KR100356160B1

KR100356160B1 - 선재조압연공형롤및이를이용한압연방법

Info

Publication number: KR100356160B1
Application number: KR1019970072364A
Authority: KR
Inventors: 임규환; 전이욱; 신우기
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2002-11-18
Also published as: KR19990052833A

Abstract

본 발명은 합금강 선재의 선재압연시 발생되는 주름흠의 발생을 방지함으로서 표면품질이 우수한 합금강 선제를 제조할수 있는 선재 조압연 공형롤 및 이를 이용한 압연방법에 관한 것이다.

본 발명은 상,하수평으로 나란하게 배치되는 롤축을 갖추고, 상기 롤축의 외주면에는 다수개의 공형면이 서로 대응하여 형성되며, 상기 공형면의 사이를 선재가 통과하여 압연됨으로서 선재제조시의 주름흠발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조하기 위한 선재 조압연 공형롤에 있어서, 상기 공형면은 각각 45mm~50mm의 모서리 라운드를 형성하여 박스형의 구조를 갖춤을 특징으로 하는 선재 조압연 공형롤을 제공하고, 본 발명은, 빌렛을 가열로에서 일정온도로 가열하는 단계; 상기 빌렛을 조압연하여 선재를 제조하는 단계; 상기 선재를 중간압연하는 단계; 상기 선재를 사이징(sizing)압연하는 단계; 상기 선재를 권취하는 단계;를 포함하여 최종 선재제품을 제조하는 선재압연방법에 있어서, 상기 가열단계는 합금강 빌렛을 가열로에서 1100℃~1150℃로 가열하고; 상기 조압연단계는 조압연기의 1번 박스 공형을 통과한 빌렛의 모서리 라운드를 45mm~50mm로 압연하는 단계와, 조압연기의 2번 오벌 공형을 통과한 빌렛의 라운드를 220mm~225mm의 단일 라운드로 하여 압연하는 단계를 포함하는 선재압연방법을 제공하는 것이다.

Description

선재 조압연 공형롤 및 이를 이용한 압연방법{Roll for wire rod and the rolling method using the roll}

본 발명은 선재제조시의 주름흠발생을 방지하여 표면품질이 우수한 선재를 제조하기 위한 선재 조압연 공형롤 및 이를 이용한 압연방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 합금강 선재의 선재압연시 발생되는 주름흠의 발생을 방지함으로서 표면품질이 우수한 합금강 선제를 제조할수 있는 선재 조압연 공형롤 및 이를 이용한 압연방법에 관한 것이다.

일반적으로 선재 합금강은 자동차 및 기계부품으로서 볼트,너트, 각종축류 등에 주로 사용되고, 냉간단조 또는 열간단조공정후 절삭공정 등에 의해서 제조되어지는 데 최근 제조공정의 생략을 통한 제조원가의 절감을 위하여 냉간단조에 의해서 제조되는 추세이다. 따라서, 선재에서의 주름흠의 발생은 냉간단조시 제품의크랙(CRACK)을 유발하여 불량품을 발생시키고, 제조원가의 상승 요인이 되고 있다. 그리고, 합금강은 크롬(Cr),니켈(Ni),몰리브데늄(Mo),바나듐(V),니오븀(Nb),보론(B) 등의 합금원소를 첨가함에 따라서 고온에서 열간연성이 일반 탄소강에 비하여 낮으며, 선재공형 압연시에는 폭퍼짐성이 감소하여 소재형상의 확보가 어려워 주름흠을 발생시키게 된다.

이에 본 발명자는 합금강 선재의 주름흠 발생을 억제하기 위해 실험과 연구를 병행한 결과, 빌렛에서 선재를 제조하는 선재압연시 조압연 2중 연속식 1,2번 압연기에서 압연시 소재 압연온도가 900℃~980℃로 낮아 폭퍼짐 부족에 의한 주름흠 발생 및 주름흠 하단부에 크랙이 발생하고, 1,2번 압연기 공형형상이 폭퍼짐을 억제하고 롤과 소재와의 접촉면적이 적도록 공형이 설계되어 있어 자유면의 형상이 오목형상으로 되어 주름흠이 발생되고, 이렇게 발생된 주름흠이 압연패스수가 증가됨에 따라 그 깊이가 감소되는 것을 알게 되었다.

