KR20120118739A - A way manufacturing the driver meaning of a word large a rolling roll for in season equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제철설비용 압연 롤 대형 구동기어의 제조방법에 관한 것으로,The present invention relates to a method for manufacturing a rolling roll large drive gear for a steelmaking facility.
중량감소 효과를 위한 단조기어에서 용접기어의 전환과 함께 기존의 6mm 침탄 기술을 적용하여 대형 구동기어의 요구 물성치와 내구성을 만족시키는 용접기어의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a welded gear that satisfies the required physical properties and durability of a large drive gear by applying the existing 6mm carburizing technology together with the change of the welded gear in the forged gear for weight reduction effect.
일반적으로 제철설비용 압연 롤 대형 구동기어에는 단조기어를 사용함에 따라 기어의 초기 단조중량 과도로 인해 소재비용이 많이 증가하였다. 그로 인해 상기 단조기어의 구동에 필요한 구동장치의 기계적 용량이 증가하게 되고, 구동에 필요한 소비전력 증가에 의한 부대비용이 증가하였다.In general, the use of forging gears in rolling roll large drive gears for steel making facilities has increased material costs due to the initial forging weight of gears. As a result, the mechanical capacity of the driving apparatus required for driving the forged gear is increased, and the accompanying cost is increased due to the increase in power consumption required for driving.
고주파열처리를 함으로서 본 출원인이 출원한 출원번호 10-2006-0002419호의 침탄열처리기술에 비해 짧은 기어 수명과 기어 치면에 크랙이 발생하는 문제점이 발생하였다.
Compared to the carburizing heat treatment technology of the applicant filed No. 10-2006-0002419 filed by the high frequency heat treatment, there is a problem in that short gear life and cracks occur on the gear tooth surface.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art,
용접공정을 통해 기어를 제작하기 위해서 열처리 공정 시 침탄열처리를 할 때 용접부의 결함(변형 및 크랙발생)을 억제하기 위한 열처리 기술이 필요한데, 본 출원인이 출원한 출원번호 10-2006-0002419호의 철강 재료의 침탄열처리방법을 이용하여 기어를 제작하는 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성해 낸 것이다.
In order to manufacture the gear through the welding process, heat treatment technology for suppressing defects (deformation and cracking) of the welded part during the carburizing heat treatment during the heat treatment process is required, and the steel material of application No. 10-2006-0002419 filed by the present applicant With the focus on providing a manufacturing method of manufacturing a gear using the carburizing heat treatment method of the technical task was completed.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 산업기계 감속The present invention as a technical idea for achieving the above object is an industrial machine deceleration
기 제철설비용 구동기어를 제조하기 위한 원소재(기어, 판재)를 이용하여 열처리 기술로 제조하는 과정에 있어서, 원소재를 단조한 후 가공하는 단계와 상기 가공된 원소재를 용접하는 단계와 상기 용접된 원소재를 검사(UT)하는 단계와 상기 검사된 원소재를 Q & T열처리(Quenching & Tempering)한 후 정삭 하는 단계와 상기 정삭 된 원소재를 침탄 열처리하는 단계 및 상기 침탄열처리 된 원소재를 연마와 함께 최종 검사(MT)하는 단계로 거쳐 제작되어야 하는 것이다.
In the process of manufacturing by using a raw material (gear, plate) for manufacturing a drive gear for steelmaking equipment by a heat treatment technique, forging and processing the raw material and welding the processed raw material and the Inspecting (UT) the welded raw material, performing Q & T heat treatment (Quenching & Tempering) on the inspected raw material, carburizing the finished raw material, and carburizing heat treated raw material After the final test (MT) along with the polishing to be produced.
본 발명에 따른 제철설비용 압연 롤 대형 구동기어의 제조방법에 의하면,According to the manufacturing method of the rolling roll large drive gear for steelmaking facilities which concerns on this invention,
제철설비 압연 롤 대형 구동기어의 경량화를 위한 방법인 용접기어 제작에 필요한 열처리기술을 적용함으로서 기어가 경량화 및 품질이 향상되었고, 기존의 고주파열처리를 침탄열처리로 대체함으로서 제품 수명이 길어지게 되어 생산성을 높일 수 있고, 기존제품인 단조기어를 용접기어로 대체할 수 있어 원소재비를 절감할 수 있으며, 경량화로 인해 구동에 필요한 장치비와 유지비용을 크게 절감할 수 있는 등 그 효과가 큰 발명이라 하겠다.
Steel Mill Rolling Roll By applying the heat treatment technology for manufacturing the welding gear, which is the method for lightening the large drive gear, the gear is lighter and the quality is improved, and the product life is extended by replacing the high frequency heat treatment with the carburizing heat treatment. It can be increased, and it can replace the existing forged gear by welding gear, which can reduce raw material cost, and it can be a big invention because it can reduce the device cost and maintenance cost necessary for driving due to light weight.
