KR101224990B1 - 열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법 - Google Patents

열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법

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추지훈
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은, 내부 표면에 주물사가 도포된 하형몰드를 준비하는 단계, 상기 하형몰드의 내부 바닥면에 용탕 낙하시 상기 주물사의 균열을 방지하는 균열방지유닛을 설치하는 단계, 상기 균열방지유닛의 상단에 커버유닛을 설치하는 단계, 상기 하형몰드의 내주면인 상기 주물사의 표면에 도형제를 코팅하는 단계, 및 상기 하형몰드로부터 상기 커버유닛을 분리시키는 단계를 포함하는 열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법을 제공한다.

Description

열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF MOLD FOR CASTING HOT ROLLING ROLL}
본 발명은 열간압연롤 주조용 몰드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥부분의 개재물 또는 불순물이 제거된 몰드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철공장에서 압연재를 생산하기 위해서는 압연공정을 거치게 되는데, 상기 압연공정은 연속주조공정에서 제작된 슬라브, 블룸, 빌렛 등의 반제품을 2개의 회전하는 롤(Roll) 사이에 끼워 가늘고 길게 성형하는 것이다.
압연기는 상온 또는 고온에서 회전하는 롤 사이에 재료를 통과시키면서 재료의 소성변형을 통해 판재, 봉재 등을 성형하는 장치이다. 상기 압연기와 압연기의 사이에 이송 가이드가 설치되어 압연재를 다음 공정의 압연롤 측으로 연장 이송시키면서, 상기 압연기에서 연속적으로 철근을 생산하게 된다. 생산된 철근은 일정한 길이로 절단되어 적재 및 보관된다.
압연공정에서 이용되는 롤(Roll)은 열간압연 공정의 특성상, 그 표면부 쪽에는 높은 경도 및 균열저항성이 요구되며, 내부 쪽에는 높은 압력에 견딜 수 있도록 강도와 인성이 요구된다.
따라서, 열간압연롤이 반제품과 연접되는 중간부분은 이러한 기계적 특성을 충족시킬 수 있도록 경질의 재료를 표면에 결합시켜 제조되고, 높은 경도가 요구되지 않는 다른 부분은 용탕을 부어 응고시켜 제조된다.
열간압연롤의 이종재질 결합방법은 전극용해법 등으로 내부재의 표면에 외부재를 도포하거나, 용탕주입법 등으로 내부재의 주변에 용융된 표면재질의 용탕을 주입하여 외부재로 응고시키거나, 원심주조법으로 외부재를 형성시킨 후 내부에 용탕을 부어 응고시키는 방법 등이 있다.
관련된 선행기술로는 한국공개특허 제1993-0017650호(공개일; 1993.09.20)가 있다.
본 발명은 열간압연롤 주조용 몰드의 제조에 있어서, 하형몰드에 코팅된 도형제가 탈락되면서 바닥부분에 부착된 도형제 개재물을 제거하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법은, 내부 표면에 주물사가 도포된 하형몰드를 준비하는 단계, 상기 하형몰드의 내부 바닥면에 용탕 낙하시 상기 주물사의 균열을 방지하는 균열방지유닛을 설치하는 단계, 상기 균열방지유닛의 상단에 커버유닛을 설치하는 단계, 상기 하형몰드의 내주면인 상기 주물사의 표면에 도형제를 코팅하는 단계, 및 상기 하형몰드로부터 상기 커버유닛을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 균열방지유닛은 세라믹 또는 일반강으로 형성될 수 있다.
상기 커버유닛은 철판 또는 플라스틱 재질의 판으로 형성될 수 있다.
상기 도형제를 코팅한 후, 상기 도형제를 건조시키는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 커버유닛을 분리한 후, 상기 커버유닛이 분리되면서 탈락되어 바닥으로 떨어진 상기 도형제를 흡입유닛을 이용하여 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법에 따르면, 하형몰드에 코팅된 도형제가 탈락되면서 바닥부분에 부착된 도형제 개재물을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도형제 개재물이 제거된 하형몰드에 의하면, 열간압연롤 주조시간이 단축되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연롤 주조용 몰드의 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연롤 주조용 몰드가 조립된 전체 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일·유사한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연롤 주조용 몰드의 제조과정을 나타낸 도면이다.
본 도면을 참조하면, 롤 주조용 몰드(100)의 제조방법은 주물사(120)가 도포된 하형몰드(111)를 준비하는 단계(S10), 균열방지유닛(130)을 설치하는 단계(S20), 커버유닛(200)을 설치하는 단계(S30), 도형제(140)를 코팅하는 단계(S40), 및 커버유닛(200)을 분리시키는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