종래의 빌렛에서 선재를 제조하는 선재압연공정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 빌렛이라함은 연속주조법에 의해서 제조된 브룸(Bloom)소재를 빌렛압연기에서 압연에 의해서 제조된 소재를 의미한다. 한편, 선재라함은 이러한 빌렛을 주문자용도특성에 맞게 특정치수(본 발명에서는 직경 14.0mm∼직경 34.0mm)로서 선재압연에 의해서 제조된 제품을 의미한다.

통상 빌렛에서 선재를 압연하는 선재압연공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 가열로(100),조압연기(110), 중간사상압연기(120) 및 사상압연기(미도시), 사이징압연기(130),권취기(140) 및, 운반기(150)로 나누어지며, 2중 연속식 압연방식을채택하고 있고, 그중에서 선재직경 14.0mm∼직경 34.0mm는 사상압연기를 통과하지 않으며, 사이징(sizing)압연기(130)를 통과하게 된다.

이러한 선재압연공정은 도7에 도시된 바와 같이,빌렛을 가열로에서 일정온도로 가열하는 단계(170)와, 상기 빌렛을 조압연하여 선재를 제조하는 단계(172)및, 상기 선재를 중간압연하는 단계(174)와, 상기 선재를 사이징(sizing)압연하는 단계(176) 등을 갖추고, 상기 선재를 권취하는 단계(178)를 포함하는 과정을 거친다.

이때, 합금강의 압연공정은 가열로(100)에서 1000℃∼1100℃로 빌렛을 가열하여 2중연속식으로 구성되어 있는 각각 조압연기(110), 중간사상압연기(120)를 15회내지 20회 패스를 실시하여 직경 5.5mm 에서 34.0mm의 선재를 제조한다.(여기서 패스란 2중 연속식 압연기를 통과하는 횟수를 말함) 이러한 선재압연기로서 합금강 빌렛을 선재로 압연할 경우, 도 2a) 및 2b)에 도시된 바와 같은 조압연기(110)의 초기 1,2번 공형롤(200)(210)에서 빌렛의 온도범위가 가열로에서 추출후 급속히 떨어져 900℃∼980℃가 된다. 이 온도범위에서는 일반 탄소강에 비하여 열간연성이 떨어져 2중연속식 조압연기(110) 1,2번의 수평-수평배열과 박스(Box)형 및 타원형(Oval) 공형롤(200)(210)에서 연속압연시 폭퍼짐부족으로 인하여 2번 공형롤(210)을 통과한 압연소재의 단면형상 불량으로 인하여 압연 선재의 양측에 주름흠(250)을 유발시키며, 주름흠(250) 하단에 크랙을 발생시킨다.

또한, 공형 모서리 라운드(여기서 라운드란 공형 설계시 외주면을 결정하는 곡률반경을 말함)의 부적정으로 인하여 2번 공형롤(210)에서의 소재단면형상이 불량하게 되어 주름흠(250)이 발생되고, 최종제품으로 완벽한 품질보증을 할수 없으며, 제품표면검사 및 불량발생에 따른 제조원가가 상승되어 주문자 용도특성에 맞는 선재 표면품질을 확보할수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 선재제품의 주름흠(250)은 표면에 주름모양의 크랙들이 길이방향에 따라서 단속적으로 발생하는 표면흠으로서 이는 신선가공시 단선발생의 요인이 되며, 압조가공시 크랙 등의 문제를 유발한다.

