KR101064173B1 - Ｔ형강 열간 압연 라인의 냉각 장치, ｔ형강의 제조 설비 및, 제조 방법 - Google Patents

Abstract

플랜지와 웹과의 온도차에 의해 발생하는 냉각 휨을 최대한 작게 할 수 있는 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치(8)로서, 단면(斷面) 대략 T자형의 웹(21) 및 플랜지(22)로 이루어지는 피(被)압연재(H)의 플랜지 외면을 수냉에 의해 냉각하는 외면 수냉 노즐(8a) 및/또는 피압연재의 플랜지 내면을 수냉에 의해 냉각하는 내면 수냉 노즐을 구비하고 있다. 외면 수냉 노즐 및/또는 상기 내면 수냉 노즐은, 피압연재의 웹이 피압연재를 반송하는 롤러 테이블(13)에 대하여 대략 수평의 상태로부터 웹의 선단(先端)과 플랜지 하단(下端)이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에, 웹의 어느 경사 상태에 있어서도, 플랜지의 외면 및/또는 내면을 향하여 주수(注水) 가능한 위치 및 방향에 설치되어 있다.

Description

Ｔ형강 열간 압연 라인의 냉각 장치, Ｔ형강의 제조 설비 및, 제조 방법 {COOLING DEVICE IN T-BAR HOT-ROLLING LINE, AND T-BAR MANUFACTURING FACILITY AND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 열간 압연에 의해 T형강(T-bar)을 제조할 때의 냉각 장치, 제조 설비 및, 제조 방법에 관한 것이다.

도 11에 T형강의 단면 형상을 나타낸다. T형강(20)은, 웹(web; 21)과 플랜지(flange; 22)로 이루어지는 단면이 T자 형상의 형강으로, 조선이나 교량 등의 분야에서 널리 사용된다. T형강은, 그의 용도나 사용 조건, 사용 개소 등에 따라 여러가지 치수의 제품이 제조되고 있다. 통상 사용되는 T형강(20)의 치수는, 웹 높이: 200∼1000㎜ 정도, 웹 두께: 8∼25㎜ 정도, 웹 내법치수: 190∼980㎜ 정도, 플랜지 폭: 80∼400㎜ 정도, 플랜지 두께: 12∼40㎜ 정도이다. 더욱이, 조선용으로서 이용되는 T형강(20)의 경우에, 웹 높이는 플랜지 폭의 2배 이상인 것이 많다.

T형강(20)은 웹(21)과 플랜지(22)를 용접하여 제조되는 것이 일반적이지만, 열간 압연으로 일체 성형하는 기술도 제안되고 있다.

예를 들면, 웹 두께, 플랜지 두께, 웹 높이 및, 플랜지 폭이 여러 가지 치수의 T형강을 효율 좋게 열간 압연으로 제조하기 위해, 유니버셜 압연기(universal mill)를 중간 압연 공정과 마무리 압연 공정에 1기씩 배치한 열간 압연 설비가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 도 12에 열간 압연 설비의 일 예를 나타낸다.

이 열간 압연 설비(101)는, 가열로(도시하지 않음)로부터 반출된 소재강편을 왕복 압연하여 단면(斷面) 대략 T자형으로 초벌 성형하는 초벌 조형 압연기(102)와, 이 초벌 조형 압연기(102)에 의해 대략 T자 형상으로 초벌 성형한 T형 강편(도 14 참조)을 대략 제품 치수의 T형강으로 성형하기 위한 중간 압연기군(103)과, 대략 제품 치수로 성형된 T형강을 제품 치수로 성형하는 마무리 유니버셜 압연기(106)를 구비하고 있다. 중간 압연기군(103)은, 초벌 유니버셜 압연기(104)와 초벌 유니버셜 압연기(104)의 하류에 설치된 에저 압연기(edger mill; 105)를 구비하고 있다.

초벌 조형 압연기(102)에 의한 압연 공정이 초벌 조형 압연 공정으로, 도 13(A)에 초벌 조형 압연기(102)의 구성을 모식적으로(schematically) 나타낸다. 초벌 조형 압연기(102)는, 3조의 공형(孔型)을 형성한 상롤(102a) 및 하롤(102b)을 구비하고 있다. 그리고, 초벌 조형 압연기(102)는, 이들 공형으로 소재강편을 순차로 압연하여, 도 14에 나타내는 웹(21) 및 플랜지(22)로 이루어지는 피(被)압연재(T형강편)(H)를 얻게 되어 있다.

