KR102539211B1 - 내열성 및 내마모성이 향상된 메탈 하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연도금로 롤러 샤트프 지지 메탈 하우징에 관한 것으로, 본 발명에 의한 메탈하우징은 내열성은 물론 내마모성이 극히 우수하여 메탈하우징의 교체시간을 대폭 연장할 수 있으므로 메탈하우징 교체에 따른 인력소모 및 제 경비 등을 절감할 수 있으며, 교체주기를 장기화하여 생산성도 대폭 향상할 수 있는 효과가 있다.

Description

내열성 및 내마모성이 향상된 메탈 하우징{Metal housing}

본 발명은 메탈 하우징에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아연도금로 롤러 샤트프 지지 메탈 하우징에 관한 것이다.

통상 철강회사의 아연도금되는 로울러샤프트를 축지지하기 위해서는 메탈하우징을 사용하고 있다.

샤프트 등의 축지지 수단은 보통 베어링을 사용하지만, 아연도금로의 롤러샤프트는 로울러가 아연로에 잠긴 상태로 회전을 하게 되므로 베어링을 사용하게 되면 고열(아연도금로 내부는 보통 650℃ 이상의 고온을 유지함)로 용해된 아연 용해액 상에서는 회전을 행하지 못하므로 메탈하우징을 사용하고 있다.

그러나 기존의 아연도금로 로울러샤프트 축지지용 메탈하우징은 스틸 라이트(steelrithe) 소재로 된 메탈하우징을 사용하여 왔으나, 이는 약 144시간 정도 사용시에는 8mm 이상의 마모가 이루어져 약 650℃의 고온에서 내열성과 내마모성이 떨어져 빈번하게 메탈하우징을 교체하여야 하는 번거로움과 함께 교체에 따른 인력소모 및 비용부담, 또한 교체작업에 따른 생산중단으로 인한 생산성 저하와 같은 다수의 문제점을 안고 있었던 것이다.

일본 공개특허 제1993-044002호(용융 금속 도금용 롤 베어링 및 그 사용 방법) 일본 공개특허 제1991-177552호(연속 용융 금속 도금 장치, 연속 용융 금속 도금 장치 제조 방법, 연속 용융 금속 도금 장치용 베어링 및 연속 용융 금속 도금 장치용 롤)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 고온의 아연도금로에서도 우수한 안전성을 확보할 수 있는 메탈 하우징을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들에 따른 메탈 하우징은 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2)이 전체 중량대비 85%, 14% 및 1%의 중량비로 이루어진다.

여기서 상기 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC) 및 코발트(Cobalt, CO)는 3~6μmn의 입자 크기를 가진다.

그리고 상기 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2)는 9kg/cm2의 가압조건 및 1,400℃의 온도에서 소결된다.

그리고 상기 메탈 하우징 내측면에는 활주방향을 따라 서로 다른 입자크기를 가지는 다이아온드 피복부가 복수로 형성된다.

그리고 상기 메탈 하우징 내측면에는 상기 메탈 하우징 내측면을 따라 흐르는 유체에 버블을 형성하는 버블 발생부를 포함한다.

본 발명에 의한 메탈하우징은 내열성은 물론 내마모성이 극히 우수하여 메탈하우징의 교체시간을 대폭 연장할 수 있으므로 메탈하우징 교체에 따른 인력소모 및 제 경비 등을 절감할 수 있으며, 교체주기를 장기화하여 생산성도 대폭 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징의 내부 구조도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징의 버블 발생부 사시도이다.

본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다.

또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.

그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징의 단면도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징(1)은 초경합금(cemented carbide alloy)을 사용하여 제조된다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징(1)은 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2)을 포함하여 이루어진다.

여기서 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2)은 각각 전체 중량대비 85%, 14% 및 1%의 중량비로 이루어진다.

그리고 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC) 및 코발트(Cobalt, CO)의 크기는 3~6 μmn로 이루어진다.

아래 표 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징(1)과 조성물의 성분비 또는 크기를 다르게한 비교실시예들과 작동일수를 비교한 것으로서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징(1)의 조성물의 조성비 및 크기로 이루어진 메탈하우징(1)의 작동일수가 가장 긴 것으로 조사되었다.

구분	WC 조성비	CO 조성비	Cr3C2 조성비	크기	작동일수
본발명	85%	14%	1%	3~6μmn	21일
비교실시예 1	85%	15%	-	3~6μmn	17일
비교실시예 2	82%	16%	2%	3~6μmn	15일
비교실시예 3	85%	14%	1%	7~9μmn	16일

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징은 기본적으로 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2) 분말 혼합(Mixing), 건조(Drying), 채취(Sieving), 성형(Pressing), 예비소결(Pre Sintering), 성형(Working) 및 소결(Main Sintering)을 통하여 초경합금소재를 생산하고 이를 기계가공등을 거쳐 메탈 하우징을 생산한다.