그리고, 합금강선재의 경우 선재압연시 주름흠(250)은 조압연 2중연속식 1,2 번 공형롤(200)(210)의 자유면(여기서 '자유면' 이란 압연시 롤(roll)과 접촉되지 않는 면을 말함)에서 발생한 후 압연패스수가 증가함에 따라 감소된다. 따라서 직경 13.0mm이하의 선재 제품에서는 패스수가 21회 이상으로 주름흠(250)이 잘 나타나지 않지만 직경 14.0mm이상의 선재제품에서는 패스수가 21회 미만으로 주름흠(250)의 발생빈도가 높아 최종제품으로서 문제점이 있다.

또한, 조압연 2중연속식 1,2번 공형롤(200)(210)은 수평-수평으로 배열되어 있고 박스-오벌로 되어 있어 주름흠(250) 발생에 가장 취약하다. 도 4 는 박스-오벌 공형에서 발생하는 주름흠(250) 발생현상의 모식도이다.

도 4a에서 보듯이 1번 압연기 박스 공형롤(200)에서 성형된 소재(270)의 단면이 2번 압연기 오벌 공형롤(210)로 치입되는 부분에서 치입부 및 초기압하 발생부위는 소재의 모서리부분이다. 그 모서리 부분이 오벌 공형롤(210)에서 받는 힘의 관계를 도 4b에 도시하고 있다. 도 4b에서 P는 압하력이고, 소재의 각 모서리에서는 오벌형 공형롤의 소재와의 접촉면에서 법선방향의 분력 P_N, 접선방향의 분력P_H의 2 분력으로 나눌 수 있는데, 압연시 소재는 접선방향의 분력 P_H를 따라 먼저 연신이 일어나게 된다. 그 결과로 AB 및 CD의 자유면의 부분을 그려보면 도 4c와 같다.

도 4c에서 보이는 2번 압연기 오벌 공형롤(210)에서의 이러한 오목현상은 900℃~980℃에서의 합금강의 고온연성 부족에 의한 폭퍼짐성이 불량하고, 이는 도 3b의 종래의 2번 오벌 공형롤(210)서 보듯이 공형롤(210)이 2라운드 방식(여기서 '2라운드 방식'이란 공형설계 방법으로 오벌 공형에서 곡면을 형성하는 곡률반경 라운드를 2종류로 한다는 것을 말함)으로 설계되어 있어 양 끝단부의 작은 라운드가 자유면의 폭퍼짐을 억제하는 역할을 하게 되면서 발생하게 된다.

통상 선재압연시 빌렛을 가열로(100)에서 가열후 추출하여 조압연 1,2 번 공형롤(200)(210)에서 압연시 1,2 번 공형롤(200)(210)에서의 압연속도가 느리고, 소재 단면적이 커 대기중에 온도손실이 크게 되어 압연온도가 100℃이상 급격히 떨어지게 된다. 따라서 합금강의 경우 1,2 번 공형롤(200)(210)에서 압연온도가 900℃~980℃로 일반 탄소강에 비해 감소하기 때문에 폭퍼짐성 감소에 의하여 2번 공형롤(210)의 소재단면 형상불량에 의해 주름흠(250)이 발생하고, 또한 열간연성 부족에 의해 주름흠(250) 하단에 크랙이 발생하게 된다.

따라서, 가열로(100)에서의 빌렛의 가열온도를 일정온도로 상승시켜 가열한 후 압연함으로써 1, 2번 공형롤(200)(210)에서의 압연온도를 확보하는 것이 1,2 번 공형롤(200)(210)에서 압연시 폭퍼짐을 증가시키고, 열간연성을 좋게하여 압연시 크랙발생을 방지하여 주름흠(250)을 방지할수 있게 된다.

그리고, 2번 오벌 공형롤(210)에서의 자유면이 오목하지 않은 형상으로 형성될 수 있도록 하기 위해 폭퍼짐이 충분한 공형면(210a)을 갖도록 설계가 되어야 하는데, 도 3a에 도시된 종래의 1번 박스 공형롤(200)은 모서리 라운드(202)가 작아서, 도 3b에 도시된 종래의 2번 압연기 오벌 공형에 치입될 때 소재와 공형롤(210)과의 접촉면이 작아 접촉부의 접선방향의 분력 P_H가 커 자유면의 오목현상을 일으키게 된다.

