KR100497110B1 - 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료와, 상기 주물 재료의 제조 및 가공 방법과, 부정 탠덤 롤러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬리브 부분을 갖는 부정 롤러용 주물 재료를 제조하고 가공하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 주형부, 특히 압연기의 마지막 스탠드에 있는 압연기의 사용 특성 및 수명을 개선시키는데 있다. 상기 목적은, (A) 단계에서 중량 %로 볼 때 2.0 내지 3.5 C, 1.0 내지 2.0 Si, 0.5 내지 2.0 Mn, 1.0 내지 3.0 Cr, 3.5 내지 4.9 Ni, 0.2 내지 2.9 Mo, 잔여 철 및 불순물로 이루어진 화학적 조성을 갖는 용융물을 생성하며, (B) 단계에서 0.5 중량 % 이상, 5.9 중량 % 이하의 바나듐을 첨가하여, 상기 용융물 속에 용융하며, (C) 단계에서 상기 용융물의 조성을 탄소, 규소, 그리고 니켈의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계를 정함으로써 합금 기술적으로 볼 때, 응고시 1.0 내지 3.0 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절하는데, 이때 상기 미세 조직는 금속 조직 관찰면의 mm2 당 20개 이상의 흑연 입자가 존재하고 잔여물은 마르텐사이트, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 적어도 1 부피 %의 미세하게 분포된 모노 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 하며, (D) 단계에서 상기 용융물을 모울드 내에 부어 넣어서, 바디로 응고시킬 수 있으며, 마지막으로 (E) 단계에서 이렇게 제조된 바디에 열처리를 실행하는 것을 특징으로 한다.

Description

부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료와, 상기 주물 재료의 제조 및 가공 방법과, 부정 탠덤 롤러 {CASTING MATERIALS FOR WORKING REGION OF INDEFINITE ROLLERS, METHOD FOR PRODUCING AND PROCESSING THE SAME, AND INDEFINITE TANDEM ROLLER}
본 발명은 탄소, 규소, 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐과 같은 원소들, 경우에 따라서는 주기율표의 5 족에 속한 부가의 요소들, 알루미늄, 나머지 철 및 제조시 생성되는 불순물을 함유하는, 합금된 주물 재료, 특히 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료를 제조 및 가공하기 위한 방법에 관한 것이다.
부가로 본 발명은 위에 언급된 원소들을 함유하는 주물 재료에 관한 것이다.
마지막으로 본 발명은 압연 제품에 대한 적은 접착 또는 용착 경향을 갖는 주조 합금으로 제조되는 작업 영역 또는 슬리브부, 및 저-합금 주철, 특히 구상 흑연 주철로 제조되는 고강도 코어부로 이루어진, 특히 평강(flat steel)을 성형하기 위한 작업 롤러용 부정(不定;indefinite) 탠덤(tandem) 롤러(roller)에 관한 것이다.
사용시 다양한 형태의 다수의 응력에 노출되는 재료 또는 기계 부품들은 특별한 특성 프로필을 요구한다. 이러한 사실로부터, 편리함, 경제적인 제조, 그리고 실제 작동시의 부품 수명에 관련하여 볼 때 가장 적합한 재료 및 제조 방법이 선택될 수 있다.
상이한 적용예에서, 특히 공작물의 열간 성형을 위해 실온 보다 높은 가변 온도에 노출되는 부품들이 주물 재료로 형성된다. 상기와 같은 재료 선택에 의해 국부적으로 서로 다른 온도에 의한 왜곡이 최소화되며, 부품이 경제적으로 제조되며, 그러한 재료 특성은 요구들에 광범위하게 매칭될 수 있다.
강의 열간 압연을 위한 작업 롤러, 예컨대 열연 강판 라인(line for hot-rolled sheet), 특히 코일러 스탠드(coiler stand) 및 최종 스탠드(finishing roll stand)에 있는 롤러는 한편으로는 기계적으로나 열적으로 높은 부하에 노출되고 다른 한편으로는 압연 제품에 대한 접착 및 용착 경향을 가급적 적게 가져야만 한다. 열간 압연 스트립이 얇게 압연되면 될수록, 작업 롤러와 압연 제품 간의 비표면 압력은 더욱 높아진다. 그럼으로써, 저온의 최종 압연 온도에 의해 최종 스탠드가 개선됨으로써, 압연기 표면에 스트립이 접착되는 경향이 높아진다. 이와 같은 스트립과 압연기 표면과의 접착성 및 용착성에 의해 스트립으로부터 재료를 분리시킬 수 있는데, 이는 압연기에 접착되면서 또 다른 압연 오류를 야기할 수 있기 때문에, 열간 압연 스트립의 품질은 종종 평가 절하될 수 밖에 없다.
관련 요구들을 충족시키기 위해 압연기 갭에서 나타나는 마찰을 줄이고 압연기 표면에 스트립이 접착하는 경향을 감소시키거나, 주형 제거 및 재료의 열 쇼크 손상에 대한 저항을 높이기 위해 압연기의 작업 영역의 열간 압연 스트립 라인의 최종 스탠드에서 부정 롤러용 주물 재료가 사용될 수 있다는 것이 공지되어 있다.
부정 롤러의 특성은 상이한 3 개의 조직 성분들로 이루어지며, 상기 조직 성분들은 주조물, 즉 흑연, 탄화물 및 강으로 이루어지는 매트릭스로 형성된다. 단지 매트릭스 만이 열 처리에 의해 변형될 수 있다. 부정 롤러 특성 또는 합금은 신속한 응고시 다수의 탄화물 및 소수의 흑연을 조직 내에 형성하고 응고 속도가 낮아질 때 이러한 상태는 역전되는데, 즉 소수의 탄화물 및 다수의 흑연이 생성된다. 이 결과, 신속하게 응고된 재료는 더욱 경화되고 느리게 응고된 재료는 연화된다. 부정 롤러에서는 주조 표면과의 간격이 벌어지면서 탄화물 함량이 감소되고, 흑연 함량은 증가되며 그에 따라 경도는 감소된다. 이러한 경우 정해진 경도 상승은 관찰될 수 없기 때문에, 이러한 특성을 "부정(不定: indefinite)"이라고 표기하였다.
그러나, 흑연 석출에 의해 재료의 경도 및 특히 마모 특성이 열화됨으로써, 이러한 단점을 최소화하기 위해서 미세 조직는 부가로 단단한 탄화물을 가져야만 한다.
기술적인 합금 처리에 의해 흑연 입자 및 탄화물을 갖는 주조 조직이 생성된다는 것이 전문가에게 공지되어 있다. 여기서, 니켈과 규소와 같은 흑연 형성을 촉진하는 원소의 함량, 적은 양의 크롬과 몰리브덴과 같은 탄화물 형성 성분의 함량, 그리고 용융물 내의 탄소 함량을 서로 매칭시키거나, 고화시 나타나는 이것들의 상호 작용이 고려될 수 있다.
