KR20090123597A - Heat treatment method of press roll - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압연롤의 열처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압연롤의 전체에 균일한 경도증가를 부여하기 위한 압연롤의 열처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat treatment method of a rolling roll, and more particularly, to a heat treatment method of a rolling roll for imparting uniform hardness increase to the whole of the rolling roll.
열연공장에서 열간 압연을 하는 압연롤은 열연강판의 품질이나 제조원가에 직접적인 영향을 미치는데, 특히 압연롤의 표면거침 및 마모 손상 등은 제품의 표면품질, 치수 및 형상에 직접적인 영향을 미치므로 내 열피로성 뿐만 아니라 내마모성이 요구된다.The rolling rolls hot rolled at the hot rolling mill directly affect the quality and manufacturing cost of the hot rolled steel sheet. In particular, the surface roughness and wear damage of the rolling rolls directly affect the surface quality, dimensions and shape of the product. Not only fatigue but also wear resistance is required.
압연롤의 재질로는 최근 들어 고강도강의 증가, 고온 압연재의 증가 등 압연조건이 가혹해지고 표면품질, 치수 및 형상에 대한 요구가 엄격해짐에 따라 열간 판압연에서는 내 마모성 및 내 거침성이 우수한 고속도강계의 주강롤(이하 " HSS롤" 이라 함)이나 형강압연에서는 아다마이트(Adamite) 주강롤 등이 주로 사용된다. As the rolled roll material has recently been subjected to harsh rolling conditions such as an increase in high-strength steel and an increase in high-temperature rolled materials, and the demand for surface quality, dimensions, and shapes is strict, hot rolled sheets have high wear resistance and roughness resistance. In cast steel rolls (hereinafter referred to as "HSS rolls") and die-rolled steel, adamite cast steel rolls are mainly used.
이러한 주강롤은 내마모성 향상을 위해 열처리를 통해 기지의 경도를 높이고, 고경도의 탄화물을 셀 내부 또는 경계에 형성시키는 열처리 방법이 적용되고 있다. In order to improve wear resistance, such cast steel rolls have a high heat treatment, and a heat treatment method for forming carbides of high hardness into cells or boundaries is applied.
도 1에는 종래기술에 의한 압연롤의 열처리 방법이 사이클도로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 사이클도에 의해 열처리된 압연롤의 미세조직이 400배 및 1500배의 현미경 조직사진으로 도시되어 있다. 1 is a cycle diagram of a heat treatment method of a rolling roll according to the prior art, and in FIG. 2, the microstructure of the rolled roll heat treated by the cycle diagram of FIG. 1 is shown as a microscopic photograph of 400 times and 1500 times. .
종래에는 전기로 또는 유도로에서 출탕된 용강을 원심주조 주형 내로 주입하여 주조한 주강롤을 도 1에 도시된 바와 같이, 980℃까지 가열하여 일정시간 유지하고 525 ℃까지 소입(quenching)한 후 550℃까지 재가열하여 -14℃/h의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 열처리 방법을 실시한다. Conventionally, as shown in Figure 1, the molten steel tapping from an electric furnace or an induction furnace into a centrifugal casting mold is cast, heated to 980 ° C. for a certain time, and then quenched to 525 ° C. to 550 ° C. The heat treatment is performed by reheating to ℃ and cooling to room temperature at a cooling rate of -14 ℃ / h.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 열처리 방법에 의해 제조된 압연롤은 표면경도는 높지만 내부로 들어갈수록 경도감소가 심해진다. 따라서 그루브(Groove)와 같은 공형설계시에는 롤 표면부와 그루브(Groove) 저면부의 경도편차에 의해 압연가능 제품의 치수가 제한되고, 제품의 치수정밀도의 유지를 곤란하게 하는 문제점이 발생된다. 여기서 그루브(Groove)란 제품의 복잡한 형상 등을 가공하기 위해 롤에 형성되는 일종의 홈에 해당된다. However, the rolled roll produced by the conventional heat treatment method as described above has a high surface hardness, but the hardness decreases as it enters the inside. Therefore, in a formal design such as a groove, the size of the rollable product is limited by the hardness deviation of the roll surface portion and the groove bottom portion, and it is difficult to maintain the dimensional accuracy of the product. Groove is a kind of groove formed in a roll for processing a complicated shape of a product or the like.