KR101643167B1 - 열처리로에 설치되는 디스크 롤 및 그 디스크 롤의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 롤이 사용되는 열처리로 등의 온도조건에서 치밀하고 경도가 높은 롤 표면층을 형성함으로써 롤 표면의 마모를 억제하고 수명성능을 보다 향상시킨 디스크 롤 및 디스크 롤의 제작방법이다. 본 발명에 따른 디스크 롤의 제작방법은, 세라믹섬유와, 산화알루미늄, 무기필러를 포함하는 원료물질을 서로 배합하는 원료배합단계; 산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 물질인 제1물질을 상기 원료물질에 첨가하여 혼합하는 첨가물혼합단계; 상기 원료배합단계와 상기 첨가물혼합단계를 거친 상기 원료물질을 중심공이 있는 디스크로 제작하는 디스크제작단계; 상기 중심공에 샤프트가 끼워지도록 상기 디스크를 상기 샤프트의 길이방향으로 적층시키는 디스크적층단계; 적층된 복수의 디스크를 상기 샤프트 상에서 압축시키고 상기 샤프트의 양단에 플랜지를 설치하여 디스크 롤을 형성시키는 롤형상완성단계; 및 상기 디스크 롤이 800℃~1250℃ 의 열처리로 내에서 강판의 하부를 받치도록 설치됨으로써, 상기 열처리로 내에서 상기 디스크 롤의 표면이 열에 의해 최초로 경화되는 표면최초경화단계를 포함한다.

Description

열처리로에 설치되는 디스크 롤 및 그 디스크 롤의 제작방법{DISK ROLL FOR HEAT TREATMENT FURNACE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE DISK ROLL}

본 발명은 열처리로에 설치되는 디스크 롤 및 그 디스크 롤의 제작방법에 관한 것으로서, 강판 제조공정에서 소둔로 등 열처리로 내에서 강판의 반송 역할을 수행하는 디스크 롤과 그러한 디스크 롤의 제작방법을 제공한다.

종래 스테인레스 강판 등의 소둔 공정에서 소둔로 내에서 사용되는 반송롤은 세라믹섬유와 무기필러를 주성분으로 한 밀보드를 이용한 롤이 사용되어 왔다.

스테인레스 강판의 소둔 온도조건은 피처리재의 종류와 두께 등에 따라 변화하지만, 가장 높은 곳에서 1200 ℃ 전후의 온도조건을 가지므로 세라믹섬유와 무기필러가 서로 고착된 구조만으로는 그러한 사용환경에 대하여 롤의 기계적 강도가 낮고 마모에 의해 롤표면이 쉽게 손상되는 문제가 있었다.

이에 따라, 정기적으로 롤을 소둔로에서 분리하여 롤 표면을 재연하고 평활하게 한 후, 재사용할 필요가 있었다. 이러한 재사용도 2 ~ 3 회 실시한 후에는, 새로운 롤로 교체하여 사용한다.

따라서, 롤의 마모를 억제하여 사용수명을 높이는 것은 스테인레스 강판 제조에서 큰 과제로 남아 있다.

그 마모 대책으로서 일본 특개소 63-111118호에는 디스크 롤의 표면에 무기 콜로이드액을 함침하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 그러한 방법은 디스크 내부까지 무기 콜로이드가 충분히 함침되기 어렵고 롤 표면만 경화되므로, 표면층이 마모되면 처리 전의 상태로 되돌아가 버린다.

또한, 일본 특허공개평04-59322호에는 디스크를 샤프트에 끼우기 전에 디스크에 무기 콜로이드를 함침시킨 후 샤프트에 삽입시키고 건조 및 연마하여 제작하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 방법도 건조시 무기 콜로이드 물질이 건조의 진행과 함께 롤 표면으로 이동함으로써 표면의 경도가 높고 내부로 가면서 점차 낮아지게 되는 문제가 있다. 또한, 롤을 완성하기 위해 표면을 연마하여 매끈하게 가공시 가장 경도가 높은 부분이 제거되어 버리는 결과가 되므로 경제적으로도 낭비가 많았다.

