KR100847030B1 - 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법 - Google Patents

선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100847030B1
KR100847030B1 KR1020020025089A KR20020025089A KR100847030B1 KR 100847030 B1 KR100847030 B1 KR 100847030B1 KR 1020020025089 A KR1020020025089 A KR 1020020025089A KR 20020025089 A KR20020025089 A KR 20020025089A KR 100847030 B1 KR100847030 B1 KR 100847030B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roller
cooling
wire
wire rod
linear
Prior art date
Application number
KR1020020025089A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030086878A (ko
Inventor
장광훈
이용덕
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020020025089A priority Critical patent/KR100847030B1/ko
Publication of KR20030086878A publication Critical patent/KR20030086878A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100847030B1 publication Critical patent/KR100847030B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B43/00—Cooling beds, whether stationary or moving; Means specially associated with cooling beds, e.g. for braking work or for transferring it to or from the bed
    • B21B43/04—Cooling beds comprising rolls or worms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/008—Rollers for roller conveyors

Abstract

본 발명은 스텔모어 냉각설비 중 각 롤러의 선재 코일 접촉부의 직선 선속도를 변화시켜 선재를 균일하게 냉각시키는 장치 및 그 냉각 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러와, 일측단에 제1 롤러보다 직경이 크고 이(teeth)의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러를 포함하는 컨베이어를 사용하여 선재를 균일하게 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명을 통하여 선재 코일을 냉각함으로써 인장강도 및 인장강도편차가 향상된 선재 코일을 제조할 수 있다.
스텔모어 냉각설비, 롤러, 스프로켓휠, 선재 코일, 직선 선속도

Description

선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법 {DEVICE FOR COOLING WIRES UNIFORMLY AND THE METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 개략적인 폭방향 단면도이다.
도 2의 (A)는 본 발명에 따른 롤러 구동부에 사용하는 스프로켓의 정면도이고, 도 2의 (B)는 그 측면 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부를 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 종래의 스텔모어 냉각설비의 개략적인 폭방향 단면도이다.
도 5는 열간 압연 선재의 제조 라인을 도시한 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10. 가열로 20. 압연기
30. 냉각장치 40. 권취기
50. 스텔모어 냉각설비 51. 롤러
52, 58. 내측 스프로켓휠 53, 59. 외측 스프로켓휠
54. 구동모터 55. 구동휠
56. 메인체인 57. 연결체인
63. 송풍기
본 발명은 선재 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선재 제조 공정중에 선재를 균일하게 냉각시키는 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법에 관한 것이다.
선재는 신축성 가공에 의하여 각종 선을 제조하는 소재의 환봉을 말하며, 열간 압연으로 직경 5.5mm~20mm 크기로 제조된 후 코일 형태로 시판되고 있다. 이러한 선재를 제조하는 경우, 선재의 냉각 방법으로 종래에는 온수법 또는 DLP법을 이용하였으나, 최근에는 스텔모어 냉각설비를 이용한 방법이 많이 채용되고 있다. 스텔모어 냉각 설비는 1964년 캐나다의 스텔코(Stelco)사와 모르간(Morgan)사에 의하여 공동 개발된 것으로서 현재 전세계에서 많이 채용되고 있다.
도 4는 이러한 스텔모어 냉각설비(50)의 폭방향 단면도를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 스텔모어 냉각설비(50)는 롤러(51)로 선재 코일을 이송하면서 하부의 송풍기(63)로부터 강제로 에어를 상부로 송풍하여 선재 코일을 냉각시킨다.
선재 냉각에 있어서는 먼저 단면이 원형이 되도록 열간 압연된 선재를 권취기인 레잉 헤드(laying head)를 사용하여 직선 형태에서 코일 형태로 변형시킨다. 이러한 공정을 거친 선재를 냉각하기 위한 스텔모어 냉각설비는 롤러에 낙하된 선재를 집적기 쪽으로 이송하면서 롤러 하부에 설치한 송풍기로부터 공기를 강제로 불어 넣어 롤러 상에서 이송되는 선재를 강제 냉각시키는 장치이다.
도 5는 이러한 선재 냉각에 쓰이는 선재 제조 라인을 나타내고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 선재 제조용 장치는 빌릿(billet)을 가열하기 위한 가열로(10), 가열한 빌릿을 열간 압연하기 위한 압연기(20), 열간 압연된 빌릿을 냉각하기 위한 수냉장치(30), 수냉장치(30) 후단에 연결되어 선재를 권취하기 위한 권취기(40), 그리고 권취된 선재를 냉각시키면서 이송하기 위한 스텔모어 냉각설비(50)를 포함한다.