도 1은 본 발명에 따른 침탄 열처리 공정을 순차적으로 나타내는 도면
도 2는 본 발명으로 제작된 기어의 미세조직 관찰 결과를 나타내는 사진
도 3은 도 2의 미세조직 관찰결과 중 A를 나타내는 확대도
도 4는 도 2의 미세조직 관찰결과 중 B를 나타내는 확대도
도 5는 도 2의 미세조직 관찰결과 중 C를 나타내는 확대도
도 6은 본 발명으로 제작된 기어의 상부 면과 하부면의 경도 측정을 나타내는 사진과 그래프
도 7은 본 발명으로 제작된 기어의 침탄 경화층 깊이 측정으로 나타내는 그래프와 사진1 is a view sequentially showing a carburizing heat treatment process according to the present invention
Figure 2 is a photograph showing the microstructure observation results of the gear produced by the present invention
Figure 3 is an enlarged view showing A of the microstructure observation results of FIG.
Figure 4 is an enlarged view showing B of the microstructure observation results of FIG.
5 is an enlarged view showing C of the microstructure observation result of FIG.
Figure 6 is a photograph and graph showing the hardness measurement of the upper and lower surfaces of the gear produced by the present invention
Figure 7 is a graph and photograph showing the carburized hardened layer depth measurement of the gear produced by the present invention
첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성에 대하여 도 1내지 8을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
With reference to the accompanying drawings, a preferred configuration of the present invention for achieving the above object will be described with reference to FIGS.
제철설비용 구동기어를 제조하기 위하여 원소재(이하 본 발명의 설명에서는 기어와 판재를 예를 들었다.)를 이용하여 열처리 기술로 제조하는 과정에 있어서, 원소재를 단조한 후 가공하는 단계와 상기 가공된 원소재를 용접하는 단계와 상기 용접된 원소재를 검사(UT)하는 단계와 상기 검사된 원소재를 Q & T열처리(Quenching & Tempering)한 후 정삭 하는 단계와 상기 정삭 된 원소재를 침탄 열처리하는 단계 및 상기 침탄열처리 된 원소재를 연마와 함께 최종 검사(MT)하는 단계로 인해 제철설비용 압연 롤 대형 구동기어를 제조할 수 있도록 한 것이다.
In the process of heat treatment using a raw material (hereinafter, the gear and plate in the description of the present invention) in order to manufacture a drive gear for steel manufacturing facilities, the step of forging and processing the raw material and the Welding the processed raw material, inspecting the welded raw material (UT), and performing Q & T heat treatment (Quenching & Tempering) on the inspected raw material and carburizing the finished raw material Due to the heat treatment step and the final inspection (MT) of the carburized heat-treated raw material with polishing to make a large drive gear for rolling mill steel manufacturing equipment.
상기 원소재를 단조한 후 가공하는 단계에서는 단조 후 응력제거를 위해 열처리를 하도록 하여야 한다.
In the step of forging the raw material after the forging should be heat treatment to remove the stress after forging.
상기 원소재를 용접하는 단계에서 원소재의 용접 시 온도는 250℃ 유지를 하며, 온도가 내려가면, 재가열을 하고, 반복해서 용접이 완료되면, 630℃의 로에 장입하여 응력제거를 하도록 하여야 한다. 여기서 응력제거 완료 후 로 안에서 서냉을 하고, 상온까지 냉각이 되면, 장출을 하여 용접부에 UT, MT를 하게 되는데, 크랙의 발생 시 제거한 후 재용접을 하여 로에 넣어 250℃에 재가열을 하고, 다시 로에서 상온까지 서냉을 하고 완료되면 580℃에 응력제거를 하여야 한다.
When welding the raw material in the step of welding the raw material to maintain the temperature of 250 ℃, if the temperature is lowered, re-heating, if the welding is completed repeatedly, to be inserted into the furnace of 630 ℃ to remove the stress. Here, after the stress relief is completed, it is cooled slowly in the furnace, and when cooled to room temperature, it is elongated and UT and MT are welded to the welded part.When cracks are generated, it is removed and re-welded. After slow cooling to room temperature, the stress should be removed at 580 ℃.
상기 침탄열처리 단계에서는 1차 침탄단계와 2차 침탄단계로 나누어지며, 1차 침탄단계는 침탄 사이클을 300시간으로 하고, LPG, 메탄올 혼합가스를 주입하여 CP값을 침탄 시 0.9%로 유지하고, 확산 시 CO₂가스를 주입하여 0.85%로 유지시키되 침탄 시 망상 시멘타이트의 발생을 억제하기 위해 1시간은 침탄을 수행하고, 1시간은 확산을 수행하되 이를 반복적으로 수행하여 기어표면에 경도값 HV 550 의 경화층을 형성하고, 2차 침탄단계는 침탄 사이클을 10~13시간으로 하고, 상기 1차 침탄단계와 동일한 가스를 투입하여 CP값을 조절하되 침탄 시 CP값 0.85% 1시간 10분이 되도록 하고, 확산 시 0.77%로 40분하며, 승온 시 스케일 및 탈탄을 방지하기 위해 침탄로 내에 공기가 유입되지 못하도록 질소를 계속적으로 주입하고, 침탄로 내의 승온이 완료되면 메탄올 가스를 투입하면서 질소 투입을 중단하여 기어 표면에 6mm 깊이의 비커 경도값 HV 550 이상 경화층을 형성하여 침탄열처리를 하도록 하여야 한다.
