KR100552097B1 - 주름흠 방지를 위한 선재 압연용 빌렛과 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선재압연시 롤(Roll)의 배열 구조상 압연기의 하중 및 비 압축면에서 발생되는 주름흠 발생을 방지하여 표면품질이 우수한 선재를 제조할 수 있는 주름흠 방지를 위한 선재압연용 빌렛과 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 연속주조방식과 강편압연방식에 의해서 대향되는 양측면 또는 네측면이 볼록하게 돌출 형성된 빌렛을 제공함을 특징으로 한다.

선재, 빌렛, 연속주조, 강편압연, 몰드, 롤 캘리버

Description

주름흠 방지를 위한 선재 압연용 빌렛과 그 제조 방법{BILRET FOR ROLLING FOR WRINKLES PREVENTION AND BILRET'S MANUFACTURE METHOD}

도 1은 선재압연공정의 개략적인 순서도.

도 2은 일반적인 선재의 압연소재로 사용되는 빌렛의 사시도.

도 3는 도 1의 종단면도.

도 4은 종래의 빌렛을 이용한 선재압연공정 중 첫번째 스탠드 압연기에서 박스형상의 롤 캘리버에 의한 압연 단면을 상세하게 보여주는 구성도.

도 5는 종래의 빌렛을 이용한 선재압연공정 중 두번째 스탠드 압연기에서 오발형상의 롤 캘리버에 의한 압연 단면을 상세하게 보여주는 구성도.

도 6는 세번째 스탠드 압연기에서 라운드 형상의 롤 캘리버에 의한 압연 단면을 상세하게 보여주는 구성도.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 빌렛의 종단면도.

도 9는 본 발명의 빌렛을 이용한 선재압연공정 중 첫번째 스탠드 압연기에서 박스형상의 롤 캘리버에 의한 압연 단면을 상세하게 보여주는 구성도.

도 10은 본 발명의 빌렛을 이용한 선재압연공정 중 두번째 스탠드 압연기에서 오발형상의 롤 캘리버에 의한 압연 단면을 상세하게 보여주는 구성도.

도 11은 연속주조방식에 의한 빌렛의 형성과정을 보여주는 개략적인 구성도.

도 12는 본 발명에 따른 연속주조방식에 적용되는 몰드의 단면구성도.

도 13은 강편압연방식에 의한 빌렛의 형성과정을 보여주는 개력적인 구성도.

도 14는 본 발명에 따른 강편압연방식에 적용되는 롤 캘리버의 단면구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 빌렛 22 : 턴디쉬(Tundish)

22a: 용강 23 : 침지노즐

24 : 몰드 25 : 롤

32 : 최종 스탠드 롤 캘리버 110: 박스형상의 롤 캘리버

120: 오발형상의 롤 캘리버 130: 라운드형상의 롤 캘리버

본 발명은 선재 제조를 위해 압연 소재로 사용되는 빌렛과 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선재제조시 압연기 롤(Roll)의 배열 구조상 압연소재인 빌렛의 비 압축면에 의해 발생되는 주름흠 발생을 방지하여 표면품질이 우수한 선재를 제조할 수 있는 주름흠 방지를 위한 선재압연용 빌렛과 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 선재압연공정에 의해 제조되는 선재는 자동차 및 기계부품으로서 볼트, 너트, 각종 축류 등에 주로 사용되고 있으며, 냉간압연공정 또는 열간압연공정을 거친 후, 제조되는데, 이러한 선재의 압연공정시 원재료로 사용되는 빌렛(billet)(100)은 연속주조법에 의해서 제조되거나 빌렛압연기에서 압연에 의해 제조된 소재를 의미한다.

이와 같은 방식을 통해 제조되는 빌렛(100)은 첨부도면도 도 2 내지 도 3에서 보여주는 바와 같이 그 외형의 단면형상이 정사각형태를 이루고 있는 정사각형재 및 봉재로 이루어져 있다.

