KR20010002710A - 단강품의 용접 구조를 가진 대형 불기어의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단강품의 용접 구조를 가진 대형 불기어의 제작 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전로를 구동시키기 위한 불 기어를 단강품의 용접 구조로 제작시, 예열 및 후열온도, 열처리 방법 등을 거치게 하고, 이를 다시 고주파 표면경화 열처리를 하여 적정한 경도를 가지는 고급 기어를 제작할 수 있도록 하는 불기어의 제작 방법에 관한 것이다.

정반에 지그를 만들어 보스(2)와 상부 보강판(4) 및 링기어(1)를 안착시키고, 용접시 예열을 위하여 히팅 코일을 설치하여 온도를 200℃ 이상으로 올린 상태에서 리브 플레이트(5)를 상부 보강 판(4)에 가용접 및 보스(2)에 용접하되 용접시에는 온도를 300℃ 이상으로 유지하며, 용접 후 하부 보강판(3)을 안착시킨 후 용접사 2명 이상이 각도별로 분할하여 용접을 실시하며, 용접을 완료한 후 뒤집기를 실시한 후 상부 보강판(4)을 용접하고 파이프(6)를 용접하며, 이때 파이프 용접부에는 공기 누출 구멍을 만들어 열처리시의 팽창에 의한 파손을 방지하도록 하되 본 용접을 할 때에는 초층부에 결함이 없어야 하므로 필히 초층용접 후 비파괴검사를 실시하여 결함 유무를 조사한 후 다음 용접에 착수하는 것과,

용접이 완료되면 300℃ 이상으로 한시간 이상 후열 처리한 후 석면포로 보온하여 냉각시키고, 냉각이 완료되면 용접부에 대한 비파괴 검사를 실시하여 용접부에 대한 균열 및 결함 유무를 검사하되 탄소 함량이 높은 단강품(SCM440)의 용접시 예열 온도 및 후열 온도는 매우 중요함으로 용접이 완료될 때까지 계속하여 온도를 유지하여야 하며 용접사는 중지함이 없이 연속으로 용접 작업을 수행하는 것과,

용접부에 결함이 없으면 용접부의 변형을 방지하기 위하여 응력제거 열처리(소둔) 실시하며 이때 열처리 온도는 필히 소재(SCM440)의 템퍼링 온도(530 ℃)보다 낮은 온도 (510℃)에서 11시간 이상을 유지시킨 후 서냉시키고, 냉각이 완료되면 다시 한번 열처리에 의한 균열 유무를 비파괴 검사로 조사하는 것과,

선삭작업 및 기어부에 대한 1차 호빙작업 완료후 기어 치면에 경도를 높이기 위하여 치면부 고주파 경화 처리를 하며, 치면고주파 경화 처리를 하면 표면 경도가 너무 높아 2차 기계 가공이 어려우므로 다시 한번 기계 가공이 가능하게 템퍼링 처리를 하고, 이후 마지막 2차호빙 작업 및 사상 마무리를 하여 대형 불기어(100)의 기계 가공을 마무리하는 것으로 구성되어진 단강품의 용접 구조를 가진 대형 불기어의 제작 방법이다.

Description

단강품의 용접 구조를 가진 대형 불기어의 제작 방법{The manufacturing process of large size bull gear with welding type of forging material}

본 발명은 단강품의 용접 구조를 가진 대형 불기어의 제작 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전로를 구동시키기 위한 불 기어를 단강품의 용접 구조로 제작시, 예열 및 후열온도, 열처리 방법 등을 거치게 하고, 이를 다시 고주파 표면경화 열처리를 하여 적정한 경도를 가지는 고급 기어를 제작할 수 있도록 하는 불기어의 제작 방법에 관한 것이다.

대형의 불기어는 종합 제철소에서 전로를 구동시키는데 사용된다.

일반적으로 전로는 고온(약 1650℃)의 쇳물을 저장하는 그릇으로 자체 중량이 매우 무거우며 따라서 불기어가 구동시키는 무게만도 약 500톤이 넘게 된다.

모터로부터 전달된 힘(약 150㎾)은 감속기를 거쳐 불기어에 전달되며 조업상 요구되는 회전수(1분당약 1회전)만큼 전로를 구동시키게 되는 것이다.

전로는 제철소의 핵심 설비로 용광로로부터 전달된 용선을 정련하여 용강을 만들게 되며 따라서 전로를 구동시키는 불기어는 소재에서부터 결함이 없는 고급 재질을 사용하여야 한다.

