KR20020040752A - 초경합금제 복합롤 및 그것을 사용한 강의 열간압연방법 - Google Patents

초경합금제 복합롤 및 그것을 사용한 강의 열간압연방법 Download PDF

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호리우치마치
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에모토 간지
가와사키 세이테츠 가부시키가이샤
에다 데쓰야
히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

장척큰직경의 초경합금제 복합롤을 제조하는 방법과, 그것을 사용한 강의 열간압연방법을 제공하는 것을 목적으로한다.
롤의 제조방법은 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재를 일체화해서 구성된 초경합금으로 된 외층과, 이 외층의 내면에 형성된 강계 재료로 된 내층과에 의해 구성된 슬리브를, 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서된 초경합금제 복합롤로서, 상기 슬리브는 회전축과 직각인 단면에 있어서의 상기 외층의 단면적 So와 상기 내층의 단면적 Si와의 비 So/Si가 0.3∼20이다.
슬리브의 길이는 520mm이상, 6000mm이하이다.
강의 열간압연에 있어서, 조압연기 및 또는 끝마무리압연기의 적어도 1스탠드의 워크롤에 본 초경합금롤을 사용한다.

Description

초경합금제 복합롤 및 그것을 사용한 강의 열간압연방법{COMPOSITE ROLL OF CEMENTED CARBIDE, AND STEEL HOT-ROLLING METHOD USING THE SAME}
강의 열간압연기에 조립되는 워크롤(이하, 「롤」이라고도 한다)에는 다음의 성능이 요구된다.
(1) 내마모성과 내균열성 : 마모되기 어렵고, 균열이나 결함 및 함몰등이 생기기 어려울 것,
(2) 내표면거칠음성 : 피압연재에 표면거칠음이 생기기 어려울 것,
(3) 서멀크라운(thermal crown)(롤 동체부가 열팽창에 의해 볼록하게 팽창하는 현상)이 적을 것.
일반적으로 사용되는 강계롤에서는 상술한 내마모성, 내표면거칠음성등의 성능이 불충분하다.
다시또 강계롤은 서멀크라운이 크고, 피압연재의 치수형상의 정밀도의 개선에 한계가 있다고 하는 결점이 있다.
내마모성, 내표면거칠음성등의 성능이 우수한 롤로서 예를들면, 일본국 특개평 10-5825호 공보에는 도 11(A), 도 11(B)에 나타내는 것과 같은 초경합금으로 된 외층(11)과 강계 재료로 된 내층(2)에 의해 구성된 슬리브(sleeve)를 강제 축심(3)에 끼워 맞추어 고정시킨 초경합금제 복합롤이 제안되어 있다.
이 일본국 특개평 10-5825호 공보에 개시된 롤은 회전축과 직각인 단면에 있어서의 외층(11)의 단면적과 내층(2)의 단면적의 비를 0.7이하로 하고, 외층원주방향에 100MPa이상의 압축응력을 유지시킨다.
이렇게 함으로써 충격이나 인장응력에 대해서 약한 초경합금으로 된 외층에 균열이 발생하는 것을 억제하려고 하는 것이다.
이 일본국 특개평 10-5825호 공보에 개시된 롤은 외층(11)의 단면적 So와 내층(2)의 단면적 Si의 비 So/Si가 0.7이하이며, 슬리브의 외층(11)의 두께가 내층(2)의 두께보다도 얇다.
롤의 연삭의 여유가 적기 때문에 폐기직경이 되기까지의 롤의 수명이 짧다고 하는 문제가 있었다.
이 일본국 특개평 10-5825호 공보에 개시된 구조의 큰직경 장척롤을 제조하려고 하면, 초경합금으로 된 긴 일체성형체의 외층슬리브(11)를 제작하지 않으면 안된다.
초경합금제 슬리브는 초경재료 혼합분말을 소결시켜서 형성한다.
소결과정에 있어서는, 체적이 50%정도 수축되기 때문에 일체성형체의 슬리브를 소결시키는 과정에서 치수변화량이 대단히 크게 된다.
소결과정에 있어서의 수축률에는 불균일이 있기 때문에, 통상 당업자등은 소결후의 슬리브치수가 목표치수보다도 크게 되도록 제조하고, 그후 연삭에 의해 목표치수로 끝마무리하고 있다.
이 때문에 예를들면, 외경 600mm, 길이 520mm이상인 긴 일체성형체의 초경합금으로 된 외층(11)을 소결에 의해 형성하려고 하면, 슬리브 외층(11)의 연삭량이 많아지고, 연삭량이 증대함과 동시에, 초경합금의 제조의 수율(슬리브 외층의 중량/성형체에 충전시킨 초경재료 혼합분말의 중량)이 낮게 된다고 하는 문제가 있었다.
장척의 초경합금으로 된 슬리브(11)를 균일하게 소결시키는 것은 곤란하다.
슬리브내에 미소한 구멍이 남기 쉽고, 압연에 제공되면, 소결시에 생긴 미소한 구멍으로부터 균열이 진전(進展)하여 슬리브의 외층(11)에 갈라짐이 발생한다고 하는 문제가 있었다.
일본국 특개평 10-263627호 공보에는 상기 문제점을 해결하기 위해 소결후의 치수변화를 대폭으로 감소시켜서 큰 직경의 장척롤을 제조가능하게 한 도 12(A), 도 12(B)에 나타내는 초경합금제 복합롤이 제안되어 있다.
일본국 특개평 10-263627호 공보에 제안되어 있는 롤은, 초경합금으로 된 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재를 일체화한 슬리브(7)를 강제 축심(3)에 끼워 맞추어 고정시킨 것이다.
미리 소결처리등을 실시한 복수개의 원통상 성형체부재를 본소결과 HIP(열간등방가압)처리등에 의해 일체화한다.
종래의 슬리브(11)에 비교하여 슬리브(7)는 짧기 때문에 치수변화를 대폭으로 삭감시킬 수 있다.
그러나 도 12(A), 도 12(B)에 나타내는 바와 같은 초경합금제 복합롤에서는, 끼워 맞춤시에 성형체부재를 일체화한 접합개소(7A)로부터 균열이 발생하는 일이 있었다.
슬리브(7)를 강제 축심(3)에 끼워 맞추어 고정시킬때에 수축 끼워맞춤법(슬리브(7)측을 가열하여 끼워 맞추는 것), 팽창 끼워맞춤법(강제 축심(3)측을 냉각시켜서 끼워 맞추는 것)혹은 수축 끼워맞춤법과 팽창 끼워맞춤법의 병용(슬리브(7)측을 가열하고, 강제 축심(3)측을 냉각시켜서 끼워 맞추는 방법)에 의해 행하면, 온도가 낮은 강제 축심(3)이 열팽창함으로써 슬리브(7)에는 원주방향과 축방향으로 인장응력이 작용한다.
이 인장응력에 의해 끼워 맞춤시에 성형체부재를 일체화한 접합개소(7A)로부터 균열이 발생하는 경우가 있다.
또한, 예를들어, 끼워 맞춤시에 균열이 발생하지 않아도, 슬리브(7)를 강제 축심(3)에 끼워 맞추어 고정시킨 후에도 슬리브(7)에는 인장응력이 잔류하고 있기 때문에 압연중에 균열이 발생하거나 접합개소(7A)로부터 균열이 발생하는 일이 있다.
일반적으로, 강판의 열간압연에서는 강슬래브를 가열로에서 예를들면, 1100℃정도까지 가열하고, 1∼3기 정도의 리버스식 조압연기로 복수패스 압연하고, 이어서 7스탠드 정도의 탠덤식(tandem type) 끝마무리압연기로 끝마무리 압연하여 강판을 제조한다.
압연기의 워크롤에는 강제의 롤이 사용된다.
조압연에서는 끝마무리압연에 비해 압연온도가 높기 때문에, 워크롤과 재료의 사이에 눌어붙음이 발생되기 쉽고, 제품강판의 표면에 표면거칠음이 생기는 문제가 있었다.
특히, 피압연재가 스테인레스강인 경우, 가열∼압연중에 피압연면에 생성되는 산화막의 두께가 보통강에 비해 얇기 때문에, 상기 눌어붙음이 일어나기 쉽다.
또 조압연에서는 압연반력(압연하중), 열응력, 압연이상에 수반하는 과대한 응력등을 받는 것에 의해, 워크롤의 표면에 균열이 생기기 쉽고, 균열이 생기면 롤연삭량이 증가하여 롤원단위가 악화되거나, 균열이 큰 경우에는 롤의 파손(spalling)에 이르는 문제도 있었다.
끝마무리 압연에서는 워크롤과 강판이 눌어 붙어서 롤표면이 거칠어지고, 그대로 압연을 계속하면, 롤표면의 거칠음이 피압연재표면에 전사되어 피압연재 표면이 요철이 된다고 하는 문제가 있었다.
동시에, 피압연재의 산화막 일부가 표면에 밀어 넣어져서 다음 공정에서의 산세정으로 산화막이 제거되지 않고, 남는「표면거칠음」이라 불리는 표면결함이 발생하는 일이 있었다.
또한, 끝마무리 압연에서는, 조압연에 비해 압연온도가 낮기 때문에, 강의 변형저항이 크고, 롤면압이 높다.
또 강판표면에 비교적 단단한 산화막이 생성되는 것때문에, 롤이 마모되기 쉽다.
롤재 연마의 빈도가 높게 되기 때문에, 비용이 높아진다는 문제가 있었다.
일본국 특개평 9-78186호 공보에서는 내열균열성 및 내마모성이 우수한 열간압연용롤로서, 롤외각층의 조성, 경도, 잔류압축응력을 규제한 고탄소계 고속도강롤이 제안되어 있다.
그러나, 일본국 특개평 9-78186호 공보에 기재된 롤을 조압연기의 워크롤에 사용해도 상기 눌어붙음이나 균열을 충분히 방지할 수 없었다.