종래 기술에 따르면 부정 롤러는 2.6 내지 3.6 중량 %의 탄소, 0.6 내지 1.1 중량 %의 규소, 0.6 내지 1.0 중량 %의 망간, 1.5 내지 2.1 중량 %의 크롬, 4.1 내지 4.6 중량 %의 니켈, 0.3 내지 0.5 중량 %의 몰리브덴, 잔여 철, 첨가 원소 및 불순물을 갖는다. 작업 표면 또는 탠덤 롤러의 슬리브의 조직은 28 내지 40%의 공정 탄화물 및 1.3 내지 2.3 부피 %의 흑연을 갖는 베이나이트 및/또는 마르텐사이트 매트릭스로 이루어지며, 조직 표면의 mm2 당 5 내지 20개의 흑연 입자가 존재한다.
부정 롤러의 사용 특성을 개선시키기 위해, 특히 작업 영역에서의 마모 저항을 높이기 위해서 이미 PCT/GB 93/02380호에는 이를 위해 제공된 용융물 내로 바람직하게는 표면이 도포된 높은 경도의 탄화물 입자가 투입된다는 것이 공지되어 있다. 높은 경도의 소량의 탄화물은 낮은 경도의 통상의 탄화물 보다 재료의 마모 강도가 더 높다는 것이 전문가에게 공지되어 있다. 상기와 같은 용융물로 이루어진 압연기 또는 압연기 슬리브가 원심 주조법에 의해 제조될 경우에는 용융물과 탄화물 입자 간의 상이한 비중량과 원심력으로 인해 원치 않은 편석 및 불균일 현상이 나타날 수 있다. 또한 용융물의 변화에 의해 필수적인 흑연의 형성이 방해될 수 있다.
PCT/US 96/09181호에 따르면 균형잡힌 조성을 갖는 부정 롤러용 용융물에는 0.3 내지 6.0 중량 %의 니오븀을 첨가하여, 화학량론적으로 볼 때 형성될 니오븀 탄화물에 상응하여 탄소 함량을 증가시켜야 한다는 것이 제안된다. 이러한 과정에 의해 재료의 탄화물 부분과 마모 저항은 증가되지만, 니오븀 함량이 높으면 탄화물의 일차 형성이 야기됨으로써, 탄화물 입자 및 흑연 입자가 거칠어질 수 있다.
부정 롤러의 작업 영역을 원심 주조할 때 몰드 내의 합금이 응고시 예컨대 80 내지 180G의 높은 원심 가속도에 노출된다. 일차적으로 용융물 내에서 형성된 바나듐의 모노 탄화물은 더 적은 밀도를 가지고 니오븀의 모노 탄화물은 액체 금속의 밀도 보다 높은 밀도를 갖기 때문에, 편석 현상 및 해혼합(demixing) 현상이 나타날 수 있다. 상기와 같은 편석을 막기 위해서 이미 US 5 738 734호에는, 응고시 생성되는 모노 탄화물이 혼합 탄화물 (VNb)C 이고 용융물과 동일한 밀도를 갖도록 용융물이 바나듐 및 니오븀과 균일하게 합금된다는 것이 공지되어 있다. 상기 US 특허에 따라 17 중량 % 이하의 모노 탄화물을 형성하는 원소 함량이 가급적 높기 때문에 이에 관련하여 탄소 농도도 조절되어야만 한다. 그러나, 상기와 같은 합금은 국부적으로 해혼합 현상을 나타내며 큰 흑연 입자를 갖는 부적합한 응고 조직를 가질 수 있음으로써, 한편으로는 약간의 사용 시간 후에 롤러의 표면 질이 나빠지고 다른 한편으로는 압연 제품의 접착 경향이 증가된다.
도 1은 C/Si에 대한 다이아그램이고,
도 2는 Mo/Cr에 대한 다이아그램이며,
도 3 및 도 4는 에칭되지 않은 영역의 이미지이다.
표 1은 압연기 재료 및 실제 사용된 압연 재료의 압연력에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 종래 기술로부터 출발하여, 새롭게 개선된 방법을 제공함으로써, 부정 롤러의 작업 영역의 재료가 압연 제품에 대한 접착 또는 용착 경향을 더 적게 갖게 되고 사용된 영역의 두께 전반에 걸쳐서 일정하게 높은 마모 강도를 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 미세하게 분산되고 균일하게 분포된 흑연 석출물이 작은 부피 분율을 가지며, 이와 마찬가지로 기본 재료 내에 균일하게 분포되어 매우 작은 입자 직경을 갖는 특수 탄화물을 가지며, 그리고 롤러 작업면이 변하지 않는 특성을 갖도록 형성된 주물 재료를 제조하는데 있다.
마지막으로 본 발명의 목적은 사용 특성이 매우 개선되고 압연기 파손, 주형 제거 및 코어로의 전이 영역에서의 균열 형성에 대한 위험을 줄이는 부정 탠덤 롤러를 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따른 방법에서,
A 단계에서, 중량 %로 볼 때
2.0 내지 3.5 C,
1.0 내지 2.0 Si,
0.5 내지 2.0 Mn,
1.0 내지 3.0 Cr,
3.5 내지 4.9 Ni,
0.2 내지 2.9 Mo,
잔여 철 및 불순물로 이루어진 화학적 조성을 갖는 용융물을 생성하며,
B 단계에서, 0.5 중량 % 이상 5.9 중량 % 이하의 바나듐을 첨가하여 상기 용융물 속에 용융하며,
C 단계에서, 상기 용융물의 조성을 니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계를 정함으로써 합금 기술적으로 볼 때, 응고시 1.0 내지 3.0 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절하는데, 상기 미세 조직는 금속 조직 관찰면의 mm2 당 20개 이상, 100개 미만의 흑연 입자가 존재하고 잔여물은 마르텐사이트, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 적어도 1 부피 %의 미세하게 분포된 바나듐 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 하며, 그리고 나서
D 단계에서, 상기 용융물을 모울드 내, 바람직하게는 원심 주형 내에 부어 넣어서, 바디, 바람직하게는 압연기의 작업 바디로 응고시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 주조물을 예컨대 탠덤 롤러로 계속 형성시키는 단계, 그리고
E 단계에서, 이와 같이 제조된 바디 또는 압연기에, 처리 온도에서의 적어도 한번의 가열, 상기 온도에서의 유지, 그리고 실온으로의 냉각으로 구성된 열처리를 실행함으로써 달성된다.
