KR101147901B1 - Method for manufacturing scalebreaker roll - Google Patents

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Abstract

성분조성과 열처리조건의 개선을 통해 스케일 브레이커 롤의 강도 및 내마모성이 향상될 수 있도록 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법이 소개된다. 이러한 스케일 브레이커 롤 제조방법은 탄소(C) : 0.38 ~ 0.43중량％, 크롬(Cr) : 0.90 ~ 1.2중량％, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35중량％, 망간(Mn) : 0.60 ~ 0.85중량％, 몰리브덴(Mo) : 0.15 ~ 0.30중량％, 인(P) : 0.001 ~ 0.025중량％, 황(S) : 0.001 ~ 0.025중량％ 및 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 스케일 브레이커 롤에 대해 제1침탄 단계(S10)와, 상기 제1침탄 단계(S10) 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 일정 탄소 농도 하에서 900 ~ 950℃로 가열하는 제2침탄 단계(S20)와, 상기 제2침탄 단계(S20) 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 일정 탄소 농도 하에서 800 ~ 830℃로 가열하는 제3침탄 단계(S30)와, 상기 제3침탄 단계(S30) 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리로 밖에서 냉각하는 풍냉 단계(S40)를 포함하는 침탄 공정을 반복 수행하고, 상기 침탄 공정 후, 재가열 단계(S50)와, 퀀칭 단계(S60)와, 템퍼링 단계(S70)와, 중주파 소입 단계(S80)와, 저온 템퍼링 단계(S90)와, 심냉 처리 단계(S100)와, 재템퍼링 단계(S110)를 차례로 수행하는 것을 특징으로 한다.The scale breaker roll manufacturing method for improving the strength and wear resistance of the scale breaker roll by improving the composition and heat treatment conditions is introduced. Such scale breaker roll manufacturing method is carbon (C): 0.38 to 0.43% by weight, chromium (Cr): 0.90 to 1.2% by weight, silicon (Si): 0.15 to 0.35% by weight, manganese (Mn): 0.60 to 0.85% by weight , Molybdenum (Mo): 0.15 to 0.30% by weight, phosphorus (P): 0.001 to 0.025% by weight, sulfur (S): 0.001 to 0.025% by weight and scale breaker having a composition containing residual iron (Fe) and other unavoidable impurities A first carburizing step S10 for the roll, a second carburizing step S20 for heating the scale breaker roll to 900 to 950 ° C. under a predetermined carbon concentration after the first carburizing step S10, and the second After the carburizing step (S20), a third carburizing step (S30) for heating the scale breaker roll to 800 ~ 830 ℃ under a certain carbon concentration, and after the third carburizing step (S30), the scale breaker roll outside the heat treatment furnace Repeating the carburization process including the cooling air cooling step (S40), and after the carburization process, reheating step (S50), Quenching step (S60), tempering step (S70), medium frequency quenching step (S80), low temperature tempering step (S90), deep cooling treatment step (S100), and re-tempering step (S110) It is done.

Description

스케일 브레이커 롤 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SCALEBREAKER ROLL} METHOD FOR MANUFACTURING SCALEBREAKER ROLL}

본 발명은 스케일 브레이커 롤 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성분조성과 열처리조건의 개선을 통해 스케일 브레이커 롤의 강도 및 내마모성이 향상될 수 있도록 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a scale breaker roll manufacturing method, and more particularly, to a scale breaker roll manufacturing method for improving the strength and wear resistance of the scale breaker roll through the improvement of the composition and heat treatment conditions.

일반적으로, 강판 표면을 산세할 경우 롤 형태로 말아진 강판(코일 스트립)을 풀면서 산세조의 내부를 통과시키는 형태로 산세하게 된다. In general, when pickling the surface of the steel sheet is pickled in the form of passing the inside of the pickling bath while unwinding the rolled steel sheet (coil strip) in the form of a roll.

한편, 도 1을 참조하면, 강판(S) 표면을 산세하기 전 강판(S) 표면에 붙은 스케일(녹)을 탈락시키기 위해 강판(S)을 스케일 브레이커 롤(10) 사이로 통과시킨다.Meanwhile, referring to FIG. 1, the steel sheet S is passed between the scale breaker rolls 10 to drop off the scale (rust) adhered to the steel sheet S surface before pickling the surface of the steel sheet S.

스케일 브레이커 롤(10)의 상하부에는 스케일 브레이커 롤(10)을 받쳐주는 백업롤(Back-up Roll)(20)이 설치되고, 백업롤(20)의 전,후방에는 디플렉터롤(30)이 설치되며, 강판(S)의 적정한 장력이 유지되도록 하는 텐션롤(40) 및 서포터롤(미도시) 등이 스케일 브레이커 롤(10) 주변에 설치된다.The back-up roll 20 supporting the scale breaker roll 10 is installed at the upper and lower portions of the scale breaker roll 10, and the deflector roll 30 is installed at the front and rear of the backup roll 20. The tension roll 40 and the supporter roll (not shown) and the like are installed around the scale breaker roll 10 so that the appropriate tension of the steel sheet S is maintained.

한편, 상기 스케일 브레이커 롤(10)은 상하로 이동하면서 강판(S)에 굴곡을 주어 강판(S) 표면에 붙은 스케일을 탈락시킨다. 이후, 상기 스케일 브레이커 롤(10)을 통과한 강판(S)은 상기 텐션롤(40)에 의해 장력이 일정하게 유지되면서 후속공정인 산세 공정으로 이송된다.On the other hand, the scale breaker roll 10 is bent to the steel sheet (S) while moving up and down to drop off the scale attached to the surface of the steel sheet (S). Thereafter, the steel sheet S passing through the scale breaker roll 10 is transferred to a pickling process, which is a subsequent process, while the tension is kept constant by the tension roll 40.

