KR102326866B1 - 가이드 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

가이드 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102326866B1 KR1020200063091A KR20200063091A KR102326866B1 KR 102326866 B1 KR102326866 B1 KR 102326866B1 KR 1020200063091 A KR1020200063091 A KR 1020200063091A KR 20200063091 A KR20200063091 A KR 20200063091A KR 102326866 B1 KR102326866 B1 KR 102326866B1
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한용석
이의호
김병규
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 실시예는 권취기로 이동중인 강판을 가이드하는 가이드 장치로서, 강판의 폭방향 측면과 마주보도록 배치된 본체부 및 일측면이 본체부의 외부로 노출되게 본체부에 결합되고, 본체부에 비해 경도가 높으며, 일측면으로 갈수록 경도가 증가하도록 마련된 가이드부를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치는 종래에 비해 높은 내마모성 및 내식성을 가진다. 이에, 강판의 이동시에 상기 강판과 반복적으로 마찰이 발생되더라도, 마찰에 의한 가이드 장치의 손상을 방지 또는 억제할 수 있다. 즉, 마찰에 의해 가이드 장치의 일부가 박리되는 손상을 방지 또는 억제할 수 있다.

Description

가이드 장치 및 이의 제조방법{APPARATUS FOR GUIDING AND MATHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 가이드 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판에 표면 결함이 발생되는 것을 방지 또는 억제할 수 있는 가이드 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
주조설비에서 제조된 주편(Slab)은 압연기로 투입되어 소정의 두께로 압연된다. 그리고, 압연이 종료된 주편 즉, 강판은 권취기로 이송되어 원형 또는 두루마리 형태로 권취되며, 이렇게 권취된 강판을 코일강판이라고 한다.
한편, 강판이 권취기를 향해 이송되는데 있어서, 한쪽으로 치우치거나 위아래로 흔들리게 되면, 강판이 권취기에 균일하게 감기지 않는 불량이 발생된다. 따라서, 압연기와 권취기 사이에 강판의 이송을 가이드하는 가이드 장치를 설치한다.
가이드 장치는 한 쌍으로 마련되어 강판의 폭방향으로 이격 배치된다. 그리고, 가이드 장치의 내측면이 강판의 측면과 접촉되도록 설치된다. 이로 인해, 강판이 권취기로 이송될 때, 그 측면이 가이드 장치의 내측면과 접촉한 상태로 이송됨에 따라, 강판이 한쪽으로 치우치거나, 위아래로 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
그런데, 강판의 측면이 가이드 장치의 내측면과 접촉된 상태로 이송됨에 따라, 가이드 장치의 내측면과 강판의 측면 간의 반복적인 마찰이 일어난다. 이러한 마찰에 의해, 가이드 장치의 내측면의 일부가 파여 덩어리 형태 즉, 칩(chip)으로 떨어져 나가는 또는 박리되는 파임 손상이 발생된다. 또한, 가이드 장치의 일부가 떨어져 나가는 현상은, 열, 수분과 같은 외부 요인에 의한 부식에 의해서도 발생될 수 있다. 이러한 파임 손상이 발생되면, 가이드 장치는 강판의 치우침 이동 및 흔들림을 방지하는 기능이 저하되거나, 상실하게 된다.
또한, 가이드 장치의 내측면으로부터 떨어져 나간 조각 즉, 칩(chip)은 강판 표면에 부착될 수 있다. 그리고 칩이 부착된 상태로 강판이 권취기로 이동되어 권취되면 제품에 불량이 발생된다. 즉, 권취기에 감긴 강판 즉, 코일강판 표면에 칩에 의한 마크(mark), 스크래치(scratch), 덧살이 발생되거나, 코일강판의 모서리(edge)가 톱날처럼 찢어지는 째귀가 발생되는 불량이 발생된다.
한국공개특허 10-2004-0034989
본 발명은 수명이 향상된 가이드 장치 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 내마모성 및 내식성이 향상된 가이드 장치 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 권취기로 이동중인 강판을 가이드하는 가이드 장치로서, 상기 강판의 폭방향 측면과 마주보도록 배치된 본체부; 및 일측면이 상기 본체부의 외부로 노출되게 상기 본체부에 결합되고, 상기 본체부에 비해 경도가 높으며, 상기 일측면으로 갈수록 경도가 증가하도록 마련된 가이드부;를 포함한다.
상기 가이드부는, 서로 다른 경도를 가지며, 일방향으로 나열 배치된 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층은 상기 일측면으로 갈수록 경도가 증가되게 나열 배치되며, 상기 복수의 층들 간의 로크웰 경도(HRC) 차이가 20 미만이다.
상기 복수의 층은, 상기 본체부의 내측으부터 순차 배치된 제1층, 제2층 및 제3층을 포함하고, 상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가하며, 상기 제1층과 제2층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이, 상기 제2층과 제3층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이 각각이 20 미만이다.
상기 제1층의 로크웰 경도(HRC)는 29 이상, 35 미만이고, 상기 제2층의 로크웰 경도(HRC)는 35 초과, 42 이하이며, 상기 제3층의 로크웰 경도(HRC)는 45 이상, 52 이하이다.
본 발명의 실시예는 권취기로 이동중인 강판을 가이드하는 가이드 장치로서,
상기 강판의 이동방향으로 연장 형성되어, 상기 강판의 폭방향 외측에 위치된 본체부; 및 일측면이 상기 본체부 외부로 노출되게 상기 본체부에 결합되고, 몰리브덴(Mo)을 포함하는 시효경화성 소재로 마련된 가이드부;를 포함한다.
상기 가이드부는 상기 본체부 내측으로부터 순차 배치된 제1층, 제2층 및 제3층을 포함하고, 상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가되도록, 상기 제1층 내지 제3층 각각은 몰리브덴(Mo)의 함량이 서로 다르다.
상기 제1 내지 제3층은, 탄소(C), 몰리브덴(Mo), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe)을 포함하고, 상기 제1층에 비해 상기 제2층의 몰리브덴(Mo)의 함량이 높고, 상기 제2층에 비해 상기 제3층의 몰리브덴(Mo)의 함량이 높다.
상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가하도록, 상기 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 중 적어도 하나의 함량이 서로 다르게 조절된다.
상기 제2층은 코발트(Co) 및 바나듐(V)을 더 포함하고, 상기 제3층은 바나듐(V)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1층은, 상기 제1층 전체에 대해, 0.08 내지 0.15 중량%의 탄소(C), 0.1 내지 0.2 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.65 내지 0.75 중량%의 규소(Si), 5.5 내지 6.5 중량%의 망간(Mn), 19.0 내지 20.0 중량%의 크롬(Cr) 및 8.9 내지 9.3 중량%의 니켈(Ni)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 제2층은, 상기 제2층 전체에 대해, 0.05 내지 0.07 중량%의 탄소(C), 0.6 내지 0.7 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.6 내지 0.7 중량%의 규소(Si), 1.2 내지 1.4 중량%의 망간(Mn), 13.0 내지 14.0 중량%의 크롬(Cr), 3.0 내지 3.5 중량%의 니켈(Ni), 0.95 내지 1.1 중량%의 코발트(Co) 및 0.45 내지 0.6 중량%의 바나듐(V)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 제3층은, 상기 제3층 전체에 대해, 0.09 내지 0.15 중량%의 탄소(C), 0.75 내지 0.85 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.65 내지 0.75 중량%의 규소(Si), 6.5 내지 7.5 중량%의 망간(Mn), 19.0 내지 20.0 중량%의 크롬(Cr), 8.9 내지 9.5 중량%의 니켈(Ni) 및 0.3 내지 0.5 중량%의 바나듐(V)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 제1층 내지 제3층 각각의 폭이 10mm 이상일 수 있다.
상기 제3층의 폭은 상기 제1층 및 제2층에 비해 클 수 있다.
상기 가이드부는 상기 권취기와 가까워질수록 두께가 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예는 강판의 이동을 가이드하는 가이드 장치의 제조방법으로서, 일방향으로 연장된 본체부를 마련하는 과정; 및 일측면이 상기 본체부의 외부로 노출되도록 상기 본체부 내에 가이드부를 마련하는 과정;을 포함하고, 상기 가이드부를 마련하는 과정은, 상기 본체부에 오스테나이트계 시효경화성 소재를 용융시켜 접합시키는 접합과정을 포함한다.
상기 본체부를 마련하는 과정은, 상기 본체부에 내측으로 함몰된 형상의 홈을 마련하는 과정을 포함하고, 상기 접합과정은, 상기 본체부에 마련된 홈 상에서 용접방법으로 상기 오스테나이트계 시효경화성 소재를 용융시켜 접합시키는 용접과정을 포함한다.
상기 가이드부를 마련하는 과정은, 오스테나이트계 시효경화성 소재이며, 몰리브덴(Mo)의 함량이 서로 다른 제1소재, 제2소재 및 제3소재를 마련하는 과정; 및 상기 제1소재로 이루어진 제1와이어, 상기 제2소재로 이루어진 제2와이어, 상기 제3소재로 이루어진 제3와이어를 마련하는 과정;을 포함하고,
상기 용접과정은, 상기 본체부의 홈 상에서 상기 제1와이어를 가열하여 용융시켜, 상기 본체부에 비해 경도가 높은 제1층을 형성하는 제1용접과정; 상기 제1층 상에서 상기 제2와이어를 가열하여 용융시켜, 상기 제1층에 비해 경도가 높은 제2층을 형성하는 제2용접과정; 및 상기 제2층 상에서 상기 제3와이어를 가열하여 용융시켜, 상기 제2층에 비해 경도가 높은 제3층을 형성하는 제3용접과정;을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 가이드 장치는 종래에 비해 높은 내마모성 및 내식성을 가진다. 이에, 강판의 이동시에 상기 강판과 반복적으로 마찰이 발생되더라도, 마찰에 의한 가이드 장치의 손상을 방지 또는 억제할 수 있다. 즉, 마찰에 의해 가이드 장치의 일부가 박리되는 손상을 방지 또는 억제할 수 있다.
따라서, 가이드 장치의 수명 및 교체 주기를 연장할 수 있다. 또한, 가이드 장치로부터 박리된 칩(chip)에 의해 강판에 결함이 발생되는 것을 방지 또는 억제할 수 있어, 강판의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치가 적용된 권취설비를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 권취설비의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 실시예의 변형예에 따른 가이드 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치가 적용된 권취설비를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 권취설비의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 권취설비(1000)는 주편(Slab)을 압연시켜 강판(10)으로 제조하는 압연기(100)로부터 이격되게 위치되어, 강판(10)을 감는 또는 권취하는 권취기(1100), 압연기(100)와 권취기(1100)의 나열 방향으로 나열 배치되어 회전 가능하며, 상부에 강판(10)이 지지되는 복수의 이송롤러(1200) 및 압연기(100)와 권취기(1100) 사이에 위치되며, 강판(10) 폭방향(Y축방향)의 양 측면과 마주보도록 나열 배치된 한 쌍의 가이드 장치(1300; 1300a, 1300b)를 포함한다.
또한, 권취설비(1000)는 가이드 장치(1300)와 권취기(1100) 사이에 위치된 핀치롤(1400)을 포함할 수 있다.
