KR100798094B1 - 내구성 향상을 위한 연속주조용 주형 표면 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성 향상을 위한 주형 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 연속주조용 롤이나 주형의 표면 처리 방법에 있어서, 주형 합금의 모재위에 1차도금층을 형성시키는 1차도금층 형성단계와, 상기 1차도금층위에 전류밀도를 단속적으로 공급하여 두께가 얇은 2차경도금층을 2단 이상 적층 형성시키는 2차도금층 형성단계로 구성되는 것을 특징으로 하고 얇은 도금층이 적층되어 균열이 없는 안정적인 도금층을 두껍게 얻을 수 있는 효과가 있다.

전해도금, 연주몰드, 텅스텐 도금, 표면처리, 고경도 도금, 내구성, Electrodeposition, Plating, Casting mold, Surface treatment, Casting roll, Ni-W, High hardness, Durability

Description

내구성 향상을 위한 연속주조용 주형 표면 처리 방법{Method of surface treatment on the continuous casting mold for good durability}

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조장치를 도시한 개략도,

도 2는 종래의 주형 도금방법 및 도금장치를 도시한 개략도,

도 3은 종래의 도금 조건과 도금조직을 도시한 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 도금 조건과 도금조직을 도시한 개략도,

도 5는 본 발명에 따른 주조롤의 도금두께의 적용예를 도시한 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 래들 2 : 턴디쉬

3 : 주입노즐 4 : 메니스커스쉴드

5 : 에지댐 6 : 주조롤

7 : 롤닙 8 : 주편

9 : 코일권취설비 10 : 양극

20 : 도금조 30 : 도금액

40 : 주형롤 축부 50 : 주형롤 동부

60 : 정류기 70 : 주조롤 원통부

80 : 주조롤 측면부
100 : 1차 도금층 형성단계 101 : 1차 도금층
200 : 2차 도금층 형성단계 201 : 2차 도금층
210 : 2차 도금층 성장단계 211 : 2차 도금층 단위층
220 : 2차 도금층 성장억제단계

본 발명은 내구성 향상을 위한 주형 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 주조용 롤이나 주형 표면의 고경도 도금층의 두께를 안정적으로 두껍게 하여 내구성을 향상시킬 수 있는 주형 표면 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 쌍롤식 박판주조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 용강을 래들(1)에 수용시키고, 노즐을 따라 턴디쉬(2)로 유입시키며, 턴디쉬(2)로 유입된 용강은 주조롤(6) 양 끝단부에 설치된 에지댐(5)의 사이, 즉, 주조롤(6)의 사이로 용강 주입노즐(3)을 통해 공급되어 응고가 개시된다. 이때 롤 사이의 용탕부에는 산화를 방지하기 위해 메니스커스 쉴드(4)로 용탕면을 보호하고 적절한 가스를 주입하여 불활성 분위기로 조절하게 된다. 양 롤이 만나는 롤 닙(7)을 빠져나오면서 박판(8)이 제조되어 인발되면서 냉각공정을 거쳐 권취 설비(9) 에서 권취된다.

이 때, 용강으로부터 두께 10mm 이하의 박판을 직접 제조하는 쌍롤식 박판주조공정에 있어서 중요한 기술은, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 내부 수냉식 쌍롤 사이에 주입 노즐을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판을 균열이 없고 실수율이 향상되도록 제조하는 것이다.

또한 일반적으로 연속주조용 주형표면의 도금방법은 전해식 도금방법을 채택하고 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 피도금체가 음극이 되고, 양극은 도금하고자 하는 금속을 연결하며, 피도금체는 도금액에 완전히 잠기게 하여 적절한 전류를 흘려 원하는 두께의 도금층을 얻게 된다. 이때 피도금체인 주형은 롤일 경우, 도금품질을 향상시키기 위해 주형을 회전 시키며, 주형이 연주몰드와 같은 평탄면인 경우, 도금액을 회전시켜 도금이 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.

도 3에 도시한 바와 같이 전류밀도를 일정하게 공급하는 경우, 시간이 지남에 따라 도금두께는 연속적으로 증가하나 어느 일정한 두께 이상이 되면 내부 응력이 집중되어 균열이 발생하게 되어 일반적으로 경도금층은 얇게 적용하여 왔다.

종래 주형 도금방법은 주로 니켈로 도금을 실시하는데, 전류밀도나 도금액의 온도 등 도금조건에 관한 것이 개시되어 있다. 일본국 특허 JP 1989-066049 는 주조롤의 측면부에 용사코팅을 적용하여 내구성을 향상시키는 것을 제안하였고, JP 1989-254357 은 몰드 표면에 일차적으로 Ni 도금을 실시한 후 Cr 도금을 이차적으로 실시하여 내구성과 품질향상을 꾀하는 것을 제안하였으며, JP 1999-047890 은 Ni 도금후 graphite coating으로 열전달계수를 낮춰 온도 불균일을 감소시킴으로 품질 향상을 꾀한다고 제안하였으며, 또한 JP 2001-205399는 일차 Ni도금후 고경도의 Ni-W, Ni-Co 등의 도금층을 적용하여 내구성을 향상하는 것을 제안하고 있다.

