KR100838624B1 - 전기유도가열을 이용한 이형봉강의 열간압연 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소강의 선재를 소재로 사용하고, 정확하게 온도 제어가 용이한 전기유도가열장치를 이용한 열간압연을 통해, 가공공정을 대폭 생략할 수 있는 칫수의 지동차 링 기어용 이형강, 전동축용 키 및 일반 산업용 이형강 등의 소재를 연속적으로 생산함으로써 생산성과 소재 회수율 및 칫수 정밀도가 향상될 수 있도록 한 전기유도가열을 이용한 이형강의 열간압연 방법에 관한 것으로,

소재 투입 전에 탄소강의 종류와 관리번호의 확인 및 선재의 표면상태를 검사하는 소재 검사 공정(S1)과; 검사가 끝난 소재를 언코일러에 장착한 후 소재의 선단부를 코일 오프너를 사용하여 투입이 용이하도록 직선으로 편 후 인칭작업으로 전기유도가열장치로 리드(Lead)하는 소재 투입 공정(S2)과; 소재의 온도를 열간압연 공정에 적합하도록 1150℃∼1250℃로 승온시키는 전기유도가열 공정(S3)과; 원하는 형상이 음각된 수평 압연기와 수직 압연기로 구성되어 소재의 감면량에 따라 압연 롤의 속도가 상호 연동되며 30m/min∼120m/min의 속도로 구동되는 열간압연 공정(S4)과; 압연이 끝난 소재를 절단기에서 수요자가 원하는 일정길이대로 절단하고 냉각대에 안치하여 500℃ 이하가 되도록 5℃~30℃의 실내온도에서 균일하게 냉각시키는 절단 냉각 공정(S5)과; 절단이 끝난 소재를 교정기를 통과 시켜 1mm/m의 진직도로 교정하는 교정 공정(S6)과; 압연된 제품의 칫수가 기준과의 일치 여부와 표면 결함, 길이, 직진도 등을 검사하는 제품 검사 공정(S7)과; 수요자가 요구하는 중량이나 원하는 방법대로 포장하는 포장 공정(S8)으로 구성된 것을 특징이 있다.

전기유도가열, 선재, 이형봉강, 열간압연

Description

전기유도가열을 이용한 이형봉강의 열간압연 방법{Hot Rolling Method}

도 1은 본 발명 전기유도가열을 이용한 이형봉강의 열간압연 방법의 순서도

도 2는 본 발명 열간압연 방법에 사용되는 장치의 계략도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

S1:소재 검사 공정

S2:소재 투입 공정

S3:전기유도가열 공정

S4:열간압연 공정

S5:냉각절단 공정

S6:교정 공정

S7:검사 공정

S8:포장 공정

본 발명은 전기유도가열을 이용한 이형봉강의 열간압연 방법에 관한 것으로, 탄소강의 선재(線材, wire rod)를 소재로 사용하고, 정확하게 온도 제어가 용이한 전기유도가열장치를 이용한 열간압연을 통해, 가공공정을 대폭 생략할 수 있는 칫수의 지동차 링 기어(Ring Gear)용 이형강, 전동축용 키(Shaft Key) 및 일반 산업용 이형강 등의 소재를 연속적으로 생산함으로써 생산성과 소재 회수율 및 칫수 정밀도가 향상될 수 있도록 한 전기유도가열을 이용한 이형봉강의 열간압연 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이형봉강의 열간압연의 경우 소재 규격단면이 120×120㎟∼160×160㎟이며 길이 1m∼2m의 빌렛(Billet)을 중유 혹은 가스로 1250℃∼1300℃의 고온으로 가열한 소재를 수동열간압연기(Hand Mill)로써 압연을 한 다음 절단, 교정, 포장으로 공정을 완료하거나 제품에 따라 소둔 열처리를 실시한 후 쇼트(Shot Blast)로 표면 스케일을 제거한 다음 냉간 인발과 교정, 절단을 하는 것으로 소재에 요구되는 기계적 성질 및 표면 조건, 칫수 등이 적합하도록 제조된다.

그러나, 상기 종래의 이형봉강 열간압연방법에 있어서, 빌렛(Billet)을 100kg∼200kg으로 절단하여 투입함으로써 압연시 앞뒤 양끝단의 벌어짐을 방지하기 위해서 양끝단을 절단해야 하는 문제점이 있고,

단면이 14,400㎟~25,600㎟인 빌렛 상태에서 단면이 150㎟인 제품까지 감면되 기 위해서는 소재의 온도를 1250℃∼1300℃까지 올려야 함으로서, 긴 시간과 높은 온도 때문에 산화 스케일(Scale)이 많이 발생하고, 두꺼운 산화 스케일(Scale) 때문에 제품 표면이 거칠어져서 가공시 가공량이 많아 지는 문제점이 있으며,

단면을 150㎟로 압연시 소재 길이가 100m∼170m가 되어 소재의 선단과 후단이 최종압연기를 통과하는 시간이 1분∼1분30초가량 소요되고, 소재 온도가 100℃∼200℃ 가량 떨어져 소재 양단의 열팽창량이 다르고 고온강도가 달라짐으로써 소재 칫수가 균일하지 못하여 불량율이 증가하는 문제점이 있고,

