KR100388031B1 - 쌍롤식박판주조장치의주조롤코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부를 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 그 표면이 니켈로 도금되어 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부위에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를 용사 코팅처리함으로써 주조 롤의 내구성을 보다 향상시킬 뿐만 아니라 에지댐의 내마모성도 향상시킬 수 있는 쌍롤식 박판주조장치에 있어 주조 롤의 코팅방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 그 표면이 니켈로 도금되어 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를 코팅하는 쌍롤식 박판주조장의 주조 롤 코팅방법을 그 요지로 한다.

Description

쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법

본 발명은 슬라브(slab)를 만들지 않고 용강에서 직접 박판(핫코일)을 제조하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤을 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수냉되는 두 개의 주조 롤을 서로 반대방향으로 회전시키면서 용강을 주조 롤사이에 공급하여 주편(박판)을 제조하는 쌍롤식 박판주조 장치에 있어 주조 롤의 측면부에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를 코팅하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 박판주조방법에서는 도 1및 도 2에 나타난 바와 같이 용융된 용강을 래들(10)에 수용시키고, 노즐을 따라 턴디쉬(20)로 유입되며, 턴디쉬(20)로 유입된 용강은 주조 롤(40)의 양끝단부에 설치된 에지댐(50)의 사이, 즉, 쌍롤(40)의 사이로 주입노즐(30)을 통해 공급되어 박판(60)이 제조되면서 냉각공정을 거쳐 권취설비에서 권취하므로써, 박판(코일)이 제조된다.

따라서, 용강으로부터 두께 10mm 이하의 박판(60)을 직접 제조하는 쌍롤식 박판 주조공정에 있어서 중요한 기술은, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 내부 수냉식 쌍롤(40) 사이에 주입노즐(30)을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판(60)을 제조하는 것이다.

종래의 쌍롤식 주조 방법에서는 주조 롤(40) 측면과 에지댐(50)이 적정한 힘을 유지하면서 접촉되어 회전하게 되므로, 이 접촉부위가 마모되기 쉽다.

일반적으로, 도 3에 나타난 바와 같이, 주조 롤의 재질은 구리합금으로 이루어져 있으며, 구리 합금으로 이루어져 있는 주조 롤을 보호하기 위해 니켈 도금(42)를 행하여 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같이 니켈 도금(42)를 행하여 사용하는 경우 니켈 도금층이 연성이 있어 내화물과 마찰시 도금층에 긁힘 흠이 발생되거나 용강의 침투시 주조 롤측면부위가 변형되는 문제점이 있으며, 특히 이러한 현상은 고온에서 더욱 심해진다. 그리고, 상기와 같이 니켈 도금(42)를 행하여 사용하는 경우에는 에지댐(50)의 재질 사용상의 제약이 따르며, 딱딱한 재질을 사용하는데는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 도 4와 같이 주조 롤(40)의 측면부(41)를 국부적으로 돌출시킨 볼록부(41a)를 형성하여 에지댐(50)과 마찰되는 면적을 최소화시키거나, 도 3에 나타난 바와 같이, 에지댐(50)중 주조 롤(40)과 접촉하는 롤 접촉부(51)에 보론 나이트라이드와 같은 연하고, 내마모성이 아주 우수한(윤활성이 좋은)재질을 삽입하여 복합적인 에지댐을 사용하므로서 주조 롤(40)의 내마모성이나 내구성을 향상시켰다.

그러나, 니켈 도금층은 고온에서는 보론 나이트라이드와 같은 윤활성이 좋은(내마모성이 우수한)재질과 접촉하는 경우에도 긁히거나 손상을 입게되어 내구성에 문제가 되며, 주조시 용강이 새거나 끼이게 하는 요인이 되기도 하는 문제점이 있다.

특히, 고온에서 장시간 주조가 진행됨에 따라 주조 롤 측면과 에지댐의 사이에 용강이나 주편 등이 끼게 되어 주조 롤 표면을 손상시키거나 에지댐을 손상시키기도 한다.

본 발명자들은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 그 표면이 니켈로 도금되어 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부에 내마모성과 내구성이 뛰어난 소재를 용사 코팅처리함으로써 주조 롤의 내구성을 보다 향상시킬 뿐만 아니라 에지댐의 내마모성도 향상시킬 수 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조장치의 개략도

도 2는 종래의 쌍롤식 박판주조장치에 있어 주조 롤과 에지댐의 개략도

도 3는 종래의 방법에 따라 그 표면이 니켈 도금된 종래의 쌍롤식 박판장치의 주조 롤과 에지댐을 나타내는 평면도

도 4는 종래의 쌍롤식 박판제조시 주조 롤과 에지댐과의 마찰관계를 나타내는 평면도

도 5는 니켈 도금된 주조 롤 측면부에 본 발명에 따라 내마모성 및 내구성이 우수한 소재가 용사 코팅된 주조 롤과 에지댐의 평면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

40... 주조 롤(쌍롤) 41... 주조 롤 측면부 41a... 볼록부 42... 니켈

도금층 43... 용사코팅층 50... 에지댐 51... 롤 접촉부 60... 주편

본 발명은 그 표면이 니켈로 도금되어 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부, 바람직하게는 롤 측면 볼록부에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를 코팅하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법에 관한 것이다.