압연기(100)는 주조설비에서 제조된 주편을 소정의 두께로 압연하는 장치이다. 이때, 주편은 소정의 온도로 가열된 후에 압연기(100)로 투입되어 압연될 수 있다. 이렇게, 주편을 열처리한 후 압연시키는 것을 통상 열간압연이라 하고, 열간압연된 주편을 열연강판이라 한다.
그리고, 실시예에 따른 권취설비(1000)에 의해 권취되는 강판(10)은 상술한 바와 같은 열연강판일 수 있다. 물론, 권취설비(1000)에 의해 권취되는 강판(10)은 열연강판에 한정되지 않고, 권취가 필요한 다양한 강판이 적용될 수 있다.
복수의 이송롤러(1200)는 압연기(100)를 통과하여 제조된 강판(10)의 하부를 지지하여, 강판(10)이 권취기(1100)로 이송될 수 있도록 한다. 이러한 복수의 이송롤러(1200) 각각은 압연기(100)와 권취기(1100)의 나열방향(X축방향) 또는 강판(10)의 연장방향(X축방향)과 교차하는 방향(Y축방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 다른 말로 설명하면, 복수의 이송롤러(1200) 각각은 강판(10)의 폭방향(Y축방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 그리고, 복수의 이송롤러(1200)는 압연기(100)와 핀치롤(1400) 사이에서 나열되도록 설치된다.
핀치롤(1400)은 이송롤러(1200)와 권취기(1100) 사이 또는 가이드 장치(1300)와 권취기(1100) 사이에 위치되어, 강판(10)이 권취기(1100)로 이동될 수 있도록 한다. 이러한 핀치롤(1400)은 예컨대, 상하방향으로 배치된 상부 핀치롤(1410) 및 하부 핀치롤(1420)을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 핀치롤(1410, 1420) 각각은 강판(10)의 폭방향(Y축방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 그리고, 상부 핀치롤(1410)은 강판(10)의 상부면과 접촉된 상태로 회전하고, 하부 핀치롤(1420)은 강판(10)의 하부면과 접촉된 상태로 회전될 수 있다.
권취기(1100)는 강판(10)을 원형 또는 두루마리 형태로 감는 수단이다. 이러한 권취기(1100)는 회전 가능하며, 강판(10)이 감기는 수단인 회전부재(1110) 및 회전부재(1110)에 회전 구동력을 제공하는 구동부(1120)를 포함할 수 있다.
가이드 장치(1300: 1300a, 1300b)는 강판(10)이 권취기(1100)로 이동될 때, 강판(10)이 그 폭방향의 어느 한쪽 방향으로 치우치거나, 강판(10)이 그 폭방향 또는 상하 방향으로 흔들리지 않도록, 강판(10)의 이동을 가이드하는 장치이다. 이러한 가이드 장치(1300)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 마련되어, 강판(10)의 폭방향(Y축방향)으로 나열 배치된다. 이때, 한 쌍의 가이드 장치(이하, 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b))는 강판(10)의 폭만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b)는 강판(10)과 마주보는 내측면이 강판(10)의 측면과 접촉될 수 있도록 이격 배치된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1가이드 장치(1300a)는 그 내측면(이하, 제1내측면)이 마주보는 강판(10)의 측면(이하, 제1측면)과 접촉되고, 제2가이드 장치(1300b)는 그 내측면(이하, 제2내측면)이 마주보는 강판(10)의 측면(이하, 제2측면)과 접촉되도록 이격 배치된다.
이러한 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b)는 압연기(100)와 권취기(1100) 사이, 보다 구체적으로 압연기(100)와 핀치롤(1400) 사이에 위치된다. 또한, 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b)는 압연기(100)에 비해 상대적으로 권취기(1100) 또는 핀치롤(1400)과 인접하게 배치된다.
강판(10)이 권취기(1100)로 이동되는데 있어서, 제1가이드 장치(1300a)와 제2가이드 장치(1300b) 사이를 통과하도록 이동한다. 이때, 강판(10) 폭방향의 양 측면인 제1 및 제2측면이 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b) 각각의 내측면과 연속적으로 접촉되면서 이동된다. 그리고, 복수의 이송롤러(1200)는 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b)의 하측에 위치되고, 강판(10)은 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b)에 비해 그 두께가 얇기 때문에, 강판(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1가이드 장치(1300a, 1300b)와 제2가이드 장치(1300b)의 사이 공간 중, 하부 영역을 통과하도록 이동될 수 있다. 이에, 강판(10)이 제1 및 제2가이드 장치(1300a, 1300b) 각각의 내측면과 접촉되도록 이동되는데 있어서, 상기 내측면 중 하부영역과 접촉되도록 이동될 수 있다. 따라서, 강판(10)과 직접 접촉되어 가이드하는 영역은 제1및 제2가이드 장치(1300a, 1300b) 각각의 내측면 중 하부영역인 것으로 설명될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 강판의 측면이 가이드 장치(1300)의 내측면과 접촉된 상태로 이동함에 따라, 가이드 장치(1300)의 내측면과 강판(10)의 측면 간의 반복적인 마찰이 일어난다. 이러한 마찰에 의해, 가이드 장치(1300)의 내측면의 일부가 파여 떨어져 나가는 또는 박리되는 파임 손상이 발생될 수 있다. 또한, 가이드 장치(1300)의 일부가 박리되는 것은 열, 수분과 같은 외부 요인에 의한 부식에 의해서도 발생될 수 있다. 이러한 파임 손상이 발생되면, 가이드 장치(1300)는 강판(10)의 치우침 이동 및 흔들림을 방지하는 기능이 저하되거나, 상실하게 된다. 이에 가이드 장치(1300)를 교체해야 한다.
또한, 가이드 장치(1300)의 내측면으로부터 떨어져 나간 조각 예컨대 칩(chip)은 강판(10) 표면에 부착될 수 있다. 그리고, 칩이 부착된 상태로 강판(10)이 권취기(1100)로 이동되어 권취되면, 제품 불량을 야기시킨다. 즉, 강판(10) 표면으로 떨어진 칩에 의해, 권취기(1100)를 통해 감긴 강판 즉, 코일 표면에 칩에 의한 마크(mark), 스크래치(scratch), 덧살이 발생되거나, 모서리(edge)가 톱날처럼 찢어지는 째귀가 발생되는 불량이 야기된다.
따라서, 실시예에서는 상술한 문제를 방지 또는 억제하기 위하여, 내마모성 및 내식성이 우수한 가이드 장치를 제공한다. 보다 구체적으로, 가이드 장치(1300)의 경도를 향상시켜 내마모성을 향상시키고, 열 및 수분에 의한 부식을 방지 또는 억제할 수 있는 가이드 장치(1300)를 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치에 대해 설명한다. 이때, 제1 및 제2가이드 장치는 동일한 구성, 특성 및 재료를 가지므로, 제1 및 제2가이드 장치를 '가이드 장치(1300)'로 통칭하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치(1300)는, 일 방향으로 연장 형성된 본체부(1310) 및 일측면이 강판(10)과 직접 접촉되도록 본체부(1310)의 외부로 노출되게 본체부(1310)에 결합되며, 본체부(1310)에 비해 높은 경도를 가지는 가이드부(1320)를 포함한다.
여기서, 본체부(1310) 및 가이드부(1320) 각각의 경도는 일반적으로 잘 알려진 로크웰 경도(Hardness Rockwell)기를 이용하여 측정된 경도이다. 더 구체적으로는, 본체부(1310) 및 가이드부(1320) 각각의 경도는 로크웰 경도기 중, C 스케일의 로크웰 경도(Hardness Rockwell C; HRC)기로 측정된 것이다. 따라서, 이하에서 서술되는 본체부(1310) 및 가이드부(1320)에 대한 경도값은 위와 같은 C 스케일의 로크웰 경도기를 이용하여 측정한 HRC 경도값이다.
본체부(1310)는 가이드 장치(1300)의 외관을 이루는 수단으로서, 복수의 이송롤러(1200)의 나열방향으로 연장된 형상이다. 그리고 본체부(1310)는, 상기 본체부(1310) 전체에 대해 탄소(C)가 0.25 중량% 이하인 저탄소강이며, 페라이트(ferrite) 조직을 가지도록 마련된다. 또한, 본체부(1310)는 그 경도가 3 내지 7, 보다 바람직하게는 5 내지 6이 되도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 본체부(1310)는 0.25 중량% 이하의 탄소(C), 0.55 중량% 이하의 규소(Si), 1.60 중량% 이하의 망간(Mn), 0.05 중량% 이하의 인(P), 0.05 중량% 이하의 황(S)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하는 저탄소강일 수 있다. 이러한 성분 조성을 가지는 본체부(1310)는 페라이트 조직을 가지는 저탄소강이며, 그 경도가 3 내지 7이다.
가이드부(1320)는 본체부(1310)에 비해 경도가 높고 내마모성 및 내식성이 우수하다. 이러한 가이드부(1320)는 본체부(1310)의 연장방향으로 연장되어, 본체부(1310)의 내부에 매설되도록 마련된다. 이때, 가이드 장치(1300)의 폭방향(Y축방향)을 기준으로 가이드부(1320)의 양 측면 중 일측면은 강판(10)과 마주보도록 본체부(1310)의 외측으로 노출되는 면으로서, 강판이 접촉되는 면(이하, 가이드면)이다. 그리고, 가이드면의 반대쪽 면인 타측면은 본체부(1310)와 연결 또는 접촉되는 면이다.
가이드부(1320)는 상술한 바와 같이, 본체부(1310)에 비해 내마모성이 우수하고, 경도가 높다. 이에, 가이드부(1320)가 강판과 직접 접촉되어 가이드할 수 있도록 본체부(1310)에 마련한다. 즉, 가이드부(1320)의 가이드면이 강판(10)의 측면과 마주볼 수 있도록 본체부(1310)에 마련한다.
이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 강판(10)이 가이드 장치(1300)의 내측면과 접촉되도록 이동되는데 있어서, 상기 내측면 중 하부영역과 접촉되도록 이동될 수 있다. 이에, 가이드면이 강판(10)의 측면과 마주볼 수 있도록, 본체부(1310) 내에서 하부영역에 위치되도록 마련될 수 있다.
가이드부(1320)는 본체부(1310)에 비해 높은 경도를 가지는데, 적어도 강판(10)과 접촉되는 가이드면의 경도가 45 이상이 되도록 마련되는 것이 바람직하다.
본체부(1310)와 가이드부(1320)는 용접방법으로 상호 결합된다. 즉, 볼트(Bolt)와 같은 물리적인 결합수단을 이용하지 않고, 용접을 통한 원자간 결합을 통해 상호 결합시킨다. 이는, 본체부(1310)와 가이드부(1320)가 물리적인 결합수단으로 결합되는 경우, 강판(10)과의 반복적인 접촉 또는 마찰에 의한 충격으로 인해 결합수단이 파손될 수 있기 때문이다. 그리고, 결합수단이 파손되는 경우 본체부(1310)와 가이드부(1320)가 분리되고, 상기 가이드부(1320)가 본체부(1310)로부터 이탈되어 대형 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 본체부(1310)와 가이드부(1320) 간을 용접방법, 보다 구체적으로 가열 과정을 포함하는 맞대기 용접(butt welding) 방법으로 결합시킨다.
