KR19990062793A - 주형체 제조 방법 및 주형체 - Google Patents

Abstract

시효 경화성 구리 합금으로 이루어진 주형체(1)는 크롬제 내측 내마모층(7)을 구비하고, 그 내마모층(7)의 경도는 슬랩측 표면(8)으로부터 주형체(1) 쪽으로 감소된다. 내마모층(7)은 2개의 크롬층(9, 10)으로 이루어진다. 그를 위해, 주형체(1)를 용체화 소둔하고, 크롬으로 코팅하며, 이어서 시효 경화시키는데, 그에 의해 최초에 매우 높았던 크롬층(9)의 경도가 완화된다. 그러한 크롬층(9)의 경도는 약 650 HV이다. 이어서, 제2 크롬층(10)을 부착시켜 내마모성을 증대시킨다. 그러한 크롬층(10)으로는 경도가 850 HV 내지 1050 HV인 종래의 경질 크롬층이 사용된다.

Description

주형체 제조 방법 및 주형체

본 발명은 한편으로는 청구항 1의 전제부에 따른 주형체 제조 방법에 관한 것이고, 다른 한편으로는 청구항 5의 전제부에 따른 주형체에 관한 것이다.

주형은 연속 주조 설비의 가장 중요한 구성 요소 중의 하나이다. 주형 속에서는 용해물의 응고가 시작된다. 주형의 기본 구조는 일반적으로 외측 강 구조물과 주형 고유의 성형 부분, 즉 주형체로 이루어진다. 현재, 주형체는 거의 전적으로 구리 또는 구리 합금으로 이루어진다. 강 외피는 주형체를 정해진 위치에 배치하고 냉각에 필요한 물 순환을 보장해주는 역할을 한다.

구리 합급은 상대적으로 내마모성이 낮다. 특히, 주형체의 바닥에서는 주형체의 기하 형상과 강의 수축 거동과의 차이로 인해 또는 슬랩이 주형의 아래쪽으로 충분히 안내되지 못함으로 인해 강 슬랩과 주형체와의 사이에서 마찰이 증대될 위험이 있다. 그 때문에, 현저한 마모 및 그에 수반하는 주형체의 변형이 생길 수 있다.

따라서, 주형체는 마모를 방지할 목적으로 니켈 또는 크롬과 같은 내마모성 재료로 이루어진 내측 코팅을 구비한다. 내마모층을 구비한 그러한 주형체는 예컨대 DE 31 42 196 C2로부터 공지되어 있다. 그에 의하면, 마찰 거동의 개선 및 그에 따른 주형체의 내구 수명의 향상이 실현될 수 있다.

그와 관련하여, 크롬 코팅은 니켈에 비해 경도가 높고, 그에 수반하여 내마모성이 더 우수한 것을 특징으로 한다. 따라서, 주형체의 내측면을 경질의 크롬으로 전해 코팅하는 것에 의해 효과적인 내마모성이 부여된다.

그러나, 주형체의 재료와 내마모층의 재료의 열팽창 계수가 상이함으로 인해 내마모층에서 상당한 응력이 발생된다. 그러한 응력 때문에 부착력이 저하되고, 내마모층이 벗겨져 떨어지거나 균열이 발생될 위험이 존재한다.

따라서, 선행 기술로부터 출발된 본 발명의 목적은 시효 경화성 구리 합금과 크롬제 내측 내마모층으로 이루어진 주형체로서, 주형체와 내마모층과의 사이의 부착이 개선된 주형체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 내구 수명이 향상될 수 있는 개선된 품질의 주형체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 주형체의 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주형 관

2 : 성형 중공 공간

3 :선단부

4 : 바닥 단부

5 : 본체

6 : 내측면

7 : 내마모층

8 : 슬랩측 표면

9 : 관측 크롬층

10 : 슬랩측 크롬층

본 발명의 방법상의 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 주형체 제조 방법에 의해 달성된다.

그에 따르면, 시효 경화성 구리 합금으로 이루어진 주형체를 용체화 소둔한 후에 그 주형체에 크롬제 내측 코팅을 마련하고, 이어서 그 주형체를 시효 경화시킨다.