The carburizing heat treatment step is divided into a first carburizing step and a second carburizing step, the first carburizing step is a carburizing cycle of 300 hours, LPG, methanol mixed gas is injected to maintain the CP value at 0.9% when carburizing, CO2 gas is injected during diffusion to maintain 0.85%, but in order to suppress the generation of reticular cementite during carburization, carburization is carried out for 1 hour and diffusion is carried out for 1 hour. To form a hardened layer, the second carburizing step is a carburizing cycle of 10 to 13 hours, the same gas as the first carburizing step to adjust the CP value, but when the carburizing CP value 0.85% 1 hour 10 minutes, 40 minutes at 0.77% during diffusion, continuously injecting nitrogen to prevent air from entering the carburizing furnace to prevent scale and decarburization at elevated temperature, and methanol gas Mouth and to be to a carburizing heat treatment to form a beaker hardness HV 550 or more cured layers of 6mm deep in the gear surface to freeze the nitrogen is supplied.
기어용 소재(Rim, Boss)가 가져야 할 성질로서 내마모성과 인성이 요구된다. 그로인해 대형 압연 롤 구동기어의 경우 SNCM420 소재가 가장 적합한 것으로 알려져 있다.
As a material that gear materials (Rim, Boss) should have, wear resistance and toughness are required. As a result, SNCM420 materials are known to be the most suitable for large rolling roll drive gears.
이하 본 발명의 예시에서는 원소재로 SNCM420소재(Ni-Cr-Mo 강재)를 기어소재로 선택하였다.
In the following example of the present invention, the SNCM420 material (Ni-Cr-Mo steel) was selected as the gear material.
상기 원소재를 사용하여 구동기어의 제작 시 기본적으로 기어 림과 판재를 용접하여 제작하게 되는데, 그에 대한 기술을 설명하게 되면,
When manufacturing the drive gear using the raw material is basically produced by welding the gear rim and plate, if the description of the technology,
1. 황삭 1. Roughing
판재와 보스를 먼저 용접하여 붙여놓고 판재 외경부위? 아래부위를 황삭가공을 한다. (기어 림 모재와 판재사이에 늘어나는 량의 팽창계수가 달라지므로 이를 감안하여 황삭을 한다.)
Weld and paste the plate and boss first, then the plate outer diameter area? Roughing the lower part. (The expansion coefficient between the gear rim base plate and the plate varies, so roughing is taken into account.)
2. 응력제거 2. Stress Relief
기어 림 내경부위 정삭 가공 후 판재보스를 정삭 가공을 한다. 이때 가공 치수는 기어림보다 판재를 5/100 정도 크게 가공을 한다. (이는 기어 림을 가공하고 판재와의 용접 시 기어의 수축 팽창량을 감안하지 않을 경우 침탄열처리 시 가열하면 기어 림이 팽창으로 인하여 용접 완료 후 650℃ 응력 제거 시 용접부를 서냉을 하였지만 용접부가 떨어져 나가는 현상을 방지하기 위한 것이다.)
After finishing the gear rim internal part, finish the plate boss. At this time, the processing dimension is about 5/100 larger than the gear plate processing. (This does not take into account the shrinkage expansion of the gear when processing the gear rim and welding the plate, and if it is heated during carburizing heat treatment, the rim will expand due to expansion of the gear rim. This is to prevent the phenomenon.)
3. 열박음 과정 3. shrink fit process
기어를 180℃에 예열을 하여 8/100 정도 늘어나면 판재를 넣고 서냉한다. (열박음 과정은 림과 보스판재를 열박음하여 억지 끼워 맞춤을 해야 가열 중에는 기어 림이 늘어나는 현상이 발생하여도 빠지지 않는다. 열박음하므로 침탄열처리 체적변형의 발생이 5/100 늘어나는 것을 감안하여 8/100정도 억지 끼워 맞춤을 해 두는 것이 좋다.) 냉각 시 주의 할 것은 급냉이 되지 않도록 세라크울로 전체를 덮어 천천히 냉각하여야 한다. 이때 냉각온도는 상온이 될 때까지 냉각하는 것이다.
Preheat the gear to 180 ° C and stretch it about 8/100. (Shrink fit process must fit the rim and boss plate to fit tightly so that the gear rim does not go out during heating. The shrink fit reduces the incidence of carburizing heat treatment volume deformation by 5/100. It is recommended to fit around / 100 forcibly.) When cooling, be careful to cool slowly by covering the whole with cerakwool to prevent rapid cooling. At this time, the cooling temperature is to cool down to room temperature.
4. 예열 및 용접 4. Preheating and welding
상기 기어와 판재 보스를 가접을 한 후 예열을 하고, 열처리 로에 장입을 하게 되는 것이다. 이때 로의 온도는 250℃유지를 하며, 일정 시간이 되면 꺼낸다.After preliminary welding the gear and the plate boss is to be pre-loaded, and charged in the heat treatment furnace. At this time, the temperature of the furnace is maintained at 250 ℃, take out at a certain time.
기어 림을 용접 테이블에 올린 후 온도가 내려가기 전에 용접을 하는 것이다.The gear rim is placed on the welding table and welded before the temperature drops.
여기서 와이어 용접을 사용하여 500번의 용접봉을 사용하게 되는 것이다. 용접 시 온도가 200℃ 떨어지게 되면 재가열을 하여야 한다.In this case, wire welding is used to use the
(200℃ 이하에서 가열하게 되면 용접 완료 후 크랙이 발생함.)
(If it is heated below 200 ℃, crack occurs after welding is completed.)
5. 용접이 완료되면, 630℃의 로에 넣는다. 이는 630℃의 로에 장입하여 응력제거를 하기 위한 것이다. 상기 응력제거 완료 후에는 로 안에서 서냉을 한다.