또한, 가이드부(1320)를 마련하는데 있어서, 본체부(1310)와 결합 또는 접촉되는 타측면으로부터 강판(10)과 접촉되는 가이드면 방향으로 경도가 점차 증가되도록 마련한다. 다른 말로 설명하면, 타측면으로부터 가이드면 방향으로 경도가 증가되는 경도 구배를 가지도록 가이드부(1320)를 마련한다. 그리고, 가이드부(1320)는 본체부(1310)에 비해 높은 경도를 가지도록 마련되므로, 본체부(1310)의 경도를 초과하는 범위에서, 가이드면 방향으로 경도가 증가되는 경도 구배를 가지도록 마련된다.
이를 위해, 서로 다른 경도를 가지는 복수의 층이 적층되는 구조로 가이드부를 마련한다. 보다 구체적으로, 가이드부(1320)는 본체부(1310)로부터 강판(10)이 위치되는 방향으로 나열 배치된 제1층(1320a), 제2층(1320b) 및 제3층(1320c)을 포함한다. 제1층(1320a)은 본체부(1310)와 제2층(1320b) 사이에 위치하는 층이고, 제2층(1320b)은 제1층(1320a)과 제3층(1320c) 사이에 위치하는 층이며, 제3층(1320c)은 최외각층이다. 그리고, 폭방향(Y축방향)을 기준으로, 제3층(1320c) 중 강판(10)을 향하는 일측면은 본체부(1310)의 외측으로 노출되어 강판과 직접 접촉되는 가이드면이다. 이러한 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 오스테나이트(Austenite)계 조직을 가지며, 시효경화성을 가지도록 마련된다.
본체부(1310)와 제1층(1320a), 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 용접방법으로 상호 결합된다. 즉, 본체부(1310)와 제1층(1320a), 제1층(1320a)과 제2층(1320b), 제2층(1320b)과 제3층(1320c)은 상호 용접을 통해 결합된다.
이하, 용접방법으로 본체부(1310), 제1층(1320a), 제2층(1320b) 및 제3층(1320c)을 결합하는 방법에 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본체부(1310)에 내측으로 함몰된 홈을 마련한다. 이때, 홈은 본체부(1310) 폭방향의 일측이 개구된 형상으로서, 강판(10)을 향하게 될 일측이 개구된 형상이다. 그리고, 홈은 본체부(1310)의 연장방향(X축방향) 또는 강판(10)의 연장방향(X축방향)으로 연장된 형상으로 마련한다. 그리고, 제1층(1320a)을 제조하기 위한 제1소재로 이루어진 제1와이어를 마련한다. 다음으로 본체부(1310)에 제1와이어를 맞대고 전류를 흘려 불꽃을 발생시키면, 열에 의해 본체부(1310)에 제1와이어가 용융된다. 이에, 본체부(1310) 상에 제1층(1320a)이 결합되도록 마련된다(제1용접과정). 이때, 제1층(1320a)은 홈을 구획하는 본체부(1310)의 내벽면 또는 바닥면을 감싸도록 마련될 수 있다. 제1층(1320a)이 마련되면, 제2층(1320b)을 제조하기 위한 제2소재로 이루어진 제2와이어를 상기 제1층(1320a)에 맞댄다. 그리고, 위와 동일한 방법으로 열을 발생시키면, 제1층(1320a) 상에 제2층(1320b)이 결합되도록 마련된다(제2용접과정). 이때, 제2층(1320b)은 제1층(1320a) 상에 적층되도록 또는 개구를 향하는 제1층(1320a)면을 감싸도록 마련된다. 이렇게 제2층(1320b)이 마련되면, 제3층(1320c)을 제조하기 위한 제3소재로 이루어진 제3와이어를 상기 제2층(1320b)에 맞댄다. 그리고, 위와 동일한 방법으로 열을 발생시키면, 제2층(1320b) 상에 제3층(1320c)이 결합되도록 마련된다(제3용접과정). 이때, 제3층(1320c)은 제2층(1320b) 상에 적층되도록 또는 개구를 향하는 제2층(1320b)면을 감싸도록 마련된다. 이와 같은 용접을 통해, 본체부(1310)와 제1층(1320a), 제1층(1320a)과 제2층(1320b), 제2층(1320b)과 제3층(1320c) 간의 원자간 결합 또는 금속조직이 상호 결합된다.
이렇게, 용접 방법으로 상호 결합된 본체부(1310), 제1층(1320a), 제2층(1320b) 및 제3층(1320c) 간의 결합력은, 물리적인 결합수단을 이용하는 경우에 비해 외력 또는 충격에 강하다. 따라서, 강판(10)의 가이드시에 상기 강판(10)과의 반복적인 접촉 또는 마찰에 의한 충격으로 상호 분리되는 것을 방지할 수 있다.
표 1은 본체부(1310), 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)의 경도를 정리하여 나타낸 표이다.
구분 경도(HRC)
본체부 3 이상, 7 이하
제1층 29 이상, 35 미만
제2층 35 초과, 42 이하
제3층 45 이상, 52 이하
제1층(1320a) 내지 제3층(1320c)의 경도를 비교하여 설명하면, 제1층(1320a)은 본체부(1310)에 비해 경도가 높고, 제2층(1320b)은 제1층(1320a)에 비해 경도가 높으며, 제3층(1320c)은 제2층(1320b)에 비해 경도가 높다. 이때, 가이드부(1320)의 연속 배치되는 2개의 층간의 경도 차이가 20 미만(0 초과)이 되도록 마련한다. 즉, 제1층(1320a)과 제2층(1320b)간의 경도 차이, 제2층(1320b)과 제3층(1320c)간의 경도 차이가 20 미만(0 초과)이 되도록 마련한다.
이렇게 제1층(1320a)에서 제3층(1320c) 방향으로 그 경도가 크도록 마련하는데 있어서, 연속 배치된 층들간의 경도가 20 미만으로 차이가 나도록 하는 것은, 오스테나이트계 조직으로 이루어진 층들간의 용접부위 즉, 열영향부(heat affected zone; HAZ)에서 균열이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 상호 간의 경도차가 20 이상이 되도록 제1층(1320a)과 제2층(1320b)이 마련되거나, 상호 간의 경도차가 20 이상이 되도록 제2층(1320b)과 제3층(1320c)이 마련되는 경우, 오스테나이트계 조직으로 이루어진 제1층(1320a)과 제2층(1320b) 간의 용접부위 또는 제2층(1320b)과 제3층(1320c) 간의 용접부위에서, 용접 후 냉각시에 마르텐사이트(Martensite)로의 상변태가 일어남에 따라 균열이 발생될 수 있다. 그리고 이는 가이드 장치(1300)의 파손 및 수명을 단축시키는 요인이 된다.
그리고, 본체부(1310)와 제1층(1320a) 간에는 마르텐사이트로의 상변태로 인한 균열이 발생되지 않는다. 즉, 본체부(1310)는 페라이트 조직을 가지고, 제1층(1320a)은 오스테나이트 조직을 가짐에 따라, 본체부(1310)와 제1층(1320a)이 용접된 후 냉각될 때, 본체부(1310)와 제1층(1320a) 간의 용접부위에 마르텐사이트(Martensite)로의 상변태가 일어나지 않거나, 거의 일어나지 않는다. 따라서, 용접부위에서 마르텐사이트로의 상변태로 인한 균열이 발생되지 않는다. 또한, 오스테나이트계 시효경화성 재료로 마련된 제1층(1320a)은 경도가 높으면서도, 우수한 또는 높은 연신율을 가진다. 따라서, 높은 연신율을 가지는 제1층(1320a)에 의해, 본체부(1310)와 제1층(1320a)간의 용접부위에 균열이 발생하는 것을 억제 방지할 수 있다.
강판(10)과 접촉되는 제3층(1320c)은 그 경도가 45 이상, 바람직하게는 45 내지 52(45 이상, 52 이하)로 마련한다. 한편, 제3층(1320c)의 경도가 45 미만일 경우, 강판(10)과의 접촉에 의한 마찰에 의해 일부가 떨어져 나가는 또는 탈락되는 파임 손상이 발생될 수 있다. 그리고, 강판(10)과의 마찰에 의한 손상을 방지 또는 억제하기 위해 제3층(1320c)이 가져야 하는 경도는 45 이상의 범위에서 52 이하이면 충분하다. 즉, 제3층(1320c)의 경도가 52를 초과하는 범위에서 증가되는 경우, 마찰에 의한 파임 손상을 억제하는 효과가 미미할 수 있다. 따라서, 제3층의 경도가 45 이상, 52 이하가 되도록 마련한다.
상술한 바와 같이 제3층(1320c)은 그 경도가 45 이상, 52 이하이다. 그리고, 본체부(1310)와 제3층(1320c) 사이에 마련되는 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)은 본체부(1310)의 경도와 제3층(1320c)의 경도 사이의 경도값을 가지도록 마련된다. 즉, 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)은 25 초과, 45 미만의 경도를 가지도록 마련된다.
이때, 제1층(1320a)은 본체부(1310)에 비해 경도가 높고, 제2층(1320b)에 비해 경도가 낮게 마련된다. 그리고, 제2층(1320b)은 제1층(1320a)에 비해 경도가 높고, 제3층(1320c)에 비해 경도가 낮으면서, 제1층(1320a)과 경도 차이가 20 미만, 제3층(1320c)과 경도 차이가 20 미만이 되도록 마련된다. 보다 구체적으로, 제1층(1320a)은 그 경도가 29 이상, 35 미만, 제2층(1320b)은 그 경도가 35 초과, 42 이하가 되도록 마련될 수 있다.
가이드부(1320) 즉, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 본체부(1310)와 상이한 조직인 오스테나이트(Austenite)계 조직을 가지며, 시효경화성을 가지도록 마련된다. 가이드부(1320)가 가지는 시효경화성은 자연시효가 아닌 인공시효에서의 시효경화성을 의미하는 것이다. 즉, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 예컨대, 충격, 마찰 등이 가해지면 그 경도가 상승하는 시효경화성을 가진다. 보다 구체적으로, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 외부 요인이 가해지기 전에는 오스테나이트계인 상태로 있다가, 충격, 마찰, 열 등이 가해지면 조직간이 치밀해지는 또는 조직간의 결합력이 증가되는 상변태, 예를들어 마르텐사이트(Martensite)로의 상변태가 일어나는 조성을 가지도록 마련된다.
이를 위해, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각은 몰리브덴(Mo)을 포함하도록 마련될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각은 망간(Mn)을 포함하도록 마련될 수 있다. 이때, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 몰리브덴(Mo) 및 망간(Mn) 중 적어도 하나의 함량이 서로 다를 수 있다. 예컨대, 제1층(1320a)에 비해 제2층(1320b)의 몰리브덴(Mo)의 함량이 높고, 제2층(1320b)에 비해 제3층(1320c)의 몰리브덴(Mo)의 함량이 높게 마련될 수 있다.
