성에 더 우수한 유연성을 제공하여 색다른 균질 분말이 형성된다.

분쇄 로울을 표면경화시키는 것이 허용할만한 결과를 발생시킨다는 일반적인 법칙에 대한 또다른 예외는 표면경화시킬 때 새로운 분쇄 로울의 특정형태에 적용할 수 있다는 점이다. 종래 기술의 마모된 분쇄 로울을 재피복하여 일반적으로 만족스러운 결과를 얻었다는 관점에서 그 시도는 새로운 분쇄 로울의 외면을 표면경화시키는 방향으로 진행되었다. 그러나, 불행하게도 그러한 시도는 마모된 분쇄 로울에 대하여 새로운 분쇄 로울의 특정 형태에 적용할때 오늘에 이르기까지 그다지 성공적이지 못했다.

새로운 분쇄 로울의 외면을 표면경화시키는 이러한 시도는 새로운 분쇄 로울의 작동수명을 효과적으로 연장시키고자하는데 있었다. 새로운 분쇄 로울을 위한 작동수명을 더 길게 하는 주된 이유는 마모된 분쇄 로울의 것을 제거하고 마모되지 않은 분쇄 로울의 것으로 교체할 수 있게할 목적으로 보울 밀을 조업중지하는데 필요한 시간의 한계점을 연장시키고자 하는 것이다. 이러한 관점에서 미분탄의 필요량을 석탄연소식 증기발생기에 제공하는데 통상 복수계의 보울 밀을 사용하고, 또 각각의 보울 밀은 통상 마모시에 제거 및 교체 가능한 3개의 분쇄 로울을 갖는 것에 유의하는 것이 중요하다. 또한 마모된 분쇄 로울을 상기한 바와같이 제거 및 교체하는데 소요될 비용에 관련된 단가 뿐만 아니라 시간과 노력에 대한 문제가 있다. 따라서 분쇄 로울이 충분히 마모되어 교체해야되는 빈도수를 감소시킬 수 있다면 그와같은 교체에 필요한 시간과 노력의 항목에서 단가절감을 기할 수 있는 것이 명백하다. 따라서 종래기술에서는 고내마모성이 특징인 신규하고 개량된 재료가 필요한 것이다. 부가적으로 최소한 분쇄 로울에 외면, 즉 마모면으로서 사용하기에 적합하고, 또 현재까지의 종래기술의 공지재료에 따라서 제조된 신제품 분쇄 로울에서 통상 얻을 수 있는 작동수명보다 상당히 긴 분쇄 로울을 제공하는 것이 특징인 고내마모성 재료의 필요성이 확실해졌다.이러한 목적으로 그러한 고내마모성 재료로 주조가능해야 했다. 더우기 최소한 고내마모성 재료로 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면을 형성함에 있어서 마모된 분쇄 로울의 재피복할 목적으로의 사용에 적합한 그러한 고내마모성 재료의 필요성이 부각되었다. 그러한 고내마모성 재료는본래 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면으로서 사용된 재료의 특성에 관계없이 마모된 분쇄 로울의 재피복용으로 적합해야 한다. 또한 그러한 고내마모성 재료는 벌크 용접 기술로써 새로운 분쇄 로울이나 또는 마모된 분쇄 로울의 마모면에 적용할 수 있어야 한다. 이러한 고내마모성 재료는 벌크 용접시에 균일하고 편석이 없도록 그 자체 펠릿으로 될 수 있어야 한다.