또한, 2번 오벌형 공형롤(210)의 설계방식이 중간의 큰 라운드(211)와, 그 양측으로 적은 라운드(212)를 갖는 2라운드 방식으로 되어 있어 모서리부의 작은 라운드(212)가 소재의 폭퍼짐을 억제하는 역할을 하여 소재의 자유면 형상이 오목하게 되어 주름흠(250)을 발생시키게 된다. 따라서 1번 박스 공형롤(200)의 모서리 라운드(202)를 크게 하여 압연된 소재가 2번 오벌 공형롤(210)에 치입시 롤의 접촉면적을 크게 하여 1번 공형롤(200)에서 나온 소재가 2번 오벌 공형롤(210)과의 접촉부에서 접선방향의 분력 P_H를 작게하는 방향으로 공형이 설계되어야 하며, 2번 오벌 공형롤(210)에서 모서리(212)의 폭퍼짐을 자유롭게 하여 자유면의 소재단면 형상을 개선하여야만 주름흠(250)을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 빌렛에서 합금강 선재제조시 빌렛의 가열온도를 높여 소재의 압연온도 상승에 따른열간연성을 개선하고, 1,2 번 수평-수평 압연기 박스-오벌 공형롤을 개선함에 따라 주름흠 발생이 없는 선재표면품질이 우수한 선재 조압연 공형롤 및 이를 이용한 압연방법을 제공하고자 하는데 있다.

제 1도는 일반적인 선재 압연설비의 구성도;

제 2도의 a) 및 b)는 선재조압연기에 갖춰진 1번 및 2번 공형롤을 도시한 구성도;

제 3도의 a) 및 b)는 종래의 기술에 따른 선재조압연기에 갖춰진 1번 및 2번 공형롤의 압연 단면을 상세히 도시한 구성도;

제 4도의 a),b) 및,c)도는 종래의 선재조압연기에 갖춰진 1번 및 2번 공형롤을 통하여 선재가 압연되는 경우, 선재에 주름흠이 발생되는 상황을 도시한 구성도;

제 5도의 a) 및 b)는 본 발명에 따른 선재조압연기에 갖춰진 1번 및 2번 공형롤의 압연 단면을 상세히 도시한 구성도;

제 6도의 a) 및 b)는 종래의 선재단면과 본 발명의 선재단면을 비교도시한 도면;

제 7도는 종래의 방법에 따른 선재압연방법을 도시한 플로우 챠트;

제 8도는 본 발명에 따른 선재압연방법을 도시한 플로우 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 조압연기 1번 공형롤 20..... 조압연기 2번 공형롤

22..... 단일 모서리 100.... 가열기

110.... 조압연기 120.... 중간 사상압연기

130.... 사이징 압연기 140.... 권취기

150.... 운반기

상기와 같은 목적을 달성하기 기술적인 측면으로서 본 발명은, 상,하수평으로 나란하게 배치되는 롤축을 갖추고, 상기 롤축의 외주면에는 다수개의 공형면이 서로 대응하여 형성되며, 상기 공형면의 사이를 선재가 통과하여 압연됨으로서 선재제조시의 주름흠발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조하기 위한 선재 조압연 공형롤에 있어서, 상기 공형면은 각각 45mm~50mm의 모서리 라운드를 형성하여 박스형의 구조를 갖춤을 특징으로 하는 선재 조압연 공형롤을 마련함에 의한다.

그리고, 본 발명은, 상,하수평으로 나란하게 배치되는 롤축을 갖추고, 상기 롤축의 외주면에는 다수개의 공형면이 서로 대응하여 형성되며, 상기 공형면의 사이를 선재가 통과하여 압연됨으로서 선재제조시의 주름흠발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조하기 위한 선재 조압연 공형롤에 있어서, 상기 공형면은 각각 220mm~225mm의 단일 라운드를 형성하여 오벌형의 구조를 갖춤을 특징으로 하는 선재 조압연 공형롤을 마련함에 의한다.