그리고, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 탄소(C), 규소(Si), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe)을 포함하도록 마련될 수 있다. 이때, 탄소(C), 규소(Si), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 중 적어도 하나의 함량이 서로 다르게 마련될 수 있다.
이하, 가이드부 또는 제1 내지 제3층의 성분 조성 함량을 설명하는데 있어서, '최대값 내지 최소값'으로 표현되는 것은, '최대값 이상, 최소값 이하'의 의미이다.
제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)의 성분 조성에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은, 0.05 내지 0.15 중량%의 탄소(C), 0.1 내지 0.85 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.6 내지 0.75 중량%의 규소(Si), 1.2 내지 7.5 중량%의 망간(Mn), 13.0 내지 20.0 중량%의 크롬(Cr), 3.0 내지 9.5 중량%의 니켈(Ni)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하도록 마련될 수 있다. 이때, 몰리브덴(Mo)은 상술한 범위 내에서, 제1층(1320a)에 비해 제2층(1320b)의 함량이 높고, 제2층(1320b)에 비해 제3층(1320c)의 함량이 높게 마련된다. 또한, 제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은, 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 중 적어도 하나의 함량이 서로 다르게 마련될 수 있고, 상술한 범위 내에서 다르게 조정될 수 있다.
오스테나이트계 시효경화성 특성을 가지는 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)에 충격, 마찰 등이 가해지면 그 경도가 상승한다. 즉, 오스테나이트계 시효경화성 특성을 가지는 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)을 포함하는 가이드부(1320)를 가이드 장치(1300)에 적용시켜, 강판(10)을 이동시키면, 강판(10)으로부터 가이드부(1320)로 충격 또는 열이 가해진다. 이때, 가이드부(1320)의 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)은 강판(10)으로부터 가해진 충격 또는 열에 의해 그 경도가 더 상승한다. 즉, 가이드 장치(1300)에 적용되기 전 또는 강판(10)을 가이드하기 전에 비해, 가이드 장치(1300)에 적용되어 강판(10)을 가이드하기 시작한 후에 경도가 높다.
제1 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각의 성분 조성에 대한 구체적인 설명은 이후에 다시 하기로 한다.
도 3을 참조하면, 가이드부(1320)는 본체부(1310)의 연장방향(X축방향)으로 상하방향 길이 즉, 두께(T)가 일정하도록 마련된다. 이를 위해, 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)의 두께(T1, T2, T3)가 일정하도록 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본체부(1310)의 연장방향(X축방향)으로 제1층(1320a)의 두께(T1)가 일정하고, 제2층(1320b)의 두께(T2)가 일정하며, 제3층(1320c) 두께(T3)가 일정할 수 있다.
그리고, 제3층(1320c)의 두께(T3)는 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)의 두께(T1, T2)에 비해 두껍게 마련될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)의 두께(T1, T2)는 제3층(1320c)의 두께(T3)에 비해 작게 마련될 수 있다. 이렇게 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)의 두께(T1, T2)가 제3층(1320c)에 비해 작게 마련될 수 있는 것은, 제3층(1320c)은 강판(10)과 직접 접촉되어 마찰이 일어나는 층이지만, 본체부(1310)와 제3층(1320c) 사이에 마련된 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)은 결합 또는 경도 차이를 줄이는 것이 주 목적인 층이기 때문이다.
또한, 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각은 그 폭방향(Y축방향)의 길이(이하, 폭(W1, W2, W3))가 10mm 이상, 보다 바람직하게는 10mm 이상, 15mm 이하로 마련된다.
한편, 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각의 폭(W1, W2, W3)이 10mm 미만인 경우, 강판의 이동시에 반복적으로 가해지는 충격 및 마찰 등에 의해 국부적인 박리가 발생되거나, 열, 수분등에 의한 산화부식에 의해 국부적인 박리가 발생될 수 있다. 그리고, 시효경화성을 특성을 가지는 오스테나이트 조직의 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)을 마련하는데 있어서, 그 폭이 증가할 수록 비용이 증가된다. 그리고, 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각의 폭(W1, W2, W3)이 10mm 이상, 15mm 이하일 때, 충분한 경도, 내식성 특성을 가진다. 따라서 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c)의 폭(W1, W2, W3)을 15mm를 초과하도록 크게 마련할 필요가 없다.
그리고, 제3층(1320c)의 폭(W3)은 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)에 비해 클 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)의 폭(W1, W2)은 제3층(1320c)의 폭(W3)에 비해 작게 마련될 수 있다. 이때, 상술한 폭 범위인 10mm 이상, 15mm 이하의 범위에서, 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)의 폭(W1, W2)이 제3층(1320c)에 비해 작게 마련될 수 있다.
제1층(1320a) 및 제2층(1320b)의 폭(W1, W2)이 제3층(1320c)에 비해 작게 마련될 수 있는 것은, 제3층(1320c)은 강판(10)과 직접 접촉되어 마찰이 일어나는 층이지만, 본체부(1310)와 제3층(1320c) 사이에 마련된 제1층(1320a) 및 제2층(1320b)은 결합 또는 경도 차이를 줄이는 것이 주 목적인 층이기 때문이다.
도 4는 실시예의 변형예에 따른 가이드 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
상술한 실시예에서는 본체부(1310)의 연장방향(X축방향)으로 가이드부(1320)의 두께(T)가 일정하게 마련되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 가이드부(1320)는 도 4와 같이 권취기(1100)와 가까워질수록 그 두께(T)가 감소하도록 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각은 권취기(1100)와 가까워질수록 그 두께(T1, T2, T3)가 감소하도록 마련될 수 있다.
한편, 강판(10)이 권취기(1100)와 가까워질수록 상하 방향으로의 흔들림 폭이 감소하고, 점점 안정적으로 이동하게 된다. 이에, 권취기(1100)와 가까워질수록 두께(T)가 감소하도록 가이드부(1320)를 마련하는 경우, 가이드부(1320)를 제조하기 위한 재료 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
제1층(1320a), 제2층(1320b), 제3층(1320c)은 서로 다른 성분 조성을 가지며, 이하에서는, 실시예에 따른 제1층 내지 제3층(1320a 내지 1320c) 각각의 조성에 대해 상세히 설명한다.
<제1층>
제1층(1320a)은 본체부(1310)와 제2층(1320b) 사이에 위치되는 층으로, 그 경도는 본체부(1310)에 비해 높고 제2층(1320b)에 비해서는 낮다. 그리고, 제1층(1320a)은 그 경도가 29 이상, 35 미만, 바람직하게는 33 이상, 34 이하가 되도록 마련될 수 있다.
제1층(1320a)은 본체부(1310)와의 용접부위에서의 균열이 발생하는 것을 방지 또는 억제한다. 즉, 오스테나이트계 시효경화성 재료로 마련된 제1층(1320a)은 경도가 높으면서도, 우수한 또는 높은 연신율을 가진다. 따라서, 높은 연신율을 가지는 제1층(1320a)에 의해, 본체부(1310)와 제1층(1320a)간의 용접부위에 균열이 발생하는 것을 억제 방지할 수 있다. 또한, 본체부(1310)는 페라이트 조직을 가지고, 제1층(1320a)은 오스테나이트 조직을 가짐에 따라, 본체부(1310)와 제1층(1320a)이 용접된 후 냉각될 때, 본체부(1310)와 제1층(1320a) 간의 용접부위 즉, 열영향부(heat affected zone; HAZ)에 마르텐사이트(Martensite)로의 상변태가 일어나지 않거나, 거의 일어나지 않는다. 따라서, 용접부위에서 마르텐사이트로의 상변태로 인한 균열 및 조각형태로 탈락되는 스폴링(spalling)을 발생을 방지할 수 있다.
또한, 제1층(1320a)은 용접이 종료된 후 냉각될 때, 제1층(1320a)과 제2층(1320b)간의 용접부위에서의 상변태에 의한 균열이 발생되거나, 조각 형태로 탈락되는 스폴링(spalling)이 발생되는 것을 방지 또는 억제한다. 즉, 제1층(1320a)과 제2층(1320b)간의 용접부위의 조직이 마르텐사이트(Martensite) 조직으로 변태하는 것을 방지하여, 용접부위의 균열 및 스폴링 발생을 방지한다.
제1층(1320a)은, 기본 성분(이하, 제1원료)인 철(Fe) 및 제1원료 외의 성분이며, 제1원료에 비해 낮은 함량으로 함유되는 성분(제2원료)을 포함한다. 여기서, 기본 성분이란, 각 층을 구성하는 구성 성분 중, 가장 다량 포함되어 있는 성분을 의미한다. 이때, 제2원료는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 질소(N) 및 티타늄(Ti)을 포함한다.
표 2는 실시예에 따른 제1층(1320a)을 구성하는 성분 조성 중, 제1원료인 철(Fe)을 제외한 제2원료의 성분 함량을 나타낸 표이다.
탄소(C) 규소(Si) 망간(Mn) 크롬(Cr) 니켈(Ni) 몰리브덴(Mo) 질소(N) 티타늄(Ti)
함량(중량%) 0.08~ 0.15 0.65~
0.75		 5.5~
6.5		 19.0~ 20.0 8.9~
9.3		 0.1~
0.2		 0.03~ 0.06 0.03~ 0.07
표 2를 참조하면, 제1층(1320a) 전체에 대해, 탄소(C)는 0.08 내지 0.15 중량%, 규소(Si)는 0.65 내지 0.75 중량%, 망간(Mn)은 5.5 내지 6.5 중량%, 크롬(Cr)은 19.0 내지 20.0 중량%, 니켈(Ni)은 8.9 내지 9.3 중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.1 내지 0.2 중량%, 질소(N)는 0.03 내지 0.06 중량%, 티타늄(Ti)은 0.03 내지 0.07 중량%로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
각 성분에 대해, 보다 바람직한 범위로 다시 설명하면, 탄소(C)는 0.1 중량% 초과, 0.15 중량% 이하, 규소(Si)는 0.65 중량% 이상, 0.68 중량% 이하, 망간(Mn)은 6.12 중량% 초과, 6.2 중량% 이하, 크롬(Cr)은 19.0 내지 19.3 중량%, 니켈(Ni)은 9.0 내지 9.1 중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.10 중량% 이상, 0.11 중량% 미만, 질소(N)는 0.03 중량% 이상, 0.04 중량% 미만, 티타늄(Ti)은 0.03 중량% 이상, 0.04 중량% 미만으로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
탄소(C)는 경도를 향상시키고, 크롬카바이드(Cr23C6)의 생성에 의한 용접부위의 균열을 방지하는 것으로, 제1층(1320a)에는 탄소(C)가 0.08 내지 0.15 중량%로 포함된다. 한편, 탄소(C)가 0.08 중량% 미만인 경우, 제1층(1320a)의 경도가 본체부(1310)에 비해 낮거나, 제2층(1320b)과의 경도 차이가 20 이상으로 크게 날 수 있다. 또한, 탄소(C)가 0.15 중량%를 초과하도록 큰 경우, 제2층(1320b)과의 용접부위에 크롬카바이드(Cr23C6)의 생성에 의한 균열이 생성될 수 있다.
