KR20090067636A - 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템 - Google Patents

저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템에 관한 것으로, 특히 연속주조기에서 사용되는 동판의 열 응력에 의한 국부적인 크랙이 발생하였을 경우에 이를 보수하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템은, 가스 발생기; 상기 가스 발생기에서 발생된 가스의 압력을 증가시키는 승압기; 상기 승압기에서 승압된 가스를 예열시키는 가스 히터; 상기 승압기에서 승압된 가스로 파우더를 공급하는 파우더 공급기; 상기 파우더 공급기에서 공급된 파우더를 예열시키는 파우더 히터; 및 상기 파우더 히터에서 예열된 파우더를 상기 가스 히터에서 예열된 가스로 분사하여 동판을 코팅하는 스프레이 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
저온 저압 분사, 연주 몰드, 코팅, 파우더, 가스

Description

저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템{System for coating the copper plate of continuous casting mold by the jet of low temperature and low pressure}
본 발명의 일 측면은 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템에 관한 것으로, 특히 연속주조기에서 사용되는 동판의 열 응력에 의한 국부적인 크랙이 발생하였을 경우에 이를 보수하기 위한 시스템에 관한 것이다.
박슬라브 연주기는 크라운(crown) 형상의 몰드와 고속주조로 인하여 동판표면의 온도, 전열량, 마찰력이 기존 연주기와 대비하여 크게 증가한다. 이에 따라,동판 하부의 마모로 인한 동판 수명 저하와 침동 크랙의 발생으로 표면 크랙이 발생하므로 동판을 코팅하여 사용하게 되었고, 이후 코팅사양을 개선하여 동판수명을 증대시켜 왔다. Cu 몰드 사용시 국부적인 균열 및 마모부위가 발생하나, 국부적인 보수기술 미비로 외부로 반출하여 동판 전체를 연마 또는 재코팅 보수를 한다. 잦은 탕면부 열 크랙(heat crack) 발생과 마모로 인하여, 미니밀부 Cu 몰드의 수명은, 일반 제강부 연주기 주형에 비해 1/5 ~ 1/7 수준이다.
외부 업체에 반출하여 몰드를 코팅/가공하는 과정은 다음과 같다.
- 가공대상 구리판을 반출하여 가공전 표면검사 및 치수 측정
- 밀링 머신(milling machine)을 이용하여 황삭 및 정삭가공
- 도금 밀착성 향상을 위한 버프 연마
- 도금면 이외 도금 방지를 위한 세척 및 테이핑 처리
- 도금 전의 수세 및 전처리
- 가공대상품별 요구두께 맞추어 Ni 코팅 실시(도금높이는 동판 하부부터 700mm)
- 밀링 머신을 이용하여 정삭 및 버프 연마
- 수세 및 전처리
- 크롬도금
- 도금 두께 0.03mm(전면도금)
- 최종검사 및 포장, 반입
구리판의 도금은 다음과 같은 두께가 요구된다.
구분 구리판 장변 (Crown) 구리판 장변 (Parallel) 구리판 단변 도금 면적
Ni 도금층 2.0mm 3.0mm 3.0mm 하부에서 700mm까지
Cr 도금층 0.03mm 0.03mm 0.03mm Ni 도금 상부 전면
외주업체로 반출하여 요구조건에 맞도록 여러 과정을 거쳐 가공하는 절차에 있어 많은 시간이 소요되어 공장의 동판수급 문제로 인해 사용하는 몰드 수의 증 가, 가공비 상승 등 제조원가를 상승시키는 원인이 된다.
본 발명의 일 측면은 연주조업중 동판 표면에 국부적인 균일 및 마모가 발생한 경우에 저온 저압 분사코팅을 통해 몰드의 수명을 향상시키고 코팅 비용을 절감시키는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 가스 발생기; 상기 가스 발생기에서 발생된 가스의 압력을 증가시키는 승압기; 상기 승압기에서 승압된 가스를 예열시키는 가스 히터; 상기 승압기에서 승압된 가스에 의해 파우더를 공급하는 파우더 공급기; 상기 파우더 공급기에서 공급된 파우더를 예열시키는 파우더 히터; 및 상기 파우더 히터에서 예열된 파우더를 상기 가스 히터에서 예열된 가스로 분사하여 동판을 코팅하는 스프레이 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 승압된 가스는 He, N2, 공기 또는 혼합물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 가스 히터가 승압된 가스를 예열시키는 온도는 590~610℃ 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 파우더는 Al, Cu, Ni, Zn, Sn 또는 세라믹 복합물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 파우더는 입도가 1~200
Figure 112007092083047-PAT00001
인 것을 특징으로 하는 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 스프레이 노즐은 상기 파우더 히터에서 예열된 파우더를 상기 가스 히터에서 예열된 가스로 임계속도 이상의 가속도로 분사하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 임계속도 이상의 가속도는 300~1300m/s 중에서 어느 하나의 가속도인 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 1~200
Figure 112007092083047-PAT00002
의 파우더를 이용하여 압축가스의 초음속 제트(300~1300m/s)로 임계속도 이상에서 코팅을 할 수 있고, 크랙 없이 높은 변형을 통해 동판을 코팅하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 압축가스의 온도 증가에 의해 속도를 증가시킬 수 있고, 고상상태의 공정을 갖는다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 국부적인 저온 저압에 의한 연주 몰드 동 판을 코팅함으로써 연간 몰드 소모량 및 몰드 가공비를 절감할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템은 가스 발생기(100), 승압기(200), 가스 히터(400), 파우더 공급기(500), 파우더 히터(600) 및 스프레이 노즐(700)을 포함한다.
승압기(200)는 가스 발생기(100)에서 발생된 가스의 압력을 증가시킨다. 승압된 가스는 He, N2, 공기 또는 혼합물이 될 수 있다.
가스 히터(400)는 승압기(200)에서 승압된 가스를 제어 판넬(300)을 통하여 공급받아 이를 예열시킨다. 가스 히터(400)가 승압된 가스를 예열시키는 온도는 590~610℃이다.
파우더 공급기(500)는 승압기(200)에서 승압된 가스를 제어 판넬(300)에 의해 공급받고, 승압된 가스에 의해 파우더를 공급한다. 파우더는 Al, Cu, Ni, Zn, Sn 또는 세라믹 복합물이 될 수 있다. 파우더는 입도가 1~200
Figure 112007092083047-PAT00003
이다.
파우더 히터(600)는 파우더 공급기(500)에서 공급된 파우더를 예열시킨다.
스프레이 노즐(700)은 파우더 히터(600)에서 예열된 파우더를 가스 히터(400)에서 예열된 가스로 분사하여 동판을 코팅한다. 스프레이 노즐(700)은 파우더 히터(600)에서 예열된 파우더를 가스 히터(400)에서 예열된 가스로 300~1300m/s의 임계속도 이상의 가속도로 분사한다.
종래의 스프레이 코팅 방식 중에서 대표적인 것이 용사 코팅방식인데, 와이어(wire)나 파우더(powder) 등을 용융시킨 후, 이를 가속하여 기판에 증착하는 방식이다. 스프레이 코팅 방식은 증착 후에 액체에서 고체로의 높은 상 변태율에 의한 잔류 응력이 발생하는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명은 종래의 용사 코팅방식과는 달리 고상 상태의 공정으로서, 와이어나 파우더 등의 고체 입자를 기판에 가속시켜 증착하는 방식으로서 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 낮은 상 변태율을 가지므로, 잔류응력이 낮고 얇은 코팅이 가능하다. 따라서, 나노, 비정질 기판에도 증착하는 것이 가능하다. 또한, 저온 고상 상태의 공정으로서 Cu, Ti 등의 열적 민감소재 적용이 가능하다는 것이다.
둘째, 높은 적층율을 가진다. 적층율은 약 95% 이상에 달한다. 높은 적층율로 인해 생산성은 15kg/hr 정도가 된다.
셋째, 작은 스프레이 거리로 정밀 부품 및 내경 코팅이 가능하다.
마지막으로, 세라믹은 사용이 불가하다. 그러나, Cu, Ni 소재 사용으로 연주 몰드에서 별다른 문제없이 사용하는 것이 가능하다.
연주 몰드를 위한 저온 저압 분사코팅방식은 압축가스의 압력에 따라 다음과 같이 2가지로 분류할 수 있다.
구분 고압 콜드 스프레이 저압 콜드 스프레이
압력 25~30bar 6~8bar
압축 가스 N2, He, 가스 He, N2, 공기
생산성 0.5~15kg/hr 0.3~1kg/hr
분말 다양한 재료 Sn, 세라믹 분말(Al203, SiC 등등)
상기와 같은 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템은, 그 장비의 사용면에 있어서 휴대성이 용이하고, 몰드에 히트 크랙(heat crack)이 발생할 경우에 현장에서 바로 보수가 가능하다는 이점이 있다. 이러한 관점에서 봤을 때 히트 크랙이 국부적으로 발생했을시, 전면을 개삭하는 종래의 방법에 비해 진일보된 방식이라 볼 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 가스 발생기 200 : 승압기
300 : 제어 판넬 400 : 가스 히터
500 : 파우더 공급기 600 : 파우더 히터
700 : 스프레이 노즐

