볼 밀

1. 볼밀 소개

볼밀은 분쇄 후 재료를 분쇄하는 핵심 장비입니다.

볼밀은 산업 생산에 널리 사용되는 고정밀 분쇄 기계 중 하나이며, 튜브 볼밀, 막대 볼밀, 시멘트 볼밀, 초미립 적층 밀, 핸드 볼밀, 수평 볼밀, 볼밀 베어링 부시, 에너지 절약 볼밀, 오버플로 볼밀, 세라믹 볼밀, 격자 볼밀 등 많은 유형이 있습니다.

볼 밀은 다양한 광석 및 기타 재료의 분쇄에 적합합니다. 광물 가공, 건축 자재 및 화학 산업에서 널리 사용됩니다. 건식 분쇄와 습식 분쇄 방식으로 나눌 수 있습니다. 배출 방식에 따라 그리드형과 오버플로우형으로 구분할 수 있습니다. 원통형 모양에 따라 짧은 튜브 볼 밀, 긴 튜브 볼 밀, 튜브 밀, 콘 밀의 네 가지 유형으로 구분할 수 있습니다.

2. 볼밀 작동 원리

볼 밀은 수평 실린더, 재료를 공급하고 배출하는 중공 샤프트, 그리고 분쇄 헤드로 구성됩니다. 실린더는 실린더 내부에 분쇄체가 설치된 긴 실린더입니다. 실린더는 강판으로 제작됩니다. 강철 라이너는 실린더에 고정됩니다. 일반적으로 분쇄체는 강철 볼이며, 다양한 직경과 특정 비율에 따라 실린더에 채워집니다. 분쇄체는 강철로 제작될 수도 있습니다. 분쇄 재료의 입자 크기에 따라 선택합니다. 재료는 볼 밀의 공급부에 있는 중공 샤프트에 의해 실린더에 적재됩니다. 볼 밀의 실린더가 회전하면 관성, 원심력 및 마찰로 인해 분쇄체가 실린더 라이너에 부착됩니다. 실린더에 의해 운반되어 특정 높이까지 올라가면 자체 중력으로 인해 아래로 떨어집니다. 떨어지는 분쇄체는 실린더 내부의 재료를 발사체처럼 분쇄합니다.

재료는 공급 장치의 중공축을 통해 공급 장치를 통해 밀의 첫 번째 챔버로 균일하게 들어갑니다. 밀의 첫 번째 챔버 내부에는 계단형 라이너 또는 골판형 라이너가 있습니다. 챔버에는 다양한 규격의 강구가 장착되어 있습니다. 높이가 높아진 후 낙하하면 재료에 강한 충격과 분쇄 효과가 발생합니다. 재료가 첫 번째 창고에서 거친 분쇄 단계에 도달하면 단층 칸막이를 통해 두 번째 창고로 들어갑니다. 창고에는 평평한 라이너와 강구가 라이닝되어 재료를 더욱 분쇄합니다. 분말은 배출 격자를 통해 배출되어 분쇄 작업이 완료됩니다.

배럴이 회전할 때 분쇄체도 미끄러집니다. 미끄러지는 과정에서 재료가 분쇄됩니다. 분쇄 효과를 효과적으로 활용하기 위해, 입자 크기가 큰 재료를 분쇄할 때 분쇄체는 미세합니다. 칸막이판으로 두 부분으로 나뉘어 이중 사일로가 됩니다. 재료가 첫 번째 사일로에 들어오면 강철 볼에 의해 파쇄됩니다. 재료가 두 번째 사일로에 들어오면 강철 부분이 재료를 분쇄하고, 분쇄된 합격 재료는 배출구에서 중공이 됩니다. 샤프트가 모래 2호 슬래그, 거친 플라이 애시와 같이 공급 입자가 작은 재료를 분쇄하기 위해 배출될 때, 밀의 배럴은 칸막이가 없는 단일 사일로 배럴 밀로 형성될 수 있으며, 분쇄체도 강철로 제작될 수 있습니다.