롤 주조용 몰드(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상형몰드(113), 중간부몰드(112), 하형몰드(111)가 조립되어 이루어진다.
상형몰드(113)는 몰드본체(110)의 상측에 위치되며, 열간압연롤(300)의 탑네크(306)를 형성시키는 부분으로서, 내부에 중공부가 형성되어 있는 적어도 하나 이상의 단이 적층되어 있다.
탑네크(306)는 압연롤(300)을 다른 장치에 연결시키기 위하여 안착되는 부분으로서 길죽한 바의 형태이다. 상형몰드(113)에서 탑네크(306)가 주조된 이후에, 얻고자 하는 탑네크(306)의 길이 이외의 부분은 절단하여 제거시키는데, 이는 탑네크(306) 상단에 형성된 압탕부(307)를 제거하기 위함이다. 압탕부(307)는 용탕이 주변부부터 응고되면서 주조물 상단 중심이 함몰되면서 생성된 부분이다.
중간부몰드(112)는 상형몰드(113)의 하단에 연결되도록 설치되며, 열간압연롤(300)의 동체(305)를 형성시키는 부분으로서, 중공부가 형성된 원통형으로 되어 있고, 일반적으로 중간부몰드(112)는 상형몰드(113) 및 하형몰드(111)의 내경에 비하여 더 크다.
동체(305)는 열간압연 시 반제품 상태의 철강재를 원하는 형상과 규격의 최종 철강재로 형성시키기 위하여 반제품 상태의 철강재와 직접 접촉되는 원통형 부분이다. 일반적으로 동체(305)는 외부의 접촉부위의 내구성 및 내마모성을 증가시키기 위하여 강도 및 경도가 높은 재질로 외부재를 형성시키고, 내부를 내충격성이 높은 재질로 충진시켜 내부재를 형성시킴으로써 이중층 구조를 갖도록 만든다.
하형몰드(111)는 중간부몰드(112)의 하단에 연결되도록 설치되며, 열간압연롤(300)의 바텀네크(301)를 형성시키는 부분이다. 하형몰드(111)은 중공부가 형성되어 있는 적어도 하나 이상의 단을 적층시켜 주형의 높이를 조절하는 것이 가능하며, 가장 아랫부분에 위치한 단의 바닥면이 밀폐되어 있어 용탕을 수용할 수 있다.
바텀네크(301)는 탑네크(306)와 마찬가지로, 압연롤(300)을 다른 장치에 연결시키기 위하여 안착되는 부분으로서 길죽한 바의 형태이다. 하형몰드(111)에서 바텀네크(301)가 주조된 이후에 얻고자하는 바텀네크(301)의 길이 이외의 부분은 절단하여 제거시키는데, 이는 바텀네크(301) 하단에 형성된 혼입부(302)를 제거하기 위함이다. 혼입부(302)는 몰드 상단으로부터 투입된 용탕이 바닥면에 부딪혀 비산되어 콜드볼 또는 기포등의 불순물이 다량 생성되거나, 용탕이 바닥면과 부딪히는 압력에 의하여 도형제(140)가 균열되면서 주물사(120)가 혼입되면서 개재물이 생성된 부분이다.
또한, 바텀테크 하단에 균열방지유닛(130)이 설치되어, 상기된 개재물의 생성을 방지한다.
즉, 몰드본체(110)는 각각의 몰드 내면에 주물사(120)가 도포되고 그 상단에 도형제(140)가 코팅된 이후에, 상형몰드(113), 중간부몰드(112), 및 하형몰드(111)가 순차적으로 조립되어 제조된다. 이로써 전체적으로 용탕을 수용하기 위한 하나의 용기 형태를 이루고, 몰드 부분에 따라 탑네크(306), 동체(305), 바텀네크(301)가 형성되는 것이다.
전술된 바와 같이 몰드본체(110) 중 하형몰드(111)는 용탕의 주입 시 낙하되면서 바닥부분에 압력이 가중되어 도형제(140) 또는 주물사(120)에 영향을 끼쳐 개재물이 생성될 수 있는 부분이므로 그 생성 정도을 줄이기 위한 조치로 하형몰드(111)의 하단에 균열방지유닛(130)이 더 설치될 수 있다.
구체적으로 하형몰드(111)의 제조를 도 1에 도시된 단계에 따라 설명하면, 내부 표면에 주물사(120)가 도포된 하형몰드(111)를 준비하는 단계(S10), 상기 하형몰드(111)의 내부 바닥면에 용탕 낙하시 상기 주물사(120)의 균열을 방지하는 균열방지유닛(130)을 설치하는 단계(S20), 상기 균열방지유닛(130)의 상단에 커버유닛(200)을 설치하는 단계(S30), 상기 하형몰드(111)의 내주면인 상기 주물사(120)의 표면에 도형제(140)를 코팅하는 단계(S40), 및 상기 하형몰드(111)로부터 상기 커버유닛(200)을 분리시키는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
주물사(120)가 도포된 하형몰드(111)를 준비하는 단계(S10)는 바닥면이 밀폐된 최하단의 상측으로 중공부가 형성되어 있는 적어도 하나 이상의 단을 적층시키고, 내표면에 얻고자하는 주형의 외형에 맞추어 일정두께로 주물사(120)를 도포시킴으로써 수행된다.
주물사(120)는 일반적으로 주조에서 사용되는 모래류가 모두 사용될 수 있는데, 구체적으로는 석영, 장석, 점토를 포함하는 모래가 수분 등의 점결재와 반죽되어 점성을 갖도록 형성된 혼합물이 사용된다. 주물사(120)는 점토 성분이 많이 함유될수록 점성이 좋아지는 특성이 있어, 점토 성분을 조절하여 필요에 따라 적당한 점성의 혼합물을 만들어 사용하게 된다.
균열방지유닛(130)을 설치하는 단계(S20)는 하형몰드(111)의 내부 바닥면에 대응되는 크기의 원형 판으로 된 균열방지유닛(130)을 하형몰드(111)의 하단에 설치함으로써 수행된다. 균열방지유닛(130)은 용탕 낙하시 도형제(140) 및 주물사(120)에 균열이 발생되는 것을 방지한다. 균열방지유닛(130)는 주물이 완성되는 과정에서 압연롤(300)의 혼입부(302)에 부착 형성되었다가 주형으로부터 압연롤(300)이 탈사된 이후에 혼입부(302)와 함께 절단되면서 제거된다.
