본 논문은 실린더 내벽과 엔드 커버에 장착되는 중요한 내마모성 부품인 볼 밀 라이너에 대한 자세한 개요를 제공합니다. 이 라이너는 실린더와 엔드 커버를 연삭 매체 충격 및 재료 마모로부터 보호하고, 특수 표면 설계를 통해 연삭 효율을 향상시키며, 재료의 점착력을 감소시킵니다. 볼 밀 라이너는 높은 내마모성, 적절한 인성, 그리고 우수한 피팅 성능을 요구하며, 일반적으로 사용되는 소재로는 ZGMn13 고망간강(물 경화 후 우수한 인성), 고크롬 주철(뛰어난 내마모성), 그리고 인성과 내마모성의 균형을 이룬 바이메탈 복합재가 있습니다.
볼 밀 라이너는 실린더 내벽과 엔드 커버 안쪽에 설치되는 내마모성 부품입니다. 분쇄 매체(강구, 강철 세그먼트) 및 재료와 직접 접촉하여 효율적인 밀 작동을 위한 보호 장벽 역할을 합니다. 핵심 기능은 다음과 같습니다. 분쇄 매체로 인한 충격과 마모로부터 실린더와 엔드 커버를 보호합니다., 특수 표면 형상을 통해 분쇄 효율 향상 (예: 매체와 재료 간의 접촉 확률 증가) 실린더 내부의 재료 접착 및 축적 감소라이너의 성능과 수명은 볼밀의 유지관리 비용과 생산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
핵심 성능 요구 사항:
높은 내마모성: 강철구슬에 의한 고주파 충격(최대 수천N의 충격력)과 재료에 의한 지속적인 마모를 견뎌야 하며, 8,000시간 이상의 사용수명이 필요합니다.
적절한 인성: 강구 충격에 의한 취성파괴 방지(충격인성 ≥20J/센티미터²)
잘 맞음: 작동 중 느슨함으로 인한 2차 마모를 방지하기 위해 실린더 내벽과의 틈새를 ≤1mm로 맞춥니다.
교체 용이성: 정기적인 분해 및 교체에 적합한 중간 무게(개당 ≤50kg, 대형 공장의 경우 최대 100kg)입니다.
구조 및 재료 특징:
구조 유형: 모양으로 분류됨 플랫 라이너 (평평한 표면을 가진 거친 연삭 부분의 경우) 골판지 라이너 (미디어 리프팅 높이 증가, 미세 분쇄 섹션에 적합) 및 계단형 라이너 (매체 미끄러짐을 줄이며 일반적으로 그리드형 밀에 사용됨). 설치 위치에 따라 다음과 같이 분류됩니다. 실린더 라이너 그리고 엔드 커버 라이너 (엔드 커버 라이너는 대부분 엔드 커버 곡률에 맞게 부채꼴 모양입니다).
주류 소재:
고망간강(ZGMn13): 가장 일반적으로 사용됩니다. 물 경화 후 우수한 인성(충격 인성 ≥150J/센티미터²)을 가지며, 충격 시 표면이 경화(최대 경도 300-400HBW)되어 경암 및 대형 강구 작업 조건에 적합합니다.
고크롬 주철(KmTBCr20Mo): 고망간강(경도 ≥58HRC)보다 내마모성이 2~3배 더 강하지만 인성은 낮습니다(충격 인성 10~20J/센티미터²). 충격이 적고 미세한 분쇄 조건(예: 시멘트 공장)에 적합합니다.
바이메탈 복합 라이너: 탄소강 기반(인성 보장)과 고크롬 주철 작업 표면(내마모성 향상)으로 두 재료의 장점을 결합하여 복잡한 작업 조건에 적합합니다.
2세. 볼밀 라이너 제조 공정 (ZGMn13 고망간강 라이너를 예로 들어 설명)
1. 원료 선정 및 용해
화학성분 관리: ZGMn13 표준에 따른 엄격한 비율(C 1.0-1.4%, 민 11-14%, 시 ≤0.8%, P ≤0.07%, S ≤0.05%), 민/C 비율 ≥10(물 강화 효과 보장);
용융 과정:
중간 주파수 유도로에서 녹이고 1500~1550℃로 가열하고 30분간 유지하여 조성을 균질화합니다.
탈산: 산소를 제거하고 가스 홀 결함을 방지하기 위해 페로실리콘(0.5%)과 알루미늄 잉곳(0.1%)을 첨가합니다.
입자의 조대화를 방지하기 위해 탭핑 온도를 1450~1480℃로 조절합니다.
2. 주조 성형(핵심 공정)
금형 설계: 수지 모래 주형(표면에 지르콘 분말 도료를 도포, 두께 ≥1mm)을 사용하고, 주형 캐비티 크기는 완제품보다 3-5% 크게 하고(수축률을 감안), 라이저는 적당히 조절(공급 속도 ≥15%)한다.
