카바이드 채굴 버튼카바이드 버튼 또는 텅스텐 카바이드 버튼이라고도 하는 텅스텐 카바이드 버튼은 광산 기계 및 장비의 필수 구성 요소입니다. 텅스텐 카바이드로 제작된 이 고강도 마모 부품은 까다로운 채굴 작업 중 드릴 비트와 기타 지면에 닿는 공구를 마모와 충격으로부터 보호합니다.
이 가이드는 구성, 특성, 제조 표준, 광물, 금속, 석탄 및 골재 부문의 응용 분야, 글로벌 공급업체 및 비용 등 카바이드 마이닝 버튼에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다. 기술 비교를 통해 정보에 입각한 선택을 할 수 있으며, 전문가 분석을 통해 다양한 암석 조건에서 버튼 성능을 최적화하는 데 필요한 엔지니어링 인사이트를 얻을 수 있습니다.
카바이드 버튼 구성
텅스텐 카바이드는 흔히 화학식 WC로 표시되며, 카바이드 버튼의 기본 복합 재료를 형성합니다. 이는 밀링, 프레스, 고온 소결의 분말 야금 기술을 통해 탄소 원자(C)와 합금된 텅스텐(W) 원자로 구성됩니다.
정확한 탄소 비율에 따라 경도, 인성 및 내마모성 값이 결정됩니다. 일반적인 업계 표준은 마이닝 버튼에 5.5-6.5%의 탄소 함량을 텅스텐 카바이드 등급으로 요구합니다.
| 요소 | 무게별 구성 % |
|---|---|
| 텅스텐(W) | 94 – 95% |
| 탄소(C) | 5.5 – 6.5% |
표 1: 카바이드 버튼 재질 구성
내식성이나 열 전도성과 같은 특정 특성을 강화하기 위해 소량의 다른 내화성 금속을 혼합합니다:
- 티타늄 카바이드(TiC) 마모가 심하고 부식성이 강한 조건에서 중요한 화학적 불활성을 개선합니다.
- 탄탈 탄화물(TaC) 경도를 희생하는 대신 연성과 내충격성을 향상시킵니다.
- 니오븀 카바이드(NbC) 소결 중 입자 크기 제어 지원
| 합금 원소 | 컴포지션 범위 | 주요 속성 개선 |
|---|---|---|
| 티타늄 카바이드(TiC) | 0 – 8% | 내식성 |
| 탄탈 탄화물(TaC) | 0 – 6% | 인성 |
| 니오븀 카바이드(NbC) | 0 – 5% | 내마모성 |
카바이드 버튼의 속성
텅스텐의 내화 특성과 탄소의 금속 경화 특성을 결합하면 고충격 채굴 기능에 적합한 뛰어난 물리적 특성을 가진 고유한 등급의 초경합금 혼합물이 만들어집니다.
| 속성 | 측정 |
|---|---|
| 밀도 | 14.3 - 15.1g/cc |
| 압축 강도 | 5.5 - 6.1 GPa |
| 경도 | 86 - 91 HRA |
| 골절 인성 | 9 - 15 MPa√m |
| 최대 서비스 온도 | 500°C |
| 열 전도성 | 60 - 90W/mK |
| 열팽창 계수 | 5.3 - 6.1 x 10-6 /K |
경도 다이아몬드에 가까운 수치를 가진 카바이드는 내마모성이 뛰어나 마모가 심한 광석 취급에도 견딜 수 있습니다. 인성 는 갑작스러운 충격 하중에 대한 손상 내성을 부여합니다. 고온 내구성이 뛰어나 암석을 드릴링하거나 파쇄할 때 뜨거운 작업 환경에서도 일관된 카바이드 버튼 성능을 보장합니다.
열적 특성 버튼이 텀블링 재료와 맞물려 마찰로 인해 열이 발생하는 사이클을 반복할 때 중요한 역할을 합니다. 충분한 전도성은 과열을 방지하고 팽창 계수는 열 균열을 최소화합니다.
카바이드 버튼 표준
채굴 조건에 필요한 품질 특성을 보장하기 위해 카바이드 버튼은 아래 산업 분류에 따라 제조 및 테스트를 거칩니다:
| 표준 | 설명 | 애플리케이션 |
|---|---|---|
| ISO 513:2004 | 텅스텐 카바이드의 기술 사양 | 모든 국가 및 지역 표준의 기준 |
| ASTM B777 | WC-Co 성분 분석 | 북미 참조 |
| GB/T 4861-2006 | 중국어 표준 | 아시아 시장에서 널리 채택된 솔루션 |
| IS 6475:1971 | 인도 표준 | 아대륙 구매자를 위한 버튼 |
| BS EN ISO 513:2019 | 영국-유럽 표준 | ISO와 함께 점점 더 많이 사용 |
여기에는 다음과 같이 그룹화된 텅스텐 카바이드(WC) 공구 재료의 하위 집합이 규정되어 있습니다. P/M 등급 (분말 야금법)은 주로 코발트(Co) 바인더 함량과 입자 크기에 따라 구분됩니다:
카바이드 등급 P/M-01은 평균 WC 입자 크기 1μm, Co 바인더 비율 < 6%를 포함합니다.