본 발명의 제 1 목적은 고내마모성이 특징인 신규하고 개량된 재료를 제공하는 것이고, 본 발명의 제 2 목적은 주조가능한 고내마모성 재료를 제공하는 것이며, 본 발명의 제 3 목적은 보울 밀에 사용할 수 있도록 채택된 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면을 형성하는데 특히 적합한 고내마모성 재료를 제공하는 것이며, 본 발명의 제 4 목적은 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면을 형성하기 위해 새로운 분쇄 로울에 벌크 용접할 수 있는 고내마모성 재료를 제공하는 것이며, 본 발명의 제 5 목적은 분쇄 로울의 외면이 본래 형성된 재료의 특성에 관계없이 마모된 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면을 재피복하는데 이용할 수 있는 고내마모성 재료를 재공하는 것이며, 본 발명의 제 6 목적은 분쇄 로울의 외면 즉 마모면을 형성하기 위해 분쇄 로울에 벌크 용접할 수 있도록 펠릿화할 수 있는 고내마모성 재료를 제공하는 것이며, 본 발명의 최종 목적은 비슷한 목적으로 현재까지 사용되어 온 종래기술의 재료의 마모수명에 비하여 마모수명이 긴 것이 특징이며, 비교적 저렴하고 사용이 용이한 고내마모성 재료를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징은 석탄과 같은 재료를 그 사이에서 분쇄하는데 효과적인 보울 밀에서 사용하기 위해 설계된 종류의 분쇄 로울, 즉 분쇄기 로울의 외면, 즉 마모면에 사용하기에 특히 적합한 고내마모성 합금을 제공하는 것이다. 상기 고내마모성 합금은 중량%로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성으로 되어있다.

본 발명의 다른 특징은 주조된 상태에서 중량%로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성을 갖는 고내마모성 합금을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 특징은 중량%로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 0.1 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성을 갖는 고내마모성 합금으로 형성되는 적어도 외면, 즉 마모면을 실시하며, 재료를 그사이에서 분쇄하는데 효과적인 보울 밀에 사용하기 위해 설계된 종류의 분쇄 로울을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 특징은 재료를 그 사이에서 분쇄하는데 효과적인 보울 밀에 사용하기 위해 설계된 종류의 분쇄 로울을 표면경화시키는 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 분말상의 고내마모성 합금을 준비하고, 실리케이트와 같은 결합제를 고내마모성 합금에 첨가하고, 실리케이트 결합제와 고내마모성 합금을 혼합하여 각각 균질한 밀도를 갖는 펠릿을 형성하고, 펠릿을 건조시켜 실리케이트 결합제를 경화시키고, 중량%로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 1.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성을 갖는 표면경화제를 고내마모성 합금 펠릿을 분쇄 로울에 벌크 용접하는 식으로 분쇄 로울에 형성시키는 단계를 포함한다.

도면에서 제 1 도는 보울 밀(10)을 도시한 것이다. 보울 밀의 구조는 특성과 작동 양상은 그 자체 본 기술분야에서 공지되어 있으므로 제 1 도에 도시된 보울 밀(10)에 대해서 이후 상세한 설명을 하지 않기로 한다. 오히려 본 발명의 고내마모성 합금으로 형성된 적어도 외면, 즉 마모면을 각각 갖는 분쇄 로울을 구비할 수 있는 보울 밀(10)을 이해시키는 목적으로는 충분할 것으로 간주되며, 본원에서는 보울 밀(10)의 구조의 특성과 부품의 작동양상을 일반적으로 설명한다. 본원에서는 상세히 설명하지 않는 보울 밀(10)의 구조의 특성과 부품의 작동양상의 더 상세한 설명은 종래기술, 예로서, 존.에프.달렌버그의 다수의 1966년 9월 9일 공고된 미합중국 특허 제 3, 465, 971호와 씨.제이.스칼카의 1977년 1월 11일 공고된 미합중국 특허 제 4, 002, 299호를 참조하면 된다.

제 1 도에서 보울 밀(10)은 실질적으로 밀폐된 분리기 몸체(12)를 포함한다. 분쇄 테이블(14)은 적합한 구동기구(비도시)에 연결되어 회전 구동되는 샤프트(16)에 설치되어 있다. 제 1 도에 도시된 방식으로 분리기 몸체(12) 내에 배치된 전술한 성분들과 분쇄 테이블(14)은 시계방향으로 구동되도록 설계되어 있다.

보울 밀(10)에 대해 계속 설명하면, 복수개, 적합하게는 종래의 방식에 따라 3개의 분쇄 로울(18)은 분리기 몸체(12)의 내측에 적절하게 지지되고, 분리기 몸체(12)의 원주에 서로 등거리로 이간되어 있다.