도 5의 선재 제조용 장치에서의 선재 제조는 다음과 같은 공정으로 이루어진다. 먼저 빌릿(billet)은 가열로에서 일정 온도까지 가열된다. 일정한 온도로 가열된 빌릿이 이송되어 다수의 압연기(20), 예를 들면 사상 블럭 밀(block mill)로 열간 압연되고, 다수의 냉각장치(30)로 냉각되는 공정을 반복하면서 그 직경이 점차 감소되어 적당한 직경인 5.5~20.0mm로 가공 완성된다. 이와 같이 가공 완성된 선재는 열간 압연 설비 후단에 있는 권취기(40)를 거치면서 직선 형태에서 비동심 코일 형태로 변형된 후, 스텔모어 냉각설비(50)의 롤러상에 적치된 상태로 이송된다. 비동심 코일 형태로 변형된 선재는 롤러로 이루어진 컨베이어 상에서 이송되면서 컨베이어 하단에 설치된 강제 송풍 장치의 송풍기로 강제 냉각된다. 선재는 이와 같은 냉각 공정을 거치면서 수요자측에서 원하는 인장강도(tensile strength)와 인장강도편차(tensile strength devation)를 확보할 수 있다.
도 5의 스텔모어 냉각 설비(50)에 나타낸 바와 같이, 코일은 권취기(40)로부터 스텔모어 냉각 설비(50)의 컨베이어상에 낙하되어 이송되면서 냉각된다. 이 경우, 고온의 선재는 약 1070mm 직경의 동심원을 그리면서 컨베이어로 낙하되기 때문 에 컨베이어 상에는 선재 코일 중 겹침 밀도가 높은 부분인 양측면부와 상대적으로 겹침 밀도가 낮은 부분인 중심부가 상존한다. 이 상태에서 컨베이어 하부로부터 강제로 공기를 송풍하여 선재를 냉각시키면, 선재의 냉각 온도 편차가 그 겹침 밀도차에 비례하여 커지는 문제점이 발생한다. 이와 같은 문제점은 탄소 함량이 높은 강종인 고탄소강 선재를 생산하는 경우에 더욱 심각하다. 특히 강제 공기에 의한 선재 냉각시 겹침 밀도차에서 발생하는 냉각 온도 편차로 인하여 조직이 균질화되지 못하는 경우, 수요자측에서 가공시 인장강도편차가 커져서 단선이 발생하는 문제점이 있다.또한 1990년 이후로 수요자들은, 수요자측에서 실시하는 1차 열처리 공정인 연욕(lead patenting) 공정을 생략할 수 있고, 선재를 신선(drawing)하는 경우 인장강도편차를 최대한으로 줄일 수 있는 고강도 고인성의 특성을 지닌 제품을 요구하고 있으므로, 이러한 제품의 상용화가 보편화되는 추세이다.
전술한 문제점을 해결하고 수요자측의 요구를 충족시키기 위하여 선재 냉각시 냉각 온도를 균일하게 함으로써 선재 조직을 균질화하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
이처럼 인장강도를 높이면서 인장강도편차를 최소화하기 위한 방법의 하나로서 체인 이송 방법이 있다. 체인 이송 방법은 선재를 권취하여 스텔모어 냉각설비의 냉각 구간내에 떨어뜨리는 경우, 형상을 그대로 유지하면서 냉각하는 방법으로서 에를 들면, KKP(Kobe Kakogawa Patenting) 냉각 방법이 개발되었다. 이 방법은 스텔모어 냉각설비에서 강제로 공기를 토출하는 에어슬릿(air slit)의 크기 및 방향을 서로 다르게 설치함으로써, 선재 코일의 겹침 밀도가 높은 부분과 낮은 부분 에 가해지는 에어의 양과 속도를 다르게 한 것이다.
이 방법은 선재 코일간의 겹침 밀도차에서 발생하는 냉각온도편차 및 인장강도편차를 최소화하여 선재를 수요자측에 공급할 수 있지만, 기존의 스텔모어 냉각설비의 노즐을 개조해야 하므로 초기 투자 비용이 많이 드는 단점이 있다.