그러나 종래에는 도 3에 도시한 바와 같이 대형 불기어를 제작이 용이한 주강품의 일체형으로 제작하는 것이 보통이며 따라서 주강품으로 제작시 주조 상태에서의 내부 결함 등으로 인하여 제품의 균열 위험이 상존하게 되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 단강품의 용접 타입이 사용되기도 하지만 이때에는 용접의 어려움으로 제작이 난이하며, 용접부 응력제거를 위한 소둔 열처리 및 고주파 열처리시 균열이 빈번하게 발생하는 등 항상 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 적절한 용접의 순서, 용접 개선, 용접봉의 선정, 용접시의 예열 온도, 후열 온도, 용접부 응력 제거 열처리시의 열처리 온도 및 시간, 치절부의 표면 경도를 올리기 위한 고주파 열처리 방법 등에 대한 자료를 제공함으로써, 우수한 불기어를 제작할 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 정반에 지그를 만들어 보스와 상부 보강판 및 링기어를 안착시키고, 용접시 예열을 위하여 히팅 코일을 설치하여 온도를 200℃ 이상으로 올린 상태에서 리브 플레이트를 상부 보강판에 가용접 및 보스에 용접하되 용접시에는 온도를 300℃ 이상으로 유지하며, 용접 후 하부 보강판을 안착시킨 후 용접사 2명 이상이 각도별로 분할하여 용접을 실시하며, 용접을 완료한 후 뒤집기를 실시한 후 상부 보강판을 용접하고 파이프를 용접하며, 이때 파이프 용접부에는 공기 누출 구멍을 만들어 열처리시의 팽창에 의한 파손을 방지하도록 하되 본 용접을 할 때에는 초층부에 결함이 없어야 하므로 필히 초층용접 후 비파괴검사를 실시하여 결함 유무를 조사한 후 다음 용접에 착수하는 것과,

용접이 완료되면 300℃ 이상으로 한시간 이상 후열 처리한 후 석면포로 보온하여 냉각시키고, 냉각이 완료되면 용접부에 대한 비파괴 검사를 실시하여 용접부에 대한 균열 및 결함 유무를 검사하되 탄소 함량이 높은 단강품(SCM440)의 용접시 예열 온도 및 후열 온도는 매우 중요함으로 용접이 완료될 때까지 계속하여 온도를 유지하여야 하며 용접사는 중지함이 없이 연속으로 용접 작업을 수행하는 것과,

용접부에 결함이 없으면 용접부의 변형을 방지하기 위하여 응력제거 열처리(소둔) 실시하며 이때 열처리 온도는 필히 소재(SCM440)의 템퍼링 온도(530 ℃)보다 낮은 온도 (510℃)에서 11시간 이상을 유지시킨 후 서냉시키고, 냉각이 완료되면 다시 한번 열처리에 의한 균열 유무를 비파괴 검사로 조사하는 것과,

선삭작업 및 기어부에 대한 1차 호빙작업 완료후 기어 치면에 경도를 높이기 위하여 치면부 고주파 경화 처리를 하며, 치면고주파 경화 처리를 하면 표면 경도가 너무 높아 2차 기계 가공이 어려우므로 다시한번 기계 가공이 가능하게 템퍼링 처리를 하고, 이후 마지막 2차호빙 작업 및 사상 마무리를 하여 대형 불기어의 기계 가공을 마무리하는 것으로 구성되어진 것을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명 불기어의 구조도

도 2는 본 발명 불기어의 용접 절차도

도 3은 종래 불기어의 구조도

도 4는 일반적인 전로 및 불기어의 전체 조립도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 링 기어

(2) : 보스

(3) : 하부 보강판

(4) : 상부 보강판

(5) : 리브 플레이트

(6) : 파이프

(100) : 불 기어

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 불기어의 구조도,

도 2는 본 발명 불기어의 용접 절차도를 도시한 것이다.

