KR101990067B1 - 내마모성이 우수한 롤의 제조방법 - Google Patents

내마모성이 우수한 롤의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내마모성이 우수한 롤의 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, 소재를 롤의 형상으로 가공하는 제 1단계와, 상기 소재를 세척하는 제 2단계와, 상기 세척된 소재를 블라스팅하여 표면을 처리하는 제 3단계와, 상기 롤의 표면을 제 1차 코팅하는 제 4단계와, 상기 롤의 표면을 제 2차 코팅을 하는 제 5단계와, 상기 롤을 그라인딩하고 검사하는 제 6단계를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

내마모성이 우수한 롤의 제조방법{A Roll manufacturing Method with Excellent Anti-wearing}
본 발명은 롤의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온 및 충돌에 대한 우수한 내마모성을 가지는 롤의 제조방법에 관한 것이다.
제철산업의 열연작업에는 500 내지 900℃의 고온 강판이나 철근 등과의 충돌에 의한 충격하중과 접촉에 의한 슬라이딩 및 냉각수에 의한 냉각과 부식 등의 열악한 환경에 견디는 장수명이 롤이 요구되고 있다.
롤(Roll)의 수명은 유니트 롤이 경우 3개월 1년 정도로 필요시 재연마를 해서 사용하고 있으나, 사용 중 지속적인 마찰과 충격으로 롤이 동심도 및 표면이 열악해져 열연제품의 품질저하의 정비주기의 단축으로 품질저하와 정비주기의 단축으로 품질비용이 크게 증가되는 문제점이 대두되고 있다.
따라서, 세계적으로 제철롤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 국내에서도 지속적인 연구가 진행되어 왔다. 과거의 화염용사(Flame Spray)공법을 HVOF(고속용사)용사법으로 용사층의 용융도 화염/대기열처리에서 진공열처리로 지속적으로 발전되고 있다.
하지만, 국내 제철롤 제작시 용사표면의 자용합금 용융 흐름이 발생되고, 코팅의 부탁력 부족에 따른 내충격성 및 내마모성 측면에서 품질의 문제점이 지속적으로 대두되고 있다.
공개특허 제 10-2003-96980호
상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, WC-Co와 Ni자용합금을 블랜딩한 코팅소재의 열처리시 용사표면에 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 내마모성이 우수한 롤의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명인 내마모성이 우수한 롤의 제조방법은, 소재를 롤의 형상으로 가공하는 제 1단계와, 상기 소재를 세척하는 제 2단계와, 상기 세척된 소재를 블라스팅하여 표면을 처리하는 제 3단계와, 상기 롤의 표면을 제 1차 코팅하는 제 4단계와, 상기 롤의 표면을 제 2차 코팅을 하는 제 5단계;와, 상기 롤을 그라인딩하고 검사하는 제 6단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 4단계에서, 상기 제 1차 코팅은, 실리콘(Si)과 붕소(B)가 4중량부일 때, 텅스텐카바이드(WC)와 코발트(Co)는 35 내지 50중량부, 니켈(Ni)과 크롬(Cr)은 35 내지 40중량부인 것을 특징으로 한다.
상기 제 5단계에서, 상기 제 2차 코팅은, 니켈(Ni)을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 5단계 이후, 진공 상태에서 열처리를 하며, 1100℃에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예인 내마모성이 우수한 롤은 상술한 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 의한 내마모성이 우수한 롤의 제조방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.
WC와 Ni자용합금을 블랜딩한 코팅소재를 용사하고, 표면에 니켈과 텅스텐이 혼합된 소재를 이중코팅하여, 열처리시 상기 코팅소재가 흘러져 내리는 것을 방지하여 제조되는 롤의 불량률이 낮아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 내마모성이 우수한 롤의 제조방법의 과정을 보인 순서도.
이하, 본 발명에 의한 내마모성이 우수한 롤의 제조방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 내마모성이 우수한 롤의 제조방법은, 소재를 롤의 형상으로 가공하는 제 1단계(S10)와, 상기 소재를 세척하는 제 2단계(S20)와, 상기 세척된 소재를 블라스팅하여 표면을 처리하는 제 3단계(S30)와, 상기 롤의 표면을 제 1차 코팅하는 제 4단계(S40)와, 상기 롤의 표면을 제 2차 코팅을 하는 제 5단계(S50)와, 상기 롤을 그라인딩하고 검사하는 제 6단계(S60)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 제 1단계로 소재를 사용자가 원하는 형태인 롤 형상으로 가공한다. 상기 소재를 도면치구와 동일하게 황삭 가공하며, 특히 아래에서 설명될 2번의 코팅을 고려하여 코팅 치수를 감안하여 가공한다.
제 2단계로 상기 가공이 완료된 소재는 세척한다. 상기 세척은 세척제를 이용하여 유기질 및 이물질을 제거하며, 이때 사용되는 세척제는 트리-클로로-에틸렌을 사용할 수 있다.
그리고, 제 3단계로, 상기 세척된 소재를 블라스팅하여 표면을 처리한다. 이때, 알루미나를 이용하여 블라스팅 작업을 할 수 있다.
상기 블라스팅은 2단계로 나누어 진행될 수 있다. 먼저, 상기 블라스팅은 1차적으로 녹 및 스케일을 제거한다. 그리고, 상기 블라스팅은 용사방법 및 재료의 적정조도를 위하여 알루마나를 이용하여 처리한다.
제 4단계로, 롤의 표면을 1차적으로 코팅한다. 상기 제 1차 코팅 전에 상기 롤을 코팅을 위한 지그에 체결한다. 그리고, 상기 롤의 표면을 예열한다. 이때, 상기 롤의 표면이 150℃가 되도록 하여 코팅이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 상기 롤의 표면에 코팅을 하며, 코팅은 여러가지 방법으로 할 수 있으며, 예를 들면, 초고속화염용사법(HVOF(High Velocity Fuel) Spraying Coating)을 이용하여 소재의 표면에 코팅할 수 있다.
상기 소재의 표면에 코팅되는 소재는, 실리콘(Si), 붕소(B), 텅스텐카바이드(WC), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 기타물질로 구성될 수 있다.
상기 소재는 상기 롤의 표면의 내구성을 높이기 위한 것으로, 실리콘(Si)과 붕소(B)가 각각 4중량부일 때, 텅스텐카바이드(WC)와 코발트(Co)의 합이 35 내지 50중량부, 니켈(Ni)과 크롬(Cr)의 합이 35 내지 40중량부의 비율로 혼합할 수 있다.
그리고, 제 5단계로, 상기 롤의 표면에 제 2차 코팅을 한다. 상기 제 2차 코팅 시 적용되는 소재는 니켈만을 사용한다. 이는 상기 제 1코팅처리 후 열처리하는 경우, 상기 소재들이 표면에 고정되도록 첨가되는 소재들이 녹아 흘러내려, 상기 소재들의 분포가 균일하지 않게 되고, 내마모성도 떨어지는 문제점이 있는데 이를 방지하기 위함이다.
상기 니켈은 1400℃이 녹는점을 가지는 것으로, 아래에서 설명될 1100℃의 온도에서 열에 의해 변형되지 않고 상기 제 1차 코팅된 소재들이 표면에서 이탈되지 않도록 하는 역할을 하게 된다.
상기 니켈도 상술한 제 1차 코팅과 마찬가지로, 초고속화염용사법(HVOF(High Velocity Fuel) Spraying Coating)을 이용하여 소재의 표면에 코팅할 수 있다.
상기 제 5단계 이후, 진공 상태에서 열처리를 한다. 상기 열처리는 1100℃에서 이루어진다. 상기 열처리는 진공 즉 비산화성 분위기에서 1000 내지 1100℃의 온도에서 30분 내지 240분 정도 열처리를 실시할 수 있다.
이는 대기 중에서 화염 버너로 900 내지 1200℃의 온도로 가열하는 경우, 용사층 내부에 산소가 침입하여 분사된 입자의 표면에 산화피막이 형성되기 대문에 원자의 확산이 억제되어 용사피막의 치밀화가 저해되거나 롤기재와 용사피막 사이에 형성되는 확산층의 성장이 저해되기도 하기 때문인데 이를 방지하기 위함이다.
그리고, 제 6단계로, 롤의 표면을 그라인딩한다. 이는 상기 제 2차 코팅된 니켈층을 제거하기 위한 것이며, 아울러 상기 롤의 표면을 깨끗하게 하기 위함이다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타나며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S10: 롤의 형상으로 가공
S20: 소재를 세척
S30: 소재를 블라스팅하여 표면처리
S40: 롤의 표면을 제 1차 코팅
S50: 롤의 표면을 제 2차 코팅
S60: 표면을 그라인딩

