KR100293282B1 - 내산코팅된롤지지대의코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산세 탱크 내에서 철판 이송용 롤 슬리이브(8)를 지지해주는 롤지지대(9)에 내구성을 향상시키기 위한 내산성 코팅을 하는 내산 코팅된 롤지지대(9)의 코팅방법에 관한 것으로,

실리카 졸을 침잔 코팅하여 내구성이 증진된 롤 지지대(9)를 형성시키되, 졸의 MTES 농도는 0.15∼0.45몰로 하고, 졸 용매는 에탄올 가수분해용 물을 2∼4몰로하며, pH조절용 질산은 0.2∼0.4몰, 인양 속도는 분당 5∼10cm, 열처리 온도는 400∼440℃로 하여서 된 것이다.

[색인어]

산세, 롤 지지대, 내산성 코팅, 실리카 졸

Description

내산 코팅된 롤 지시대의 코팅방법

본 발명은 산세 탱크내에서 철판이송용 롤 슬리이브를 지지해주는 롤 지지대에 내구성을 향상시키기 위한 내산성 코팅을 하는 내산 코팅된 롤 지지대의 코팅방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소 등에서는 철판의 표면에 부착된 산화철이나 기타 불순물을 제거하기 위한 방법으로 염산등을 사용하여 산세(acid pickling) 작업을 행하고 있다.

따라서 상기와 같은 산세(acid pickling)를 위하여 도 1에 도시한 바와 같이 하부가 내산 브릭(2)(brick)으로 된 산세 욕조(1) 내에 염산을 채우고 이 산세 욕조(1)의 하부에 설치된 도자기 재질로 된 강판 지지대(5)의 상부를 강판(4)이 통과하면서 염산에 의해 강판(4) 표면에 부착된 산화철이나 기타 불순물들을 제거하였다

그러나 이와 같은 구조의 산세 욕조(1)를 사용하여 산세를 하는 경우 강판(4)의 이동시 강판(4)에 의해 강판 지지대(5)의 마모가 일어나고 균열이 발생할 뿐 아니라, 그 파손된 강판 지지대(5)의 표면으로 인하여 강판(4) 이동시 강판(4) 표면에 홈이 발생함으로 인하여 강판(4)의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

뿐만아니라 파손된 강판 지지대(5)를 보수하기 위해서는 산세 욕조(1)내 산을 제거하여야 하고, 자극성있는 산 냄새하에서 강판 지지대(5) 및 주위를 둘러싼 내산 브릭(2)을 들어내야 하므로 조업도 장기간 정지되어야만 했었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 방편으로, 도 2에 도시된 바와같은 대한민국 특허출원 제94-40296호인 산세 욕조(1) 내의 강판 이송 및 지지장치를 발명함으로써 산내에서의 강판 이송이 원활해지고 강판 표면에 홈이 발생하지 않는 효과를 보게 되었다.

그러나 강판(4)이 찢어지거나 말려서 이송될 때에는 그 충격으로 롤 축(7)이나 롤 슬리이브(8)는 화인 세라믹 재질이어서 파손이 되지 않으나 롤 지지대(9)는 내산 브릭(2)재질이므로 도 2에 나타낸 요홈(6) 부위에서 손상되었다.

또한 산내에서 이송되는 강판(4)이 일정한 위치를 벗어나 좌우로 크게 흔들리는 경우가 흔히 있으며, 한방향으로 치우친 강판(4)이 제자리로 돌아오는 과정에서 롤 슬리이브(8)의 외측면에 충격을 주어 이 충격이 롤 지지대(9)에 전달되어 수명을 저하시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점 외에도 롤 지지대(9)가 내산 재질이기는 하나 약 90도 이상의 염산등에서 장시간 노출시 재질의 입계면이나 재질 중 산에 취약한 부위에서 침식을 받아 부분적으로 벽리되는 현상이 야기되었다.

특히 도 2에서 나타낸 바와 같이 롤 지지대(9)는 복잡한 형상을 갖고 있고, 대형이므로 성형공정에서 성형을 하기 불가능하여 성형과 소성 후 정밀 가공을 하여야 한다.

일반적으로 내산 벽돌류는 소성을 하게 되면 표면에 내산성이 우수한 유리질이 생성되어 내산성이 증진된다.