원료는 중공 샤프트 저널을 통해 중공 실린더로 공급되어 분쇄됩니다. 실린더에는 다양한 직경의 분쇄 매체(강구, 강봉, 자갈 등)가 장착되어 있습니다. 실린더가 수평축을 중심으로 일정 속도로 회전하면, 원심력과 마찰력의 작용으로 실린더가 일정 높이에 도달하면서 실린더 내부의 매체와 원료가 실린더에서 분리됩니다. 실린더 본체 벽은 충격력으로 인해 낙하하거나 굴러가면서 광석을 분쇄합니다. 동시에, 밀이 회전하는 동안 분쇄 매체 사이의 미끄러짐 운동은 원료에 분쇄 효과를 미칩니다. 분쇄된 원료는 중공 저널을 통해 배출됩니다.

3. 볼밀 로딩

볼밀에서 강철 볼의 주요 기능은 재료에 충격을 가하여 파쇄하는 것이며, 분쇄에도 일정한 역할을 합니다. 따라서 강철 볼의 등급 분류는 이 두 가지 요건을 충족하는 데 목적이 있습니다. 파쇄 효과는 분쇄 효율에 직접적인 영향을 미치고 궁극적으로 볼밀의 생산량에 영향을 미칩니다. 파쇄 요건을 충족할 수 있는지 여부는 강철 볼의 등급 분류가 적절한지 여부에 달려 있으며, 여기에는 강철 볼의 크기, 볼 직경의 개수, 다양한 규격의 볼 위치, 비율 등이 포함됩니다.

이러한 매개변수를 결정하려면 볼밀의 크기, 볼밀의 내부 구조, 제품의 미세도 요구 사항 및 기타 요소, 분쇄 재료의 특성(분쇄 용이성, 입자 크기 등)을 고려해야 합니다.

재료를 효과적으로 분쇄하려면 분쇄 정도를 결정할 때 몇 가지 원칙을 따라야 합니다.

첫째, 강철 볼은 볼밀의 강철 볼이 입자상 물질을 분쇄할 수 있는 충분한 에너지를 가질 수 있을 만큼 충분한 충격력을 가져야 하며, 이는 강철 볼의 최대 볼 직경과 직접적으로 관련이 있습니다.

둘째, 강구는 재료에 충분한 충격 시간을 가져야 하며, 이는 강구의 충진율과 평균 볼 직경과 관련이 있습니다. 충진량이 일정할 때, 충분한 충격력을 확보한다는 전제 하에 분쇄체의 직경을 줄이고 강구의 개수를 늘려 재료에 대한 충격 횟수를 늘려 분쇄 효율을 향상시키도록 노력해야 합니다.

마지막으로, 재료가 분쇄기에서 충분히 체류하여 재료가 완전히 분쇄되도록 해야 하며, 이를 위해서는 강철 볼이 재료의 흐름 속도를 제어할 수 있는 특정 능력이 필요합니다.

2단계 볼 그레이딩 방식은 직경 차이가 큰 두 가지 크기의 강철 볼을 사용하는 것입니다. 이론적 근거는 큰 볼 사이의 틈을 작은 볼로 채워 강철 볼의 충전 밀도를 완전히 높이는 것입니다. 이렇게 하면 한편으로는 분쇄기의 충격 용량과 충격 횟수를 향상시킬 수 있으며, 이는 분쇄체의 기능적 특성과 일치합니다. 다른 한편으로는 더 높은 체적 밀도는 재료가 일정한 분쇄 효과를 얻을 수 있도록 합니다. 2단계 볼 분배에서 큰 볼의 주요 기능은 재료에 충격을 가하고 파쇄하는 것입니다. 작은 볼의 첫 번째 기능은 큰 볼 사이의 틈을 채우고 분쇄체의 체적 밀도를 높여 재료 흐름 속도를 제어하고 분쇄 용량을 증가시키는 것입니다. 에너지 전달 역할을 하여 큰 볼의 충격 에너지를 재료로 전달합니다. 세 번째는 틈의 거친 입자를 짜내어 큰 볼의 충격 영역에 배치하는 것입니다. 

4. 볼밀의 기계적 구조

볼 밀은 공급부, 배출부, 회전부, 전달부(감속기, 소형 전달 기어, 모터, 전기 제어) 및 기타 주요 부품으로 구성됩니다. 중공축은 주강으로 제작되었으며, 내부 라이닝은 분리 가능하고, 대형 회전 기어는 주물 호빙 가공되었으며, 실린더에는 내마모성이 우수한 내마모성 라이너가 내장되어 있습니다. 기계는 원활하게 작동하고 안정적으로 작동합니다.