또한, 다른 기술적인 측면으로서 본 발명은, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 빌렛을 가열로에서 일정온도로 가열하는 단계; 상기 빌렛을 조압연하여 선재를 제조하는 단계; 상기 선재를 중간압연하는 단계; 상기 선재를 사이징(sizing)압연하는 단계; 상기 선재를 권취하는 단계;를 포함하여 최종 선재제품을 제조하는 선재압연방법에 있어서, 상기 가열단계는 합금강 빌렛을 가열로에서 1100℃~1150℃로 가열하고; 상기 조압연단계는 조압연기의 1번 박스 공형을 통과한 빌렛의 모서리 라운드를 45mm~50mm로 압연하는 단계와, 조압연기의 2번 오벌 공형을 통과한 빌렛의 라운드를 220mm~225mm의 단일 라운드로 하여 압연하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 선재압연방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자는 합금강 선재의 열간연성 확보 및 폭퍼짐성 개선을 위해 빌렛의 가열온도를 1100℃~1150℃로 한다. 또한, 1번 압연기 박스 공형롤(10)의 모서리 라운드(12)를 크게 하고, 2번 오벌 공형롤(20)의 라운드(22)를 적당히 함으로써 1번 압연기 박스 공형롤(10)에서 나온 소재가 오벌형 공형롤(20)에 치입시 2번 공형롤(20)과의 접촉면을 크게 하여 2번 공형롤(20)과의 접선방향의 분력 P_H작게함으로써 자유면의 오목현상을 방지한다.

그리고, 2번 압연기 공형롤(20)의 폭퍼짐성을 개선할 수 있는 1라운드 방식으로 설계함으로써 2번 압연기 오벌 공형롤(20)의 자유면에서의 오목현상에 의한 주름흠(250) 발생현상을 방지할수 있는 것이다.

본 발명에 따른 선재 조압연 공형롤(10)은 도 5a)에 도시된 바와 같이, 상,하수평으로 나란하게 배치되는 롤축(15)을 갖추고, 상기 롤축(15)의 외주면에는 다수개의 공형면(10a)이 서로 대응하여 형성되며, 상기 공형면(10a)의 사이를 선재가통과하여 압연이 이루어진다. 그리고, 상기 공형면(10a)은 각각 양측으로 45mm~50mm의 모서리 라운드(12)를 형성하여 박스형의 구조를 갖추고, 조압연기(110)의 1번 공형롤(10)을 형성하고 있다.

그리고, 본 발명은 2번 공형롤(20)로서 공형면(20a)이 각각 220mm~225mm의 단일 라운드(22)를 형성하여 오벌형의 구조를 갖추고 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 상기와 같은 공형롤들을 이용한 선재압연방법은 다음과 같은 것이다.

이는 도 8에 도시된 바와 같이, 빌렛의 가열단계(50)가 합금강 빌렛을 가열로(100)에서 1100℃~1150℃로 가열하고, 상기 빌렛을 조압연하여 선재를 제조하는 단계(60)는 조압연기(110)의 1번 박스 공형을 통과한 빌렛의 모서리 라운드를 45mm~50mm로 압연하는 단계(62)와, 조압연기(110)의 2번 오벌 공형을 통과한 빌렛의 라운드를 220mm~225mm의 단일 라운드로 하여 압연하는 단계(64)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 선재를 중간압연하는 단계(70)와, 상기 선재를 사이징(sizing)압연하는 단계(80) 등을 갖추고, 상기 선재를 권취하는 단계(90)를 포함하는 것이다.

따라서, 상기 단계(50)에서는 빌렛의 가열온도를 1100℃~1150℃로 상승시켜 가열하기 때문에 1, 2번 공형롤(10)(20)에서의 압연온도를 1000℃이상 확보하는 것이 가능하고, 1,2 번 공형롤(10)(20)에서 압연시 폭퍼짐을 증가시키며, 열간연성을 좋게하여 압연시 크랙발생을 방지하여 주름흠(250)을 방지할수 있게 된다.