또한, 중간 압연기군(103)을 구성하는 초벌 유니버셜 압연기(104) 및 에저 압연기(105)에 의한 압연 공정이 중간 압연 공정으로, 도 13(B)에 초벌 유니버셜 압연기(104)의 구성을, 도 13(C)에 에저 압연기(105)의 구성을 모식적으로 나타낸다. 초벌 유니버셜 압연기(104)는, 도 13(B)에 나타내는 바와 같이 한 쌍의 수평 롤(horizontal roll; 141a, 141b)과, 한 쌍의 수직 롤(vertical roll; 142a, 142b)을 구비하고 있다. 에저 압연기(105)는, 도 13(C)에 나타내는 바와 같이, 각각이 대경(大徑) 롤부(153)와 소경(小徑) 롤부(154)를 갖는 한 쌍의 에저 롤(151a, 151b)을 갖고 있다. 초벌 조형 압연 공정에서 얻어진 피압연재(T형강편)(H)는, 초벌 조형 압연기(102)의 하류측에 설치된 중간 압연기군(103)을 구성하는 초벌 유니버셜 압연기(104) 및 에저 압연기(105)에 의해 웹(21)과 플랜지(22)의 두께가 감소됨과 함께, 플랜지(22)의 플랜지 폭이 조정된 피압연재(대략 제품 치수의 T형강)(H)가 된다. 이때에, 수평 롤(141a, 141b)의 롤 개도(roll gap)를 조정함으로써 롤 교환을 행하지 않고도 여러 가지 웹 두께로 조정할 수 있고, 또한 수직 롤(142a)의 롤 개도를 조정함으로써 여러 가지 플랜지 두께로 조정할 수 있다. 추가로, 한 쌍의 에저 롤(151a, 151b)의 소경롤부(154)간의 간격을 조정함으로써 플랜지 폭을 조정할 수 있다.

또한, 마무리 유니버셜 압연기(106)에 의한 압연 공정이 마무리 압연 공정으로, 도 13(D)에 마무리 유니버셜 압연기의 구성을 모식적으로 나타낸다. 마무리 유니버셜 압연기(106)는, 도 13(D)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 수평 롤(161a, 161b)과, 한 쌍의 수직 롤(162a, 162b)을 구비하고 있다. 그리고, 중간 압연 공정에서 얻어진 피압연재(H)는, 마무리 유니버셜 압연기(106)에 의해 플랜지(22)가 수직으로 세워져 제품 단면 형상이 된다.

그런데, 열간 압연된 T형강(20)에 있어서는, 그 냉각 중에 있어서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 플랜지(22)의 측이 오목 형상이 되는 휨(camber)이 발생해 버리는 문제가 있다. 이 문제에 대해서는, 특허문헌 1에도 지적되어 있고(제2 페이지 좌란(左欄) 밑에서 5행째∼밑에서 4행째), 특허문헌 1에 기재된 T형강의 제조 방법에서는, 그 대책으로서, T형강의 압연 중 혹은 마무리 압연 후의 고온시에, 예를 들면 플랜지 외면(웹이 없는 측)에 주수(注水)해 플랜지를 냉각하여, 스템(웹)과 플랜지의 온도차를 최대한 근소하게 유지하면서 T형강을 냉각하도록 하고 있다(제2 페이지 우란(右欄) 밑에서 5행째∼제3 페이지 좌란 1행째). 또한, 특허문헌 2에는, 열간 압연을 종료한 T형강을, 웹이 대략 수평 방향을 지향하는 자세로 긴쪽 방향으로 반송하면서, 당해 T형강의 플랜지의 외면, 또는, 플랜지의 내면(웹이 있는 측) 및 외면을 수냉(水冷)하는 기술이 개시되어 있다.

일본특허공보 소43-19671호 일본공개특허공보 2008-126259호

그러나, 이들 특허문헌 1 및 2에 기재된 종래의 T형강의 제조 방법에 있어서는, 이하과 같은 문제가 있는 것을 알 수 있다.