이 롤을 끝마무리 압연기의 워크롤에 사용해도 상기 눌어붙음이나 조기마모를 충분히 방지할 수 없었다.
일본국 특개평 10-5825호 공보에는 내층이 강계 재료, 외층이 초경합금으로 된 내외 2층의 슬리브를 갖는 복합롤의 외층/내층의 단면적비를 규제한 초경합금제 복합롤이 제안되어 있다.
일본국 특개평 10-5825호 공보에 기재된 롤은 상기 눌어붙음이나 균열을 유효하게 방지할 수 있는 것이라고 생각된다.
그러나, 그 복합슬리브는 외층의 초경합금의 혼합분말을 소결시키면, 동시에 내층에 확산 접합시켜 제작되는 것이기 때문에, 열간 조압연기의 워크롤과 같은 큰직경 장척(예를들면, 외경 1300mm×압연부동체 길이 2000mm)의 롤에 걸맞는 크기범위에서는 정밀도가 양호하게 또 작업성이 양호하게 제작하는 것이 곤란하며, 조압연기 및 끝마무리 압연기의 워크롤에는 적용할 수 없다.
일본국 특개평 11-319916호 공보에는 조압연기의 워크롤에 눌어붙음이나 균열을 발생시키지 않기 위해 압연유를 공급하면서 압연하는 방법이 제안되어 있다.
그러나 조압연기에 압연유 공급장치를 설치하는 것은 비용상승이 된다.
이상 기술한 바와 같이, 조압연기에서의 워크롤의 눌어붙음, 균열 및 끝마무리 압연기에서의 워크롤의 눌어붙음 및 조기마모, 제품의 표면거칠음의 문제는 해결되어 있지 않다.
본 발명의 제1의 목적은 종래의 초경합금제 복합롤에 있어서의 상기 문제점을 해소하는데 있다.
즉, (1) 장척 큰 직경의 롤이라도 원료에 대한 제품의 비율이 양호하고, 효율적으로 또한 균열도없이 제조할 수 있도록 하는 것, (2) 냉간탠덤압연, 열간조압연, 열간 끝마무리압연, 후판압연, 형강압연등의 각종 압연에서 사용해도 균열이 없는 장척 큰 직경의 초경합금제 복합롤을 제공하는 것, (3) 피압연재 치수, 형상의 제어정밀도가 양호하고, 안정압연이 가능한 장척 큰 직경의 초경합금제 복합롤을 제공하는 것.
본 발명의 제2의 목적은 강의 열간압연에 있어서, 롤의 눌어붙음, 균열, 마모가 생기지 않는 압연방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 초경합금으로 된 외층슬리브와, 강계 재료로 된 내층슬리브와, 강제 축심으로 된 초경합금제 복합롤에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 관한 초경합금제 복합롤의 회전축방향 개략단면도.
도 2는 본 발명에 관한 초경합금제 복합롤의 회전축과 직각방향의 개략단면도.
도 3은 본 발명에 사용되는 슬리브의 제조과정을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 사용되는 슬리브의 제조과정을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 사용되는 롤의 제조과정을 나타내는 단면도.
도 6은 발명예에 있어서의 성형체부재 개수와, 초경합금의 제조수율에 대한 관계를 나타내는 그래프.
도 7은 발명예에 있어서의 성형체부재 개수와 슬리브 외층의 균열발생률과의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 종래예에 있어서의 성형체부재 개수와 슬리브의 균열발생률과의 관계를 나타내는 그래프.
도 9는 슬리브의 단면적비와 슬리브의 균열발생률의 관계를 나타내는 그래프.
도 10은 슬리브의 단면적비와 슬리브의 균열발생률과의 관계를 나타내는 그래프이며, 단면적비가 적은 범위이다.
도 11(A)는 종래의 초경합금제 복합롤의 회전축방향 개략단면도.
도 11(B)는 종래의 초경합금제 복합롤의 회전축과 직각방향의 개략단면도.
도 12(A)는 종래의 다른 초경합금제 복합롤의 회전축방향 개략단면도.
도 12(B)는 종래의 다른 초경합금제 복합롤의 회전축과 직각방향의 개략단면도.
도 13은 본 발명의 실시에 적합한 롤의 예를 나타내는 단면모식도.
도 14는 본 발명의 실시에 적합한 열간압연라인의 예를 나타내는 배치도.
본 발명은 다음의 발견에 기초하여 이루어졌다.
미리 소결된 복수개의 짧은 원통상의 성형체부재를 일체화하여 초경합금제 슬리브를 제작하면, 장척 큰 직경의 롤이라도 수율이 양호하고, 효율적으로 초경합금제 복합롤을 제조할 수 있다.
이 초경합금제 슬리브는 균열로 진전하는 것과 같은 빈구멍을 억제하여 제조할 수 있다.
이 초경합금제 슬리브의 내면에 강계 재료로 된 내층을 확산접합함으로써 초경합금제 슬리브의 축방향의 인장응력을 저감시켜서 균열을 방지할 수 있다.
본 발명의 하나는 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재를 일체화해서 구성된 초경합금으로 된 외층과, 이 외층의 내면에 형성된 강계 재료로 된 내층에 의해 구성된 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서 이루어진 초경합금제 복합롤로서, 상기 슬리브는 슬리브의 길이를 520mm이상, 6000mm이하로 한 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤이다.
상기 초경합금제 복합롤에 있어서, 성형체 부재의 개수를 5개 이상, 30개 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 회전축과 직각인 단면에 있어서의 슬리브의 외층의 단면적과 내층의 단면적의 비를 한정된 범위로 한다.
초경합금으로 된 외층의 두께를 두껍게 하고, 강계 재료로 된 내층의 두께를 얇게 함으로써 제조과정에 있어서의 끼워 맞춤시나 압연시에, 그 슬리브가 갈라지는 것을 방지한다.
즉, 본 발명은 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체 부재를 일체화하여 구성된 초경합금으로 된 외층과, 이 외층의 내면에 확산접합한 강계 재료로 된 내층에 의해 구성된 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서 된 초경합금제 복합롤로서, 상기 슬리브는 회전축과 직각인 단면에 있어서의 상기 외층의 단면적 So와 상기 내층의 단면적 Si와의 비 So/Si를 0.3∼20으로 한 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤이다.
본 발명에서는 상기 외층의 단면적 So와 상기 내층의 단면적 Si와의 비 So/Si를 0.8∼15로 하는 것이 바람직하다.
상기 초경합금제 복합롤은 외경을 150mm이상, 800mm이하로 하여, 냉간탠덤 압연기용 워크롤로서 적용하거나, 외경을 500mm이상, 1500mm이하로 하여 열간조압연기용 워크롤로서 적용하거나, 외경을 400mm이상, 1400mm이하로 하여 열간끝마무리 압연기용 워크롤로서 적용하거나, 외경을 500mm이상, 1500mm 이하로 하여, 후판압연기용 워크롤로서 적용하거나, 외경을 600mm이상, 2000mm이하로 하여, 형강압연기용 워크롤로서 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 강의 열간압연에 있어서, 조압연기의 적어도 1스탠드의 워크롤에 압연부 표층이 초경합금으로 된 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 열간압연방법이다.
본 발명은 강의 열간압연에 있어서, 끝마무리 압연기의 적어도 1스탠드의 워크롤에 압연부표층이 초경합금으로 된 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 강의 열간압연방법이다.
본 발명에서는 롤은 초경합금으로 된 외층슬리브가 강계 재료로 된 내층슬리브와 강제 축심으로 이루어진다.
외층슬리브는 복수개의 초경합금 성형체부재를 롤축방향으로 접합하여 일체화하여 형성된 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 관한 초경합금제 복합롤의 회전축방향 개략단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 초경합금제 복합롤의 회전축과 직각방향의 개략단면도이다.
도 1, 도 2에 있어서, 1은 외층, 2는 내층, 3은 축심이며, 1A는 미리 소결된 성형체부재를 일체화한 접합개소이다.
또한, 이 접합개소는 외관상은 물론, 초음파 탐상검사등에 의해서도 검출되지 않는다.
본 발명에 관한 초경합금제 복합롤은 초경합금으로 된 외층(1)과, 외층(1)의 내면에 강계 재료로 된 내층(2)을 확산접합한 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서 된다.
강제 축심(3)은 양 단부에 축받이를 장착시키기 위해 슬리브의 길이보다도 길다.
슬리브는 강제 축심(3)의 길이방향 중앙부에 끼워 맞추어 고정시킨 것이다.
도 1에서는 초경합금으로 된 외층(1)과, 외층(1)의 내면에 확산접합된 강계 재료로 된 내층(2)과의 길이는 동일하게 되도록 형성되어 있고, 슬리브의 양단부에는 강계 측면단말링(4)이 장착되어 있다.
본 발명에 있어서는 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재를 일체화하여 구성된 초경합금으로 된 외층(1)의 내면에 강계 재료로 된 내층(2)을 확산접합하여 슬리브로 한다.
이 슬리브의 길이를 520mm이상, 6000mm이하로 하고 있는 것이 특징이다.
이 슬리브는 도 2에 나타내는 바와 같은 회전축과 직각인 단면에 있어서, 외층의 단면적 So와 내층의 단면적 Si와의 비 So/Si 를 0.3∼20으로 하고 있는 것을 특징으로 한다.
외층(1)의 초경합금은 WC, TaC, TiC등의 초경재료분말에 Co, Ni, Cr, Ti등의 금속분말중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 5∼50중량% 첨가한 초경재료 혼합분말을 소결시킨 것이다.
초경재료 혼합분말로서는 WC에 5∼50중량% Co분말을 혼합한 것이 내마모성,내표면 거칠음성등이 우수하고, 또한 인성이 양호하기 때문에 바람직하다.
이 초경합금은 열팽창율(선팽창계수)이 종래의 고속도강 및 반고속도강이라고 하는 재질에 비해 약 절반으로 적다.