바람직하게는, 본 발명은 그 표면이 니켈로 도금되어 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부, 바람직하게는 롤 측면 볼록부에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를, 분사속도: 3,000-10,000cm/min, 분사량: 20-50g/min, 및 용사 두께: 0.1-0.8mm의 조건으로 용사 코팅하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

주조 롤의 내구성 향상은 용강과 직접 접촉하는 원통부와 내화물인 에지댐과 접촉하는 측면부로 나뉘어 고려해야 된다.

주조 롤의 원통부는 고온 물성과 내열충격성 및 내피로성이 우수한 재질을 사용하여야 하고, 주조 롤의 측면부는 고온에서 사용하지만 에지댐과 마찰을 하므로 에지댐의 내구성까지 향상시키기 위해서는 내마모성이 우수한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 주조 롤 측면부, 즉 에지댐과 접촉하는 부위에 내마모성 및 내구성이 우수한 소재를 코팅하여 주조 롤의 내구성을 향상시킨 것이다.

바람직하게는, 본 발명은 니켈도금한 후에 주조 롤 측면부에, 바람직하게는 롤 측면 볼록부에 내마모성이 우수한 소재를 용사 코팅하여 용사 코팅층을 형성하므로서, 주조 롤의 내구성을 향상시키는 것이다.

본 발명에 사용될 수 있는 내마모성 및 내구성이 우수한 소재로는 Ni-Cr-Mo 합금, 및 Cr₂C₃- Ni-Cr합금 등을 들 수 있으며, 이들 합금중 바람직한 것은 Ni-Cr-Mo 합금이다.

본 발명에 사용될 수 있는 내마모성 및 내구성이 우수한 소재로서 보다 바람직한 것은 Ni: 50-70wt%, Cr: 10-25wt%, Mo: 2-5wt%, Si: 2-5wt%, Fe: 1-5wt%, 및 Cu: 1-5wt% 로 조성되는 Ni-Cr-Mo 합금이다.

상기 Ni-Cr-Mo 합금에서 Ni의 함량이 50%이하인 경우에는 Ni성분에 비하여 Cr이나 Si 등의 성분함량의 비가 증가하기 때문에 열충격성이나 재질의 인성이 저하되어 용사층이 불안정하게 되어 고온의 열충격에 깨지거나 내구성의 저하는 초래할 우려가 있으며, Ni의 함량이 70%이상인 경우에는 Ni자체의 무른 성질 때문에 기계적인 물성이 저하되어 용사층이 긁힌 흠에 매우 취약하게 될 우려가 있다.

상기 Cr의 함량이 10%이하인 경우에는 기계적 성질이 저하되고, 그 함량이 25%이상인 경우에는 고온의 취성이 생겨 잘 깨질 우려가 있다.

또한, 상기 Mo의 함량은 에지댐의 재질과 함게 에지댐 및 주조 롤 측면의 내구성과 밀접한 관계를 가지는데, Mo의 함량이 2%이하에서는 윤활성이 낮다가 2%이상에서는 윤활성의 증가를 나타내며, 5%이상에서는 더 이상의 윤활성 증가가 나타나지 않았으며, 오히려 재질의 인성을 저하시키게 된다.

다른 성분의 함량은 코팅층의 인성과 취성및 윤활성을 고려하여 적정비율로 첨가된 원소들이다.

그리고, 박판주조공정에서 에지댐과 주조 롤 측면은 고온에서 적용되는 것 이외에도 주조 롤의 회전에 따라 고온과 저온의 반복적인 열충격을 받게 되므로 재질의 윤활성만이 내구성과 상관관계를 나타내는 것이 아니라 기계적인 물성 또는 중요한 인자로 작용하는 것이다.

따라서, 본 발명에 있어서 주조 롤 측면부에 코팅되는 소재는 상기한 점도 고려하여 선정되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기한 내마모성 및 내구성이 우수한 소재를 니켈 도금층이 형성되어 있는 주조 롤 측면부, 바람직하게는, 도 5에 나타난 바와 같이, 주조 롤 측면부(41)의 볼록부(41a)에, 바람직하게는, 용사코팅하여 용사코팅층(43)을 형성하게 된는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

용사코팅방법은 10,000℃이상의 고온에서 마하 1-2정도의 화염 속도속에서 용사하고자 하는 소재인 분체가 반용융된 상태로 니켈이 도금된 주조 롤 측면부, 바람직하게는 주조 롤측면 볼록부 표면에 쏟아짐으로써 코팅이 이루어지는 방법이다.