상기의 종래 방법들은 대부분 기본이 되는 Ni 도금을 실시한 후, 이차적으로 내구성 향상을 위한 도금이나 용사코팅층을 적용한 것이다. 대부분 내구성 향상을 위해 경도금층을 채택하게 되고, 이들은 내부 응력이 높아 두께 제약이 있었는데, 두껍게 되면 도금층내부에 균열이 생성되곤 하였다. 제한적으로 얇은 도금층을 적 용하여 주형의 내구성을 향상시키기는 하였으나 얇은 도금층으로 인해 내구성 향상에 많은 제약이 따르는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 구리합금의 모재위에 니켈등의 일차도금과 고경도의 이차도금층을 적용함에 있어 도금층의 두께를 안정적으로 두껍게 형성시키기 위해 전류밀도의 차단을 단속적으로 적용하여 도금층의 연속적인 성장을 억제하고, 도금층을 적층하여 균열이 없이 안정적으로 도금두께를 두껍게 하므로써 연속주조용 롤 및 주형의 내구성을 향상시키는 주형 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법에 있어서 주형 합금의 모재위에 1차도금층(101)을 형성시키는 1차도금층 형성단계(100)와, 상기 1차도금층위에 전류밀도를 단속적으로 공급하여 두께가 얇은 2차경도금층(201)을 2단 이상 적층 형성시키는 2차도금층 형성단계(200)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차도금층 형성단계(200)는, 전류밀도를 일정하게 공급하여 안정적인 두께까지 도금하는 도금층 성장단계(210)와 전류밀도를 완전히 차단하여 도금을 중단하고 도금층 조직의 연속적인 성장을 억제하는 성장억제단계(220)를 반복하 여 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차경도금층의 각 단위층(211)은 두께가 30㎛ 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연속주조용 롤의 동부(50)중 원통부(70)는 2차경도금층(201)의 두께가 10~100㎛ 이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연속주조용 롤의 동부(50)중 측면부(80)는 2차경도금층(201)의 두께가 10~500㎛ 이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차도금층 형성단계(100)는 니켈, 니켈-코발트 및 니켈-보론 등으로 전해도금 및 합금도금하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차도금층 형성단계(200)는 크롬, 니켈-코발트, 니켈-텅스텐 등의 고경도 금속으로 도금하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 도금층의 두께를 안정적으로 증가시킬 수 있게 하기 위해 전류밀도를 주기적으로 차단하여 도금층의 성장과 성장억제를 반복함으로써 도금층을 적층 형성하고 균열이 없으면서 안정적인 두꺼운 도금층을 확보할 수 있게 하고 주형의 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 도금방법을 제공한다.

도 4에는 본 발명에 따른 도금 조건과 도금조직의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전류밀도를 일정하게 공급하다가 안정적인 도금두께까지 도금을 진행하고, 전류밀도를 완전히 차단하여 도금을 잠시 중단하여 도금층의 조직이 연속적으로 성장하는 것을 억제하여 경계가 생기게 한다. 도금층의 경계가 생성되면 다시 전류밀도를 공급하여 도금하고, 전류를 차단하는 작업을 필요한 도금두께에 맞게 설계하여 실시한다.

도금조직은 전류밀도를 차단함에 따라 연속성이 사라져 경계가 나타나고, 이러한 경계가 도금조직의 조대화를 막아 응력집중을 막게 되어 균열이 없는 안정적인 도금층이 얻어질 수 있다. 이때 도금층 적층은 2단이상 적용가능하며, 각 층(211)의 두께는 30㎛이하가 적당하다. 30㎛ 이상은 균열이 발생할 가능성이 커지므로 안정정인 도금층을 확보하기 위해서는 30㎛ 이내가 적당하다.

도 5는 쌍롤식 주조롤에 적용하는 적용예를 나타내는 것으로 원통부(70)의 경우에는 조도가 있는 부위일 경우, 조도를 유지하기 위해 도금두께가 10~100㎛ 으로 실시하는데, 10㎛ 이하는 1차 도금층을 보호해주는 구실을 못하고, 또한 내구성 문제가 있으므로 바람직하지 못하며, 100㎛ 이상에서는 조도유지가 어렵게 된다. 그리고 에지댐과 접하게 되는 측면부(80)는 특히 내구성 측면에서 두껍게 도금되어야 하는데, 500㎛ 까지는 도금이 가능하다. 내구성은 도금층의 두께와 비례하므로 내구성 향상을 위해서는 도금층의 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하므로 안정적인 도금층 확보가 필요하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주 형 표면 처리 방법은 전류밀도의 단속적인 공급을 이용한 적층도금방법을 적용하여 경도금층의 도금두께를 안정적으로 두껍게 도금함으로써 주형의 내구성을 향상시킬 수 있고, 주조롤 교체주기를 연장하여 경제성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 연속주조용 롤 및 주형의 표면 처리 방법에 있어서,

   주형 합금의 모재위에 1차도금층(101)을 형성시키는 1차도금층 형성단계(100)와;

   상기 1차도금층위에 전류밀도를 단속적으로 공급하여 두께가 얇은 2차경도금층(201)을 2단 이상 적층 형성시키는 2차도금층 형성단계(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 2차도금층 형성단계(200)는,

   전류밀도를 일정하게 공급하여 안정적인 두께까지 도금하는 도금층 성장단계(210)와 전류밀도를 완전히 차단하여 도금을 중단하고 도금층 조직의 연속적인 성장을 억제하는 성장억제단계(220)를 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 2차경도금층(201)의 각 단위층(211)은 두께가 30㎛ 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 연속주조용 롤의 동부(50)중 원통부(70)는 2차경도금층(201)의 두께가 10~100㎛ 이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 연속주조용 롤의 동부(50)중 측면부(80)는 2차경도금층(201)의 두께가 10~500㎛ 이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 1차도금층 형성단계(100)는 니켈, 니켈-코발트 및 니켈-보론 등으로 전해도금 및 합금도금하는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 2차도금층 형성단계(200)는 크롬, 니켈-코발트, 니켈-텅스텐 등의 고경도 금속으로 도금하는 것을 특징으로 하는 내구성 향상을 위한 연속주조용 롤 및 주형 표면 처리 방법.

Images