5. Once the welding is complete, place in a furnace at 630 ° C. This is to remove the stress by charging the furnace at 630 ℃. After the stress relief is completed, slow cooling is performed in the furnace.
6. 상온까지 냉각이 되면(온도에 민감하므로 대기온도 정도 낮아지면 로에서 장출하여도 수축팽창이 발생하지 않는다.) 장출 후 용접부에 UT(Ultrasonic Testing : 시험체에 초음파를 전달하여 내부에 존재하는 결함으로부터 반사한 초음파의 에너지량, 진행시간 등을 분석하여 결함의 위치 및 크기를 정확히 알아내는 방법), MT(Magnetic Particle Testing : 피검사체를 교류 또는 직류로 자화시킨 후 자분을 뿌리면 결함 부위에 자분이 밀집함으로써 표면 및 표면과 연결된 내부결함을 쉽게 찾아낼 수 있는 방법)검사를 하게 되는 것이다. 6. When cooled to room temperature (it is sensitive to temperature, so when the air temperature is lowered, it does not cause contraction and expansion even when it is loaded from the furnace.) Method to accurately determine the location and size of defects by analyzing the amount of energy reflected from the ultrasonic waves, the time of progress, etc.), MT (Magnetic Particle Testing) By compacting, the surface and the internal defects connected to the surface can be easily detected.
검사 시 크랙이 발생하게 되면 구간 구간 재용접을 다시 한 후 재가열을 위해 250℃의 로에 넣게 된다. 이때 로에서 서서히 승온하고, 승온이 완료되면, (앞에 했던 응력제거 방법으로 또 똑같이 시행을 함) 630℃에 응력제거를 다시 하게 되며 로냉을 서서히 냉각한다.
If cracks occur during the inspection, the sections are rewelded and placed in a furnace at 250 ° C for reheating. At this time, the temperature is gradually increased in the furnace, and when the temperature is completed, the same process is performed as in the aforementioned method of stress removal. The stress is removed again at 630 ° C., and the cooling of the furnace is gradually cooled.
7. 응력제거가 완료되면, 쇼트를 치게 되는데, 이때의 쇼트 볼은 1 ~ 1.5mm로 하여야 한다. 그리고 표면을 깨끗이 한 후 다시 UT, MT 검사를 하여 이상이 없으면 치면 기어의 가공을 하게 되는 것이다. 7. When the stress relief is completed, the shot is hit. At this time, the shot ball should be 1 ~ 1.5mm. And if the surface is cleaned and UT, MT inspection is done again and there is no problem, the gear is processed.
여기서 기어 침탄 열처리를 하기 위해서 치면 가공 시 연마 여유를 0.3mm를 주어야 한다.
Here, in order to conduct gear carburization heat treatment, the tooth margin should be 0.3mm when machining the tooth surface.
치면 가공 후 침탄으로 이송 후 침탄 열처리를 위해서 크랙 UT, MT, 치수 검사, 찍힘 부위 육안 검사를 하여 이상이 없을 시 세척 및 건조를 시키게 되는 것이다.
After processing the tooth surface, transfer to carburizing and then crack UT, MT, dimensional inspection, and visual inspection of the stamped area for carburizing heat treatment, and if there is no abnormality, it is washed and dried.
건조가 완료되면, 치면 부위를 제외한 나머지 부위에 1차 침탄방지를 한다.When the drying is complete, the first carburization is prevented in the remaining areas except the tooth surface area.
침탄방지는 1회 때는 약하게 2회 ~ 4회는 방지액 농도를 짙게 하여 침탄 방지 시 방지가 안 되는 곳이 없도록 하여야 한다.Carburizing prevention should be made weakly once or twice to 4 times, so that there is no place to prevent the carburizing.
여기서 특히 중요한 것은 용접 부위와 모재 사이에 침탄 방지를 철저히 해야 한다. 이는 가열 후 체적 팽창으로 서로 팽창 개수가 다르기 때문에 용접부와 모재 사이에 가열 중에 크랙이 갈 수 있기 때문이다. 가열을 하게 되면 판재가 적게 늘어나고, 기어림이 많이 늘어남으로 인해 팽창 개수가 달라져서 가열 중에 크랙이 생길 수 있다. Of particular importance here is to prevent carburization between the weld and the base metal thoroughly. This is because cracks may go on during heating between the weld and the base material because the number of expansions differs from each other due to volume expansion after heating. When heated, the plate is less stretched and the gearing is increased a lot, so the number of expansions may vary, causing cracks during heating.
또한 용접부에 침탄이 될 경우 냉각 시 용접부 조직이 모재와 수축이 같아지지 않으므로 냉각이 서로 다르게 조직을 당기므로 모재와 용접부 사이 크랙이 발생한다.
In addition, when the carburized carburized part is welded, since the welded tissue does not have the same shrinkage as the base metal during cooling, the cooling pulls the tissue differently, causing cracks between the base metal and the welded portion.
상기 침탄 방지가 완료되면, 완전 건조를 시키고 주변에 어느 정도의 열이 있도록 하여 수분이 없도록 방지하여야 한다. 여기서 수분을 완전 건조가 안되면 가열을 할 때 방지 부위가 수포가 발생하여 떨어져 나가기 때문이다.