하나의 소재가 롤을 모두 통과할 때 까지 다음 소재는 가열로에서 대기하고 있어야 함으로서 작업 속도가 느리고 열효율이 저하되므로 필연적으로 비용과 시간이 많이 들며, 회수율이 낮아질 뿐아니라 작업 속도가 낮아 생산성이 떨어지며 제조원가가 높아지고, 칫수 불균일과 탈탄 등 기계적 성질이 나빠지며, 기계가공시 불균일한 치수와 많은 가공여유 때문에 공구의 마모와 파단도 많아지고 가공시간이 많아지는 문제점을 내포하고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 소재를 100kg∼200kg의 빌렛(Billet)에서 1,500kg~2,000kg의 선재(線材, wire rod)로 변경하여 양단부의 절단으로 버려지는 소재 스크랩(Scrap)이 기존 스크랩량에 비해 5% 이하로 줄어들 수 있도록 하고,

가열 방법을 중유나 가스에서 전기로 변경하여 승온 온도를 정밀하게 조절할 수 있도록 하여 산화 스케일(Scale)량 및 탈탄량을 줄이고, 온도 변화 및 열 팽창 량의 차이가 없어 칫수도 균일하게 작업할 수 있도록 하며, 회수율을 99% 이상으로 올릴 수 있도록 하고, 기계적 성질이 뛰어난 특수 이형봉강을 연속적으로 대량 생산하면서 시간과 비용을 절약하여 제조원가를 낮출 수 있는 열간압연방법을 제공코져 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 이하 첨부되는 도면과 함께 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 전기유도가열을 이용한 이형봉강의 열간압연 방법의 순서도를 나타낸 것이다.

본 발명은 소재 투입 전에 탄소강의 종류와 관리번호의 확인 및 선재(線材, wire rod)의 표면상태 등을 검사하는 소재 검사 공정(S1)과;

검사가 끝난 소재인 선재를 언코일러(Uncoiler)에 적재한 후 소재의 선단부를 코일 오프너(Coil Opener)를 사용하여 투입이 용이하도록 직선으로 편다음 인칭(Inching) 작업으로 전기유도가열장치로 리드(Lead)하는 소재 투입 공정(S2)과;

소재의 온도를 열간압연 공정에 적합하도록 전기유도가열장치에서 1,150℃∼1,250℃로 승온시키는 전기유도가열 공정(S3)과;

원하는 형상이 음각된 수평 압연기와 수직 압연기로 구성되어 소재의 감면량에 따라 압연 롤의 속도가 상호 연동되며 30m/min∼120m/min의 속도로 구동되는 열간압연 공정(S4)과;

압연이 끝난 소재를 절단기에서 수요자가 원하는 일정길이대로 절단하고 냉 각대에 안치하여 500℃ 이하가 되도록 5℃~30℃의 실내온도에서 균일하게 냉각시키는 절단 냉각 공정(S5)과;

절단이 끝난 소재를 교정기를 통과 시켜 1mm/m의 진직도로 교정하는 교정 공정(S6)과;

압연된 제품의 칫수가 기준과의 일치 여부와 표면 결함, 길이, 직진도 등을 검사하는 검사 공정(S7)과;

수요자가 요구하는 중량이나 원하는 방법대로 포장하는 포장 공정(S8)으로 구성되어, 회수율이 높고, 칫수가 균일하며, 기계적 성질이 뛰어난 특수 이형봉강을 연속적으로 대량 생산할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

소재 검사 공정(S1)은 소재 투입 전에 탄소강의 종류와 관리번호(Heat No)의 확인 및 선재(線材, wire rod)의 표면을 검사하는 공정이며, 소재의 재질은 탄소강을 사용한다.

소재 투입 공정(S2)은 검사가 끝난 소재인 선재를 언코일러(Uncoiler)에 적재한 후 소재의 선단부를 코일 오프너(Coil Opener)를 사용하여 투입이 용이하도록 직선으로 편후 인칭(Inching)작업으로 전기유도가열장치로 리드(Lead)하는 공정이다.

전기유도가열 공정(S3)은 투입이 끝난 소재를 가열중 유도코일의 간섭을 받지 않고, 효율이 떨어지지 않도록 내경이 소재 직경 대비 10%∼15% 크게 제작된 전기유도가열장치에 의해 열간압연 적정온도인 1,150℃∼1,250℃로 승온시키는 공정이다.

열간압연 공정(S4)은 1,150℃∼1,250℃로 균일 가열된 소재를 원하는 형상이 음각된 수직, 수평압연기를 4∼5회 통과함에 따라 소재 칫수가 줄어들고, 1회 통과 할 때마다 15∼20% 정도로 단면이 줄어들어 소재의 속도가 빨라지므로 소재의 감면율에 비례하여 롤의 속도가 연동되도록 해야 하며, 고온에서 발생하는 스케일(Scale)은 제품 표면과 롤 수명에 나쁜 영향을 미치므로 고압 수세 디스케일러(Descaler)를 사용하여 스케일을 제거시킬뿐 아니라 소재의 온도도 조정하면서 최종적으로 수요자가 원하는 단면 형상이 이루어 지는 공정이다.