정반에 지그를 만들어 보스(2)와 상부 보강판(4) 및 링기어(1)를 안착시키고, 용접시 예열을 위하여 히팅 코일을 설치하여 온도를 200℃ 이상으로 올린 상태에서 리브 플레이트(5) 상부 보강판에 가용접 및 보스(2)에 용접하되 용접시에는 온도를 300℃ 이상으로 유지하며, 용접 후 하부 보강판(3)을 안착시킨 후 용접사 2명 이상이 각도별로 분할하여 용접을 실시하며, 용접을 완료한 후 뒤집기를 실시한 후 상부 보강판(4)을 용접하고 파이프(6)를 용접하며, 이때 파이프 용접부에는 공기 누출 구멍을 만들어 열처리시의 팽창에 의한 파손을 방지하도록 하되 본 용접을 할 때에는 초층부에 결함이 없어야 하므로 필히 초층용접 후 비파괴검사를 실시하여 결함 유무를 조사한 후 다음 용접에 착수하는 것과,

용접이 완료되면 300℃ 이상으로 한시간 이상 후열 처리한 후 석면포로 보온하여 냉각시키고, 냉각이 완료되면 용접부에 대한 비파괴 검사를 실시하여 용접부에 대한 균열 및 결함 유무를 검사하되 탄소 함량이 높은 단강품(SCM440)의 용접시 예열 온도 및 후열 온도는 매우 중요함으로 용접이 완료될 때까지 계속하여 온도를 유지하여야 하며 용접사는 중지함이 없이 연속으로 용접 작업을 수행하는 것과,

용접부에 결함이 없으면 용접부의 변형을 방지하기 위하여 응력제거 열처리(소둔) 실시하며 이때 열처리 온도는 필히 소재(SCM440)의 템퍼링 온도(530 ℃)보다 낮은 온도 (510℃)에서 11시간 이상을 유지시킨 후 서냉시키고, 냉각이 완료되면 다시 한번 열처리에 의한 균열 유무를 비파괴 검사로 조사하는 것과,

선삭작업 및 기어부에 대한 1차 호빙작업 완료후 기어 치면에 경도를 높이기 위하여 치면부 고주파 경화 처리를 하며, 치면고주파 경화 처리를 하면 표면 경도가 너무 높아 2차 기계 가공이 어려우므로 다시한번 기계 가공이 가능하게 템퍼링 처리를 하고, 이후 마지막 2차호빙 작업 및 사상 마무리를 하여 대형 불기어(100)의 기계 가공을 마무리하는 것으로 구성되어진 것이다.

본 발명의 작용은 다음과 같다.

첫 번째 작업 순서는 자재 준비, 용접(예열, 용접, 후열, 냉각), 비파괴 검사, 용접 후열처리, 용접부 비파괴검사, 선삭 가공, 치절부 1차호빙가공, 치면 고주파경화, 보스부 정삭 가공, 치절부 2차 호빙가공, 사상마무리, 비파괴 검사 등으로 이루어진다.

두 번째 자재 준비 및 용접에 있어서는 먼저 정반에 지그를 만들어 보스(2)와 상부 보강판(4) 및 링기어(1)를 안착시키고, 용접시 예열을 위하여 히팅 코일을 설치하여 온도를 200℃ 이상으로 올린 상태에서 리브 플레이트(5)를 상부 보강판에 가용접 및 보스(2)에 용접한다. 상기 용접시에는 온도를 300℃ 이상으로 유지한다.

상기 용접 후 하부 보강판(3)을 안착시킨 후 용접사 2명 이상이 각도별로 분할하여 용접을 실시한다. 용접을 완료한 후 뒤집기를 실시한 후 상부 보강판(4)을 용접하고 파이프(6)를 용접한다. 이때 파이프 용접부에는 공기 누출 구멍을 만들어 열처리시의 팽창에 의한 파손을 방지하도록 한다. 본 용접을 할 때에는 초층부에 결함이 없어야 하므로 필히 초층용접 후 비파괴검사를 실시하여 결함 유무를 조사한 후 다음 용접에 착수한다.

세 번째 용접이 완료되면 300℃ 이상으로 한시간 이상 후열 처리한 후 석면포로 보온하여 냉각시킨다. 냉각이 완료되면 용접부에 대한 비파괴 검사를 실시하여 용접부에 대한 균열 및 결함 유무를 검사한다. 탄소 함량이 높은 단강품(SCM440)의 용접시 예열 온도 및 후열 온도는 매우 중요하며 용접이 완료될 때까지 계속하여 온도를 유지하여야 하며 용접사는 중지함이 없이 연속으로 용접 작업을 수행하여야 한다.