그러한 관점에서 본 발명은, 디스크 롤이 사용되는 열처리로 등의 온도조건에서 치밀하고 경도가 높은 롤 표면층을 형성함으로써 롤 표면의 마모를 억제하고 수명성능을 보다 향상시킨 디스크 롤 및 디스크 롤의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 따라 본 발명에 따른 디스크 롤의 제작방법은, 세라믹섬유와, 산화알루미늄, 무기필러를 포함하는 원료물질을 서로 배합하는 원료배합단계; 산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 물질인 제1물질을 상기 원료물질에 첨가하여 혼합하는 첨가물혼합단계; 상기 원료배합단계와 상기 첨가물혼합단계를 거친 상기 원료물질을 중심공이 있는 디스크로 제작하는 디스크제작단계; 상기 중심공에 샤프트가 끼워지도록 상기 디스크를 상기 샤프트의 길이방향으로 적층시키는 디스크적층단계; 적층된 복수의 디스크를 상기 샤프트 상에서 압축시키고 상기 샤프트의 양단에 플랜지를 설치하여 디스크 롤을 형성시키는 롤형상완성단계; 및 상기 디스크 롤이 800℃~1250℃ 의 열처리로 내에서 강판의 하부를 받치도록 설치됨으로써, 상기 열처리로 내에서 상기 디스크 롤의 표면이 열에 의해 최초로 경화되는 표면최초경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 디스크 롤의 제작방법은, 상기 원료물질은 셀룰로오스펄프, 전분을 더 포함하고, 상기 무기필러는 세피올라이트이며, 상기 원료배합단계에서 상기 원료물질은 세라믹섬유 25~35중량%, 산화알루미늄 20~30중량%, 세피올라이트 35~45중량%, 셀룰로오스펄프 1.5~4중량%, 전분 1.5~4중량%로 배합되고, 상기 첨가물혼합단계에서 첨가되는 상기 제1물질은 상기 원료물질 100중량부에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량부로 첨가되며, 상기 제1물질은 상기 원료물질이 슬러리화된 상태에서 입경 10㎛ 이하로 분쇄하여 첨가하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 디스크 롤의 제작방법은 상기 첨가물혼합단계에서, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘 중 선택된 제2물질이, 상기 원료물질 100중량부에 대하여 0.01 ~ 2.0 중량부로 첨가되어 혼합되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 다른 관점에서 본 발명은 강판의 열처리로 내에 설치되기 위한 디스크 롤을 제공하는 것으로서, 상기 디스크 롤은 샤프트와, 중심공이 형성되고 상기 중심공에 상기 샤프트가 끼워지도록 상기 샤프트의 길이방향으로 적층되는 다수의 디스크를 포함하되, 상기 디스크는 세라믹섬유, 산화알루미늄, 세피올라이트, 셀룰로오스펄프, 전분으로 이루어진 원료물질을 포함하고, 산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 하나인 제1물질이 첨가된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 디스크 롤은 상기 원료물질이 세라믹섬유 25~35중량%, 산화알루미늄 20~30중량%, 세피올라이트 35~45중량%, 셀룰로오스펄프 1.5~4중량%, 전분 1.5~4중량%로 형성된 것이고, 상기 원료물질 100중량부에 대하여, 상기 제1물질은 0.1 ~ 3.0 중량부로 첨가되고, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘 중 선택된 제2물질이 0.01 ~ 2.0 중량부로 더 첨가되어 상기 디스크가 형성된 것을 다른 특징으로 한다.

전술한 본 발명에 따라 소 둔로 등 열처리로에서 표면의 경도를 향상시켜 강판의 반송롤로서의 수명을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명은 디스크 롤의 제작이 완료되는 시점이 열처리로에 설치되어 사용되는 시점이고 사용전에 별도의 소성과정을 거치지 않으므로 작업공정이 줄어들게 된다. 또한, 열처리로 내부의 고온상태에서 롤의 표면이 경화된 상태이고 롤의 내부는 탄성상태를 유지할 수 있는 바, 사전에 소성공정을 거쳐 전체적으로 경화시킨 디스크 롤보다 사용수명이 향상될 수 있다.