When the carburizing prevention is completed, it should be completely dried and prevented from moisture by having a certain amount of heat around. This is because if the moisture is not completely dried, the prevention part is blistered off when heated.
건조가 완료되면, 1차 침탄을 하기 위해 치구 위에 기어 림을 수평을 맞춰가며 올리게 된다. 이렇게 준비 작업의 완료 후 침탄열처리 로에 이동하게 되는데, 침탄열처리 로는 Ø 3,500*2000L 에 대형 침탄 로에 침탄 준비를 한다.
When the drying is complete, the gear rim is leveled on the jig for first carburizing. After completion of the preparation work, the carburizing furnace is moved to a carburizing furnace, which is prepared for carburizing in a large carburizing furnace at Ø 3,500 * 2000L.
침탄열처리 로의 문을 닫고, 가스라인을 점검한다.Close the carburizing furnace and check the gas line.
점검 완료 후 로 내에 930℃에 O₂ 센서가 가스 량을 정상적으로 감지하는지 체크를 한 후 프로그램을 입력시키게 된다.After the inspection is completed, the program checks if the O₂ sensor detects the gas volume normally at 930 ℃ and enters the program.
승온 시간은 시간당 100℃ 승온을 하고, 질소를 넣고, 650℃에 도달하면 메탄올을 투입하게 된다. 그리고 850℃에서 3시간을 예열을 한다.The temperature increase time is 100 ℃ per hour, the temperature is added, nitrogen is added, and when it reaches 650 ℃, methanol is added. And preheat 3 hours at 850 degreeC.
온도가 930℃에 도달하게 되면, 제품과 로 내 온도 편차를 줄이기 위해 예열타임을 3시간 하게 되는데, 이는 제품온도와 로 내 온도 편차를 최대한 줄여주기 위해서 침탄 전 균일한 로 내 온도가 필요하다.
When the temperature reaches 930 ℃, the preheating time is 3 hours to reduce the temperature difference between the product and the furnace. This requires a uniform furnace temperature before carburizing to minimize the temperature difference between the product and the furnace.
예열타임이 끝나면 침탄가스를 투입하게 되는데, 엔렌치 가스와 CO₂가스를 투입하게 된다.After the preheating time, the carburizing gas is added, and the enchanting gas and CO2 gas are added.
침탄 시 CO값을 0.9% 확산은 0.85%로 반복하여 투입한다.When carburizing, the CO value of 0.9% is repeatedly added to 0.85%.
이 값을 측정하는 것은 O₂센서가 자동으로 조정하여 발브스탠드에서 가스를 투입하게 되는 것이다.
To measure this value, the O2 sensor automatically adjusts and injects gas from the valve stand.
여기서 침탄 하는 역할은 입계와 입계사이에 탄소를 천천히 투입시킨다. The carburizing role here is to slowly inject carbon between the grain boundaries.
930℃에서 입자와 입자 사이에 로내 압력으로 인하여 탄소를 강제로 투입을 시키므로 계속 침탄 시 조직이 망상 시멘타이트가 발생할 수 있으므로 1시간 침탄 1시간 확산으로 반복하여 가스 량을 투입하게 되는 것이다.
Since carbon is forced into the particle due to the internal pressure between the particles at 930 ° C., the reticular structure may cause reticular cementite, and thus the amount of gas is repeatedly inputted by 1 hour carburization and 1 hour diffusion.
작업 중간에 시험 분석에 쓰기 위하여 시편을 꺼내어 확인을 하여야 한다.During the course of work, the specimens shall be taken out and checked for use in the test analysis.
확인 시 잔류 오스테나이트가 발생되면 CP값을 낮추고, 시멘타이트가 발생 시 침탄으로 하지 않고, 확산은 계속한다. 이렇게 반복하여 200시간을 반복하여야 한다.
When the residual austenite is generated during check, the CP value is lowered, and when cementite is generated, carburizing is not performed and diffusion continues. Repeat this for 200 hours.
장시간 가열하기 때문에 조직이 안 좋아질 수 있어, 확산은 0.7% 낮추고 중간에 시편을 꺼내어 절단면을 가공 후 연마를 한다. 연마 후 2000번 사포로 다시 수작업을 하고, 수작업이 끝나면 광을 내기 위해서 폴리싱을 한다.
Because of the long heating time, the tissue may not be good, the diffusion is lowered by 0.7%, the specimen is taken out in the middle, and the cut surface is processed and polished. After grinding, hand work again with sandpaper 2000, and polish it to make light after finishing work.
경화층의 깊이를 마이크로비커스 경도기에 올려서 0.5mm 단위로 경화증 검사를 한다.
The depth of the cured layer is placed on a MicroVickers hardness tester and tested for sclerosis in 0.5 mm increments.
다른 시편 하나는 부식을 시켜서 조직 검사를 한다.The other specimen is corroded for histological examination.
잔류 오스테나이트, 망상 시멘타이트 등을 확인하고, 조직이 좋지 않을 때에는 CP값을 낮추고 확산을 계속하여야 한다.
Residual austenite, reticular cementite, etc. should be identified and, if the tissue is poor, the CP value should be lowered and diffusion continued.
여기서 정상적인 조직과 경화층 깊이 목표에 도달하면, 침탄 공냉을 시킨다.When the normal structure and hardened layer depth target is reached, carburizing air cooling is performed.