한편, 상기 스케일 브레이커 롤(10)은 강판(S)과의 심한 마찰이 장시간 지속되는 환경에 놓이기 때문에 취성에 강하고, 강도가 높아야 한다.On the other hand, since the scale breaker roll 10 is placed in an environment in which severe friction with the steel sheet S lasts for a long time, the scale breaker roll 10 should be strong in brittleness and high in strength.

그런데, 종래의 스케일 브레이커 롤(10)은 중량%로 탄소(C):0.95~1.10%, 크롬(Cr):1.30~1.60%, 실리콘(Si):0.15~0.35%, 망간(Mn):0.5%이하, 인(P):0.025%이하, 황(S):0.025%이하로 조성되며, 탄소(C)를 0.6%내외로 기지에 고용하여 강도 및 탄화물에 의한 내마모성을 확보하여 상온 베어링용으로 가장 많이 사용되는 SUJ2(베어링 강재)를 그 재질로 하였고, 표면부 조직은 미고용 탄화물과 템퍼드 마르텐사이트 조직이었으며, 주로 단순 열처리되어 제조되었기 때문에 도 2에 도시된 것처럼 강판(S)과 접촉되는 몸통부(11)의 표면에 쉽게 피로흠(A)이 발생되었고, 몸통부(11)의 조직이 치밀하지 못하였기에 장시간 사용시 몸통부(11)가 쉽게 마모(B)되었으며, 이러한 피로홈(A)과 마모(B)로 인하여 스케일 브레이커 롤(10)의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.By the way, the conventional scale breaker roll 10 has a weight% of carbon (C): 0.95-1.10%, chromium (Cr): 1.30-1.60%, silicon (Si): 0.15-0.35%, manganese (Mn): 0.5 It is composed of% or less, phosphorus (P): 0.025% or less, sulfur (S): 0.025% or less, and employs carbon (C) at around 0.6% to secure the strength and abrasion resistance by carbides. The most commonly used SUJ2 (bearing steel) is made of the material, and the surface structure is unemployed carbide and tempered martensite structure, and is mainly manufactured by simple heat treatment, so that it is in contact with the steel sheet S as shown in FIG. The fatigue flaw (A) was easily generated on the surface of the body portion 11, and the body of the body portion 11 was not dense so that the body portion 11 was easily worn (B) when used for a long time. ) And wear (B) has a problem that the life of the scale breaker roll 10 is shortened.

이를 문제점을 해결하기 위해 많은 연구가 수반되었으며, 그 결과 몸통부(11)의 표면이 약한 이유가 스케일 브레이커 롤(10)의 제조시의 열처리방법과 몸통부(11)의 성분조성에 있는 것으로 파악되어 특수코팅 등의 기술을 접목하여 개선을 시도한 바 있다.In order to solve this problem, a lot of research has been involved, and as a result, the reason why the surface of the body portion 11 is weak is found in the heat treatment method and the composition of the body portion 11 during the manufacture of the scale breaker roll 10. As a result, the company tried to improve by combining technology such as special coating.

그런데 상기에 언급한 특수코팅등의 기술에 따르면, 스케일 브레이커 롤(10)의 몸통부(11)에 나노코팅(초음파 진동기술을 응용하여 아주 큰 정적 및 동작하중을 갖는 볼로써 1초에 2만~4만번 금속의 표면에 직접 충격을 주어 SPD(Severe Plastic Deformation)를 발생시킴으로써 금속 표층부의 조직이 나노 결정 조직으로 개질되도록 하여 아주 크고 깊은 압축잔류응력이 부가되도록 하는 기술이다)을 하고 이와 동시에 몸통부 재질을 금형강인 SKD11(C:1.43%, Si:0.34%, Cr:11.84%, Mn:0.36% Mo:0.66%, V:0.22%)로 개선하였으나, 마찰에 의한 마모현상으로 스케일 브레이커 롤(10)의 몸통부(11)에 마모, 채터링 마크가 발생하는 문제가 발생 되었으며, 경제성이 낮아 효과를 기대할 수 없었다.However, according to the technology of the above-mentioned special coating, such as nanocoating (ultrasound vibration technology applied to the trunk portion 11 of the scale breaker roll 10 as a ball having a very large static and operating load 20,000 per second It is a technology that causes very large and deep compressive stress to be added to the structure of the metal surface by modifying the surface of the metal layer by generating SPD (Severe Plastic Deformation) by directly impacting the surface of the metal 40,000 times). The secondary material was improved to SKD11 (C: 1.43%, Si: 0.34%, Cr: 11.84%, Mn: 0.36% Mo: 0.66%, V: 0.22%), which is a mold steel, but the scale breaker roll ( The problem occurred that wear, chattering marks occurred on the body portion 11 of 10), the economic efficiency was not expected to be low.

또한, 상기 기술에 의에 개선된 스케일 브레이커 롤의 경우에도 몸통부에 항상 피로흠이 발생하고, 이에 따라 강판에도 흠이 발생하였기에 불량품 발생이 완벽하게 방지될 수는 없었다.In addition, even in the case of a scale breaker roll improved by the above technique, fatigue flaws always occur in the trunk portion, and thus flaws also occur in the steel sheet, and thus, defective products cannot be completely prevented from occurring.

즉, 종래에 비해 수명연장 효과는 달성할 수 있었지만, 장수명화 및 경제성 확보는 어려웠는바, 이에 대한 대책이 시급한 실정이다.In other words, the life extension effect can be achieved compared to the conventional one, but it is difficult to secure long life and economic feasibility. Therefore, countermeasures are urgently needed.

