KR100414820B1 - 선재 압연방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

(과제)

많은 시간과 노력이 드는 블록밀의 롤의 교체없이, 조열 압연단계로부터 공급되는 하나의 환봉으로부터 다양한 직경의 선재를 생산할 수 있도록 하는 것임.

(구성)

압연밀에 미니블록밀(MBM)이 블록밀(BM)과 사이징밀(SM) 사이에 설치된다. 블록밀(BM)은 전단롤(BM1)과 후단롤(BM2)의 양자를 사용하거나, 후단롤을 더미패스로 통과시킴으로써 전단롤만을 사용하거나, 전단롤과 후단롤을 모두 통과하는 것이 가능하도록 구성된다. 미니블록밀(MBM)은 통과라인으로부터 퇴피가능하다. 사이징밀은 두 개의 롤세트(SM1,SM2)으로 구성되는데, 양자 모두가 사용되거나, 하나의 세트(SM1)만이 사용되고 나머지(SM2)는 바이패스시킬 수 있도록 구성된다. 사용 및 미사용 롤의 조합에 의해 단일 직경의 환봉으로부터 최대 19mm의 다양한 직경의 선재 제품을 제조할 수 있다.

Description

선재 압연방법 및 장치 {Method of Wire Rolling and Rolling Mill}

본 발명은 금속재 환봉, 구체적으로는 강재 환봉을 압연하여 선재를 생산하는 방법의 개선에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 롤의 교체 없이 단일 직경의 환봉으로부터 다양한 직경의 선재를 제조할 수 있다.

강재 환봉을 압연하여 직경 수밀리미터 내지는 십수밀리미터의 선재(와이어)를 제조하는 방법은 조열(거친라인) 압연공정으로부터 공급되는 직경 20mm 정도의 환봉을 이용하여, 중간열 압연장치로서 여덟 개의 롤을 구비한 블록밀에서 압연하고, 이어서 두 개의 롤을 구비한 사이징밀에서 선재를 마감 압연하게 된다. 이러한 압연장치의 구조는 도 1에 도시된다.

강재 선재는 그 용도에 따라 사이즈에 대한 요구조건이 엄격하다. 예를 들면, 5 내지 10mm 직경의 범위에서는 직경이 각각 0.5mm 증가된 사이즈를 갖는 제품이 요구되고, 직경 10 내지 20mm 범위 내에서는 직경이 각각 1.0mm 증가된 사이즈를 갖는 제품이 요구된다. 최근에는, 조건에 맞는 다양한 사이즈를 갖는 선재제품을 열간 압연에 의해 제조하는 것이 요구된다.

이러한 요구에 부응하는 종래의 방법은 도 2에 도시된 바와 같은 전형적인 압연단계로 구성된다.

"극세경(매우가는직경)"(직경 5.5, 6.0 및 6.5mm) 범위의 선재압연은 조중간열(거친중간라인)로부터 공급되는 직경 16.4mm의 환봉에서 시작한다(도 2). 환봉은 처음에는 제1 롤군을 가진 블록밀(F1-F8)에서 직경 6.5mm까지 압연되고, 다음에 이렇게 압연된 소재는 사이징밀을 통과하면서 전단롤과 후단롤(5.5mm)에 의해 압연되거나, 전단롤(6.0mm)만에 의해 압연된다.

"세경(가는직경)"(직경 7.0, 7.5 및 8.0mm) 범위의 선재 압연은 조중간열에서 시작되는 직경 20.5mm의 환봉이 사용된다. 이러한 범위로 전환하기 위해서는 라인을 정지시켜서 모든 스탠드에 있는 롤을 교체하여야 하고, 제2 롤군을 가진 블록밀(F1-F8)을 형성해야 한다. 그리고 이 블록밀을 사용하여 직경 20.5mm의 환봉을 직경 8.4mm로 압연한 후에, 사이징밀을 통과하면서 전단롤과 후단롤 양자 모두(7.0mm)를 이용하거나, 전단롤(7.5mm)만을 이용하거나, 또는 교체된 전단롤(8.0mm)만을 사용하여 압연되게 된다.