또한 이 방법은 선재를 이송시 중간에 선재를 지지해 주는 캐쳐(catcher)가 장착되어 있어, 이송되는 선재를 초기에 정확히 잡아서 이송시키므로 인위적으로 선재의 겹침 밀도를 분산시켜 냉각 온도 편차를 제어할 수 없다. 따라서 권취기에서 선재를 낙하시키는 경우, 필연적으로 발생하는 겹침 밀도를 초기에 분산시켜야 하는 문제점이 있다. 이에 대한 해결책으로 선재가 권취기로부터 낙하함과 동시에 강제 송풍이 이루어지는 노즐 슬릿의 방향 및 이에 따른 송풍량을 선재 겹침 밀도가 높은 구간과 상대적으로 낮은 구간으로 분류하여 강제 냉각을 실시하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이 경우에도 역시 고온의 선재가 체인 캐쳐에 끼일 수 있고, 노즐 슬릿의 설계에 따른 송풍량 패턴의 설정을 좀더 최적화해야 하는 문제점이 있다.
인장강도편차를 최소화하기 위한 또다른 방법으로는 권취하여 낙하하는 선재의 집적 밀도 변화를 롤러의 속도로 변화시킬 수 있는 방식인 테이블 롤러 방식이 있다. 이 방식에서는 권취기로부터 동심원 상태로 선재를 형성하여 스텔모어 냉각설비의 테이블 롤러에 낙하 이송시, 고온의 선재 접촉에 의하여 테이블 롤러의 편마모 및 미끄러짐에 따른 선재의 겹침 밀도차가 심하다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 냉각 구간을 몇 개로 나누어 각 구간별로 회전 속도차를 발생시킴으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하지만, 선재의 겹침밀도를 그리 크게 개선하지는 못하고 있다.
또다른 방법으로는 한국 공개특허공보 제1991-0001075호에 기재된 바와 같이, 선재를 냉각시 지그재그 형태로 이송하는 방법이 있다. 이 방법에서 사용되는 미국의 모르간(Morgan)사에서 개발한 사이드 가이드 롤러는, 링형의 선재 부위별 냉각온도편차를 감소시킬 목적으로 스텔모어 냉각설비의 측벽에 일정한 길이의 대칭 방향으로 설치되어 선재를 인위적으로 지그재그 이송시키는 역할을 담당한다. 즉, 이 방법에 따른 장치는 사이드 가이드 롤러를 선재 코일과 강제로 접촉시킴으로써 선재 코일의 진행을 좌우로 분산시킨다. 이와 동시에 겹침 밀도가 상대적으로 높은 양측면부 및 선재 코일간의 간격을 넓힘으로써, 강제 송풍량을 균일하게 하여 선재 코일의 부위별 냉각을 균일하게 유도한다.
이러한 방법을 사용하는 경우, 냉각온도편차를 저감시키는 데 약간의 효과가 있을 수 있지만, 장시간 사용에 따른 다중형 사이드 가이드 롤러와 선재 코일간의 접촉으로 인하여 가이드 몸체에 열적 마모가 일어나고, 선재 코일과의 접촉으로 긁힌 홈이 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선재가 이송되는 스텔모어 냉각설비의 컨베이어를 이루는 롤러의 직선 선속도를 변화시켜 고온의 선재를 냉각함으로써 선재를 균일하게 냉각하기 위한 것이다.
본 발명은 선재 코일과 접촉하는 부위에서 롤러의 직선 선속도를 변화시킴으 로써, 선재 코일의 겹침 밀도차에 기인하여 발생하는 선재의 부위별 냉각온도편차를 감소시켜 선재를 균일하게 냉각하기 위한 것이다.
본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 스텔모어 냉각설비의 롤러 중 특정 롤러의 직선 선속도를 상대적으로 다르게 하여 롤러상에 적치된 선재를 분산시켜 겹침 밀도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 선재 균일 냉각 장치의 스텔모어 냉각설비는, 선재를 적치하여 이송하는 특정 롤러의 구동부에 직경과 이(teeth)의 개수를 서로 상이하게 지닌 스프로켓휠을 설치한 것을 특징으로 한다. 특정 롤러의 선속도를 변화시킴으로써, 선재 코일 이송시 롤러의 직선 선속도 변화에 따라 선재 코일의 폭방향 겹침 밀도를 낮춘다.
