KR20040096471A

KR20040096471A - 롤 표면 가공 방법

Info

Publication number: KR20040096471A
Application number: KR1020040074816A
Authority: KR
Inventors: 권영장; 김상선
Original assignee: (주)대명에스엠씨
Priority date: 2004-09-18
Filing date: 2004-09-18
Publication date: 2004-11-16

Abstract

본 발명은 작업롤의 표면을 가공하기 위한 방법으로, 특히 TV 브라운관의 쉐도우 마스크나 전자총 부품, 핸드폰 부품 소재 등의 제조에 사용되는 덜(Dull) 표면을 갖는 스트립을 제조하기 위하여 냉간압연할 때 사용되는 작업롤의 표면을 가공하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 롤 표면의 피로층을 연마지석으로 제거하는 경면연마 단계와, 상기 경면연마된 롤 표면에 표면 거칠기를 부여하기 위하여 쇼트 블라스트 하는 단계와, 상기 표면거칠기가 부여된 롤 표면을 PVA 연마지석이나 롤 키싱 방법에 의해 마무리 연마 하는 단계로 구성되는 롤 표면의 가공 방법을 제공한다.

본 발명은 쇼트블라스트 연마에서 형성된 불규칙하고 거친 표면조도를 롤키씽, PVA 연마방식 등의 마무리 연마작업을 실시하여, 표면조도를 보다 평활하고 균일하게 함으로써 기존의 방식을 이용하여 Dull 표면의 냉간압연 스트립을 제조시 발생할 수 있는 제품의 표면조도 불균일, 품질 재현성 불량 및 열위한 압연작업성, 제품 표면형상불량 등의 문제점을 해결한 유용한 발명이다.

Description

롤 표면 가공 방법{Processing Method for surface of workroll}

본 발명은 작업롤의 표면을 가공하기 위한 방법으로, 특히 TV 브라운관의 쉐도우 마스크나 전자총 부품, 핸드폰 부품 소재 등의 제조에 사용되는 덜(Dull) 표면의 스트립을 제조하기 위하여 냉간압연할 때 사용되는 작업롤의 표면을 가공하는 방법에 관한 것이다.

일례로 TV 브라운관의 쉐도우 마스크는 강판 표면에 아주 미세한 구멍을 수십만개 형성시킨 후 흑화처리를 행하여 제조하는데, 이를 위하여 강판을 다수적층한 다음 로보트를 이용하여 강판을 한장씩 다음 공정으로 이송한다.

이때 강판 표면이 매끈하면 강판과 강판이 밀착되어 로보트로 이송하는 것이 곤란하여 작업성이 떨어지게 된다. 따라서 작업성 향상을 위하여 강판표면에 일정한 거칠기를 부여함으로서 강판과 강판 사이에 틈을 형성시켜 로보트로 이송하는 것을 용이하게 한다. 그러나 강판은 TV 29인치의 경우 약 450,000개의 미세한 구멍이 형성되는데 강판에 형성된 구멍의 윗면과 아랫면의 크기가 일치하지 않고 많은 차이가 나게 되면 전자빔의 투과율이 달라져서 제품 불량의 원인이 된다.

따라서 강판에 형성된 윗면과 아랫면의 구멍의 크기를 일치시키는 것이 필요하고, 이를 위해서는 강판 표면이 균일해야 한다.

위에서 언급한 이유로 해서 TV브라운관의 쉐도마스크용 강판의 표면은 어느정도의 요철이 있어야 하고 이 요철의 분포도 아주 균일하여야 하는 서로 상반되는 과제를 안고 있다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 강판의 냉간 압연시 사용되는 워크롤의 표면에 거칠기를 부여하여 압연에 의해 제조되는 스트립의 표면에 워크롤의 표면조도가 그대로 전사되게 하는 방법이 사용되고 있다.