또 경질이기 때문에, 압연시에 받는 하중에 의해 평평한 정도가 종래의 고속도강 및 반고속도강이라고 하는 재질의 롤에 비해 작다.
롤과 피압연재의 접촉 호(弧)의 길이가 짧게 되고, 압연시의 롤회전에 수반하는 접촉시간도 짧게 된다.
이 때문에 롤에의 입열이 감소하고, 열팽창율도 작기 때문에 서멀크라운이 작아진다고 하는 이점이 있다.
서멀크라운의 절대량이 작아지면 피압연시의 치수, 형상제어정밀도가 향상하기 때문에 바람직하다.
내층의 강계 재료로서는 주조강, 단조강, 흑연주조강, 탄소강 및 합금탄소강등의 어느 것인가가 바람직하다.
축심(3)은 예를 들면, 크롬강, 크롬 몰리브덴강, 고속도강을 재질 조정하여 제조할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 초경합금제 복합롤의 제조방법에 대해서 도 3∼도 5를 참조해서 설명한다.
도 3은 1개의 초경합금제 복합롤의 슬리브에 사용되는 복수의 성형체부재(5)를 나타내는 사시도이며, 도 4, 도 5는 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재(5)를 일체화하여 구성된 초경합금제 슬리브(6)의 내면에 강계 재료로 된 내층(2)을 형성하여, 슬리브를 구성하는 과정을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 초경합금제 복합롤은, 예를들면, 분말충전(롤 1개당 복수개의 성형체를 제작한다)→CIP(냉간등방가압)처리→기계가공→가소결→기계가공→본소결과 HIP처리(복수개의 성형체부재를 일체화하여 초경합금제 슬리브(6)를 제작한다)→기계가공→확산접합처리(초경합금제 슬리브(6)의 내면에 강계의 원통상 내층부재를 확산접합한다)→끼워 맞추어 고정(슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시킨다)의 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
성형체는 초경재료분말과 금속분말을 혼합하여 얻어진 초경재료의 혼합분말을 외통과 내통 사이의 간극에 충전시켜서 제작한다.
얻어진 중공성형체는 가소결하여, 필요하면 가소결후에 기계가공하여 도 3에 나타내는 바와 같은 중공원통상 성형체부재(5)로 한다.
가소결의 조건은, 예를들면, 550∼800℃로 1∼3시간 유지하는 것이 바람직하다.
중공성형체부재(5)의 밀도를 높이기 위해 가소결에 앞서서, CIP처리를 행하는 것이 바람직하다.
CIP성형의 조건은 예를들면, 100∼300MPa로 6∼60분 유지하는 것이 좋다.
이와 같이 하여 얻어진 중공성형체부재(5)를 복수개 중첩시킨후 본소결과 HIP처리에 의해 확산접합하여 일체화하여, 도 4에 나타내는 바와 같은 초경합금제슬리브(6)를 제작한다.
본소결과 HIP처리는, 예를들면 Ar분위기하에서 가압조건 100∼200MPa, 소결조건 1100∼1200℃, 0.5∼2시간 유지 후, 다시 또 1300∼1350℃로 1∼3시간 유지한다.
이 슬리브의 내면에 강계의 원통상 내층부재를 확산접합해서 도 5에 나타내는 바와 같은 슬리브를 얻는다.
초경합금제 슬리브(6)의 내면에 두께 50mm의 원통상 SCM-440상당의 단조강을 확산접합하는 경우에는 예를 들면, Ar분위기하에서 1200∼1300℃, 0.5∼1시간 유지의 처리를 행한다.
슬리브는 필요에 따라 연삭, 연마등의 기계가공을 행한다.
이어서 슬리브를 수축고정이나 팽창고정등의 통상의 방법으로 축심에 끼워맞추어서 고정시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재(5)를 본소결과 HIP처리에 의해 일체화해서 초경합금제슬리브를 구성하기 때문에 일체화후의 슬리브의 치수정밀도가 양호하다.
따라서 연삭량을 적게 할 수 있고, 초경합금의 제조에 있어서 수율이 양호하고, 생산능률도 양호하다.
예를들면, 직경이 600mm로서 슬리브길이가 520mm이상이라는 장척 큰 직경의 롤을 제조할 수 있다.
이에 대하여, 도 11(A), 도 11(B)에 나타내는 바와 같이, 길이가 긴 일체성형체의 초경합금으로 된 슬리브의 외층을 소결에 의해 제조하려고 하면, 소결후의 슬리브의 연삭량을 많이 필요로 하기 때문에 연삭부하가 증대하고, 연삭에 다대한 시간을 요한다.
초경합금분말의 제조수율이 낮기 때문에, 예를들면 직경이 600mm로서 슬리브길이가 520mm이상이라는 장척 큰 직경의 롤을 능률적으로 경제적으로 제조하는 것이 어렵다.
또한 본 발명에서는 초경합금으로 된 외층슬리브의 내면에 강계 재료로 된 내층슬리브를 확산접합하여 2층슬리브를 구성하고 있다.
도 12(A), 도 12(B)에 나타내는 초경합금제슬리브(7)와 같이, 초경합금제 슬리브(7)의 내면에 강계 재료가 없는 것에 비하면, 제조과정의 끼워 맞춤시에도 또 압연시에도 슬리브가 갈라지는 것을 억제할 수 있다.
도 7에 본 발명의 롤의 슬리브 외층의 갈라짐의 발생률을 나타낸다.
도 8에 종래의 초경합금제 복합롤의 슬리브의 갈라짐의 발생률을 나타낸다.
갈라짐발생률의 정의는 도 9의 설명에 나타내는 것과 동일한 것이다.
도 7과 도 8을 비교하면, 본 발명의 롤의 슬리브의 외층의 갈라짐발생률이 낮은 것이 명백하다.
본 발명의 롤의 슬리브 외층의 갈라짐발생률이 낮은 것은 슬리브의 외층에 압축응력이 작용하고 있기 때문이다.
외층슬리브에 압축응력이 작용하는 것은 다음의 이유에 의한다.
고온에서 초경합금제 슬리브의 내면에 강계의 내층부재를 확산접합한 후, 냉각시키면 강계의 내층부재의 쪽이 초경합금제 슬리브보다도 열팽창계수가 크기 때문에 수축량이 크게 되고, 이 수축량의 차이에 의해 내층에는 인장응력이 외층에는 압축응력이 발생한다.
또한 도 7, 도 8 모두의 외경이 560mm, 동체 길이가 1800mm, 전장이 3500mm의 냉간탠덤 압연기용 롤에 대해 조사한 결과이다.
본 발명의 초경합금제 복합롤을 상기 방법으로 제조할때의 롤 1개당의 성형체부재의 개수와, 초경합금 혼합분말의 제조수율의 관계 및 롤 1개당의 성형체부재의 개수와, 끼워 맞춤시에 있어서의 슬리브의 외층의 갈라짐발생률을 조사했다.
또한 갈라지지 않고 제조된 초경합금제 복합롤을 압연에 제공하여 압연시에 있어서의 슬리브의 외층의 갈라짐발생률을 조사했다.
도 6, 도 7에 각각의 조사결과를 나타낸다.
도 6은 발명예에 있어서의 롤 1개당의 성형체부재의 개수와, 초경합금의 제조수율과의 관계, 도 7은 본 발명에 있어서의 롤 1개당의 성형체부재의 개수와 끼워 맞춤시에 있어서의 슬리브의 외층의 갈라짐발생률 및 압연시에 있어서의 슬리브의 외층의 갈라짐발생률을 나타낸 그래프이다.
도 6에 있어서, 초경합금의 제조수율은 초경합금제슬리브의 중량을 성형체(복수개)에 충전시킨 초경재료 혼합분말의 충전중량으로 나눈 값이다.
도 6에 나타내는 결과로되는 이유는 다음과 같다.
성형체부재의 개수를 5개 미만으로 한 경우에는 성형체부재 1개당의 동체장치수가 크게 되기 때문에 소결직후의 냉각에 수반하는 열수축이 크다.
이 때문에 여유를 갖고 큰 성형체부재를 제조하게 되고, 더욱이 수축형상도 불균일하게 된다.
초경합금제 슬리브를 제조하는 과정에서의 연삭량이 증가하고, 초경합금의 제조수율이 악화된다.
한편, 성형체부재의 개수가 30개를 초과한 경우에는, 성형체부재끼리를 중첩시키는 합친 면의 수가 많아져서 이 분만큼 초경합금제 슬리브의 연삭량이 증가하고, 초경합금의 제조수율이 악화된다.
도 7에 나타내는 결과로부터 롤 1개당의 성형체부재의 개수가 30개를 초과한경우에는 갈라짐발생률이 높아지는 것을 알 수 있다.
그 이유는 성형체부재끼리의 중첩면의 수가 많아진 분만큼 그것을 기점으로 한 갈라짐이 발생되기 쉽기 때문이다.
또한 연삭량이 증가하면 연삭시간도 길어지고, 생산능률이 저하하는 것은 말할 것도 없다.
이와 같이 본 발명의 초경합금제 복합롤에 있어서는, 초경합금의 제조수율을 양호하게 함과 동시에 끼워 맞춤시 및 압연시에 있어서의 초경합금제 슬리브의 갈라짐을 억제하는 점으로부터 성형체부재의 개수를 5개이상, 30개 이하로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 회전축과 직각인 단면에 있어서의 슬리브의 외층의 단면적 So와 내층의 단면적 Si와의 비(이하, 단순히 단면적비라고도 한다) So/Si를 상기한 바와 같이 한정한 이유에 대하여 설명한다.
발명자들은 외경이 560mm, 동체장이 1800mm, 전장이 3500mm의 냉간탠덤 압연기용 롤을 상기 방법으로 제조하여, 실제로 냉간탠덤압연에 병용하는 실험을 행했다.
그 때에, 미리 소결된 6개의 원통상 성형체부재를 일체화해서 구성된 초경합금제슬리브를 제작했다.
