KR960007770B1

KR960007770B1 - 탈탄용 소둔로의 탄소재 허스롤의 표면처리방법

Info

Publication number: KR960007770B1
Application number: KR1019930029644A
Authority: KR
Inventors: 김진형; 김종구; 김준형
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 김종진
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1996-06-12
Also published as: KR950018622A

Abstract

내용 없음.

Description

탈탄용 소둔로의 탄소재 허스롤의 표면처리방법

제1도 : 본 발명에 따라 표면처리된 탄소재 허스롤과 표면처리되지 않은 탄소재 허스롤을 탈탄성 분위기로내에서 일정기간 사용한 후의 상태를 나타내는 탄소재 허스롤의 사진.

본 발명은 전기강판등의 제조시 사용되는 탈탄용 소둔로의 탄소재질의 허스롤(hearth roll)(이하, 카본롤이라고도 칭함)을 표면처리하는 방법에 관한 것이다.

전기강판(Si-Steel) 제조시에 압연작업이 끝난 소재는 강중 탄소(Carbon)를 제거(탈탄작업) 하기 위하여 연속소둔로내에서 적당한 분위기(H₂: 15-25%+N₂: 75-85%)와 이슬점(Dew Point) 10-40^oC가 유지된 상태에서 고온(800-1010^oC)으로 작업된다.

이때, 소둔로내에 스트립(Strip)을 받쳐주기 위해 허스롤을 사용하게 되는데, 이 허스롤을 일반 스틸롤(Steel Roll)을 사용할 경우에는 압연시 발생되는 Fe의 미세가루가 스틸을 표면에 융착되면서 Fe 산화물 형태의 침적물이 형성된다.

스틸롤 표면에 형성된 Fe 산화물 형태의 침적물은 스틸롤과 강하게 결합되어서 쉽게 떨어지지 않으며, 또한 스틸롤에 융착된 침적물은 스트립 표면에 이 물홈을 전사시키는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 카본롤(Carbon Roll)은 이와같은 스틸롤의 문제점을 방지하기 위하여 사용된다.

카본롤에는 압연시 발생되는 Fe의 미세가루가 융착되기 어렵고, 또한 Fe 산화물 형태의 침적물이 형성되더라도 스틸롤에 비래 윤활성이 좋기 때문에 침적물이 쉽게 탈락된다.

카본롤은 통상 다음과 같은 방법으로 제조된다.

즉, 흑연등 원재료를 원재료내의 수분 및 휘발분을 제거하기 위하여 200-300^oC로 가열하여 원료 전처리를 한다.

전처리가 끝난 원료를 수 mm로 분쇄하고, 분쇄된 원료를 피치(Pitch)(Binder 역활)와 혼합하여 가압사출하여 소재형상으로 만들어 700-900^oC로 소성한다. 소성된 소재를 2600-3000^oC까지 가열하여 흑연(Graphite)화하여 카본롤을 제조한다.

카본롤은 탄소로 구성되어 있기 때문에 내구성이 약하며, 순서 카본을 그대로 탈탄성 분위기 내로 투입하면 카본롤과 다음과 같은 반응이 쉽게 일어난다.

C+H₂O=CO(개스)+H₂(개스)

이 반응에 의해 카본롤의 자체 손실이 발생되고, 또 탈탄되면서 발생되는 CO개스가 카본롤로부터 빠져나옴으로 인해 카본롤 표면에 기공홈을 발생시켜 카본롤 표면이 쉽게 부스러지는 문제점을 유발하여 수명을 단축시킨다.

따라서, 본 발명은 적절한 표면처리용액에 탄소재질의 허스롤을 침적시켜 허스롤을 표면처리시킴으로써, 내구성 향상 및 탈탄방지에 의한 수명향상을 가져올 수 있는 향상된 탈탄용 소둔로의 탄소재 허스롤의 표면처리방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 중량%로, 41.6-50.9%의 H₃PO₄, 10.9-13.3%의 Al(OH)₃및 35.7-43.7%의 정수를 혼합탱크에 넣어 100-105^oC에 3시간이상 혼합하여 45-50% Al 인산염을 제조한 다음, 상기와 같이 제조된 Al인산염 : 87.3-95.3%와 Cr₂O₃: 4.7-12.7%를 혼합탱크에 넣고 40분이상동안 혼합하여 표면처리용액을 제조하는 단계 ; 및 상기와 같이 제조된 표면처리용액에 탄소재 허스롤을 60시간이상 침적시킨 다음, 대기중에서 5일이상 자연건조시키는 단계를 포함하여 구성되는 탈탄용 소둔로의 탄소재 허스롤의 표면처리 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 표면처리용액을 제조하기 위해서는, 우선, 중량%로, 41.6-50.9%의 H₃PO₄, 10.9-13.3%의 Al(OH)₃, 및 35.7-43.7%의 정수를 혼합탱크에 넣어 100-15^oC에 3시간이상, 바람직하게는 3-4시간동안 혼합하여 45-50% Al 인산염을 제조한다.

상기 Al 인산염 제조시 반응은 하기식 (1)과 같다.

H₃PO₄+Al(OH)₃=Al(H₂PO₄)₃+3H₂O …………………………………(1)

상시 각 성분의 성분비는 상기 반응이 잘 일어나도록 하기 위하여 설정된 것으로써, 상기 성분비를 벗어 나는 경우에는 미반응된 H₃PO₄및 Al(OH)₃가 차후 롤표면에서 일어나는 반응을 방해하여 롤표면 코팅층에 나쁜 영향을 주게된다.