로 문을 열고 치구를 들어내어 송풍기로 강제 공냉을 시킨다.Open the door of the furnace and lift the jig to force air cooling with the blower.
상온까지 공냉이 완료되면 2차 침탄을 위해서 상기 1차 침탄방지와 같이 똑같이 2차 침탄방지를 한다. 이때 용접 부위에 집중을 하여 3~4회 침탄방지를 한다.
When air cooling is completed to room temperature, the second carburization prevention is performed in the same manner as the first carburization prevention for the second carburization. At this time, focus on the welding site to prevent carburization 3-4 times.
강제 공냉은 장시간 침탄으로 인하여 조직이 불완전하므로 조직을 원상회복시키기 위한 하나의 방법이다. 또한 변형을 줄여주기 위한 공정이다.Forced air cooling is one method for restoring the tissue because the tissue is incomplete due to long time carburization. It is also a process to reduce deformation.
침탄방지가 끝나면 2차 침탄을 위해서 로에 장입을 하고, 상기 1차 침탄 때와 같이 가스라인을 점검한다. 이때에 CP값을 0.7% ~ 0.8%로 낮추어 확산 침탄열처리를 한다. 라인의 점검이 끝나면 프로그램을 점검한다.
After the carburizing prevention is finished, charge into the furnace for the second carburizing, and check the gas line as in the first carburizing. At this time, the CP value is lowered to 0.7% to 0.8% to perform diffusion carburization heat treatment. Check the program after checking the lines.
1차 침탄 승온 때와 똑같이 시행을 한다.Do the same as in the first carburization.
2차 침탄열처리에 필요한 온도 및 가스 량을 입력시키게 되는데, 승온을 시키고, 850℃ 도달하면 조직의 안정화를 위해서 짧은 시간에 소입을 한다. 단조강 기어는 중량이 많이 나가고 두께가 두꺼워서 가열시간이 길지만 용접 기어는 중량이 가볍고 두께가 얇아서 짧은 시간에 승온이 완료되며 유지 시간도 짧아서 기어 치형의 열간 변형이 생기기 전에 소입하므로 열 변형이 없고 장시간 가열로 조직의 입도가 크지 않으므로 그렌사이즈가 확장되기 전에 소입하므로 상대적으로 단조강 기어보다 변형이 적고 용접부와 심부가열이 길어지지 않아서 용접부 조직이 안정화 상태에서 켄칭하므로 수축량이 현저히 적기 때문에 변형 및 크랙이 발생하지 않는다. 이것은 용접부 변형 및 예방을 하기 위한 하나의 방법이다.
The temperature and the amount of gas required for the second carburizing heat treatment are inputted. The temperature is raised and when it reaches 850 ° C., it is hardened in a short time to stabilize the structure. Forged steel gears are heavy and have a long heating time due to their thick thickness, but welding gears are light in weight and thin, so the heating is completed in a short time and the holding time is short, so they are hardened before heat deformation of the gear teeth. Since the grain size of the tissue is not large due to the heating, it is hardened before the size of the granule is expanded.Therefore, there is less deformation than the forged steel gear, and weld and deep heat are not lengthened, so that the weld tissue is quenched in a stabilized state. Does not occur. This is one method for welding deformation and prevention.
2차 침탄열처리 시에도 시편을 확인하여 잔류 오스테나이트가 15% 이내 망상 시멘나이트가 있는지 없는지 확인을 한다. 조직이 정상적으로 이루어져 있으면 로 문을 열고 용접기어 치구를 들어서 냉각을 한다.In the second carburizing heat treatment, the specimens are checked to see if the residual austenite is within 15%. If the organization is normal, open the furnace door and raise the welding gear jig to cool.
오일에 냉각 시 오일의 온도는 60℃ ~ 80℃이여야 한다.When cooled in oil, the temperature of the oil should be between 60 ° C and 80 ° C.
냉각이 완료되는 것을 확인하기 위해서 온도 광센서를 구입하여 제품의 온도가 100℃이하 일 때 들어내어야 한다.
To ensure that the cooling is complete, a temperature light sensor must be purchased and lifted off when the temperature of the product is below 100 ° C.
그리고 자연 상태에서 5시간 냉각 후 냉각 경도를 에코팁경도기로 검사를 한다. 이때 경도 값이 HOC 60℃ 이상일 때에 1차 템퍼링을 한다.
After cooling for 5 hours in the natural state, the cooling hardness is inspected with an eco-tip hardness tester. At this time, the first tempering is performed when the hardness value is more than HOC 60 ℃.
1차 템퍼링 온도는 180℃로 한다. 템퍼링 완료 후 상온까지 냉각을 하고, 손으로 만졌을 때에 미열이 없도록 하여야 한다.
The primary tempering temperature is 180 ° C. After tempering, cool down to room temperature, and make sure there is no slight heat when touched by hand.
에코팁경도기로 요구 경도에 만족할 때에 2차 템퍼링을 한다.Secondary tempering is performed when the required hardness is met with an eco-tip hardness.
2차 템퍼링은 200℃에 작업을 하고, 2차 템퍼링은 조직의 인성을 부여하고, 경도가 높기 때문에 안정화를 위하여 하는 것이다.
Secondary tempering works at 200 ° C., and secondary tempering gives the toughness of the tissue and is for stabilization because of its high hardness.