초경합금으로 된 외층의 두께와 그 내면에 확산접합하는 강계 재료의 내층의 두께의 합계를 150mm로 일정하게 하고, 그 조건하에서 단면적비 So/Si를 0.12로부터 25까지의 범위내에서 변경한 롤을 복수개 제작했다.
이 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞출때 슬리브의 외층에서의 갈라짐발생률을 조사했다.
슬리브가 갈라지지 않았을 경우에는 롤 2개를 1세트로 해서 냉간압연에 제공하여 압연시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐발생률을 조사했다.
슬리브를 강제 축심에 끼워 맞출때의 갈라짐발생률 및 압연시의 갈라짐발생률은 다음과 같이 하여 구했다.
도 9 및 도 10에 나타내는 각각의 단면적비 So/Si에 있어서, 200개의 롤을 끼워 맞추었다.
끼워 맞춤시에 갈라짐발생률이 1%로 된 경우란, 200개의 롤을 끼워 맞추어서 제조하여, 끼워 맞춤시에 2회의 갈라짐이 발생한 것이다.
끼워 맞춤시에 갈라진 롤과 동일수를 추가 제조하였다.
도 9 및 도 10에 나타내는 각각의 단면적비 So/Si에 있어서, 200개(100세트)의 롤을 압연에 제공했다.
예를들면, 압연시에 있어서의 갈라짐발생률이 2%가 된 경우란, 100세트의 롤을 압연에 제공하여 2세트의 롤에 대하여 한쪽 또는 양쪽의 롤에 갈라짐이 발생한 것을 말한다.
슬리브를 강제 축심에 끼워 맞출때 및 압연시의 슬리브외층에서의 갈라짐발생률을 도 9 및 도 10에 나타낸다.
도 10은 도 9중에서 단면적비 So/Si가 작은 영역을 확대한 것이다.
도 9 및 도 10으로부터 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐 발생률은 단면적비 So/Si가 작은 경우에는 0이며, 단면적비 So/Si가 증대함에 따라 상승하고, 단면적비 So/Si가 20을 초과하면, 급격히 상승하는 것을 알 수 있다.
한편 압연시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐발생률은 단면적비 So/Si가 큰 경우에는 0이지만, 단면적비 So/Si가 감소함에따라 상승하여, 단면적비 So/Si가 0.3미만이되면, 급격히 상승하는 것을 알 수 있다.
여기에서, 본 발명에서는 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐을 방지하는 관점으로부터 단면적비 So/Si를 20이하로 하고, 또한 바람직하게는 15이하로한다.
한편, 압연시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐을 방지하는 관점으로부터 단면적비 So/Si를 0.3이상으로 하고, 또한 바람직하게는 0.8 이상으로 한다.
이상 설명한 이유에 의해 본 발명에서는 슬리브는 외층(1)의 단면적 So와 내층(2)의 단면적 Si와의 비 So/Si를 0.3∼20으로 하고, 또한 바람직하게는 So/Si를 0.8∼15로 한다.
슬리브의 단면적비 So/Si를 본 발명의 범위내에 있어서, 0.8이상으로 한 경우에는 단면적비를 0.7이하로 하고 있는 종래의 초경합금제 복합롤과 슬리브두께를 동일하게 했다고 해도 초경합금으로 된 외층(1)의 두께를 두껍게 할 수 있다.
이 때문에 롤의 연삭여유가 증대하고, 폐기직경을 작게 할 수 있고 롤의 수명이 길어진다.
초경합금으로 된 외층(1)의 두께를 두껍게 할 수가 있기 때문에 롤의 강도가 증가하고, 보다 압연하중이 높은 압연에 제공할 수가 있다.
본 발명의 초경합금제 복합롤은 외경을 150mm이상, 1500mm이하로 하고, 냉간탠덤압연기용 워크롤로서 적용하면, 내열찰상성 및 피압연재의 표면광택이 종래의 강계롤에 비해 극단으로 향상된다.
본 발명의 초경합금제 복합롤은 외경을 5000mm이상, 1500mm이하로 하고, 열간조압연기용 워크롤로서 적용하면, 서멀크라운 저감에 의한 치수, 형상제어의 성능이 종래의 강계롤에 비해서 극단으로 향상된다.
본 발명의 초경합금제 복합롤은 외경을 600mm이상, 2000mm이하로 하고, 형강압연기용 워크롤로서 적용하면, 서멀크라운 저감에 의한 치수, 형상제어의 성능이 종래의 강계롤에 비해 극단으로 향상된다.
또한 상기 모든 용도에 공통해서 내마모성, 내균열성, 내표면 거칠음성이 종래의 강계롤에 비해서 극단으로 향상되기 때문에 바람직하다.
본 발명에서는 조압연기의 적어도 1스탠드의 워크롤에 압연부표층이 초경합금으로 된 롤을 사용한다.
초경합금은 WC, TaC, TiC등의 초경재료분말에 Co, Ni, Cr, Ti등의 금속분말중으로부터 선택되는 1종 또는 2종이상을 5∼50중량% 첨가한 초경재료 혼합분말을 소결시킨 것이며, 초경재료 혼합분말로서는 WC-5∼50중량%의 분말을 소결시킨 것으로 하는 것이 내마모성, 내표면거칠음성등이 우수하고, 또한 인성이 양호하기 때문에 바람직하다.
이것에 의해 열간압연후의 강판표면에 눌어붙음에 의한 표면거칠음이 생기지 않게 된다.
또, 그러한 롤을 워크롤에 사용한 스탠드에서는 압연유의 공급없이도, 워크롤에 균열이 발생하지 않고, 마모진행도 억제된다.
본 발명에서 사용하는 롤은 축부재와 강계 재료로 된 내층슬리브와, 초경합금으로 된 외층슬리브부재를 갖는다.
외층슬리브부재는 복수개의 초경합금 성형체부재를 롤축방향으로 접합해서 일체화해서 형성하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 슬리브부재를 정밀도가 양호하게 또 작업성이 양호하게 제작할 수가 있다.
이 롤은 축부재와 초경합금 접합슬리브의 사이에 강계 재료로 된 내층슬리브를 갖는다.
초경합금접합슬리브와 축부재를 팽창끼워 맞춤, 수축 끼워맞춤등의 방법에 의해 직접 접합한 경우에 비해 완성후에 초경합금 접합슬리브의 축방향으로 작용하는 인장응력이 완화되고, 제조시 및 압연시의 초경합금 접합슬리브의 균열의 방지에 유리하다.
상기 초경합금 접합슬리브의 제작방법은 롤의 중심축과 교차하는 면에서 분할되는 복수개의 중공부재(초경합금 성형체부재)를 고무성형하여, 가소결 후 중공부재를 HIP(열간등방가압)접합해서 일체화한다고 하는 방법이다.
이 방법에 의하면, 가소결공정에서의 중공부재가 소형화되어 있기 때문에 열변형의 발생이 억제되고, 열간조압연기의 워크롤과 같은 큰 직경 장척롤의 슬리브를 제조하는 경우에도 작업성이 양호하게 제조할 수 있어서, 치수정밀도가 양호한 제품이 얻어진다.
축부재는 통상 사용되고 있는 것과 같은 주조강, 단조강, 주조철등의 금속제축재료로 구성된다.
도 13은 본 발명의 실시에 적용한 롤의 예를 나타내는 단면모식도이다.
강제 축심(3)의 동체부에 강계 재료로 된 내층슬리브(2)를 거쳐서 초경합금접합슬리브(1)를 끼워 맞추어서 강제 측면단말링(4)으로 고정시킨 것이다.
도 14는 본 발명의 실시에 적용한 열간압연라인의 예를 나타내는 배치도이다.
라인 상류측으로부터 순차로 가열로(22), 폭압하장치(23), 조압연기(21), 끝마무리압연기(20), 냉각장치(24), 권취장치(25)가 배치되어 있다.
이 예에서는 조압연기(23)는 R1, R2, R3의 3스탠드로 구성되고, 끝마무리압연기(20)는 F1, F2, …, F7의 7스탠드로 구성되어 있다.
이 예와 같이, 조압연기가 복수의 스탠드로 되는 경우에는, 피압연재료온도가 보다 높은 상류측의 스탠드에 본 발명을 적용하는 것이 바람직하다.
끝마무리압연기에 있어서는, 초경합금롤의 적용스탠드는 스케일량이 보다 많아지는 후단측의 스탠드로 하는 것이 바람직하다.
또 경비등의 여유등에 따라 적용스탠드를 증가시킬 수록 보다 양호한 결과가 얻어진다.
(실시예 1)
발명예 1로서 도 1, 도 2에 나타내는 외경이 560mm, 동체장이 1800mm, 전장이 3500mm의 냉간탠덤 압연기용롤을 2개 제작했다.
슬리브를 제작하는때의 초경합금의 제조수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐상황 및 초경합금제롤 1개당의 연삭가공에 요한 시간의 합계를 조사했다.
발명예 1에서는 롤 1개당 6개의 미리 소결된 원통상 성형체부재를 동축적으로 중첩시킨 후, 본소결과 HIP처리하여 일체화하여 초경합금제 슬리브를 제작했다.
이 초경합금제 슬리브의 내면에 용제의 강계 재료로 된 원통상 내층부재를 확산접합했다.
얻어진 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어서 고정시켜 초경합금제 복합롤을 2개 제조했다.
또한 성형체는 다음의 방법으로 제조했다.
표 1에 나타내는 조성의 평균입자직경 3∼5㎛의 WC분말과 평균입자직경 1∼2㎛ 의 Co금속분말을 WC제의 볼을 혼합매체로 하여 2일간 혼합했다.
얻어진 초경재료의 혼합분말을 2중 원통고무제 형틀의 외통과 내통의 사이의 간격에 충전시켜서 성형체를 제작했다.