규소(Si)는 고온의 열에 의해 산화 즉, 부식되는 것을 방지하고, 연신율을 향상시키는 것으로, 제1층(1320a)에는 규소(Si)가 0.65 내지 0.75 중량%로 포함된다. 그런데, 규소(Si)가 0.65 중량% 미만인 경우, 고온에서의 산화를 방지하는 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 규소(Si)가 0.75 중량%를 초과하는 경우 연신율이 급격하게 감소될 수 있다. 연신율이 낮은 경우 강판(10)의 이동시에 가이드 장치(1300)에 가해지는 충격을 흡수하는 완충 능력이 낮아, 외부 충격에 의한 균열이 발생될 수 있다.
망간(Mn)은 시효경화성을 가지도록 하는 성분으로서, 탄소(C)와 함께 경도를 향상시킨다. 이러한 망간(Mn)은 제1층(1320a)에 5.5 내지 6.5 중량%로 포함된다. 한편, 망간(Mn)이 5.5 중량% 미만인 경우, 제1층(1320a)의 경도가 본체부(1310)에 낮거나, 제2층(1320b)과 경도차가 20 이상일 수 있다. 또한, 망간(Mm)의 함량이 6.5 중량%를 초과하는 경우, 연신율이 너무 낮아 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하는 완충 능력이 낮아 균열이 발생될 수 있다.
크롬(Cr)은 내식성을 향상시키는 성분, 특히 고온에서의 산화를 방지하는 성분으로서, 제1층(1320a)에는 크롬(Cr)이 19.0 내지 20.0 중량%로 포함된다. 제1층(1320a)에 있어서, 크롬(Cr)이 19.0 중량% 미만인 경우, 고온에서의 산화를 방지하는 효과가 미미할 수 있다. 반대로 크롬(Cr)의 함량이 20.0 중량%를 초과하는 경우, 연신율이 낮은 문제가 있다.
니켈(Ni)은 조직을 미세화시켜 그 경도를 향상시킬 수 있으며, 제1층(1320a)에는 8.9 내지 9.3 중량%로 포함된다. 그런데, 니켈(Ni)의 함량이 8.9 중량% 미만인 경우, 경도 향상 효과가 미미할 수 있고, 9.3 중량%를 초과하는 경우 연신율이 낮을 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 시효경화성을 가지도록 하고, 경도를 향상시키는 성분으로서, 동일 함량을 기준으로 니켈(Ni)에 비해 약 10배 이상의 경도 향상 효과가 있다. 이러한 몰리브덴(Mo)은 제1층(1320a)에 0.1 내지 0.2 중량%로 함유된다. 한편, 몰리브덴(Mo)이 0.1 중량% 미만인 경우 제1층(1320a)의 경도가 본체부에 비해 낮거나, 제2층과의 경도 차가 20 이상일 수 있다. 그리고, 몰리브덴(Mo)이 0.2 중량%를 초과하는 경우, 몰리브덴(Mo)에 의해 경도가 증가되는 효과가 미미할 수 있다.
질소(N)는 극히 미량으로도 강의 기계적 성질에 큰 영향을 미치는데, 특히 인장강도 및 항복강도를 크게 증가시키고, 연신율을 저하시킨다. 이러한 질소(N)는 제1층(1320a)에 0.03 내지 0.06 중량%로 포함될 수 있다.
티타늄(Ti)은 결정립을 미세화시켜 경도 향상에 기여할 수 있다. 이러한 티타늄(Ti)은 제1층(1320a)에 0.03 내지 0.07 중량%로 포함될 수 있다.
<제2층>
이하, 제2층(1320b)에 대해 설명한다.
제2층(1320b)은 제1층(1320a)과 제3층(1320c) 사이에 위치되며, 그 경도는 제1층(1320a)에 비해 높고 제3층(1320c)에 비해 낮다. 그리고, 제2층(1320b)은 그 경도가 35 초과, 42 이하, 바람직하게는 40 내지 42가 되도록 마련된다.
제2층(1320b)은 용접이 종료된 후 냉각될 때, 제1층(1320a)과 제2층(1320b) 간의 용접 부위 및 제2층(1320b)과 제3층(1320c)간의 용접부위에서의 상변태에 의한 균열이 발생되거나, 조각 형태로 탈락되는 스폴링이 발생되는 것을 방지 또는 억제한다. 즉, 제2층(1320b)은 용접 종료 후 냉각될 때, 제1층(1320a)과의 용접부위 및 제3층(1320c)과의 용접부위가 마르텐사이트(Martensite) 조직으로 변태하는 것을 방지하여, 상기 용접부위의 균열 및 스폴링 발생을 방지한다
이러한 제2층(1320b)은, 기본 성분 원료 즉, 제1원료인 철(Fe) 및 제1원료 외의 성분이며, 제1원료에 비해 낮은 함량으로 함유되는 제2원료를 포함한다. 이때, 제2원료는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 바나듐(V)을 포함한다. 그리고, 제2원료는 미량의 질소(N), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 네오븀(Nb)을 더 포함할 수 있다.
표 3은 실시예에 따른 제2층(1320b)을 구성하는 성분 조성 중, 제1원료인 철(Fe)을 제외한 제2원료의 성분 함량을 나타낸 표이다.
탄소(C) 규소(Si) 망간(Mn) 크롬(Cr) 니켈(Ni) 몰리브덴(Mo) 코발트(Co) 바나듐(V)
함량(중량%) 0.05~
0.07 		0.6~
0.7		 1.2~
1.4		 13.0~
14.0		 3.0~
3.5		 0.6~
0.7		 0.95~ 1.1 0.45~ 0.60
표 3을 참조하면, 제2층(1320b) 전체에 대해, 탄소(C)가 0.05 내지 0.07 중량%, 규소(Si)가 0.6 내지 0.7 중량%, 망간(Mn)이 1.2 내지 1.4 중량%, 크롬(Cr)이 13.0 내지 14.0 중량%, 니켈(Ni)이 3.0 내지 3.5 중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.6 내지 0.7 중량%, 코발트(Co)가 0.95 내지 1.1 중량%, 바나듐(V)이 0.45 내지 0.6 중량% 로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
각 성분에 대해, 보다 바람직한 범위로 다시 설명하면, 탄소(C)가 0.065 내지 0.07 중량%, 규소(Si)가 0.60 내지 0.63 중량%, 망간(Mn)이 1.3 내지 1.4 중량%, 크롬(Cr)이 13.6 내지 14.0 중량%, 니켈(Ni)이 3.1 내지 3.2 중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.65 중량% 초과, 0.7 중량% 이하, 코발트(Co)가 1.05 내지 1.1 중량%, 바나듐(V)이 0.45 내지 0.47 중량%로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
그리고, 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 바나듐(V) 각각이 상술한 함량으로 포함되고, 질소(N), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 네오븀(Nb) 각각이 미량 예컨대 0.01 중량% 이하로 더 포함될 수 있고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
제2층(1320b)에는 탄소(C)가 0.05 내지 0.07 중량%로 포함되어, 경도를 향상시키고 용접부위의 균열을 방지한다. 이때, 탄소(C)가 0.05 중량% 미만인 경우, 제2층(1320b)의 경도가 제1층(1320a)에 비해 낮거나, 제3층(1320c)과의 경도 차이가 20 이상으로 크게 발생될 수 있다. 반대로, 탄소(C)가 0.07 중량%를 초과하는 경우, 제1층(1320a) 및 제3층(1320c)과 제2층(1320b) 간의 용접부위 각각에 크롬카바이드(Cr23C6)의 생성에 의한 균열이 생성될 수 있다.
규소(Si)는 제2층(1320b)에 0.6 내지 0.7 중량%로 포함되어, 고온에서의 산화를 방지한다. 한편, 규소(Si)가 0.6 중량% 미만인 경우, 고온에서의 산화를 방지하는 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 규소(Si)가 0.7 중량%를 초과하는 경우 연신율이 낮아, 외부로부터 가해지는 충격에 균열이 발생될 수 있다.
망간(Mn)은 1.2 내지 1.4 중량%로 포함되며, 제2층(1320b)이 시효경화성을 가지도록 하고, 경도를 향상시킨다. 한편, 망간(Mn)이 1.2 중량% 미만인 경우, 제2층(1320b)의 경도가 제1층(1320a)에 낮을 수 있고, 제3층(1320c)과의 경도 차이가 20 이상으로 크게 날 수 있다. 또한, 망간(Mm)의 함량이 1.4 중량%를 초과하는 경우, 연신율이 낮아 외부 충격으로 인한 균열이 발생될 수 있다.
크롬(Cr)은 제2층(1320b)에 13.0 내지 14.0 중량%로 포함되어, 제2층(1320b)이 고온에서 산화되는 것을 방지한다. 그런데, 크롬(Cr)이 13.0 중량% 미만으로 포함되는 경우, 고온에서의 산화를 방지하는 효과가 미미할 수 있고, 크롬(Cr)의 함량이 14.0 중량%를 초과하는 경우, 연신율이 낮아 외부 충격으로 인한 균열이 발생될 수 있다.
니켈(Ni)은 3.0 내지 3.5 중량%로 포함되어, 조직을 미세화시켜 경도를 향상시킬 수 있다. 한편, 니켈(Ni)의 함량이 3.0 중량% 미만인 경우, 경도 향상 효과가 미미할 수 있고, 3.5 중량%를 초과하는 경우 낮은 연신율을 가질 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 제2층(1320b)에 0.6 내지 0.7 중량% 함량으로 포함되어, 시효경화성 특성을 가지도록 하고, 경도를 향상시킨다. 이때, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.6 중량% 미만인 경우 제2층(1320b)의 경도가 제1층(1320a)에 비해 낮거나, 제3층(1320c)과의 경도 차이가 20 이상으로 크게 날 수 있다. 그리고, 몰리브덴(Mo)이 0.7 중량%를 초과하는 경우, 몰리브덴(Mo)에 의해 경도가 증가되는 효과가 미미할 수 있다.
코발트(Co)는 강의 고온 강도를 향상시키는 것으로, 0.95 내지 1.1 중량%로 포함될 수 있다. 한편, 코발트(Co)가 0.95 중량% 미만으로 함유되는 경우, 고온 강도 향상 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 코발트(Co)가 1.1 중량%를 초과하는 경우, 코발트(Co)에 의해 경도가 감소될 수 있다.
바나듐(V)은 석출물 형성에 의해 강도를 향상시키는 역할을 하는 것으로, 바나듐은 0.45 내지 0.60 중량%로 포함될 수 있다. 한편, 바나듐(V)이 0.45 중량% 미만이거나. 0.60 중량% 초과하는 경우 강도 향상 효과가 미미할 수 있다.
<제3층>
이하, 제3층(1320c)에 대해 설명한다.