"중세경(중간가는)"(직경 8.5,9.0,9,5 및 10.0mm) 범위의 선재 압연은, 역시 전술한 바와 같은 직경 20.5mm의 환봉으로 시작한다(도 3). 환봉은 제2 롤군을 가진 블록밀의 일부(F1-F6)를 사용하여 직경 10.5mm까지 압연된다. 이를 위해, 라인을 정지시키고 F7과 F8 스탠드의 롤을 제거하고 더미가이드를 설치하는 것이 필요하다. 더미가이드에서 나오는 압연된 소재는 사이징밀을 통과하면서 전단롤 및 후단롤 양자 모두(8.5mm)를 사용하거나, 전단롤(9.5mm) 또는 후단롤(10.0mm)만을 사용하게 된다.

"중대경(중간굵은)"(직경 11.0 및 12.0mm) 범위의 압연은 역시 직경 20.5mm의 환봉으로 시작한다(역시 도 3). 이 환봉은 제2 롤군을 가진 블록밀의 일부(F1-F4)에 의해 직경 13.5mm까지 압연된다. 또한, 이 경우에도 F5와 F6의 스탠드의 롤이 더미가이드로 교체된다. 직경 13.5mm의 압연소재는 사이징밀을 통과하여, 전단롤 및 후단롤 양자(11.0mm), 또는 전단롤(12.0) 만에 의해 압연된다.

"대경(굵은)"(직경 13.0, 14.0, 15.0 및 16.0mm) 범위의 선재의 압연은 직경 20.5mm의 환봉에서 시작하여, 처음에 제2 롤군의 일부(F1-F2)에 의해 압연되어 직경 16.4mm까지 가공된다. 블록밀의 F3와 F4 스탠드의 롤도 역시 제거된다. 직경 16.4mm의 압연소재가 사이징밀을 통과되면서 전단롤과 후단롤 양자(13.0mm) 또는 후단롤(15.0mm)만에 의해 압연된다. 다른 방법으로는 롤을 교체하여, 전단롤 및 후단롤 양자(14.0mm) 또는 후단롤(16.0mm) 만에 의해 압연될 수도 있다.

"극대경(매우굵은)"(직경 17.0, 18.0 및 19.0mm) 범위의 선재의 압연은 역시 직경 20.5mm의 환봉에서 시작하여, 블록밀을 사용하지 않고 직접 사이징밀을 사용한다. 전단롤과 후단롤 양자(17.0mm)가 사용되거나, 전단롤(19.0mm)만 사용되거나, 롤을 교체하여 전단롤 및 후단롤 양자(18.0mm)가 사용된다.

도 2 내지 도 4에서, 선으로 둘러싸인 영역은 해당부분의 압연롤이 사용되는 것을 의미하고, 그 영역 밖의 부분은 롤이 사용되지 않는 것을 의미한다. 원형의 도형은 압연롤의 칼리버(calivers)(결과적으로, 여기서 나오는 압연소재의 단면형태)가 원형인 것을 나타내고, 방추형(스핀들) 도형은 압연소재가 방추형인 것을 나타낸다. 원형 도형에 부여된 수치는 원형 칼리버의 롤에서 나오는 소재의 직경을 나타낸다.

사이징밀 롤의 교체는 용이하며, 전체 롤을 교체하는 것도 가능하다. 그러나, 블록밀 내에서의 롤의 회전속도비는 일정해야 하므로 연속적인 스탠드를 사용할 필요가 있다. 또한, 롤축이 통과라인에 대해 고정적으로 설치되므로, 블록밀이 관여되는 압연작동을 멈춘 후에 롤 교체를 수행해야 한다. 전술한 예에서, "극세경", "세경"의 두께 범위 내에서는 블록밀의 전체 롤이 교체된다. "세경"과 "중세경" 사이의 교체, "중세경"과 "중대경" 사이의 교체, 및 "중대경"과 "대경" 사이의 의 교체에는 후단롤의 착탈작업을 요한다.

