뜨겁게 달궈진 강철이 형태를 취하고 변형되는 압연 공장의 천둥 같은 심장부에서는 모든 구성 요소에 목적이 있습니다. 가장 중요한 것 중에는 금속에 직접 접촉하여 변형시키는 거대한 실린더인 작업 롤이 있습니다. 예리한 관찰자는 뚜렷한 패턴을 발견할 것입니다. 초기 황삭 스탠드의 울퉁불퉁하고 상처가 심한 롤은 최종 마무리 스탠드의 매끈하고 광택이 나는 롤과 다릅니다. 이것은 우연이 아닙니다. 널리 사용되는 주철 롤 황삭 스탠드는 정삭 스탠드와 달리 기본적인 재료 특성, 경제성, 압연 공정 각 단계의 특정 요구 사항에 근거하여 의도적으로 선택되었습니다.
압연기는 금속 슬래브의 두께를 점진적으로 줄이는 한 쌍의 작업 롤을 포함하는 일련의 스탠드입니다.
황삭 스탠드: 이것들은 물질이 만나는 첫 번째 스탠드입니다. 그들의 주요 임무는 크고 직사각형인 주괴 또는 슬래브를 보다 관리하기 쉬운 막대 또는 스트립으로 분해하는 것입니다. 이 단계에는 두께의 대폭 감소, 높은 기계적 부하 및 극한의 온도가 포함됩니다. 여기서 목표는 완벽한 표면 마감이 아니라 기본 프로파일과 치수를 설정하기 위한 효율적이고 강력한 변형입니다.
마무리 스탠드: 하류에 위치한 이 스탠드는 조압연기에서 미리 형성된 바를 받습니다. 그들의 역할은 정확성입니다. 그들은 최종 치수 정확도, 기계적 특성, 그리고 결정적으로 제품의 고품질 표면 마감을 달성하기 위해 더 가볍고 더 제어된 축소를 적용합니다.
이러한 노동 분업은 각 섹션에서 사용되는 롤에 대해 매우 다른 요구 사항을 요구합니다.
주철, 특히 구상 흑연이 포함된 재종은 고유 특성과 관련된 몇 가지 주요 이유로 황삭 스탠드에 선택되는 소재입니다.
1. 열 충격 및 균열에 대한 탁월한 저항성
황삭 스탠드는 열적으로 가혹한 환경에서 작동합니다. 수냉식 실온 롤은 1,000°C 이상에서 빛나는 금속에 지속적으로 물립니다. 이로 인해 롤 표면에 집중적이고 국지적인 가열이 발생하고 이어서 물 스프레이로 인해 급속 냉각이 발생합니다. 이러한 순환적인 가열 및 냉각은 엄청난 열 응력을 생성합니다.
여기에는 주철이 탁월합니다. 주로 유리 흑연 조각이나 결절로 존재하는 높은 탄소 함량은 두 가지 장점을 제공합니다.
흑연은 내부 "균열" 또는 공극의 네트워크 역할을 합니다. 이 구조는 본질적으로 전파되는 열 균열의 경로를 방해하여 끝을 무디게 하고 치명적인 롤 파손을 일으킬 만큼 깊이 퍼지는 것을 방지합니다.
흑연은 열전도율을 향상시킵니다. 이는 강렬한 표면 열의 일부를 롤 코어로 분산시켜 열 구배와 관련 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다.
단조 강철 롤은 더 단단하지만 이러한 열 주기에서는 더 균질하고 부서지기 쉽습니다. 이는 빠르게 깊어져 박리(롤 표면 조각이 떨어져 나가는 것)로 이어질 수 있는 작은 표면 균열의 네트워크인 "화재 균열"이 발생하기 훨씬 더 쉽습니다.
2. 고온에서의 뛰어난 내마모성
두껍고 거친 비늘로 덮인 슬래브의 심한 마모는 부드러운 재료를 빠르게 마모시킵니다. 니켈, 크롬, 몰리브덴과 같은 합금 원소가 주철에 첨가되어 금속 매트릭스 내에 단단한 탄화물(예: 크롬 탄화물)을 형성합니다. 이러한 탄화물은 장기간 황삭 공정의 마모 조건을 견딜 수 있는 견고하고 내마모성 표면을 제공하여 일관된 롤 간격과 황삭 바의 치수 제어를 보장합니다.