운영자는 지역 조달에 적합한 사양을 선택하여 버튼이 채굴 스트레스를 안정적으로 견딜 수 있도록 합니다.
카바이드 버튼 크기
암석 드릴 및 파쇄 기계용 카바이드 버튼은 치수가 아닌 부피로 측정된 특정 치수로 제공됩니다. 일반적인 크기는 다음과 같습니다:
- 16mm3
- 20mm3
- 25mm3
- 32mm3
50mm3 부피의 대형 블록형 인서트는 경암 지하 시추와 같이 충격이 심한 작업에도 사용할 수 있습니다.
차원 값은 대략 다음과 같이 변환됩니다:
- 16mm3 = 직경 4.5mm x 두께 5.5mm
- 32mm3 = 직경 6mm x 두께 6.5mm
제조업체의 카탈로그를 확인하여 필요한 크기 사양에 맞는 정확한 버튼 치수를 확인합니다. 해당 드릴 비트 섕크 직경과 일치합니다.
카바이드 버튼의 등급
카바이드 등급은 특정 암석 특성 및 채굴 조건에 중요한 특정 특성을 강화하도록 맞춤화된 WC 매트릭스에 혼합된 주요 증강 요소의 비율에 따라 차별화됩니다.
| 등급 | 설명 | 향상된 속성 |
|---|---|---|
| C1/C2 | 순수 텅스텐 카바이드 | 경도 및 내마모성 |
| C3 | + 티타늄 카바이드 | 화학적 불활성으로 내마모성이 뛰어남 |
| C5 | + 탄탈륨/니오븀 카바이드 | 높은 충격 하중을 위한 더 견고한 등급 |
| C6/C7 | 곡물 성장 억제제 | 열 충격 저항 |
| C8/C9 | 1μm 미만의 미세 입자 | 강도 및 내마모성 |
다양한 산업 용도에 따라 100개 이상의 등록 WC 등급이 존재합니다. 각 시추 위치에 맞는 최적의 등급을 선택하려면 공급업체에 문의하세요:
- 암석 경도: 화강암, 현무암, 석회암
- 미네랄 함량: 석영, 규산염
- 압축/인장 강도
- 마모도 수준: 비마모성, 준마모성, 고마모성
- 먼지 및 습도 수준
카바이드 재종을 실제 현장 조건과 일치시켜 비용 효율적인 드릴링과 최대 버튼 수명을 보장합니다.
카바이드 버튼의 채굴 응용 분야
표면 채굴
초경 버튼 인서트가 장착된 경화강, 다결정 다이아몬드 컴팩트(PDC) 또는 트리콘 롤러 비트가 장착된 로터리 및 퍼커션 드릴은 과부하를 관통하여 매장된 광물 매장지에 접근할 수 있습니다. 또한 비트 크라운의 카바이드 버튼은 기계적인 암석 파쇄를 도와 파쇄기 처리량을 향상시킵니다.
일부 표면 채광 공장에서는 내부에 초경 버튼이 있는 대형 합금 또는 강철 연삭 드럼이 포함된 반자동 연삭(SAG) 시스템을 사용합니다. 슬러리가 회전 챔버를 채우면 드럼 벽에 전략적으로 배치된 카바이드 버튼에 의해 내부에서 격렬하게 휘젓는 고체 암석이 미세한 입자로 분쇄됩니다.
지하 채굴
지하 굴착용으로 설계된 터널 굴착기(TBM)에는 회전하는 강철 링 또는 직사각형 초경 버튼 인서트로 강화된 치즐로 구성된 디스크 커터가 장착되어 있습니다. 초경은 커터 본체에 마모 방지 기능을 제공하면서 막대한 점 하중으로 터널 표면을 타격하고 깎아냅니다.
좁은 지하 갱도에서 석탄을 절단하는 롱월 시어러는 텅스텐 카바이드 버튼 팁 절단 픽을 사용하여 긴 면을 지속적으로 채굴합니다. 강한 마찰과 온도는 노출된 강철 표면을 빠르게 저하시킵니다. 카바이드 인서트는 지면에 맞닿는 중요한 픽의 마모를 제한합니다.