Claims (7)

  1. 가스 발생기;
    상기 가스 발생기에서 발생된 가스의 압력을 증가시키는 승압기;
    상기 승압기에서 승압된 가스를 예열시키는 가스 히터;
    상기 승압기에서 승압된 가스에 의해 파우더를 공급하는 파우더 공급기;
    상기 파우더 공급기에서 공급된 파우더를 예열시키는 파우더 히터; 및
    상기 파우더 히터에서 예열된 파우더를 상기 가스 히터에서 예열된 가스로 분사하여 동판을 코팅하는 스프레이 노즐;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승압된 가스는 He, N2, 공기 또는 혼합물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 히터가 승압된 가스를 예열시키는 온도는 590~610℃ 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우더는 Al, Cu, Ni, Zn, Sn 또는 세라믹 복합물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파우더는 입도가 1~200
    Figure 112007092083047-PAT00004
    인 것을 특징으로 하는 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은 상기 파우더 히터에서 예열된 파우더를 상기 가스 히터에서 예열된 가스로 임계속도 이상의 가속도로 분사하는 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 임계속도 이상의 가속도는 300~1300m/s 중에서 어느 하나의 가속도인 것을 특징으로 하는 저온 저압 분사에 의한 연주 몰드 동판 코팅 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101405487B1 (ko) * 2012-04-23 2014-06-13 재단법인 포항산업과학연구원 용탕 분사 장치
KR101503814B1 (ko) * 2014-11-05 2015-03-18 이종량 서브스트레이트 제조방법

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