선재를 열간 압연하여 권취한 후 균일하게 냉각하는 방법을 제공한다. 선재의 균일 냉각 방법은 권취기로 권취한 열간 압연 선재를 폭방향으로 연속 배열된 다수의 롤러로 이루어진 컨베이어 위에 떨어뜨려 놓는 단계, 다수의 롤러가 동일 회전 방향으로 구동되고, 이송 속도를 변화시키면서 열간 압연 선재를 이송하는 단계 및 이송 단계 중에 하부로부터의 강제 송풍으로 열간 압연 선재를 냉각시키는 단계를 포함한다. 전술한 이송 단계는 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러와, 일측단에 제1 롤러보다 직경이 크고 이의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러를 포함하는 컨베이어에 의하여 이루어진다.
또한, 선재를 열간 압연하여 권취한 후 균일하게 냉각하는 장치를 제공한다. 선재의 균일 냉각 장치는 폭방향으로 연속 배열되어 선재를 이송하며, 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러 및 폭방향으로 연속 배열되어 선재를 이송하며, 일측단에 제1 롤러보다 직경이 크고 이(teeth)의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러를 포함한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
삭제
삭제
삭제
도 1은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 개략적인 폭방향 단면도를 나타낸다. 본 발명의 스텔모어 냉각설비는 도 1의 좌측부에 나타낸 바와 같이, 롤러(51)의 구동부에 그 특징이 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 선재 코일은 롤러(51)의 구동에 의하여 양측에 배열된 베이스(61) 상에 위치한 측벽(62)을 따라 이송되면서 송풍기(63)의 강제 송풍에 의하여 냉각된다. 여기서 롤러(51)의 축은 필로우 베어링(60)에 의하여 지지되며, 그 축의 한쪽단에는 외측 스프로켓(53) 및 내측 스프로켓(52)이 구비되어 있다.
도 2의 (A) 및 (B)는 본 발명에서 사용하는 스프로켓휠의 정면도 및 측면 단면도를 각각 나타낸다. 본 발명의 스프로켓휠은 도 2에 나타낸 바와 같이, 몸체(501)와 이(teeth) 부분(502)으로 나누어지며, 몸체(501)의 중심부는 롤러(51)에 장착되고, 롤러(51)의 주위에 부착된 이(502)는 체인과 맞물려 스프로켓휠을 회전시키는 역할을 한다. 도 2의 (B)는 롤러(51)의 몸체(501)를 해칭하여 이(502)와 구분하였다.
본 발명에서는 이러한 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 롤러마다 다르게 함으로써 선재 코일과 접촉하는 부위의 각 롤러의 직선 선속도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치의 롤러 구동부의 동작 원리를 나타낸 부분 사시도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 롤러 구동부는 폭방향으로 연속 배열되어 선재를 이송하는 다수의 롤러(51), 각 롤러(51)의 한쪽단에 설치된 내측 스프로켓휠(52, 58) 및 외측 스프로켓휠(53, 59), 메인체인(56)과 연결된 구동휠(55)을 구비한 구동 모터(54), 메인체인(56), 및 연결체인(57)으로 이루어진다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 컨베이어를 이루는 다수의 롤러(51)는 한쪽단에 2개의 스프로켓휠이 부착되어 있고, 이웃하는 롤러와 연결체인(57)을 매개로 하여 동력이 전달되는 구조로 되어 있다. 이러한 동력의 전달을 위해서 메인체인(56)과 연결된 구동 모터(54)를 사용한다.
여기서 선재 코일과 접촉하는 컨베이어를 이루는 롤러(51)는 구동측(drive side)과 운동측(work side)으로 이루어지며, 내측 스프로켓휠(52, 58) 및 외측 스프로켓휠(53, 59)이 각각 번갈아가며 그 역할을 담당한다. 구동 모터(54)의 구동 휠(55)은 메인체인(56)을 매개로 하여 이웃하는 롤러의 한쪽단에 설치된 내측 스프로켓휠(52)을 회전시킨다. 또한 각 롤러(51)들은 그 한쪽단에 부착된 내측 스프로켓휠(52, 58) 및 외측 스프로켓휠(53, 59)에 연결체인(57)을 설치함으로써 회전 구동된다. 특히 본 발명에서는 롤러의 직선 선속도를 변화시키기 위하여, 도 3의 좌측부에 나타낸 바와 같이, 특정 롤러의 내측 스프로켓휠(58) 및 외측 스프로켓휠(59)의 직경 및 이의 수를 일반 롤러의 것보다 크게 하고 있다. 이처럼 선재 코일과 접촉하는 특정 롤러의 직선 선속도를 변화시킴으로써 본 발명을 목적을 달성할 수 있다.