제 1 도를 참조로 이해할 수 있는 각각의 분쇄 로울(18)은 샤프트에 대한 회전을 위해 적절한 샤프트(비도시) 상에 양호하게 유지되어 있다. 부가적으로 분쇄 로울(18)은 제 1 도에서 알 수 있는 바와같이 분쇄 테이블(14)의 상면에 각각 회전 관계를 위하여 적절하게 유지되어 있다. 일한 목적으로, 각각의 분쇄 로울(18)은 합체되어 상호작동하는 유압수단(20)을 갖는다. 각각의 유압수단(20)은 합체된 분쇄 로울 (18) 상의 유압로딩이 걸리도록 작동함으로써, 분쇄 로울(18)은 석탄의 양호한 분쇄 목적으로 분쇄 테이블(14) 상에 배치된 석탄에 필요한 힘을 발휘하게 된다.

보울 밀(10)에서 분쇄될 석탄같은 물질은 적절한 종래의 이송수단에 의해 이송된다. 이러한 관점에서의 실시예로서, 상기 목적을 위해 사용할 수 있는 하나의 이송수단은 벨트 이송기 수단(비도시)이다. 이송수단(비도시)으로부터 방출될 때 석탄은 분리기 몸체(12)가 적합하게 구비하고 있는 석탄공급수단(22)에 의해 보울 밀(10)에 들어간다. 석탄공급수단(22)은 석탄을 분쇄 테이블(14)의 표면에 보내도록 작동한다.

제 1 도에 도시된 구조형태를 실시하는 보울 밀의 작동양상에 따라서 공기와 같은 가스는 석탄을 보울 밀(10)에서 방출하기 위하여 분쇄 테이블(14)로부터 분리기 몸체(12)의 내측을 통하여 석탄을 이동시키는데 사용된다. 이러한 관점에서 사용되는 공기는 상기 목적을 위해 형성된 적절한 통로(비도시)를 통하여 분리기 몸체(12)로 들어간다. 분리기 몸체(12) 내의 상기 통로(비도시)로부터 공기는 분쇄 테이블(14)의 원주와 분리기 몸체(12)의 내벽면 사이에 적합하게 형성된 다수의 환상 공간(24)으로 흐른다. 공기는 환상공간(24)으로부터의 배출시에 적절하게 위치한 편향수단(비도시)에 의해 분쇄 테이블(14)을 지나 편향된다.

공기가 상술한 바와같은 경로를 따라 흐르는 동안, 분쇄 로울의 표면에 쌓인 석탄은 분쇄 로울(18)의 작용에 의하여 분쇄된다. 석탄이 분쇄되면, 입자는 원심력에 의해 분쇄 테이블(14)의 중심으로부터 외부로 이동한다. 그리하여 분쇄 테이블(14)의 원주 영역에 도달하게 되면, 석탄 입자는 환상공간(24)으로부터 배출되는 공기에 의해 실려 경로를 따라 이송된다. 이후 공기와 석탄입자의 혼합유체는 편향수단(비도시)에 포집되고, 그 영향으로 공기와 석탄입자의 혼합유체는 분쇄 테이블(14)을 지나 편향된다. 여기에는 공기와 석탄입자의 혼합유체의 흐름 경로의 변화가 필요하게 된다. 방향을 전환시키는 중에 가장 무거운 석탄입자는 보다 큰 관성으로 인하여 공기류에서 이탈되어 분쇄 테이블(14)의 표면에 떨어져 재차 분쇄된다. 반면에 가벼운 석탄입자는 보다 작은 관성으로 인하여 공기류를 따라서 계속 이송된다.

전술한 편향수단(비도시)의 영향을 벗어난 후, 잔류한 공기와 석탄입자의 혼합유체는 선별기(26)로 흐른다. 통상의 실시에 따르고 뜬 본 기술분야에서 공지된 선별기(26)는 공기류에 잔류하는 석탄입자를 재차 분류한다. 즉, 양호한 입자크기로 된 미분탄 입자는 선별기(26)를 통과하고 공기류에서 벗어나 보울 밀(10)에서의 방출이 종료된다. 반면에 입자가 크기가 양호한 것보다 큰 석탄입자는 분쇄 테이블(14)의 표면으로 반송되어 재차 분쇄된다. 이후 반송입자는 상술한 바와같은 공정을 반복한다.