이러한 빌렛(100)을 이용한 선재의 압연공정은 먼저, 상기 빌렛(100)을 가열로에서 일정온도로 가열한 다음, 대개 2중연속식으로 구성되어 있는 조압연기, 중간사상압연기에 수십회 통과시키면서 라운드 바(Round Bar) 또는 와이어 로드(Wire Rod)등과 같은 선재를 제조하게 되는데, 도 1과 도 4 내지 도 6에서 보여주는 바와 같이 롤 캘리버(Roll Caliber) 형상은 오발(접시같이 납작한 형상)과 라운드(둥근형상) 형상을 번갈아 가면서 압연하여 그 단면을 작게 하고 길이를 길게 하여 원하는 치수를 얻게 된다.

여기서 상기 빌렛(100)은 정사각형태를 이루고 있기 때문에, 첫번째 스탠드에서 바로 오발형상을 만들 수 없어, 우선 박스형상의 롤 캘리버(110)로 직사각형태로 가공한 후, 두번째 스탠드 압연기에서 오발형상의 롤 캘리버(120)로 오발형상(둥글고 납작한)을 얻은 다음, 세번째 라운드 롤 캘리버(130)에서 원형으로 압연하게 되며, 이하 계속적으로 오발과 라운드 형상을 반복하면서 원형으로 압연하게 된다.

이때, 선재압연 중 발생되는 주름흠(100a)은 가열 중에 발생되는 스케일을 완전히 제거하지 못할 때, 또는 롤 사용기간이 길어 롤 표면의 심한 거침과 마모량 이 과대일 때, 그리고 압연 롤 캘리버의 설계가 부적절 할 때 등과 같은 여러 가지 요인에 의하여 발생되고 있으나, 이러한 것들은 인위적으로 개선이 가능하나 압연기의 배열상의 문제로 발생되는 주름흠은 근본적인 개선이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

이와 같이 압연기 배열상의 문제로 발생되는 주름흠(100a)은 압연공정 중 비압축면에서 발생하게 되는데, 압연되는 소재는 압축을 받으면 폭퍼짐(Spread) 현상이 발생되어 옆으로 늘어가게 되고 비압축면 부분은 폭퍼짐(Spread) 현상이 매우 작게 발생되어 압축을 받는 네귀퉁이 부분만 둥글게 나오게 된다. 이것을 더블 벌징(Double Bulging) 현상이라 한다.

이렇게 더블 벌징(Double Bulging) 현상이 일어날 때, 폭퍼짐 현상이 발생되지 않는 부분의 소재가 말려 들어가 말림에 의한 겹침이 생기게 되는데, 이 겹침흠은 압연 초기 단계에서 발생된 흠이기 때문에, 최종 제품에서 주름흠(100a)으로 나오게 된다.

또한, 이 주름흠(100a)은 아주 미세하여 육안으로 발견하기 어렵기 때문에, 강력한 프래스로 압착하여서 흠을 식별하게 되는데, 일반 압연겹침은 터짐이 직선상으로 나오고 주름에 의한 터짐은 잔주름 같이 파형을 이루어 주름흠(100a)이라 한다.

더욱이, 이 주름흠(100a)은 아주 미세하기 때문에, 일반용 선재에서는 어느 정도 허용되지만 고급 용도인 냉간 압조용 재료에서는 허용되지 않는다.

여기서 냉간압조(Cold Heading Quality)란 정밀하고 완성된 가공재료를 얻기 위해 냉간 상태에서 소재를 압조(Pressing)하여 제품을 제조하는 것으로, 냉간 압조시 큰힘이 작용하기 때문에, 작은 흠이 잔존해도 바로 터짐이 발생되어 불량 제품이 되기 대문에 엄격한 관리가 필요하다.