또한 본 발명에서는 하나의 구동모터(54)를 사용하여 컨베이어를 이루는 모든 롤러(51)들을 연결할 수도 있고, 여러 개의 구동모터(54)를 사용하여 몇 개의 롤러(51)를 한 단위로 그룹화하여 구동할 수도 있다. 이처럼 선재 코일과 접촉하는 특정 롤러의 직선 선속도를 변화시킴으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
또한 본 발명에서는 하나의 구동모터(54)를 사용하여 컨베이어를 이루는 모든 롤러(51)들을 연결할 수도 있고, 여러 개의 구동모터(54)를 사용하여 몇 개의 롤러(51)를 한 단위로 그룹화하여 구동할 수도 있다.
전술한 도 1 내지 도 3을 기초로 하여, 다음에서는 본 발명의 특징인 롤러의 선속도를 변화시키는 원리에 대하여 설명한다.
본 발명의 스텔모어 냉각설비는, 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 다르게 한 특정 롤러를 설치함으로써, 선재 코일과 접촉하는 롤러의 선속도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
스텔모어 냉각설비의 컨베이어를 이루는 롤러상의 선재 코일의 직선 선속도는 다음의 수학식 1에 따라 변화하며, 이는 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수에 의존한다.
Figure 112002013961219-pat00001
여기서, V는 선재 코일과 접촉하는 롤러의 직선 선속도, ω는 스프로켓휠의 각속도, D는 스프로켓휠의 직경(=2r), n은 롤러의 분당 회전수이다.
전술한 수학식 1에서 공칭능력을 나타내는 롤러의 최대 속도(Vmax)를 1.5m/sec로 고정하는 경우, 스프로켓휠의 직경 변화에 따라 롤러의 분당 회전수(n)가 변화한다. 이 경우 수학식 1을 변형하여 롤러의 분당 회전수(n)를 구하는 식을 다음의 수학식 2에 나타낸다.
Figure 112002013961219-pat00002
여기서 Vmax는 롤러의 최대 속도로 1.5m/s로 고정되어 있다.
이와 같은 수학식 2에 따라 스프로켓휠의 직경을 변화시, 스프로켓휠의 분당 회전수가 변하므로, 롤러에 접촉하는 선재 코일의 직선 선속도도 이에 따라 변한다. 따라서 이러한 직선 선속도를 적절하게 변화시킴으로써 본 발명의 목적을 달 성할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 일부 롤러에 장착된 스프로켓휠의 직경(D) 및 이의 수를 크게 하여 일부 롤러의 분당 회전수(n)를 감소시킨다. 이에 따라 일부 롤러의 직선 선속도(V)도 감소하므로, 냉각 과정중에 전체 롤러의 직선 선속도에 변화를 줄 수 있어서 롤러 위에 놓여서 이송되는 선재 코일의 겹침 밀도를 좀더 낮출 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 전술한 방법에 따라 선재 코일의 직선 선속도를 변화시키는 바람직한 실시예를 종래 기술과의 비교를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 이하에 서술하는 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 예시를 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 다음의 표 1에 나타낸 조성의 고탄소강 선재(JIS SWRH72B)를 연속 주조한 빌렛을 열간 압연하여 직경 5.5mm로 만든 후 800~850℃의 냉각개시 온도범위까지 냉각하였다. 표 1의 조성은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이러한 조성에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 냉각한 직선형 선재를 권취기를 통해 동심원 형태의 코일로 권취한 후, 스텔모어 냉각설비의 컨베이어상에서 이송하면서 냉각 변태가 종료되는 500℃까지 강제 송풍에 의한 강제 냉각을 실시하였다.
Figure 112002013961219-pat00003
본 발명의 바람직한 실시예에서는 선재 겹침 밀도를 더욱 낮추기 위하여 각 그룹마다 45개의 롤러에 대하여 동일한 구동모터를 사용하고, 특정 롤러의 스프로켓휠의 직경과 이의 개수 변화에 따라 선재 코일과 접촉하는 롤러의 직선 선속도를 변화시켰다.