카바이드 마이닝 버튼 공급업체
중국, 인도, 미국은 초경합금 부품의 주요 생산국입니다. 카바이드 버튼 인서트의 주요 제조업체 및 OEM 공급업체는 다음과 같습니다:
중국
- 주저우 징강 초경합금 Co.
- 주저우 더 나은 텅스텐 카바이드 Co.
- 주저우 켈라이트 텅스텐 카바이드 Co.
- 청두 공구 연구소
인도
- 모디 카바이드 도구
- 볼즈스키 연마 작품
- 마이다스 민멧
미국
- 록모어 카바이드 버튼
- CR 산업
- 웨스턴 드릴 툴링
또한 많은 업체들이 Alibaba 및 Made-in-China와 같은 플랫폼의 온라인 스토어를 통해 판매합니다. 리셀러는 대량 주문 전에 소량의 평가판 샘플을 제공합니다.
카바이드 버튼 인서트 비용
카바이드 채굴 버튼의 대략적인 비용 USD 5~9 를 기반으로 합니다:
- 크기: 더 큰 32mm3 버튼은 작은 16mm3 버전에 비해 가격이 거의 두 배입니다.
- 등급: 기본 C1 등급보다 비싼 프리미엄 내마모성 C3 등급 10-15%
- 주문 수량: 5000개 이상의 대량 주문은 할인 요금이 적용됩니다.
- 지역 관세: 중국 카바이드 가격은 미국 및 EU 공급업체에 비해 여전히 매우 경쟁력 있습니다.
| 매개변수 | 가격 범위(개당 USD) |
|---|---|
| 크기별 → | |
| 16mm3 | 4.0 - 6.0 |
| 20mm3 | 5.5 - 8.0 |
| 25mm3 | 6.0 - 9.0 |
| 32mm3 | 7.5 - 12.0 |
| 50mm3 | 13.0 - 18.0 |
| 학년별 → | |
| C1/C2 | 5.0 - 7.0 |
| C3 | 6.5 - 9.0 |
| C5 | 7.0 - 10.0 |
| 주문 수량 기준 → | |
| < 1000개 미만 | 8.0 - 15.0 |
| 1000 - 5000개 | 6.0 - 10.0 |
| > 5000개 이상 | 4.0 - 8.0 |
표 6: 카바이드 채굴 버튼 가격 견적
카바이드 버튼의 장단점
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 극한의 경도로 마모에 강함 | 화학적 부식에 취약 |
| 금속과 암석의 접촉으로 드릴링 과열 최소화 | 깨지기 쉬운 특성으로 파손 및 균열 위험 |
| 높은 압축 강도로 무거운 하중을 견뎌냅니다. | 텅스텐 함량이 높으면 제조 비용이 증가합니다. |
| 다양한 조건에 맞는 여러 등급 옵션이 있습니다. | 다른 초합금보다 약간 낮은 온도 제한 |
| 분말 가공을 통한 재활용 가능한 조성물 | 롤러 콘 인서트와 달리 표준 산업 크기 없음 |
표 7: 카바이드 버튼의 장단점 비교
카바이드 버튼 성능 극대화를 위한 전문가 팁
베테랑 채굴 엔지니어와 드릴 운영자가 카바이드 버튼 적용을 최적화하기 위한 현장 기반 모범 사례를 제공합니다:
갑작스러운 드릴링 과부하 방지
단단한 암석에 단추를 서서히 끼우면 응력으로 인한 즉각적인 균열이 발생하여 하부 강철이 노출되면 조기 마모되는 것을 방지할 수 있습니다. 압입 압력을 높이기 전에 카바이드 버튼이 있는 타악기 해머 또는 롤러 콘 톱니가 암석 표면을 부드럽게 긁어내도록 합니다.
암석 천공 가능성에 따라 버튼 선택
갈탄이나 석회암과 같은 부드러운 퇴적암은 비용을 최소화하기 위해 기본 C1 카바이드 재종만 필요합니다. 실리카/석영 함량이 높은 단단한 화성암/변성암은 티타늄과 니오븀 카바이드가 함유되어 마모 성능을 향상시키는 프리미엄 초미립자 카바이드 재종을 필요로 합니다.
필요한 경우에만 큰 버튼을 사용하세요.
직경이 큰 인서트는 의심할 여지 없이 작은 유형보다 내충격성이 우수합니다. 그러나 개당 가격이 높을수록 강철 매트릭스가 노출되는 작은 버튼의 마모가 빠르게 진행되는 마모도가 높은 조건에서만 경제성이 있습니다. 크기를 임의로 늘리지 말고 카바이드의 재종을 적절히 조정하세요.