이러한 용사 코팅 방법은 이미 여러 가지 방법으로 개발되어 사용되고 있는데, 산소하 아세틸렌을 연료로 사용하며, 질소나 아르곤을 분위기 가스로 사용하고, 미세한 분사노즐을 통해 고속으로 코팅 소재를 분사하게 된다.

분사속도가 3,000cm/min미만이거나 10,000cm/min을 초과하는 경우에는 열충격성이나 접착성이 나빠지게 된다.

또한, 분사량(용사율)이나 용사두께의 경우에도 내마모성이나 경도에는 미세한 효과를 나타내지만 대부분 열충격성이나 접착성에 중요한 효과를 나타내므로, 분사량 및 용사두께는 각각 20-50g/min 및 0.1-0.8mm로 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에서는 내마모성과 내구성이 우수한 소재를, 분사속도: 3,000-10,000cm/min, 분사량: 20-50g/min, 및 용사 두께: 0.1-0.8mm의 조건으로 용사 코팅하는 것이 바람직하다.

상기에서는 내마모성과 내구성이 우수한 소재를 용사 코팅하는 것에 대해서만 기술하였지만, Ni도금되어 있는 주조 롤의 측면부, 바람직하게는 측면 볼록부에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를 사용하여 도금하는 경우, 예를 들면, Cr을 도금하는 경우에도 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.

따라서, 본 발명은 Ni도금되어 있는 주조 롤의 측면부, 바람직하게는 측면 볼록부에에 Cr등을 도금하는 것도 포함한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

하기 표 1과 같이 조성되는 소재를 이용하여 Ni이 도금된 주조 롤 측면의 볼록부(종래예)에 분사속도: 80m/min, 분사량: 30g/min, 및 용사두께: 0.1mm의 조건으로 용사코팅하여 마모율, 긁힘 흠, 열충격성, 및 경도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

발명예(2)는 Ni이 도금된 주조 롤 측면의 볼록부(종래예)에 Cr도금을 한 것이다.

상기 니켈 도금은 1mm 두께로 하였다.

상기 표1에 나타난 바와 같이, 크롬카바이드를 용사한 경우(발명예1), 크롬 도금한 경우(발명예 2), 및 Ni-Cr-Mo 합금을 용사 코팅한 경우(발명예 3)가 니켈 도금에 의해서만 주조 롤 표면 처리된 것(종래예)에 비해 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 마모율은 보론 나이트라이드 내화물에 대해 니켈 도금을 1로 두었을 때 각 재질에 대해 상대 비교하였는데, Ni-Cr-Mo 합금용사의 경우가 니켈 도금에 의해서만 주조 롤 표면 처리된 것(종래예)에 비해 10배 정도 뛰어남을 알 수 있다.

또한, 경도에 있어서도 니켈 도금에 의해서만 주조 롤 표면 처리된 것(종래예)이 가장 낮게 나타남을 알 수 있으며, 발명예(1-3) 모두 종래예에 비해 2배 이상임을 알 수 있다.

특히, Ni-Cr-Mo 합금을 용사한 경우(발명예 3)가 가장 뛰어난 소재임을 알 수 있다.

실시예 2

상기 실시예 1의 표 1에 나타나 있는 소재중 Ni-Cr-Mo 합금을 사용하여 Ni이 도금된 주조 롤 측면의 볼록부에 하기 표 2와 같은 용사조건으로 용사코팅하여 열충격성, 접착성, 내마모성 및 경도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 2에서 ×는 불량을, △는 보통을, ○는 양호를, ◎는 우수를 나타낸다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 용사코팅조건으로 용사하는 경우에는 본 발명의 범위를 벗어나는 경우 보다 물성이 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 내구성과 내마모성이 우수한 소재를 에지댐과 접촉되는 주조 롤 측면부에 용사코팅하므로서 주조 롤의 내구성 뿐만 아니라 에지댐의 내구성과 내마모성을 향상시키므로써 장시간의 주조를 가능하게 할 뿐만 아니라 주조시 에지댐과 주조 롤사이에 용강이 침투하는 것을 최대한 억제하는데 도움이 되므로 주조를 안정화 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 그 표면이 니켈로 도금되어 있는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 측면부에 내마모성과 내구성이 우수한 소재를, 분사속도: 3.000-10.000cm/min, 분사량: 20-50g/min, 및 용사 두께: 0.1-0.8mm의 조건으로 용사 코팅하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법
2. 제1항에 있어서, 내마모성 및 내구성이 우수한 소재가 주조 롤 측면부의 볼록부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내마모성 및 내구성이 우수한 소재가 Ni-Cr-Mo 합금 또는 Cr₂C₃-Ni-Cr합금인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내마모성 및 내구성이 우수한 소재가 Ni 50-70wt%, Cr 10-25wt%, Mo 2-5wt%, Si 2-5wt%, Fe 1-5wt%, Cu 1-5wt% 로 조성되는 Ni-Cr-Mo 합금인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조장치의 주조 롤 코팅방법