2중 원통고무제형틀의 외통은 내경이 835mm, 길이가 425mm로서, 내통은 외경이 350mm, 길이가 425mm이다.
2중통의 중심부분에 직경이 345mm, 길이 500mm의 파이프상의 심봉을 삽입하여 해머식 충전기상에 고무제 형틀을 놓았다.
초경재료의 혼합분말을 등량씩 충전시키고, 그후 가압한다고 하는 일련의 공정을 반복해서 행했다.
기타의 상세한 조건을 표 1에 나타낸다.
또 초경합금제슬리브의 내면에 용제의 강계 재료로 된 원통상 내층부재를 확산접합하는 처리조건을 표 2에 나타낸다.
또 발명예 2로서 미리 소결된 성형체부재의 개수를 4개로 하고, 성형체부재의 1개당의 길이를 표 1에 나타내는 것과 같이 한 것이외는 발명예 1과 같이 하였다.
발명예 1과 같이 슬리브를 제조할때의 초경합금의 제조수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐상황 및 초경합금제롤 1개당의 연삭가공에 필요로 한 시간의 합계를 조사했다.
또한 발명예 2에서는 외통 및 내통의 길이를 640mm로 하고, 파이프상의 심봉의 길이를 적절히 변경해서 충전을 행하였다.
종래예 1의 초경합금제 복합롤로서는 도 12(A), 도 12(B)에 나타내는 구조의 것을 표 1에 나타내는 조건으로 제조하여 발명예 1과 같이, 슬리브를 제조할때의 초경합금의 제조수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐상황 및 초경합금제롤 1개당의 연삭가공에 필요로 한 시간의 합계를 조사했다.
성형체의 제작은 발명예 1과 같이해서 행했으나 2중 원통고무제의 형틀의 외통은 내경이 835mm, 길이가 2800mm, 내통은 외경이 350mm이며, 그 2중통의 중심부분에 직경이 345mm, 길이를 적절히 변경한 파이프상의 심봉을 삽입했다.
종래예 2의 초경합금제 복합롤로서는 도 11(A), 도 11(B)에 나타내는 구조의 것을 표 1에 나타내는 조건으로 제조하여 발명예 1과 같이, 슬리브를 제조할때의 초경합금의 제조수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐상황 및 롤 1개당의 연삭가공에 요한 시간의 합계를 조사하였다.
성형체의 제작은 발명예 1과 같이 하여 행하였으나 2중 원통고무제의 형틀의 외통은 내경이 900mm, 길이가 6000mm로서, 내통은 외경이 219mm이며, 그 2중통의 중심부분에 직경이 219mm, 길이를 적절히 변경한 파이프상의 심봉을 삽입했다.
슬리브를 제조할때의 초경합금의 제조에 있어서의 수율 및 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐상황 및 롤 1개당의 연삭가공에 필요로 한 시간의 합계를 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타내는 결과로부터 발명예 1, 2의 초경합금제 복합롤은 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞출때 슬리브의 외층에서 갈라짐이 발생하지 않고, 이 롤을 압연에 제공할 수 있는 것을 알았다.
종래예 2의 경우보다 초경합금의 제조수율이 양호하고 또한 절삭가공소요일수를 감소시킬 수 있는 것을 알았다.
발명예 1의 경우에는 미리 소결된 성형체부재의 개수를 6개로 했기 때문에 발명예 2에 비해 초경합금 혼합분말의 제조수율을 양호하게 할 수 있었다.
또한 종래예 1의 초경합금제 복합롤은 초경합금 혼합분말의 제조수율이 낮고, 절삭가공 소요일수가 길다.
끼워 맞춤시에 슬리브에 갈라짐이 발생해서 압연에 제공할 수가 없었다.
(실시예 2)
도 1, 도 2에 나타내는 구조로서 표 3에 나타내는 롤치수, 표 4에 나타내는 부재의 초경합금제 복합롤을 발명예로 하고, 각종 압연기에 조립해서 각각의 성능을 조사했다.
또한 표 4에 나타내는 초경합금제슬리브는 표 5에 나타내는 미리 소결된 복수개의 성형체부재를 본소결과 HIP처리에 의해 일체화해서 구성한 것이다.
초경합금제 슬리브를 제조하는때 초경합금분말의 제조수율을 조사했다.
또한 종래예로서는 도 11(A), 도 11(B)에 나타내는 구조로서, 표 3에 나타내는 롤치수, 표 4에 나타내는 부재의 초경합금제 복합롤을 슬리브의 외층을 일체성형체로 형성했다.
비교예로서는 표 3에 나타내는 발명예와 동일한 롤치수로서, 표 5에 나타내는 롤 재질의 것을 사용했다.
발명예, 종래예, 비교예를 동일한 각종 압연기에 조립해서 각각의 성능을 조사했다.
냉간탠덤 압연기에 있어서는, 전체 5 스탠드중, 제5스탠드에 조립하여 조사했다.
열간끝마무리 탠덤압연기에 있어서는, 전체스탠드중, 제1스탠드, 제 7스탠드에 조립해서 조사했다.
표 5에 발명예, 종래예, 비교예의 한계 압연개수, 균열깊이, 서멀크라운, 피압연재의 형상 양부(良否), 발명예와 종래예의 롤제조시에 있어서의 초경합금의 제조수율을 나타낸다.
발명예, 종래예 및 비교예의 롤성능 및 발명예, 종래예의 롤제조시에 있어서의 초경합금의 제조수율을 나타낸다.
표 5에 나타내는 결과로부터 슬리브의 길이를 520mm이상, 6000mm이하로 해서된 발명예의 초경합금제 복합롤은 종래예의 초경합금제 복합롤보다 초경합금분말의 제조수율이 우수한 것을 알 수가 있다.
또 발명예의 초경합금제 복합롤은 각각의 압연기의 워크롤로서 사용한 경우에, 비교예의 냉간 반고속도 및 열간 고속도롤보다 각각 내마모성, 내표면거칠음성이 우수하기 때문에 한계 압연개수가 많고, 또한 내균열성이 우수하고, 서멀크라운이 작기 때문에 비교예의 롤보다 피압연재의 형상이 양호한 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
외경이 560mm×동체장 1800mm×전체장 3500mm의 냉간탠덤 압연기용롤을 표 6에 나타내는 것과 같이 하여 각 구분에서 각각 2개 제조했다.
슬리브를 제조할때의 초경합금의 제조수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐발생상황 및 초경합금제롤 1개당의 연삭가공에 필요로 한 시간의 합계를 조사했다.
슬리브가 갈라지지 않은 것은 그후 압연에 제공해서 롤을 폐기하기까지의 사이에 압연한 압연처리량을 조사했다.
발명예 A1에서는 도 1, 도 2에 나타내는 구조의 초경합금제 복합롤을 사용했다.
롤 1개당 6개의 미리 소결된 원통상 성형체부재를 동축적으로 중첩한 후 본소결과 HIP처리하여 일체화해서 초경합금제 슬리브를 구성했다.
이 초경합금제 슬리브의 내면에 탄소강의 용제재료로 된 원통상 내층부재를 확산접합하여 얻어진 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어서 초경합금제 복합롤로 했다.
또한 성형체는 다음의 방법으로 제조했다.
표 1에 나타내는 조성의 평균입자직경, 3∼5㎛의 WC분말과, 평균입자직경 1∼2㎛의 Co금속분말과를 WC제의 볼을 혼합매체로 하여 2일간 혼합했다.
얻어진 초경재료의 혼합분말을 2중 원통고무제 형틀의 외통과 내통 사이의 간격에 충전시켜서 성형체를 제작했다.
2중 원통고무제형틀의 외통은 내경이 835mm, 길이가 425mm로서 내통은 외경이 350mm, 길이가 425mm이다.
2중통의 중심부분에 직경이 350mm, 길이 500mm의 파이프상의 심봉을 삽입하여 해머식 충전기상에 고무제 형틀을 놓았다.
초경재료의 혼합분말을 등량씩 충전하여 그후 가압한다고 하는 일련의 공정을 반복해서 행했다.
또한 발명예 A2에서의 각 성형체의 제작은 2중 원통고무제 형틀의 외통은 내경이 835mm, 길이가 425mm로서, 내통은 외경이 490mm, 길이가 425mm이며, 2중통의 중심부분에 직경이 490mm, 길이가 500mm의 파이프상의 심봉을 삽입해서 행했다.
종래예 A3의 초경합금제 복합롤로서는 도 12(B), 도 11(B)에 나타내는 구조의 것을 롤 1개당의 성형체부재의 개수를 2개로 해서 제조했다.
또한 종래예 A3에서의 각 성형체의 제작은 2중 원통고무제 형틀의 외통은 내경이 835mm, 길이가 2800mm로서 내통은 외경이 350mm, 길이가 2800mm이며, 2중통의 중심부분에 직경이 350mm, 길이가 3500mm의 파이프상의 심봉을 삽입해서 행했다.
종래예 A4의 초경합금제 복합롤로서는 도 11(A), 도 11(B)에 나타내는 구조의 것을 제조했다.
또한 초경재료의 혼합분말을 충전시킬때 2중 원통고무제 형틀의 외통은 내경이 900mm, 길이가 6000mm로서, 내통은 외경이 370mm, 길이가 6000mm이며, 2중통의 중심부분에 직경이 370mm, 길이가 6500mm의 파이프상의 심봉을 삽입한 간격에 충전시켰다.
표 7에 초경합금의 혼합분말의 수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 갈라짐의 상황, 연삭가공소요일수, 및 압연처리량을 나타낸다.
표 7에 나타내는 결과로부터 발명예 A1, A2의 초경합금제 복합롤은 끼워 맞춤시에 슬리브의 외층에서 갈라짐이 발생하지 않고, 이 롤을 압연에 제공할 수 있는 것 및 종래예 A4의 경우보다 초경합금의 제조수율을 향상시킬 수가 있고, 또한 절삭가공 소요일수를 감소시킬 수 있는 것을 알 수가 있었다.