제3층(1320c)은 최외각에 위치되도록 제2층(1320b)의 외측에 위치되며, 강판(10)과 직접 접촉되는 층이다. 제3층(1320c)은 그 경도가 제2층(1320b)에 비해 높으며, 제3층(1320c)의 경도는 45 이상, 52 이하, 바람직하게는 49 이상, 52 이하일 수 있다. 제3층(1320c)은 용접이 종료된 후 냉각될 때, 제2층(1320b)과의 용접부위에 균열이 발생되거나, 조각 형태로 탈락되는 스폴링이 발생되는 것을 방지한다. 즉, 제3층(1320c)은 용접 종료 후 냉각될 때, 제2층(1320b)과의 용접부위가 마르텐사이트(Martensite) 조직으로 변태하는 것을 방지하여, 상기 용접부위의 균열 및 스폴링 발생을 방지한다
이러한 제3층(1320c)은, 기본 성분 원료 즉, 제1원료인 철(Fe) 및 제1원료 외의 성분이며, 제1원료에 비해 낮은 함량으로 함유되는 제2원료를 포함한다. 이때, 제2원료는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 바나듐(V)을 포함한다. 그리고, 제2원료는 미량의 질소(N), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 붕소(B)를 더 포함할 수 있다.
표 4는 실시예에 따른 제3층(1320c)을 구성하는 성분 조성 중, 제1원료인 철(Fe)을 제외한 제2원료의 성분 함량을 나타낸 표이다.
탄소(C) 규소(Si) 망간(Mn) 크롬(Cr) 니켈(Ni) 몰리브덴(Mo) 바나듐(V)
함량(중량%) 0.09~
0.15		 0.65~ 0.75 6.5~
7.5		 19.0~
20.0		 8.9~
9.5 		0.75~
0.85		 0.3~
0.5
표 4를 참조하면, 제3층(1320c) 전체에 대해, 탄소(C)는 0.09 내지 0.15 중량%, 규소(Si)는 0.65 내지 0.75 중량%, 망간(Mn)은 6.5 내지 7.5 중량%, 크롬(Cr)은 19.0 내지 20.0 중량%, 니켈(Ni)은 8.9 내지 9.5 중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.75 내지 0.85 중량%, 바나듐(V)은 0.3 내지 0.5 중량%로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
각 성분에 대해, 보다 바람직한 범위로 다시 설명하면, 탄소(C)는 0.11 중량% 초과, 0.13 중량% 이하, 규소(Si)는 0.70 중량% 이상, 0.72 중량% 미만, 망간(Mn)은 6.7 내지 7.0 중량%, 크롬(Cr)은 19.5 중량% 초과, 19.7 중량% 미만, 니켈(Ni)은 8.9 내지 9.0 중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.83 중량% 초과, 0.85 중량% 이하, 바나듐(V)은 0.40 내지 0.45 중량%로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
그리고, 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 바나듐(V) 각각이 상술한 함량으로 포함되고, 질소(N), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 붕소(B) 각각이 미량 예컨대 0.01 중량% 이하로 더 포함될 수 있고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
제3층(1320c)에는 탄소(C)가 0.09 내지 0.15 중량%로 포함되어, 경도를 향상시키고 용접부위의 균열을 방지한다. 이때, 탄소(C)가 0.09 중량% 미만인 경우, 제3층(1320c)의 경도가 제2층(1320b)에 비해 낮거나, 그 경도가 45 미만으로 낮을 수 있다. 반대로, 탄소(C)가 0.15 중량%를 초과하는 경우, 제2층(1320b)과의 용접부위에 크롬카바이드(Cr23C6)의 생성에 의한 균열이 생성될 수 있다.
규소(Si)는 제3층에 0.65 내지 0.75 중량%로 포함되어, 고온에서의 산화를 방지한다. 그런데, 규소(Si)가 0.65 중량% 미만인 경우, 고온에서의 산화를 방지하는 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 규소(Si)가 0.75중량%를 초과하는 경우 연신율이 낮아, 외부로부터 가해지는 충격에 균열이 발생될 수 있다.
망간(Mn) 6.5 내지 7.5 중량%로 포함되어, 제3층(1320c)이 시효경화성을 가지도록 하고, 경도를 향상시킨다. 한편, 망간(Mn)이 6.5 중량% 미만인 경우, 제3층(1320c)의 경도가 제2층(1320b)에 낮거나, 그 경도가 45 미만으로 낮을 수 있다. 또한, 망간(Mm)의 함량이 7.5 중량%를 초과하는 경우, 연신율이 낮아 외부 충격으로 인한 균열이 발생될 수 있다.
크롬(Cr)은 제3층(1320c)에 19.0 내지 20.0 중량%로 포함되어, 제3층(1320c)이 고온에서 산화되는 것을 방지한다. 그런데, 크롬(Cr)이 19.0 중량% 미만으로 포함되는 경우, 고온에서의 산화를 방지하는 효과가 미미할 수 있고, 크롬(Cr)의 함량이 20.0 중량%를 초과하는 경우, 연신율이 낮아 외부 충격으로 인한 균열이 발생될 수 있다.
니켈(Ni) 8.9 내지 9.5 중량%로 포함되어, 조직을 미세화시켜 경도를 향상시킨다. 한편, 니켈(Ni)의 함량이 8.9 중량% 미만인 경우, 경도 향상 효과가 미미할 수 있고, 9.5 중량%를 초과하는 경우 낮은 연신율을 가질 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 제3층(1320c)에 0.75 내지 0.85 중량% 함량으로 포함되어, 시효경화성 특성을 가지도록 하고, 경도를 향상시킨다. 이때, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.75 중량% 미만인 경우 제3층의 경도가 제2층에 비해 낮거나, 45 미만의 낮은 경도를 가질 수 있다. 그리고, 몰리브덴(Mo)이 0.85 중량%를 초과하는 경우, 몰리브덴(Mo)에 의해 경도가 증가되는 효과가 미미할 수 있다.
바나듐(V) 석출물 형성에 의해 강도를 향상시키는 역할을 하는 것으로, 바나듐은 0.3 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 한편, 바나듐(V)이 0.3 중량% 미만이거나. 0.5 중량%를 초과하는 경우 강도 향상 효과가 미미할 수 있다.
이하, 표 5 내지 표 10을 참조하여, 실험예들에 따른 조성으로 제조된 제1층 내지 제3층 각각의 특성에 대해 설명한다.
표 5는 제1 내지 제5 실험예에 따른 제1층의 성분 조성을 나타낸 것이고, 표6은 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층의 특성을 정리하여 나타낸 것이다.
실험을 위하여, 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층 시편을 마련한다. 이때, 제1 내지 제5실험예 각각의 제1층 시편을 복수개 마련하였다. 그리고 시편의 개수는 6개로 동일하게 하였다.
그리고, 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층 시편에 대한 경도(HRC 경도), 내마모량, 마모 현상, 강판에 결함 발생 여부, 내식성 상태 및 시효경화성 발생 여부를 확인하였다.
경도는 C 스케일의 로크웰 경도(Hardness Rockwell C; HRC)기로 측정한 것이다. 그리고 표 6에서 제1 내지 제5실험예에 따른 경도는 평균값이다. 예를들어 설명하면, 제1실험예에 따른 제1층 시편을 6개를 마련하고, 6개의 제1층 시편의 경도를 각기 측정한 후 이들의 평균값을 표 6에 나타낸 것이다.
내마모량의 측정 방법은 아래와 같다. 먼저 제1층 시편을 회전시키고, 회전되는 제1층 시편 표면에 세라믹 볼을 접촉시킨다. 그러면, 제1층 시편 표면과 세라믹 볼 간의 마찰에 의해 상기 시편이 마모된다. 이후, 제1층 시편 표면의 높이 변화(depth-profile)를 측정하고, 이 표면 높이 변화를 표면(depth=0)을 기준으로 적분하여 정량적인 마모량을 산출한 것이다. 표 6에서 제1 내지 제5실험예에 따른 내마모량은 평균값이다. 예를들어 설명하면, 제1실험예에 따른 제1층 시편을 6개를 마련하고, 6개의 제1층 시편 각각에 대해 상술한 바와 같은 방법으로 마모량을 산출하고, 이들의 평균값을 표 6에 나타낸 것이다.
또한, 마모 현상은 강판과 동일한 조성 및 경도를 가지는 금속 판재를 이용하여 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층 시편을 마모시킨 후, 각 제1층 시편으로부터 그 일부분이 떨어져 나가는 형태를 의미한다. 표 6에서 띠형 칩(chip)은 제1층 시편으로부터 떨어져 나가는 형태가 띠형의 덩어리라는 의미이며, 미세분말형이란, 덩어리 형태가 아닌 미세입자 또는 분진 형태로 떨어져 나가는 것을 의미한다.
내식성의 평가 방법은 아래와 같다. 먼저, 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층 시편을 연마한 후, 염수(salt water)를 분무한다. 이후, 제1층 시편에 발생된 녹(rust) 면적이 시편 전체 면적의 10% 이하인 경우 양호, 10%를 초과하는 경우 불량으로 평가하였다.
시효경화성에 대해서는 아래와 같은 방법으로 평가하였다. 먼저, 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층 시편으로, 5Kg의 물체를 100mm 높이에서 떨어뜨리는 타격을 20회 실시하였다. 그리고, 72시간 후에 제1층 시편의 경도가 증가하였는지를 확인한 뒤, 경도가 증가한 경우를 양호, 경도의 변화가 없는 경우를 불량으로 평가하였다.
강판에 결함 발생 여부는, 제1 내지 제5실험예에 따른 제1층을 적용시켜 가이드 장치(1300)를 마련하고, 마련된 가이드 장치(1300)를 권취설비(1000)에 적용시켰을 때, 권취기(1100)에 감긴 강판(10) 즉 코일에 결함이 발생되었는지 여부를 정리한 것이다.

 탄소(C) 함량(중량%) 규소(Si) 함량(중량%) 망간(Mn함량(중량%)) 크롬(Cr) 함량(중량%) 니켈(Ni) 함량(중량%) 몰리브덴(Mo) 함량(중량%) 질소(N) 함량(중량%) 티타늄(Ti) 함량(중량%)
제1실험예 0.25 0.45 1.40 - - - - -
제2실험예 0.09 0.72 6.05 19.65 9.20 0.12 0.05 0.05
제3실험예 0.08 0.70 6.12 19.85 9.30 0.13 0.06 0.06
제4실험예 0.12 0.65 6.15 19.10 9.05 0.10 0.03 0.03
제5실험예 0.10 0.69 5.80 19.40 8.90 0.11 0.04 0.04
표 5에서 제2 내지 제5실험예는 실시예에 따른 제1층의 성분 조성을 가진다. 즉, 제2 내지 제5실험예는 탄소(C)가 0.08 내지 0.15 중량%, 규소(Si)가 0.65 내지 0.75 중량%, 망간(Mn)이 5.5 내지 6.5 중량%, 크롬(Cr)이 19.0 내지 20.0 중량%, 니켈(Ni)이 8.9 내지 9.3 중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.1 내지 0.2 중량%, 질소(N)가 0.03 내지 0.06 중량%, 티타늄(Ti)이 0.03 내지 0.07 중량%로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함한다.
하지만, 제1실험예는 실시예에 따른 제1층 성분 조성을 가지지 않는다. 즉, 탄소(C)는 0.15 중량%를 초과하고, 규소(Si)는 0.65 중량% 미만, 망간(Mn)은 5.5 중량% 미만이며, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 질소(N) 및 티타늄(Ti)을 포함하지 않는다.