기존의 워크롤에 표면조도를 부여하는 방식으로는 도1에 나타나 있는 것처럼 일반 연마지석으로 그라인딩을 이용하여 워크롤의 피로층을 제거함과 동시에 경면을 만들어 준 다음 쇼트 블라스트 방식, 액체호닝방법, 방전 Dull 방식, 레이저 Dull방식, 전자빔 방식 등에 의해 롤의 표면을 연마하는 방법이 있다.

쇼트 블라스트 방식은 일반적인 Dull 가공방법으로서 일정한 크기의 투사재를 롤 표면에 분사하는 연마방식이고, 액체 호닝방식은 쇼트 블라스트 방식과 유사하며 등유나 경유등의 용액을 사용하여 롤의 표면을 연마하는 방식이다.

방전 Dull 방식은 전극과 롤사이에 아아크 방전으로 발생되는 열로 롤표면을 국부적으로 용융, 기화시켜서 표면을 가공하는 방법이다.

그러나 쇼트 블라스트 방식은 저렴한 설비비로 대량 생산이 가능하나 표면 조도가 불균일한 문제가 발생되고, 액체 호닝 방식은 표면조도를 일정하게 할 수 있으나 연마 작업시 롤 표면에 막이 형성되어 투사재의 충격력을 감소시키며, 연마작업후 롤 건조시 녹이 발생되는 문제가 있다.

방전 Dull 방식은 세밀한 Dull 표면 가공이 가능하나 작업이 장시간 소요되며, 롤 표면에 불균일한 조도가 형성되는 문제가 있다.

이러한 이유로 해서 롤 표면의 표면 조도를 균일화 시키는 것이 곤란하여 쉐도우 마스크의 불량율이 높아지는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 롤 표면의 조도를 일정하게 하기 위한 롤의 표면 가공 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도1은 기존의 Work roll의 Dull 가공방식,

도2는 본 발명의 Work roll의 Dull 가공방식,

도3은 쇼트블라스트 연마 후 롤 표면조도,

도4는 PVA 연마 후 롤 표면조도,

도5는 냉간압연 스트립의 표면조도,

도6은 쇼트블라스트 연마한 롤과 PVA 지석연마한 롤.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 롤 표면의 피로층을 연마지석으로 제거하는 경면연마 단계와,

상기 경면연마된 롤 표면에 표면 거칠기를 부여하기 위하여 쇼트 블라스트 하는 단계와,

상기 표면거칠기가 부여된 롤 표면을 PVA 연마지석이나 롤 키싱 방법에 의해마무리 연마 하는 단계로 구성되는 롤 표면의 가공 방법을 제공한다.

본 발명에서 롤 표면의 피로층을 연마지석으로 제거하는 이유는 냉간압연용 워크롤은 사용 후 표면에 피로층이 형성되는데, 이러한 피로층을 제거하지 않고 압연작업을 하게 되면, 롤의 파손 및 표면 크랙이 발생할 수 있다. 이러한 피로층을 제거하기 위해서 일반 연마지석을 이용하여 표면의 피로층을 제거한다.

일반지석연마는 황삭, 중삭 및 정삭 단계를 거치게 되며, 황삭과 중삭단계에서 표면을 약 0.3~0.5㎛정도 연마하고, 정삭 단계에서 롤표면을 경면이 되게 연마한다.

이후 쇼트블라스트기에서 투사횟수 2회, 회전속도 6~10 rpm, air 압력을 3~4kg/㎠ 으로 하여 표면을 연마한다. 쇼트블라스트한 워크롤을 사용하여 냉간압연 작업을 하게 되면, 초기 워크롤의 표면조도 Ra는 0.95~1.05㎛로서 일정하게 나타나지만, 제품의 표면조도 Ra는 0.34~0.62㎛로서 불균일하게 된다. 또한 워크롤과 스트립간의 마찰력증가로 인하여 압연 작업성이 저하되고, 스트립의 형상 불량 현상이 발생된다.