2차 템퍼링이 끝나면 최종검사를 한다. 최종 검사에서 만족하면 쇼트 작업을 하는데, 이때 쇼트 볼은 0.8 ~ 1mm로 쇼트 작업을 한다.
After the second tempering, the final inspection is performed. If the final inspection is satisfactory, short work is performed. At this time, the short ball is shorted to 0.8 ~ 1mm.
쇼트가 완료되면 연마를 하고, 치수검사를 한 후 마지막으로 MT, UT 검사를 한다.
When the shot is completed, it is polished, dimensionally inspected and finally MT, UT inspected.
용접기어 용접부위에 크랙 및 다른 육안검사에 이상이 없을 때 용접기어 개발이 완료된 것이다.
Weld Gears Weld gear development is completed when there are no cracks or other visual inspection on the welded parts.
최종확인 검사가 완료되면 용접부 실제 제품을 절단한다. 열이 기어에 영향을 주지 않도록 물을 계속 붓는다. 절단이 완료되면 시편을 검사 기관에 의뢰하여 이상 유무를 확인하는 것이다.
When the final confirmation test is completed, the actual product of the weld is cut. Continue pouring water so that heat does not affect the gears. When the cutting is completed, the specimen is referred to the inspection agency to check for abnormalities.
도 2 내지 도 5를 참고로 설명하게 되면, 상기 제조로 인해 완성된 시제품의 침탄부와 모재부의 미세조직을 평가하기 위해 광학현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하였다.
Referring to Figures 2 to 5, the microstructure was observed using an optical microscope to evaluate the microstructure of the carburized portion and the base metal portion of the finished prototype due to the manufacturing.
도 2의 A : 침탄부 미세조직이고, B : 모재부의 미세조직이며, C : 기어 심부의 미세조직을 표현하였다. 이는 각각을 도 3 내지 도 5에 광학현미경을 사용하여 확대한 표면으로서, 침탄부 미세조직(A)에서 표면의 탈탄층은 보이지 않으며, 잔류오스테나이트나 세멘타이트 등 침탄 시 나타날 수 있는 미세조직적 결함은 보이지 않는다.A of the carburizing part microstructure of Figure 2, B: the microstructure of the base material portion, C: the microstructure of the gear core. 3 to 5, each of which is an enlarged surface using an optical microscope, in which the decarburized layer of the surface is not seen in the carburized microstructure (A), and microstructural defects that may appear during carburization such as residual austenite or cementite Is not visible.
또한, 침탄부 아래쪽 모재부의 미세조직(B)에서는 템퍼드 마르텐사이트 조직을 띄고 있으며, 기어 심부의 미세조직(C)은 소량은 Ferrite와 Bainte의 혼재된 조직을 보이고 있는 것을 확인할 수 있다.
In addition, it can be seen that the microstructure (B) of the lower base material of the carburized portion has a tempered martensite structure, and the microstructure (C) of the gear core shows a mixed structure of Ferrite and Bainte.
도 6은 기어의 경도측정을 나타낸 것으로서,Figure 6 shows the hardness measurement of the gear,
기어의 상부면과 하부면의 표면 경도를 도 6에 표시된 위치에서 5회 측정하여 평균값을 구한 것이다.The surface hardness of the upper and lower surfaces of the gear was measured five times at the positions indicated in FIG. 6 to obtain an average value.
상기 평균값의 결과로서 경도는 로크웰 경도기로 C-scale로 측정하였으며, 상부의 측정 결과 평균 58.7HRC, 하부는 57.5HRC 값을 보이고 있다. 두 부위 모두 목표치인 56-58HRC를 만족하고 있는 것을 확인할 수 있다.
As a result of the average value, the hardness was measured on a C-scale with a Rockwell hardness tester, and the average value of 58.7 HRC and 57.5 HRC were shown in the upper measurement results. It can be confirmed that both sites satisfy the target value of 56-58HRC.
도 7은 침탄 경화층의 깊이를 측정한 것으로서,7 is a measurement of the depth of the carburized hardened layer,
침탄 경화층 깊이를 측정하기 위해 하중조건 30kgf에서 0.5mm 간격으로 비커스 경도시험을 실시하였다. 경화층 깊이의 기준은 비커스 경도 기준으로 550HV이며, 측정결과 침탄 경화층 깊이는 5.9mm로 측정되었다.In order to measure the depth of the carburized hardened layer, a Vickers hardness test was performed at 0.5 mm intervals under a load condition of 30 kgf. The basis of the depth of the hardened layer is 550HV based on the Vickers hardness, and the carburized hardened layer depth was measured as 5.9 mm.
Claims (5)
원소재를 단조한 후 가공하는 단계;
상기 황삭된 소재를 열박음 단계;
상기 열박음 원소재를 용접하는 단계;
상기 용접된 원소재를 응력제거 열처리 단계;
상기 용접된 원소재를 검사(UT)하는 단계;
상기 검사된 원소재를 Q & T열처리(Quenching & Tempering)하는 단계;
상기 Q? T 열처리 원소재를 정삭 및 기어치절 단계;
상기 기어가공 원소재를 용접부 침탄방지 단계;
상기 정삭된 원소재를 침탄열처리하는 단계;
상기 침탄의 원소재를 2차 안정화 열처리 단계;
상기 침탄열처리 된 원소재를 연마와 함께 최종 검사(MT)하는 단계로 인해 제작되는 것을 특징으로 하는 제철설비용 압연롤 대형 구동기어의 제조방법
In the process of manufacturing by heat treatment technology using raw materials (gear, plate) in order to manufacture the drive gear for steel manufacturing facilities,
Forging a raw material and then processing it;
Shrinking the rough material;
Welding the shrink fit raw material;
Stress relief heat treatment of the welded raw material;
Inspecting (UT) the welded raw material;
Q & T heat treatment (Quenching & Tempering) the inspected raw material;
Q above? T finishing and heat-treating raw material;
Preventing carburizing of the gear processing raw material;
Carburizing heat treatment of the finished raw material;
Second stabilizing heat treatment step of the raw material of the carburization;
Method of manufacturing a rolling roll large drive gear for a steelmaking facility, characterized in that the carburizing heat-treated raw material is produced by the final step (MT) with polishing.