또한, 열처리로 내의 온도로 인해 디스크 롤의 표면을 소성시켜 경도를 향상시키고 있으므로 표면이 마모되더라도 마모된 자리에 나타나는 새로운 표면이 다시 소성되면서 경도가 높아지게 되므로, 열처리로 내에서 강판과의 마찰에 따른 마모나 탈락에 저항하는 성능을 마모의 진행에도 불구하고 지속적으로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스크 롤의 제작방법을 나타내는 블록순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 롤을 제작하기 위한 디스크의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스크 롤을 제작하기 위해 디스크를 순차적으로 적층하는 과정을 도시하는 설명도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 롤의 제작과정에서 롤형상완성단계가 진행된 후의 상태를 도시하는 설명도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 롤의 제작을 완료하기 위해 열처리로 내에서 디스크 롤을 사용하는 상태를 도시하는 설명도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스크 롤의 제작방법은, 세라믹섬유와, 산화알루미늄, 무기필러를 포함하는 원료물질을 서로 배합하는 원료배합단계와, 산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 물질인 제1물질을 상기 원료물질에 첨가하여 혼합하는 첨가물혼합단계와, 상기 원료배합단계와 첨가물혼합단계를 거친 원료물질을 중심공이 있는 디스크로 제작하는 디스크제작단계와, 상기 중심공에 샤프트가 끼워지도록 디스크를 샤프트의 길이방향으로 적층시키는 디스크적층단계와, 적층된 복수의 디스크를 샤프트 상에서 압축시키고 샤프트의 양단에 플랜지(31,32)를 설치하여 디스크 롤을 형성시키는 롤형상완성단계, 및 상기 디스크 롤이 800℃~1250℃의 열처리로(50) 내에서 강판(60)의 하부를 받치도록 설치됨으로써, 상기 열처리로(50) 내에서 디스크 롤의 표면이 열에 의해 최초로 경화되는 표면최초경화단계를 포함한다.

먼저, 원료배합단계(S10단계)는 원료물질을 설정비율로 배합하는 단계이다. 원료물질은 세라믹섬유와, 산화알루미늄, 무기필러를 포함한다. 여기에 무기필러는 세피올라이트를 사용하며, 셀룰로오스펄프, 전분 등이 소량 더 배합되는 것이 바람직하다.

상기 원료배합단계에서 원료물질의 배합비율은 세라믹섬유 25~35중량%, 산화알루미늄 20~30중량%, 세피올라이트 35~45중량%, 셀룰로오스펄프 1.5~4중량%, 전분 1.5~4중량%로 배합된다. 원료배합비율은 세라믹섬유 30중량%, 산화알루미늄 25중량%, 세피올라이트 40중량%, 셀룰로오스펄프 2.5중량%, 전분 2.5중량%으로 배합되는 것이 가장 바람직하다.

상기 세피올라이트는 가장 큰 배합비율을 가지는 것으로서 쿠션성을 가진 충전제를 형성한다. 세라믹섬유는 섬유의 특성에 의해 고르게 배합됨으로써 세라믹롤의 균열을 방지하고 마모저항성을 가진다.

산화알루미늄으로서는 알루미나(Al2O3), 수산화 알루미늄, 황산알루미늄 등을 들 수 있지만 고온에서의 사용을 고려하면 열적으로 안정한 알루미나의 사용이 바람직하고, 산화알루미늄은 후술하는 표면최초경화단계에서 제1물질과 고온에서 반응하여 치밀한 롤 표면층을 형성하고 롤 표면 마모방지를 도모한다.

상기 첨가물혼합단계(S20단계)는 산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 물질인 제1물질을 상기 원료물질에 첨가하여 혼합하는 단계이다. 후술하는 디스크를 형성하는 방법이 초조법이기 때문에, 배수에 의한 붕소의 유출을 고려하면, 물에 불용성인 질화붕소의 사용이 바람직하다.

제1물질의 첨가 비율은 상기 원료물질 100중량부에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량부로 첨가되며, 제1물질은 원료물질이 슬러리화된 상태에서 입경 10㎛ 이하로 분쇄(보다 작은 입경일수록 보다 양호한 결합이 이루어지므로 보다 바람직하게는 1㎛가 좋다)하여 첨가함으로써 전체적으로 고르게 분포되도록 혼합할 수 있다. 첨가물혼합단계는 원료물질이 슬러리화한 상태에서 이루어지는 것이 가장 바람직하나, 필요에 따라 원료배합단계(S10단계)와 첨가물혼합단계(S20단계)가 동시에 이루어질 수도 있다. 제1물질은 디스크 롤의 사용온도에서 산화알루미늄과 반응하여 붕산알루미늄을 생성하거나 제1물질로 첨가된 붕산알루미늄 그 자체가 원료물질을 결합시킴으로써 치밀한 표면층을 형성하는 역할을 한다.