이와 같이 쇼트블라스트 연마작업으로 워크롤의 표면이 형성되는 불규칙한 부위를 제거함으로서 보다 평활하고 일정한 거칠기를 만들어 주기 위하여 마무리 연마를 수행한다.

마무리 압연의 방법으로서 Roll kissing과 PVA 연마 작업이 수행된다. 롤 키씽 작업은 냉간압연기에서 실시하며, 쇼트블라스트한 워크롤의 쌍을 서로 맞대어 회전시켜서 표면을 다듬는다. 압하력을 약 20ton,롤스피드를 30mpm으로 하여 5~25분간 실시한다. 이러한 마무리 작업으로 원하는 제품의 표면형상 및 조도를 얻을 수 있다.

또한, PVA 연마는 쇼트블라스트 연마 한 워크롤의 표면을 PVA 연마지석을 사용하여 롤 표면을 다듬는다. 연마작업은 일반연마작업기에서 실시하며, 지석의 회전속도는 145~500rpm, 스핀들 회전속도는 72rpm, Bed 이송속도를 8.5~4.5rpm로 하여 작업을 한다. PVA 지석의 연마는 쇼트 블라스트로 연마된 표면의 산을 일정하게 깍아냄으로써, 표면의 산높이가 일정하게 나타난다. 또한 산의 첨단부가 보다 완만한 형태로 나타나게 된다. 이러한 연마방법으로 가공된 Work Roll을 이용하여 냉간압연 작업시 균일한 Dull 표면과 품질재현성 확보가 용이하며, 원활한 압연작업을 진행할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명한다.

실시예1.

Dull 표면의 스트립을 제조하기 위해서 여러 가지 방법을 적용하기에 앞서 우선 일반연마석을 이용하여 워크롤을 연마하였으며, Ra 0.8㎛이하의 경면으로 만들었다.

Roll Kissing 작업을 위해 워크롤을 쇼트블라스트 연마하였으며, 표1에서 나타낸 것과 같이 투사재는 #100, 투사횟수 6회, 회전속도 6rpm, air 압력 4kg/㎠으로 하여 작업하였다. 이때 롤 표면의 조도 Ra는 1.52~1.77㎛이다. Roll kissing 작업은 냉간압연기에서 실시하였으며, 이 때 롤 표면조도 Ra는 0.72~1.03㎛로서 다소 불균일한 조도분포를 나타내었다.

PVA 연마방법을 적용하기 위해서 표2에 나타낸 바와 같이 경면연마를 하고, 쇼트블라스트 연마를 실시하였다. 이후 PVA 지석을 이용하여 표면 마무리 작업을 진행하였다.

경면연마는 지석회전속도를 200~500rpm, 스핀들 회전속도 72rpm, Bed 이송속도 4.5~9.5rpm으로 하여 작업하였다. 이후 #80~120 투사재를 사용하여 투사횟수 2회, 회전속도 10rpm, air 압력 3kg/㎠으로 하여 쇼트블라스트 연마를 하였다. 이때 롤의 조도 Ra는 1.41~1.53㎛이며, 도3에 나타난 조도 프로파일에서처럼 표면의 산은 불규칙적이고 매우 거친 정도를 보이고 있다. 이처럼 거칠고 불규칙한 표면의 산을 제거하기 위해서 PVA 연마를 실시한다. 이전에 PVA 연마지석은 다이아몬드를 이용하여 건식으로 드레싱을 하며, 지석표면의 지립을 일정하게 노출시키고 표면을 균일하게 다듬어 준다.

PVA 연마지석의 회전속도를 250~500rpm, 스핀들회전속도를 72rpm, 베드이송속도를 4.5~8.5로 하였으며, 연마 후 워크롤의 표면조도 Ra는 1.02~1.18㎛이다. PVA 연마 후의 롤 표면조도 프로파일을 도4에 나타내었으며, 그림에서 나타난 바와 같이 롤의 표면은 쇼트블라스트 연마한 것에 비해 평활하게 나타난다.