3. 고유의 감쇠능력
주철의 미세 구조에 포함된 흑연은 높은 감쇠 능력을 제공합니다. 이는 진동 에너지를 흡수할 수 있음을 의미합니다. 바이트가 고르지 않고 하중이 충격과 같은 황삭 공정에서 이러한 감쇠는 채터링과 진동을 줄여 압연 공정을 보다 안정적으로 만들고 밀 기계에 대한 동적 하중을 줄입니다.
주철의 특성은 황삭 단계에서는 이상적이지만 정삭 스탠드에서는 단점이 됩니다. 우선 순위는 무차별적인 힘과 내구성에서 정밀성과 표면 마감으로 이동합니다.
1. 미러 마감을 달성할 수 없음
주철에 열충격 저항성을 제공하는 흑연 함유물은 표면 품질을 저하시킵니다. 최종 표면을 부여하기 위해 주철 롤을 사용할 때 흑연 입자는 최종 얇은 압하물의 높은 국부적 압력 하에서 찢어지거나 번질 수 있습니다. 이로 인해 강철 스트립 표면에 미세한 결함이 발생합니다. 자동차 외부 차체 패널이나 가전제품 외부와 같은 많은 고부가가치 제품의 경우 이는 허용되지 않습니다. 표면은 사실상 흠집이 없어야 합니다.
2. 강성 및 경도 감소
마감 스탠드는 종종 미크론 이내의 극도의 치수 정밀도를 요구합니다. 단조 강철 롤은 더 미세하고 균질한 미세 구조를 가지며 주철보다 강성(탄성 계수)이 더 높습니다. 롤링 하중 하에서 휘어짐이 적어 스트립의 전체 폭에 걸쳐 더욱 일관되고 정밀한 롤 간격을 유지합니다. 또한, 주철은 단단하지만 고급 단조 강철 롤을 처리하여 훨씬 더 높고 균일한 경도 수준을 달성할 수 있습니다. 이는 마감 시 더욱 세련된 마모를 방지하고 광택 표면을 유지하는 데 필수적입니다.
3. ‘클린 바이트(Clean Bite)’에 대한 요구
마감 시 롤 표면은 거울 같은 마감을 강철에 전달하기 위해 완벽하게 매끄러워야 합니다. 단조 강철 롤은 매우 미세한 표면 마감으로 연마될 수 있으며 캠페인 기간 동안 이를 유지할 수 있습니다. 이질적인 구조를 가진 주철 롤은 마무리 스탠드의 롤링 압력 하에서 동일한 수준으로 연마되거나 일관되게 유지될 수 없습니다.
| 재산 | 주철롤(황삭용) | 단조강롤(마무리용) |
| 열충격 저항 | 훌륭한 (흑연이 균열을 무디게 함) | 나쁨 (화재 균열이 발생하기 쉬움) |
| 내마모성 | 우수(경질 탄화물) | 우수한 (더 단단하고 더 균일함) |
| 감쇠능력 | 높은 (충격 하중에도 안정적) | 낮추다 |
| 표면 마감 품질 | 불량(흑연은 불량을 유발함) | 훌륭한 (경면 연마 가능) |
| 강성(Rigidity) | 낮추다 (More deflection) | 높은er (정확한 롤 간격) |
| 경제적 비용 | 일반적으로 낮음 | 일반적으로 더 높음 |
압연 공장의 분업은 산업 최적화의 걸작입니다. 황삭 스탠드에서 주철 롤을 사용하는 것은 실용적이고 매우 효과적인 전략입니다. 소재의 뛰어난 인성, 열충격 저항성, 마모 특성을 활용하여 가장 가혹한 작업 단계를 견딜 수 있으며 모두 경쟁력 있는 비용으로 제공됩니다. 더 비싸고 열적으로 덜 견고한 단조 강철 롤을 사용하는 것은 비효율적이며 조기 롤 파손으로 이어질 수 있습니다.
반대로 마감 스탠드에서 주철에 불가능한 완벽한 표면과 최고의 강성을 요구하면 최종 제품의 품질이 저하될 수 있습니다. 최종 스탠드를 단조 강철 롤로 전환하는 것은 정밀도, 품질 및 표면 완벽성을 위한 필수 투자입니다.
결국, 황삭 스탠드에서 주철 롤을 일관되게 사용하는 것은 작업의 특정 기능 요구 사항에 가장 적합한 특성을 가진 재료를 선택하는 간단하고 지속적인 엔지니어링 원칙에 대한 증거입니다. 프로세스를 시작하는 데 필요한 견고한 신뢰성과 프로세스를 완료하는 데 필요한 절묘한 정밀도를 모두 보장하는 선택입니다.
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