제1물질의 첨가비율이 0.1 중량부 이하인 경우에는 미량이어서 충분한 효과를 발휘하기 어렵고, 3.0 중량부 이상인 경우에는 경화의 정도가 너무 커서 디스크 롤로서는 적합하지 않다. 따라서, 2.5 중량부 이하가 보다 바람직하다.

원료물질의 슬러리화단계는 소정의 배합비로 배합된 원료물질을 슬러리(slurry)로 만드는 것으로서, 배합된 원료물질을 증류수 등의 용매에 넣고 교반하여 슬러리를 만든다. 원료물질 중 전분은 잘 섞여 바인더의 역할을 할 수 있도록 슬러리화단계에서 투입하여 다른 원료물질과 배합이 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

상기 디스크제작단계(S30단계)는 배합단계(S10단계)와 첨가물혼합단계(S20단계)를 거친 원료물질을 중심공(12)이 있는 디스크(11)로 제작하는 단계이다. 디스크제작단계는 판상의 밀보드(millboard)를 형성한 후 펀칭에 의해 디스크(11)를 제작하거나 밀보드형성시 틀을 이용하여 디스크의 형태로 직접 제작할 수도 있다.

상기 밀보드는 용매에 풀어져 있는 상기 슬러리를 종이를 제작하는 방식과 같이 초조법(抄造法)으로 얇은 판상을 이루도록 떠서 건조시켜 형성한다.

제작된 밀보드는 펀칭전에 건조공정을 진행하여 수분 등 용매를 제거할 필요가 있고, 여러 장의 밀보드를 적층한 후 펀칭에 의해 도 2와 같이, 디스크(11)의 형태로 제작한다. 펀칭에 의해 형성되는 디스크(11)는 중심공(12)이 형성되어 있다.

상기 디스크적층단계(S40단계)는 디스크 롤를 제작하기 위해, 도 3과 같이, 중심공(12)에 샤프트(20)가 끼워지도록 상기 디스크를 샤프트(20)의 길이방향으로 적층시킴으로써 적층된 디스크가 롤몸체를 형성할 수 있다.

상기 샤프트(20)에는 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로가 형성되어 열처리로 내에서 샤프트와 디스크 적층체(10)의 내부를 냉각시킬 수 있다.

상기 롤형상완성단계(S50단계)는 적층된 복수의 디스크를 샤프트(20) 상에서 압축시키고 그 압축상태를 유지하도록 플랜지(31,32)를 체결함으로써, 도 4와 같이, 디스크 롤의 형상을 완성하는 단계이다. 적층된 복수의 디스크는 지그를 이용하여 압축시킴으로서 서로 일체화시킬 수 있고 압축된 상태의 디스크 적층체(10)의 양단에 플랜지(31,32)가 설치됨으로써 디스크가 적층된 상태로 디스크 롤이 제작될 수 있다. 디스크 적층체(10)로 이루어진 롤몸체의 외주면은 연마되어 평활화시킨다.

디스크 롤의 형상이 완성되면, 디스크 적층체(10)를 소성시키지 않고 소성되지 않은 디스크 롤을 원래의 용도에 따라 열처리로(50)에 설치하고 강판(60)의 이송에 사용하는 표면최초경화단계가 진행된다.

상기 표면최초경화단계(S60단계)는, 디스크 롤이 현장에 출고되기 전에 적층된 디스크를 경화시키기 위한 소성을 실시하는 것이 아니라, 경화되지 않은 디스크 롤을 출고하여 소둔 로와 같은 열처리로(50)에 도 5와 같이, 설치하여 사용을 바로 시작하는 단계이다.

열처리로(50) 내의 800℃~1250℃ 의 환경에서 이송되는 강판(60)의 하부를 받치도록 설치되어 사용되는 디스크 롤은, 그 사용 중 열을 직접 받는 적층된 디스크 표면이 소성되면서 표면이 최초로 경화되어 표면의 경도가 상승한다. 이에 반해, 적층된 디스크의 내측에서는 소성이 이루어지지 않거나 불완전하게 진행됨으로써 탄성력을 유지하는 특성을 가지게 된다.

통상, 강판(60)의 열처리로(50)에서는 1000℃ 전후, 또는 그 이상의 온도상태를 형성하고 있다.