볼밀의 본체는 내마모성 재질의 라이닝이 삽입된 실린더로 구성되며, 실린더를 지지하고 회전을 유지하는 베어링이 있고, 모터, 전달 기어, 풀리, V벨트 등의 구동 부품이 있습니다.

블레이드라고 불리는 부품은 일반적으로 주요 구성품이 아닙니다. 공급부 부품 입구에 있는 내부 나선형 블레이드를 내부 나선형 블레이드라고 부르고, 배출부 부품 출구에 있는 내부 나선형 블레이드도 내부 나선형 블레이드라고 부릅니다.

또한 배출단의 보조장치에 스크류 컨베이어를 사용하는 경우, 그 장치 내부에는 스파이럴 블레이드라는 부품이 생기지만, 엄밀히 말하면 볼밀의 부품이 아닙니다.

재료 및 배출 방식에 따라 건식 볼 밀과 습식 그리드 볼 밀을 선택할 수 있습니다. 에너지 절약형 볼 밀은 낮은 주행 저항과 뛰어난 에너지 절감 효과를 제공하는 자동 조심 복열 레이디얼 구면 롤러 베어링을 채택했습니다. 배럴 부분에는 기존 배럴의 배출부에 원뿔형 배럴을 추가하여 밀의 유효 용적을 증가시킬 뿐만 아니라 배럴 내 매체 분포를 더욱 합리적으로 만듭니다. 이 제품은 비철 금속, 철 금속, 비금속 광물 가공 공장, 화학 및 건축 자재 산업의 재료 분쇄에 널리 사용됩니다.

5. 볼밀 부속품

볼밀 기어

볼밀 부속품에는 볼밀 기어, 볼밀 피니언, 볼밀 중공축, 볼밀 기어링, 볼밀 기어링, 볼밀 강철 볼, 볼밀 격실판, 볼밀 전달장치, 볼밀 베어링, 볼밀 엔드 라이닝 등이 있습니다.

볼밀의 대형기어의 재료 선정:

대형 기어의 작동 조건에 따라 대형 기어는 일반적으로 다음과 같은 재료로 만들어집니다.

(1) 중탄소 구조용 강재

(2) 중탄소 합금 구조강

(3) 탄화강

(4) 질화강

볼밀의 대형 기어는 사용 요건에 따라 구조가 다양하지만, 기술적 관점에서는 링 기어와 휠 바디의 두 부분으로 구성됩니다. 링 기어의 톱니 배열에 따라 직선 톱니, 나선형 톱니, 헤링본 톱니로 나눌 수 있습니다.

볼밀의 제조 공정 및 품질 관리

I. 볼밀 제조 공정

1. 핵심부품 제조

(1) 실린더 제조

• 재료 선택: 일반적으로 Q345R(압력 용기용 저합금강) 또는 Q235B(탄소 구조용 강)를 사용합니다. 두께(16~50mm)는 장비 사양 및 운전 조건(예: 연삭 경도, 부식성)에 따라 결정됩니다.

• 처리 단계:

1. 강판 절단: CNC 화염 절단이나 플라스마 절단은 용접 허용치를 남겨두고 원통의 펼친 치수에 맞춰 강판을 섹터 블랭크(섹터 블랭크)로 절단하는 데 사용됩니다.

2. 압연 및 성형: 대형 롤링 머신은 블랭크를 원통형으로 구부려 진원도 오차 ≤1mm/m, 진직도 오차 ≤0.5mm/m를 보장합니다.

3. 용접 이음새: 서브머지드 아크 용접은 길이 방향 이음매(원통의 축 방향 이음매)에 적용됩니다. 용접 후 24시간 시효 처리를 통해 용접 응력을 제거합니다. 강판 폭보다 긴 원통의 경우, 원주 방향 이음매(반경 방향 이음매)는 변형을 최소화하기 위해 대칭 용접을 사용합니다.

4. 진원도 교정: 라운딩 머신은 용접된 원통의 타원도를 교정하여 엔드 캡과의 조립 정확도를 보장합니다.

(2) 엔드캡 제조

• 재료 선택: ZG35CrMo(합금 주조강) 또는 Q345R 용접 구조를 사용하는 경우가 많습니다(대형 볼밀에는 용접 엔드 캡이 일반적이며, 소형 볼밀에는 주조 엔드 캡이 사용됩니다).

