KR20040009223A

KR20040009223A - 내화벽돌 제작용 금형의 용사 코팅으로 금형의 마모 수명 연장

Info

Publication number: KR20040009223A
Application number: KR1020020043083A
Authority: KR
Inventors: 홍명수; 민상영; 문동욱; 윤한성; 박병호
Original assignee: 주식회사 대주기공; 주식회사 에스하드
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-01-31

Abstract

본 발명은 내화물 생산 공장의 성형 공정에서 배토를 용도에 적합한 형태로 만들기 위해 일정한 형상 및 구조로 제작된 금형에 배토를 넣어 높은 압력을 가하여 형상화 시키는 금형 부품중에서 상부금형과의 반복된 접촉에 의해 마모가 쉽게 되는 하부 금형의 심봉표면에 초경합금 분말에 의한 용사 코팅을 함으로써 마모 수명을 종래보다 8~10배 정도 증가시키는 것에 관한 것이다.

용사는 초고속용사(HVOF,High Velocity Oxygen Fuel) 또는 폭발용사(Detonation Spray)의 방법에 의해 0.05~0.2mm 두께의 피막으로 형성시킨후 다이아몬드 휠(Wheel)로 연마하여 하부 금형의 심봉을 제작하는 것이다.

Description

내화벽돌 제작용 금형의 용사 코팅으로 금형의 마모 수명 연장{Abrasion life extension of Metal Mold by Thermal Spray Coating of Metal Mold to Manufacture a Firebrick}

내화벽돌 생산 공장의 성형 공정에서 혼련된 배토(원료를 입자별고 조정 첨가제나 수분을 넣어 혼합한 것)를 용도에 적합한 형테로 만들기 위해 도 1에 도시된 것처럼 일정한 형상 및 구조로 제작된 금형에 배토를 넣어 높은 압력을 가하여 형상화 시키게 된다. 이때 하부금형의 심봉은 상부금형과의 마찰에 의해 마모가 발생하여 소량의 내화벽돌이 생산된 후 잦은 교체가 필요하게 되었다. 이렇게 잦은교체가 필요한 심봉의 기존 제작방법은 냉간금형공구강(SKD 강재) 표면에 고주파경화(Induction Hardening) 처리를 하여 표면 경도를 HRc ≤61정도로 경화시킨후 연마하는 방법이 있다.

현재까지 사용되고 있는 내화 벽돌 생산 공장의 성형 공정에서 도 1에서 도시한 것과 같이 하부금형(1)의 심봉(2)은 냉간 금형공구강(SKD 강재)에 고주파 경화 처리를 한 것이지만 이것은 배토(3)와의 경도차가 작아 표면 경도층이 급속히 마모되며 마모된 심봉(2)을 교환하는 주기가 짧기 때문에 생산 공정을 자주 정지시켜 심봉(2)을 교환해야 하는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명의 목적은 심봉(2)의 표면에 용사 코팅을 함으로써 표면 경도가 높아서 내마모성이 증가되며 코팅층의 균열 및 박리 현상이 발생하지 않으므로 기존 심봉보다 약 8~10배 정도로 수명을 향상시키며 재코팅공정이 손쉬운 내마모 표면처리 방법 및 제작방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명에서는 초경합금 분말 조성물을 초고속용사(HVOF,High Velocity Oxygen Fuel) 또는 폭발 용사(Detonation Spray) 방법으로 0.05~0.2mm 두께의 피막을 형성시킴으로써 내마모 성능이 우수한 고경도 피막 심봉을 제작 할 수 있다.

도 1 은 제철소 및 발전소에서 고온의 용해 물질을 통과시키기 위한 내화벽돌의 성형용 금형의 개략도이다.

도 2 는 도 1에 따른 내화벽돌의 성형용 금형의 A-A'에서의 단면도이다.

도 3 은 도 1에 따른 하부금형의 심봉만을 나타낸 정면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 하부금형 2: 심봉 3: 배토 4: 상부금형

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

심봉의 재질은 일반 강재이며 여기에 초경합금분말조성물을 초고속 용사 (HVOF,High Velocity Oxygen Fuel) 또는 폭발 용사(Detonation Spray)방법으로0.05~0.2mm두께의 피막으로 형성시킨후 다이아몬드 휠(Diamond Wheel)을 사용하여 연마한 후 심봉을 제작한다.

이때 초고속용사나 폭발 용사는 하기의 방법으로 행한다.

먼저 일반 강재를 설계 도면대로 가공하며 용사 코팅 대상부위는 유효 용사층 깊이만큼 선삭가공을 한 후 용사코팅 대상부위를 20~80 메쉬(mesh)정도의 알루미나 그리트 또는 쇼트를 사용하여 블라스팅(Blasting)작업을 하여 용사 코팅 대상 부위에 요철을 형성 시킨 다음 공기와 초경합금 분말 조성물을 함께 분사하면서 연료와 산소-아세틸렌 가스를 함께 중간에 공급하고 스파크 플러그를 점화시켜 발생시키는 초고속 폭발화염으로 초경합금코팅분말조성물을 함께 분사하면서 코팅시키거나(이상 폭발 용사) 공기와 초경합금코팅분말조성물을 함께 분사하면서 산소와 연료를 고압에서 연소시켜 고속의 제트를 발생시키면서 토치밖으로 분사되면서 초경합금 코팅분말조성물을 반용융상태로 분사하여 피막을 형성시킨다.(이상 초고속용사,HVOF)

초경합금코팅분말조성물로 코팅된 심봉의 피막의 표면 경도는 Hv1100~1500의 범위로 경도가 매우 높기 때문에 연마시 다이아몬드 휠(Diamond Wheel)을 사용하여 설계도면(제작도면)에 명시된 조도 범위로 연마를 시행한다.

상술한 방법으로 하부금형의 심봉에 용사코팅을 행하면 초경합금코팅분말로 이루어진 심봉의 피복층은 종래의 고주파경화 처리된 냉간금형공구강(SKD 강재)의 표면경도(HRс≤61)보다 약 1.25배(초경합금 분말조성물 피막경도 Hv1100-1500)정도로 내마모성이 향상된다. 따라서 표면 피막경도가 급격히 향상됨으로 인해 종래의 심봉을 사용하여 생산한 경우보다 8~10배의 생산배수가 증가되어 생산성의 증가와 심봉수리 비용의 절감 및 재코팅이 가능함에 따른 부품의 재활용성 증대로 내화벽돌 생산업체의 생산비용 절감 및 생산량 측면에서 생산성 증대에 큰 이바지를 할 수 있다.

Claims

내화벽돌 생산공장의 성형용 금형에서 상부금형과의 반복된 마찰에 의해 표면 마모가 발생하는 하부금형의 심봉 표면에 초경합금 코팅분말 조성물을 초고속용사(HVOF,High Velocity Oxygen Fuel) 또는 폭발용사(Detonation Spray) 방법을 사용하여 0.05~0.2㎜ 두께로 피막을 형성한 후 다이아몬드 휠(Diamone Wheel)의 연마 작업을 통하여 원하는 형상의 심봉을 제작하는 방법