이에 따라, 본 실시예의 디스크 롤의 제작은 롤몸체를 이루는 디스크 적층체(10)에 대하여 사전에 소성과정을 실시하지 않고 현장인 열처리로(50) 내에서 사용 중에 소성이 발생하도록 하는 특성이 있다. 따라서, 본 발명의 디스크 롤의 제작은 강판(60)의 열처리가 이루어지는 열처리로(50)에서 디스크 롤을 사용함에 의해 최종적으로 제작이 완료되는 것으로서, 소성처리를 하지 않은 상태에서 열처리로(50)에서 최초로 사용하는 과정이 제작단계로서 포함되어 있다.

현장 사용 전, 소성과정을 실시하여 디스크 롤을 제작완료하는 경우, 디스크 롤이 전체적으로 경화되어 강판(60)과의 충격에 의해 쉽게 파괴되는 문제점이 있으므로, 본 발명에 따른 제작방법은 그러한 문제점을 해소하고 있다. 즉, 소성과정을 거치지 않은 적층된 디스크가 강판(60)과의 접촉에 의해 접촉되는 표면 또는 직접 가열되는 부분들이 주로 소성됨으로써 높은 경도를 가지고 그 디스크 적층체(10)의 내부에서는 소성되지 않아 장시간 탄성을 유지하도록 하는 것이다.

특히, 디스크 롤의 샤프트(20) 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로가 형성되어 디스크 적층체(10)의 내부는 냉각에 의해 소성되지 않고 탄성을 유지하는 성질을 가질 수 있다.

또한, 열처리로(50) 내에서 디스크 롤의 사용 중, 디스크 롤의 표면일부가 강판(60)과의 마찰 등으로 마모되는 경우에도 그 마모된 부분이 새롭게 노출되면, 열에 의해 표면이 경화될 수 있으므로, 마모나 얇은 층의 탈락 등이 발생하더라도 표면은 경도가 높고 내부에는 탄성을 유지하는 특성이 계속적으로 유지될 수 있다.

디스크 롤의 표면최초경화단계에서 온도는 1000 ~ 1200 ℃가 보다 바람직하다.

표면최초경화단계(S60단계)에서는 표면이 상기 온도환경에서 경화되는 것은 산화알루미늄과 같은 알루미늄 산화물성분과, 붕산 및 산화 붕소 등의 무수 붕산성분이 반응하여 결합제로서 작용하기 때문이다.

결합재로 작용하는 붕산알루미늄은, 산화알류미늄, 수산화알루미늄, 황산알루미늄 등의 산화알류미늄성분과, 붕산 및 산화붕소 등의 무수 붕산성분이 800~1200℃의 온도로 반응하여, 화학식 9 Al2O32 B2O3 혹은 2 Al2O3B2O3로 얻어지게 된다.

한편, 다음 표 1은 본 실시예에 따른 원료물질 및 첨가물질에 의해 제작된 디스크에 대하여 배합 또는 첨가비율 및 유무에 따른 평가결과를 나타내고 있다.

표 1

실시 예 1 ~ 3은 세라믹 섬유, 알루미나, 세피올라이트, 셀룰로오스 펄프, 전분이 배합된 밀보드배합 슬러리에 입경 10㎛ 이하로 습식 분쇄한 붕산알루미늄 슬러리를 고형분으로 각각 0.3, 1.0, 2.5중량부 첨가한 후, 초조법 및 건조공정을 거쳐 시험편을 제작했다.

실시 예 4 ~ 6은 세라믹 섬유, 알루미나, 세피올라이트, 셀룰로오스 펄프, 전분이 배합된 밀보드배합 슬러리에 질화붕소를 고형분으로 각각 0.3, 1.0, 2.5중량부 첨가하여 디스크 롤의 사용 온도에서 질화붕소와 알루미나가 반응하여 붕산알루미늄을 생성하도록 한 것으로서, 초조법 및 건조공정을 거쳐 시험편을 제작했다.

비교예1에서는 붕산알루미늄 또는 질화붕소를 첨가하지 않고 원료물질로 디스크용 밀보드가 되도록 배합하고 시험편을 제작한다.

(1) 압축

각 디스크재용 시험편을 프레스 재료 시험기에서 1mm / min.의 속도로 압축 0.05MPa 부하를 가했을 때의 두께를 T0, 10MPa 부하했을 때의 두께를 T1으로 하여 압축률을 구했다.