따라서, 상기한 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 롤 캘리버를 새것으로 교체하여 제일 먼저 압연하고, 첫번째 스탠드 롤 캘리버와 두번째 스탠드 롤 캘리버의 설계 방식을 바꾸어 비 압축면이 최대한 적게 발생하도록 하였으나, 첫번째 스탠드 롤과 두번째 스탠드 롤이 연속적으로 두 번을 같은 방향(수평)으로 압연하기 때문에, 주름이 근본적으로 없어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 선재 압연공정시 압연소재로 사용되는 것으로, 대략 정사각형태로 제공되고 있는 빌렛의 대향되는 두면 또는 네면을 볼록하게 형성함에 따라, 선재제조시 주름흠 발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조할 수 있는 주름흠 방지를 위한 선재압연용 빌렛 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단면형상이 대략 정사각형태를 이루며, 대향되는 두면 또는 네면이 볼록하게 형성된 빌렛을 제공하여 선재 제조시의 주름흠 발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조할 수 있게 되며, 상기한 빌렛은 프레싱에 의해 내면이 오목한 형상을 갖도록 가공된 몰드에 용강을 부어서 빌렛을 제조하는 연속주조방식과; 최종 스탠드 롤 캘리버 형상을 롤 선반에 의해 가공하여 빌렛을 제조하는 강편압연방식을 제안한다.

이하, 본 발명의 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 도 7은 본 발명에 따른 빌렛의 종단면도를 나타내는 것으로, 단면형상이 정사각형의 사각봉재로 이루어져, 선재 압연공정 중 압연소재로 사용되는 빌렛의(10)의 구조에 있어서, 상기 빌렛(10)은, 선재 압연공정에 따라 비 압축면에 주름흠이 형성되지 않도록, 비 압축면이 만곡되게 돌출 형성되어 구성되는 것을 기술적인 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 빌렛(10)은 단면형상이 대략 정사각형을 이루며, 그 둘레를 이루는 사면이 도 7에서와 같이 일정한 높이(H) 만큼 볼록하게 돌출 형성되어, 선재 제조시 주름흠 발생을 방지하면서, 표면품질이 우수한 선재를 제조할 수 있게 된다.

한편, 첨부된 도 8은 본 발명에 따른 빌렛의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 비 압축되는 빌렛(10)의 양측면이 일정한 높이(H) 만큼 볼록하게 돌출 형성된 빌렛(10')의 단면도를 나타내는 것이다.

이는 선재압연공정시 빌렛(10')의 상·하위치가 변하지 않는 압연공정에 사용되는 것이 바람직하다.

도 9와 도 10은 본 발명에 의한 정사각형태 빌렛(10) 소재로 하여 이를 라운드 형상으로 압연하기 위한 박스형상의 롤 캘리버(110)와 오발형상의 롤 캘리버(120)을 각각 나타내는 것이다.

이때, 본 발명에 따른 압연 소재 즉, 빌렛(10)은 대향되는 두면 또는 네면이 볼록하게 형성됨에 따라, 상기와 같이 수평방향에서 연속적으로 이루어지는 박스형상의 롤 캘리버(110)와 오발형상의 롤 캘리버(120)에 의한 압연공정시에도 압연기의 하중이 고르게 분산되어 종래에서와 같이 압연 소재의 네귀퉁이 부분에서 발생 되던 폭 퍼짐에 의한 더블 벌징(Double Bulging)현상이 발생되지 않는다.

이러한 본 발명에 따른 빌렛(10)의 제조방법은 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이 용강을 연주기 몰드에 부어서 빌렛(10)을 제조하는 연속주조방식과, 가공된 최종 스탠드의 롤 캘리버를 이용하여 빌렛(10)을 제조하는 강편압연방식에 의해서 제조된다.

상기 연속주조방식에 의한 빌렛(10)의 제조공정은 도 11과 도 12에서 보여주는 바와 같이 통상적으로 턴디쉬(22)내에 수용된 용강(22a)을 그 하부에 설치된 침지노즐(23)을 통해 상하가 개방된 몰드(24)로 유입시킨 후, 내부의 냉각수관(미도시됨)에 의해 수냉되어 있는 몰드(24)내에서 용강(22a)의 응고가 이루어지면서 하부측 롤(25)에 의해 이송 및 인출되는 과정을 통해 빌렛(10)을 연속적으로 주조하게 된다.

여기서, 상기 몰드(24)의 내면 형상은 용강이 주입되어 성형되는 빌렛(10)의 외면 형상이 되기 때문에, 상기 몰드(24)의 내면 형상은 첨부도면 도 12에서 보여지는 바와 같이 프레싱 가공에 의해 오목한 형태를 갖는다.