한편, 본 출원인이 연구한 결과, 상기와 같은 문제점은 스케일 브레이커 롤에 대한 열처리공정이 스케일 브레이커 롤 표면을 단순히 830℃로 100분간 가열하여 유냉하는 퀀칭(Quenching), 템퍼링공정으로만 이루어져 도 3에 도시된 것처럼 스케일 브레이커 롤 표면에 탄화물이 침탄되지 않았기 때문인 것으로 파악되었으며, 이처럼 스케일 브레이커 롤 표면에 탄화물이 침탄되지 않으므로 인해 표면 피로가 조기에 발생하여 급격한 마모가 진행되었다.On the other hand, as a result of the present applicant's research, the problem is that the heat treatment process for the scale breaker roll consists of only the quenching (tempering), tempering process to simply heat the scale breaker roll surface to 830 ℃ for 100 minutes in Figure 3 As shown, it was found that the carbide was not carburized on the surface of the scale breaker roll. As such, carbides were not carburized on the surface of the scale breaker roll, resulting in premature surface fatigue and rapid wear.

따라서, 스케일 브레이킹 중 스케일 브레이커 롤에 피로흠이 발생하거나 급속 마모가 진행되면 강판이 불량품으로 생산되기에 조업이 중단될 수 밖에 없었고, 조업 중단시 유지보수에 따른 작업시간의 증대, 생산성 하락, 생산수율 감소, 크레임 등 파급효과가 매우 커 대체 기술이 시급히 요청되고 있었다.Therefore, when the scale breaker roll is fatigue-damaged or rapid wear occurs during scale breaking, the steel sheet is produced as a defective product, and the operation is stopped. Substantial effects such as yield reduction and claims were so great that alternative technologies were urgently required.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 반복적인 침탄과, 퀀칭, 중주파 소입, 심냉처리를 통해 스케일 브레이커 롤의 표면 피로 발생을 늦출 수 있고, 강도 및 내마모성을 향상할 수 있는 스케일 브레이커 롤 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the problems described above, it is possible to delay the surface fatigue of the scale breaker roll through repeated carburization, quenching, quenching, quenching, deep cooling treatment, and can improve the strength and wear resistance It is an object to provide a scale breaker roll manufacturing method.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법은, 탄소(C) : 0.38 ~ 0.43중량％, 크롬(Cr) : 0.90 ~ 1.2중량％, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35중량％, 망간(Mn) : 0.60 ~ 0.85중량％, 몰리브덴(Mo) : 0.15 ~ 0.30중량％, 인(P) : 0.001 ~ 0.025중량％, 황(S) : 0.001 ~ 0.025중량％ 및 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 스케일 브레이커 롤을 열처리로 내에서 일정 탄소 농도 하에서 800 ~ 850℃로 가열하는 제1침탄 단계와, 상기 제1침탄 단계 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 일정 탄소 농도 하에서 900 ~ 950℃로 가열하는 제2침탄 단계와, 상기 제2침탄 단계 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 일정 탄소 농도 하에서 800 ~ 830℃로 가열하는 제3침탄 단계와, 상기 제3침탄 단계 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리로 밖에서 냉각하는 풍냉 단계를 포함하는 침탄 공정을 반복 수행하고, 상기 침탄 공정 후, 재가열 단계와, 퀀칭 단계와, 템퍼링 단계와, 중주파 소입 단계와, 저온 템퍼링 단계와, 심냉 처리 단계와, 재템퍼링 단계를 차례로 수행하는 것을 특징으로 한다.Scale breaker roll manufacturing method according to the present invention for achieving the above object, carbon (C): 0.38 ~ 0.43% by weight, chromium (Cr): 0.90 ~ 1.2% by weight, silicon (Si): 0.15 ~ 0.35% by weight , Manganese (Mn): 0.60 to 0.85% by weight, molybdenum (Mo): 0.15 to 0.30% by weight, phosphorus (P): 0.001 to 0.025% by weight, sulfur (S): 0.001 to 0.025% by weight, and the balance iron (Fe) And a first carburizing step of heating a scale breaker roll having a composition including other unavoidable impurities to a temperature of 800 to 850 ° C. under a constant carbon concentration in a heat treatment furnace, and after the first carburizing step, the scale breaker roll is subjected to a constant carbon concentration. A second carburizing step of heating to 900 ~ 950 ℃, After the second carburizing step, the third carburizing step of heating the scale breaker roll to 800 ~ 830 ℃ under a certain carbon concentration, After the third carburizing step, A wind-cooling step of cooling the scale breaker roll outside the furnace. The carburizing process is repeated, and after the carburizing process, a reheating step, a quenching step, a tempering step, a medium frequency quenching step, a low temperature tempering step, a deep cold treatment step, and a retempering step are performed. do.

상기 제1침탄 단계는 탄소 농도 1.1 ~ 1.4% 하에서 1시간 동안 수행되고, 상기 제2침탄 단계는 탄소 농도 1.4 ~ 1.5% 하에서 3.5 ~ 5.5시간 동안 수행되며, 상기 제3침탄 단계는 탄소 농도 1.1 ~ 1.4% 하에서 1시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.The first carburizing step is performed for 1 hour under a carbon concentration of 1.1 to 1.4%, the second carburizing step is performed for 3.5 to 5.5 hours under a carbon concentration of 1.4 to 1.5%, and the third carburizing step is performed for a carbon concentration of 1.1 to 1.4%. It is preferably carried out for 1 hour under 1.4%.

상기 재가열 단계는 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리로 내에서 탄소 농도 1.0 ~ 1.2% 하에서 820 ~ 840℃로 1 ~ 1.5시간 동안 재가열하여 수행되는 것이 바람직하다.The reheating step is preferably performed by reheating the scale breaker roll for 1 to 1.5 hours at a temperature of 820 to 840 ° C. under a carbon concentration of 1.0 to 1.2% in a heat treatment furnace.