본 발명에 의해 달성된 장점들은 용융물의 응고 작용 및 재료의 조직 형태가 바람직하게 변화되도록 조절되는데 있다. 이러한 변화는 제시된 농도의 합금 원소의 상승 작용에 의해 달성되며, 다수의 작은 흑연 입자들은 종래 기술에 비해 규소 함량을 약간 높임으로써, 그리고 경우에 따라서는 니켈이 존재하는 가운데 알루미늄 함량을 아주 약간 높임으로써 가능해진다. 그러나, 공정 혼합물의 응고시 탄화물 형성 원소의 유효 합계가 중요하며, 규정된 농도의 크롬 및 몰리브덴은 결정적인 작용 변수로 나타났다. 바나듐 탄화물은 공정 혼합물이 액체 합금 상태의 바나듐의 용융 한도까지 응고되기 전에 적어도 부분적으로 석출되기 때문에, 이러한 모노 탄화물은 입자 크기가 작고 이와 같이 용융물 내에서 응고시 작용하는 원심 가속도에 의해 편석될 수 없다는 점이 중요하다. 현재의 지식 수준에 따르면 일차적으로 분산 석출된 탄화물 입자의 미세함은 한편으로는 탄소, 규소 및 니켈의 상호 작용에 의해, 다른 한편으로는 크롬, 몰리브덴 및 바나듐의 상호 작용에 의해 달성된다. 원소의 활성의 상호 작용은 학문상으로 아직 완전히 해명되지 않았지만, 응고시 바람직한 석출 작용이 달성되고 이에 상응하는 잔여 용융물 내의 규소 함량 및 니켈 농도에서 흑연 및 공정 탄화물의 석출이 지연되며, 그리고 큰 응고점 이하 냉각이 달성된 후에 미립자의 잔여 응고이 달성된다는 사실을 가정할 수는 있다. 여기서, 용융물의 조성은, 응고된 재료에서 흑연 부분이 1.0 내지 3.0 부피 %가 되도록 조절되어야만 한다. 적은 흑연 부분은 mm2 당 20 개 이상의 높은 흑연 입자 밀도에서도 압연기 표면에 압연 제품이 접착하는 경향을 증가시킨다. 흑연 부분이 3.0 부피 %를 초과하게 되면 압연기 마모가 증가된다. 또한 합금 기술적으로 볼 때 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물와 적어도 1 부피 %의 특수 탄화물 또는 모노탄화물이 생성될 수 있다. 8 부피 % 보다 적은 공정 탄화물 부분 및 1 부피 % 보다 적은 특수 또는 모노 탄화물 부분은 재료의 마모 저항을 낮아지게 하며, 35 부피 % 이상의 공정 탄화물은 균열 형성 또는 파괴 위험을 증가시킨다.
특히 두드러진 열 균열에 대한 안정도 및 작동하고 있는 압연기의 마모 정도가 낮을 때의 표면 질은 용융물의 조성이 합금 기술적으로 볼 때 응고시 1.2 내지 2.5 부피 %, 바람직하게는 1.25 내지 1.95 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절되며, 상기 미세 조직는 관찰면의 mm2 당 22 이상, 최대 90 미만의 흑연 입자가 존재하고 잔여물은 마르텐사이트, 10 내지 25 중량 %의 공정 탄화물 및 2 내지 20 개의 미세하게 분포된 모노 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 한다.
본 발명의 한 바람직한 개선예에 따르면 용융물의 조성은 니켈이 존재하는 가운데 탄소 대 규소의 농도비가 2.6 보다 작거나 동일하고, 바람직하게는 2.0 보다 작거나 동일하도록 조절될 때, 석출된 흑연 또는 재료의 흑연 부분이 매우 정확하고 좁은 한계 범위 내에서 생성될 수 있다. 탄소 함량 대 규소 함량의 비가 2.6을 초과할 때 일차 모노 탄화물이 형성되고 흑연 형성은 불리한 영향을 받게 된다.
재료 특성 및 재료 질이 최적화될 때, 용융물의 탄소 함량이 2.2 내지 3.1 중량 %, 바람직하게는 2.6 내지 2.95 중량 %로 조절되는 것이 유리하다.
특히 응고시 균형있는 흑연 및 탄화물 분포와 관련하여 볼 때, 그리고 압연기의 사용 특성을 개선시키기 위해 규소의 최종 함량이 1.2 내지 1.95 중량 %, 바람직하게는 1.4 내지 1.75 중량 %인 것이 바람직한 것으로 증명된다.
원소인 알루미늄은 한편으로는 흑연 형성 경향을 촉진하지만, 다른 한편으로는 특수 탄화물의 미립자 석출을 야기한다. 또한 알루미늄은 속도론적으로 볼 때 부분적으로 규소를 대체할 수 있고 균형잡힌 흑연/탄화물 석출을 위한 조절 원소로서 사용될 수 있음으로써, 용융물의 조성에 대한 합금 기술적인 조절시 0.002 내지 0.65 중량 %의 알루미늄이 첨가되어, 상기 용융물 속에 용융될 수 있다. 바람직하게는 0.005 내지 0.04 중량 %의 알루미늄이 함유된다.
좁은 한계 범위에서 높은 재료 질을 조절하는 것은 용융물의 니켈 함량이 3.51 내지 4.7 중량 %, 바람직하게는 4.15 내지 4.6 중량 %로 조절될 경우에 바람직하다.
응고 속도로 볼 때, 또한 다수의 흑연 입자 형성에 관련하여 볼 때 몰리브덴 대 크롬의 농도비는 1.0 보다 작고, 바람직하게는 0.8 보다 작을 때, 즉 Mo/Cr< 1.0, 바람직하게는 Mo/Cr< 0.8일 때 바람직한 것으로 증명된다.
농도비가 1.0을 초과할 경우에는 탠덤 롤러의 냉각 및 열 처리시 높은 변형 응력을 형성할 수 있음으로써, 재료 분리가 이루어질 수 있다. 압연기가 작을 때 이러한 위험은 더 높지만, 균열 형성에 대한 안정성 때문에 경우에 따라서는 크롬 함량 대 몰리브덴 함량의 비가 0.8 보다 낮게 제공되는 것이 바람직하다.
원하는 공정 탄화물을 형성하고 충격 응력시 압연기 재료의 파괴 위험을 줄인다는 의미에서 볼 때, 용융물 내 크롬 및 몰리브덴의 함량이 1.2 내지 2.6 중량 %, 바람직하게는 1.5 내지 2.01 중량 %의 크롬과 0.20 내지 2.6 중량 %, 바람직하게는 0.3 내지 0.9 중량 %의 몰리브덴으로 제공될 때 바람직한 것으로 나타난다.
우선 망간은 유황을 분리시키는데 사용되며, 적합한 방식으로 이루어질 때 용융물 내의 망간 함량은 0.6 내지 1.6 중량 %, 바람직하게는 0.7 내지 1.45 중량 %로 조절된다.
또한 미세 분산 흑연 입자 분포를 촉진시키고 특수 탄화물의 입자 크기를 균일하게 작게 유지시킴으로써, 여러 번의 마모시에도 부정 롤러의 사용 특성을 개선시키기 위해서는 용융물 내에 1.8 내지 3.9 중량 %의 바나듐, 바람직하게는 1.9 내지 2.9 중량 %의 바나듐이 첨가되어, 상기 용융물 속에 용융되는 것이 유리할 수 있다.