균열방지유닛(130)는 내구성이 있는 세라믹 또는 일반강으로 형성되어 용탕이 낙하되는 압력을 견디는 것이 가능하다. 특징적으로는 일반강으로서 이전 주물 공정에서 사용하고 남은 잔탕을 활용하여 균열방지유닛(130)를 형성시킬 수 있는데, 이 경우 잔탕을 활용함으로써 재료, 비용, 공정시간 등의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
균열방지유닛(130)의 상단에 커버유닛(200)을 설치하는 단계(S30)는 상기 균열방지유닛(130)보다 다소 작은 크기의 원판(201)이 구비된 커버유닛(200)을 균열방지유닛(130)의 상단에 씌움으로써 수행된다. 커버유닛(200)은 원판(201)과 원판(201)의 일측에 길게 연장된 손잡이부(205)로 이루어지는데, 원판(201)은 균열방지유닛(130)의 표면에 덮이는 부분이고, 손잡이부(205)는 균열방지유닛(130)의 반댓면에 커버유닛(200)의 설치 및 분리를 용이하게 하기 위하여 돌출형성된 부분이다.
커버유닛(200)은 균열방지유닛(130)의 상단에 설치되어 다음 단계(S40)에서 수행되는 도형제(140)의 코팅 시 균열방지유닛(130)에 도형제(140)가 떨어지거나, 이후 도형제(140)가 건조되면서 도형제(140)의 일부가 탈락되어 균열방지유닛(130)에 떨어지는 것을 차단한다.
커버유닛(200)은 어느 재질로 형성되더라도 무방하나, 하형몰드(111) 내부로의 출입이 용이하도록 가벼운 재질로 형성되는 것이 좋다. 구체적으로는, 얇은 철판 또는 플라스틱 재질의 판에 손잡이가 형성된 형태일 수 있다.
도형제(140)를 코팅하는 단계(S40)는 하형몰드(111)의 내주면 전체에 도형제(140)를 일정 두께로 도포함으로써 수행된다. 또한, 하형몰드(111)의 바닥면과 커버유닛(200)의 크기 차이에 의하여 노출되는 바닥부분에도 도포될 수 있는데, 이는 내주면의 코팅 시 일부의 도형제(140)가 하부로 흘러내림으로써 이루어질 수 있다.
도형제(140)는 완성된 주물이 주물사(120)로부터 쉽게 이탈되고, 주물사(120)층에 균열이 발생되는 것을 방지하도록 내주면의 주물사(120) 표면에 도포된다. 도형제(140)는 일반적인 도형제(140)가 모두 가능하지만, 특징적으로 하형몰드(111)에는 흑연계 도형제(140)가 주로 사용된다. 또한 일반적인 도포 방법이 모두 사용될 수 있지만, 주로 브러쉬코팅 또는 용사코팅 방법이 사용된다.
도형제(140)는 액상 또는 혼탁액으로 되어있어 하형몰드(111)의 내주면에 코팅 시, 도형제(140)의 일부가 공중으로 튀거나, 내주면을 따라 바닥으로 흘러내려 바닥부분에 도형제 개재물을 부착시키게 된다. 이러한 도형제 개재물이 균열방지유닛(130) 상단에 과도한 양만큼 형성된 경우, 바텀네크(301)의 주조를 지연시키거나 주물에 개재물이 혼입되어 불량률을 높이게 되는 원인이 된다. 따라서, 균열방지유닛(130)의 상단에 커버유닛(200)을 설치하여 도형제(140)가 균열방지유닛(130)의 상단에 떨어지는 것을 차단한다.
또한, 도형제(140)를 코팅한 후, 도형제(140)를 건조시키는 단계(S45)가 더 수행된다. 도형제(140)의 건조는 도형제(140)가 코팅된 하형몰드(111)를 하루 정도 건조기에 노출시켜 이루어진다. 본 단계(S45)의 수행으로 도형제(140)가 건조되면서, 도형제(140)의 일부가 과도하게 건조되어 탈락되면서 하형몰드(111)의 바닥으로 떨어질 수 있으며, 이 경우의 탈락된 도형제 개재물 또한 커버유닛(200)이 차단하게 된다.
하형몰드(111)로부터 커버유닛(200)을 분리시키는 단계(S50)는 커버유닛(200)을 하형몰드(111) 외부로 꺼냄으로써 수행된다. 커버유닛(200)은 하형몰드(111)의 바닥면에 비하여 다소 작은 크기인 것이 특징이며, 이것은 커버유닛(200)이 하형몰드(111)로부터 외부로 꺼내어 질 때, 하형몰드(111) 내주면에 코팅된 도포제와의 마찰을 최대한 줄이기 위한 것이다.
커버유닛(200)을 분리시킨 후에는, 커버유닛(200)이 분리되면서 탈락되어 바닥으로 떨어진 도형제 개재물을 흡입유닛을 이용하여 제거하는 단계가 더 수행될 수 있으며, 이로써 커버유닛(200)에 의하여 도형제 개재물의 부착이 차단된 균열방지유닛(130)의 상단은 흡입유닛을 이용하여 이차적인 개재물 제거가 이루어지게 되는 것이다. 흡입유닛은 진공흡입기 또는 진공청소기일 수 있다.
전술된 바에 따라 제조된 하형몰드(111)는 그 상단에 중간부몰드(112) 및 상형몰드(113)가 순차적으로 적층되어 몰드본체(110)가 형성된다. 이 후 용탕의 주입 시, 개재물이 제거된 균열방지유닛(130)과 용탕이 효과적으로 융착되어 주조시간을 단축시키고 주물의 완성도를 높이게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법에 따르면, 하형몰드에 코팅된 도형제가 탈락되면서 바닥부분에 부착된 도형제 개재물을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도형제 개재물이 제거된 하형몰드에 의하면, 열간압연롤 주조시간이 단축되는 효과가 있다.
상기와 같은 열간압연롤 주조용 몰드의 제조방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 롤 주조용 몰드 110: 몰드본체
111: 하형몰드 112: 중간부몰드
113: 상형몰드 120: 주물사
130: 균열방지유닛 140: 도형제
200: 커버유닛 201: 원판
205: 손잡이부 300: 열간압연롤
301: 바텀네크 302: 혼입부
305: 동체 306: 탑네크
307: 압탕부