또한, 가열온도가 1150℃이상이 되면 오스테나이트입자가 조대해져 열간압연시 연성을 떨어뜨려 표면흠을 발생하게 된다. 따라서, 가열온도를 높이는 방법 이외에도 압연온도를 높이는 방법으로는 압연기전후에 유도가열장치(미도시)를 설치하거나 압연도중 가열로(100)에 재장입하여 재가열 실시후 재압연하는 방법이 있으나, 유도가열장치는 장치설치비가 추가로 소요되고 장치 설치위치 확보를 위해 부대설비 이동등의 문제점이 있으며, 압연도중 재장입하는 방법은 연속압연방식의 설비에서는 불가능한 방법이다.

따라서, 가열로(100)에서의 가열온도를 상승시켜 압연온도를 확보하는 것이 가장 용이한 방법이다.

본 발명에서 합금강 빌렛의 가열온도를 1100℃~1150℃로 한정하는 이유는 다음과 같다. 즉 선재의 압연시 빌렛을 가열로(100)에서 추출하여 조압연 1,2번 압연기에서 압연하게 되면, 빌렛의 압연속도가 느리고 단면적이 커 대기중에 온도손실이 크게 되어 압연온도가 100℃이상 급격히 떨어지게 된다.

따라서, 1100℃이하인 경우에는 합금강의 열간연성 부족에 의해 조압연 1,2번 공형압연에서 폭퍼짐이 부족해져서 형상불량에 의한 주름흠(250)이 발생하게 되고, 주름흠(250) 하단에 크랙이 발생하여 조압연 이후의 연속아연시에도 그 깊이가 감소되지 않는다.

또한, 가열온도가 1150℃이상이 되면 오스테나이트입자가 조대해져 열간압연시 연성을 떨어뜨려 표면흠을 발생하게 된다.

따라서, 조압연 1,2번 공형롤(10)(20)에서 폭퍼짐이 잘 일어나고 고온연성이좋아지는 1000℃ 이상의 온도를 확보하기 위해서는 빌렛의 가열온도를 1100℃~1150℃로 한정한다.

그리고, 본 발명의 1번 공형롤(10)에서 공형면(10a)의 라운드(12)를 한정하는 이유는 다음과 같다.

종래의 기술에 따른 조압연기(110)의 1번 박스 공형롤(200)은 그 모서리 라운드(212)의 곡률반경이 30mm로 작기 때문에 2번 오벌공형롤(210) 형상과는 부적정하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 45mm이하인 경우에는 1번 공형롤(10)에서 압연된 소재가 2번 공형롤(20)에 치입시 소재와 롤의 접촉면이 작게 되어 접촉면의 접선방향의 분력 P_H가 커서 자유면의 오목현상을 일으키게 된다.

이는 1번 박스형 공형롤(10)의 모서리 라운드(12)를 크게 하면, 압연된 소재가 2번 오벌형 공형롤(20)에 치입시 공형롤의 접촉 면적을 크게 할수 있고, 따라서, 2번 공형롤(20)과의 접촉부에서 접선방향의 분력 P_H이 작아지도록 공형이 설계되어야 한다.

또한, 모서리 라운드(12)가 50mm를 초과하게 되면 압연 소재인 빌렛이 사각단면을 갖추고 사방모서리가 대략 직각으로 되어 있기 때문에 각 모서리 부분에서 과도한 압하를 받게 되므로 압하부분에 겹침이 발생하여 최종 제품에 영향을 미치게 된다. 따라서 1번 박스 공형롤(10)의 모서리 라운드(12)를 45mm~50mm로 함으로써 폭퍼짐이 양호하고, 자유면의 형상이 오목하지 않도록 하기 위해 조압연기(110)의 1번 박스형 공형롤(10) 형상을 한정한다.

그리고, 본 발명에 따라서, 조압연기(110)의 2번 공형롤(20)의 공형면(20a) 설계방식과 라운드(22)를 한정하는 이유는 다음과 같다.