바나듐이 부분적으로 주기율표의 5 족에 속한 첨가 원소에 의해 0.6 중량 % 미만의 양 만큼 대체되고 혼합 탄화물이 형성되는 것도 유리할 수 있다. 최종적으로 열 처리에 의해 미리 제공된 재료의 특성이 나타난다. 본 발명에 따른 방법의 범주에서 볼 때 주조물(cast body) 또는 압연기가 실온에서 적어도 400℃ 내지 500℃, 바람직하게는 460℃ 내지 480℃의 처리 온도로의 가열, 상기 온도에서 적어도 2 시간, 바람직하게는 적어도 8시간 동안의 유지, 그리고 경우에 따라서는 저온 처리에 의한 실온으로의 냉각으로 이루어지는 열 처리를 받는 것이 바람직한 것으로 제시된다.
본 발명의 부가의 목적은 서두에 언급된 방식의 주물 재료에서, 합금이
0.5 내지 5.9 중량 %의 V,
1.0 내지 2.0 중량 %의 Si,
0.5 내지 2.0 중량 %의 Mn,
1.0 내지 3.0 중량 %의 Cr,
3.5 내지 4.9 중량 %의 Ni,
0.20 내지 2.9 중량 %의 Mo,
2.0 내지 3.5 중량 %의 탄소를 함유하며, 상기 합금은 1.0 내지 3.0 부피 %의 흑연 입자가 재료의 금속 조직 조직면의 mm2 당 20개 이상, 100 개 이하의 입자로 분포된다는 것을 전제로 한다.
상기와 같이 형성된 재료의 장점은 부정 롤러를 제조하기에 매우 적합하며, 종래 기술과 비교해 볼 때 이와 동일한 특성 프로필로 형성된 재료를 갖는 매우 일정한 흑연 부분이 달성된다는데 장점이 있다. 여기서, 합금 기술에 의해 야기된 높은 흑연 입자 밀도에 의해 롤러 표면에 대한 압연 제품의 용착 또는 접착 경향은 현저히 감소된다. 그러나, 관찰면의 mm2 당 20 미만의 입자수는 충분한 효력을 제시하지 못한다. 흑연 입자의 수가 mm2 당 100을 초과할 때도 마찬가지이다. 왜냐하면, 개별 입자들의 직경이 접착 경향을 필요한 만큼 줄이기에는 너무 작기 때문이다. 흑연 입자 수를 높이고 작은 특수 탄화물을 갖는 미세한 공정 혼합물의 응고을 위해 바나듐 함량은 0.5 중량 % 보다 커야만 한다. 왜냐하면, 농도가 더 낮게 되면 효과적이고 미세한 조직가 달성되지 않기 때문이다. 미세 분산 흑연 입자 형성과 원하던 재료의 응고 및 조직화를 위해 요구된 탄소 함량에서도 니켈의 존재하는 가운데 원소인 규소, 크롬, 그리고 몰리브덴이 좁은 농도 한계 범위에서 제공된다. 왜냐하면, 이러한 원소들은 속도론적으로 볼 때 상호 작용을 하기 때문이다. 물론 높은 바나듐 함량에 의해 MC 타입의 일차 탄화물 석출이 이루어지고 파괴 위험이 높아지며 작업면으로부터 큰 탄화물이 떨어져나올 수 있기 때문에, 재료 내에서 바나듐이 차지하는 농도는 5.9 중량 %를 초과해서는 안된다.
또한 압연기의 사용 특성은 바람직한 방식으로 볼 때, 합금이 주기율표의 바나듐 족에 속하는 원소의 1,8 내지 4.8 중량 %, 그리고 2.2 내지 3.1 중량 %의 탄소를 함유하고, 상기 합금은 1.2 내지 2.5 부피 %의 흑연이 금속 조직 조직면의 mm2 당 22개 이상, 최대 90개 미만의 입자로 분포된다는 것을 전제로 할 때 더욱 개선될 수 있다. 흑연 함량이 1.8 부피 %일 때 금속 조직면의 mm2당 흑연 입자수가 100을 초과할 경우, 압연기 표면에 대한 압연 제품의 접착 경향이 더욱 증가하게 된다.
특히 재료의 변형 특성에 관련하여 볼 때의 품질 보증은 합금이
2.0 내지 3.5 중량 %의 탄소,
1.0 내지 2.0 중량 %의 규소,
0.5 내지 2.0 중량 %의 망간
1.0 내지 3.0 중량 %의 크롬
3.5 내지 4.9 중량 %의 니켈
0.2 내지 2.9 중량 %의 몰리브덴
1.5 내지 4.9 중량 %의 바나듐
잔여 철 및 불순물을 함유할 때 달성된다.
또한 도시된 바와 같이, 균일하고 미세하게 분산되는 흑연 입자 형성 및 개선된 사용 특성에 관련한 본 발명에 따른 재료 조성에 있어서 부정 롤러는, 합금에서 탄소 대 규소의 농도비가 2.6 보다 작거나 동일하고, 바람직하게는 2.0 보다 작거나 동일하며, 이때 니켈이 존재하는 것이 유리하다.
특히 미세한 흑연 및 탄화물 형성, 그리고 균형있는 공정 흑연/탄화물 석출은 합금이 1.2 내지 1.85 중량 % 보다 많은 규소, 바람직하게는 1.4 내지 1.75 중량 %의 규소를 가질 때 바람직하게 제조된다.
알루미늄 함량은 0.002 내지 0.65 중량 %, 바람직하게는 0.005 내지 0.04 중량 %이며, 바람직한 방식으로 볼 때 소정의 흑연 및 탄화물 형성, 그리고 주조물의 미세한 응고 조직가 보장될 수 있다.
바람직하게는 조절된 흑연 함량 및 재료의 미리 주어진 경도를 가정해 볼 때 합금은 3.5 내지 4.9 중량 %, 바람직하게는 4.15 내지 4.6 중량 %의 니켈을 갖는다.
황산을 분리시키기 위해서는 바람직한 방식으로 합금은 0.6 내지 1.6 중량 %, 바람직하게는 0.7 내지 1.4 중량 %의 망간을 함유할 수 있다.
합금에서 몰리브덴 대 크롬의 농도비가 1.0 보다 작거나, 바람직하게는 0.8 보다 작을 때 슬리브 재료의 응고 형태 및 변형 상태는 개선될 수 있고 탠덤 롤러가 균열될 위험이 감소될 수 있다. 그럼으로써 압연기의 내부 응력이 크게 감소된다. 이는 5.9 중량 % 이하의 바나듐 함량 및 주기율표의 제 5족에 속하는 적은 양의 첨가 원소에 적용된다. 특히 탄소 함량이 2.6 내지 2.95 중량 %일 때 1.5 내지 2.01 중량 %의 크롬 및 0.3 내지 0.9의 농도를 갖는 몰리브덴에 의해, 압연 재료 내에 함유된 공정 탄화물의 양이 바람직하게 형성될 수 있다.
