콘 크러셔 스텝 플레이트

축 하중 전달: 파쇄 과정에서 발생하는 축방향 하중을 전달하는 역할을 합니다. 콘 크러셔의 움직이는 콘이 재료를 파쇄할 때 상당한 축방향 힘이 발생합니다. 스텝 플레이트는 이러한 힘을 메인 샤프트 및 관련 지지 구조물로 효과적으로 전달하여 크러셔의 안정적인 작동을 보장합니다. 예를 들어, 중형 콘 크러셔의 경우 정상 작동 시 축방향 하중이 수 톤에 달할 수 있으며, 스텝 플레이트는 이러한 하중을 지지하고 전달하는 데 중요한 역할을 합니다.

위치 및 안내: 메인 샤프트와 이동 콘 어셈블리의 정확한 위치를 조정합니다. 다른 부품과 정밀하게 결합되어 작동 중 이동 콘이 특정 궤적으로 움직이도록 합니다. 이는 분쇄 챔버 크기의 일관성과 분쇄된 제품의 품질을 유지하는 데 필수적입니다. 스텝 플레이트 위치의 편차는 이동 콘과 고정 콘 라이너의 불균일한 마모를 초래하고 분쇄된 재료의 입자 크기 분포에 영향을 미칠 수 있습니다.

기계적 지원: 스텝 플레이트는 메인 샤프트에 기계적 지지력을 제공하여 파쇄기 작동 중 진동과 충격을 줄이는 데 도움이 됩니다. 진동 환경에서는 메인 샤프트를 안정화하여 메인 샤프트 및 베어링과 같은 관련 부품의 수명 연장에 도움이 됩니다.

플레이트 바디: 일반적으로 40CrNiMoA 또는 35CrMo와 같은 고강도 합금강으로 제작됩니다. 재료 선택은 높은 인장 강도(40CrNiMoA의 경우 인장 강도 ≥ 980 엠파), 우수한 충격 인성 및 피로 저항성을 기준으로 합니다. 판 두께는 콘 크러셔의 크기 및 하중 요구 사항에 따라 30mm에서 80mm까지 다양합니다. 광산 분야에 사용되는 대규모 크러셔의 경우, 더 높은 하중을 견디기 위해 더 두꺼운 스텝 플레이트가 필요합니다.

중앙 구멍: 스텝 플레이트에는 정밀 가공된 중앙 구멍이 있으며, 이 구멍은 메인 샤프트 위에 장착됩니다. 이 구멍의 직경 공차는 일반적으로 ±0.05mm 이내로 엄격하게 관리되어 메인 샤프트에 꼭 맞고 정확하게 장착됩니다. 이 맞춤은 토크와 축 하중을 효과적으로 전달하는 데 필수적입니다.

단계 기능: 이름에서 알 수 있듯이, 스텝 플레이트는 표면에 하나 이상의 계단형 구조를 가지고 있습니다. 이 계단은 추력 베어링이나 스페이서와 같은 다른 구성 요소와 상호 작용하도록 설계되었습니다. 계단의 높이와 너비는 파쇄기의 기계적 요구 사항에 따라 신중하게 설계됩니다. 예를 들어, 계단 높이는 10mm에서 30mm까지, 너비는 20mm에서 50mm까지 다양합니다.

장착 구멍: 스텝 플레이트 둘레를 따라 여러 개의 장착 구멍이 고르게 분포되어 있습니다. 이 구멍들은 스텝 플레이트를 이동 콘이나 지지 프레임과 같은 다른 구성품에 고강도 볼트(일반적으로 8.8 등급 이상)를 사용하여 고정하는 데 사용됩니다. 장착 구멍의 개수는 스텝 플레이트의 크기와 설계에 따라 8개에서 24개까지 다양합니다.

40CrNiMoA와 같은 선택된 합금강은 먼저 유도로에서 용해됩니다. 용해 온도는 1500~1550°C의 범위 내에서 정밀하게 제어되어 완벽한 용해와 균일한 조성을 보장합니다. 용해 과정에서는 미리 정해진 화학 조성에 따라 합금 원소를 첨가하여 강의 특성을 조정합니다.