발명예 A1의 경우에는 단면적비를 0.8∼15로 했기 때문에 단면적비를 0.7이하로 한 발명예 A2, 및 종래예 A4에 비해서 압연처리량을 증대시킬 수가 있었다.
또한 종래예 A3의 초경합금제 복합롤에서는 초경합금 혼합분말의 제조수율이 낮고, 끼워 맞춤시에 외층에서 갈라짐이 발생했기 때문에 압연에 제공할 수가 없었다.
(실시예 4)
외경이 1500m, 동체장 900mm, 전체장 3800mm의 형강압연기용 롤을 표 8에 나타내는 조건에서 각 구분에서 각각 2개 제조했다.
슬리브를 제조할때의 초경합금의 제조수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 외층에서의 갈라짐발생상황, 및 초경합금제롤 1개당의 연삭가공에 필요로 한 시간의 합계를 조사했다.
슬리브가 갈라지지 않은 것은 그후 압연에 제공해서 롤을 폐기하기까지의 사이에 압연한 압연처리량을 조사했다.
발명예 B1에서는 도 1 도 2에 나타내는 구조의 초경합금제 복합롤을 사용했다.
롤 1개당 5개의 미리 소결된 원통상 성형체부재를 동축적으로 중첩한 후 본소결과 HIP처리하여 일체화해서 초경합금제 슬리브를 구성했다.
이 초경합금제 슬리브의 내면에 주조강으로 된 원통상 내층부재를 확산접합하여 얻어진 슬리브를 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서 초경합금제 복합롤을 1개씩 제조했다.
또한 성형체는 실시예 1과 같이 해서 제조했다.
그때 2중 원통고무제 형틀의 외통은 내경이 1975mm, 길이가 255mm로서, 내통은 외경이 960mm, 길이가 255mm이며, 2중 통의 중심부분에 직경이 960mm, 길이 320mm의 파이프상의 심봉을 삽입하여 고무제 형틀을 해머식 충전기상에 놓고 충전을 행했다.
또 발명예 B2는 슬리브의 단면적비 So/Si를 변경해서 발명예 B1과 같이 해서 제조하고, 종래예 B3, B4는 각각 상기 실시예3의 종래예 A3, A4와 같이 해서 제조했다.
표 9에 초경합금의 혼합분말의 수율, 끼워 맞춤시의 슬리브의 갈라짐의 상황, 연삭가공소요일수 및 압연처리량을 나타낸다.
표 9에 나타내는 결과로부터 발명예 B1,B2의 초경합금제 복합롤은 끼워 맞춤시에 슬리브의 외층에서 갈라짐이 발생하지 않는 것, 종래예 B4의 경우보다 초경합금의 제조수율을 향상시킬 수 있는 것, 절삭가공소요일수를 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
발명예 B1의 경우에는 단면적비를 0.8∼15로 했기 때문에 단면적비를 0.7이하로한 발명예 B2, 및 종래예 B4에 비해서 압연처리량을 증대시킬 수가 있었다.
또한 종래예 B3의 초경합금제 복합롤은 발명예 B1, B2와 비교해서 초경합금혼합분말의 제조수율이 낮고, 끼워 맞춤시에 외층에서, 갈라짐이 발생했기 때문에 압연에 제공할 수가 없었다.
(실시예 5)
발명예로서 도 1, 도2에 나타내는 구조의 초경합금제 복합롤을 사용했다.
표 10에 롤치수를 표 11에 부재 재질과 치수를 나타낸다.
표 11에 나타내는 초경합금제 슬리브는 표 12에 나타낸 개수의 미리 소결된 성형체부재를 본소결과 HIP처리에 의해 일체화해서 구성한 것이다.
초경합금제 슬리브를 제조할때 초경합금분말의 제조수율을 조사했다.
또한 종래예로서는 도 11(A), 도 11(B)에 나타내는 구조의 초경합금제 복합롤을 사용했다.
표 10에 롤치수를, 표 11에 부재 재질과 치수를 나타낸다.
슬리브의 외층을 일체성형체로 형성하고 있다.
비교예로서는 표 10에 나타내는 발명예와 동일한 롤치수로서, 표 12에 나타내는 롤 재질의 것을 사용했다.
발명예, 종래예, 비교예를 동일한 각종 압연기에 조립해서 각각의 성능을 조사했다.
냉간탠덤 압연기에 있어서는, 전체 5스탠드중, 제5스탠드에 조립하여 조사했다.
열간끝마무리 탠덤압연기에 있어서는, 전체 7스탠드중, 제1스탠드와 제 7스탠드에 조립해서 조사했다.
표 12에 발명예, 종래예, 비교예의 한계 압연개수, 균열깊이, 서멀크라운, 피압연재의 형상의 양부, 발명예와 종래예의 롤제조시에 있어서의 초경합금의 제조수율, 롤 폐기시까지의 압연처리량을 나타낸다.
표 12에 나타내는 결과로부터, 발명예의 초경합금제 복합롤은 종래예의 초경합금제 복합롤보다 초경합금분말의 제조수율이 높고, 또한 압연처리량을 증가시킬 수 있는 것을 알았다.
또 발명예의 초경합금제 복합롤은 각각의 압연기의 워크롤로서 사용한 경우에, 비교예의 냉간반고속도 및 열간고속도롤보다 각각 내마모성, 내 표면거칠음성이 우수하기 때문에 한계 압연개수가 많고, 다시또 내균열성이 우수하고, 서멀크라운이 작기 때문에, 비교예의 롤보다 피압연재의 형상이 양호한 것을 알 수 있다.
(실시예 6)
도 14에 나타내는 열간압연라인에 표 13에 나타내는 재질의 워크롤을, 조압연기, 끝마무리압연기에 조립했다.
SUS430 페라이트계 스테인레스강을 코일단위로 100개씩 압연하여 압연후 강판의 표면성상을 관찰했다.
조압연기의 워크롤의 균열깊이를 조사했다.
조압연기의 워크롤의 압연부치수는 외경 1300mm×폭 2000mm, 끝마무리압연기 워크롤의 압연부 치수는 외경, 900mm×2000mm, 조압연패스수는 7(=R1×3+R2×3+R1×1)이다.
표 13 중, 「초경」은 초경합금롤을 의미하고, 도 13에 나타내는 구조를 갖는다.
초경합금 접합슬리브는 텅스텐 카바이드(WC)에 Co를 20중량% 첨가한 것을 소재로 해서 고무성형에 의해 형성한 두께 230mm×길이 500mm의 WC-Co합금 중공부재를 길이방향으로 4개 HIP접합해서 제작했다.
이 슬리브를 강계 재료로 된 내층 슬리브에 확산접합하여 다시 강제 축심에 끼워 맞추어서 초경합급롤을 얻었다.
표 13 중, 「강」은 강롤을 의미하고, 고속도강을 재질조정해서 제작했다.
또 초경합금롤 사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수만을 공급하고, 강롤사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수 및 압연유를 공급하면서 압연했다.
결과를 표 13에 나타낸다.
본 발명의 실시예에서는, 초경합금롤에 압연유를 공급하지 않아도, 압연후의강판표면은 표면거칠음이 없이 양호했다.
또 압연후의 초경합금롤에 있어서는 중공부재 접합위치에서도 기타의 위치에서도 균열의 발생이 전혀 없었다.
(실시예 7)
도 14에 나타내는 열간압연라인에서 표 14에 나타내는 재질의 워크롤을, 조압연기, 끝마무리압연기에 조립했다.
일반저탄소강을 코일단위로 30개씩 압연하여 압연 후, 강판의 표면성상을 관찰함과 동시에, 조압연기의 워크롤의 균열깊이를 조사했다.
조압연기의 워크롤의 압연부치수는 외경 1300mm×폭 2000mm, 끝마무리압연기 워크롤의 압연부 치수는 외경, 900mmф×폭 2000mmW, 조압연 패스수는 7(=R1×3+R2×3+R1×1)이다.
표 14 중, 「초경」, 「강」은 표 13 중, 「초경」, 「강」과 같은 의미이다.
또 초경합금롤 사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수만을 공급하고, 강롤사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수 및 압연유를 공급하면서 압연했다.
결과를 표 14에 나타낸다.
본 발명의 실시예에서는, 초경합금롤에 압연유를 공급하지 않아도, 압연후의 강판표면은 표면거칠음이 없이 양호했다.
또 압연후의 초경합금롤에 있어서는 중공부재 접합위치에서도 기타의 위치에서도 균열의 발생이 전혀 없었다.
(실시예 8)
도 14에 나타내는 열간압연라인에서 표 15에 나타내는 재질의 워크롤을, 조압연기, 끝마무리압연기에 조립했다.
SUS430 페라이트계 스테인레스강을 코일단위로 100개씩 압연하여 압연 후, 강판의 표면성상을 관찰함과 동시에 끝마무리압연기의 워크롤의 마모량(롤반경당)을 조사했다.
조압연기의 워크롤의 압연부치수는 외경 1300mmψ×폭 2000mmW, 끝마무리압연기 워크롤의 압연부 치수는 외경, 900mmψ×2000mmW, 조압연패스수는 7(=R1×3+R2×3+R1×1)이다.
표 15 중, 「초경」은 초경합금롤을 의미하고, 도 13에 나타내는 구조를 갖는다.
초경합금 접합슬리브는 텅스텐 카바이드(WC)에 Co를 20중량% 첨가한 것을 소재로 해서 고무성형에 의해 형성한 두께 350mm×길이 500mm의 WC-Co합금중공부재를 길이방향으로 4개 HIP접합해서 제작했다.
이 슬리브를 강계 재료로 된 내층 슬리브에 확산접합하여 다시 강제 축심에 끼워 맞추어서 초경합급롤을 얻었다.
표 15 중, 「강」은 강롤을 의미하고, 고속도강을 재질조정해서 제작했다.