상기 퀀칭 단계는 상기 재가열 단계 후 30 ~ 90초 내에 상기 스케일 브레이커 롤을 25 ~ 40℃의 수용성 냉각제에 침적시켜 수행되는 것이 바람직하다.The quenching step is preferably performed by immersing the scale breaker roll in a water soluble coolant at 25 to 40 ° C. within 30 to 90 seconds after the reheating step.

상기 템퍼링 단계는 상기 퀀칭 단계를 거친 상기 스케일 브레이커 롤을 알카리 세척한 후 템퍼링로 내에서 2 ~ 3시간 동안 600 ~ 680℃로 가열하고, 템퍼링로 밖에서 풍냉하여 수행되는 것이 바람직하다.The tempering step may be performed by alkali washing the scale breaker roll after the quenching step, and then heating to 600 to 680 ° C. for 2 to 3 hours in a tempering furnace, followed by air cooling outside the tempering furnace.

상기 중주파 소입 단계는 상기 템퍼링 단계를 거친 상기 스케일 브레이커 롤을 중주파 가열하여 수용성 냉매에서 퀀칭하여 수행되는 것이 바람직하다.The medium frequency quenching step is preferably performed by quenching the scale breaker roll, which has undergone the tempering step, with a medium frequency to quench in an aqueous refrigerant.

상기 저온 템퍼링 단계는 상기 스케일 브레이커 롤을 템퍼링로 내에서 0.5 ~ 1.5시간 동안 100 ~ 200℃로 가열하여 수행되는 것이 바람직하다.The low temperature tempering step is preferably carried out by heating the scale breaker roll to 100 ~ 200 ℃ for 0.5 ~ 1.5 hours in a tempering furnace.

상기 심냉 처리 단계는 상기 스케일 브레이커 롤을 심냉처리기 내에서 1 ~ 3시간 동안 -90 ~ -70℃로 냉각처리하여 수행되는 것이 바람직하다.The deep cooling treatment step is preferably performed by cooling the scale breaker roll to -90 to -70 ℃ for 1 to 3 hours in a deep cooling processor.

상기 재템퍼링 단계는 상기 스케일 브레이커 롤을 템퍼링로 내에서 0.5 ~ 1.5시간 동안 100 ~ 200℃로 가열하여 수행되는 것이 바람직하다.The retempering step is preferably carried out by heating the scale breaker roll to 100 ~ 200 ℃ for 0.5 ~ 1.5 hours in a tempering furnace.

상술한 바와 같은 스케일 브레이커 롤 제조방법에 따르면, 반복적인 침탄과, 퀀칭, 중주파 소입, 심냉처리를 통해 스케일 브레이커 롤의 표면 피로 발생이 늦춰질 수 있고, 강도 및 내마모성이 향상될 수 있게 된다.According to the scale breaker roll manufacturing method as described above, the surface fatigue of the scale breaker roll can be delayed through repeated carburizing, quenching, medium frequency quenching and deep cooling, and the strength and wear resistance can be improved.

도 1은 스케일 브레이커 롤 및 그 주변 장치를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 스케일 브레이커 롤에 발생된 피로흠과 마모 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 제1침탄 단계 내지 제3침탄 단계를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 재가열 단계를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 템퍼링 단계를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 제조방법에 의한 스케일 브레이커 롤과 종래의 스케일 브레이커 롤의 조직사진.
도 8은 본 발명에 따른 실시예와 종래기술에 따른 비교예의 표면깊이에 따른경도 변화를 도시한 그래프.1 shows a scale breaker roll and its peripheral device.
Figure 2 is a view showing the fatigue scratches and wear conditions generated in the conventional scale breaker roll.
Figure 3 is a view showing a scale breaker roll manufacturing method according to the present invention.
4 is a view showing a first carburizing step to a third carburizing step according to the present invention.
5 shows a reheating step according to the invention.
6 shows a tempering step according to the invention.
Figure 7 is a tissue photograph of the scale breaker roll and the conventional scale breaker roll by the manufacturing method according to the present invention.
8 is a graph showing the change in hardness according to the surface depth of the embodiment according to the present invention and the comparative example according to the prior art.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법을 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a scale breaker roll according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법은 탄소(C) : 0.38 ~ 0.43중량％, 크롬(Cr) : 0.90 ~ 1.2중량％, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35중량％, 망간(Mn) : 0.60 ~ 0.85중량％, 몰리브덴(Mo) : 0.15 ~ 0.30중량％, 인(P) : 0.001 ~ 0.025중량％, 황(S) : 0.001 ~ 0.025중량％ 및 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 스케일 브레이커 롤에 대해 순차적으로 수행되는 제1침탄 단계(S10)와, 제2침탄 단계(S20)와, 제3침탄 단계(S30)와, 풍냉 단계(S40)와, 재가열 단계(S50)와, 퀀칭 단계(S60)와, 템퍼링 단계(S70)와, 중주파 소입 단계(S80)와, 저온 템퍼링 단계(S90)와, 심냉 처리 단계(S100)와, 재템퍼링 단계(S110)를 포함한다.Referring to Figure 3, the scale breaker roll manufacturing method according to an embodiment of the present invention, carbon (C): 0.38 ~ 0.43% by weight, chromium (Cr): 0.90 ~ 1.2% by weight, silicon (Si): 0.15 ~ 0.35 weight %, Manganese (Mn): 0.60 to 0.85% by weight, molybdenum (Mo): 0.15 to 0.30% by weight, phosphorus (P): 0.001 to 0.025% by weight, sulfur (S): 0.001 to 0.025% by weight, and residual iron (Fe) ) And the first carburizing step (S10), the second carburizing step (S20), the third carburizing step (S30), and the air cooling step (S40) which are sequentially performed on the scale breaker roll having a composition including other unavoidable impurities. ), Reheating step (S50), quenching step (S60), tempering step (S70), medium frequency quenching step (S80), low temperature tempering step (S90), deep cooling treatment step (S100), retempering Step S110 is included.

