초록 ▼

1. 3차년도 개발목표
열간압연 공정에서 핵심부품소재인 워크롤의 무역역조를 개선하고자, 금속압연기용 주조재 및 단조재 워크롤 개발을 최종목표로, 3차년도에 광폭후판용 주조재 워크롤 강종개발, 시제품 제작을 위한 가공/검사 설비의 설치/검증(1세부), 사상용 고탄소 단조 워크롤 개발(2세부), 주조재 및 단조재 워크롤의 합금원소의 영향 및 열처리 공정에 따른 조직 규명, 열기계적 피로수명 및 고온내마모성 비교평가, 압연롤 워크롤 전산모사(3세부)에 대해 세부과제별로 목표를 수립하였다.

2. 개발내용 및 결과
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1. 3차년도 개발목표
열간압연 공정에서 핵심부품소재인 워크롤의 무역역조를 개선하고자, 금속압연기용 주조재 및 단조재 워크롤 개발을 최종목표로, 3차년도에 광폭후판용 주조재 워크롤 강종개발, 시제품 제작을 위한 가공/검사 설비의 설치/검증(1세부), 사상용 고탄소 단조 워크롤 개발(2세부), 주조재 및 단조재 워크롤의 합금원소의 영향 및 열처리 공정에 따른 조직 규명, 열기계적 피로수명 및 고온내마모성 비교평가, 압연롤 워크롤 전산모사(3세부)에 대해 세부과제별로 목표를 수립하였다.

2. 개발내용 및 결과
1) 주조재 워크롤 개발
주조재 워크롤은, 1차년도 열연사상후단용 칠드롤 개발, 2차년도는 열연사상용 하이스롤 개발 및 광폭후판용 주조재 워크롤의 개발에 필요한 핵심 설비인 국내 최대 규격의 초대형 90톤 수평식 원심주조기 개발이 완료되었으며, 3차년도는 수평원심주조기를 이용한 시제품의 제작, 가공설비 구축, 최종 제품의 품질평가기술이 확립되었으며, 이를 통해 국내특허 ?건 등 국산화 자립기술이 구축되었다.
광폭후판용에 사용되는 칠드 워크롤은 탄화물이 25-35%, 흑연이 2-5% 함유된 주철계 강종으로, 조압연 및 사상압연에 널리 사용되는 강종이다. 본 연구에서는 수평원심주조법을 이용하여 기존 칠드강종 뿐만 아니라, 압연재와 직접 접촉하는 외층재는 3세부와의 협력을 통한 새로운 독자 합금설계로 기지에 미세한 고경도 MC 탄화물의 정출을 통한 기지마모를 최소화 하였으며, 열피로 및 열충격 평가를 통해 기존 칠드강종과 동일한 내크랙성을 확보한 탄화물 강화 칠드 신강종을 개발하였다. 또한 내구성을 담당하는 축부에 해당하는 내층재는 중소기업과 협력을 통한 네크부 표면 유도가열 기술개발를 통한 고경도화, 냉각능 증대 및 접종방법 변경을 통한 흑연미세화로 인해 초대형 후육 주물이면서도, 기존과 동등한 물성을 확보할 수 있었다. 또한 실제 후판 공장의 압연 실기 테스트를 통해 탄화물 강화 칠드강종이 수입워크롤보다 내마모성이 5-10% 우수하다는 것을 확인하였으며, 이를 통해 본 연구개발의 성과가 세계 최고의 기술력임을 검증할 수 있었다

2) 단조재 워크롤 개발
세계에서 일본의 2개 업체만이 생산할 수 있는 형강 압연용 고탄소 단조재 워크롤 (1.0~2.8%C, 0.3~1.5%Si, 0.3~1.5%Mn, 0.3~2.0%Ni, 0.5~2.0%Cr, 0.2~2.0%Mo)은 전량 수입되는 워크롤로서, 현재 국내 단조업계에서 1.0% 이상의 탄소를 함유한 고탄소강에 대한 단조 경험이 전무함에 따라, 본 연구에서는 1차년도 단조공정 예비설계, 2차년도 1.3-1.5% 탄소를 함유 조압연용 고탄소 단조롤 개발, 3차년도에는 3세부와의 협력을 통해 1.8%탄소 함유 고탄소 단조강의 합금설계 및 검증, 1세부에서는 INGOT 주형설계 및 주입조건 최적화, 응력제거 열처리를 통해 결함이 없는 INGOT가 개발되었다. 본 연구에서는 세계에서 3번째로 1.8%C 을 함유한 고탄소 단조강에 대한 단조공정 최적화 기술을 독자적으로 확보하였으며, 열처리 기술 개발을 통한 제품경도 50±3HS, 인장강도 ?70±10 Kgf/㎟ 만족시키는 Sheet Pile 압연 line의 사상용 고탄소강 단조재 워크롤을 성공적으로 개발하였다. 제작된 시제품의 현장 성능평가를 통해 수입워크롤에 비해 동등이상의 성능 및 품질을 확인할 수 있었으며, 향후 고탄소강의 INGOT 제조 및 단조기술은 워크롤 분야 뿐만 아니라, 기능성 단조분야에도 적용분야가 확대될 것으로 기대하고 있다.

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
3차년도 초대형 후판 워크롤 및 형강용 고탄소 단조 워크롤의 제조 기술 확립을 통해 전량 수입에 의존하는 고가의 워크롤이 국산화가 진행될 예정이며, 특히 본 연구에서 개발된 워크롤은 국산화 개발과 더불어 수입가의 하락이 진행됨에 따라 부가적인 무역역조에도 이바지하고 있다. 또한 성능면에서도 수입워크롤에 비해 성능이 우수하다는 것을 검증하였으며, 이를 통해 국내 시장의 워크롤 수입 감소 및 수출에도 기여할 것으로 기대하고 있다.

4. 적용분야
워크롤은 후판압연, 판압연, 형강압연, 봉강압연 등의 열간 압연공정에서 직접 소재와 접촉하여 소재의 폭 및 두께를 원하는 크기로 감소시키는 용도로 적용되는 압연에서의 소모성 핵심부품이다

(출처 : 부품소재기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 4총 괄 ... 8 제1장 서론 ... 10 제1절 기술개발 대상 부품·소재 ... 10 제2절 기술개발 목표 ... 33 제3절 기술개발 내용 ... 38 제2장 본론 ... 42 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 42 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 157 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 166 제3장 결론 ... 170 제1절 1세부과제((주)현대제철) ... 170 제2절 2세부과제 ((주)서한산업, KIMS) ... 172 제3절 3세부과제(연세대, 중앙대, 한밭대) ... 1731세부 과제 주조재 워크롤 개발 ... 175 제1장 서론 ... 176 제1절 기술개발 대상 부품·소재 ... 176 제2절 기술개발 목표 ... 188 제3절 기술개발 내용 ... 190 제2장 본론 ... 195 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 195 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 305 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 309 제3장 결 론 ... 310 제1절 1차년도 결론 ... 310 제2절 2차년도 결론 ... 313 제3절 3차년도 결론 ... 315 제4절 종합 결론 ... 3172세부 과제 단조재 워크롤 개발 ... 318 제1장 서 론 ... 321 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 321 제2절 기술개발 목표 ... 340 제3절 기술개발 내용 ... 343 제2장 본 론 ... 347 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 347 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 463 제3절 기술개발 추진일정 준수 여부 ... 467 제3장 결 론 ... 4693세부 과제 워크롤 미세조직, 물성평가 및 전산모사 ... 471 제1장 서론 ... 472 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 475 제2절 기술개발 목표 ... 481 제3절 기술개발 내용 ... 482 제2장 본론 ... 485 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 485 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 497 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 642 제3장 결론 ... 644끝페이지 ... 699