분쇄 테이블(14)의 상면에 쌓인 석탄을 분쇄 로울(18)로 분쇄시키는 분쇄 작용에 대하여 더 언급하면, 석탄을 바라는 정도로 분쇄시키기 위하여 분쇄 로울(18)을 작동시키는 힘은 다수의 인자에 따라 변한다. 예로서 중요한 것은 석탄의 성질이다. 즉, 석탄을 분쇄시키는데 필요한 힘은 분쇄될 석탄의 분쇄능, 즉 석탄의 분쇄특성의 함수관계일 것이다. 석탄을 양호한 정도로 분쇄시키기 위한 힘을 결정하는 다른 중요한 인자는 분쇄 테이블(14) 위에 쌓여있는 석탄의 깊이로서, 환언하면 작동하는 보울 밀(10)의 생산율의 함수이다.

본 발명에 따른 고내마모성 합금에 대해 더 상세히 설명하기 위하여 제 2 도를 참조하기로 한다. 덧붙혀 주를 달 것은 제 2 도의 종종 실시되고 있는 분쇄 로울(18)의 구조 특성을 일반적으로 설명하기 위하여 간단하게 도시한 점이다. 제 2 도에서 명확히 알 수 있는 바와같이 분쇄 로울(18)은 로울의 전체적인 구성을 이루는 주된 몸체부(28)와, 몸체부(28)가 형성된 것과는 다른 재료, 즉 본 발명에 따른 고내마모성 합금으로 형성된 층상의 외면(30)으로 통상 구성되어 있다. 이러한 목적으로 몸체부(28)는 연성철과 같이 비교적 연하고 쉽게 가공될 수 있는 재료로 되어 있고, 반면에 외면(30)은 우수한 마모성을 보이는 비교적 단단한 재료로 되어 있다. 또한 제 2 도에서 알 수 있는 바와같이, 몸체부(28)는 실질적으로 중심을 통하여 형성된 관통구(32)를 갖고 있다. 관통구(32)는 전술한 바 있는 샤프트(비도시)를 조립상관으로 수용할 수 있도록 적합한 칫수로서, 그 위에 분쇄 로울(18)이 적합하게 지지되어 제 1 도에 도시하고 설명한 방법으로 기능을 수행한다.

본질적으로 두가지의 서로 다른 재질로 분쇄 로울(18)을 제조하는 이유는 첫째는 몸체부(28)에 관통구(32)을 형성할 필요성이 있다는 사실과, 둘째로 외면(30)이 석탄의 분쇄중에 강한 마모작용을 받는다는 점 때문이다. 따라서 그 결과로 한편으로는 몸체부(28)를 비교적 연하고 가공이 용이한 재료로 만들어 관통구(32)의 형성을 용이하게 하고, 또 이와 반대로 외면(30)으로 둘러싸인 적어도 외측부는 특히 마모작용에 의한 마모에 견딜 수 있는 비교적 단단한 재료로 만드는 것이 바람직하다.

본 발명의 이해를 위해 적합한 배경으로서의 전술한 설명과 함께 본 발명에 따라서 분쇄 로울(18)의 외면, 즉 마모면을 형성하는데 특히 접합하며, 고내마모성을 실현하는 합금이 제공된다. 더우기 본 발명에 따른 합금은 구조가능하고, 새로운 분쇄 로울(18)을 표면 강화시키는데 이용할 수 있으며, 분쇄 로울(18)의 외면(30)을 형성하는데 최초 사용된 재질의 성질에 관계없이 마모된 분쇄 로울(18)을 재피복하는데 사용할 수 있으며, 분쇄 로울(18)의 외면(30)을 형성하기 위해 벌크 용접 기술을 사용할 수 있으며, 그리고 벌크 용접 기술을 사용할 목적으로 본질적으로 균일한 펠릿을 형성하기 위해 펠릿화할 수 있는 특징을 갖고 있다.