또한 스텔모어 냉각설비의 컨베이어에서, 본 발명에 따른 스프로켓휠이 장착된 롤러의 설치 구간은 냉각 변태가 진행되는 3.8미터에서 21미터 구간으로 설정하였다. 선재 코일이 권취기에서 낙하될 때 고온의 선재 전단부가 롤러 사이에 끼여 진행하지 못하는 것을 방지하기 위하여 롤러 사이를 사각 평판으로 막는다. 따라서 이 구역에서는 강제 송풍에 따른 냉각이 이루어질 수 없으므로 변태가 진행되는 지점을 3.8미터에서부터 설정하였다.
또한 강제 송풍으로 오스테나이트 조직으로부터 선재의 변태가 이루어지는 온도는 약 850℃ 정도이고 마르텐사이트 조직이 나타나 변태가 종료되는 온도는 약 500℃ 정도로 약 350℃ 내외의 범위에서 변태가 시작 및 종료되고, 이 경우 스텔모어 냉각설비의 롤러 속도는 평균적으로 약 1.0m/sec이고 냉각 속도는 약 17℃/sec 이므로, 변태 종료 지점을 약 21미터로 설정하였다. 이러한 조건하에 다음과 같이 직경 및 이의 개수가 다른 3가지 유형의 스프로켓휠을 사용한 스텔모어 냉각설비를 종래에 사용하던 스프로켓휠만을 설치한 스텔모어 냉각설비와 비교하였다. 본 발명의 실시예에서의 스프로켓휠의 크기는 롤러의 직선 선속도에 변화를 주기 위해서 되도록이면 크게 하되, 이웃하는 스프로켓휠 및 하부의 베이스(61)와 접촉하지 않도록 정하였다.
롤러간의 간격이 200mm이므로, 직선 선속도의 변화를 관찰하기 위해서는 최소한 5개 이상의 롤러를 설치해야 한다. 따라서 롤러 5개당 1개의 변형된 스프로켓휠을 설치함으로써, 즉 약 1미터에 하나씩 변화된 스프로켓휠을 설치하여 실험을 실시하였다. 변형된 스프로켓휠 이외에는 비교예에서 사용된 스프로켓휠을 사용하였다. 비교예는 종래 기술로서 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스포로켓휠만을 사용한 롤러에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 선제 코일의 인장강도 특성은 각 실시예에서 실시한 3개의 선재 코일 중 하나를 샘플링하고, 이 코일을 8등분하여 각 부위별로 인장강도 및 인장강도편차를 평균하여 구하였다.
제1 실시예
본 발명의 제1 실시예에서는 전술한 조건하에 직경이 168mm, 이의 개수가 26개인 스프로켓휠을 부착한 특정 롤러를 사용하여, 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스포로켓휠만을 부착한 롤러만을 사용한 비교예와 비교하였다. 그 결과를 다음의 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예에서 특정 롤러의 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 다르게 하는 경우, 선재 코일간의 간격이 비교예에 비하여 3mm 정도 늘어나므로, 상대적으로 선재의 겹침밀도가 작아진다. 따라서 선재 코일의 분산이 좋아져서 균일하게 선재 코일을 냉각시킬 수 있다. 그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이 비교예에 비하여 인장강도가 증가하고 인장강도편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 인장강도 및 인장강도편차의 평균치를 기준으로 제1 실시예에서 인장강도는 약 3.45% 증가하였고, 인장강도편차는 약 11.14% 감소하였다.
제2 실시예
본 발명의 제2 실시예에서는 전술한 조건하에 직경이 174mm, 이의 개수가 27개인 스프로켓휠을 부착한 특정 롤러를 사용하여, 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스포로켓휠만을 부착한 롤러를 사용한 비교예와 비교하였다. 그 결과를 다음의 표 3에 나타낸다.
Figure 112002013961219-pat00005
표 3에 나타낸 바와 같이, 제2실시예에서 특정 롤러의 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 다르게 하는 경우, 선재 코일간의 간격이 비교예에 비하여 6mm 정도 늘어나므로, 상대적으로 선재의 겹침밀도가 작아진다. 따라서 선재 코일의 분산이 좋아져서 균일하게 선재 코일을 냉각시킬 수 있다. 그 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이 비교예에 비하여 인장강도가 증가하고 인장강도편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 인장강도 및 인장강도편차의 평균치를 기준으로 제2 실시예에서 인장강도는 약 3.94% 증가하였고, 인장강도편차는 약 11.83% 감소하였다.
