KR102560881B1 - 워크롤 국부 열처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워크롤 국부 열처리 방법으로서, 워크롤의 네크부를 1차 설정온도까지 국부적으로 가열하여 열처리를 수행하는 단계; 열처리 된 상기 워크롤을 상기 1차 설정온도보다 상대적으로 낮은 2차 설정온도까지 냉각하는 단계; 및 상기 2차 설정온도까지 냉각된 상기 워크롤을 상온까지 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

워크롤 국부 열처리 방법{Local heat treatment method of work roll}
본 발명은 워크롤 국부 열처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 워크롤 네크부의 경도 향상을 위한 워크롤 국부 열처리 방법에 관한 것이다.
한국공개특허공보 10-2008-0010098호에 기재된 바에 따르면, 워크롤(work roll)은 압연대상물과 직접 접하여 가압하는 롤로서, 압연기에는 다단의 롤이 적층된 형태로 구성된다. 압하력이 크게 가해지는 냉간 압연기의 작업롤은 통상 단조공정을 거쳐 제조되며, 요구되는 특성으로는 마모, 구름 접촉피로, 조도 등에 대한 저항특성이 크게 요구된다.
내마모 특성 및 구름접촉 피로특성은 롤 표면 형상 유지에 매우 중요하고, 롤 수명과도 직결된다. 따라서 이와 같은 특성을 강화하기 위해 종래에는 경도를 증대시키는 방법을 채택하였다.
한편, 워크롤은 원심주조로 제조되며, 워크롤 네크부의 경도 향상은 합금 설계, 열처리, 가공 경화 공법, 유도 가열 공법, 레이저 열처리 공법을 통하여 주로 이루어진다. 상술한 바와 같이, 압연재의 고강도화와 압연조건의 가혹화가 되는 근래에 네크부 베어링단의 높은 경도를 요구하는 경향은 계속 높아지고 있다.
합금 설계의 경우 내층재 전체의 물성을 개선하고, 추가되는 합금원소에 대한 제조원가 상승이 필요하다. 네크부 베어링단 국부적인 부위의 경도 향상은 어렵고 내층재 전체의 경도 향상이 이루어진다.
가공 경화 공법은 가공 설비를 활용하여 진행된다. 가공 설비의 생산성 하락과 경화 시 경화 깊이가 낮은 단점이 있다. 국부열처리 공법에는 유도가열과 레이저 열처리 공법이 주로 활용되며 모두 초기 설비 투자비가 높고, 급가열 및 급냉에 의한 절손 위험성이 있다.
한국공개특허공보 10-2008-0010098호
종래에는 이와 같이, 워크롤 네크부의 국부적인 경화가 어려운 문제점이 있었다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 워크롤 네크부의 베어링단의 국부적인 경도 향상을 위해 초기 투자비가 저렴하고, 경도 제어가 용이하며 안전성을 높일 수 있는 워크롤 국부 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 워크롤 국부 열처리 방법을 제공한다. 상기 워크롤 국부 열처리 방법은 상기 워크롤의 네크부를 1차 설정온도까지 국부적으로 가열하여 열처리를 수행하는 단계; 열처리 된 상기 워크롤을 상기 1차 설정온도보다 상대적으로 낮은 2차 설정온도까지 냉각하는 단계; 및 상기 2차 설정온도까지 냉각된 상기 워크롤을 상온까지 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 1차 설정온도는 890℃ 내지 950℃의 범위를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 열처리를 수행하는 단계는, 상기 1차 설정온도 도달 후 1시간 내지 2시간동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 열처리를 수행하는 단계는,
상기 1차 설정온도까지 200℃/h 내지 300℃/h의 승온속도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 2차 설정온도는 250℃ 내지 300℃의 범위를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 2차 설정온도까지 냉각하는 단계는, 에어블로잉(air blowing)와 워터미스트(water mist) 방식 중 어느 하나 이상을 이용하여 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 상온까지 냉각하는 단계는, 공냉(air cooling) 방식을 이용하여 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 워크롤은 원심주조에 의해 제조된 것일 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 열처리를 수행하는 단계는, 세라믹 몰드 히터(ceramic mold heater)를 이용하여 상기 워크롤을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워크롤 국부 