따라서 H₃PO₄는 41.6-50.9%로, Al(OH)₃는 10.9-13.3%로, 그리고 정수는 35.7-43.7%로 제한하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기와 같이 제조된 45-50% Al 인산염 : 87.3-95.3%와 Cr₂O₃: 4.7-12.7%를 혼합탱크에 넣고 40분이상, 바람직하게는 40-60분동안 혼합하므로써 본 발명의 표면처리용액이 제조된다.

이때, 상기 Al 인산염과 Cr₂O₃의 함량이 상기 성분범위를 벗어나는 경우에는 롤에서 일어나는 반응을 방해하여 롤표면 코팅의 내구성을 열화시키므로, 상기 Al 인산염 및 Cr₂O₃의 함량은, 각각 87.3-95.3% 및 4.7-12.7%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 제조된 표면처리용액에서 탄소재 허스롤을 60시간이상, 바람직하게는 60-85시간 침적하여 처리용액이 탄소재 허스롤내로 적절히 침투하게 된다.

이때, 용액 침투깊이는 2-3mm로 제한하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 침적시간이 60분이하면 용액이 카본롤내로 침투하는 깊이가 2mm보다 작아 카본롤 마모시 용액처리 효과가 없어지며, 또 침적시간이 85시간 이상이면 용액이 카본롤내로 3mm보다 깊숙히 침투하여 건조시 일어나는 코팅층 형성이 3mm보다 깊이 침투한 용액에 대해서는 반응을 일으키지 못하여, 이로인한 내충격성이 감소된다.

침적처리 다음단계는 건조처이 단계이다.

침적조에서 적절히 침투된 카본롤을 대기중에서 5-6일간 자연건조를 시킨다. 5-6일간 대기중에서 건조되면서 카본롤에 침투된 용액이 반응하여 코팅층을 형성시키며, 이 코팅층이 탈탄성 분위기 내에서의 카본롤의 탈탄을 방지하고 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 건조시간이 5일 미만이면 카본롤에 침투된 용액과의 반응시간이 짧아서 미반응용액이 잔존하여 내충격성이 약하게 되며, 6일을 초과시에는 5-6일 건조시와 효과가 동일하게 때문에 의미가 없다.

침투용액의 반응 메카니즘은 다음과 같다.

2Cr₂O₃+H₂O↔H₂Cr₂O₇(Bichromate)………………………………(2)

H₂Cr₂O₇→Cr₂O₃+H₂O+30……………………………………………(3)

3Fe(카본롤 내)+30→FeO……………………………………………(4)

FeO+H₃PO₄→Fe₃(PO₄)₂………………………………………………(5)

Cr₂O₃+2H₃PO₄→CrPO₄+3H₂O………………………………………(6)

Al(H₂PO₄)₃→AlPO₃+2H₃PO₄…………………………………………(7)

위의 반응에서 일어난 MPO₄(M=Al, Cr, Fe)는 동질이상으로 트리앵글(Triangle) 모양의 결점형태로 강한 화학적 결합력을 갖고 있다. 카본롤내로 침투한 용액은 자연건조 및 로내 취입후 위의 반응이 일어나서 강한 결합력으로 탄소를 강하게 얽어매어 탄소가 H₂O와 반응하여 탈탄되는 것을 방지하고 내구성을 좋게 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

가. 표면처리용액제조

중량%로, H₃PO₄: 47.2%, Al(OH)₃: 12.3%, 및 정수 : 40.5%를 혼합탱크에 넣고 105^oC 에서 3.5시간 혼합하여 50% Al 인산염을 제조하였다. 다음에, 50% Al 인산염 : 91.3%와 Cr₂O₃: 8.7%를 혼합탱크에서 40분동안 혼합하여 표면처리용액을 제조하였다.

나. 표면처리방법

상기와 같이 표면처리용액에 카본롤을 72시간 침적(dipping)하여 대기중에서 5일간 자연건조시켰다.

상기와 같이 제조된 표면처리용액으로 표면처리된 것과 미처리된 것을 탈탄성 분위기내로 장입하여 성능시험을 행하고, 그 결과를 제1도에 나타내었으며, 이때의 로내조건은 분위기개스 : 20%H₂+80%N₂, 이슬점(Dew point) : 20^oC, 온도 : 1010^oC였다.

제1도에서 (a)는 표면처리안된 탄소롤을 21일 사용한 후의 것을 나타내고, (b)는 표면처리된 탄소롤을 4개월 사용한 후의 것을 나타낸다.

제1도에 나타난 바와같이, 용액미처리 카본롤을 21일 사용후 탈탄에 의한 기공홈 발생을 쉽게 부스러짐이 발생하고, 또한 마모량도 심한 반면에[제1도의 (a)], 본 발명에 의해 표면처리한 카본롤은 21일 사용후에는 탈탄에 의한 기공홈의 발생자국이 없었으며, 4개월 사용후에도 탈탄홈은 없으면 마모량도 적게 나타남을 알 수 있다[제1도의 (b)].

Claims

중량%로, 41.6-50.9%의 H₃PO₄, 10.9-13.3%의 Al(OH)₃및 35.7-43.7%의 정수를 혼합탱크에 넣어 100-105^oC에 3-4시간 혼합하여 45-50% Al 인산염을 제조한 다음, 상기와 같이 제조된 Al 인산염 : 87.3-95.3%와 Cr₂O₃: 4.7-12.7%를 혼합탱크에 넣고 40-60분동안 혼합하여 표면처리용액을 제조하는 단계 ; 및 상기와 같이 제조된 표면처리용액에 탄소재 허스롤를 60-85시간 침적시킨 다음, 대기중에서 5-6일간 자연건조시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탈탄용 소둔로의 탄소재 허스롤의 표면처리 방법.
제1항에 있어서, 롤내로의 용액침투깊이가 2-3mm이 되도록 침적시키는 것을 특징으로 하는 탈탄용 소둔로의 탄소재 허스롤의 표면처리 방법.