스텝 플레이트에는 일반적으로 모래 주형이 사용됩니다. 모래 주형은 규사, 바인더(예: 수지), 그리고 기타 첨가제를 혼합하여 만듭니다. 모래 주형의 모양을 만들기 위해 패턴을 사용하는데, 이는 냉각 중 수축을 고려하여 스텝 플레이트와 정확히 동일한 모형입니다. 패턴은 보통 나무나 금속으로 만들어집니다. 모래를 패턴 주위에 채운 후, 주형 공동의 무결성을 보장하기 위해 다져줍니다.

금형이 준비되고 강철이 적절한 온도까지 용융되면 용강을 금형 캐비티에 주입합니다. 주입 속도는 기공이나 개재물과 같은 결함이 발생할 수 있는 난류를 방지하기 위해 신중하게 제어됩니다. 주입은 일반적으로 일정 압력(가압 주입 시스템 사용 시) 하에서 수행되는데, 이는 용강이 금형 캐비티의 모든 부분, 특히 계단 형상과 같이 복잡한 형상이 있는 부분을 완전히 채우도록 하기 위함입니다.

주입 후, 금형은 제어된 환경에서 천천히 냉각됩니다. 냉각 속도는 주조 스텝 플레이트의 미세 구조와 기계적 특성에 영향을 미치므로 매우 중요합니다. 일반적으로 냉각 속도는 미세 입자 미세 구조 형성을 촉진하기 위해 비교적 느리게 제어됩니다. 여기에는 금형을 단열재로 덮거나 온도가 조절된 냉각실에 넣는 것이 포함될 수 있습니다. 스텝 플레이트는 완전히 응고될 때까지 금형에 그대로 두는데, 크기에 따라 몇 시간이 걸릴 수 있습니다.

표준화: 금형에서 꺼낸 스텝 플레이트는 먼저 노멀라이징(표준화) 과정을 거칩니다. 850~900°C 정도의 온도로 가열한 후 공냉합니다. 노멀라이징은 결정립 구조를 미세화하고, 기계적 성질을 향상시키며, 내부 응력을 완화하는 데 도움이 됩니다.

담금질 및 템퍼링: 이어서 스텝 플레이트는 담금질 및 템퍼링 과정을 거칩니다. 담금질 온도(40CrNiMoA의 경우 약 820~860°C)까지 가열한 후 오일 속에서 급냉합니다. 담금질 후 500~600°C에서 일정 시간(보통 2~4시간) 동안 템퍼링합니다. 이 열처리 과정을 통해 스텝 플레이트의 강도, 인성, 경도가 크게 향상되어 콘 크러셔의 가혹한 작업 조건에 적합합니다.

선회: 주조 스텝 플레이트를 먼저 선반에 장착합니다. 외경과 중앙 구멍은 황삭 가공을 통해 잉여 소재를 제거합니다. 이 가공을 통해 외경과 내경 구멍의 직경이 최종 치수에 가까워지도록 줄여, 이후 정밀 가공에 필요한 약 2~3mm의 가공 여유를 확보합니다.

깃 달기: 스텝 플레이트의 두 평면은 평탄도를 보장하기 위해 면처리됩니다. 면처리는 선반의 절삭 공구를 사용하여 수행되며, 이 단계의 평탄도 공차는 ±0.1mm 이내로 관리됩니다.

연마: 외경, 중앙 홀, 그리고 단차면은 연삭됩니다. 연삭 공정을 통해 고정밀 표면 조도를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 연삭된 표면의 표면 거칠기는 라0.8~1.6μm에 도달할 수 있습니다. 외경과 중앙 홀의 치수 공차는 ±0.02mm 이내로 더욱 정밀해지고, 단차 높이와 폭은 ±0.05mm의 공차로 정확한 설계 치수에 맞춰 가공됩니다.

드릴링 및 태핑: 장착 구멍은 드릴링 및 태핑됩니다. 고정밀 드릴링 머신을 사용하여 구멍의 정확한 위치를 확보합니다. 장착 구멍의 위치 공차는 ±0.1mm 이내로 관리됩니다. 드릴링 후 볼트 설치용 암나사산을 만들기 위해 태핑 작업을 수행합니다. 나사산 공차는 암나사의 경우 6H와 같은 관련 국가 표준을 따릅니다.