열처리 방법에 있어서, 상기 2차 설정온도까지 냉각하는 단계는, 평균 냉각속도 7℃/min 내지 14℃/min의 범위를 만족하는 냉각방식을 이용하여 열처리 된 상기 워크롤을 상기 2차 설정온도까지 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 열처리 장비를 이용하여 초기 투자비가 저렴하고, 워크롤 네크부의 국부적 경도 제어가 용이하며 안전성을 높일 수 있는 워크롤 국부 열처리 방법을 제시할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤 국부 열처리 방법을 공정순서에 따라 도시한 가열곡선이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤 국부 열처리 방법에 사용되는 세라믹 몰드 히터(a, b) 및 전력제어기(c)의 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤의 미세조직(DCI 재질의 열처리 전 미세조직, 쇼어경도 34HS)을 분석한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 워크롤 네크부의 표면 미세조직을 광학현미경으로 분석한 사진(실험예 1 샘플(a) 내지 실험예 3 샘플(c), 비교예 1 샘플(d) 내지 비교예 3 샘플(f))이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 적용되는 워크롤은 원심주조에 의해 제조된 것이며, 동체와 네크부를 포함할 수 있다. 네크부는 상네크 및 하네크로 구분되며, 동체의 일단과 타단에 각각 배치된다. 동체는 약 1.5m 내지 5.5m 정도의 길이를 가지며, 코어부(core)와 쉘부(shell)를 포함할 수 있다. 상기 코어부는 인성이 높아 내사고성이 우수한 영역이며, 상기 쉘부는 고합금화 되어 있어 경도가 높고 내마모성이 우수한 영역이다. 상기 코어부 및 네크부의 재질은 DCI(Ductile Cast Iron) 재질이다. 이하에서 상기 DCI 재질의 특성에 대해서 구체적으로 후술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤의 미세조직(DCI 재질의 열처리 전 미세조직, 쇼어경도 34HS)을 분석한 사진이고, 하기 표 1은 도 4에 도시된 워크롤의 화학 조성을 정리한 것이다.
도 4 및 표 1을 참조하면, 워크롤을 구성하고 있는 DCI 재질은 일반적으로 높은 탄소(C) 함량에 의한 펄라이트(Pearlite) 조직으로 기본적인 강도를 높이고, 접종을 통한 흑연의 구상화를 통하여 인성을 높인 강재로서, 코어부의 인성과 내사고성을 높여 워크롤의 사용상 안전성을 확보한다. 또한, DCI 재질의 미세조직은 불스 아이(Bull's eye) 조직으로 불리는 구상화된 흑연과 주위의 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)조직으로 구성되어 있으며, 그 조성은 표 1에 정리되어 있는 바와 같다. 여기서, 상기 페라이트 조직은 흑연 생성에 의한 탄소(C) 고갈 지역에서의 조직을 의미한다.
C Si Mn P S Ni
Min 2.9 2.2 0.5 0 0 0
Max 3.3 2.7 0.8 0.009 0.003 1.2
반면, 일점쇄선으로 표시된 베어링단은 상네크와 하네크에 각각 위치하며, 상기 베어링단에는 경도가 높은 부분이 별도로 존재하지 않기 때문에, 이 영역의 경도를 높게 제조할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 본 발명에서는 네크부만 국부적으로 가열할 수 있는 열처리 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤 국부 열처리 방법을 공정순서에 따라 도시한 가열곡선이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤 국부 열처리 방법에 사용되는 세라믹 몰드 히터(a, b) 및 전력제어기(c)의 사진이다.
먼저, 도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤 국부 열처리에는 세라믹 몰드 히터(ceramic mold heater)를 이용할 수 있다. 세라믹 몰드 히터는 주로 파이프류나 원형 금속제의 용접전 예열 혹은 후열, SR(stress relief) 열처리에 활용되는 장비로서, 이를 이용할 경우, 초기 투자비가 저렴하면서도 워크롤의 네크부 경도를 효과적으로 제어할 수 있다.
세라믹 몰드 히터의 온도 범위는 일반적으로 600℃ 내지 700℃이다. 열선 저항을 이용하여 발열하는 장치로서, 금속재로 열이 대류 및 복사에 의해 전달되어 열처리를 수행할 수 있다. 따라서, 세라믹 몰드 히터에 의해 가열되는 소재 내부에서는 열전달에 손실되는 열량에 의해서 700℃를 초과하는 고온영역(가열된 소재의 온도 850℃ 내지 950℃)까지 온도를 상승시키는데 제약이 있다.