합금이 1.8 내지 4.0 중량 %, 바람직하게는 1.9 내지 2.95 중량 %의 바나듐을 함유할 경우에는, 재료 경도가 높고 재료의 조직 변형 상태가 개선되는 동시에 유리한 마모 저항이 달성된다.
이에 따라, 바나듐의 함량은 부분적으로 주기율표의 제 5 족에 속하는 모노 탄화물을 형성하는 적어도 0.6 중량 % 미만의 첨가 원소에 의해 대체될 수 있다. 합금 내의 니오븀 또는 탄탈륨의 농도가 0.6 중량 % 이상일 경우에는, 작업 롤러의 특성 및 압연 제품의 표면 특성을 손상시키는 일차적인 위상이 조직 내에 형성될 수 있다.
최종적으로 이는 8 내지 35 부피 %, 바람직하게는 10 내지 25 부피 %의 공정 탄화물와 1 내지 15 부피 %, 바람직하게는 2 내지 10 부피 %의 주기율표의 제 5 족인 바나듐족의 원소의 탄화물을 가질 경우에는 파괴에 대한 높은 강도 및 주물 재료의 개선된 마모 상태에서 주형 제거 위험이 감소될 수 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 원심 주조법에 의해 제조된 본 발명의 범주에 속하는 부정 탠덤 롤러가 개선된 사용 특성을 가지고 압연기 파손, 주형 제거, 열 균열 형성 및 코어로의 전이 영역에서의 균열 형성에 대한 위험을 적게 가지도록 하는데 있으며, 상기 목적은 작업 영역 또는 슬리브가 10 내지 150mm의 두께를 가지며 슬리브 재료는 금속 조직 조직면의 mm2 당 20개 이상의 흑연 입자 수로 미세하게 분산된 상태로 존재하는 1.0 내지 2.5 부피 %의 흑연, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 특히 슬리브 두께 방향으로 균일하게 분포된 1 내지 20 부피 %의 바나듐 탄화물, 잔여 마르텐사이트, 그리고 불순물 또는 제조시 생성되는 성분들로 이루어진 조직이고, 70 내지 90의 쇼어-C 경도를 가짐으로써 달성된다.
본 발명에 따른 압연기의 장점은 높은 강도의 코어에 금속에 의해 연결된 슬리브가 높은 수의 흑연 입자를 가지며, 상기 흑연 입자가 압연기 작동시 압연 제품의 접착 또는 용착을 매우 효과적으로 막는다는데 있다. 이렇게 균일하게 형성된 흑연 및 균일하게 분포된 작은 특수 바나듐 탄화물은 응고 속도에 대한 합금 기술적인 작용에 의해 달성됨으로써, 원심 주조가 이루어지는 동안에 소위 원심 편석에 의한 해리 현상은 나타날 수 없다. 따라서, 바람직한 방식으로 방사 방향으로 마모될 때에도 결정 조직 및 압연력은 작업면을 손질한 후에는 동일해진다. 높은 흑연 입자 밀도에 의해 열 균열에 대한 안정성이 증가되고 특수 탄화물에 의해 마모에 대한 강도가 높아진 슬리브의 표면 질이 개선되기 때문에, 표면이 손질될때까지 요구되는 개별 롤링 성능은 바람직하게 증가된다.
본 발명에 따른 롤러의 높은 특성 레벨은 작업 영역 또는 슬리브 재료가 1.0 내지 2.5 부피 %의 흑연을 포함하는 조직를 가지며, 상기 조직는 분포 밀도가 금속 조직 조직면의 mm2 당 22개 이상, 최대 100개 미만으로 제공되고 공정 탄화물이 10 내지 25 부피 %의 양으로 함유되며 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소의 2 내지 10 부피 %의 특수 탄화물을 가질 경우에 확실히 달성될 수 있다.
작업 재료 또는 슬리브 재료의 바람직한 재료 변형에 따라 조성이 중량 %로 볼 때
C = 2.0 내지 3.5, 바람직하게는 2.21 내지 3.1, 특히 2.6 내지 2.95,
Si = 1.0 내지 2.0, 바람직하게는 1.2 내지 1.85 이상, 특히 1.4 내지 1.75,
Mn = 0.5 내지 2.0, 바람직하게는 0.6 내지 1.6, 특히 0.7 내지 1.4,
Cr = 1.0 내지 3.0, 바람직하게는 1.3 내지 2.5, 특히 1.5 내지 2.01,
Ni = 3.5 내지 4.9, 바람직하게는 3.5 내지 4.7, 특히 4.15 내지 4.6,
Mo = 0.2 내지 2.9, 바람직하게는 0.25 내지 1.3, 특히 0.3 내지 0.9,
Al = 0.002 내지 0.65, 바람직하게는 0.005 내지 0.1, 특히 0.005 내지 0.04,
V = 0.5 내지 5.9, 바람직하게는 1.8 내지 3.9, 특히 1.9 내지 2.9이며,
경우에 따라서는 0.6 보다 적은 Nb 및/또는 Ta,
잔여 철 및 불순물을 가지며 압연기 중심부가 구상 흑연 주철로 형성될 경우에는 한편으로는 마모 강도가 높고 균열 형성과 균열 확산에 대한 위험이 감소되며 압연기의 작업 영역의 강도가 높다.
균열 시작에 대항하는 높은 안전성은 슬리브 또는 작업부와 낮게 합금된 주철, 바람직하게는 구상 흑연 주철로 이루어진 압연기 중심부 간의 결합 영역은 방사 방향으로 볼 때 600 N/mm2 보다 큰 휨 강도(3-지점 휨 시험)를 가질 때 달성될 수 있다.
본 발명은 다이아그램, 실험 결과의 이미지, 그리고 표에 의해 더 자세히 설명될 것이다.
도 1에는 규소 및 탄소의 농도가 도시되며, 본 발명에 따른 영역은 점 α,β,γ,δ로 도시된다. 비율 C/Si=2.6(영역 A)(α,β,γ,δ1,α1) 및 비율 C/Si ≤2.0(영역 B)(α,β,γ,δ2)을 갖는 바람직한 영역이 표시된다.
도 2는 몰리브덴 및 크롬에 대한 다이아그램을 도시하며, 상기 다이아그램에서 본 발명에 따른 함량의 비율 영역()이 도시된다.
비율 Mo/Cr≤1.0(영역 A)() 및 Mo/Cr≤0.8(영역 B)()를 갖는 바람직한 영역은 도 2에서 볼 수 있다.
도 3은 종래 기술에 따라 압연기 재료 내에 형성된 흑연 영역의 이미지를 50배 확대한 것이다. 압연기 슬리브는 중량 %로 계산할 때 C=3.09, Si=0.91, Mn=0.84, Cr=1.79, Ni=4.51, Mo=0.38, Al=0.003의 화학적 조성을 가지며, 흑연 부분은 3.9 부피 %이고, mm2 당 18개의 흑연 입자를 갖는다.