여기서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 소결 과정에서 9kg/cm2의 조건으로 가압하였으며 소결로의 온도는 1,400℃에서 소결하였다.

이와 같은 조건에서 소결하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 조직내 미세기포를 제거할 수 있었으며 매우 높은 내열성을 가지는 조직으로 이루어지는 메탈 하우징(1)을 생산할 수 있었다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징(1)의 내부 구조도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈하우징(1)의 버블 발생부 사시도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 원통형의 축지지부(2)가 형성되고, 외연 양단부에는 플렌지(3)가 형성되도록 양분체로 구성되고, 이들을 상호 조립하여 아연로용 로울러샤프트를 축지지하는 메탈하우징(1)으로 사용하게 되는 것이다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 내측에 다이아몬드 피복부(4, 5)를 포함한다.

다이아몬드 피복부(4, 5)는 롤러 샤프트 활주 방향을 따라 형성되고 다이아몬드 피복부(4, 5)는 CVD 기법등을 이용하여 형성하여 줄 수 있으며, 다이아몬드 피복부(4, 5)를 형성하기 위해서는 다이아몬드 피복부(4, 5)가 피복되는 피복면의 표면 거칠기(Ra)는 0.3μm 이하로 형성하여 주어야 다이아몬드 피복이 원활히 이루어지고 피복 후 박리가 일어나는 것을 방지하여 줄 수 있다.

그리고 다이오몬드 피복부(4, 5)에 있어서 중심 다이아몬드 피복부(5)는 다이아몬드 결정의 평균 입자 지름이 0.1μm인것으로 하며, 외측 다이아몬드 피복부(4)는 다이아몬드 결정의 평균 입자 지름이 5μm이하인 것이 바람직하다.

이와 같이 메탈 하우징(1) 내부에서 발생하는 하중에 따라 다이아몬드 결정의 평균 입자 지름 크기를 다르게하면 윤활성 및 내구성을 향상시키고 제작 효율성도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 이와 같이 초경합금과 다이아몬드 피복부(4, 5)를 같이 형성하여 줌으로써 마찰계수 감소 및 내마모성 향상의 효과가 있다.

다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 내측에 버블 발생부(6)를 포함한다.

버블 발생부(6)는 유체 내에서 회전하는 로울러샤프트를 지지하는 메탈 하우징(1)에 있어서 내측 활주면에 버블을 발생시킴으로써 발생된 버블이 유체 및 메탈 하우징(1)의 온도를 낮추도록 한다.

즉, 회전하는 로울러샤프트로 인한 유체 흐름에 있어서 면적이 넓어졌다 좁아지는 홈(8)을 형성하여 주며 홈(8) 내측면에 미세 돌기(9)를 형성하여 줌으로써 유체에 난류를 발생시키고 난류의 유체가 미세 돌기(9)에 부딪쳐 미세 버블을 형성하게 한다.

그리고 이와 같이 형성된 미세 버블은 메탈 하우징(1) 활주면 내외측에서 터지면서 불순물을 제거하거나 온도를 낮추는 효과를 가져온다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 하우징(1)은 이와 같은 버블 발생부(6)를 포함하는 구성을 통하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

사용자의 선택에 따라서는 메탈 하우징(1)의 일부를 구리(도시하지 않음)로 형성하여 줄 수 있다. 상기 구리는 용액하에서 구리이온(ION)과 전자로 분리되며 구리이온화로 생성왼 염기성 탄산구리는 암모니아 가스 등을 흡수 가능하므로 도금액에 포함되어 있는 가스등을 흡수하거나 도금체에 이물질이 부착되는 것을 방지하여 줄 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

1: 메탈 하우징 2: 원통형의 축지지부 3: 플렌지
4, 5: 다이아몬드 피복부 6: 버블 발생부

Claims (5)

1. 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2)이 전체 중량대비 85%, 14% 및 1%의 중량비로 이루어지며,
   상기 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC) 및 코발트(Cobalt, CO)는 3~6μmn의 입자 크기를 가지는, 메탈 하우징.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 탄화텅스텐(Tungsten carbide, WC), 코발트(Cobalt, CO) 및 크롬탄화물(Chromium carbide, Cr3C2)은 9kg/cm2의 가압조건 및 1,400℃의 온도에서 소결되는, 메탈 하우징.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 메탈 하우징 내측면에는 활주방향을 따라 서로 다른 입자크기를 가지는 다이아온드 피복부(4, 5)가 복수로 형성된, 메탈 하우징.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 메탈 하우징 내측면에는 상기 메탈 하우징 내측면을 따라 흐르는 유체에 버블을 형성하는 버블 발생부(6)를 포함하는, 메탈 하우징.
   
   

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