그러나 상기와 같이 소성 후 가공을 하면 표면막이 제거되며, 내부에 포함되어 있던 기공이 표면에 노출되고, 가공 시 생성되는 표면의 미세한 홈으로 인하여 염산에 의한 침식이 가속화되어, 상기와 같은 이유와 더불어 롤 지지대(9) 특히 요홈(6) 부위의 수명이 크게 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 강판 산세용 코팅된 세라믹 롤 지지대에 염산에 대한 우수한 내식성을 부여하고 롤 지지대의 정밀한 소성후 가공함에도 칫수상 영향을 받지 않도록 하는 실리카계 졸(sol)을 이용한 박막 코팅을 상기 롤부의 롤 축을 지지안내하는 요홈과 상기 롤부의 슬리이브가 설치되는 개구부가 있는 롤 지지대에 하여 내식성 및 내구성이 우수한 산세용롤 지지대를 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 이송되는 강판을 지지하기 위한 브릭의 정면 개략도.

제2도는 본 발명의 롤 지지대를 나타내기 위한 사시도,

제3도는 본 발명의 롤 지지대와 종래의 롤 지지대가 침식시간에 따라 강도의 변화를 나타낸 그래프,

제4도는 본 발명의 롤 지지대 조직사진과 종래의 롤 지지대 조직 사진으로써, (a)는 종래의 롤 지지대 조직사진이고, (b)는 본 발명의 롤 지지대 조직사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 산세 욕조 2 : 내산 브릭

3 : 염산용액 4 : 강판

5 : 강판 지지대 6 : 요홈

7 : 롤 축 8 : 롤 슬리이브

9 : 롤 지지대

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실리카 졸을 침잔 코팅하여 내구성이 증진된 롤 지지대(9)를 형성시키되, 졸이 MTES 농도는 0.15∼0.45몰로 하고, 졸 용매는 에탄올 가수분해용 물을 2∼4몰로 하며, pH조절용 질산은 0.2∼0.4몰, 인양 속도는 분당 5∼10cm, 열처리 온도는 400∼440℃로 하여서 된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 갖는 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 메틸트리독시아렌(CH₃Si(OC₂H₅)₃: Methyltriethoxysilane, MTES)을 알콜과 상온에서 혼합한 후, 물, 질산, 디메틸포르마이드(Dimethylformamide, DMF)의 혼합용액을 첨가 혼합하고 80℃에서 2시간 가량 반응시킨 후 상온으로 냉각하여 코팅용 졸을 만들고 이를 이용하여 롤 지지대(9)에 코팅하는 것으로서 성분, 공정 및 특성은 다음과 같다.

즉 졸의 MTES의 몰 농도는 0.15∼0.45몰의 범위가 최적이며, 0.15몰 이하일 경우는 코팅막이 얇아 충분한 내식 효과를 발휘하지 못하였다. 반면, 0.15몰 이상

일 경우는 균일 코팅이 불가능하여 건조시 균열이 발생하였다.

졸 제조에 사용될 수 있는 용매는 탄화수소(C_nH_2n+1)의 n이 비교적 작은 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소프로판올 등과 실렌, 톨루엔 등의 방향족 탄화수소 화합 물들이다. 빠른 가수분해와 다소 느린 용축 반응을 유도하여 MTES 용액으로부터 안정한 졸을 제제하기 위하여 에탄올을 주 용매로 사용하였다.

가수분해시키기 위하여 MTES 1몰에 대하여 2∼4몰의 물을 첨가하였다. 2몰 이하의 첨가는 가수 분해에 따른 응축 반응의 진행이 느리게 일어나 코팅에 알맞은 상태의 졸에 도달하는 시간이 너무 길었다. 또한 4몰 이상은 빠른 응축 반응이 야기되어 단시간에 졸의 점도가 증가되어 코팅에 부적정한 thixotropic 상태의 졸이 되었다.

한편 가수분해시 용액의 pH를 산성으로 하여 박막제조에 유리한 선형 고분자

사슬 구조의 졸을 유도하고자 질산을 MTES 1몰에 대하여 0.2∼0.4몰을 첨가하였다.