도 4는 50배로 확대된 영역의 이미지에서 본 발명에 따라 조성된 압연기의 작업 영역 내에 분포된 많은 수의 흑연 입자를 도시한 것이다. 작업 영역의 화학적 조성은 중량 %로 볼 때 C=3.02, Si=1.42, Mn=0.9, Cr=1.8, Ni=4.36, Mo=0.52, V=2.9, Al=0.008이고, 흑연 부분은 2.8 부피 %이며, 흑연 입자는 mm2 당 42개이다.
종래 기술에 따른 재료와 비교해 볼 때 본 발명에 따른 합금에서 탄소 및 흑연 부분 함량이 낮음에도 불구하고 상기 재료의 흑연 입자 수는 두 배 이상이고 3.2 부피 %의 바나듐 탄화물이 측정된다.
표 1은 각각 압연기 슬리브의 화학적 조성, 결정 조직, 및 실제 사용시 달성된 10 개의 압연기 쌍에 의해 얻어지는 압연력을 나타내고 있다. 종래 기술에 따른 제조로부터 기인한 부호 A 내지 E를 갖는 압연기는 바나듐과 합금되지 않았으며, 부호 F 내지 J를 갖는 압연기는 본 발명에 따라 합금된 슬리브 재료에 의해 제조되었다.
바나듐(압연기 F 내지 N)의 첨가에 의해 공정 탄화물의 부분이 줄어들 때 균일하게 분포된 작은 입자로 이루어진 단단한 바나듐 탄화물이 재료 내에 형성되었기 때문에, 재료의 마모 강도 및 최종적으로 압연력은 더욱 높아졌다. 원소 Cr, Si, Ni, Mo, C, V의 활성의 상호 작용에 의해 달성되었던 mm2 당 제공되는 높은 흑연 입자수에 의해 흑연 부분이 적을 때에도 압연기 표면에 대한 압연 제품의 접착 또는 용착이 방해되었다. 니오븀 및 탄탈륨의 첨가, 즉 주기율표의 제 5 족에 속한 첨가 원소의 첨가에 의해 0.6 중량 % 보다 적은 함량에서 작동시 달성되는 마모 강도 또는 압연력은 약간 상승되었다. 또한, 본 발명에 따른 슬리브 재료에서 균열의 형성 및 확산, 박리 현상(stripping)이 상당히 감소되었는데, 이는 아마도 흑연 입자 수가 많아졌기 때문임을 알 수 있었다. 미세 실험에 의해, 모노탄화물(MC)는 작은 입자 크기를 가지며 미세하게 분산 분포되도록 배치되었음을 알 수 있었다. 한편으로는 RT에서 바나듐 탄화물의 밀도가 대략 5.82g/cm3이었고, 다른 한편으로는 원심 주조에 의해 야기된 원심 편석은 나타나지 않았기 때문에, 결과적으로 공정 혼합물의 응고시 특수 탄화물 석출 및 미세한 흑연 석출이 이루어지거나 일차 석출이 방해되는 것이 확실하였다.
표 1

Claims (54)

  1. 원소로서 탄소, 규소, 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐, 잔여 철, 첨가 원소 및 제조시 생성되는 불순물을 함유하는, 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법에 있어서,
    A 단계에서, 중량 %로 볼 때
    2.0 내지 3.5 C의 탄소,
    1.0 내지 2.0 Si의 규소,
    0.5 내지 2.0 Mn의 망간,
    1.0 내지 3.0 Cr의 크롬,
    3.5 내지 4.9 Ni의 니켈,
    0.20 내지 2.9 Mo의 몰리브덴,
    잔여 철 및 불순물로 이루어진 화학적 조성을 갖는 용융물을 생성하며,
    B 단계에서, 0.5 중량 % 초과, 5.9 중량 % 이하의 바나듐이 상기 용융물 속에 용융되고,
    C 단계에서, 상기 용융물의 조성을 니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계를 정함으로써 합금 기술적으로 볼 때 응고시 1.0 내지 3.0 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절하는데, 상기 미세 조직에는 금속 조직 관찰면의 mm2 당 20개 이상, 100개 이하의 흑연 입자가 존재하고 나머지는 마르텐사이트, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 적어도 1 부피 %로 미세하게 분포된 바나듐 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 하여 상기 용융물의 조성을 조절하고, 그리고 나서
    D 단계에서, 상기 용융물을 모울드 내에 부어 넣어서, 주조 바디로 응고시키며,
    E 단계에서, 상기와 같이 제조된 주조 바디가 처리 온도까지의 한번 이상의 가열, 상기 온도에서의 유지, 및 실온으로의 냉각으로 이루어지는 열처리를 받는 것을 특징으로 하는,
    부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  2. 원소로서 탄소, 규소, 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐, 주기율표의 제 5족에 속하는 부가의 원소들, 잔여 철, 첨가 원소 및 제조시 생성되는 불순물을 함유하는, 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법에 있어서,
    A 단계에서, 중량 %로 볼 때
    2.0 내지 3.5 C의 탄소,
    1.0 내지 2.0 Si의 규소,
    0.5 내지 2.0 Mn의 망간,
    1.0 내지 3.0 Cr의 크롬,
    3.5 내지 4.9 Ni의 니켈,
    0.20 내지 2.9 Mo의 몰리브덴,
    나머지 철 및 불순물로 이루어진 화학적 조성을 갖는 용융물을 생성하며,
    B 단계에서, 0.5 중량 % 이상 5.9 중량 % 미만의 바나듐, 그리고 제 5족에 속하는 부가의 원소들에서 바나듐을 제외한 니오븀 및 탄탈륨을 0.6 중량 % 미만으로 상기 용융물 속에 용융시키되, 주기율표의 5 족에 속하는 원소들의 전체량은 0.5 중량 % 초과, 5.9 중량 % 이하로 제한되도록 하며,
    C 단계에서, 상기 용융물의 조성을 니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계를 정함으로써 합금 기술적으로 볼 때 응고시 1.0 내지 3.0 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절하는데, 상기 미세 조직에는 금속 조직 관찰면의 mm2 당 20개 이상, 100개 이하의 흑연 입자가 존재하고 나머지 마르텐사이트, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 적어도 1 부피 %로 미세하게 분포된 바나듐 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 하여 상기 용융물의 조성이 조절되도록 하며, 그리고 나서
    D 단계에서, 상기 용융물을 모울드 내에 부어 넣어서, 주조 바디로 응고시키며,
    E 단계에서, 상기와 같이 제조된 주조 바디가 처리 온도까지의 적어도 한번의 가열, 상기 온도에서의 유지, 및 실온으로의 냉각으로 구성된 열처리를 받는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물은 0.002 내지 0.65 중량 %의 알루미늄을 부가로 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 D 단계에서 주조물을 예컨대 탠덤 롤러로 계속 성형시키고 상기 탠덤 롤러에 상기 E 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물의 조성을 합금 기술적으로 볼 때 니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계를 정함으로써 응고시 1.2 내지 2.5 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절하는데, 상기 미세 조직에는 금속 조직 관찰면의 mm2 당 22개 이상, 100 개 이하의 흑연 입자가 존재하며 나머지는 마르텐사이트, 10 내지 25 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 2 내지 20%로 미세하게 분포된, 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소들인 바나듐, 니오븀 및 탄탈륨의 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 하여 상기 용융물의 조성이 조절되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 용융물의 조성을 합금 기술적으로 볼 때 니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계를 정함으로써 응고시 1.25 내지 1.95 부피 %의 흑연을 갖는 미세 조직가 형성되도록 조절하며, 상기 미세 조직는 금속 조직 관찰면의 mm2 당 22개 이상, 100 개 이하의 흑연 입자가 존재하며 잔여물은 마르텐사이트, 10 내지 25 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 2 내지 20%로 미세하게 분포된, 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소들인 바나듐, 니오븀 및 탄탈륨의 탄화물로 이루어지는 것을 전제로 하여 상기 용융물의 조성이 조절되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물의 조성이 탄소 대 규소의 농도비가 2.6 보다 작거나 동일하며, C/Si ≤2.6으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 용융물의 조성이 탄소 대 규소의 농도비가 2.0 보다 작거나 동일하며, C/Si ≤2.0으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물의 탄소 함량을 2.2 내지 3.1 중량 %로 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 용융물의 탄소 함량을 2.6 내지 2.95 중량 %로 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 규소의 최종 함량을 1.2 내지 1.85 중량 %로 제공하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 규소의 최종 함량을 1.4 내지 1.75 중량 %로 제공하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 용융물의 조성을 합금 기술적으로 조절할 때, 상기 첨가되어 용융되는 알루미늄이 0.005 내지 0.04 중량 %로 조절되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물의 니켈 함량을 3.51 내지 4.7 중량 %로 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 용융물의 니켈 함량을 4.15 내지 4.6 중량 %로 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물의 조성을 몰리브덴 대 크롬의 농도비가 1.0 이하, 즉 Mo/Cr < 1.0이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 용융물의 조성을 몰리브덴 대 크롬의 농도비가 0.8 이하, 즉 Mo/Cr < 0.8이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 용융물 내의 크롬 및 몰리브덴의 함량을