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 어닐링 열처리를 추가하여 롤 내부와 외부의 경도를 균일하게 증가시키는 압연롤의 열처리 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to provide an annealing heat treatment method for rolling rolls to uniformly increase the hardness of the inside and outside of the roll.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전기로 또는 유도로에서 출탕된 용강을 주형 내로 주입하여 주조한 주강롤을 경화 열처리하기 전에 어닐링(Annearing) 열처리를 먼저 수행하며, 상기 어닐링(Annearing) 열처리는 상온의 주강롤을 A1,2,3변태점 중 어느 하나의 온도보다 30~100℃ 높게 가열하여 설정시간 동안 유지하는 제1단계와, 상기 가열한 어닐링 온도에서 유지온도까지 서냉하여 설정시간 동안 유지하는 제2단계와, 상기 유지온도에서 설정시간 동안 유지 후 다시 상온까지 서냉하는 제3단계를 포함한다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the present invention is first performed annealing (annealing) heat treatment before hardening heat treatment of the cast steel roll cast by injecting molten steel from the electric furnace or induction furnace into the mold The annealing heat treatment is a first step of heating the cast steel roll at room temperature to 30 to 100 ° C. higher than any one of A1, 2, and 3 transformation points and maintaining it for a set time, and maintaining at the heated annealing temperature. And a third step of slowly cooling to a temperature to maintain the set time and a third step of maintaining the set temperature at the holding temperature for a set time and then slowly cooling to room temperature.
상기 제1단계에서 가열온도는 900~1000℃사이이고, 제2단계에서 유지온도는 450~600℃ 사이이며, 상기 제2단계와 제3단계에서의 냉각속도는 14~22℃/hr로 한다. The heating temperature in the first step is between 900 ~ 1000 ℃, the holding temperature in the second step is between 450 ~ 600 ℃, the cooling rate in the second step and the third step is 14 ~ 22 ℃ / hr .
상기 제1단계 및 제 2단계에서 유지시간은 상기 주강롤의 인치당 0.3시간 인것을 특징으로 한다. The holding time in the first step and the second step is characterized in that 0.3 hours per inch of the cast steel roll.
상기 경화열처리는 상기 어닐링 열처리한 주강롤을 900~1000℃까지 가열하여 설정된 시간 동안 유지하고 450~530℃까지 소입(quenching)한 후 540~600℃까지 재 가열하여 14~22℃/hr의 냉각속도로 상온까지 냉각한다. The hardening heat treatment is heated to 900 ~ 1000 ℃ the annealing heat treatment to maintain a set time and quenched to 450 ~ 530 ℃ and then re-heated to 540 ~ 600 ℃ by cooling 14 ~ 22 ℃ / hr Cool to room temperature at speed.
본 발명에서는 주강롤을 경화열처리하기 전에 어닐링(Annearing) 열처리를 먼저 수행하여 미세한 조직의 펄라이트가 형성되도록 한다. 이에 따라 경화열처리에서 균일하게 분포된 복합탄화물의 미립자가 석출되면서 주강롤 전체에 뜨임경화현상이 발생된다. 이는 주강롤 전체에 균일한 미세조직을 형성하므로 종래에 비해 주강롤 내외부에 균일한 경도증가를 부여하는 것은 물론 주강롤 내외부의 경도편차도 감소시키므로 압연롤로 사용시 우수한 내마모성 및 마모수명을 향상시켜 제품의 치수정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다. In the present invention, annealing (Annearing) heat treatment is first performed before the heat treatment of the cast steel roll to form a pearlite of a fine structure. Accordingly, as the fine particles of the composite carbide uniformly distributed in the hardening heat treatment are precipitated, tempering hardening occurs in the entire cast steel roll. Since it forms a uniform microstructure on the entire cast steel roll, it not only provides uniform hardness increase in the inside and outside of cast steel roll but also reduces the hardness deviation inside and outside cast steel roll, so it is excellent in wear resistance and wear life when used as a rolling roll. There is an effect that can increase the dimensional accuracy.