여기서, 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리용 지그에 장착하는 단취단계가 상기 제1침탄 단계(S10) 전에 선행적으로 수행된다. Here, the step of attaching the scale breaker roll to the heat treatment jig is performed prior to the first carburizing step S10.

상기 제1침탄 단계(S10)로부터 풍냉 단계(S40)까지의 침탄 공정은 스케일 브레이커 롤의 강도를 향상시키기 위해 스케일 브레이커 롤의 표면에 구상탄화물이 침탄되도록 하는 공정이다. The carburizing process from the first carburizing step S10 to the wind cooling step S40 is a step of allowing spherical carbides to be carburized on the surface of the scale breaker roll to improve the strength of the scale breaker roll.

도 4를 참조하면, 상기 제1침탄 단계(S10)는 탄소 농도 1.1 ~ 1.4% 하에서 1시간 동안 수행되는 것이 바람직하고, 상기 제2침탄 단계(S20)는 탄소 농도 1.4 ~ 1.5% 하에서 3.5 ~ 5.5시간 동안 수행되는 것이 바람직하며, 상기 제3침탄 단계(S30)는 탄소 농도 1.1 ~ 1.4% 하에서 1시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.Referring to Figure 4, the first carburizing step (S10) is preferably carried out for 1 hour under a carbon concentration of 1.1 ~ 1.4%, the second carburizing step (S20) is 3.5 ~ 5.5 under a carbon concentration of 1.4 ~ 1.5% Preferably, the third carburizing step (S30) is preferably performed for 1 hour under a carbon concentration of 1.1 to 1.4%.

또한, 상기 풍냉 단계(S40)는 상기 스케일 브레이커 롤이 장착된 열처리용 지그를 열처리로 밖으로 인출하여 회전시키면서 강풍으로 냉각시키는 방식으로 수행되며, 상기 스케일 브레이커 롤이 400℃이하로 냉각될 때까지 수행된다.In addition, the wind-cooling step (S40) is carried out in a manner of cooling by a strong wind while drawing out the heat treatment jig equipped with the scale breaker roll is rotated out of the heat treatment furnace, until the scale breaker roll is cooled to 400 ℃ or less do.

한편, 상기 침탄 공정은 수회 반복 수행되는 것이 바람직하며, 상기 스케일 브레이커 롤의 표면에 1 ~ 20㎛ 크기의 구상탄화물이 적어도 2.0mm 이상 침탄되도록 하기 위해서는 상기 침탄 공정을 적어도 3회 정도 반복 수행하는 것이 바람직하다. On the other hand, the carburizing process is preferably repeated several times, in order to carburize at least 2.0mm or more of spherical carbide having a size of 1 ~ 20㎛ on the surface of the scale breaker roll to repeat the carburizing process at least three times. desirable.

도 5를 참조하면, 상기 재가열 단계(S50)는 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리로 내에서 탄소 농도 1.0 ~ 1.2% 하에서 820 ~ 840℃로 1 ~ 1.5시간 동안 재가열하여 수행된다.Referring to FIG. 5, the reheating step S50 is performed by reheating the scale breaker roll for 1 to 1.5 hours at a temperature of 820 to 840 ° C. under a carbon concentration of 1.0 to 1.2% in a heat treatment furnace.

상기 퀀칭 단계(S60)는 상기 스케일 브레이커 롤의 강도 및 경도를 향상시키기 위해 수행되는 단계로서, 상기 재가열 단계(S50) 후 30 ~ 90초 내에 상기 스케일 브레이커 롤을 25 ~ 40℃의 수용성 냉각제에 침적시켜 수행된다.The quenching step (S60) is a step performed to improve the strength and hardness of the scale breaker roll, and the scale breaker roll is immersed in an aqueous coolant at 25 to 40 ° C. within 30 to 90 seconds after the reheating step (S50). Is performed.

도 6을 참조하면, 상기 템퍼링 단계(S70)는 상기 퀀칭 단계(S60)를 거친 상기 스케일 브레이커 롤을 알카리 세척한 후 템퍼링로 내에서 2 ~ 3시간 동안 600 ~ 680℃로 가열하고, 템퍼링로 밖에서 풍냉하여 수행된다.Referring to Figure 6, the tempering step (S70) is an alkaline cleaning of the scale breaker roll after the quenching step (S60) and then heated to 600 ~ 680 ℃ for 2 to 3 hours in a tempering furnace, outside the tempering furnace Cooling is performed.

상기 중주파 소입 단계(S80)는 상기 템퍼링 단계(S70)를 거친 상기 스케일 브레이커 롤을 중주파 가열하여 수용성 냉매에서 퀀칭하여 수행된다.The medium frequency quenching step (S80) is performed by quenching the scale breaker roll that has undergone the tempering step (S70) in medium frequency to quench it in an aqueous refrigerant.

이러한 중주파 소입 단계(S80)는 고주파 유도가열의 방법을 이용하여 상기 스케일 브레이커 롤의 표면을 재질특성에 맞는 소입온도까지 가열하고 물이나 오일로 급속냉각시켜 내마소성 및 기계적 성질이 향상되도록 하는 단계이다.The medium frequency quenching step (S80) is a step of heating the surface of the scale breaker roll to a quenching temperature suitable for material characteristics using a method of high frequency induction heating and rapidly cooling with water or oil to improve wear resistance and mechanical properties. to be.

