KR100971603B1 - 열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연 롤의 접합 강도 향상방법에 관한 것이다. 본 발명은 원주기(15)에서 회전하는 원심 주형(10)에 외층재 제조용 용탕을 주입하여 중공의 외층을 형성한 후 상기 외층의 중공부 내로 내층재 제조용 용탕을 주입하여 외층과 내층의 2층으로 형성되는 열연 롤을 제조하되, 상기 원심 주형 내면의 대기 흐름을 방지할 수 있도록, 상기 외층재 제조용 용탕의 주입이 완료되면 상기 원심 주형의 개구된 양 끝단에 주형 커버(20)를 설치하여 조업한다. 본 발명은 원주기(15) 정지 후부터 상,하부 주형(11,13) 합형 전까지 원심 주형(10)의 끝단 개구부를 차폐함에 의해 외층재(S) 내면의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서 내층재 제조용 용탕의 주입시 미용해부가 최소화되어 내층재와 외층재의 접합강도가 향상되는 효과가 있다.

열연롤, 접합강도, 외층재, 내층재

Description

열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버{Method for rising bond strength of hot rolled roll and, mold cover useded in the method}

본 발명은 열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내층재와 외층재의 2층 구조로 이루어진 열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버에 관한 것이다.

일반적으로, 열연 롤은 마모 저항 및 인성을 동시에 가지도록 롤의 표면을 형성하며 내마모성이 큰 외층재와, 상기 외층재의 내부로 채워져 롤의 축부를 형성하며, 인성이 큰 내층재로 구성된다.

롤의 외층재는 고 내마모성을 위해 경질 탄화물을 포함하고, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 니오븀 등의 합금원소를 첨가하여 내마모성을 확보하고 있으며, 내층재는 인성이 큰 회주철 또는 구성 흑연 주철로 형성하고 있다.

열연 롤의 제조방법은 원통 모양의 원심 주형을 고속으로 회전시키면서, 원심 주형 내로 외층재 제조용 용탕을 주입하여 중공형상의 외층재를 형성한 후 외층재의 중공부 내로 내층재 제조용 용탕을 주입하여 채워 형성하는 것이다.

한편, 원심 주형은 원심 주조로 외층재를 형성한 후 세워져 상, 하부로 롤의 축부를 형성하는 상, 하부 주형이 합형된다. 그리고 상기 상, 하부 주형 및 원심 주형의 내부로 내층재를 형성하는 내층재 제조용 용탕을 주입하여 열연 롤을 제조하는 것이다.

내층재 제조용 용탕은 하부 주형에서부터 외층재의 중공부, 상부 주형으로 점차적으로 채워짐으로써, 롤의 표면에 외층재를 구비한 내층재를 형성하여 열연 롤의 제조를 완료하게 되는 것이다. 이때, 상기 내층재 제조용 용탕은 상부 주형의 상부에 수직으로 위치하는 용탕 주입관에 의해 상, 하부 주형 및 원심 주형의 내부로 주입된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 종래에는 외층재 제조용 용탕의 주입 후, 원심 주형의 상, 하부가 개구된 상태가 내층재 주입시까지 유지되므로 외층재 내면의 개구부 근처에서 급격한 냉각이 발생한다. 이는 외층재 전체 길이에서의 온도분포를 불균일하게 하여 내층재 주입시 외층재의 재용해량을 달리한다. 따라서 내층재와 외층재의 접합강도 차이가 발생한다.

상술한 이유로 원심 주형의 외층재 내면의 개구부 근처에서 급격한 냉각이 발생하면, 외층재 내면에 도포되는 산화방지제가 일부 이물질과 반응하여 고융점의 화합물을 형성하게 된다. 이러한 고융점의 화합물은 내층재 주입에도 불구하고 재용해되지 않고 내층재와 외층재 사이에 잔존하게 되므로 내층재와 외층재의 균일한 접합을 어렵게 한다.

그리고, 내층재와 외층재의 불균일한 접합은 롤의 품질을 저하시켜 균열과 절손의 원인이 되는데, 심할 경우에는 압연시 불균일한 접합점을 기점으로 열연 롤이 터져 압연사고로 이어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 내층재 주입시까지 외층재 내면의 온도를 균일하게 유지하여 내층재와 외층재의 균일한 접합강도를 확보하고, 열연 롤의 품질을 증대시킬 수 있도록 한 열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 원주기에서 회전하는 원심 주형에 외층재 제조용 용탕을 주입하여 중공의 외층을 형성한 후 상기 외층의 중공부 내로 내층재 제조용 용탕을 주입하여 외층과 내층의 2층으로 형성되는 열연 롤을 제조하되, 상기 원심 주형 내면의 대기 흐름을 방지할 수 있도록, 상기 외층재 제조용 용탕의 주입이 완료되면 상기 원심 주형의 개구된 양 끝단에 주형 커버를 설치하여 조업한다.