그러므로, 종래의 기술에 의해 다양한 사이즈의 강재 선재를 생산하기 위해서는 롤 교체라는 번거로운 사전작업이 필요하게 되어 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다. 그러나, 전술한 문제점을 피하기 위해 한번에 동일한 사이즈를 대량생산하게 되면, 다량의 재고를 유지해야 한다. 또한, 취급이나 운반 중에 스크래치가 발생되거나, 보관 중에 녹이 스는 문제점도 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 선재 압연에 관한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 많은 시간과 노력을 요하는 블록밀 롤의 교체 없이 단일 직경의 환봉으로부터 다양한 직경의 선재 제품을 제조할 수 있는 압연방법을 제공하고자 하는 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 압연방법을 수행하는 압연장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 선재 압연장치의 롤 구성을 보여주는 개략도

도 2는 도 1에 도시된 선재 압연장치를 사용하여 다양한 사이즈의 선재가 제조되는 압연과정에서 사용되는 롤과 소재의 단면과 직경을 보여주는 설명도

도 3은 도 2의 후속단계의 도 2와 같은 설명도

도 4는 도 3의 후속단계의 도 2와 같은 설명도

도 5는 본 발명에 따른 선재 압연장치의 롤의 구성을 보여주는 개략도

도 6은 도 5에 도시된 선재 압연장치를 사용하여 다양한 사이즈의 선재가 제조되는 압연과정에서 사용되는 롤과 소재의 단면과 직경을 보여주는 설명도

도 7은 도 5의 후속단계의 도 5와 같은 설명도

도 8는 도 7의 후속단계의 도 5와 같은 설명도

본 발명에 따르면, 조열 압연단계를 통해 공급되는 금속재 환봉을 블록밀에서 중간열 압연에 의해 압연하고, 사이징밀에서 마감 압연을 하여 선재 제품을 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은 도 5에 도시된 바와 같은, 블록밀(BM), 사이징밀(SM) 및 리듀서로서 BM과 SM 사이에 설치된 미니블록밀(MBM)로 구성되는 압연장치를 사용한다. 블록밀(BM)의 롤은 두 개의 그룹, 즉, 전단롤과 후단롤으로 분할되어, 전단롤과 후단롤을 동시에 사용하거나, 후단롤을 더미패싱하여 전단롤만 사용하거나, 압연소재를 또 다른 가이드를 통과시킴으로써 블록밀(BM)을 전혀 사용하지 않도록 하는 것을 가능케 한다. 미니블록밀(MBM)은 통과라인에서 퇴피가능하다. 사이징밀(SM)은 복수개의 롤세트로 구성되며, 이들 세트 중의 적어도 하나는 통과라인에서 퇴피가능하다. 사용 및 미사용 롤의 조합은 단일 직경의 환봉으로부터 다양한 직경의 선재 제품을 제조하는 것이 가능하도록 선택된다.

전술한 압연방법을 실행하는 압연장치는 조열 압연단계를 통해 공급되는 금속재 환봉을 블록밀에서 중간열 압연에 의해 압연하고, 사이징밀로 마감 압연하여 선재제품을 형성하게 된다. 압연장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 블록밀(BM), 사이징밀(SM) 및 블록밀과 사이징밀 사이에 리듀서로서 설치된 미니블록밀(MBM)로 구성된다. 블록밀(BM)의 롤은 두 개의 그룹인 전단롤과 후단롤으로 분할되어, 전단롤과 후단롤의 양자를 사용하거나, 후단롤을 더미패스(DPI)로 통과하므로써 전단롤만을 사용하거나; 압연될 소재의 바이패스(BP)를 위한 가이드 또는 가이드들을 포함한다. 밀은 또 다른 더미패스(DP2)를 가져서, 미니블록밀이 통과라인으로부터 퇴피할 수 있다. 사이징밀은 복수의 롤세트로 구성되며, 이들 세트 중의 적어도 하나는 통과라인으로부터 퇴피가능하다. 사용 및 미사용 롤의 조합은 적절하게 선택되어 단일한 직경의 환봉 소재로부터 다양한 직경의 선재를 생산하는 것을 가능하게 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 롤의 바이패스는 압연된 선재나 압연될 선재가 롤에 간섭되지 않거나 롤 교체작업에 지장이 없는 범위에서 압연라인의 중심에 근접한 적절한 위치를 지나도록 가이드를 설치하여 이루어진다.