상기 저온 템퍼링 단계(S90)는 상기 스케일 브레이커 롤을 템퍼링로 내에서 0.5 ~ 1.5시간 동안 100 ~ 200℃로 가열하여 수행되고, 상기 심냉 처리 단계(S100)는 상기 스케일 브레이커 롤을 심냉처리기 내에서 1 ~ 3시간 동안 -90 ~ -70℃로 냉각처리하여 수행되며, 상기 재템퍼링 단계(S110)는 상기 스케일 브레이커 롤을 템퍼링로 내에서 0.5 ~ 1.5시간 동안 100 ~ 200℃로 가열하여 수행된다.The low temperature tempering step (S90) is performed by heating the scale breaker roll to 100 to 200 ° C. for 0.5 to 1.5 hours in a tempering furnace, and the deep cooling treatment step (S100) is performed by heating the scale breaker roll in a deep cooling processor. It is carried out by cooling to -90 ~ -70 ℃ for ~ 3 hours, the re-tempering step (S110) is carried out by heating the scale breaker roll to 100 ~ 200 ℃ for 0.5 ~ 1.5 hours in a tempering furnace.

상기의 저온 템퍼링 단계(S90)와, 심냉 처리 단계(S100)와, 재템퍼링 단계(S110)를 거치면서 상기 스케일 브레이커 롤의 경도는 더욱 높아지게 된다.
Hardness of the scale breaker roll is further increased through the low temperature tempering step (S90), the deep cold processing step (S100), and the retempering step (S110).

이하에서는 본 발명에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법의 효과를 실시예와 비교예를 통해 상세히 설명한다. Hereinafter, the effect of the scale breaker roll manufacturing method according to the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples.

실시예Example 및  And 비교예Comparative example

본 발명에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법의 효과를 확인하기 위한 실시예로서, 주성분인 철(Fe)에 0.38 ~ 0.43중량％의 탄소(C)와, 0.90 ~ 1.2중량％의 크롬(Cr)과, 0.15 ~ 0.35중량％의 실리콘(Si)과, 0.60 ~ 0.85중량％의 망간(Mn)과, 0.15 ~ 0.30중량％의 몰리브덴(Mo)과, 0.001 ~ 0.025중량％의 인(P)과, 0.001 ~ 0.025중량％의 황(S)이 첨가되어 통상의 주조 공정을 거친 뒤 상술한 제조방법으로 제조된 스케일 브레이커 롤을 이용하였고, 비교예로서, 조성비는 상기 실시예와 동일하되, 기존 방식으로 열처리된 스케일 브레이커 롤을 이용하였다.As an embodiment for confirming the effect of the method for producing a scale breaker roll according to the present invention, 0.38 to 0.43% by weight of carbon (C), 0.90 to 1.2% by weight of chromium (Cr), 0.15 to 0.35% by weight of silicon (Si), 0.60 to 0.85% by weight of manganese (Mn), 0.15 to 0.30% by weight of molybdenum (Mo), 0.001 to 0.025% by weight of phosphorus (P), and 0.001 to After the addition of 0.025% by weight of sulfur (S) through a conventional casting process using a scale breaker roll prepared by the above-described manufacturing method, as a comparative example, the composition ratio is the same as the above embodiment, but heat-treated in the conventional manner A scale breaker roll was used.

한편, 상기 실시예는 상기 조성비로 이루어진 스케일 브레이커 롤에 대해 830℃에서 1시간 동안 제1침탄 단계(S10)를 수행하고, 950℃에서 4시간 동안 제2침탄 단계(S20)를 수행하고, 830℃에서 1시간 동안 제3침탄 단계(S30)를 수행하고, 풍냉 단계(S40)를 수행한 뒤, 이러한 단계들을 2회 더 반복수행하였다.On the other hand, the embodiment performs the first carburizing step (S10) for 1 hour at 830 ℃ for the scale breaker roll consisting of the composition ratio, performing the second carburizing step (S20) for 4 hours at 950 ℃, 830 After performing the third carburizing step (S30) for 1 hour at ℃, and after performing the air cooling step (S40), these steps were repeated two more times.

그 뒤, 상기 스케일 브레이커 롤을 탄소 농도 1.0% 하에서 820℃로 1.5시간 동안 가열하는 재가열 단계(S50)를 수행하였고, 퀀칭 단계(S60)를 거쳐 650℃에서 2.5시간 동안 가열하는 템퍼링 단계(S70)를 수행하였다.Thereafter, a reheating step (S50) of heating the scale breaker roll to 820 ° C. for 1.5 hours under a carbon concentration of 1.0% was performed, and a tempering step (S70) of heating at 650 ° C. for 2.5 hours through a quenching step (S60). Was performed.

그 뒤, 상기 스케일 브레이커 롤에 대해 중주파 소입 단계(S80)를 수행한 뒤, 150℃에서 1시간 동안 저온 템퍼링 단계(S90)를 수행하였다.Thereafter, after performing the medium frequency quenching step (S80) on the scale breaker roll, the low temperature tempering step (S90) was performed at 150 ° C for 1 hour.