상기 주형커버는 상기 원주기 정지 직후 상기 원심 주형에 설치하여 상기 원심 주형에 하부 주형의 합형 전까지 유지한 후 제거한다.

열연 롤의 접합 강도를 향상시키는데 사용되는 주형 커버는 원심 주형 양 끝단부의 개구부에 덮개 형태로 결합되는 본체부와; 상기 본체부의 일측면 테두리에 돌출되어 상기 원심 주형의 개구부 내면에 밀착되는 보온부재와; 상기 본체의 외부로 돌출되게 형성되는 손잡이부;를 포함한다.

상기 보온부재는 세라믹울 재료이다.

본 발명은 수평 열열롤의 제조과정 중 원주기에서 주형 인출 후 합형시까지 주형 개구부의 양면을 주형 커버로 막아 주형내 외층재 내면의 온도분포를 균일하게 확보한다. 따라서 내층재 제조용 용탕의 주입시 동일한 외층재 재용해량을 나타내게 되어 안정적인 내, 외층재의 접합강도가 확보된다. 그 결과 품질 안정도가 우수한 제품의 생산이 가능하게 되므로 제품신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 압연롤을 제조하는 과정을 단계별로 나타낸 작업과정도이고, 도 2는 본 발명에 사용되는 주형 커버가 원심 주형에 설치된 예를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 사용되는 주형 커버를 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명은 열연 롤을 제조함에 있어서 고속으로 회전하는 원심 주형(10) 내로 외층재(S) 제조용 용탕을 주입한 후 원심 주형(10)의 개구된 양 끝단에 주형 커버(20)를 설치하여 원심 주형(10) 내면의 대기 흐름이 방지되게 하는 과정을 포함한다.

통상, 열연 롤의 제조과정은 (a)하부 주형 세팅, (b)외층재 원심주조 후 원주기에서 원심 주형 인출, (c)원주기에서 인출된 원심 주형을 세워 하부 주형과 합형, (d)상부 주형 합형, (e)용탕 주입컵 합형 그리고 (f)용탕 주입컵의 주입관을 통한 내층재 제조용 용탕의 주입 순으로 실시된다.

이때, 열연 롤은 원심 주형에 접하는 외측으로부터 응고가 진행되어 중공형상의 외층재 전체가 일단 응고된 후, 내층재가 주조되므로 내층재 주조용 용탕이 외층재 내면 일부를 재용해시키게 된다. 그에 따라 외층재와 내층재의 경계부위는 외층재의 재용해로 내층재와 외층재의 성분이 혼합된 상태로 접합된다.

이러한 이유로 외층재의 내면 전체에서 내층재 제조용 용탕에 의한 재용해량을 균일하게 유지하기 위해 주형 커버가 설치된다. 주형 커버는 원심 주형 내면의 대기 흐름을 방지하여 원심 주형 내의 외층재 온도분포를 균일하게 유지하는 역할을 한다.

주형커버는 원주기 정지 직후 원심 주형에 설치하여 상,하부 주형의 합형 전까지 유지한 후 제거한다. 보다 상세하게는, 열연 롤의 제조과정에서 주형커버를 (b)과정의 원주기 정지 직후 원심 주형의 개구된 양 끝단에 설치하여 (c)과정의 하형 주형 합형 전과 (d)과정의 상형 주형 합형 전에 각각 제거한다.

그에 따라 외층재(S) 내면은 내층재 제조용 용탕의 주입시 내면 전체에서 균일한 재용해량을 나타내게 되어 미용해부가 최소화된다. 따라서 내층재와 외층재의 안전한 접합강도가 확보되는 것이다.

이하, 주형 커버에 대해 간략히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바에 의하면, 주형 커버(20)는 원심 주형(10) 양 끝단부의 개구부에 덮개 형태로 결합되는 본체부(21)와, 본체부(21)의 일측면 테두리에 돌출되게 구비되어 원심 주형의 개구부 내면에 밀착되는 보온부재(23)를 포함한다.

본체부(21)는 원심 주형(10)의 양 끝단부를 차폐하도록 대략 원반 형태로 구성되고, 보온부재(23)는 본체부(21)의 테두리 부위에 외부로 돌출되는 형태로 두께가 연장되는 결합부(21a)의 외주면을 둘러 구비되는 구조로 되어 있다. 여기서, 본체부 및 결합부는 고열에 견딜 수 있는 재질의 철판으로 형성되고, 보온부재는 1200℃까지 견딜 수 있도록 세라믹울로 형성됨이 바람직하다.