이하 본 발명에 의한 압연롤의 열처리 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the preferred embodiment of the heat treatment method of the rolling roll according to the present invention will be described in detail.
도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 압연롤의 열처리 방법이 사이클도로 도시되어 있다. 3 shows a heat treatment method of a rolling roll according to a preferred embodiment of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전기로 또는 유도로에서 출탕된 용강을 주형 내로 주입하여 주조한 주강롤을 경화열처리(오스테나이트 열처리)(b)전에 완화열처리(어닐링 열처리)(a)를 먼저 수행하는 것을 특징으로 한다. As shown in the drawing, in the present invention, the molten steel from an electric furnace or an induction furnace is injected into a mold, and the cast steel roll is subjected to mild heat treatment (anneal heat treatment) (a) before hardening heat treatment (austenite heat treatment) (b). It is characterized by performing.
중력주조나 원심주조된 주강롤(이하, 압연롤과 혼용하여 사용함)은 탄소함량이 높고 탄화물 형성원소(크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등)가 높은 함량을 포함하기 때문에 응고과정에서 정출되는 공정탄화물(MC, M2C, M3C, M7C3)의 전체 부피가 높다. 이것은 원심주조 주강롤의 주방 잔류응력이 높다는 것을 의미한다. 따라서, 원심주조과정에서 생긴 내부응력을 제거하기 위해 오스테나이트 열처리 전에 어닐링(Annearing) 열처리를 먼저 수행한다. 이러한 주강롤의 내부응력 제거는 주조된 주강롤의 조직을 균일하고 미세화, 표준화한다. Gravity casting or centrifugally cast cast steel rolls (hereafter used in combination with rolling rolls) have a high carbon content and a high content of carbide forming elements (chromium, molybdenum, tungsten, etc.). , The overall volume of M2C, M3C, M7C3) is high. This means that the kitchen residual stress of the centrifugal cast steel roll is high. Therefore, in order to remove the internal stress generated during the centrifugal casting process, the annealing heat treatment is first performed before the austenite heat treatment. This internal stress removal of the cast steel roll uniformizes, refines and standardizes the structure of the cast cast steel roll.
어닐링 열처리는 상온의 주강롤을 A1,2,3변태점 중 어느 하나의 온도보다 30~50℃ 높게 가열하여 설정시간 동안 유지하는 제1단계와, 상기 어닐링 온도에서 유지온도까지 서냉하여 설정시간 동안 유지하는 제2단계와, 상기 유지온도에서 설정시간 유지 후 다시 상온까지 서냉하는 제3단계로 이루어진다. Annealing heat treatment is the first step of heating the cast steel roll at room temperature of 30 ~ 50 ℃ higher than any one of the A1, 2, 3 transformation point to maintain for a set time, and the slow cooling from the annealing temperature to the holding temperature for a set time And a third step of slowly cooling to room temperature after maintaining the set time at the holding temperature.
제1단계에서 가열온도는 주강롤의 탄소함량에 따라 차이가 발생되며, 펄라이트 조직을 오스테나이트 조직으로 만들기 위해 900~1000℃까지 가열한다. 본 실시예에서는 980℃까지 가열하게 되는데, 이 과정에서 단상의 균일한 오스테나이트 조직이 얻어진다. In the first step, the heating temperature is different depending on the carbon content of the cast steel roll, and heated to 900 ~ 1000 ℃ to make the pearlite structure austenite structure. In this embodiment, heating to 980 ℃, in this process a uniform austenite structure of a single phase is obtained.