또한 졸 코팅막 건조시에 균열의 발생을 억제하고자 주용매보다 비등점(153℃)과 점도가 높은 유기 용매인 DMF를 MTES 1몰에 대하여 2∼4몰 첨가하였다

코팅은 dip 코팅방법을 이용하였고, 졸의 농도가 0.1∼0.2 poise일때 가장 적합하였으며, 이 상태에 도달하는데 약 5일간의 시간이 필요하였다. 코팅시 인양 속도는 5∼10cm/min의 범위가 적용 가능하였다.

인양 속도가 분당 5cm이하일 경우는 불균일한 코팅이 발생하고 이는 건조시 수축에 의한 균열 발생의 원인이 된다. 분당 10cm이상인 경우는 막의 두께가 얇아서 내식 효과가 나타나지 않았다. 0.2몰의 졸을 사용시 1회 코팅에 약 100A의 막두께가 얻어진다.

졸 코팅막을 치밀한 젤(gel) 코팅막으로 변화시키고 열처리시 막에 존재하는 잔류 유기물의 급격한 휘발에 의한 균열 발생을 방지하기 위하여 80∼100℃에서 2시간 동안 코팅된 롤 지지대(9)를 건조하였다.

알킬기 즉 메틸기(CH₃)가 존재하는 막을 얻기 위하여 코팅막을 400∼440℃에서 1분간 열처리 하였다. 400℃ 이하에서는 유기물이 잔류하여 강한 Si-O간의 결합을 유도할 수 없어 치밀하고 단단한 실리카 막을 얻을 수 없었다. 440℃ 이상에서 열처리한 실리카 막을 코팅한 롤 지지대(9)는 염산내에서 시간이 경과함에 따라 내식성이 감소하였으며, 이는 열분해에 의한 메틸기의 소멸로 코팅막의 인성이 저하되었기 때문이다.

400℃에서 열처리할 경우 막내에 알킬기 즉 메틸기가 존재하여 유인성을 가지는 막 구조와 치밀한 실리카 막을 가질 수 있다. 따라서 충격 등에 의한 균열 발생이 억제되어 지지대의 내식성이 한층 증가된다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 제조 조건으로 졸을 제조하고 이를 롤 지지대(9)와 동일한 50 × 50 × 50mm의 시편에 코팅히고 이를 상기와 같은 열처리를 하여 약 90도의 20% 농도 염산 용액에 담가 침식시킨 후, 시간에 따른 압축강도의 변화를 보았다.

[표 1]

이때 도 3에서 보는 바와 같이 코팅을 하지 않은 롤 지지대(9)는 시간이 시남에 따라 강도가 저하되며, 이는 재질의 주요 성분은 내식성이 강한 실리카나 알루미나계로 이루어져 있지만 일반적으로 소량의 알칼리계가 원료 광물에 포함되어 있어 이로 인한 침식이 일어날 뿐만 아니라 이러한 침식은 입계를 따라 일어나므로 한번 침식을 받게 되면 입자가 떨어져 나와 강도가 저하되는 것이다.

그러나 코팅한 롤 지지대(9)는 장시간 사용을 하여도 염산이 코팅층을 뚫지 못할 뿐 아니라 침식이 우선적으로 진행되는 표면 기공이나 가공 후 홈 등을 모두 메꾸어 줌으로써 내식성 증가로 강도 등이 우수한 것이다.

이와 같은 본 발명의 내산코팅된 롤 지지대의 코팅방법은, 롤 지지대가 염산에 침식당하고 특히 제조상 또는 가공상 홈이 발생하여 침식이 가속화되는 것을 방지할 수 있어 롤 지지대의 내구성을 증진시키는 효과를 제공하는 장점이 있다

Claims (1)

1. 실리카 졸을 침잔 코팅하여 내구성이 증진된 롤 지지대(9)를 형성시키되, 졸의 MTES 농도는 0.15∼0.45몰로 하고, 졸 용매는 에탄올 가수분해용 물을 2∼4몰로 하며, pH조절용 질산은 0.2∼0.4몰, 인양 속도는 분당 5∼10cm, 열처리 온도는 400∼440℃로 하여서 된 것을 특징으로 하는 내산코팅된 롤 지지대의 코팅방법.