전형적으로 본 발명의 합금은 중량%로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성으로 되어 있다. 내마모성의 관점에서 중요한 인자는 합금이 함유하고 있는 탄소의 양이다. 탄소는 합금에 내마모성을 주지만, 고탄소 함량은 합금에 취성을 준다. 한편 크롬은 그 함량이 15 내지 30%에서 내마모성에 거의 영향을 주지 않는 것으로 알려져 있다. 크롬은 비교적 고가이므로 크롬의 사용량을 최소로 하는 것이 바람직하다. 실시예로서 미합중국, 켈리포니아 소재의 스투디 캄파니 제품인 스투디 103으로 알려진 재료는 중량%로 간신히 식별할 수 있는 양을 제외하고 4%의 탄소와 27 내지 28%의 크롬을 함유하며, 몰리브덴 또는 붕소는 함유하지 않는다.

한편 본 발명에 따른 합금에 있어서 예로서 스투디 103으로 알려진 재료에 함유되어 있는 탄소 함량과 비교하여 그 양을 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 합금의 탄소함량은 증가시킬 수 있는 반면에 또한 크롬도 15.0 내지 30.0%로 비교적 높은 함량을 유지하는 것이 가능한 것으로 알려져 있다. 그 이유는 아직 완전히 이해되지 않으나 크롬을 비교적 높은 수준으로 유지시키는 반면에 탄소 함량은 본 발명에 따른 합금의 조성에서 몰리부덴과 붕소의 함유에 의해 증가될 수 있다. 내마모성을 중요시하는 용도를 의도한 종래기술의 합금, 예로서 소위 "고크롬"합금이라는 스투디 103으로 알려진 재료에서 명확한 바와같이, 이러한 합금은 간단히 분별할 수 있는 양을 제외하고는 몰리부덴과 붕소중 어느 하나를 함유하지 않고 있다. 전술한 바와같이 스투디 103으로 알려진 재료는 내마모성을 주장한 것으로서, 그 내마모성은 보통의 니하드(Nihard)에 관련된 재료의 1.5 내지 2배이다. 본 발명에 따른 합금을 이러한 자료를 근거로 하여 행한 시험 결과에서 마모수명이 스투디 103으로 알려진 재료와 같은 종래기술의 표준인 표면 경화용 재료의 2배인 것으로 기대된다.

본 발명의 합금은 주조할 수 있지만 본 발명의 합금에 대한 적합한 방법에 따라서 벌크 용접으로써 분쇄 로울(18)에 적용할 수 있다. 벌크 용접법은 분쇄 로울(18)과 같은 설비를 표면경화시키는 대표적인 기술이다. 벌크 용접법은 서브머어지드 아아크 용접법에서 와이어, 플럭스 및 벌크금속 분말을 이용한다. 벌크금속 분말은 기본금속에 조정비율로 공급되고, 플럭스는 벌크금속 분말의 맨 위에 뿌려 쌓으며, 와이는 벌크금속 분말과 플럭스의 혼합 용융물을 통하여 용접된다. 벌크금속 분말은 용접물을 합금시키거나 합금속도를 증가시킨다.

용접 실패를 피하기 위하여는 벌크 용접법의 사용시에 벌크금속 분말을 균일하고 편성이 없게 하여 용접물내에 균일한 합금성분이 나타나도록 하는 것이 중요하다. 표면경화에 있어서 탄소함량은 종종 주요한 요소로 작용하고 또 이는 그래파이트에서 쉽게 얻을 수 있다. 그러나 그래파이트는 매우 미세하고 가벼우며, 다른 분말 위에 뜨는 경향이 있어서 일정치 않은 합금을 발생시킨다. 또한 그래파이트는 그래파이트의 부분에 대한 가교작용으로 인하여 이송장치를 막아버리는 경향을 보인다. 반면에 분말을 펠릿화함으로써 모든 성분은 펠릿으로 균질하게 조합된다. 펠릿화 공정에는 실리케이트와 같은 결합제를 첨가하고, 혼합하여 펠릿으로 만들고, 구워서 결합제를 경화시키는 것이 필요하다. 이러한 공정은 미세한 입자가 없는 균일한 스크린 입자 크기를 발생시키고, 각각의 펠릿은 본질적으로 같은 조성을 갖는다. 부가적으로 펠릿화 공정은 균질한 분말로 개발된 다른 조합물을 허용함으로써 합금 조성물에 더 양호한 가요성을 부여한다.