경도(HRC) 내마모량
(1×10-13m3/m)		 마모 현상 강판에 결함 발생 여부 내식성 시효경화성
제1실험예 9.75 850 띠형의 칩 결함 발생 불량 불량
제2실험예 32.15 650 미세 분말형 미발생 양호 양호
제3실험예 30.4 660 미세 분말형 미발생 양호 양호
제4실험예 33.85 610 미세 분말형 미발생 양호 양호
제5실험예 32.75 630 미세 분말형 미발생 양호 양호
표 6을 참조하면, 제1실험예는 마모량이 850으로 아주 높지만, 제2 내지 제5 실험예는 마모량이 660 이하로 작다. 또한, 제1실험예는 띠형의 칩 형태로 박리되는 손상이 발생되었지만, 제2 내지 제5실험예는 입자 또는 분진 형태의 미세 분말형태로 박리가 발생되었다. 이렇게 제1실험예와 같이 마모량이 크고, 칩 형태의 박리가 발생되는 것은 그 경도가 10 이하로 아주 낮기 때문일 수 있다. 하지만 제2 내지 제5 실험예의 경우 경도가 29 이상으로 높아, 제1실험예와 같이 띠형 칩과 같은 박리가 발생되지 않는다.
이와 같이 제1실험예와, 제2 내지 제5실험예 간의 경도가 차이가 나는 것은, 시효경화성 때문일 수 있다. 즉, 제1실험예의 경우 시효경화성이 불량이나, 제2 내지 제5실험예의 경우 시효경화성이 양호하다. 이에 따라, 제1실험예의 경우 경도가 10 이하로 낮지만, 제2 내지 제5 실험예의 경우 경도가 29 이상으로 높다.
이로 인해, 제1실험예를 제1층으로 사용하는 경우 강판에 결함이 발생되었지만, 제2 내지 제5실험예를 제1층으로 사용하는 경우 강판에 결함이 발생되지 않았다.
그리고, 내식성을 비교하면, 제1실험예에 경우 내식성이 불량하나, 제2 내지 제5실험예의 경우 내식성이 양호하다. 이에, 제1실험예에 따른 제1층을 가이드 장치(1300)에 적용하는 경우 부식에 의한 파손이 발생될 수 있지만, 제2 내지 제5실험예에 따른 제2층을 가이드 장치(1300)에 적용하는 경우 부식에 의한 파손을 방지하거나 제1실험예에 비해 억제할 수 있다.
또한, 제2 내지 제5 실험예를 비교하면, 제4실험예의 내마모량이 제2, 제3 및 제5실험예에 비해 낮다. 이로부터, 탄소(C)는 0.1 중량% 초과, 0.15 중량% 이하, 규소(Si)는 0.65 중량% 이상, 0.68 중량% 이하, 망간(Mn)은 6.12 중량% 초과, 6.2 중량% 이하, 크롬(Cr)은 19.0 내지 19.3 중량%, 니켈(Ni)은 9.0 내지 9.1 중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.10 중량% 이상, 0.11 중량% 미만, 질소(N)는 0.03 중량% 이상, 0.04 중량% 미만, 티타늄(Ti)은 0.03 중량% 이상, 0.04 중량% 미만으로 포함되도록 제1층을 마련하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있다.
표 7은 제6 내지 제10 실험예에 따른 제2층의 성분 조성을 나타낸 것이고, 도 8은 제6 내지 제10 실험예에 따른 제2층의 특성을 정리하여 나타낸 것이다.
실험을 위하여, 제6 내지 제10실험예에 따른 제2층 시편을 마련한다. 이때, 제6 내지 제10실험예 각각의 제2층 시편을 6개로 복수개 마련하였다.
그리고, 제6 내지 제10실험예에 따른 제2층 시편에 대한 경도(HRC), 내마모량, 마모 현상, 강판에 결함 발생 여부, 내식성 상태 및 시효경화성 발생 여부를 확인하였다.
경도(HRC), 내마모량에 대한 측정 방법, 마모 현상, 강판에 결함 발생 여부, 내식성 상태 및 시효경화성 발생 여부에 대한 평가 방법은 앞에서 설명한 방법과 동일하게 실시하였다.
탄소(C) 함량(중량%) 규소(Si) 함량(중량%) 망간(Mn함량(중량%)) 크롬(Cr) 함량(중량%) 니켈(Ni) 함량(중량%) 몰리브덴(Mo) 함량(중량%) 코발트(Co)함량(중량%) 바나듐(V)함량(중량%)
제6실험예 0.23 0.29 1.50 12.10 5.75 - - -
제7실험예 0.06 0.68 1.23 13.35 3.25 0.65 1.03 0.58
제8실험예 0.062 0.64 1.28 13.45 3.3 0.61 0.95 0.48
제9실험예 0.058 0.66 1.25 13.55 3.45 0.63 1.01 0.53
제10실험예 0.07 0.61 1.35 13.60 3.15 0.68 1.08 0.46
표 7에서 제7 내지 제10실험예는 실시예에 따른 제2층의 성분 조성을 가진다. 즉, 제7 내지 제10실험예는 탄소(C)가 0.05 내지 0.07 중량%, 규소(Si)가 0.6 내지 0.7 중량%, 망간(Mn)이 1.2 내지 1.4 중량%, 크롬(Cr)이 13.0 내지 14.0 중량%, 니켈(Ni)이 3.0 내지 3.5 중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.6 내지 0.7 중량%, 코발트(Co)가 0.95 내지 1.1 중량%, 바나듐(V)이 0.45 내지 0.6 중량% 로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함한다.
하지만, 제6실험예는 실시예에 따른 제2층 성분 조성을 가지지 않는다. 즉, 탄소(C)는 0.07 중량%를 초과하고, 규소(Si)는 0.7 중량%를 초과하며, 망간(Mn)은 1.4 중량%를 초과하고, 크롬(Cr)은 13.0 중량% 미만이며, 니켈(Ni)은 3.5 중량%를 초과하고, 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 바나듐(V)을 포함하지 않는다.
경도(HRC) 내마모량
(1×10-13m3/m)		 마모 현상 강판에 결함 발생 여부 내식성 시효경화성
제6실험예 27.8 740 띠형의 칩 결함 발생 불량 불량
제7실험예 36.6 340 미세 분말형 미발생 양호 양호
제8실험예 38.75 330 미세 분말형 미발생 양호 양호
제9실험예 37.7 350 미세 분말형 미발생 양호 양호
제10실험예 40.8 310 미세 분말형 미발생 양호 양호
표 8을 참조하면, 제6실험예는 마모량이 700 이상으로 아주 높지만, 제7 내지 제10 실험예는 마모량이 350 이하로 작다. 또한, 제6실험예는 띠형의 칩 형태로 박리되는 손상이 발생되었지만, 제7 내지 제10실험예는 입자 또는 분진 형태의 미세 분말형태로 박리가 발생되었다. 이렇게 제6실험예와 같이 마모량이 크고, 칩 형태의 박리가 발생되는 것은 그 경도가 30 이하로 낮기 때문일 수 있다. 하지만 제7 내지 제10 실험예의 경우 경도가 35를 초과하도록 높아, 제6실험예와 같이 띠형 칩과 같은 박리가 발생되지 않는다. 이와 같이 제6실험예와, 제7 내지 제10실험예 간의 경도가 차이가 나는 것은, 시효경화성 때문일 수 있다. 즉, 제6실험예의 경우 시효경화성이 불량이나, 제7 내지 제10실험예의 경우 시효경화성이 양호하다. 이에 따라, 제6실험예의 경우 경도가 30 이하로 낮지만, 제7 내지 제10 실험예의 경우 경도가 35를 초과하도록 높다.
이로 인해, 제6실험예를 제2층으로 사용하는 경우 강판에 결함이 발생되었지만, 제7 내지 제10실험예를 제2층으로 사용하는 경우 강판에 결함이 발생되지 않았다.
그리고, 내식성을 비교하면, 제6실험예에 경우 내식성이 불량하나, 제7 내지 제10실험예의 경우 내식성이 양호하다. 이에, 제6실험예에 따른 제2층을 가이드 장치에 적용하는 경우 부식에 의한 파손이 발생될 수 있지만, 제7 내지 제10실험예에 따른 제2층을 가이드 장치에 적용하는 경우 부식에 의한 파손을 방지하거나 제6실험예에 비해 억제할 수 있다.
또한, 제7 내지 제10 실험예를 비교하면, 제10실험예의 내마모량이 제7 내지 제9 실험예에 비해 낮다. 이로부터, 탄소(C)는 0.065 내지 0.07 중량%, 규소(Si)가 0.6 내지 0.63 중량%, 망간(Mn)이 1.3 내지 1.4 중량%, 크롬(Cr)이 13.6 내지 14.0 중량%, 니켈(Ni)이 3.1 내지 3.2 중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.65 중량% 초과, 0.7 중량% 이하, 코발트(Co)가 1.05 내지 1.1 중량%, 바나듐(V)이 0.45 내지 0.47 중량%로 포함되도록 제2층을 마련하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있다.
표 9는 제11 내지 제15 실험예에 따른 제3층의 성분 조성을 나타낸 것이고, 표 10은 제11 내지 제15 실험예에 따른 제3층의 특성을 정리하여 나타낸 것이다.
실험을 위하여, 제11 내지 제15 실험예에 따른 제3층 시편을 마련한다. 이때, 제11 내지 제15 실험예 각각의 제3층 시편을 6개로 복수개 마련하였다.
그리고, 제11 내지 제15 실험예에 따른 제3층 시편에 대한 경도(HRC), 내마모량, 마모 현상, 강판에 결함 발생 여부, 내식성 상태 및 시효경화성 발생 여부를 확인하였다.
경도(HRC), 내마모량에 대한 측정 방법, 마모 현상, 강판에 결함 발생 여부, 내식성 상태 및 시효경화성 발생 여부에 대한 평가 방법은 앞에서 설명한 방법과 동일하게 실시하였다.
탄소(C) 함량(중량%) 규소(Si) 함량(중량%) 망간(Mn) 함량(중량%) 크롬(Cr) 함량(중량%) 니켈(Ni) 함량(중량%) 몰리브덴(Mo) 함량(중량%) 바나듐(V) 함량(중량%)
제11실험예 0.23 0.29 1.50 12.10 5.75 - -
제12실험예 0.11 0.72 7.12 19.70 9.15 0.81 0.35
제13실험예 0.13 0.70 6.89 19.60 8.95 0.85 0.43
제14실험예 0.09 0.67 7.10 19.50 9.30 0.83 0.48
제15실험예 0.11 0.65 7.40 19.80 9.05 0.79 0.47
표 9에서 제12 내지 제15 실험예는 실시예에 따른 제3층의 성분 조성을 가진다. 즉, 제12 내지 제15 실험예는 탄소(C)가 0.09 내지 0.15 중량%, 규소(Si)가 0.65 내지 0.75 중량%, 망간(Mn)이 6.5 내지 7.5 중량%, 크롬(Cr)이 19.0 내지 20.0 중량%, 니켈(Ni)이 8.9 내지 9.5 중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.75 내지 0.85 중량%, 바나듐(V)이 0.3 내지 0.5 중량%로 포함되고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
하지만, 제11실험예는 실시예에 따른 제3층 성분 조성을 가지지 않는다. 탄소(C)는 0.15 중량%를 초과하고, 규소(Si)는 0.65 중량% 미만이며, 망간(Mn)은 6.5 중량% 미만이고, 크롬(Cr)은 19.0 중량% 미만이며, 니켈(Ni)은 8.95 중량% 미만이고, 몰리브덴(Mo) 및 바나듐(V)을 포함하지 않는다.