제2단계에서는 -14 ~ -22℃/hr의 냉각속도로 450~600℃의 유지온도까지 냉각한다. 유지온도는 450℃보다 낮을 경우 내부응력 제거가 어렵고, 600℃보다 높으면 조직이 거칠어져 재질이 불량하게 되므로 바람직하지 않다. 특히, 본 실시예에서는 595℃까지 냉각하고 이 온도에서 설정시간 동안 유지하여 변태가 왼료되도록 하는데, 이는 560~600℃부근에서 조대 펄라이트가 미세 펄라이트로 짧은 시간에 변태가 시작되어 급속히 변태가 완료되기 때문이다. 냉각은 내부응력이 제거되도록 상술한 냉각속도로 서냉하는데, 노냉 또는 공냉하여도 무방하다. In the second step, cooling is carried out to a holding temperature of 450 to 600 ° C. at a cooling rate of −14 to −22 ° C./hr. If the holding temperature is lower than 450 ℃ it is difficult to remove the internal stress, higher than 600 ℃ is not preferable because the texture is rough and the material is bad. In particular, the present embodiment is cooled to 595 ℃ and maintained at this temperature for a set time so that the transformation is left, which is the transformation of the coarse pearlite to fine pearlite in a short time around 560 ~ 600 ℃ to complete the transformation rapidly Because. Cooling is slow cooling at the above-mentioned cooling rate so that internal stress is removed, but may be furnace cooling or air cooling.
제1단계 및 제 2단계에서 설정 유지시간은 주강롤의 크기에 비례하는데, 통 상 주강롤의 인치당 0.3시간 정도 유지한다. 유지시간는 너무 길 경우 조직이 거칠어져 주강롤의 재질이 불량하게 된다. In the first and second stages, the set holding time is proportional to the size of the cast steel roll, which is usually maintained at about 0.3 hours per inch of the cast steel roll. If the holding time is too long, the structure becomes rough and the material of the cast steel roll is poor.
제3단계에서는 상기 유지온도에서 적당시간 유지한 주강롤을 -14 ~ -22℃/hr의 냉각속도로 상온까지 서냉한다. 이에 따라 내부응력이 제거된 미세하고 균일한 펄라이트(pearlite)조직이 얻어진다. In the third step, the cast steel roll held at the holding temperature for a suitable time is slowly cooled to room temperature at a cooling rate of -14 to -22 ° C / hr. As a result, a fine and uniform pearlite structure from which internal stress is removed is obtained.
이와 같은 어닐링 열처리는 조직 불균일제거 및 내부응력을 제거하여 주강롤의 조직을 개선한다. 즉, 주강롤에 균일한 펄라이트 조직을 형성하므로 추후 진행되는 경화열처리에서 균일하고 안정된 오스테나이트 조직을 확보한다. This annealing heat treatment improves the structure of the cast steel roll by removing the structure unevenness and the internal stress. That is, since a uniform pearlite structure is formed on the cast steel roll, a uniform and stable austenite structure is secured in the subsequent curing heat treatment.
경화열처리는 종래와 동일하게 900~1000℃까지 가열하여 설정시간 동안 유지하고 450~530℃까지 소입(quenching)하는 제1단계와, 다시 540~600℃까지 재가열하여 -14 ~ -30℃/h의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 제2단계로 구성된다. The curing heat treatment is the first step of heating to 900 ~ 1000 ℃ as in the prior art for a set time and quenching to 450 ~ 530 ℃ and reheating again to 540 ~ 600 ℃ to -14 ~ -30 ℃ / h It consists of a second step of cooling to room temperature at a cooling rate of.