그러한 열처리에 의해 최초에 매우 높았던 내마모층의 경도가 낮아지고, 그 결과 연성이 증대된다. 그러면, 주형체의 구리 합금과 크롬제 내마모층과의 재료 특성의 차이가 작아져서 특성으로 인한 크롬층의 손상 위험이 현저히 줄어든다.

원칙적으로, 주형체로서는 일체형 주형 관 또는 다부품형 주형, 예컨대 판 주형이 사용될 수 있다.

청구항 2의 특징에 따르면, 시효 경화를 불활성 가스 하의 환원 분위기 중에서 실시한다. 주형체는 그러한 시효 경화에서 최종 강도에 도달된다.

시효 경화 온도를 얻고자 하는 내마모층의 경도에 맞춰 조절하여 크롬층이 지나치게 연화되는 것을 방지한다. 바람직하게는, 시효 경화를 400℃ 내지 550℃의 온도에서 실시한다(청구항 3). 실제 시험에서 불활성 가스 하의 460℃의 온도에 의해 매우 양호한 결과가 얻어졌는데, 그 경우에 열처리 시간은 10시간이었다. 그와 관련하여, 얻고자 하는 내마모층의 경도는 650 HV 내지 700 HV(비커스 경도)이다. 그와 같이 하면, 내마모층이 충분히 높은 경도를 나타내면서도 높은 연성으로 인해 부착력이 양호해지고 균열 발생 경향이 낮아진다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성은 청구항 4에 개시되어 있다. 그에 다르면, 시효 경화 후에 내측 표면에 추가로 경질 크롬을 코팅하는 것에 내마모층을 2층으로 형성한다. 바람직한 것은 크롬층을 전해 석출하는 것이다.

그러한 방식으로, 경도가 점진적으로 전이되는 다층 크롬 코팅이 얻어진다. 그에 의해, 균열 발생 및 코팅 박리의 위험이 현격히 줄어든다. 또한, 그러한 조치에 의해 층 두께가 두꺼운 크롬제 내마모층이 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 주형체의 특징은 청구항 5의 특징부에 구체적으로 개시되어 있다. 그러한 특징의 핵심을 이루는 것은 내마모층의 경도가 슬랩측 표면으로부터 주형체 쪽으로 감소되는 조치이다.

그에 의해, 주형체와 내마모층과의 층 전이부에서 상이한 재료 특성으로 인해 발생되는 재료 하중이 감소될 수 있다.

경도는 구리 합금으로부터 시작하여 단계적으로 높아질 수 있다. 그 경우, 경도는 연질의 주형체의 구리 합금으로부터 보다 더 높은 경도의 관측 크롬층을 경유하여 가장 높은 경도의 슬랩측 크롬층까지 상승된다(청구항 6).

청구항 7의 특징에 따르면, 관측 크롬층의 경도는 500 HV 내지 850 HV인 반면에, 슬랩측 크롬층의 경도는 850 HV 내지 1050 HV이다.

관측 크롬층과 슬랩측 크롬층의 층 두께는 각가 100㎛ 내지 150㎛인 것이 바람직한데, 전체의 층 두께는 약 250㎛인 것이 실제적으로 매우 양호한 것으로 판명되었다.

내마모층은 주조 방향으로 일정한 두께를 나타낼 수 있다. 그러나, 원칙적으로는 내마모층의 두께가 주조 방향으로 증가되는 것도 가능하다. 그에 의해, 주조 탕욕의 액면 구역에서 높은 벽 온도가 보장되는 동시에 주조 방향으로 내마모성이 증대된다. 그러한 형식으로, 응고에 가용될 수 있는 주형의 냉각 노정 거리가 슬랩의 수축 거동과 관련하여 효과적으로 맞춰질 수 있다. 코팅 두께의 변경은 선형적으로 또는 단계적으로 실시될 수 있다.