또 초경합금롤 사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수만을 공급하고, 강롤사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수 및 압연유를 공급하면서 압연했다.
결과를 표 15에 나타낸다.
본 발명의 실시예에서는 초경합금롤에 압연유를 공급하지 않아도, 압연후의 강판표면은 표면거칠음이 없이 양호했다.
또 초경합금롤은 압연후에 거의 마모되어 있지 않았다.
또한 압연 후의 초경합금롤에는 균열발생도 없었다.
(실시예 9)
도 14에 나타내는 열간압연라인에서 표 16에 나타내는 재질의 워크롤을, 조압연기, 끝마무리압연기에 조립했다.
일반저탄소강을 코일단위로 100개씩 압연하여 압연후 강판의 표면성상을 관찰함과 동시에, 끝마무리압연기의 워크롤의 마모량(롤반경당)을 조사했다.
조압연기의 워크롤의 압연부치수는 외경 1300mmψ×폭 2000mmW, 끝마무리압연기 워크롤의 압연부 치수는 외경, 900mmψ×폭 2000mmW, 조압연패스수는 7(=R1×3+R2×3+R1×1)이다.
표 16 중, 「초경」, 「강」은 표 15 중 「초경」, 「강」과 같은 의미이다.
또 초경합금롤 사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수만을 공급하고, 강롤사용스탠드에서는 워크롤에 롤냉각수 및 압연유를 공급하면서 압연했다.
결과를 표 16에 나타낸다.
본 발명의 실시예에서는, 초경합금롤에 압연유를 공급하지 않아도, 압연후의 강판표면은 표면거칠음이 없이 양호했다.
또 초경합금롤은 압연후에 거의 마모되어 있지 않았다.
또한 압연후의 초경합금롤에는 균열발생도 없었다.
본 발명의 초경합금제 복합롤에 의하면, 장척 큰 직경으로 한 경우라도, 수율이 높고, 효율적으로 또한 갈라짐을 억제해서 제조할 수 있음과 동시에, 각종의 압연에 제공한 경우에 갈라짐을 억제해서 안정압연 할 수 있다.
이렇게 하여 본 발명에 의하면, 열간압연의 조압연기와, 끝마무리 압연기의 워크롤에 초경합금롤을 적함으로써 압연유를 공급하지 않아도 눌어붙음에 의한 강판의 표면거칠음을 방지할 수 있고, 또 롤의 균열발생과 마모를 방지할 수 있다고 하는 우수한 효과를 나타낸다.
표 1
항목 발명예 1 발명예 2 종래예 1 종래예 2
롤구성 도 1, 도 2 도 1, 도 2 도12(A),도12(B) 도 11(A),도 11(B)
롤1개당의 성형체부재의 개수 6 4 2 1(일체성형체)
롤치수 외경560mm×동체장1800mm× 전장3500mm
초경합금제 슬리브의 치수 외경(mm) 560 * * *
내경 (mm) 335 * 360 *
길이(mm) 1800 * * *
초경재료의 혼합분말조성 WC(중량%) 85 * * *
Co(중량%) 15 * * *
내층부재의치수 외경 (mm) 335 * 없슴 *
내경 (mm) 280 * *
길이 (mm) 1800 * *
내층부재의 재질 흑연 주조철 * *
축심 동체부외경(mm) 약 280 * 360 *
전장(mm) 3500 * * *
축심의 재질 5%Cr강 * * *
성형체의치수(CIP처리,기계가공후) 외경 (mm) 690 * * 일체성형체
내경 (mm) 300 * 250
길이 (mm) 368 472 1000
CIP처리 압력 (MPa) 285 * * *
유지시간 10분 * *
가소결처리 온도(℃) 750 * * 없슴
압력 (Pa) 10-1∼10-2 * *
유지시간 2시간 * *
분위기 수소분위기 * *
본소결 HIP처리 온도(℃) 1330 * * *
압력 (MPa) 100 * * *
유지시간 2시간 * * *
분위기 Ar * * *
* : 발명예 1과 같은 조건
표 2
항목 발명예 1 발명예 2 종래예 1 종래예 2
확산접합처리조건 온도(℃) 1250 * 없슴 *
압력(MPa) 100 *
유지시간 1시간 *
분위기 Ar *
롤제조결과 초경합금의 제조수율(%) 80 40 20 20
끼워 맞춤시의 슬리브의 갈라짐 없슴 없슴 있슴 없슴
절삭가공소요일수 0.5일 0.8일 1.0일 3일
* : 발명예 1과 동일조건
표 3
용도 롤치수
직경 (mm) 동체장 (mm) 전장 (mm)
냉간탠덤압연기 600 1800 3500
열간조압연기 1300 2000 5000
열간끝마무리압연기 900 2000 5000
후판압연기 1000 5000 9000
형강압연기 1500 900 5000
표 4
용도 초경합금제 복합롤의 부재의 제원 롤전체크기(외경)와 축심외경을 동일하게 한 경우의 바람직한 초경슬리브두께(반경당)범위
초경합금제 슬리브 내층부재 축심
재질 외경(mm) 내경(mm) 길이(mm) 재질 외경(mm) 내경(mm) 길이(mm) 재질 중앙부직경(mm) 길이(mm)
냉간탠덤압연기 WC:80중량%Co:20중량% 600 320 1800 흑연주조철 320 280 1800 SKD11(JIS G4404) 280 3500 57.5∼145
열간조압연기 1300 700 2000 700 610 2000 610 5000 125∼312.5
열간끝마무리압연기 900 480 2000 480 420 2000 420 5000 85∼217.5
후판압연기 1000 535 5000 535 470 5000 470 9000 95∼240
형강압연기 1500 800 900 800 700 900 700 5000 145∼362.5
표 5
구분 롤종류 한계 압연개수 동체부 표면에 있어서의 균열길이(㎛) 서멀크라운(㎛) 피압연재의 형상 롤제조시의 초경합금의 수율(%) 성형체부재개수
롤분류 용도
발명예 초경합금제 복합롤 냉간탠덤압연기 1000 0 25 ○ 80 8
열간조압연기 6500 0 100 ○ 80 10
열간끝마무리압연기 3000(1000) 0 80 ○ 80 15
후판압연기 3000 0 120 ○ 80 30
형강압연기 800 0 50 ○ 80 5
종래예 초경합금제 복합롤(도 7에 나타내는 구성의것) 냉간탠덤압연기 1000 0 25 ○ 20 1(일체성형체)
열간조압연기 6500 0 100 ○ 20
열간끝마무리압연기 3000(1000) 0 80 ○ 20
후판압연기 3000 0 120 ○ 20
형강압연기 800 0 50 ○ 20
비교예 냉간절반고속도 냉간탠덤압연기 100 50 50 △
열간고속도 열간조압연기 800 100 300 ×
열간고속도 열간끝마무리압연기 300(100) 100 240 ×
열간고속도 후판압연기 300 200 360 ×
열간고속도 형강압연기 100 100 100 △
한계 압연개수 : 내마모성, 내표면거칠음성에 의한 한계, 동체부 표면에 있어서의 균열길이 : 초음파 탐상에 의해 측정,
서멀크라운 : 직경당의 동체부 중앙의 열팽창량 Dc와 동체단말 25mm의 열팽창량 De와의 차이(Dc-De).
형상 : ○: 롤교체까지의 압연내에서 양호, △: 롤교체까지의 압연전반에서의 중간정도의 복부신장발생, ×: 롤교체까지의 압연전반에서 큰 복부신장발생
열간끝마무리압연기: 괄호외는 제1스탠드, 괄호내는 제7스탠드의 값.