상기 원소재를 단조한 후 가공하는 단계에서는 단조 후 응력제거열처리를 하는 것을 특징으로 하는 제철설비용 압연롤 대형 구동기어의 제조방법
The method of claim 1,
In the step of forging the raw material after the forging process manufacturing method of a rolling roll large drive gear for steelmaking equipment, characterized in that the stress relief heat treatment after forging
상기 원소재를 용접하는 단계에서 원소재의 용접 시 온도는 250℃ 유지를 하며, 온도가 내려가면, 재가열을 하고, 용접이 완료되면, 630℃의 로에 장입하여 응력제거를 하는 것을 특징으로 하는 제철설비용 압연롤 대형 구동기어의 제조방법
The method of claim 1,
When welding the raw material in the step of welding the raw material, the temperature is maintained at 250 ℃, when the temperature is lowered, re-heating, when the welding is completed, the steel is characterized in that it is charged into the furnace at 630 ℃ to remove the stress Manufacturing method of rolling roll large drive gear for equipment
응력제거 완료 후 로 안에서 서냉을 하고, 상온까지 냉각이 되면, 장출을 하여 용접부에 UT, MT를 하게 되는데, 크랙의 발생 시 재용접을 하여 로에 넣어 250℃에 재가열을 하고, 다시 로에서 상온까지 서냉을 하고 완료되면 580℃에 응력제거를 하는 것을 특징으로 하는 제철설비용 압연롤 대형 구동기어의 제조방법
The method of claim 3, wherein
After the stress is removed, it is slowly cooled in the furnace and cooled to room temperature, and it is elongated to UT and MT to the welded part. When cracks are generated, it is re-welded and put in the furnace to be reheated at 250 ° C. Method of manufacturing a large roll rolling gear for a steelmaking facility, characterized by slow cooling and removing stress at 580 ° C. when complete
상기 침탄열처리 단계에서는 1차 침탄단계와 2차 침탄단계로 나누어지며, 1차 침탄단계는 침탄 사이클을 300시간으로 하고, LPG, 메탄올 혼합가스를 주입하여 CP값을 침탄 시 0.9%로 유지하고, 확산 시 CO₂가스를 주입하여 0.85%로 유지시키되 침탄 시 망상 시멘타이트의 발생을 억제하기 위해 1시간은 침탄을 수행하고, 1시간은 확산을 수행하되 이를 반복적으로 수행하여 기어표면에서 5.9mm지점 HV 550 경화층을 형성하고,
2차 침탄단계는 침탄 사이클을 10~13시간으로 하고, 승온 시 스케일 및 탈탄을 방지하기 위해 침탄로 내에 공기가 유입되지 못하도록 질소를 계속적으로 주입하고, 침탄로 내의 승온이 완료되면 메탄올 가스를 투입하면서 질소 투입을 중단하여 상기 1차 침탄단계와 동일한 가스를 투입하여 CP값을 조절하되 침탄 시 CP값
0.85% 1시간 10분이 되도록 하고, 확산 시 0.77%로 40분하며, 기어 표면에서 HRC
58.7~60의 경도값과 6mm 깊이의 비커 경도값 HV 550 이상 경화층을 형성하며 200℃이상의 템파링 2회를 실시하여 용접부 조직을 안정화 시킴과 기어림의 조직도 안정화처리함을 특징으로 하는 제철설비용 압연롤 대형 구동기어의 제조방법The method of claim 1,
The carburizing heat treatment step is divided into a first carburizing step and a second carburizing step, the first carburizing step is a carburizing cycle of 300 hours, LPG, methanol mixed gas is injected to maintain the CP value at 0.9% when carburizing, CO2 gas is injected during diffusion to maintain 0.85%, but in order to suppress the generation of reticular cementite during carburization, carburization is carried out for 1 hour and diffusion is carried out for 1 hour. Forming a hardened layer,
In the second carburizing step, the carburizing cycle is set to 10 to 13 hours, and nitrogen is continuously injected to prevent air from flowing into the carburizing furnace to prevent scale and decarburization when the temperature is raised. While stopping the nitrogen input to adjust the CP value by injecting the same gas as the first carburizing step, the CP value when carburizing
0.85% 1 hour 10 minutes, 40 minutes with 0.77% diffusion, HRC at gear surface
Steelmaking facility characterized by stabilization of welded structure and stabilization of gear structure by forming hardened layer of hardness of 58.7 ~ 60 and beaker hardness value of 6mm or more HV 550 or more and tempering twice above 200 ℃ Method of Manufacturing Rolling Roll Large Driving Gear
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