• 처리 단계:

1. 주조/용접 성형: 주조 엔드캡은 모래주조 또는 로스트폼 주조를 통해 제작되므로 수축이나 균열이 발생하지 않습니다. 용접 엔드캡은 강판을 절단하고 용접한 후 결함을 검출하여 제작합니다.

2. 가공: 수직 선반은 스피곳(실린더에 연결하는 단계)과 베어링 시트 구멍(중공 샤프트를 설치하는 단계)을 가공하여 스피곳 직경 허용 오차가 IT7, 표면 거칠기 라 ≤1.6μm가 되도록 보장합니다.

3. 실린더 연결: 엔드캡은 플랜지 볼트 또는 용접(대형 볼밀의 경우 용접이 일반적)을 통해 실린더에 연결됩니다. 변형 방지를 위해 분할 대칭 용접이 사용됩니다.

(3) 중공축 제조

• 재료 선택: 일반적으로 45# 강 단조품 또는 ZG45CrNiMo(합금 주강)입니다. 단조품은 담금질 및 템퍼링(경도: 220–260HBW)을 거칩니다.

• 처리 단계:

1. 단조: 강철 괴철을 1100~1200°C로 가열하고 개방형 단조 또는 다이 단조를 통해 성형한 다음, 응력을 제거하기 위한 어닐링을 실시합니다.

2. 거친 가공: 외부 원과 내부 구멍(공급/배출 채널)을 마무리 여유 3~5mm로 돌립니다.

3. 열처리: 담금질 및 템퍼링은 기계적 성질을 보장합니다(인장 강도 ≥600MPa, 충격 인성 ≥30J/센티미터²).

4. 정밀 가공: CNC 선반은 저널(메인 베어링과 맞닿는 표면)을 IT6 허용 오차와 표면 거칠기 라 ≤0.8μm로 가공하여 베어링과의 정확한 맞춤을 보장합니다.

(4) 전송 시스템 제조

• 대형 기어:

• 재료: ZG35SiMn(주조강) 또는 42CrMo 단조, 치아 표면 담금질(경도: 35–45HRC).

• 처리 중: 주조/단조 후, 황삭 가공을 거친 후 담금질 및 템퍼링 가공을 진행합니다. 외경 및 단면을 정밀하게 선삭 가공한 후, 호빙 가공을 통해 치형을 형성합니다. 마지막으로 치형 표면 담금질 및 연삭 가공을 실시합니다(정밀도: 영국/T 10095.1-2008 기준 6등급).

• 소형 기어:

• 재료: 40CrNiMoA 단조, 전체 담금질 및 템퍼링 후 치아 표면 담금질(경도: 45–50HRC).

• 처리 중: 단조 후 거친 가공을 한 후 열처리, 저널의 정밀 선삭, 호빙, 최종 연삭(대형 기어와 동일한 정확도)을 실시합니다.

(5) 라이너 제조

• 재료 선택: 고크롬 주철(15~20% 크), 고망간강(ZGMn13) 또는 이중금속 복합재(내마모성 층 + 기본 소재).

• 처리 단계:

1. 주조: 고크롬 주철은 사형 주조 공정을 거치며, 주조 온도는 수축 방지를 위해 1400~1450°C로 조절됩니다. 고망간강은 물강화(1050°C로 가열 후 물담금질하여 탄화물 제거) 공정을 거칩니다.

2. 가공: 실린더와의 적합성을 보장하기 위해 라이너 뒷면에 볼트 구멍과 위치 지정 홈을 밀링합니다(간격 ≤1mm).

2. 전체 조립 프로세스

1. 구성 요소 사전 조립: 구성 요소의 치수(예: 실린더 진원도, 엔드 캡 스피곳 허용 오차)를 검사하고 기계로 가공한 표면의 오일 얼룩과 버를 청소합니다.

2. 실린더 및 엔드캡 어셈블리: 실린더 플랜지에 엔드 캡을 맞추고, 볼트를 균등하게(대각선 순서로) 조이거나 용접합니다(용접 후 결함 탐지).

3. 중공축 설치: 중공 샤프트를 엔드 캡 베어링 시트에 핫 피팅(베어링 시트를 100~150°C로 가열)이나 볼트를 통해 연결하고 두 중공 샤프트의 동축 오차가 ≤0.1mm/m가 되도록 보장합니다.

4. 변속 시스템 조립:

• 대형 기어는 핫 피팅이나 볼트를 통해 실린더에 연결되어 기어 단면이 실린더 축에 수직이 되도록 ≤0.05mm/m를 보장합니다.