또한, 상기 몰드(24)는 연주기 상부에 위치되며, 상술한 바와 같이 연속주조방식에 의해 외면이 볼록한 사각형태의 빌렛(10)을 제조할 수 있게 된다.

한편, 강편압연방식에 의한 빌렛(10)의 제조공정은 도 13과 도 14에서 보여주는 바와 같이 통상 연속주조에 의해 얻어진 부름(Bloom)을 재가열한 다음, 사각형태의 롤 캘리버 형상을 갖는 압연기를 통해 빌렛(10)을 제조하게 된다.

여기서 최종 스탠드 롤 캘리버(32) 형상은 압연기를 통해 성형되는 빌렛(10) 의 형상을 결정하기 때문에, 본 발명에 따른 빌렛(10)을 제조하기 위해서는 상기 최종 스탠드 롤 캘리버(32)를 첨부도면 도 14에서와 같이 정사각형태를 이루고 있는 빌렛(10)의 네면이 볼록하게 되는 높이(H)를 결정하고 롤 캘리버(32)의 꼭지점(R1)과 롤 칼라(R2) 세점을 통과하는 반지름(R) 값을 구한 다음, 이 값을 선반 CNC(Computerised Numerical Control) 값으로 입력시켜 가공한다.

이와 같이 본 발명에 따른 연속주조기 또는 강편압연기에 의해 제조되는 빌렛(10)은 도 9와 도 10에서 보여주는 바와 같이 네면이 종래 빌렛의 네면 보다 볼록하게 형성되기 때문에, 박스형상의 롤 캘리버(110)와 오발형상의 롤 캘리버(120)에 의한 수평방향에서의 연속적인 압연공정시에도 압연기의 하중이나 비 압축면에 의해 더블 벌징 현상이 발생하지 않게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 빌렛(10)을 이용한 선재의 제조시 종래 압연방식의 문제로 발생되는 주름흠이 근본적으로 해소되기 때문에, 표면이 우수한 품질의 선재를 제조할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 주름 방지를 위한 선재 압연용 빌렛과 그 제조장치에 의하면, 프레싱 가공에 의해 내면이 오목하게 형성된 몰드에 용강을 부어서 볼록한 형태의 빌렛을 제조하는 연속주조방식 또는 롤 선반에 입력된 값에 의해 가공된 롤 캘리버에 의해서 볼록한 형태의 빌렛을 제조하는 강평압연방식에 의해, 대향되는 양면 또는 네면이 일정한 높이 만큼 볼록하게 돌출된 빌렛을 제조하여 선재를 제조하기 위한 압연소재로 사용토록 함으로써, 박스형상의 롤 캘리버, 오발형상의 롤 캘리버 공정 등과 같이 수평방향에서 연속적으로 이루어지는 압연공정 중 압연기의 하중 또는 빌렛의 비 압축면에 의해서 발생되는 더블 벌징 현상을 방지하여 선재 제조에 따른 주름흠 발생을 방지하고 표면품질이 우수한 선재를 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 단면형상이 정사각형의 사각봉재로 이루어져, 선재 압연공정 중 압연소재로 사용되는 빌렛의(10)의 구조에 있어서,

   상기 빌렛(10)은, 선재 압연공정에 따라 비 압축면에 주름흠이 형성되지 않도록, 비 압축면이 만곡되게 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 주름흠 방지를 위한 선재압연용 빌렛.
2. 삭제
3. 삭제
4. 연속주조에 의해 얻어진 부름(Bloom)을 재가열한 다음, 사각형태의 롤 캘리버(32) 형상을 갖는 압연기를 통해 빌렛(10)을 제조하는 강편압연방식에 있어서,

   상기 롤 캘리버(32)는, 정사각형으로 형성된 빌렛(10)이 선재 압연공정에 따라 비 압축면에 주름흠이 형성되지 않도록 사면이 볼록하도록 이루어진 높이(H)와, 롤 캘리버(32)의 꼭지점(R1)과, 롤 칼라(R2) 세점을 통과하는 반지름(R) 값을 롤 선반 CNC(Computerised Numerical Control) 값으로 입력시켜 가공하여 볼록한 형태의 빌렛을 제조하기 위한 주름흠 방지를 위한 선재압연용 빌렛의 제조방법.

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