조압연기(110)의 2번 오벌형 공형롤(20)에서 종래의 2라운드방식은 모서리의 작은 라운드(212)가 소재의 폭퍼짐을 방해한다. 따라서 본 발명에서는 공형면(20a)의 곡률이 항상 일정한 1라운드방식으로 한정한다.

또한, 1번 박스형 공형롤(10)의 모서리 라운드(12)와 2번 오벌형 공형롤(20)의 모서리 라운드(22)가 부적합하게 되면, 소재가 2번 공형롤(20)로 치입시 접촉면이 작아 접촉면에서의 접선방향 분력 P_H이 커서 자유면의 오목현상을 일으키게 된다.

따라서, 2번 오벌형 공형롤(20)에서 소재와 소재의 접촉부위를 증가시키기 위해 2번 오벌형 공형롤(20)의 모서리 라운드(22)를 220mm~225mm로 한정한다.

상기와 같이 2번 오벌형 공형롤(20)의 라운드(22)를 한정하는 이유는 라운드(22)가 220mm이하인 경우는 1번 박스형 공형롤(10)에서 제조된 소재의 단면형상과 접촉면이 작아지게 되고 225mm이상인 경우는 하나의 공형롤(20)에 형성될수 있는 공형면(22)의 수가 감소함으로 제조원가의 상승원인이 되며, 소재의 형상이 가로방향으로 길어져 3번의 원형 공형롤(미도시)의 압연시 압연소재의 뒤틀림 및 치우침 현상이 발생하게 된다.

따라서, 2번 공형롤(20)에서 소재와 소재의 접촉부위를 증가시키기 위해 2번 오벌형 공형롤(20)의 모서리 라운드(22)를 220mm~225mm로 한정한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

(실시예)

도 1에 도시된 선재압연설비에서 합금강 빌렛을 이용하여 선재를 제조하였다. 이때 제조조건은 표 1에 나타낸 바와같이 본 발명재(1~4)는 가열로(100)에서 1100℃~1150℃로 가열한 후, 2중연속식 조압연기(110)의 1번 박스형 공형롤(10)의 모서리 라운드(12)를 45mm~50mm로, 2번 오벌형 공형롤(20) 설계방식을 공형면(20a)의 곡률이 일정한 단일 라운드(22) 220mm~225mm로 가공한 후 선재압연을 실시하였다.

또한, 종래재(5~8)는 가열로(100)에서 1000℃~1100℃범위에서 가열하여, 조압연기(110)의 1번 박스형 공형롤(200)의 모서리 라운드(202)를 30mm로, 2번 오벌형 공형롤(210)의 설계방식을 2라운드(211)(212)로 R1은 221mm, R2는 55mm로 가공한 후 선재압연을 실시하였다.

이와같이 제조된 발명재와 종래재에 대하여 2번 공형롤(20)(210)을 각각 통과한 후의 소재의 단면을 조사하고 선재제품에서의 주름흠(250) 발생여부생여부를 조사하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에서 나타낸 가열온도의 측정은 가열로(100)내에서 빌렛의 표면온도를 방사온도계로 측정하였으며, 각 압연기 롤 공형의 라운드는 롤 가공후 라운드 측정장치(Depth Gauge)를 통해 측정하였다.

한편, 주름흠(250) 발생여부는 선재압연을 실시한 제품의 표면을 육안관찰과 모의 압조시험을 통해 측정하였으며, 육안관찰에 의해 발견되는 주름흠(250)을 대상 흠발생여부를 평가하였다.

그리고, 2번 압연기 오벌압연 소재 단면부와 확대사진은 선재압연시 압연중인 소재를 비상 정지를 통해 전단하여 소재 단면을 탁본하여 오목부위 깊이를 자를 이용하여 측정하였고 현미경을 주름흠(250) 발생 여부를 확인하였다.