스텝 플레이트는 표면 불순물을 제거하고 표면 마감을 개선하기 위해 숏 블라스팅과 같은 표면 처리를 거칠 수 있습니다. 숏 블라스팅 후 방청 페인트 또는 내식성 코팅을 도포할 수 있습니다. 방청 페인트는 일반적으로 총 두께 약 80~120μm의 다층 코팅을 통해 혹독한 작업 환경, 특히 습기와 부식성 물질이 존재할 수 있는 광산에서 스텝 플레이트를 부식으로부터 보호합니다.

화학 성분 분석: 분광기를 사용하여 스텝 플레이트 재료의 화학 성분을 분석합니다. 이 분석을 통해 탄소, 크롬, 니켈, 몰리브덴과 같은 강의 합금 원소가 규정 범위 내에 있는지 확인합니다. 40CrNiMoA의 경우, 탄소 함량은 0.37~0.44%, 크롬은 0.6~0.9%, 니켈은 1.2~1.6%, 몰리브덴은 0.15~0.25% 범위에 있어야 합니다. 이 범위를 벗어나면 스텝 플레이트의 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.

기계적 성질 시험: 스텝 플레이트에서 채취한 시편에 대해 인장 시험을 실시합니다. 인장 강도, 항복 강도, 그리고 연신율을 측정합니다. 40CrNiMoA 스텝 플레이트의 경우, 인장 강도는 980MPa 이상, 항복 강도는 835MPa 이상, 그리고 연신율은 12% 이상이어야 합니다. 또한, 재료의 충격 인성을 평가하기 위해 충격 시험도 실시하며, 필요한 충격 에너지는 60J/센티미터² 이상입니다.

좌표측정기(CMM): CMM은 외경, 중앙 구멍 직경, 단 높이, 폭, 장착 구멍 위치 등 스텝 플레이트의 치수를 측정하는 데 사용됩니다. CMM은 매우 정확한 측정값을 제공하며, 지정된 공차(예: 외경 공차 ±0.02mm, 단 높이 공차 ±0.05mm)를 초과하는 치수 편차는 스텝 플레이트를 불합격으로 간주합니다.

게이지 검사: 중앙 구멍과 단차 형상의 맞춤을 검사하는 데 특수 게이지가 사용됩니다. 예를 들어, 링 게이지는 중앙 구멍의 직경을 검사하는 데 사용되고, 단차 게이지는 단차 높이와 너비를 확인하는 데 사용됩니다. 게이지는 정확한 검사 결과를 보장하기 위해 정기적으로 교정됩니다.

초음파 검사(유타): UT는 균열, 기공, 개재물 등 스텝 플레이트의 내부 결함을 감지하는 데 사용됩니다. 초음파는 스텝 플레이트를 통과하며, 결함은 초음파 장비로 감지할 수 있는 반사를 발생시킵니다. 특정 크기(일반적으로 균열 길이 ≥ 2mm 또는 기공 직경 ≥ 1mm로 정의)보다 큰 결함은 허용되지 않습니다.

자기 입자 검사(엠피티): MPT는 주로 스텝 플레이트의 합금강과 같은 강자성 재료의 표면 및 표면 근처 결함을 감지하는 데 사용됩니다. 스텝 플레이트에 자기장을 인가하면 자성 입자가 표면에 분산됩니다. 결함이 발생하면 자성 입자가 축적되어 결함의 존재와 위치를 나타냅니다. 0.5mm보다 긴 표면 균열은 허용되지 않습니다.

조립 검증: 스텝 플레이트는 콘 크러셔의 다른 구성품(예: 메인 샤프트, 이동 콘)과 함께 테스트 설정에서 조립됩니다. 조립 후 적절한 맞춤 및 정렬을 확인하기 위해 점검합니다. 예를 들어, 스텝 플레이트는 메인 샤프트에 아무런 간섭 없이 부드럽게 장착되어야 하며, 장착 볼트는 지정된 토크로 문제없이 조여져야 합니다.

성능 시뮬레이션: 스텝 플레이트가 장착된 콘 크러셔 조립품은 성능 시뮬레이션 시험을 거칩니다. 이 시험에는 크러셔를 일정 기간 저부하 조건에서 작동시켜 비정상적인 진동, 소음 또는 과도한 마모를 확인하는 과정이 포함될 수 있습니다. 시뮬레이션 시험 중 성능 문제가 발견되면 스텝 플레이트를 재평가하거나 교체해야 할 수 있습니다.