이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 도 3의 (c)에 도시된 전력제어기를 이용하여 기존 220V 출력에서 300V까지 과출력을 적용하여, 900℃ 내지 1000℃까지 목표온도를 설정할 수 있게 제어하였다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워크롤의 국부 열처리 방법은 상기 워크롤의 네크부를 1차 설정온도까지 국부적으로 가열하여 열처리를 수행하는 단계, 열처리 된 상기 워크롤을 상기 1차 설정온도보다 상대적으로 낮은 2차 설정온도까지 냉각하는 단계 및 상기 2차 설정온도까지 냉각된 상기 워크롤을 상온까지 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 워크롤의 네크부를 도 3에 도시된 세라믹 몰드 히터에 배치하고, 1차 설정온도까지 국부적으로 가열하여 열처리를 수행할 수 있다. 상기 1차 설정온도는 워크롤 네크부의 녹는점을 고려하여 890℃ 내지 950℃의 범위를 포함할 수 있다.
상기 1차 설정온도 범위는 워크롤의 네크부 표면의 온도로서, 재결정 정도에 영향을 주는 온도를 의미한다. 만약, 1차 설정온도가 890℃ 미만일 경우, 재결정률이 낮아져서 경도의 향상을 기대하기 어렵다. 반면에 1차 설정온도가 950℃ 초과일 경우, 네크부 전체의 재결정화로 인해서 경화 효과는 상대적으로 낮아지며, 또, 세라믹 몰드 히터의 출력 한계와 온도 불균일에 의한 네크부의 불균일한 재결정화로 경도의 균일한 상승효과를 확보하기가 어렵다. 그러므로, 1차 설정온도의 최적범위는 890℃ 내지 950℃를 만족해야 한다.
1차 설정온도에 도달 후 온도의 변화없이 상기 1차 설정온도를 유지하면서 1시간 내지 2시간동안 열처리할 수 있다. 상기 유지시간의 범위는 워크롤 네크부의 재결정화가 이루어지기 충분한 시간으로서, 만약, 유지시간이 1시간 미만일 경우, 워크롤 네크부의 재결정화가 충분히 이루어지지 않아 경도 향상을 기대하기 어려우며, 반면에 2시간 초과일 경우, 재결정화가 과도하게 이루어져 경화 효과가 낮아질 수 있다. 따라서, 적절하게 상기 1차 설정온도와 유지시간을 제어해야 요구하는 네크부의 경도 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 1차 설정온도 범위까지 200℃/h 내지 300℃/h의 승온속도로 가열할 수 있다. 상기 승온속도의 범위는 적절한 경화 깊이를 확보하고, 경제적으로 작업 시간을 단축할 수 있는 시간의 승온 속도로서, 만약, 승온속도가 200℃/h 미만일 경우, 가열시간 증가에 따른 국부 열처리 시간이 증가되어 작업의 효율이 저하되며, 네크부 내부로 열전달 증가에 따른 내부온도 증가로 인하여 열효율이 감소한다. 반면에 300℃/h 초과일 경우, 가열부의 온도 불균일이 증가(중심부와 열선 끝단부의 온도 편차 증가)하고. 경화깊이가 감소하며 상기 200℃/h 내지 300℃/h의 승온속도로의 가열 조건이 중요하다.
1차 설정온도에서 일정시간동안 열처리를 수행한 후 1차 설정온도보다 상대적으로 낮은 2차 설정온도까지 냉각할 수 있다. 상기 2차 설정온도는 250℃ 내지 300℃의 범위를 포함할 수 있다. 실험적으로 내층재 소재의 조직 상변태 온도는 550℃ 내지 600℃의 범위로 표면 온도 250℃ 부근까지 냉각을 진행했을 시 내부 잠열에 의한 표면부 온도 상승을 억제 할 수 있다.
만약, 2차 설정온도가 250℃ 미만일 경우, 냉각 시간이 장시간 요구되며, 그 이하 온도 까지 냉각에 따른 추가적인 경도 상승을 기대하기 어렵다. 반면에 1차 설정온도가 300℃ 초과일 경우, 중심부의 높은 온도에 의한 표면부 온도 상승으로 경화 효과가 저하 될 수 있다. 그러므로, 2차 설정온도의 최적범위는 250℃ 내지 300℃를 만족해야 한다.