이하, 본 발명을 도 1에 도시된 실시예에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 강 연속 주조용 주형 관(1)을 도시한 것이다. 주형 관(1)은 탕입구측 선단부(3)의 횡단면이 슬랩 출구측 바닥 단부(4)의 횡단면보다 더 크게 형성된 성형 중공 공간(2)을 구비한다.

주형 관(1)의 본체(5)는 구리/크롬/지르코늄계(CuCrZr)의 구리 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

주형 관(1)은 내측면(6)에 크롬제 내마모층(7)을 구비한다. 내마모층(7)은 2층으로 형성되는데, 내마모층(7)의 경도는 슬랩측 표면(8)으로부터 주형 관(1) 또는 주형 관(1)의 내측면(6) 쪽으로 감소된다.

또한, 2개의 개별적인 내마모층, 즉 크롬층(9, 10)으로 이루어진 내마모층(7)은 상이한 경도로 구성된다. 관측 크롬층(9)은 650 HV의 경도를 나타내는 것이 바람직하다. 반면에, 슬랩측 크롬층(10)은 1000 HV 내지 1050 HV의 경도에 의해 더 경질로 형성된다.

주형 관(1) 또는 그 본체(5)를 용체화 소둔된 상태에서 크롬으로 코팅하고, 이어서 열처리로 시효 경화시켜 제1 크롬(9)을 생성한다. 즉, 주형체(1)는 그 최종 강도를 얻게 된다. 방치된 후의 크롬층(9)은 650 HV의 경도를 나타낸다. 추가의 코팅 과정에서 경도가 1050HV인 제2 크롬층(10)을 부착시켜 내마모성을 증대시킨다.

내마모층의 두께는 전체적으로 250㎛인데, 크롬층(9)의 층 두께는 100㎛이고 크롬층(10)의 층 두께는 150㎛이다.

그러한 2층의 내마모층(7)의 장점은 크롬층(10)에 의해 슬랩측 표면(8)에서 높은 경도가 보장되면서도 본체(5)로부터 크롬층(9)으로의 전이부에서 경도와 연성과의 차이가 감소된다는데 있다.

본 발명에 따른 주형체 제조 방법 및 주형체에서는, 내마모층의 경도를 슬랩측 표면으로부터 주형체 쪽으로 점진적으로 감소시켜 주형체와 내마모층과의 재료 특성의 차이를 감소시키고, 그에 의해 주형체와 내마모층과의 부착을 개선시켜 균열 발생 및 내마모층의 박리를 방지하고 주형체의 내구 수명의 향상을 기하고 있다.

Claims (7)

1. 시효 경화성 구리 합금으로 이루어지고, 성형에 사용되며, 크롬제 내측 내마모층을 구비하는 연속 주조 설비용 주형의 주형체를 제조하는 방법에 있어서,

   주형체를 용체화 소둔하고, 이어서 내마모층을 주형체에 부착시킨 후에 주형체를 시효 경화시키는 것을 특징으로 하는 주형체 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 시효 경화를 불활성 가스 분위기 중에서 실시하는 것을 특징으로 하는 주형체 제조 방법.
3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 시효 경화를 400℃ 내지 550℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 주형체 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 시효 경화 후에 내측 표면(8)을 추가로 크롬으로 코팅하는 것에 의해 2층의 내마모층(7)을 형성하는 것을 특징으로 하는 주형체 제조 방법.
5. 시효 경화성 구리 합금으로 이루어지고, 크롬제 내측 내마모 층(7)을 구비하는 연속 주조 설비용 주형의 주형체에 있어서,

   내마모층(7)의 경도가 슬랩측 표면(8)으로부터 주형체(1) 쪽으로 감소되는 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 주형의 주형체.
6. 제5항에 있어서, 내마모층(7)은 경도가 상이한 2개의 크롬층(9, 10)으로 이루어지고, 슬랩측 크롬층(10)이 관측 크롬층(9)보다 더 경질인 것을 특징으로 하는 주형체.
7. 제6항에 있어서, 관측 크롬층(9)의 경도는 500 HV 내지 850 HV이고, 슬랩측 크롬층(10)의 경도는 850 HV 내지 1050 HV인 것을 특징으로 하는 주형체.