네 번째 용접부에 결함이 없으면 용접부의 변형을 방지하기 위하여 응력제거 열처리(소둔) 실시하며 이때 열처리 온도는 필히 소재(SCM440)의 템퍼링 온도(530 ℃)보다 낮은 온도 (510℃)에서 11시간 이상을 유지시킨 후 서냉시킨다. 소재의 템퍼링 온도보다 높은 온도에서 열처리를 하면 소재의 고유한 기계적 성질이 변하게 되므로 주의하여야 한다. 냉각이 완료되면 다시 한번 열처리에 의한 균열 유무를 비파괴 검사로 조사한다. 단강품(SCM440)을 용접할때에는 대부분 열처리시에 균열이 발생할 수 있으므로 열처리 온도 및 열처리 유지 시간이 매우 중요한 자료가 된다.

다섯 번째 선삭작업 및 기어부에 대한 1차 호빙작업 완료후 기어 치면에 경도를 높이기 위하여 치면부 고주파 경화 처리를 하게 된다.

치면고주파 경화 처리를 하면 표면 경도가 너무 높아 2차 기계 가공이 어려우므로 다시한번 기계 가공이 가능하게 템퍼링 처리를 하여서 기어 치면의 경도를 낮추어야 하며 이때 템퍼링 온도는 치면부에서 요구되는 경도에 따라 정하여지게 된다. 이후 마지막 2차호빙 작업 및 사상 마무리를 하여 대형 불기어(100)의 기계 가공을 마무리하게 된다.

그러므로 본 발명은 불기어를 제작함에 있어서 적절한 예열 및 후열처리에 의하여 용접 균열을 방지할 수 있으며, 또한 고주파 표면 경화 열처리에 의하여 기어치절부에 적정한 경도를 가지는 고급 기어를 제작하여 전로에 사용되는 불기어의 성능 및 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 정반에 지그를 만들어 보스(2)와 상부 보강판(4) 및 링기어(1)를 안착시키고, 용접시 예열을 위하여 히팅 코일을 설치하여 온도를 200℃ 이상으로 올린 상태에서 리브 플레이트(5)를 상부 보강판에 가용접 및 보스(2)에 용접하되 용접시에는 온도를 300℃ 이상으로 유지하며, 용접 후 하부 보강판(3)을 안착시킨 후 용접사 2명 이상이 각도별로 분할하여 용접을 실시하며, 용접을 완료한 후 뒤집기를 실시한 후 상부 보강판(4)을 용접하고 파이프(6)를 용접하며, 이때 파이프 용접부에는 공기 누출 구멍을 만들어 열처리시의 팽창에 의한 파손을 방지하도록 하되 본 용접을 할 때에는 초층부에 결함이 없어야 하므로 필히 초층용접 후 비파괴검사를 실시하여 결함 유무를 조사한 후 다음 용접에 착수하는 것과,

   용접이 완료되면 300℃ 이상으로 한시간 이상 후열 처리한 후 석면포로 보온하여 냉각시키고, 냉각이 완료되면 용접부에 대한 비파괴 검사를 실시하여 용접부에 대한 균열 및 결함 유무를 검사하되 탄소 함량이 높은 단강품(SCM440)의 용접시 예열 온도 및 후열 온도는 매우 중요함으로 용접이 완료될 때까지 계속하여 온도를 유지하여야 하며 용접사는 중지함이 없이 연속으로 용접 작업을 수행하는 것과,

   용접부에 결함이 없으면 용접부의 변형을 방지하기 위하여 응력제거 열처리(소둔) 실시하며 이때 열처리 온도는 필히 소재(SCM440)의 템퍼링 온도(530 ℃)보다 낮은 온도 (510℃)에서 11시간 이상을 유지시킨 후 서냉시키고, 냉각이 완료되면 다시 한번 열처리에 의한 균열 유무를 비파괴 검사로 조사하는 것과,

   선삭작업 및 기어부에 대한 1차 호빙작업 완료후 기어 치면에 경도를 높이기 위하여 치면부 고주파 경화 처리를 하며, 치면고주파 경화 처리를 하면 표면 경도가 너무 높아 2차 기계 가공이 어려우므로 다시한번 기계 가공이 가능하게 템퍼링 처리를 하고, 이후 마지막 2차호빙 작업 및 사상 마무리를 하여 대형 불기어(100)의 기계 가공을 마무리하는 것으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 단강품의 용접 구조를 가진 대형 불기어의 제작 방법.