절단 냉각 공정(S5)은 열간압연 공정(S4)에서 열간압연이 완료된 소재가 압연중 냉각되어 900℃∼1,000℃의 온도를 유지한 채 80m/min~120m/min의 속도로 롤을 빠져나오는 것을 수요자가 원하는 일정길이가 되도록 자동 연속 절단한 후, 냉각대에서 냉각이 골고루 이루어지도록 제품 사이 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 것과 고온의 소재가 휘거나 꼬이지 않고 냉각이 진행되도록 톱니식으로 된 냉각대에 안치하여 500℃ 이하가 되도록 5℃~30℃의 실내온도에서 냉각하는 공정이다.

교정 공정(S6)은 열간압연 과정이나 냉각 과정에서 휘어지거나 꼬인 채로 냉각된 소재를 수요자가 요구하는 직진도로 맞추기 위해 교정기를 통과시켜 1mm/m 이내로 교정하는 공정이다.

검사 공정(S7)은 압연, 교정된 제품의 재질, 형상, 칫수, 외관, 절단길이 뿐만아니라 경도, 주문량과 작업량, 포장단위, 포장 방법 등 모든내용이 기준에 적합한지를 검사하는 공정이다.

포장 공정(S8)은 소재가 풀어헤쳐지지 않도록 소재 길이에 따라 Ø5.5mm 와이어(Wire)를 1~1.5m 간격으로 2~3곳을 단단하게 묶은 다음 이송을 위해 운반용 걸이를 소재의 ⅓지점과 ⅔지점 2곳에 묶어서 소재 이동시 균형이 유지될 수 있도록 해야 한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 아래의 표 1과 같이

[표 1] 본 발명과 종래기술의 대비표

구 분	종 래 기 술	본 발 명
1.투입소재 규격 및 명칭	단면규격: 120× 120㎟∼ 160× 160㎟ 길 이: 1m∼2m 명 칭: 빌렛(Billet)	단면규격: Φ25㎜~Φ42㎜ 길 이: 200~400m 명 칭: 선재 (線材:wire rod)
2.단위중량	100kg~200kg	1,500kg~2,000kg
3.가열원료	가스 혹은 중유	전기유도가열
4.가열방법	단속가열	연속가열
5.가열온도	1250℃∼1300℃	1,150℃∼1,250℃
6.표면스케일 및 탈탄량	대량	소량
7.회수율	92~95%	99%이상
8.칫수공차	0.5~0.8	0.04~0.06
9.제조원가	높음	낮음
10.소음, 분진 등의 환경문제	높음	낮음

소재를 100kg∼200kg의 빌렛에서 1,500kg~2,000kg의 선재로 변경하여 양단부의 절단으로 버려지는 소재 스크랩(Scrap)이 기존 스크랩량에 비해 5% 이하로 줄어들 수 있도록 하고, 가열 방법을 중유나 가스에서 전기로 변경하여 승온 온도를 정밀하게 조절할 수 있도록 하여 산화 스케일(Scale)량 및 탈탄량을 줄이고, 온도 변화 및 열 팽창량, 고온강도의 차이가 없어 칫수도 균일하게 작업할 수 있도록 하며, 회수율을 99% 이상으로 올릴 수 있도록 하고, 기계적 성질이 뛰어난 특수 이형봉강을 연속적으로 대량 생산하면서 시간과 비용을 절약하여 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소재 투입 전에 탄소강의 종류와 관리번호의 확인 및 선재 표면을 검사하는 소재 검사 공정(S1)과;

   검사가 끝난 선재를 언코일러에 적재한 후 소재의 선단부를 코일 오프너를 사용하여 투입이 용이하도록 직선으로 편 후 인칭작업으로 전기유도가열 장치로 리드(Lead)하는 소재 투입 공정(S2)과;

   소재의 온도를 열간압연 공정에 적합하도록 1,150℃∼1,250℃로 승온시키는 전기유도가열 공정(S3)과;

   원하는 형상이 음각된 수평 압연기와 수직 압연기로 구성되어 소재의 감면량에 따라 압연 롤의 속도가 상호 연동되며 30m/min∼120m/min의 속도로 구동되는 열간압연 공정(S4)과;

   압연이 끝난 소재를 절단기에서 수요자가 원하는 일정길이대로 절단하고 냉각대에 안치하여 500℃ 이하가 되도록 5℃~30℃의 실내온도에서 균일하게 냉각시키는 절단 냉각 공정(S5)과;

   절단이 끝난 소재를 교정기를 통과 시켜 1mm/m의 진직도로 교정하는 교정 공정(S6)과;

   압연된 제품의 칫수가 기준과의 일치 여부와 표면 결함, 길이, 직진도를 검사하는 검사 공정(S7)과;

   수요자가 요구하는 중량이나 원하는 방법대로 포장하는 포장 공정(S8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기유도가열을 이용한 이형강봉의 열간압연 방법.

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