압축률 (%) = ((T0 - T1) / T0) * 100

(2) 경도

각 디스크재용 밀보드로부터 외경 120 mm 내경 50 mm의 디스크 재료를 펀칭하여 제작하고, 스텐레스 샤프트(20)에 면장 200 mm로 조이고, 충전밀도 1.46 (g / cm3) 일 때 세팅하며, 롤 표면을 선반에서 외경 115 mm 까지 연마한 후 롤 표면의 경도 (Shore D)을 측정했다. 또한 1150 ℃에서 24 시간 가열한 후, 동일한 측정을 했다.

(3) 마모율

각 디스크재용 밀보드로부터 외경 120 mm 내경 50 mm의 디스크 재료를 펀칭하여 제작하고, 스텐리스 샤프트(20)에 면장 200 mm로 조이고, 충전밀도 1.46 (g / cm3) 일 때 세팅하며, 롤 표면을 선반에서 외경 115 mm 까지 연마 한 후 디스크 롤 시험로에서 1150 ℃ 분위기에서 SUS310 제 하중 롤로 6.0kg / cm의 선 압력을 부하하면서 디스크 롤을 회전(11RPM)시키며, 24시간 가열한 후 하중롤 부하부와 무부하부의 외경을 측정해서 직경차에 따라 마모율을 구했다.

마모율 (%) = ((무부하부외경 - 부하부외경) / 무부하부외경) * 100

(4) 균열 저항

상기 (3)의 마모율 측정 롤의 가열시험 후. 균열 발생상태를 육안 관찰해서, ○은 균열에 의해 롤 사용상 문제 없다. △는 크랙이 다소 성장하고 있지만 롤 사용상 문제 없다. ×는 크랙이 성장하여 롤표면의 탈락우려가 있다. 는 3단계로 분류했다.

본 실시예에 따른 원료물질 및 첨가물질에 의해 제작된 디스크에 대하여 배합 또는 첨가비율 및 유무에 따른 평가결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 6에서 보는 바와 같이, 붕산알루미늄 또는 질화붕소의 첨가량이 증가할수록 가열 후 경도가 높아져 롤의 마모율도 작아지고, 내마모성이 높아지고 있음을 나타내고 있다.

비교예에서는 가열후 경도가 가열전보다 상대적으로 크게 저하되고 마모율도 커지고 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크 롤의 제작방법과 디스크 롤을 설명한다.

본 실시예에서는 디스크 롤 표면의 균열, 마모나 탈락을 최대한 방지하기 위하여 제작과정에서 세라믹섬유의 파괴가 발생하지 않도록 한 구성을 제시하는 것이다.

본 실시예에서는, 전술한 원료배합단계 또는 슬러리화단계에서 스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘 중 선택된 제2물질이 0.01 ~ 2.0 중량%로 더 배합되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2물질은 롤형상완성단계에서 적층된 복수의 디스크를 압축시키는 과정에서 그 압축력에 의해 디스크에 포함된 세라믹 섬유가 파괴되고 있는 바, 이를 방지하기 위해 본 실시예에서 채택된 물질이다.

세라믹섬유가 파괴된 디스크 롤의 경우, 강판(60)과 접촉하는 사용조건에서 디스크 롤 표면의 균열, 마모나 탈락이 촉진되므로, 열처리로(50) 내부에 디스크 롤을 설치하는 시점까지 세라믹섬유의 섬유상태를 유지할 수 있도록 할 필요가 있고, 이를 통해 디스크롤 표면의 마모나 탈락을 방지하게 된다.

다음 표 2에 나타내는 실시 배합 및 평가 결과에 의해 본 실시예의 성능특성이 보다 구체적으로 설명될 수 있다.

표 2

실시예 7 ~ 9 및 비교예2는 원료물질을 배합한 밀보드 배합 슬러리로부터 시험편을 제작하는 것은 앞의 경우와 같다. 실시예 5는 앞의 평가결과를 제시한 실시예 5의 경우이다.

실시예 7 ~ 9와 실시예 5는 밀보드 배합 슬러리에 질화붕소를 원료물질 100중량부에 대하여 1.0중량부 첨가하고, 실시예 7 ~ 9는 스테아린산 칼슘을 각각 0.3, 0.5, 1.0 중량부 첨가하여 고르게 혼합하였다.

비교예 2는 붕산알루미늄 또는 질화붕소 등 붕화물을 첨가하지 않고, 스테아린산칼슘도 첨가하지 않은 밀보드 배합을 나타낸다.

