KR100276643B1

KR100276643B1 - 내용식성이 우수한 아연욕조내 롤의 표면 코팅재 조성물

Info

Publication number: KR100276643B1
Application number: KR1019960071103A
Authority: KR
Inventors: 황순영; 성병근
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사; 신현준; 재단법인포항산업과학연구원
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR19980052159A

Abstract

본 발명은 아연도금욕조내에 쓰이는 각종 롤의 표면 코팅재로 WC－CoAlX, WC－CoCrAlX(X－Y, Hf, Ce)등의 내용식성이 좋은 코팅재에 관한 것으로, WC에 CoAlX, CoCrAlX(X－Y, Hf, Ce)을 12∼20%함유하고, CoAlX 에서 Al이 10∼50wt%을 함유하며, CoCrAlX에서는 Cr이 10∼25%, Al이 5∼15%, X가 0.1∼1% 함유하여서 된 것이다.

Description

내용식성이 우수한 아연욕조내 롤의 표면 코팅재 조성물

본 발명은 아연도금 공정의 아연욕조내 롤의 표면에 실시하는 WC－CoAlX, WC－CoCrAlX(X는 Y, Hf, Ce 등) 서메트, 코팅에 사용하는 코팅재 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 아연욕조내에서 사용하는 롤은 강판을 가이드하는 롤로서 사용된다. 이로한 로로서는 싱크롤(Sink Roll), 스테빌라이징롤(Stabilizing Roll) 등이 있다.

싱크롤은 아연욕조 바닥에 위치한 롤로서 위에서 내려오는 강판을 다시 위로 보내는 역활을 하며, 스테빌라이징 롤은 위로 올라오는 강판의 방향을 정해주고, 진동을 떨어뜨리게 하는 롤이다. 싱크롤은 1개의 롤로 구성되어 있으나 스테빌라이징 롤은 1쌍(2개)의 롤로 구성되어 있다.

싱크롤의 경우 표면에 요철이 있는데 이 요철은 용융아연이 스트립 사이에서 효과적으로 빠져 나오기 위해 만든 것이다. 아연욕조의 온도는 460∼470℃이고, 이 욕조안에는 소량의 알루미늄이 첨가된 아연이 담겨있다.

알루미늄은 강판에 코팅되는 아연을 균일하게 하는 효과가 있다.

일반적으로 아연은 반응성이 좋아 각종 롤의 재질과 반응을 하기도 한다. 특히 철과 반응하여 Fe－Zn 화합물을 잘 만든다. 또한 아연이 산화되어 드로스(Dross)라는 응고체를 만드는데 이 응고체가 롤에 부착되어 용융아연 도금강판의 결함을 유발한다.

롤의 교환주기는 롤의 표면과 용융아연도금과의 반응으로 인한 롤의 용식현상과 장기간 사용하였을 때 롤의 구동부위 불량으로 약 2주일 정도이다.

롤의 표면용식 문제는 롤을 재가공하여 사용한다. 상기 롤의 표면에 드로스가 부착되면 심각한 강판의 표면 결함을 일으키고, 롤표면의 용식 문제는 롤을 재가공하여야 하는 등 많은 문제점을 야기시키고 있다.

이러한 롤의 표면용식 문제을 해결하기 위해서 롤에는 아연과의 반응성이 적은 WC－CorP 서메트가 코팅되어 있다. 이 코팅은 종래의 롤재질보다 아연욕조내에서 아연과의 반응성이 적어 용식현상이 적고, 고체응고체(드로스)도 잘 붙지 않는 특성이 있다.

또한 공지기술로는 JP948115는 WC에 WB를 혼합하여 사용하거나, JP94228723은 MSi₂(M은 Cr, Mo, Ta, Nb, W, Zr, Ti, V) 등의 화합물을 사용하거나, JP94228724에서는 롤의 표면에 SiN을 코팅을 하여 사용하는 기술이 개시되어 있다.

이러한 기술중에서 현재 실용화된 코팅기술은 대부분 WC－Co계 코팅이고, 코팅 후 특허 JP948115등에서 언급한 봉공처리제로 봉공처리후 사용하고 있다.

그러나, 이러한 WC－Co코팅에 있어서도 용융아연이 Co와 반응하여 용융아연이 코팅 깊숙히 침투하여 용식현상이 일어난다(Tomoki Tomita et al., "Durability of WC/Co Sprayed Coatings in Molten Pure Zinc", ISIJ International, Vo1. 33(1993). No. 9. pp. 982－988.).

한편, 아연욕조내에 알루미늄이 존재할 경우 알루미늄과 코발트가 반응하여 CoAl상을 형성하여 용식현상이 줄어드는 것으로 알려져 있다(일본 문헌, 철과 강, Tomoki Tomita et al. "Durability of Sprayed WC/Co Coatings in Al－Added Zine Bath", 철과 강, Vol. 79, (1993), No. 9.,83－88).