상기 2차 설정온도까지 냉각하는 방식은 에어블로잉(air blowing)와 워터미스트(water mist) 방식 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다. 상기 냉각 방법을 적절하게 사용함에 따라 워크롤 네크부의 경도가 상이하게 제어될 수 있다. 만약, 상기 냉각 방식 모두를 동시에 이용할 경우, 냉각속도가 가장 높지만 고객사의 니즈에 따라 에어블로잉 방식과 워터미스트 방식을 보유장비에 따라 순차적으로 이용하여 냉각할 수 있다.
상기 냉각 방식에 따라서 냉각속도는 고온부에서 표면부 250℃의 도달하기 까지의 평균 냉각속도로 7℃/min 내지 14℃/min를 만족할 수 있다. 상기 냉각속도의 범위는 목표 경도를 확보하기 위한 냉각속도로, 만약, 냉각속도가 7℃/min 미만일 경우, 경도 상승 효과를 확보하기 어려우며, 반면에 14℃/min 초과일 경우, 경도 상승폭은 증가하나 경도의 불균일 경향이 증가한다.
워크롤이 2차 설정온도까지 냉각된 이후에 상기 상온까지 냉각될 때는 공냉(air cooling) 방식을 이용하여 냉각을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 공냉 방식은 공기중에서 자연스럽게 상온까지 냉각하는 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실험은 DCI(Ductile cast iron)의 내층재 소재 워크롤(네크부단 직경 Ф390)을 사용하여 도출된 결과이다. 상기 워크롤 네크단에 세라믹 몰드 히터 내에 배치하고, 250℃/h의 승온속도로 920℃까지 가열하였다. 이후에 920℃에서 1.5시간동안 유지하였다. 가열된 상기 워크롤 샘플을 냉각방식에 따라 구분하여 275℃까지 각각 냉각하고, 이후에 공냉 방식으로 상온까지 냉각하여 워크롤의 표면부 경도와 미세조직을 측정하였고, 시편을 채취하여 샘플을 제조하였다.
이와 비교하기 위해서, 본 발명의 비교예 샘플은 상기 워크롤과 유사한 크기의 워크롤을 대상으로 테스트가 진행되었다. 이때, 열처리 전 네크부 경도는 쇼어경도 값이 기존 33~37HS 이었다. 이후 가열된 상기 워크롤은 가열 조건과 냉각방식에 따라 구분하여 각각 냉각하고, 이후에 공냉 방식으로 상온까지 냉각하여 워크롤 네크부 국부열처리를 진행하였다.
여기서, 실험예 2 샘플 및 비교예 2 샘플의 냉각조건은 에어블로잉과 워터미스트를 동시에 사용하여야 하나, 보유장비의 특성상 워터미스트를 일정시간동안 뿌리면서 냉각하고, 대략 500℃를 기준으로 워터미스트의 공급을 중지한 상태에서 에어블로잉만을 수행하여 275℃까지 냉각하였다.
측정된 워크롤 네크부의 쇼어경도값은 아래 표 2에 정리하였다.
샘플종류 냉각조건 쇼어경도[HS] 경화깊이[mm]
실험예 1 에어블로잉 40~42 6
실험예 2 에어블로잉/워터미스트 44~46 35
실험예 3 워터미스트 48~52 35
비교예 1 에어블로잉 35~37 3
비교예 2 에어블로잉/워터미스트 37~38 12
비교예 3 워터미스트 38~39 12
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 워크롤 네크부의 표면 미세조직을 광학현미경으로 분석한 사진(실험예 1 샘플(a) 내지 실험예 3 샘플(c), 비교예 1 샘플(d) 내지 비교예 3 샘플(f))이다.
도 5 및 표 2를 참조하면, 에어블로잉만 사용하여 냉각한 실험예 1 샘플의 냉각속도는 7℃/min 내지 9℃/min였으며, 열처리 종료 후 워크롤 네크부의 쇼어경도(shore hardness)는 41HS, 경화깊이는 6mm로 측정되었다. 또, 에어블로잉과 워터미스트를 동시에 사용하여 냉각한 실험예 2 샘플의 냉각속도는 9℃/min 내지 11℃/min였으며, 열처리 종료 후 워크롤 네크부의 쇼어경도는 45HS, 경화깊이는 35mm로 측정되었다. 워터미스트만 사용하여 냉각한 실험예 3 샘플의 냉각속도는 12℃/min 내지 14℃/min였으며, 열처리 종료 후 워크롤 네크부의 쇼어경도는 50HS, 경화깊이는 35mm로 측정되었다.
