펠릿 제조기는 바이오매스 펠릿 연료 및 펠릿 사료를 압축하는 장치이며, 그중 압력 롤러는 주요 부품이자 마모가 심한 부분입니다. 높은 품질의 압력 롤러라 할지라도 과중한 작업 부하와 열악한 작업 환경으로 인해 마모는 불가피합니다. 생산 과정에서 압력 롤러의 소모량이 많기 때문에 압력 롤러의 재질과 제조 공정은 특히 중요합니다.
입자 분쇄기의 압력 롤러 고장 분석
압력 롤러의 생산 공정은 절단, 단조, 노멀라이징(어닐링), 황삭 가공, 담금질 및 템퍼링, 준정밀 가공, 표면 담금질, 정밀 가공을 포함합니다. 전문 연구팀은 바이오매스 펠릿 연료의 생산 및 가공 과정에서 발생하는 마모에 대한 실험 연구를 수행하여 롤러 재료 및 열처리 공정의 합리적인 선택을 위한 이론적 근거를 제시했습니다. 연구 결과 및 권장 사항은 다음과 같습니다.
분쇄기의 압력 롤러 표면에 흠집과 긁힘이 나타납니다. 모래나 철가루와 같은 단단한 불순물이 압력 롤러에 마모되면서 발생하는 비정상적인 마모입니다. 평균 표면 마모량은 약 3mm이며, 양쪽 면의 마모 정도가 다릅니다. 공급측은 마모가 심하여 4.2mm에 달합니다. 이는 주로 투입 후 균질화기에서 재료가 고르게 분산될 시간이 부족한 상태에서 압출 공정으로 바로 넘어갔기 때문입니다.
미세 마모 파손 분석 결과, 원료로 인한 압력 롤러 표면의 축 방향 마모 때문에 압력 롤러 표면 재료가 부족한 것이 주요 파손 원인으로 나타났습니다. 마모 형태는 접착 마모와 연삭 마모가 주를 이루며, 단단한 구덩이, 쟁기 모양 능선, 쟁기 홈 등의 형상이 관찰되는데, 이는 원료에 함유된 규산염, 모래 입자, 철가루 등이 압력 롤러 표면을 심하게 마모시켰음을 보여줍니다. 또한, 수증기 등의 작용으로 압력 롤러 표면에 진흙 같은 무늬가 나타나고, 이로 인해 압력 롤러 표면에 응력 부식 균열이 발생했습니다.
압력 롤러의 비정상적인 마모를 방지하기 위해 원료 분쇄 전에 모래 입자, 철가루 및 기타 원료에 혼합된 불순물을 제거하는 불순물 제거 공정을 추가하는 것이 좋습니다. 압축실 내 재료가 고르게 분산되도록 스크레이퍼의 형상이나 설치 위치를 변경하여 압력 롤러에 가해지는 불균일한 힘과 롤러 표면의 마모 악화를 방지해야 합니다. 압력 롤러의 고장은 주로 표면 마모로 인해 발생하므로, 표면 경도, 내마모성 및 내식성을 향상시키기 위해 내마모성 재료와 적절한 열처리 공정을 선택해야 합니다.
압력 롤러의 재료 및 공정 처리
압력 롤러의 내마모성을 결정하는 데에는 재료 구성과 제조 공정이 필수적입니다. 일반적으로 사용되는 롤러 재료에는 C50, 20CrMnTi, GCr15 등이 있습니다. 제조 공정에는 CNC 공작기계가 사용되며, 롤러 표면은 필요에 따라 직선형, 경사형, 드릴링형 등으로 맞춤 제작할 수 있습니다. 롤러의 변형을 줄이기 위해 침탄 담금질 또는 고주파 담금질 열처리가 적용됩니다. 열처리 후에는 내외부 원의 동심도를 확보하기 위해 정밀 가공을 다시 수행하여 롤러의 수명을 연장합니다.
압력 롤러에 대한 열처리의 중요성
압력 롤러는 높은 강도, 높은 경도(내마모성), 높은 인성뿐만 아니라 우수한 가공성(연마성 포함) 및 내식성이라는 요구 조건을 충족해야 합니다. 압력 롤러의 열처리는 재료의 잠재력을 극대화하고 성능을 향상시키는 중요한 공정입니다. 이는 제조 정밀도, 강도, 수명 및 제조 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.
동일한 재질이라도 과열처리를 거치면 과열처리를 거치지 않은 재질에 비해 강도, 경도, 내구성이 훨씬 높아집니다. 담금질 처리를 하지 않으면 압력 롤러의 수명이 크게 단축됩니다.
정밀 가공된 부품 중 열처리된 것과 열처리되지 않은 것을 구분하려면 경도와 열처리 산화색만으로는 구별하기 어렵습니다. 절단 및 테스트를 거치지 않고 구별하려면 두드려보는 소리를 이용해 볼 수 있습니다. 주조품과 담금질 및 템퍼링 처리된 가공품은 금속 조직과 내부 마찰이 다르기 때문에 가볍게 두드려보면 구별할 수 있습니다.
열처리 경도는 재료 등급, 크기, 가공물 무게, 형상 및 구조, 후속 가공 방법 등 여러 요인에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 스프링 와이어를 사용하여 대형 부품을 제작할 때, 가공물의 실제 두께 때문에 매뉴얼에는 열처리 경도가 58~60HRC에 도달할 수 있다고 명시되어 있지만, 실제 가공물에서는 이를 달성하기 어렵습니다. 또한, 지나치게 높은 경도와 같은 비현실적인 경도 수치는 가공물의 인성을 저하시키고 사용 중 균열을 유발할 수 있습니다.
열처리는 요구되는 경도 값을 확보하는 것뿐만 아니라 공정 선택 및 공정 제어에도 주의를 기울여야 합니다. 과열 담금질 및 템퍼링을 통해 필요한 경도를 얻을 수 있으며, 마찬가지로 담금질 중 저온 가열 후 템퍼링 온도를 조절하여 필요한 경도 범위를 충족할 수 있습니다.
바오케(Baoke) 압력 롤러는 고품질 C50 강철로 제작되어 입자 분쇄기 압력 롤러의 경도와 내마모성을 원천적으로 보장합니다. 정교한 고온 담금질 열처리 기술과 결합하여 수명을 크게 연장합니다.
게시 시간: 2024년 6월 17일