Claims (5)

  1. 소재를 롤의 형상으로 가공하는 제 1단계;
    상기 소재를 트리-클로로-에틸렌으로 세척하는 제 2단계;
    상기 세척된 소재를 알루미나를 이용하여 블라스팅하여 표면을 처리하는 제 3단계;
    상기 롤의 표면을 제 1차 코팅하는 제 4단계;
    상기 롤의 표면을 제 2차 코팅하는 제 5단계; 및
    상기 롤을 그라인딩하고 검사하는 제 6단계;를 포함하여 구성되고,
    상기 제 3단계는,
    녹과 스케일을 제거하는 제 3-1단계와,
    재료의 표면조도를 위한 알루미나를 이용한 블라스팅하는 제 3-2단계를 포함하고,
    상기 제 4단계에서,
    상기 제 1차 코팅 전에 롤이 표면이 150℃가 되도록 예열하고,
    상기 제 1차 코팅은,
    실리콘(Si)과 붕소(B)가 각각 4중량부일 때,
    텅스텐카바이드(WC)와 코발트(Co)의 합은 35 내지 50중량부, 니켈(Ni)과 크롬(Cr)의 합은 35 내지 40중량부이며,
    상기 제 5단계에서
    상기 제 2차 코팅은,
    니켈(Ni)만을 이용하고,
    상기 제 5단계 이후,
    진공 상태에서 열처리를 하며, 1100℃에서 30분 내지 240분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 롤의 제조방법.
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