제3 실시예
본 발명의 제3 실시예에서는 전술한 조건하에 직경이 180mm, 이의 개수가 28개인 스프로켓휠을 부착한 특정 롤러를 사용하여, 직경이 162mm, 이의 개수가 25개인 스포로켓휠만을 부착한 롤러를 사용한 비교예와 비교하였다. 그 결과를 다음의 표 4에 나타낸다.
Figure 112002013961219-pat00006
표 4에 나타낸 바와 같이, 제3 실시예에서 롤러에 부착한 스프로켓휠의 직경 및 이의 개수를 다르게 하는 경우, 선재 코일간의 간격이 비교예에 비하여 8mm 정도 늘어나므로, 상대적으로 선재의 겹침밀도가 작아진다. 따라서 선재 코일의 분 산이 좋아져서 균일하게 냉각시킬 수 있다. 그 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 비교예에 비하여 인장강도가 증가하고 인장강도편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 인장강도 및 인장강도편차의 평균치를 기준으로 제3 실시예에서 인장강도는 약 5.05% 증가하였고, 인장강도편차는 약 11.83% 감소하였다.
전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 스프로켓휠의 사양과 직선 선속도와의 관계는 앞서의 수학식 1 및 수학식 2로부터 설명할 수 있다. 즉, 스프로켓휠의 직경이 커지면, 최대 속도(Vmax)는 일정하므로 회전수는 적어진다. 또한 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 직선 선속도(V)는 롤러의 분당 회전수(n)에 비례하는 데, 롤러의 분당 회전수(n)가 커지므로, 직선 선속도(V)도 이에 비례하여 커지게 된다. 반대로 롤러의 분당 회전수(n)가 작아지면, 직선 선속도(V)도 이에 비례하여 작아진다.
그 결과, 스텔모어 냉각설비의 컨베이어를 이루는 각 롤러간의 직선 선속도 변화가 커지게 되어 선재 부위별 겹침 밀도가 작아진다. 따라서 선재 부위별 겹침 밀도가 작아지므로, 송풍량을 동일하게 하더라도 선재 부위별 냉각온도편차 및 인장강도편차를 최소화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법에 따르면, 선재의 겹침 밀도를 인위적으로 작게할 수 있다. 따라서 이에 따른 선재 코일의 부분별 냉각온도편차를 저감시켜 선재를 균일하게 냉각시킬 수 있으므로 인장강도 및 인장강도편차를 포함하여 선재의 품질이 향상된다.
또한, 본 발명은 스텔모어 냉각설비 구조를 변형하여 간단히 설치 및 사용할 수 있어서 초기 투자비를 줄여 생산비를 낮추는 이점이 있다. 특히 본 발명을 선재 냉각에 따른 조직 변태가 진행되는 구간에 적용하면 더욱 좋은 결과가 얻어진다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (3)

  1. 선재를 열간 압연하여 권취한 후 균일하게 냉각하는 방법으로서,
    권취기로 권취한 열간 압연 선재를 폭방향으로 연속 배열된 다수의 롤러로 이루어진 컨베이어 위에 적치하는 단계,
    상기 다수의 롤러가 동일 회전 방향으로 구동되고, 이송 속도를 변화시키면서 상기 열간 압연 선재를 이송하는 단계, 및
    상기 이송 단계 중에 하부로부터의 강제 송풍으로 상기 열간 압연 선재를 냉각시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 이송 단계는 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러와, 일측단에 상기 제1 롤러보다 직경이 크고 이(teeth)의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 상기 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러를 포함하는 상기 컨베이어에 의하여 이루어지는 선재 균일 냉각 방법.
  2. 선재를 열간 압연하여 권취한 후 균일하게 냉각하는 장치로서,
    폭방향으로 연속 배열되어 상기 선재를 이송하며, 일측단에 동일한 크기의 스프로켓을 구비하여 동일한 직선 선속도로 구동되는 다수의 제1 롤러, 및
    폭방향으로 연속 배열되어 상기 선재를 이송하며, 일측단에 상기 제1 롤러보다 직경이 크고 이(teeth)의 개수가 많은 스프로켓을 구비하여 상기 제1 롤러와 다른 직선 선속도로 구동되는 일부의 제2 롤러
    를 포함하는 선재 균일 냉각 장치.