제1단계에서는 상술한 어닐링 열처리에 의해 안정화된 오스테나이트 조직이 얻어지며 그에 따라 주강롤의 내외부에는 탄화물이 균일하게 분포된다. 이러한 탄화물은 2단계의 소입(quenching), 소려(tempering) 처리과정에서 주강롤의 내외부에 균일한 경도증가를 부여한다. In the first step, the austenite structure stabilized by the above-described annealing heat treatment is obtained, whereby carbides are uniformly distributed in and out of the cast steel roll. These carbides give a uniform increase in hardness to the inside and outside of the cast steel roll during the two stages of quenching and tempering.
보다 상세하게는, 소입 처리한 강은 다량의 오스테나이트를 가지며 550℃에서 뜨임하면 오스테나이트가 마르텐사이트로 변하고, 이때 오스테나이트 중의 균일하게 분포된 복합탄화물의 미립자가 석출하면서 주강롤 전체에 뜨임경화현상을 일으키게 되는 것이다. 뜨임온도는 450~600℃까지는 경도와 강도가 증가하나 그 이상은 급감하므로 상술한 범위 내로 뜨임하는 것이 바람직하다. More specifically, the hardened steel has a large amount of austenite, and when tempered at 550 ° C., the austenite turns into martensite, and at this time, the fine particles of the uniformly distributed composite carbide in the austenite are precipitated and temper hardened throughout the cast steel roll. It will cause a phenomenon. Tempering temperature is 450 ~ 600 ℃ to increase the hardness and strength, but more than that it is preferable to temper within the above range because the sharp decrease.
이하, 본 발명에 따른 압연롤의 열처리 방법을 실시예를 통해 종래의 방법과 비교하여 상세하게 설명하기로 한다. 발명의 이해를 돕고자 본 발명과 종래의 발명에 의한 데이터값을 비교예와 실시예의 표로서 나타낸다.Hereinafter, the heat treatment method of the rolling roll according to the present invention will be described in detail in comparison with the conventional method through the embodiment. To help understand the invention, data values according to the present invention and the conventional invention are shown as tables of comparative examples and examples.
도 4a 내지 도 4c에는 도 3의 사이클도에 의해 열처리된 압연롤의 미세조직이 400배 1500배의 현미경 조직사진으로 도시되어 있다. 그리고 아래의 표 1에는 상술한 비교예와 실시예의 롤표면으로부터 내부깊이로의 경도, 경도편차를 나타내었고, 표 2에는 종래와 본 발명의 압연롤의 그래인 사이즈(Grain Size)를 나타낸 것이다. 4A to 4C show microstructures of the rolling rolls heat treated by the cycle diagram of FIG. And Table 1 below shows the hardness and hardness deviation from the roll surface of the above-described comparative example and Example to the inner depth, Table 2 shows the grain size (Grain Size) of the rolling roll of the prior art and the present invention.
[비교예][Comparative Example]
전기로 또는 유도로에서 출탕된 용강을 원심주조 주형 내로 주입하여 주조한 주강롤을 980℃까지 가열하여 일정시간 유지하고 525℃까지 소입(quenching)한 후 550℃까지 재가열하여 -14℃/h의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 열처리 방법으로 압연롤을 제조하였다. The molten steel from the electric furnace or induction furnace is injected into the centrifugal casting mold to heat the cast steel roll to 980 ° C for a certain time, and then quenched to 525 ° C and reheated to 550 ° C to produce -14 ° C / h. Rolling rolls were manufactured by a heat treatment method of cooling to room temperature at a cooling rate.