그 뒤, 상기 상기 스케일 브레이커 롤을 -80℃에서 2시간 동안 냉각처리하는 심냉 처리 단계(S100)를 수행하였고, 150℃에서 1시간 동안 재템퍼링 단계(S110)를 수행하였다.Thereafter, the scale breaker roll was subjected to a deep cooling treatment step (S100) of cooling at -80 ° C for 2 hours, and a retempering step (S110) was performed at 150 ° C for 1 hour.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 실시예와 비교예에 대한 탄화물 침탄 여부 , 경화깊이, 경도를 비교한 결과를 표1에 나타내었고, 실시예와 비교예의 조직사진을 도7의 (a),(b)에 각각 나타내었다. 또한, 표면깊이에 따른 경도를 비교한 결과를 도 8에 도시하였다. Table 1 shows the results of comparing carbide carburizing, curing depth, and hardness for the Examples and Comparative Examples prepared by the above method, and the tissue photographs of the Examples and Comparative Examples are shown in FIGS. b), respectively. In addition, the results of comparing the hardness according to the surface depth is shown in FIG.

구분division 침탄깊이Carburizing depth 탄화물 크기Carbide size 경도가 800Hv이상유지되는 표면깊이Surface Depth Maintaining Hardness Above 800Hv 실시예Example 2.0mm2.0mm 1 ~ 20㎛1 ~ 20㎛ 2.2 ~ 2.4mm 2.2 to 2.4mm 비교예Comparative example -- -- 1.1 ~ 1.3mm 1.1 to 1.3 mm

표 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예의 경우 반복적인 침탄 공정을 통해 1 ~ 20㎛ 크기의 구상탄화물(C)이 2.0mm깊이로 침탄되었고, 이러한 구상탄화물(C)로 인하여 실시예의 경우 대략 표면부터 깊이 2.3mm되는 부분까지 비커스 경도가 800Hv 이상으로 유지될 수 있다. 반면에, 비교예의 경우는 비커스 경도가 800 Hv 이상으로 유지되는 깊이는 대략 표면부터 깊이 1.2mm되는 부분까지 이다. 비커스 경도 800Hv를 만족하는 표면깊이가 중요한 이유는 비커스 경도 800Hv이하일 때 급속한 마모가 일어나기 때문이며, 실시예의 경우 비교예 대비 약 2배 정도 더 마모되더라도 비커스 경도 800Hv를 유지하게 되고, 구상탄화물(C)로 인하여 경도가 향상되었기에 마모되는 속도 또한 늦춰질 수 있게 된다. Referring to Table 1, FIG. 7 and FIG. 8, in the case of the embodiment, the spherical carbide (C) having a size of 1 to 20 μm was carburized to a depth of 2.0 mm through the repeated carburizing process, and the spherical carbide (C) of the embodiment In this case, the Vickers hardness can be maintained at 800 Hv or more from approximately the surface to a portion of 2.3 mm in depth. On the other hand, in the case of the comparative example, the depth at which the Vickers hardness is maintained at 800 Hv or more is approximately from the surface to the part having a depth of 1.2 mm. The reason why the surface depth satisfying the Vickers hardness 800Hv is important is that rapid wear occurs when the Vickers hardness is 800Hv or less, and the embodiment maintains the Vickers hardness 800Hv even if it is worn about twice as much as the comparative example, and as spherical carbide (C) Due to the improved hardness, the wear rate can also be slowed down.

따라서, 본 발명에 따른 스케일 브레이커 롤 제조방법에 의할 때 스케일 브레이커 롤의 경도가 향상되고 비커스 경도 800Hv를 만족하는 표면깊이가 증가하여 마모속도가 월등히 늦춰질 수 있게 되고, 결과적으로 스케일 브레이커 롤의 장수명화로 인해 빈번한 조업 중단이 방지되어 생상성 및 제품의 품질이 향상될 수 있게 된다.Therefore, when the scale breaker roll manufacturing method according to the present invention is improved, the hardness of the scale breaker roll is improved and the surface depth satisfying the Vickers hardness 800 Hv is increased so that the wear rate can be significantly slowed, and as a result, the longevity of the scale breaker roll is increased. The brightening prevents frequent downtimes, improving productivity and product quality.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.While specific embodiments of the present invention have been illustrated and described, those of ordinary skill in the art may vary the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the following claims. It is to be understood that modifications and variations are possible.

S10 : 제1침탄 단계 S20 : 제2침탄 단계
S30 : 제3침탄 단계 S40 : 풍냉 단계
S50 : 재가열 단계 S60 : 퀀칭 단계
S70 : 템퍼링 단계 S80 : 중주파 소입 단계
S90 : 저온 템퍼링 단계 S100 : 심냉 처리 단계
S110 : 재템퍼링 단계 S10: first carburizing step S20: second carburizing step
S30: third carburizing step S40: wind cooling step
S50: reheating step S60: quenching step
S70: tempering step S80: medium frequency quenching step
S90: low temperature tempering step S100: deep cold treatment step
S110: retempering step

Claims (9)