Claims (5)

  1. 내부 표면에 주물사가 도포된 하형몰드를 준비하는 단계;
    상기 하형몰드의 내부 바닥면에 용탕 낙하시 상기 주물사의 균열을 방지하는 균열방지유닛을 설치하는 단계;
    상기 균열방지유닛의 상단에 커버유닛을 설치하는 단계;
    상기 하형몰드의 내주면인 상기 주물사의 표면에 도형제를 코팅하는 단계; 및
    상기 하형몰드로부터 상기 커버유닛을 분리시키는 단계;를 포함하는 열간압연롤 주조용 몰드의 코팅방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 균열방지유닛은 세라믹 또는 일반강으로 형성되는 열간압연롤 주조용 몰드의 코팅방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버유닛은 철판 또는 플라스틱 재질의 판으로 형성되는 열간압연롤 주조용 몰드의 코팅방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 도형제를 코팅한 후, 상기 도형제를 건조시키는 단계;를 더 수행하는 열간압연롤 주조용 몰드의 코팅방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버유닛을 분리한 후,
    상기 커버유닛이 분리되면서 탈락되어 바닥으로 떨어진 상기 도형제를 흡입유닛을 이용하여 제거하는 단계;를 더 수행하는 열간압연롤 주조용 몰드의 코팅방법.


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