소재인 환봉이 압연되어 소재가 될 때까지 통과될 경로의 조합은 아래의 표와 같다. 이 표에서, "경우A"는 볼록밀을 사용하는 경우이고, "경우B"는 블록밀을 사용하지 않는 경우이다. 이 표에서의 약어는 다음의 의미를 갖는다.

BM 블록밀

BM1 블록밀의 전단롤

BM2 블록밀의 후단롤

MBM 미니블록밀

SM1,2 사이징밀

BP 바이패스

DP1-3 더미패스

a-t 사이징밀의 롤쌍

(경우 A)

경우 블록밀 리듀서 사이징밀

1 BM1 BM2 MBM SM1(a) SM2(b)

2 BM1 BM2 MBM SM1(a) DP3

3 BM1 BM2 DP2 SM1(c) SM2(d)

4 BM1 BM2 DP2 SM1(e) DP3

5 BM1 BM2 DP2 SM1(f) SM2(g)

6 BM1 BM2 DP2 SM1(f) DP3

7 BM1 DP1 MBM SM1(h) SM2(i)

8 BM1 DP1 MBM SM1(h) DP3

9 BM1 DP1 MBM SM1(j) SM2(k)

10 BM1 DP1 MBM SM1(j) DP3

11 BM1 DP1 MBM SM1(l) SM2(m)

12 BM1 DP1 MBM SM1(l) DP3

13 BP1 MBM SM1(o) SM2(p)

14 BP1 MBM SM1(o) DP3

15 BP1 MBM SM1(q) SM2(r)

16 BP1 MBM SM1(q) DP3

17 BP1 DP2 SM1(r) SM2(s)

18 BP1 DP2 SM1(r) DP3

19 BP1 DP2 SM1(s) SM2(t)

(경우 B)

경우 중간열 블록밀 리듀서 사이징밀

1 H21 V22 BM1 BM2 MBM SM1(a) SM2(b)

2 H21 V22 BM1 BM2 MBM SM1(a) DP3

3 H21 V22 BM1 BM2 DP2 SM1(c) SM2(d)

4 H21 V22 BM1 BM2 DP2 SM1(e) DP3

5 H21 V22 BM1 BM2 DP2 SM1(f) SM2(g)

6 H21 V22 BM1 BM2 DP2 SM1(f) DP3

7 H21 V22 BM1 DP1 MBM SM1(h) SM2(i)

8 H21 V22 BM1 DP1 MBM SM1(h) DP3

9 H21 V22 BM1 DP1 MBM SM1(j) SM2(k)

10 H21 V22 BM1 DP1 MBM SM1(j) DP3

11 H21 V22 BP1 MBM SM1(l) SM2(m)

12 H21 V22 BP1 MBM SM1(f) DP3

13 H21 V22 BP1 DP2 SM1(o) SM2(p)

14 H21 V22 BP1 DP2 SM1(o) DP3

15 H21 V22 BP1 DP2 SM1(q) SM2(r)

16 H21 V22 BP1 DP2 SM1(q) DP3

17 DP1 BP1 DP2 SM1(r) SM2(s)

18 DP1 BP1 DP2 SM1(r) DP3

19 DP1 BP1 DP2 SM1(s) SM2(t)

실시예로서, 직경 20.5mm의 탄소강 환봉을 개시 소재로 사용하여 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 공정에 따라 압연을 시행하여 이들 도면에 도시된 바와 같은 직경의 선재를 얻었다. 이들 도면에서, 선으로 구획된 부분 부품, 원형 및 방추형 형태, 그리고 이들에 부여된 수치는 도 2 및 도 4에서 설명된 것과 동일한 의미를 갖는다.