  3. 삭제
KR1020020025089A 2002-05-07 2002-05-07 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법 KR100847030B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020025089A KR100847030B1 (ko) 2002-05-07 2002-05-07 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020025089A KR100847030B1 (ko) 2002-05-07 2002-05-07 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030086878A KR20030086878A (ko) 2003-11-12
KR100847030B1 true KR100847030B1 (ko) 2008-07-17

Family

ID=32381874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020025089A KR100847030B1 (ko) 2002-05-07 2002-05-07 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100847030B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271997B1 (ko) 2010-11-29 2013-06-05 주식회사 포스코 선재코일 냉각 장치 및 방법
KR20200062952A (ko) 2018-11-27 2020-06-04 주식회사 포스코 선재 온도편차 감소장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100767987B1 (ko) * 2005-09-20 2007-10-18 세원섬유(주) 편심된 롤러를 구비한 블라스트기
CN104001741B (zh) * 2014-04-29 2016-03-30 张家港联峰钢铁研究所有限公司 一种小规格高Cr的82B盘条轧后控制冷却方法
CN104056862A (zh) * 2014-07-07 2014-09-24 首钢总公司 一种减小规定非比例延伸强度波动的控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5598410U (ko) * 1978-12-25 1980-07-09
JPS5671313U (ko) * 1979-10-30 1981-06-12
JPS59113918A (ja) * 1982-12-21 1984-06-30 Nippon Steel Corp リング状線材のコンベア搬送における衝風冷却装置
KR20010035574A (ko) * 1999-10-01 2001-05-07 이구택 선재제조설비의 선재 냉각장치
KR20030042961A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 주식회사 포스코 고탄소강 선재 균일 냉각 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5598410U (ko) * 1978-12-25 1980-07-09
JPS5671313U (ko) * 1979-10-30 1981-06-12
JPS59113918A (ja) * 1982-12-21 1984-06-30 Nippon Steel Corp リング状線材のコンベア搬送における衝風冷却装置
KR20010035574A (ko) * 1999-10-01 2001-05-07 이구택 선재제조설비의 선재 냉각장치
KR20030042961A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 주식회사 포스코 고탄소강 선재 균일 냉각 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271997B1 (ko) 2010-11-29 2013-06-05 주식회사 포스코 선재코일 냉각 장치 및 방법
KR20200062952A (ko) 2018-11-27 2020-06-04 주식회사 포스코 선재 온도편차 감소장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030086878A (ko) 2003-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100815922B1 (ko) 선재의 균일 냉각을 위한 선재 냉각 장치의 롤러 배열방법
KR100847030B1 (ko) 선재 균일 냉각 장치 및 균일 냉각 방법
US4468262A (en) Method of cooling hot-rolled wire rods
US4375884A (en) Apparatus for the controlled cooling of wire rod from its rolling temperature
EP0110652B1 (en) Apparatus and methods for rolling and treating steel rod
JP6098773B2 (ja) 鋼管の焼入れ方法、鋼管の焼入れ装置、鋼管の製造方法および鋼管の製造設備
US4397449A (en) Apparatus for cooling hot-rolled wire rods
KR101795966B1 (ko) 선재코일 냉각장치
KR101242956B1 (ko) 다단 송풍형 선재코일 냉각장치
KR101259243B1 (ko) 선재코일 냉각장치
KR101299738B1 (ko) 선재코일의 균일 냉각 시스템
KR100530331B1 (ko) 고탄소강 선재 균일 냉각 제조 방법
KR20050067849A (ko) 열간압연선재의 균일냉각장치 및 그 방법
KR20120010751A (ko) 선재코일 냉각장치
KR20120058260A (ko) 속도 가변형 선재코일 냉각 장치 및 방법
JPS5937296Y2 (ja) コイル状熱間圧延線材の冷却搬送装置
KR100376511B1 (ko) 선재제조설비의 선재냉각장치
KR101299815B1 (ko) 선재코일의 균일 냉각방법 및 그 시스템
KR100913152B1 (ko) 선재냉각용 편심구동형 컨베이어장치
KR20040013963A (ko) 코일형 선재의 균일 냉각 장치
JPS6115931B2 (ko)
KR200295763Y1 (ko) 고온선재의 공냉장치
KR101253827B1 (ko) 선재코일 냉각 방법 및 장치
KR101091452B1 (ko) 이송선재의 온도편차가 적은 선재 이송장치
JPS625764Y2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130531

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140710

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150518

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee