튜브 및 파이프 제조용 롤에 사용할 공구강 선정
압연 롤은 기계적 하중과 열간 압연의 경우 심한 열 순환이 복합적으로 작용하는 조건에서 이음매 없는 튜브 또는 용접 튜브를 천공, 축소, 성형 및 크기 조정하는 데 사용됩니다.
열간압연 공정에서 표면 온도는 650~700°C에 달할 수 있으며, 이로 인해 급격한 온도 구배가 발생하여 열 균열 및 표면 균열이 생깁니다. 동시에 롤은 높은 헤르츠 접촉 응력, 주기적인 표면 아래 전단력, 그리고 지속적인 마찰에 노출됩니다. 결과적으로 주요 파손 모드는 표면 피로, 박리 및 마모입니다.
주요 선정 요소
공구강 선택은 압연 위치에서 발생하는 주된 파손 메커니즘을 기준으로 해야 합니다.
내마모성 vs. 인성
높은 경도는 마모와 접촉 압력 하에서의 소성 변형에 저항하는 데 필수적입니다. 그러나 경도와 탄화물 함량이 증가하면 인성이 감소하여 반복 하중 하에서 박리 및 취성 파괴 위험이 증가합니다. 많은 제분기에서 롤 파손은 마모보다는 인성 부족으로 인해 발생하는 경우가 더 많습니다.
열피로 및 고온 경도
열간압연 공정에서 반복적인 가열과 냉각은 열피로를 유발하여 열균열 및 균열 전파로 이어집니다. 재료는 균열 발생을 억제하는 동시에 표면 연화 및 변형을 방지하기 위해 충분한 열간 경도를 유지해야 합니다. 열간 경도가 부족하면 롤 표면이 변형되고, 열피로 저항성이 부족하면 균열 발생 및 조기 파손이 발생합니다.
권장 공구강 등급
AISI D2 공구강 |1.2379 | SKD11
D2강은 마모가 주된 문제이고 열적 영향이 최소화되는 냉간 압연 및 튜브 드로잉에 적합합니다. 높은 크롬 카바이드 함량으로 표면 마모 및 치수 손실에 대한 저항성이 뛰어납니다. 안정적인 하중 조건에서 저합금강보다 훨씬 긴 수명을 제공합니다. 그러나 인성이 제한적이므로 충격 하중, 정렬 불량 또는 불안정한 작동 조건이 요구되는 용도에는 적합하지 않습니다.
AISI A2 공구강 | 1.2363 | SKD12
A2 강재는 박리 또는 균열 발생 위험이 순수 마모보다 클 때 사용됩니다. D2 강재보다 우수한 인성과 균열 전파 저항성을 제공하면서도 냉간 가공 롤에 필요한 적절한 경도를 유지합니다. 일반적으로 하중 변동이 심한 보조 롤이나 위치에 적용됩니다. 다만, D2 강재에 비해 내마모성이 떨어집니다.
H13 공구강 공급업체 | 1.2344 | SKD61
H13은 열 피로가 주요 원인인 열간 압연 및 천공 공정에 적합한 소재입니다. 열 균열에 강하고 반복적인 열 순환에도 구조적 안정성을 유지합니다. 일반적으로 인성을 보존하기 위해 낮은 경도로 사용되어 열 및 기계적 하중이 복합적으로 작용하는 조건에서도 균열에 대한 저항성을 확보합니다.
공구강 특성 요약
| 등급 | 경도(HRC) | 주요 이점 | 일반적인 적용 사례 |
| AISI D2 | 58–62 | 높은 내마모성 | 냉간압연, 튜브 인발 롤 |
| AISI A2 | 58–62 | 더 높은 인성과 균열 저항성 | 백업 롤, 불안정한 하중 영역 |
| AISI H13 | 42–50 | 열피로 저항성(열 검사) | 뜨겁게 찌르고, 뜨겁게 말아 올리는 롤 |