경도(HRC) 내마모량
(1×10-13m3/m)		 마모 현상 강판에 결함 발생 여부 내식성 시효경화성
제11실험예 27.8 740 띠형의 칩 결함 발생 불량 불량
제12실험예 48.35 200 미세 분말형 미발생 양호 양호
제13실험예 49.1 190 미세 분말형 미발생 양호 양호
제14실험예 46.85 230 미세 분말형 미발생 양호 양호
제15실험예 47.6 210 미세 분말형 미발생 양호 양호
표 10을 참조하면, 제11실험예는 마모량이 700 이상으로 아주 높지만, 제12 내지 제15실험예는 마모량이 250 이하로 작다. 또한, 제11실험예는 띠형의 칩 형태로 박리되는 손상이 발생되었지만, 제12 내지 제15실험예는 입자 또는 분진 형태의 미세 분말형태로 박리가 발생되었다. 이렇게 제11실험예와 같이 마모량이 크고, 칩 형태의 박리가 발생되는 것은 그 경도가 30 이하로 낮기 때문일 수 있다. 하지만 제12 내지 제15실험예의 경우 경도가 45 이상으로 높아, 제11실험예와 같이 띠형 칩과 같은 박리가 발생되지 않는다. 이와 같이 제11실험예와, 제12 내지 제15실험예 간의 경도가 차이가 나는 것은, 시효경화성 때문일 수 있다. 즉, 제11실험예의 경우 시효경화성이 불량이나, 제12 내지 제15실험예의 경우 시효경화성이 양호하다. 이에 따라, 제11실험예의 경우 경도가 30 이하로 낮지만, 제12 내지 제15실험예의 경우 경도가 45 이상으로 높다. 이로 인해, 제11실험예를 제3층으로 사용하는 경우 강판에 결함이 발생되었지만, 제12 내지 제15실험예를 제3층으로 사용하는 경우 강판에 결함이 발생되지 않았다.
그리고, 내식성을 비교하면, 제11실험예에 경우 내식성이 불량하나, 제12 내지 제15실험예의 경우 내식성이 양호하다. 이에, 제11실험예에 따른 제3층을 가이드 장치에 적용하는 경우 부식에 의한 파손이 발생될 수 있지만, 제12 내지 제15실험예에 따른 제3층을 가이드 장치에 적용하는 경우 부식에 의한 파손을 방지하거나 제6실험예에 비해 억제할 수 있다.
또한, 제12 내지 제15실험예를 비교하면, 제13실험예의 내마모량이 제11, 제12, 제14 및 제15 실험예에 비해 낮다. 이로부터, 탄소(C)는 0.11 중량% 초과, 0.13 중량% 이하, 규소(Si)는 0.70 중량% 이상, 0.72 중량% 미만, 망간(Mn)은 6.7 내지 7.0 중량%, 크롬(Cr)은 19.5 중량% 초과, 19.7 중량% 미만, 니켈(Ni)은 8.9 내지 9.0 중량%, 몰리브덴(Mo)은 0.83 중량% 초과, 0.85 중량% 이하, 바나듐(V)은 0.4 내지 0.45 중량%로 포함되도록 제3층을 마련하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가이드 장치(1300)는 우수한 내마모성 및 내식성을 가진다. 이에, 강판(10)의 이송시에 상기 강판(10)과 반복적으로 마찰이 발생되더라도, 마찰에 의한 가이드 장치(1300)의 손상을 방지 또는 종래에 비해 억제할 수 있다. 즉, 마찰에 의해 가이드 장치(1300)의 일부가 박리되는 손상을 방지 또는 억제할 수 있다.
따라서, 가이드 장치(1300)의 수명 및 교체 주기를 연장할 수 있다. 또한, 가이드 장치(1300)로부터 박리된 불순물에 의해 강판(10)에 결함이 발생되는 것을 방지 또는 억제할 있어, 강판의 품질을 향상시킬 수 있다.
10: 강판 100: 압연기
1100: 권취기 1200: 이송롤러
1300a: 제1가이드 장치 1300b: 제2가이드 장치
1310: 본체부 1320: 가이드부
1320a: 제1층 1320b: 제2층
1320c: 제3층

Claims (16)

  1. 권취기로 이동중인 강판을 가이드하는 가이드 장치로서,
    상기 강판의 폭방향 측면과 마주보도록 배치된 본체부; 및
    일측면이 상기 본체부의 외부로 노출되게 상기 본체부에 결합되고, 상기 본체부에 비해 경도가 높으며, 상기 일측면으로 갈수록 경도가 증가하도록 마련된 가이드부;
    를 포함하며,
    상기 가이드부는, 서로 다른 경도를 가지며, 상기 본체부의 내측으부터 순차 배치된 제1층, 제2층 및 제3층을 포함하고,
    상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가하며,
    상기 제1층과 제2층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이, 상기 제2층과 제3층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이 각각이 20 미만인 가이드 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1층의 로크웰 경도(HRC)는 29 이상, 35 미만이고,
    상기 제2층의 로크웰 경도(HRC)는 35 초과, 42 이하이며,
    상기 제3층의 로크웰 경도(HRC)는 45 이상, 52 이하인 가이드 장치.
  5. 권취기로 이동중인 강판을 가이드하는 가이드 장치로서,
    상기 강판의 이동방향으로 연장 형성되어, 상기 강판의 폭방향 외측에 위치된 본체부; 및
    일측면이 상기 본체부 외부로 노출되게 상기 본체부에 결합되고, 몰리브덴(Mo)을 포함하는 시효경화성 소재로 마련된 가이드부;
    를 포함하며,
    상기 가이드부는 상기 본체부 내측으로부터 순차 배치된 제1층, 제2층 및 제3층을 포함하고,
    상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가되며, 상기 제1층과 제2층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이, 상기 제2층과 제3층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이 각각이 20 미만인 가이드 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가되도록, 상기 제1층 내지 제3층 각각은 몰리브덴(Mo)의 함량이 서로 다른 가이드 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제1층 내지 제3층은, 탄소(C), 몰리브덴(Mo), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe)을 포함하고,
    상기 제1층에 비해 상기 제2층의 몰리브덴(Mo)의 함량이 높고,
    상기 제2층에 비해 상기 제3층의 몰리브덴(Mo)의 함량이 높은 가이드 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1층에서 제3층으로 갈수록 경도가 증가하도록, 상기 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 중 적어도 하나의 함량이 서로 다르게 조절된 가이드 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2층은 코발트(Co) 및 바나듐(V)을 더 포함하고,
    상기 제3층은 바나듐(V)을 더 포함하는 가이드 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1층은, 상기 제1층 전체에 대해, 0.08 내지 0.15 중량%의 탄소(C), 0.1 내지 0.2 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.65 내지 0.75 중량%의 규소(Si), 5.5 내지 6.5 중량%의 망간(Mn), 19.0 내지 20.0 중량%의 크롬(Cr) 및 8.9 내지 9.3 중량%의 니켈(Ni)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 제2층은, 상기 제2층 전체에 대해, 0.05 내지 0.07 중량%의 탄소(C), 0.6 내지 0.7 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.6 내지 0.7 중량%의 규소(Si), 1.2 내지 1.4 중량%의 망간(Mn), 13.0 내지 14.0 중량%의 크롬(Cr), 3.0 내지 3.5 중량%의 니켈(Ni), 0.95 내지 1.1 중량%의 코발트(Co) 및 0.45 내지 0.6 중량%의 바나듐(V)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 제3층은, 상기 제3층 전체에 대해, 0.09 내지 0.15 중량%의 탄소(C), 0.75 내지 0.85 중량%의 몰리브덴(Mo), 0.65 내지 0.75 중량%의 규소(Si), 6.5 내지 7.5 중량%의 망간(Mn), 19.0 내지 20.0 중량%의 크롬(Cr), 8.9 내지 9.5 중량%의 니켈(Ni) 및 0.3 내지 0.5 중량%의 바나듐(V)을 포함하고, 나머지가 철(Fe)이며, 불가피한 불순물을 포함하는 가이드 장치.
  11. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제1층 내지 제3층 각각의 폭이 10mm 이상인 가이드 장치.
  12. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제3층의 폭은 상기 제1층 및 제2층에 비해 큰 가이드 장치.
  13. 청구항 1, 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권취기와 가까워질수록 상기 제1층, 제2층 및 제3층 각각의 두께가 감소하는 가이드 장치.
  14. 강판의 이동을 가이드하는 가이드 장치의 제조방법으로서,
    일방향으로 연장된 본체부를 마련하는 과정; 및
    일측면이 상기 본체부의 외부로 노출되도록 상기 본체부 내에 가이드부를 마련하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 가이드부를 마련하는 과정은, 상기 본체부에 오스테나이트계 시효경화성 소재를 용접방법으로 용융시켜 접합시키는 용접과정을 포함하는 접합과정을 포함하고,
    상기 가이드부를 마련하는 과정은,
    오스테나이트계 시효경화성 소재이며, 몰리브덴(Mo)의 함량이 서로 다른 제1소재, 제2소재 및 제3소재를 마련하는 과정;을 포함하며,
    상기 용접과정은,
    상기 본체부 상에서 상기 제1소재를 용융시켜, 상기 본체부 상에 상기 본체부에 비해 경도가 높은 제1층을 형성하는 제1용접과정;
    상기 제1층 상에서 상기 제2소재를 용융시켜, 상기 제1층 상에 상기 제1층에 비해 경도가 높은 제2층을 형성하는 제2용접과정;
    상기 제2층 상에서 상기 제3소재를 용융시켜, 상기 제2층 상에 상기 제2층에 비해 경도가 높은 제3층을 형성하는 제3용접과정;을 포함하며,
    상기 제1층, 제2층 및 제3층을 형성하는데 있어서, 상기 제1층과 제2층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이, 상기 제2층과 제3층 간의 로크웰 경도(HRC) 차이 각각이 20 미만이 되도록 형성하는 가이드 장치의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 본체부를 마련하는 과정은, 상기 본체부에 내측으로 함몰된 형상의 홈을 마련하는 과정을 포함하는 가이드 장치의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 가이드부를 마련하는 과정은,
    상기 제1소재로 이루어진 제1와이어, 상기 제2소재로 이루어진 제2와이어, 상기 제3소재로 이루어진 제3와이어를 마련하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 제1용접과정은, 상기 본체부의 홈 상에서 상기 제1와이어를 가열하여 용융시키는 과정을 포함하고,
    상기 제2용접과정은, 상기 제1층 상에서 상기 제2와이어를 가열하여 용융시키는 과정을 포함하며,
    상기 제3용접과정은, 상기 제2층 상에서 상기 제3와이어를 가열하여 용융시키는 과정을 포함하는 가이드 장치의 제조방법.
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