따라서 전술한 바로부터 용이하게 알 수 있는 것은 본 발명에 따라서 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면의 허용성으로 특히 적합하고 많은 장점의 특징을 실현시키는 고내마모성이 특징인 합금이 제공된다는 점이다. 첫째로 본 발명의 합금으로 형성된 마모면을 갖는 분쇄 로울은 분쇄 로울의 대부분의 구조를 포함하는 몸체부를 구체화시킨다. 상기 몸체부는 비교적 가공하기 용이한 재료로 만드는 것이 가능하여 이러한 목적으로 상기 재료를 이용하는 것이 제조상의 경제적인 면에서 양호할 것이다.

둘째로 분쇄 로울은 본 발명의 합금으로 형성된 외면을 갖는다. 따라서 분쇄 로울은 종래 기술의 재료가 분쇄 로울의 외면을 형성하기 위해 사용되었던 가능했던 것보다 더 능률적이고 효과적인 방법으로 석탄과 같은 재료를 분쇄시키는 예정된 기능을 수행할 수 있다.

셋째로 본 발명의 합금으로 형성된 마모면을 갖는 분쇄 로울은 새로운 분쇄 로울시에 종래 기술의 표면경화 재료로 형성된 외면을 갖는 새로운 분쇄 로울이 할 수 있던 것보다 마모되어 재사용할 수 없게되기 전까지 더 긴 작동수명을 갖는다. 본 발명의 합금으로 형성된 마모면을 갖는 새로운 분쇄 로울의 더 긴 작동수명은 본 발명에 따른 합금의 마모수명이 종래 기술의 표준 표면강화 재료의 마모수명의 대략 2배일 것으로 예상되는 사실로부터 얻을 수 있다. 넷째로 본 발명의 합금으로 형성된 마모면을 갖는 분쇄 로울은 재피복된 분쇄 로울시에 종래 기술의 표면경화 재료로 재피복된 외면을 갖는 재피복된 분쇄 로울이 할 수 있었던 것보다 마모되어 재사용할 수 없게 되기 전까지 더 긴 작동수명을 갖는다. 본 발명의 합금으로 형성된 마모면을 갖는 재피복된 분쇄 로울의 그러한 긴 작동수명은 본 발명에 따른 합금의 마모수명이 종래 기술의 표준 표면경화 재료의 작동수명의 대략 2배일 것으로 예상되는 점으로부터 얻을 수 있다.

그리하여 본 발명에 따라서 고내마모성이 특징인 신규하고 향상된 재료가 제공된 것이다. 더우기 본 발명의 고내마모성 재료는 주조도 가능하다. 부가적으로 본 발명에 따라서 고내마모성 재료는 보울 밑에 사용하기 위하여 설계된 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면을 형성하는데 특히 적합하다. 또한 본 발명의 고내마모성 재료는 외면, 즉 마모면을 형성하기 위하여 벌크 용접법으로써 새로운 분쇄 로울에 적용할 수 있다. 부가적으로 본 발명에 따라서 고내마모성 재료는 최초에 형성된 분쇄 로울의 외면의 재료의 특성에 관계없이 마모된 분쇄 로울의 외면, 즉 마모면을 재피복할 수 있다.

또한 본 발명의 고내마모성 재료는 외면, 즉 마모면을 형성하기 위하여 분쇄 로울에 벌크 용접기술을 사용할 목적으로 펠릿으로 만들 수 있다. 더우기 본 발명에 따라서 고내마모성 재료는 비교적 저렴하고, 사용이 용이하며 비슷한 목적용으로 현재까지 사용되어 온 종래기술의 재료의 마모수명에 비하여 비교적 긴 마모수명을 갖는 것이 특징이다.