극도로 추운 환경에서의 예열
알래스카나 스칸디나비아와 같은 지역에서는 암석과의 연마 마찰로 인한 마찰 가열로 어느 정도 결빙 온도를 보완할 수 있습니다. 하지만 전문가들은 프로판 토치를 사용하여 몇 분 동안 부드럽게 예열한 후 매우 높은 RPM으로 비트를 작동하여 열충격으로 인한 균열 가능성을 최소화할 것을 권장합니다.
막힘 방지를 위해 정기적으로 청소
먼지가 섞인 물이 연마 슬러리를 형성하여 버튼 모서리 사이에 달라붙어 비트 헤드의 틈을 채웁니다. 정기적인 수동 세척 또는 고압 에어젯 세척으로 막힘을 방지하여 드릴 비트 전체에 타악기 하중과 냉각 액체가 원활하게 전달되도록 합니다.
약간의 마모에도 재사용 마모가 0.5mm 깊이에 도달하면 버튼을 교체하는 것이 이상적입니다. 그러나 인서트의 높은 가격 때문에 작업자는 1mm 마모에도 불구하고 전체 직경이 2mm까지 줄어들 때까지 인서트를 재사용합니다. 이러한 연장 사용은 안정된 균질 지층에서만 가능합니다. 그렇지 않으면 암반 천공성이 심각하게 저하됩니다.
자주 묻는 질문
Q: 왜 다른 소재가 아닌 카바이드를 채굴 버튼에 사용해야 하나요?
- 카바이드는 다이아몬드에 가까운 경도와 광업과 같은 중공업에서 장시간 사용해도 무결성을 유지하는 데 필요한 금속성 인성의 이상적인 조합을 가지고 있습니다. 질화규소 같은 세라믹은 경도는 높지만 부서지기 쉬운 경향이 있습니다. 스테인리스 스틸은 강도는 낮지만 인성이 뛰어납니다.
Q: 카바이드 버튼이 마모되는 원인은 무엇인가요?
- 암석의 실리카/석영 입자로 인한 마모로 인해 결합제 코발트가 먼저 다공성 텅스텐 카바이드 매트릭스를 노출시켜 마모를 가속화합니다. 고온은 코발트를 더욱 연화시킵니다. 강한 충격이 가해지면 결국 균열이 발생하여 파손이 시작됩니다.
Q: 초경 버튼 품질을 확인하는 방법은 무엇인가요?
- 소재 품질을 보장하려면 브랜드 제조업체에서 직접 버튼을 조달하는 것이 좋습니다. 타사 공급 버튼의 경우 전자 현미경으로 미세한 균일한 WC 입자 크기가 있는지 미세 구조를 테스트합니다. 다음으로 로크웰 인덴테이션을 사용하여 경도 수치가 명시된 카바이드 등급에 대한 예상 범위 내에 있는지 확인합니다. 이러한 검사를 통해 최소한의 품질 기준이 충족되었음을 인증합니다.
Q: 재생 카바이드 버튼 비트는 무엇인가요?
- 느슨한 버튼이 있는 특수 드릴 비트는 강철 매트릭스를 따라 십자형 구멍에 움푹 들어가 있습니다. 노출된 버튼은 사용으로 인해 침식되므로 회전하면 새 버튼이 드러납니다. 이 리뉴얼은 전체 비트 교체와 관련된 가동 중단 시간을 줄여줍니다. 하지만 버튼이 느슨하게 움직이면 마모가 고르지 않을 위험이 있습니다. 가격도 여전히 높습니다.
Q: 마모된 카바이드 버튼을 재사용할 수 있나요?
- 예, 재활용을 통해 재사용이 가능합니다. 최소 30% 탄소가 함유된 마모된 인서트는 분말 야금 경로를 통해 텅스텐 자체가 환원되고 다시 새로운 초경합금 원료로 침탄되어 새로운 버튼을 생산하기 위해 APT/ADT와 같은 텅스텐 중간체를 분리하는 용해 방법을 거쳐 분말로 재탄생합니다.
질문: 카바이드 등급은 채굴 분야마다 다른가요?
- 비금속 광물이나 골재 채석장보다 연마성이 낮은 광석을 채굴하는 금속 광산보다 석탄이 더 부드럽습니다. 따라서 시어러 드럼에 일반적으로 설치되는 C1 또는 C2와 같은 6% 코발트 바인더가 포함된 기본 등급은 석탄용으로 충분하지만 채석장 작업에는 C8 또는 C9와 같은 최고 티타늄-니오븀 강화 초미세 등급으로 충분해야 합니다.