탄소(C) : 0.38 ~ 0.43중량％, 크롬(Cr) : 0.90 ~ 1.2중량％, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35중량％, 망간(Mn) : 0.60 ~ 0.85중량％, 몰리브덴(Mo) : 0.15 ~ 0.30중량％, 인(P) : 0.001 ~ 0.025중량％, 황(S) : 0.001 ~ 0.025중량％ 및 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 스케일 브레이커 롤을 열처리로 내에서 일정 탄소 농도 하에서 800 ~ 850℃로 가열하는 제1침탄 단계(S10)와, 상기 제1침탄 단계(S10) 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 일정 탄소 농도 하에서 900 ~ 950℃로 가열하는 제2침탄 단계(S20)와, 상기 제2침탄 단계(S20) 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 일정 탄소 농도 하에서 800 ~ 830℃로 가열하는 제3침탄 단계(S30)와, 상기 제3침탄 단계(S30) 후, 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리로 밖에서 냉각하는 풍냉 단계(S40)를 포함하는 침탄 공정을 반복 수행하고, 상기 침탄 공정 후, 재가열 단계(S50)와, 퀀칭 단계(S60)와, 템퍼링 단계(S70)와, 중주파 소입 단계(S80)와, 저온 템퍼링 단계(S90)와, 심냉 처리 단계(S100)와, 재템퍼링 단계(S110)를 차례로 수행하는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.Carbon (C): 0.38 to 0.43 wt%, Chromium (Cr): 0.90 to 1.2 wt%, Silicon (Si): 0.15 to 0.35 wt%, Manganese (Mn): 0.60 to 0.85 wt%, Molybdenum (Mo): 0.15 To 0.30% by weight, phosphorus (P): 0.001 to 0.025% by weight, sulfur (S): 0.001 to 0.025% by weight, and a scale breaker roll having a composition containing the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities A first carburizing step (S10) of heating at 800 to 850 ° C under carbon concentration, and a second carburizing step of heating the scale breaker roll to 900 to 950 ° C under a predetermined carbon concentration after the first carburizing step (S10) ( S20), and after the second carburizing step S20, after the third carburizing step S30 of heating the scale breaker roll to 800 to 830 ° C. under a predetermined carbon concentration, and after the third carburizing step S30, Repeating the carburizing process including a wind-cooling step (S40) for cooling the scale breaker roll outside the heat treatment furnace, and after the carburizing process, Heating step (S50), quenching step (S60), tempering step (S70), medium frequency quenching step (S80), low temperature tempering step (S90), deep cooling treatment step (S100), retempering step (S110) Scale breaker roll production method characterized in that the step). 청구항 1에 있어서,
상기 제1침탄 단계(S10)는 탄소 농도 1.1 ~ 1.4% 하에서 1시간 동안 수행되고, 상기 제2침탄 단계(S20)는 탄소 농도 1.4 ~ 1.5% 하에서 3.5 ~ 5.5시간 동안 수행되며, 상기 제3침탄 단계(S30)는 탄소 농도 1.1 ~ 1.4% 하에서 1시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The first carburizing step (S10) is performed for 1 hour under a carbon concentration of 1.1 to 1.4%, the second carburizing step (S20) is performed for 3.5 to 5.5 hours under a carbon concentration of 1.4 to 1.5%, and the third carburizing Step (S30) is a scale breaker roll manufacturing method, characterized in that performed for 1 hour under a carbon concentration of 1.1 ~ 1.4%. 청구항 1에 있어서,
상기 재가열 단계(S50)는 상기 스케일 브레이커 롤을 열처리로 내에서 탄소 농도 1.0 ~ 1.2% 하에서 820 ~ 840℃로 1 ~ 1.5시간 동안 재가열하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The reheating step (S50) is a scale breaker roll manufacturing method, characterized in that performed by reheating the scale breaker roll for 1 to 1.5 hours at 820 ~ 840 ℃ under carbon concentration 1.0 ~ 1.2% in a heat treatment furnace. 청구항 1에 있어서,
상기 퀀칭 단계(S60)는 상기 재가열 단계(S50) 후 30 ~ 90초 내에 상기 스케일 브레이커 롤을 25 ~ 40℃의 수용성 냉각제에 침적시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The quenching step (S60) is carried out by immersing the scale breaker roll in a water-soluble coolant of 25 ~ 40 ℃ within 30 ~ 90 seconds after the reheating step (S50). 청구항 1에 있어서,
상기 템퍼링 단계(S70)는 상기 퀀칭 단계(S60)를 거친 상기 스케일 브레이커 롤을 알카리 세척한 후 템퍼링로 내에서 2 ~ 3시간 동안 600 ~ 680℃로 가열하고, 템퍼링로 밖에서 풍냉하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The tempering step (S70) is an alkali washing the scale breaker roll after the quenching step (S60) and then heated to 600 ~ 680 ℃ for 2 to 3 hours in a tempering furnace, characterized in that performed by air cooling outside the tempering furnace Scale breaker roll manufacturing method to use. 청구항 1에 있어서,
상기 중주파 소입 단계(S80)는 상기 템퍼링 단계(S70)를 거친 상기 스케일 브레이커 롤을 중주파 가열하여 수용성 냉매에서 퀀칭하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The medium frequency quenching step (S80) is a scale breaker roll manufacturing method, characterized in that is carried out by quenching in a water-soluble refrigerant by heating the scale breaker roll through the tempering step (S70). 청구항 1에 있어서,
상기 저온 템퍼링 단계(S90)는 상기 스케일 브레이커 롤을 템퍼링로 내에서 0.5 ~ 1.5시간 동안 100 ~ 200℃로 가열하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The low temperature tempering step (S90) is a scale breaker roll manufacturing method, characterized in that performed by heating the scale breaker roll to 100 ~ 200 ℃ for 0.5 to 1.5 hours in a tempering furnace. 청구항 1에 있어서,
상기 심냉 처리 단계(S100)는 상기 스케일 브레이커 롤을 심냉처리기 내에서 1 ~ 3시간 동안 -90 ~ -70℃로 냉각처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The deep cooling treatment step (S100) is a scale breaker roll manufacturing method, characterized in that performed by cooling the scale breaker roll to -90 ~ -70 ℃ for 1 to 3 hours in a deep cooling processor. 청구항 1에 있어서,
상기 재템퍼링 단계(S110)는 상기 스케일 브레이커 롤을 템퍼링로 내에서 0.5 ~ 1.5시간 동안 100 ~ 200℃로 가열하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스케일 브레이커 롤 제조방법.The method according to claim 1,
The re-tempering step (S110) is a scale breaker roll manufacturing method, characterized in that performed by heating the scale breaker roll to 100 ~ 200 ℃ for 0.5 to 1.5 hours in a tempering furnace.
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