구분	빌렛가열온도(℃)	1번압연기 박스공형모서리라운드	2번압연기오벌공형라운드방식	2번압연기오벌 공형라운드	2번 압연기오벌압연소재 자유면오목깊이	주름흠 발생여부(0 발생X미발생)
발명재	1	1109	45	1라운드	221	0.4mm	X
	2	1115	45	1라운드	221	0.3mm	X
	3	1124	47	1라운드	225	0.4mm	X
	4	1138	47	1라운드	225	0.5mm	X
종래재	5	1030	30	2라운드	221,55	3.5mm	0
	6	1049	30	2라운드	221,55	4.1mm	0
	7	1060	30	2라운드	221,55	3.8mm	0
	8	1078	30	2라운드	221,55	4.3mm	0

상기 표 1에 나타낸 바와같이, 그리고,도 6a) 및 6b)에 도시된 바와 같이, 본 발명재(1~4)와 종래재(5~8)를 비교해 본 결과, 본 발명재는 2번 오벌형 공형롤(20)을 통과한 압연소재 형상이 종래재 대비 오목현상이 개선되었으며, 압연소재 자유면에서의 주름흠(250) 발생이 없었다. 그리고, 선재제품을 육안 관찰하고, 결함깊이를 측정한 결과, 선재제품에는 주름흠(250) 발생이 없었다.

상기에서와 같이 본 발명에 의해 선재제품을 제조한 결과, 선재압연후 선재제품에 주름흠(250)이 발생하지 않았으며, 이에따라 불량품 발생이 없어 제조원가를 대폭적으로 감소할수 있는 선재표면 품질이 우수한 합금강 선재를 제조할수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 빌렛에서 합금강 선재제조시 빌렛의 가열온도를 높여 소재의 압연온도 상승에 따른 열간연성을 개선하고, 1,2 번 수평-수평 압연기 박스-오벌 공형롤(10)(20)을 개선함에 따라 주름흠(250) 발생이 없는 선재표면품질이 우수한 선재를 얻을수 있는 것이다.

Claims

상,하수평으로 나란하게 배치되는 롤축(15)을 갖추고, 상기 롤축(15)의 외주면에는 다수개의 공형면이 서로 대응하여 형성되며, 상기 공형면의 사이를 선재가 통과하여 압연됨으로서 선재제조시의 주름흠(250)발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조하기 위한 선재 조압연 공형롤에 있어서,

상기 공형면(10a)은 각각 45mm~50mm의 모서리 라운드(12)를 형성하여 박스형의 구조를 갖춤을 특징으로 하는 선재 조압연 공형롤.
상,하수평으로 나란하게 배치되는 롤축(15)을 갖추고, 상기 롤축(15)의 외주면에는 다수개의 공형면이 서로 대응하여 형성되며, 상기 공형면의 사이를 선재가 통과하여 압연됨으로서 선재제조시의 주름흠(250)발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조하기 위한 선재 조압연 공형롤에 있어서,

상기 공형면(20a)은 각각 220mm~225mm의 단일 라운드(22)를 형성하여 오벌형의 구조를 갖춤을 특징으로 하는 선재 조압연 공형롤
빌렛을 가열로(100)에서 일정온도로 가열하는 단계(50); 상기 빌렛을 조압연하여 선재를 제조하는 단계(60); 상기 선재를 중간압연하는 단계(70); 상기 선재를 사이징(sizing)압연하는 단계(80); 상기 선재를 권취하는 단계(90);를 포함하여 최종 선재제품을 제조하는 선재압연방법에 있어서,

상기 가열단계(50)는 합금강 빌렛을 가열로(100)에서 1100℃~1150℃로 가열하고; 상기 조압연단계(60)는 조압연기(110)의 1번 박스 공형롤(10)을 통과한 빌렛의 모서리 라운드를 45mm~50mm로 압연하는 단계(62)와, 조압연기(110)의 2번 오벌 공형롤(20)을 통과한 빌렛의 라운드를 220mm~225mm의 단일 라운드로 하여 압연하는 단계(64)를 포함함을 특징으로 하는 선재압연방법.