    1.5 내지 1.9 중량 %의 크롬 및 0.3 내지 0.9 중량 %의 몰리브덴으로 조절하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  19. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    첨가되어 상기 용융물 속에 용융되는 상기 바나듐이 1.8 내지 3.9 중량 %로 조절되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    첨가되어 상기 용융물 속에 용융되는 상기 바나듐이 1.9 내지 2.9 중량 %로 조절되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  21. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주조물에, 실온으로부터 400℃ 내지 500℃의 처리 온도로의 가열, 상기 온도에서의 적어도 2시간의 유지, 그리고 실온으로의 냉각으로 이루어지는 열 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 처리 온도가 460℃ 내지 480℃의 범위이고, 그리고 상기 온도에서의 유지 시간이 적어도 8시간인 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  23. 제 4항에 있어서,
    상기 탠덤 롤러에, 실온으로부터 400℃ 내지 500℃의 처리 온도로의 가열, 상기 온도에서의 적어도 2시간의 유지, 그리고 실온으로의 냉각으로 이루어지는 열 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 처리 온도가 460℃ 내지 480℃의 범위이고, 그리고 상기 온도에서의 유지 시간이 적어도 8시간인 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 합금 주물 재료의 제조 및 가공 방법.
  25. 원소로서 탄소, 규소, 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐, 잔여 철, 첨가 원소 및 제조시 생성되는 불순물을 함유하는, 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료에 있어서,
    니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계가, 열 처리된 상태에서 재료의 조직면의 mm2 당 20개 이상, 100개 이하의 입자로 분포되는 1.0 내지 3.0 부피%의 흑연 입자, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 적어도 1 부피%의 미세하게 분포된 바나듐 또는 바나듐 혼합 탄화물, 그리고 잔여 마르텐사이트가 존재하는 방식으로 조절되는 것을 전제로 하여,
    0.5 초과 5.9 이하 중량 % 의 바나듐,
    1.0 내지 2.0 중량 % 의 규소,
    0.5 내지 2.0 중량 % 의 망간,
    1.0 내지 3.0 중량 % 의 크롬,
    3.5 내지 4.9 중량 % 의 니켈,
    0.20 내지 2.9 중량 % 의 몰리브덴, 그리고
    2.0 내지 3.5 중량 % 이상의 탄소 및 나머지 철과 불순물을 포함하는 합금이 제공되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  26. 원소로서 탄소, 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐, 잔여 철, 첨가 원소 및 제조시 생성되는 불순물을 함유하는, 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료에 있어서,
    니켈이 존재하는 가운데 탄소 및 규소의 농도와 탄화물 형성 원소의 유효 합계가, 열 처리된 상태에서 재료의 조직면의 mm2 당 20개 이상, 100개 이하의 입자로 분포되는 1.0 내지 3.0 중량 %의 흑연 입자, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 적어도 1 부피%의 미세하게 분포된 바나듐 또는 바나듐 혼합 탄화물, 그리고 잔여 마르텐사이트가 존재하는 방식으로 조절되는 것을 전제로 하여,
    1.0 내지 2.0 중량 % 의 규소,
    0.5 내지 2.0 중량 % 의 망간,
    1.0 내지 3.0 중량 % 의 크롬,
    3.5 내지 4.9 중량 % 의 니켈,
    0.2 내지 2.9 중량 % 의 몰리브덴,
    2.0 내지 3.5 중량 % 이상의 탄소, 및
    0.5 중량 % 이상 5.9 중량 % 미만의 바나듐과 그리고 0.6 중량 % 미만의 니오븀 및 탄탈륨으로 이루어지고 총량으로 0.5 중량 % 초과 5.9 중량 % 이하의 주기율표의 제 5 족 원소를 포함하는 합금이 제공되는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  27. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은 0.002 내지 0.65 중량 %의 알루미늄을 부가로 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  28. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은, 열 처리된 상태에서 재료의 조직면의 mm2 당 22개 이상, 90개 이하의 입자로 분포되는 1.2 내지 2.5 부피 %의 흑연 입자, 10 내지 25 부피 %의 공정 탄화물, 2 내지 20 부피 %의 미세하게 분포된 바나듐 또는 바나듐 혼합 탄화물, 그리고 잔여 마르텐사이트를 갖는 미세 조직가 존재하는 것을 전제로 하여,
    1.8 내지 4.9 중량 %의 바나듐 및 2.2 내지 3.1 중량 %의 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  29. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은
    2.0 내지 3.5 중량 %의 탄소,
    1.0 내지 2.0 중량 %의 규소,
    0.5 내지 2.0 중량 %의 망간,
    1.2 내지 2.5 중량 %의 크롬,
    3,5 내지 4.9 중량 %의 니켈,
    0.5 내지 2.1 중량 %의 몰리브덴,
    1.5 내지 4.9 중량 %의 바나듐, 그리고
    잔여 철 및 불순물을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  30. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금에서 탄소 대 규소의 농도비가 2.6 보다 작거나 동일하며,
    C/Si ≤2.6 으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 합금에서 탄소 대 규소의 농도비가 2.0 보다 작거나 동일하며,
    C/Si ≤2.0 으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  32. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은 2.6 내지 2.95 중량 %의 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  33. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은 1.2 내지 1.85 중량 %의 규소를 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 합금은 1.4 내지 1.75 중량 %의 규소를 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  35. 제 27항에 있어서,
    상기 합금은 0.005 내지 0.04 중량 %의 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  36. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은 3.5 내지 4.9 중량 %의 니켈을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 합금은 4.15 내지 4.6 중량 %의 니켈을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  38. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금에서 몰리브덴 대 크롬의 농도비가 1.0 보다 작으며,
    Mo/Cr < 1.0 으로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 합금에서 몰리브덴 대 크롬의 농도비가 0.8 보다 작으며,
    Mo/Cr < 0.8로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  40. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 합금은 1.5 내지 2.01 중량 %의 크롬 및 0.3 내지 0.9 중량 %의 몰리브덴을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  41. 제 25항 또는 26항에 있어서,
    상기 합금은 1.8 내지 3.9 중량 %의 바나듐을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  42. 제 41항에 있어서,
    상기 합금은 1.9 내지 2.95 중량 %의 바나듐을 함유하는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  43. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 재료는 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 1 내지 15 부피 %의 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소들의 탄화물, 그리고 잔여 마르텐사이트를 갖는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 재료는 10 내지 25 부피 %의 공정 탄화물, 그리고 2 내지 10 부피 %의 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소들의 탄화물, 그리고 잔여 마르텐사이트를 갖는 것을 특징으로 하는 부정 롤러의 작업 영역용 주물 재료.