즉, 특허문헌 1에 기재된 T형강의 제조 방법에서는, T형강을 냉각 중에 플랜지측으로 휨이 발생하는 것의 대책으로서, T형강의 압연 중 혹은 마무리 압연 후의 고온시에, 예를 들면 플랜지 외면에 주수하여 플랜지를 냉각하도록 하고 있지만, 구체적으로 T형강을 제조하는 제조 설비의 어느 장소에서 플랜지를 냉각하면, 냉각에 의한 T형강의 휨을 효과적으로 방지할 수 있는지가 기재되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 2에서는, 열간 압연을 종료한 T형강의 플랜지를 수냉에 의해 냉각하는(물 냉각하는) 것이 기재되어 있기는 하지만, 본 발명자들의 검토에 의하면, 이 특허문헌 2에 기재된 방법에는 이하와 같은 문제가 있는 것을 알 수 있다.

즉, 열간 압연을 종료한 후에 T형강의 플랜지를 수냉에 의해 냉각하면, 수냉에 의해 T형강의 플랜지가 수축되기 때문에, 냉각 중 및 냉각 직후의 T형강에 플랜지측으로의 휨(플랜지측이 오목 형상이 되는 휨)이 발생한다. 플랜지와 웹과의 온도차는 열간 압연 종료시에는 100℃ 정도이거나 그 이상이 되어 있어, 열간 압연 후에 있어서 그 온도차를 해소하도록 플랜지 냉각에 의해 제품의 휨을 방지하기 위해서는 강력한 냉각을 행할 필요가 있고, 그 결과, 플랜지측으로의 휨이 과대해져 압연 라인으로부터 T형강이 튀어나와 버린다는 트러블이 발생할 가능성이 있다.

또한, T형강의 경우에는, 플랜지를 수냉에 의해 냉각해도 플랜지의 수축에 의해 플랜지측으로의 휨이 발생해 버리기 때문에, H형강과 같이 웹의 좌우 양측에 플랜지를 갖는 형강을 열간 압연 후에 플랜지를 수냉하는 경우와 비교하여 열 변형 완화 효과가 작아, 플랜지 냉각에 의한 휨 교정 효과 자체가 작다는 문제가 있다. H형강의 플랜지를 수냉하는 경우에는, 좌우의 플랜지의 열 수축이 균등하면 H형강에 휨은 발생하지 않고, 웹에 압축 응력, 플랜지에 인장 응력이 작용하여, 열간 또는 온간역(溫間域)인 것에 의한 응력 완화 효과에 의해 이들 응력이 완화되어, 실온까지 냉각된 후에 형강에 발생하는 잔류 응력을 경감하는 효과가 얻어진다. 그런데, T형강과 같이 웹의 편측에만 플랜지가 있는 형강에서는, 플랜지를 수냉하여 수축시켜도 플랜지측으로의 휨이 발생하기 때문에, 웹이나 플랜지에 발생하는 응력은 웹의 양측에 플랜지가 있는 형강에 비하여 훨씬 작은 레벨이 되어, 응력 완화 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 결과, 실온까지 냉각한 후의 T형강의 휨 양은 수냉하지 않는 경우에 비하여 거의 개선되지 않는다.

다음으로, 특허문헌 2에서는 T형강의 웹이 대략 수평 방향을 지향하는 자세로 긴쪽 방향으로 반송될 필요가 있지만, 플랜지가 편측에만 있는 T형강을 웹이 대략 수평 방향을 지향하는 자세로 유지하면서 냉각하기 위해서는, 웹 선단(先端)을 지지하는 기구를 설치할 필요가 있기 때문에, 설치비가 고가가 된다는 문제가 있다. 충분한 냉각을 행하기 위해서는 냉각 설비를 길게 할 필요가 있어, 웹 지지 기구의 비용도 냉각 설비가 긴만큼 커진다.

또한, 특허문헌 1 및 2에 기재된 기술에서는, 이하의 문제도 있었다.

즉, 열간 압연으로 제조되는 T형강의 재질은 일반적인 연강(軟鋼)뿐만 아니라, 예를 들면 조선용으로 사용되는 선체 구조용 T형강에서는 항복 응력이 325MPa 이상의 고(高)장력강, 소위 하이텐재(high tensile strength steel)가 필요로 되어진다. 이 하이텐 사양의 T형강을 제조하는 방법으로서, 피압연재의 온도를 미(未)재결정역(non-recrystallization temperature)이나 2상역(austenite and ferrite two-phase region)으로 하여 압연하는 제어 압연(controlled rolling)이 적용되는 일이 많아, 일반적인 연강에 비하여 저온에서의 압연이 필요해진다. 저온 압연을 위해서는, 예를 들면 중간 압연 전에 피압연재를 대기시켜 플랜지의 온도가 규정의 온도 이하가 될 때까지 공랭(空冷)시키는 방법이 있지만, 공랭으로는 규정의 온도까지 냉각하기 위한 시간이 길어, 압연 시간을 증가시켜 생산성을 저하시킨다는 문제도 발생했다. 또한, 압연 중의 T형강은 일반적으로 플랜지 두께보다도 웹 두께가 얇기 때문에, 플랜지보다도 웹의 냉각 속도가 빨라, 대기 중에 플랜지와 웹과의 온도차가 확대되어 버리기 때문에, 냉각 휨의 방지에는 역효과가 되어, 재질을 확보할 수 있더라도 냉각 후에 휨을 교정하는 것이 곤란할 만큼 휨이 커진다는 문제가 있었다.