또한, 주형 커버(20)에는 본체부(21)의 외부로 돌출되는 손잡이부(25)가 구비된다. 손잡이부(25)는 주형 커버(20)를 원심 주형(10)의 개구된 양 끝단부에 설치하기 위해 작업자가 손으로 잡는 부분이다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열연롤의 접합 강도 향상방법 및 이에 사용되는 주형 커버의 작용을 상세히 설명한다.

도 1을 참조하여, 열연롤을 제조하는 과정을 설명하면, 우선, 원심 주형(10)을 원주기(15) 사이에서 회전시키면서 원심 주형(10) 내부로 외층재 제조용 용탕을 주입하여 압연롤의 외층재(S)를 형성한다.

이 후, 원주기(15)가 정지되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 원심 주형(10)의 개구된 양 끝단에 주형 커버(20)를 결합하고, 원심 주형(10)을 기중기로 들어올려 압연롤의 일 측 축부를 형성하는 하부 주형(11)의 상부에 합형한다. 합형 전 원심 주형(10)에서 하부 주형(11)과 합형되는 부분에 결합된 주형 커버(20)는 제거한다.

그리고, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 하부 주형(11)의 상부에 원심 주형(10)이 합형되면 도 1의 (d)와 (e)에 도시된 바와 같이, 압연롤의 다른 측 축부 를 형성하는 상부 주형(13)을 원심 주형(10)의 상부에 합형한다. 상부 주형(13)의 합형은 기중기로 상부 주형(13)을 들어올려 합형하게 되는데, 이때 상부 주형(13)이 합형되는 부분에 결합된 주형 커버(20)도 제거한 후 합형한다.

다음으로, 도 1의 (f)에 도시된 바와 같이, 용탕 주입컵(17)을 상부 주형(13)의 상부에 설치하고 상기 용탕 주입컵(17)을 통해 레들(17) 내의 내층재 제조용 용탕을 원심 주형(10)의 내부로 주입한다.

이때, 외층재는 원주기(15) 정지 후부터 상, 하부 주형(11,13) 합형 전까지 원심주형 끝단의 개구부에 결합된 주형 커버(20)에 의해 온도분포가 균일하게 확보되어 응고량이 균일한 상태이므로, 내층재 제조의 용탕의 주입에 균일한 재용해량을 나타내게 된다.

이는 도 4의 실험결과에서 확인가능한데, 외층재 제조용 용탕의 주입 후 원심 주형(10) 내부의 위치별 온도분포를 보면 종래의 경우 외층재 내면의 주형 위치별 온도차가 140℃정도로 온도차가 크나 본 발명의 경우 40℃ 이내로 균일하게 유지됨이 확인된다. 이에 따라 외층재 내면 온도의 불균일에 의한 내,외층재의 접합강도 부족현상을 현격히 줄일 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명에 의한 열연롤의 접합 강도 향상방법에 의해 압연롤을 제조하는 과정을 단계별로 나타낸 작업과정도.

도 2는 본 발명에 사용되는 주형 커버가 원심 주형에 설치된 예를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 사용되는 주형 커버를 도시한 평면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 적용하였을 경우 외층재 제조용 용탕의 주입 후 외층재 내면 온도분포 결과를 종래와 비교하여 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10:원심주형 11:하부주형

13:상부주형 15:원주기

17:용탕주입컵 17:레들

20:주형커버 21:본체부

21a:결합부 23:보온부재

25:손잡이부

Claims (4)

1. 원주기에서 회전하는 원심 주형에 외층재 제조용 용탕을 주입하여 중공의 외층을 형성한 후 상기 외층의 중공부 내로 내층재 제조용 용탕을 주입하여 외층과 내층의 2층으로 형성되는 열연 롤을 제조하되,

   상기 원심 주형 내면의 대기 흐름을 방지할 수 있도록, 상기 외층재 제조용 용탕의 주입이 완료되면 상기 원심 주형의 개구된 양 끝단에 주형 커버를 설치하여 조업하는 것을 특징으로 열연 롤의 접합 강도 향상방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 주형커버는 상기 원주기 정지 직후 상기 원심 주형에 설치하여 상기 원심 주형에 하부 주형의 합형 전까지 유지하는 것을 특징으로 하는 열연 롤의 접합 강도 향상방법
3. 열연 롤의 접합 강도를 향상시키는데 사용되는 주형 커버는

   원심 주형 양 끝단부의 개구부에 덮개 형태로 결합되는 본체부와;

   상기 본체부의 일측면 테두리에 돌출되어 상기 원심 주형의 개구부 내면에 밀착되는 보온부재와;

   상기 본체의 외부로 돌출되게 형성되는 손잡이부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주형 커버.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 보온부재는 세라믹울 재료인 것을 특징으로 하는 주형 커버.

Images