표 2에서 실시예 7 ~ 9는 스테아린산칼슘의 첨가량이 증가할수록 질화붕소만 첨가한 실시예5 및 질화붕소와 스테아린산칼슘을 전혀 첨가하지 않은 비교예 2보다 내마모성이 향상되고 있음을 알 수 있다.

비교예 2는 가열 후 경도가 가열 전보다 비교적 높게 저하되고 마모율도 커지고 있다.

10; 디스크 적층체 11; 디스크
12; 중심공 20; 샤프트
31,32; 플랜지 50; 열처리로
60; 강판

Claims (5)

1. 세라믹섬유와, 산화알루미늄 및 무기필러를 서로 배합하여 상기 세라믹섬유와 상기 산화알루미늄과 상기 무기필러를 모두 포함하는 원료물질을 준비하는 원료배합단계;
   산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 제1물질을 상기 원료물질에 첨가하여 혼합하는 첨가물혼합단계;
   상기 원료배합단계와 상기 첨가물혼합단계를 거친 상기 원료물질을 중심공이 있는 디스크로 제작하는 디스크제작단계;
   상기 중심공에 샤프트(20)가 끼워지도록 상기 디스크를 상기 샤프트(20)의 길이방향으로 적층시키는 디스크적층단계;
   적층된 복수의 디스크를 상기 샤프트(20) 상에서 압축시키고 상기 샤프트(20)의 양단에 플랜지(31,32)를 설치하여 디스크 롤을 형성시키는 롤형상완성단계; 및
   상기 디스크 롤이 800℃~1250℃ 의 열처리로(50) 내에서 강판(60)의 하부를 받치도록 설치됨으로써, 상기 열처리로(50) 내에서 상기 디스크 롤의 표면이 열에 의해 최초로 경화되는 표면최초경화단계를 포함하되,
   상기 첨가물혼합단계에서
   스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘 중 선택된 제2물질이, 상기 원료물질 100중량부에 대하여 0.01 ~ 2.0 중량부로 첨가되어 혼합되는 것을 특징으로 하는 디스크 롤의 제작방법
2. 제1항에 있어서,
   상기 원료배합단계에서 상기 원료물질은 셀룰로오스펄프 및 전분이 더 배합되어 포함된 것이고,
   상기 무기필러는 세피올라이트이며,
   상기 원료배합단계에서 상기 원료물질은 상기 세라믹섬유가 25~35중량%로, 상기 산화알루미늄이 20~30중량%로, 상기 세피올라이트가 35~45중량%로, 상기 셀룰로오스펄프가 1.5~4중량%로, 상기 전분이 1.5~4중량%로 배합되고,
   상기 첨가물혼합단계에서 첨가되는 상기 제1물질은 상기 원료물질 100중량부에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량부로 첨가되며,
   상기 제1물질은 상기 원료물질이 슬러리화된 상태에서 입경 10㎛ 이하로 분쇄하여 첨가하는 것을 특징으로 하는 디스크 롤의 제작방법
3. 삭제
4. 삭제
5. 열처리로(50) 내에 설치되기 위한 디스크 롤에 있어서,
   샤프트(20)와,
   중심공이 형성되고 상기 중심공에 상기 샤프트(20)가 끼워지도록 상기 샤프트(20)의 길이방향으로 적층되는 다수의 디스크를 포함하되,
   상기 디스크는
   세라믹섬유, 산화알루미늄, 세피올라이트, 셀룰로오스펄프 및 전분이 서로 배합되어 상기 세라믹섬유, 상기 산화알루미늄, 상기 세피올라이트, 상기 셀룰로오스펄프 및 상기 전분이 모두 포함된 원료물질을 포함하고,
   산화붕소(B2O3), 질화붕소(BN), 붕산(H3BO3), 붕산알루미늄 중 선택된 하나인 제1물질이 첨가된 것이며,
   상기 샤프트(20)에는 내부에 냉각수가 흐르는 냉각수통로가 형성되고,
   상기 원료물질은
   상기 세라믹섬유가 25~35중량%로, 상기 산화알루미늄이 20~30중량%로, 상기 세피올라이트가 35~45중량%로, 상기 셀룰로오스펄프가 1.5~4중량%로, 상기 전분이 1.5~4중량%로 포함하는 것이고,
   상기 원료물질 100중량부에 대하여,
   상기 제1물질은 0.1 ~ 3.0 중량부로 포함되며,
   스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘 중 선택된 제2물질이 0.01 ~ 2.0 중량부로 더 포함되어 상기 디스크가 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 롤

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