본 발명에 의한 선재 압연에 따르면, 리듀서와 바이패스를 사용함으로써, 블록밀의 롤의 교체없이 하나의 개시 소재로부터 다양한 직경의 선재를 제조할 수 있다. 블록밀의 롤 교체에는 전술한 바와 같이 상당한 시간과 노력이 들므로, 이러한 롤 교체의 필요성을 제거하면 생산성의 향상은 물론, 필요한 롤의 대폭적인 감소를 달성할 수 있다.

제품의 사이즈를 용이하게 변경할 수 있으므로, 한번 롤이 교체되면 한번에 대량의 제품을 제조해야 하는 단점을 극복할 수 있어서, 코스트의 상승 없이도 다품종 소량생산을 실현할 수 있다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 운반이나 취급 중에 스크래치가 발생하거나 녹이 스는 것을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 조열 압연공정으로부터 공급되는 금속재 환봉을 블록밀에 의한 중간열 압연 및 사이징밀에 의한 마감압연을 행하여 선재 제품을 제조하는 선재 압연방법에 있어서,

   (a) 블록밀(BM)과 사이징밀(SM) 사이에 설치된 미니블록밀(MBM)을 가진 압연장치를 사용하고, 블록밀(BM)의 롤은 전단롤과 후단롤으로 분할되어

   1) 전단롤과 후방롤 양자를 모두 사용하거나,

   2) 후단롤을 더미패스로 통과시킴으로써 전단롤만을 사용하거나,

   3) 다른 가이드를 통해서 압연될 소재를 바이패스시킴으로써 어떠한 블록밀도 사용하지 않도록 하며,

   (b) 미니블록밀(MBM)은 통과라인으로부터 퇴피가능하고,

   (c) 사이징밀은 복수의 롤세트로 구성되고, 이 중의 적어도 하나의 세트는 통과라인으로부터 퇴피가능하고,

   (d) 단일 직경의 환봉소재로부터 서로 다른 직경의 선재를 제조할 수 있도록 사용 및 미사용롤의 조합을 선택하는 것을 특징으로 하는 선재 압연방법.
2. 조열 압연단계로부터 공급되는 금속재 환봉을 블록밀에 의한 중간열 압연 및 사이징밀에 의한 마감압연을 행하여 선재제품을 제조하는 압연장치에 있어서,

   (a) 상기 압연장치는 블록밀(BM), 사이징밀(SM), 블록밀과 사이징밀 사이에 설치된 미니블록밀(MBM)을 포함하고, 블록밀(BM)의 롤은 전단롤과 후단롤으로 분할되어,

   1) 전단롤과 후단롤의 양자를 모두 사용하거나,

   2) 후단롤 통과용 더미패스(DP1)를 설치하여 전단롤만을 사용하거나,

   3) 압연될 소재를 바이패스하는 바이패스가이드(BP)를 설치하여 어떠한 블록밀도 사용하지 않도록 하며,

   (b) 미니블록밀은 통과라인으로부터 퇴피가능하고,

   (c) 사이징밀을 복수의 롤세트로 구성되어, 이 중의 적어도 하나의 세트는 통과라인으로부터 퇴피가능하고,

   (d) 단일 직경의 환봉소재로부터 서로 다른 직경의 선재를 제조할 수 있도록, 사용 및 미사용 롤의 조합을 선택하도록 된 것을 특징으로 하는 선재 압연장치.