표 6 롤치수: 외경560mm×동체장1800mm×전장 3500mm
항목 발명예 종래예
구분 A1 A2 A3 A4
초경재료의 혼합분말조성 WC(중량%) 85 * * *
Co(중량%) 15 * * *
롤의 구성 도 1, 도 2 도 1, 도 2 도 12(A),도 12(B) 도 11(A)도 11(B)
단면적비 S1/S2 6.0 0.7 (1층) 0.7
롤1개당의 성형체부재의 개수 6 6 2 1(일체성형체)
초경합금제 슬리브의 치수 외경(mm) 560 560 560 560
내경(mm) 335 470 360 470
길이(mm) 1800 1800 1800 1800
내층부재의치수 외경(mm) 335 470 없슴 470
내경(mm) 280 280 280
길이(mm) 1800 1800 1800
내층부재의 재질 흑연주조철 * *
축심 동체부외경(mm) 280 280 360 280
전장(mm) 3500 3500 3800 3800
축심의 재질 5%크롬강 5%크롬강 5%크롬강 5%크롬강
성형체의 치수(CIP처리후 기계가공을 실시한 것) 외경((mm) 690 690 690 일체성형체
내경(mm) 300 420 320
길이(mm) 370 370 1350
CIP처리 압력(MPa) 285 * * *
유지시간 10분 * *
가소결처리 온도(℃) 750 * * 없슴
압력(Pa) 10-1∼10-2 * *
유지시간 2시간 * *
분위기 수소분위기 * *
본소결 HIP처리 온도(℃) 1330 * * *
압력(MPa) 100 * * *
유지시간 2시간 * * *
분위기 Ar * * *
확산접합처리조건 온도(℃) 1250 * 없슴 *
압력(MPa) 100 *
유지시간 2시간 *
분위기 Ar *
*: 발명예 A1과 같은 조건
표 7 롤치수: 외경560mm×동체장1800mm×전장3500mm
항목 발명예 종래예
구분 A1 A2 A3 A4
롤제조결과 초경합금의 제조에 있어서의 수율(%) 80 80 20 20
끼워 맞춤시의 슬리브의갈라짐 없슴 없슴 있슴(2개에 발생) 없슴
절삭가공소요일수 0.5일 0.5일 1일 3일
종래예 4에 대한 압연처리량(배) 10 1 압연에 제공하지 않음 1
압연처리량 :롤을 폐기하기까지의 사이의 압연처리량
표 8 롤치수: 외경1500mm×동체장900mm×전장 3800mm
항목 발명예 종래예
구분 B1 B2 B3 B4
초경재료의혼합분말조성 WC(중량%) 85 * * *
Co(중량%) 15 * * *
롤1개당의성형체부재의개수 5 5 2 1(일체성형체)
초경합금제슬리브의 치수 외경(mm) 1500 * * *
내경(mm) 730 1200 730 1200
길이(mm) 900 * * *
내층부재의치수 외경(mm) 730 1200 없슴 1200
내경(mm) 500 500 500
길이(mm) 900 900 900
내층부재의 재질 흑연주조철 * *
축심 동체부외경(mm) 500 * 730 *
전장(mm) 3800 * * *
축심의재질 냉간다이스강 * * *
성형체의 치수(CIP처리후 기계가공을 실시한 것) 외경((mm) 1650 1650 2000 일체성형체
내경(mm) 700 1000 600
길이(mm) 265 * 800
CIP처리 압력(MPa) 285 * * *
유지시간 10분 * *
가소결처리 온도(℃) 750 * * 없슴
압력(Pa) 10-1∼10-2 * *
유지시간 2시간 * *
분위기 수소분위기 * *
본소결HIP처리 온도(℃) 1330 * * *
압력(MPa) 100 * * *
유지시간 2시간 * * *
분위기 Ar * * *
확산접합처리조건 온도(℃) 1240 * 없슴 *
압력(MPa) 100 *
유지시간 1시간 *
분위기 Ar *
*: 발명예 B1과 같은조건
표 9 롤치수: 외경1500mm×동체장900mm×전장3800mm
항목 발명예 종래예
구분 B1 B2 B3 B4
롤제조결과 초경합금의제조에 있어서의 수율(%) 80 80 20 20
끼워 맞춤시의 슬리브의 갈라짐 없슴 없슴 있슴(2개에 발생) 없슴
절삭가공소요일수 0.5일 0.5일 1.5일 3일
종래예 B4에 대한압연처리량(배) 10 1 압연에 제공하지 않음 1
압연처리량 :롤을 폐기하기까지의 사이의 압연처리량
표 10 롤치수
용도 롤치수
직경 (mm) 동체장 (mm) 전장 (mm)
냉간탠덤압연기 600 1800 3500
열간조압연기 1300 2000 5000
열간끝마무리압연기 900 2000 5000
후판압연기 1000 5000 9000
형강압연기 1500 900 5000
표 11 부재의 제원
용도 초경합금제 복합롤의 부재의 제원
초경합금제 슬리브 내층부재 축심
재질 외경(mm) 내경(mm) 길이(mm) 재질 외경(mm) 내경(mm) 길이(mm) 재질 중앙부직경 (mm) 길이(mm)
냉간탠덤압연기 WC:80중량%Co:20중량% 600 320 1800 흑연주조철 320 280 1800 SKD11(JISG4404) 280 3500
열간 조압연기 1300 700 2000 700 610 2000 610 5000
열간끝마무리압연기 900 480 2000 480 420 2000 420 5000
후판압연기 1000 535 5000 535 470 5000 470 9000
형강압연기 1500 800 900 800 700 900 700 5000
표 12 각종 압연기에서의 압연결과
구분 롤종류 한계압연개수 동체부표면에 있어서의 균열길이(㎛) 서멀크라운(㎛) 피압연재의 형상 롤폐기까지의사이의압연처리량 롤제조시의 초경합금의 수율(%) 성형체부재 개수 단면적비So/Si
롤분류 용도
발명예 초경합금제 복합롤 냉간탠덤압연기 1000 0 25 ○ 10 80 8 10.7
열간도압연기 6500 0 100 ○ 5 80 10 10.2
열간끝마무리압연기 3000(1000) 0 80 ○ 6.7 80 15 10.7
후판압연기 3000 0 120 ○ 6.7 80 30 10.9
형강압연기 800 0 50 ○ 3.3 80 5 10.7
종래예 초경합금제 복합롤 냉간탠덤압연기 1000 0 25 ○ 1 20 1(일체성형체) 0.7
열간조압연기 6500 0 100 ○ 1 20 0.7
열간끝마무리압연기 3000(1000) 0 80 ○ 1 20 0.7
후판압연기 3000 0 120 ○ 1 20 0.7
형강압연기 800 0 50 ○ 1 20 0.7
비교예 냉간절반고속 냉간탠덤압연기 100 50 50 △
열간고속 열간조압연기 800 100 300 ×
열간고속 열간끝마무리압연기 300 100 240 ×
열간고속 후판압연기 300 200 360 ×
열간고속 형강압연기 100 100 100 △
한계압연개수 : 내마모성, 내표면거칠음성에 의한 한계, 동체부 표면에 있어서의 균열길이 : 초음파 탐상에 의해 측정
서멀크라운 : 직경당의 동체부중앙의 열팽창량 Dc와 동체단말 25mm의 열팽창량 De와의 차이(Dc-De)
형상 : ○: 롤교체까지의 압연내에서 양호, △: 롤교체까지의 압연전반에서의 중간정도의 복부신장발생, ×: 롤교체까지의 압연전반에서 큰 복부신장발생
압연처리량 : 각 압연기마다에 발명예에서의 압연처리량을 1로 한 경우
열간끝마무리압연기: 괄호외는 제1스탠드, 괄호내는 제7스탠드의 값
표 13
No. 롤조건 압연후강판표면 압연후롤균열깊이(㎛) 비고
조압연 끝마무리압연
R1 R2 R3 F1∼F7 R1 R2 R3
A 초경 강 강 강 양호 0 120 50 실시예
B 강 초경 강 강 양호 200 0 30 실시예
C 강 강 초경 강 양호 190 130 0 실시예
D 초경 초경 강 강 양호 0 0 25 실시예
E 초경 강 초경 강 양호 0 115 0 실시예
F 강 초경 초경 강 양호 210 0 0 실시예
G 초경 초경 초경 강 양호 0 0 0 실시예
H 강 강 강 강 표면거칠음 205 135 60 비교예
표 14
No. 롤조건 압연후강판표면 압연후롤균열깊이(㎛) 비고
조압연 끝마무리압연
R1 R2 R3 F1∼F7 R1 R2 R3
I 초경 초경 초경 강 양호 0 0 0 실시예
J 강 강 강 강 표면거칠음 50 30 25 비교예
표 15
No. 롤조건 압연후강판표면 압연후롤마모(㎛)(최대/스탠드) 비고
조압연 끝마무리압연
R1∼R3 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 초경 강
A 강 초경 강 강 강 강 강 강 양호 2/F1 120/F7 실시예
B 강 강 강 강 초경 강 강 강 양호 2/F4 70/F7 실시예
C 강 강 강 강 강 강 강 초경 양호 1/F7 140/F6 실시예
D 초경 초경 초경 초경 초경 초경 초경 초경 양호 3/F2 - 실시예
E 강 강 강 강 강 강 강 강 표면거칠음 - 160/F7 비교예
표 16
No. 롤조건 압연후강판표면 압연후 롤마모(㎛) 비고
조압연 끝마무리압연
R1∼R3 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 초경 강
F 초경 초경 초경 초경 초경 초경 초경 초경 양호 거의없슴 - 실시예
G 강 강 강 강 강 강 강 강 표면거칠음 - 100∼160 비교예

Claims (12)

  1. 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재를 일체화하여 구성된 초경합금으로 된 외층과, 이 외층의 내면에 형성된 강계 재료로 되는 내층에 의해 구성된 슬리브를, 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서 된 초경합금제 복합롤로서,
    상기 슬리브는, 슬리브의 길이를 520mm∼6000mm로 한 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형체부재의 개수를 5개∼30개로 하는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  3. 미리 소결된 복수개의 원통상 성형체부재를 일체화하여 구성된 초경합금으로 된 외층과, 이 외층의 내면에 형성된 강계 재료로 되는 내층에 의해 구성된 슬리브를, 강제 축심에 끼워 맞추어 고정시켜서 된 초경합금제 복합롤로서,
    상기 슬리브는, 회전축과 직각인 단면에 있어서의 상기 외층의 단면적 So와 상기 내층의 단면적 Si와의 비 So/Si를, 0.3∼20으로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외층의 단면적 So와 상기 내층의 단면적 Si와의 비 So/Si를, 0.8∼15로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  5. 제1항 내지 제4항 중, 어느 한 항에 있어서,
    외경을 150mm∼800mm로 하고, 냉간 탠덤압연기용 워크롤로서 사용되는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  6. 제1항 내지 제4항 중, 어느 한 항에 있어서,
    외경을 500mm∼1500mm로 하고, 열간조압연기용 워크롤로서 사용되는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  7. 제1항 내지 제4항 중, 어느 한 항에 있어서,
    외경을 400mm∼1400mm로 하고, 열간 끝마무리압연기용 워크롤로서 사용되는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  8. 제1항 내지 제4항 중, 어느 한 항에 있어서,
    외경을 500mm∼1500mm로 하고, 후판 압연기용 워크롤로서 사용되는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  9. 제1항 내지 제4항 중, 어느 한 항에 있어서,
    외경을 600mm∼2000mm로 하고, 형강압연기용 워크롤로서 사용되는 것을 특징으로 하는 초경합금제 복합롤.
  10. 강의 열간압연에 있어서, 조압연기의 적어도 1스탠드의 워크롤에 압연부표층이 초경합금으로 된 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 강의 열간압연방법.
  11. 강의 열간압연에 있어서, 끝마무리압연기의 적어도 1스탠드의 워크롤에 압연부 표층이 초경합금으로 된 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 강의 열간압연방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 롤은 축부재와 그 외측의 슬리브부재를 갖고, 그 슬리브부재가 복수개의 초경합금 성형체부재를 롤축 방향으로 접합하여 일체화하여 형성된 것을 특징으로 하는 강의 열간압연방법.
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