붓는 과정:
주입 온도는 1380~1420℃이며, 바닥 주입 방식(슬래그 유입 방지), 주입 시간은 개당 30~60초로 조절합니다.
대형 라이너(단일 중량 ≥50kg)의 경우, 용융 금속의 안정적인 충전을 보장하기 위해 계단형 주입 시스템을 사용하십시오.
셰이크아웃 및 세척: 주조물이 200℃ 이하로 식은 후 흔들어 빼고, 라이저를 제거합니다(가스 절단을 사용하여, 후속 연삭을 위해 본체에서 10mm를 남겨둡니다).
3. 물강화 처리(고망간강의 핵심 공정)
가열: 주물을 1050~1100℃까지 천천히 가열합니다(가열 속도 ≤100℃/h). 2~4시간 동안 유지합니다(두께에 따라 다름, 25mm당 1시간). 이렇게 하면 탄화물이 오스테나이트로 완전히 용해됩니다.
물 담금질: 주물을 물(수온 ≤30℃)에 빠르게 담그고 냉각 속도 ≥50℃/s로 핵심 온도가 200℃ 이하로 떨어질 때까지 담가서 탄화물 침전을 억제합니다.
검사: 물강화 후 경도 ≤230HBW, 금속조직은 단일 오스테나이트(망상탄화물 없음)입니다.
4. 가공
거친 가공: 라이너의 뒷면(실린더와 맞는 표면)을 평탄도 ≤1mm/m로 밀링하고 1mm의 마감 여유를 남겨둡니다.
마무리 가공:
피팅 표면을 거칠기 라 ≤6.3μm로 연마하여 실린더와의 접촉 면적이 ≥80%가 되도록 합니다.
드릴링: 기계 고정 볼트 구멍(조리개 φ20-φ30mm) 위치 편차 ±0.5mm, 구멍 직각도 ≤0.1mm/100mm;
모따기: 응력 집중을 피하기 위해 모든 모서리를 R≥3mm로 둥글게 만듭니다.
5. 표면 처리 및 마킹
세척: 작업 표면(거칠기 라12.5μm)을 사포 분사하여 산화물 스케일을 제거합니다.
표시: 작동하지 않는 표면에 재료(ZGMn13), 배치 번호, 무게 및 생산 날짜를 스탬프합니다.
녹 방지: 사용하지 않는 표면에 방청 페인트(두께 ≥40μm)를 칠하고, 볼트 구멍은 고무 마개로 막습니다.
3세. 볼밀 라이너 검사 공정
1. 원료 및 용해 검사
용광로 전 화학 분석: C 및 민 함량을 검출하기 위한 스펙트럼 분석(민/C 비율 ≥10 보장), P 및 S 함량 ≤표준 상한값
용융 기록: 공정 요구 사항을 준수하는지 확인하기 위해 용융 온도와 탈산제 첨가량을 확인합니다.
2. 주조 품질 검사
시각적 검사: 균열, 수축 구멍 또는 잘못된 흐름이 없고 콜드 셧 깊이는 ≤1mm입니다.
치수 검사: 테이프 측정기와 템플릿을 사용하여 길이와 너비 편차(±2mm) 및 두께 편차(±1mm)를 측정합니다.
비파괴 검사: 대형 라이너에 대한 100% 초음파 검사(유타)(제이비/T 7260 2등급 기준 충족), ≥φ3mm 상당의 결함 없음.
3. 물강화 품질 검사
경도 시험: 브리넬 경도 시험기(헤비급 180-230)로 작업 표면을 측정하고, 동일한 작업물에 대한 다중점 측정 편차는 ≤20HBW입니다.
충격 시험: 샘플에 대한 실온 충격 시험을 실시(αk ≥150J/센티미터²)하여 섬유질 파괴가 나타나는 연성 파괴를 보였다.
4. 완제품 최종 검사
적합성 테스트: 라이너를 표준 평판 위에 놓고 틈새 게이지 ≤0.5mm로 최대 간격을 확인합니다.
볼트 구멍 검사: 게이지를 사용하여 조리개 허용 오차(H12)를 확인하고 볼트가 자유롭게 삽입될 수 있도록 위치를 조정합니다.
시험 설치: 실린더에 시험 설치를 위해 라이너 3개를 무작위로 선택하여 단단히 맞고 느슨함이 없는지 확인합니다.
ZGMn13 라이너는 물 강화 품질과 주조 결함을 엄격하게 관리함으로써 중간 충격 조건에서 8,000~12,000시간의 사용 수명을 달성할 수 있으며, 고크롬 주철 라이너는 저충격 미세 연삭 환경에서 15,000시간 이상의 사용 수명을 달성할 수 있습니다. 소재 경도와 연삭 매체 크기를 고려하여 라이너를 선택해야 합니다.