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 용유아연욕조 내에서 사용되는 싱크롤이나 스테빌라이징롤의 코팅재로 WC－CaAlX, WC－CoCrAlX(X는 Y Hf, Ce 등) 조성물을 사용함으로써 용융아연과 Co와의 내용식성을 증가시키고자 함에 그 목적이 있다.

Cr은 CoCrAl의 표면에 알루미나를 빨리 형성시키게 할 뿐만 아니라, Al의 적은 양에도 표면에 알루미나를 형성시키게 한다.

원소중 X는 산소 친화력을 가진 원소(Oxygen Active Element)로 코팅 표면에 알루미나가 형성될 때 알루미나의 접착력을 증가시킴에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 롤의 표면 코팅재 조성물은 WC에 CaAlX, CoCrAlX(X는 Y, Hf, Ce)를 12∼20%함유하고, CoAlX 에서 Al이 10∼50wt%를 함유하며, CoCrAlX에서는 Cr이 10∼25%, Al이 5∼15%, X(Y, Hf, Ce)가 0.1∼1%를 함유하여서 된 것을 특징으로 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

[실시예]

WC－CoCrAlX을 제조하여 470℃의 용융아연에 함침시킨 후, 약 48시간후 Zn의 함침양을 조사하였다.

시편의 크기는 길이 150mm의 봉을 이용하였으며, 봉의 한쪽 끝은 R을 7.5mm로 가공하였고, 봉의 지름은 15mm로 하였다.

이 봉을 여러성분의 WC－CaCrAl로 코팅을 시켰느데, 코팅은 고속화염용사를 이용한 것으로 입자의 크기를 약 15∼45μm인 것을 이용하여 실시하였다.

코팅을 실시하고 난후의 함침의 두께를 측정하여 하기 표 1에 나타냈다.

이하 농도의 표시는 wt%를 나타낸다.

상기 표 1의 발명재에서 보면 CoAlX의 합금에서는 Al이 10%이상이 되면서 함침 깊이가 현저히 감소하고, 30%∼50%에서는 함침깊이가 20um로 더 이상 증가하지 않고 있다.

이 합금에서 Al이 50% 이상인 경우에는 너무 취성이 증가하는 것으로 알려져 있어 발명재에서는 Al의 농도가 50wt% 까지 실험하였다.

CoCrAlX합금에서는 Cr과 Al이 각각 10%, 5% 이상에서 함침 깊이가 현저히 감소하였고, Cr과 Al이 각각 25%, 15%일때 취성이 증가하는 것으로 알려져 발명재에서는 Cr과 Al이 각각 25%, 15% 까지 실험 하였다.

본 발명의 실시예에는 WC－12Z(Z는 금속합금)에 대해서만 나타나 있으나, 금속의 양이 10∼20%까지도 비슷한 효과가 나타날 것으로 예상된다.

일반적으로 금속의 양이 많을 수록 내마모성이 떨어지고, 금속의 양이 적을수록 내마모성이 올라가는 경향을 나타내고 있다.

금속의 양이 10% 미만인 금속의 경우에는 너무 적은 금속의 양으로 WC의 입자를 잘 결합시키지 못하여 효과가 없고, 금속의 양이 20% 이상이면 내마모성이 떨어지는 약점이 있다.

그리고 Oxygen Active Element 는 Y이나, Hf, Ce등이 비슷한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있어 Hf, Ce 등이 포함된 합금에도 동일한 효과가 있는 것으로 판단된다.

이러한 원소는 일반적으로 농도가 0.1∼1%정도 함유하였을 때 가장 효과가 있는 것으로 알려져 있다. (The Rolf of Active Elements in the Oxidation Behaviour of High Temperature Metals and Alloys", edited by E. Lang. Elsevier Applied Science, 1989)

이상한 바와 같이 본 발명은 싱크롤이나 스테빌라이징 롤등과 같이 용융아연욕조 내에서 사용되는 롤의 코팅재로서 WC－Co 코팅재 대신에 CoAlX, CoCrAlX(X는Y, Hf, Ce)금속을 코팅재로서 사용함으로써 용융아연과 Co 와의 내용식성 즉, 롤의 내용식성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

아연욕조내 롤의 표면 코팅재를 조성함에 있어서, WC에 CoAlX, CoCrAlX(X는 Y, Hf, Ce)를 12∼20%함유하고, CoAlX 에서 Al이 10∼50wt%를 함유하며, CoCrAlX에서는 Cr이 10∼25%, Al이 5∼15%, X(Y, Hf, Ce)가 0.1∼1%를 함유하여서 된 것을 특징으로 하는 내용식성이 우수한 아연욕조내 롤의 표면 코팅재 조성물.