이상 본 발명을 단지 하나의 실시예로 설명했지만, 본원에는 본 기술분야의 숙련자에 의해 용이하게 실시될 부분이 여전히 존재한다. 따라서 본 발명은 첨부된 청구범위에 의한 본 발명의 정신과 영역내에서 수정 및 변경이 가능하다.

Claims (15)

1. 중량 %로 탄소 4.0내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30%, 몰리크덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성을 갖는 고내마모성 합금으로 형성된 외면을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 보울 밀용 분쇄 로울.
2. 제 1 항에 있어서, 비교적 연질이고 가공이 용이한 재료로 형성된 몸체부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보울 밀용 분쇄 로울.
3. 제 2 항에 있어서, 비교적 연질이고 가공이 용이한 상기 재료는 연성철인 것을 특징으로 하는 보울 밀용 분쇄 로울.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체부는 실질적으로 중심을 통하여 형성된 관통구를 갖는 것을 특징으로 하는 보울밀용 분쇄 로울.
5. 중량 %로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 보울 밀용 분쇄 로울.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 합금은 분말상인 것을 특징으로 하는 고내마모성 합금.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 합금은 주조된 형태인 것을 특징으로 하는 고내마모성 합금.
8. 분말상의 고내마모성 합금을 준비하고, 고내마모성 합금에 결합제를 첨가하고, 결합제와 고내마모성 합금을 혼합하여 각각 균질한 밀도를 갖는 펠릿을 만들고, 펠릿을 건조시켜 결합제를 경화시킨 다음, 조성이 중량 %로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0% 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 표면경화제를 새로운 분쇄 로울에 벌크 용접법을 통하여 새로운 분쇄 로울에 펠릿화된 고내마모성 합금을 적용하는 방식으로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 새로운 분쇄 로울의 피복방법.
9. 제 8 항에 있어서, 결합제는 실리케이트인 것을 특징으로 하는 새로운 분쇄 로울의 피복방법.
10. 제 9 항에 있어서, 새로운 분쇄 로울은 비교적 연질이고 가공이 용이한 재료로 된 몸체부를 포함하고, 펠릿화된 고내마모성 합금은 표면경화층을 형성하기 위하여 새로운 분쇄 로울의 몸체부의 외면에 적용하는 것을 특징으로 하는 새로운 분쇄 로울의 피복방법.
11. 제 10 항에 있어서, 새로운 분쇄 로울의 몸체부는 연성철로 만들어진 것을 특징으로 하는 새로운 분쇄 로울의 피복방법.
12. 분발성의 고내마모성 합금을 준비하고, 고내마모성 합금에 결합제를 첨가하고, 결합제와 고내마모성 합금을 혼합하여 각각 균질한 밀도를 갖는 펠릿을 만들고 펠릿을 건조시켜 결합제를 경화시킨 다음, 조성이 중량 %로 탄소 4.0 내지 6.0%, 망간 3.0 내지 14.0%, 실리콘 1.0 내지 2.5%, 크롬 15.0 내지 30.0%, 몰리브덴 4.0 내지 6.0%, 붕소 0.5 내지 2.0% 및 잔부가 본질적으로 철인 표면경화제를 마모된 분쇄 로울에 벌크 용접법을 통하여 마모된 분쇄 로울에 펠릿화된 고내마모성 합금을 적용하는 방식으로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마모된 분쇄 로울의 피복방법.
13. 제 12 항에 있어서, 결합제는 실리케이트인 것을 특징으로 하는 마모된 분쇄 로울의 피복방법.
14. 제 13 항에 있어서, 마모된 분쇄 로울은 비교적 연질이고 가공이 용이한 재료로 된 몸체부를 포함하고, 펠릿화된 고내마모성 합금은 표면경화층을 형성하기 위해 마모된 분쇄 로울의 몸체부의 외면에 적용하는 것을 특징으로 하는 마모된 분쇄 로울의 피복방법.
15. 제 14 항에 있어서, 마모된 분쇄 로울의 몸체부는 연성철로 만들어진 것을 특징으로 하는 마모된 분쇄 로울 피복방법.

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