실험예 1 샘플 내지 실험예 3 샘플의 미세조직을 살펴보면, 국부 열처리 후 기존의 흑연, 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite) 조직이 페라이트(Ferrite)와 펄라이트(Pearlite)의 재결정으로 인하여, 혼합조직으로 생성됨을 확인할 수 있다. 이는 저경도인 페라이트(Ferrite)와 고경도인 펄라이트(Peartlite)의 재결정으로 인한 혼합조직의 생성으로 워크롤 네크부의 경도 상승효과가 나타난 것을 확인할 수 있는 데이터이다.
반면, 에어블로잉만 사용하여 냉각한 비교예 1 샘플의 열처리 종료 후 워크롤 네크부의 쇼어경도는 36HS, 경화깊이는 3mm로 측정되었다. 또, 에어블로잉과 워터미스트를 동시에 사용하여 냉각한 비교예 2 샘플의 열처리 종료 후 워크롤 네크부의 쇼어경도는 38HS, 경화깊이는 12mm로 측정되었다. 워터미스트만 사용하여 냉각한 실험예 3 샘플의 열처리 종료 후 워크롤 네크부의 쇼어경도는 39HS, 경화깊이는 12mm로 측정되었다.
비교예 1 샘플 내지 비교예 3 샘플의 경우, 워크롤 네크부의 재결정 효과가 미비하고 페라이트(Ferrite) 분율이 높기 때문에 나타나는 효과로서, 워크롤 네크부의 경도 상승이 제한적인 것으로 판단된다.
상기 실험 결과를 비교분석한 결과, 종래 대비 워크롤 네크부의 경도가 개선된 것을 확인할 수 있었다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 세라믹 몰드 히터를 적용하여 원심주조재 워크롤 네크부의 국부 열처리를 수행할 수 있었고, 네크부의 경도를 국부적으로 향상시킬 수 있었다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 네크부를 구비하는 워크롤의 국부 열처리 방법으로서,
    상기 워크롤의 네크부를 1차 설정온도까지 국부적으로 가열하여 열처리를 수행하는 단계;
    열처리 된 상기 워크롤의 네크부를 상기 1차 설정온도보다 상대적으로 낮은 2차 설정온도까지 냉각하는 단계; 및
    상기 2차 설정온도까지 냉각된 상기 워크롤의 네크부를 상온까지 냉각하는 단계;를 포함하고,
    상기 1차 설정온도는 890℃내지 950℃의 범위를 포함하며, 상기 2차 설정온도는 250℃내지 300℃의 범위를 포함하며,
    상기 열처리를 수행하는 단계는,
    세라믹 몰드 히터(ceramic mold heater)를 이용하여 상기 워크롤의 네크부를 국부적으로 열처리하되, 상기 1차 설정온도까지 200℃/h 내지 300℃/h의 승온속도로 가열하는 단계; 및 상기 1차 설정온도 도달 후 1시간 내지 2시간동안 유지하는 단계;를 포함하고,
    상기 2차 설정온도까지 냉각하는 단계는,
    열처리 된 상기 워크롤의 네크부를 7℃/min 내지 14℃/min의 범위의 평균 냉각속도로 상기 2차 설정온도까지 냉각하는 단계를 포함하고,
    상기 워크롤의 네크부는 구상화된 흑연과 주위의 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite) 조직으로 구성된,
    워크롤 국부 열처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 설정온도까지 냉각하는 단계는,
    에어블로잉(air blowing)와 워터미스트(water mist) 방식 중 어느 하나 이상을 이용하여 냉각하는 단계를 포함하는,
    워크롤 국부 열처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상온까지 냉각하는 단계는,
    공냉(air cooling) 방식을 이용하여 냉각하는 단계를 포함하는,
    워크롤 국부 열처리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크롤은 원심주조에 의해 제조된 것인,
    워크롤 국부 열처리 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505730B1 (ko) * 2002-12-13 2005-08-03 두산중공업 주식회사 고강도와 고인성을 갖는 롤쉘의 열처리 방법
KR101586933B1 (ko) 2014-07-30 2016-01-19 현대제철 주식회사 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101355601B1 (ko) * 2012-04-26 2014-01-27 현대제철 주식회사 압연용 워크롤의 열처리 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505730B1 (ko) * 2002-12-13 2005-08-03 두산중공업 주식회사 고강도와 고인성을 갖는 롤쉘의 열처리 방법
KR101586933B1 (ko) 2014-07-30 2016-01-19 현대제철 주식회사 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조 방법

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