• 작은 기어는 감속기 출력축에 연결됩니다. 큰 기어와 작은 기어의 맞물림 간격(0.2~0.4mm)과 접촉 패턴(이 높이 방향으로 ≥60%, 이 길이 방향으로 ≥70%)을 조정하십시오.

5. 메인 베어링 설치: 베어링 시트를 기초에 고정하고 중공축과 베어링 사이의 피팅 간극을 조정합니다(슬라이딩 베어링의 경우 0.15~0.3mm, 롤링 베어링의 사양에 따름). 베어링 시트 수평 오차가 ≤0.05mm/m이 되도록 합니다.

6. 테스트 실행:

• 무부하 시험: 4시간 동안 실행하여 베어링 온도(≤65°C), 기어 맞물림 소음(≤85dB), 실린더 진동(진폭 ≤0.1mm)을 점검합니다.

• 부하 테스트: 설계 하중의 50%, 80%, 100%까지 점진적으로 부하를 가하며, 총 가동 시간은 8시간으로 구성 요소에 이상이 없는지 확인합니다.

2세. 품질 관리 프로세스

1. 재료 품질 관리

• 원자재 검사:

• 강판, 단조품, 주조품은 재료 인증서(화학 성분, 기계적 성질)를 제출해야 합니다. 원소 함량 확인을 위한 스펙트럼 분석 및 인장 강도와 항복 강도 측정을 위한 인장 시험을 위한 샘플링이 필요합니다.

• 고크롬 주철 라이너는 경도(≥HRC58)와 충격 인성(≥3J/센티미터²)을 검사합니다. 고망간강은 물 강화 처리 후(망상 탄화물 없음) 금속 조직을 검사합니다.

2. 공정 품질 관리

• 가공 정밀도 검사:

• 실린더: 레이저 진원도 측정기는 진원도를 검사하고, 직선 자와 촉침 게이지는 진직도를 검사합니다.

• 중공축: 다이얼 인디케이터는 저널의 진원도(≤0.01mm)와 원통도(≤0.02mm)를 측정합니다. 좌표 측정기는 동축성을 확인합니다.

• 기어: 기어 검출기는 피치 오차(≤0.02mm)와 이 형상 오차(≤0.015mm)를 측정합니다. 컬러링 방법을 통해 맞물림 접촉 패턴을 확인합니다.

• 용접 품질 검사:

• 세로 및 원주 방향 이음매에 대해 100% 비파괴 검사(내부 결함에 대한 유타, 표면 균열에 대한 산)를 실시하고, 용접 적격성을 100% 검증합니다.

• 용접부에서 실시하는 기계적 특성 시험(인장 및 굽힘 시험)을 통해 모재보다 강도가 낮지 않음을 보장합니다.

• 열처리 검사:

• 단조품과 기어의 담금질과 템퍼링 후, 경도 시험기로 표면 경도를 검사합니다(오차 ±5HBW). 금속현미경으로 조직을 관찰합니다(예: 담금질 및 템퍼링된 강철의 템퍼링된 소르바이트).

3. 완제품 품질 관리

• 조립 정확도 검사:

• 레벨은 베어링 시트와 리듀서의 수평을 확인하고, 다이얼 인디케이터는 실린더 축 방향 이동(≤0.5mm)을 측정합니다.

• 기어 맞물림 간극은 설계 요구 사항을 충족시키기 위해 리드 와이어 방법(리드 와이어 직경 = 1.5 × 추정 간극)으로 측정됩니다.

• 성능 테스트:

• 무부하 시험: 4시간 동안 연속 운전하며 베어링 온도, 진동, 소음을 매시간 기록합니다. 온도가 70°C를 초과하거나 진동이 비정상이면 운전을 중단합니다.

• 하중 시험: 설계 매개변수(50%, 80%, 100%)에 따라 재료를 하중하고 총 8시간 동안 시험합니다. 출력(편차 ≤5%), 분쇄 제품 입자 크기(요구 사항 충족)를 점검하고, 라이너 또는 볼트가 풀리지 않았는지 확인합니다.

• 외관 및 라벨 검사:

• 장비 표면은 균일하게 도장되어 있으며(두께 60~80μm), 늘어짐이나 코팅 누락이 없습니다. 라벨은 선명하게 부착되어 있습니다(모델명, 사양, 제조사명, 생산일자).