[실시예]EXAMPLE
전기로 또는 유도로에서 출탕된 용강을 원심주조 주형 내로 주입하여 주조한 주강롤을 980℃로 가열하여 일정시간 유지하고, - 22℃/hr의 냉각속도로 595℃까지 서냉하여 일정시간 유지한 후 -14℃/hr의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 어닐링 열처리를 실시한 다음, 상기 어닐링 열처리를 실시한 주강롤을 900℃, 940℃, 980℃ 중 선택된 어느 하 나의 온도까지 가열하여 일정시간 유지하고 525℃까지 소입(quenching)한 후 550℃까지 재가열하여 -14℃/h 의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 경화열처리를 실시하여 압연롤을 제조하였다. After pouring molten steel from an electric furnace or induction furnace into a centrifugal casting mold, the cast steel roll is heated to 980 ° C. and maintained for a certain time, and slowly cooled to 595 ° C. at a cooling rate of 22 ° C./hr, and maintained for a predetermined time. After the annealing heat treatment to cool to room temperature at a cooling rate of -14 ℃ / hr, and then the cast steel roll subjected to the annealing heat treatment is heated to any one selected from 900 ℃, 940 ℃, 980 ℃ to maintain a certain time and 525 ℃ After the quenching (quenching) until the reheating to 550 ℃ to give a curing heat treatment to cool to room temperature at a cooling rate of -14 ℃ / h to prepare a rolling roll.
표 1을 살펴보면 본 발명의 압연롤이 종래의 압연롤에 비해 내외부 경도가 균일하게 증가되는 것은 물론 경도편차도 감소됨을 확 인할 수 있다. 이는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 미세조직에서도 확인할 수 있다. Looking at Table 1 it can be seen that the rolling rolls of the present invention as well as the internal and external hardness is increased uniformly as well as the hardness deviation is reduced compared to the conventional rolling rolls. This can be confirmed in the microstructure shown in FIGS. 4A to 4C.
즉, 900℃+Tempering < 940℃+Tempering < 980℃+Tempering < 종래 열처리의 순으로 그래인 사이즈가 감소되고, 980℃+Tempering < 940℃+Tempering < 900℃+Tempering < 종래 열처리의 순으로 정출 및 석출 탄화물의 부피가 감소됨을 확인 할 수 있다. 여기서 그래인 사이즈(Grain Size)란 배율을 알고 있는 조직사진에 직선을 그어 그 선들이 지나 가는 총 그래인(Grain)의 개수를 나타낸 것이다. 그래인 사이즈는 많을수록 조직이 미세하므로 경도도 증가 된다. That is, the grain size decreases in the order of 900 ° C. + Tempering <940 ° C. + Tempering <980 ° C. + Tempering <the conventional heat treatment, and the crystallinity is determined in the order of 980 ° C. + Tempering <940 ° C. + Tempering <900 ° C. + Tempering <the conventional heat treatment. And it can be seen that the volume of precipitated carbide is reduced. In this case, the grain size is a straight line on a tissue photograph that knows the magnification and represents the total number of grains that the lines pass through. The larger the grain size, the finer the tissue, so the hardness is increased.
즉, 종래에 비해 본 발명의 열처리 방법이 압연롤의 내외부 경도를 증가시키는 것은 물론, 압연 롤 내부의 경도감소도 종래에 비해 감소시킴을 확인할 수 있다. That is, it can be seen that the heat treatment method of the present invention increases not only the internal and external hardness of the rolling rolls, but also decreases the hardness of the rolling rolls in comparison with the related art.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self evident.
도 1은 종래기술에 의한 압연롤의 열처리 방법을 보인 사이클도. 1 is a cycle diagram showing a heat treatment method of a rolling roll according to the prior art.
도 2는 도 1의 사이클도에 의해 열처리된 압연롤의 미세조직을 보인 400배 및 1500배의 현미경 조직사진. Figure 2 is a microstructure photograph of 400 times and 1500 times showing the microstructure of the rolling roll heat-treated by the cycle diagram of FIG.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 압연롤의 열처리 방법을 보인 사이클도. 3 is a cycle diagram showing a heat treatment method of a rolling roll according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 사이클도에 의해 열처리된 압연롤의 미세조직을 보인 400배 1500배의 현미경 조직사진. 4A to 4C are 400 times and 1500 times microscope histological images showing the microstructure of the rolling rolls heat treated by the cycle diagram of FIG. 3.
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