또한, 연마 작업 후 워크롤을 알코올 중에서 초음파세척을 실시하여 롤표면의 지립 및 이물을 제거하여 준다. 이 워크롤을 이용하여 냉간압연 작업을 실시한 제품의 조도 Ra는 0.54~0.65㎛로서 워크롤 조도의 약 50%가 전사되었다. 제품의 조도 프로파일은 도5에서 나타난 바와 같이 워크롤의 조도형상과 반대로 전사되어 나타났다.

도6에는 워크롤을 쇼트블라스트 연마한 것과 PVA 지석연마한 것의 이미지를 나타낸다. PVA 연마한 워크롤은 쇼트블라스트연마 한 것에 비해 표면의 광택이 향상되었다.

표1. Shot Blast 후 Roll kissing 작업조건 및 조도결과

ShotBlast	투사재	투사횟수(회)	회전속도(RPM)	Air 압력(kg/㎠)	Roll 조도(㎛ Ra)	제품조도(㎛ Ra)
ShotBlast	#100	6	6	4	1.52~1.77	-
RollKissing	압하력(ton)	Speed(mpm)	시간(min.)	-	Roll 조도(㎛ Ra)	제품조도(㎛ Ra)
RollKissing	~20	30	5	-	0.72~1.03	0.45~0.75

표2. 경면연마 및 PVA 연마 조건

경면연마	지석회전속도(rpm)	스핀들회전속도(rpm)	Bed 이송속도(rpm)	Roll 조도(㎛ Ra)	제품조도(㎛ Ra)
경면연마	200~500	72	9.0~4.5
Shot Blast(투사재 #80~120)	투사횟수(회)	회전속도(rpm)	Air 압력(kg/㎠)	Roll 조도(㎛ Ra)	제품조도(㎛ Ra)
Shot Blast(투사재 #80~120)	2	10	3	1.41~1.53	-
PVA 지석연마	지석회전속도(rpm)	스핀들회전속도(rpm)	Bed 이송속도(rpm)	Roll 조도(㎛ Ra)	제품조도(㎛ Ra)
PVA 지석연마	250~500	72	8.5~4.5	1.02~1.18	0.54~0.65

이 중에서 워크롤을 쇼트블라스트 후 PVA 지석을 이용한 연마 방식은 균일한 Dull 표면과 다양한 표면조도를 갖는 스트립을 제조할 수 있으며, 다양한 강종의 스트립에 표면특성을 부여할 수 있다.

Claims

롤 표면을 연마지석으로 연마하여 표면의 피로층을 제거하고 경면화하는 단계와,

상기 경면 연마된 롤 표면에 쇼트블라스트 하여 일정의 표면 거칠기를 부여하는 단계와,

상기 표면 거칠기가 부여된 롤 표면에 마무리 연마를 행하는 단계로

구성되는 것을 특징으로 하는 롤 표면의 가공 방법.
제1항에 있어서,

상기 마무리 연마는 PVA 지석으로 연마하거나, 롤키씽 방법에 의해 행하여 지는 것을 특징으로 하는 롤 표면의 가공 방법.
제2항에 있어서,

상기 PVA 지석연마는 쇼트 블라스트에 의해 롤 표면의 조도를 1.30~1.50㎛으로 한 다음 PVA 지석 연마를 행하여 롤 표면의 조도를 1.00~1.20㎛으로 하는 것을 특징으로 하는 롤 표면의 가공 방법.
제2항에 있어서,

상기 롤 키씽 연마는 쇼트 블라스트에 의해 롤 표면의 조도를 1.40~1.70㎛으로 한 다음 롤 키씽 연마를 행하여 롤 표면의 조도를 1.00~1.20㎛으로 하는 것을 특징으로 하는 롤 표면의 가공 방법.