  45. 압연 제품에 대한 적은 접착 또는 용착 경향을 갖는 주조 합금으로 이루어진 작업 영역 또는 슬리브부, 그리고 구상 흑연 주철로 이루어진 질기고 단단한 중심부로 이루어진, 열연 강판 라인의 최종 스탠드용 및 코일러 장치와 플레이트 로울링 장치용 부정 탠덤 롤러에 있어서,
    작업 영역 또는 슬리브가 10 내지 150mm의 두께를 가지며 슬리브 재료는 금속 조직면의 mm2 당 20개 이상의 흑연 입자 수로 미세하게 분산된 상태로 존재하는 1.0 내지 2.5 부피 %의 흑연, 8 내지 35 부피 %의 공정 탄화물, 균일하게 분포된 1 내지 20 부피 %의 바나듐 탄화물, 잔여 마르텐사이트, 그리고 불순물 또는 제조시 생성되는 성분들로 이루어진 조직이며, 70 내지 90 ShC의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 작업 영역 또는 슬리브 재료는 1.0 내지 2.5 부피 %의 흑연을 함유하는 조직를 가지며, 상기 조직는 금속 조직면의 mm2 당 적어도 22개의 입자, 100개 이하로 분포되는 입자의 분포 밀도를 가지며 10 내지 25 부피 %의 공정 탄화물이 함유되고 2 내지 10 부피 %의 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소의 특수 탄화물을 갖는다는 것을 전제로 하는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  47. 제 45항에 있어서,
    상기 작업 재료 또는 슬리브 재료가 중량 %로 볼 때
    C = 2.0 내지 3.5,
    Si = 1.0 내지 2.0,
    Mn = 0.5 내지 2.0,
    Cr = 1.0 내지 3.0,
    Ni = 3.5 내지 4.9,
    Mo = 0.20 내지 2.9,
    Al = 0.002 내지 0.65,
    V = 0.5 내지 5.9, 잔여 철 및 불순물을 가지며
    압연기 중심부는 구상 흑연 주철로 형성되는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  48. 제 46항에 있어서,
    상기 작업 재료 또는 슬리브 재료가 중량 %로 볼 때
    C = 2.0 내지 3.5,
    Si = 1.0 내지 2.0,
    Mn = 0.5 내지 2.0,
    Cr = 1.0 내지 3.0,
    Ni = 3.5 내지 4.9,
    Mo = 0.20 내지 2.9,
    Al = 0.002 내지 0.65,
    0.5 이상 5.9 미만의 바나듐과 그리고 0.6 이하의 니오븀 또는 탄탈륨으로 이루어지고 총합이 0.5 초과 5.9 이하가 되는 주기율표의 제 5 족에 속하는 원소, 잔여 철 및 불순물을 가지며
    압연기 중심부는 구상 흑연 주철로 형성되는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  49. 제 47항에 있어서,
    상기 작업 영역 재료 또는 슬리브 재료는, 하나 또는 다수의 원소들의 농도를 중량 %로 볼 때
    C = 2.21 내지 3.1,
    Si = 1.2 초과 1.85 이하,
    Mn = 0.6 내지 1.6,
    Cr = 1.5 내지 2.01,
    Ni = 3.5 내지 4.7,
    Mo = 0.3 내지 0.9,
    Al = 0.005 내지 0.1,
    V = 1.8 내지 3.9, 잔여 철 및 불순물을 가지며
    압연기 중심부는 구상 흑연 주철로 형성되도록 조성되는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  50. 제 47항에 있어서,
    상기 작업 영역 재료 또는 슬리브 재료는, 하나 또는 다수의 원소들의 농도를 중량 %로 볼 때
    C = 2.6 내지 2.95,
    Si = 1.4 내지 1.75,
    Mn = 0.7 내지 1.4,
    Cr = 1.5 내지 2.01,
    Ni = 4.15 내지 4.6,
    Mo = 0.3 내지 0.9,
    Al = 0.005 내지 0.04,
    V = 1.9 내지 2.9, 잔여 철 및 불순물을 가지며
    압연기 중심부는 구상 흑연 주철로 형성되도록 조성되는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  51. 제 48항에 있어서,
    상기 작업 재료 또는 슬리브 재료가 3.1 내지 3.9 중량 %의 V, 0.6 중량 % 미만의 Nb+Ta, 잔여 철 및 불순물을 갖는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  52. 제 51항에 있어서,
    상기 작업 재료 또는 슬리브 재료가 3.3 내지 3.75 중량 %의 V, 0.6 중량 % 미만의 Nb+Ta, 잔여 철 및 불순물을 갖는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  53. 제 45항에 있어서,
    슬리브 또는 작업 영역, 그리고 낮게 합금된 주철로 이루어진 압연기 중심부 간의 결합 영역은 방사 방향으로 볼 때 600 N/mm2 보다 큰 휨 강도(3-지점 휨 시험)를 갖는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
  54. 제 45항에 있어서,
    슬리브 또는 작업 영역, 그리고 구상 흑연 주철로 이루어진 압연기 중심부 간의 결합 영역은 방사 방향으로 볼 때 600 N/mm2 보다 큰 휨 강도(3-지점 휨 시험)를 갖는 것을 특징으로 하는 부정 탠덤 롤러.
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