이상과 같은 문제가 있었기 때문에, 종래의 열간 압연에 의한 T형강의 제조 방법에서는, 플랜지와 웹과의 온도차에 의해 발생하는 냉각 휨의 문제를 해결할 수 없어, 열간 압연에 의해 T형강을 제조하는 경우의 큰 장해가 되고 있었다. 따라서, 본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 플랜지와 웹과의 온도차에 의해 발생하는 냉각 휨을 최대한 작게 할 수 있는 열간 압연에 의한 T형강의 제조 설비 및 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하기와 같다.

(1) T형강의 열간 압연 라인에, 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재의 플랜지 외면을 수냉에 의해 냉각하는 외면 수냉 노즐과, 상기 피압연재의 플랜지 내면을 수냉에 의해 냉각하는 내면 수냉 노즐의 적어도 어느 것을 설치하고, 상기 외면 수냉 노즐 및 상기 내면 수냉 노즐의 적어도 어느 것은, 상기 피압연재의 상기 웹이 당해 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터 상기 웹의 선단과 상기 플랜지 하단(下端)이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에, 상기 웹의 어느 경사 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면 및 내면의 적어도 어느 것을 향하여 주수 가능한 위치 및 방향에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치.

(2) 상기 (1)에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치에 있어서, 상기 피압연재의 상기 플랜지의 내면을 냉각하는 내면 수냉 노즐은, 상기 웹보다 상측의 상플랜지 내면을 냉각하는 상플랜지 내면 수냉 노즐과, 상기 웹보다 하측의 하플랜지 내면을 냉각하는 하플랜지 내면 수냉 노즐을 구비하고 있고, 상기 상플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각은, 상기 롤러 테이블의 상면에 대하여 하향의 α의 각도로 하고, 상기 하플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각은, 상기 롤러 테이블의 상면에 대하여 상향의 β의 각도로 하고, 상플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각 α보다도 상기 하플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각 β를 크게(α<β) 설정한 것을 특징으로 하는 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치.

(3) 가열로로부터 반송된 소재강편을 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 초벌 압연하는 초벌 조형 압연기와, 초벌 조형 압연기의 후단(後段)에 설치되어, 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재를 대략 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 압연하기 위한 중간 압연기군과, 당해 중간 압연기군의 후단에 설치되어, 상기 중간 압연기군에 의해 대략 제품 치수로 압연된 상기 피압연재를 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 T형강으로 마무리 압연하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연에 의한 T형강의 제조 설비로서, 상기 중간 압연기군의 전면(前面) 및 후면(後面)의 적어도 어느 것에, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.

(4) 상기 (3)에 기재된 T형강의 제조 설비에 있어서, 상기 냉각 장치는, 상기 중간 압연기군의 압연기 본체의 외측에 배치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.

여기에서, 압연기 본체란, 중간 압연기군의 전면에 냉각 장치를 설치하는 경우는 중간 압연기군의 최전면의 압연기의 본체를, 또한 중간 압연기군의 후면에 냉각 장치를 설치하는 경우는 중간 압연기군의 최후면의 압연기의 본체를 가리킨다. 또한 압연기 본체의 외측이란, 해당하는 압연기의 압연 롤을 지지하는 롤 초크 등을 수용하고 있는 하우징이나, 하우징 내까지 연이어 설치되어 있는 가이드류의 외측을 의미하고 있다.

(5) 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 T형강의 제조 설비에 있어서, 상기 마무리 압연기의 전면에, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.

(6) 상기 (5)에 기재된 T형강의 제조 설비에 있어서, 상기 냉각 장치를, 상기 마무리 압연기의 압연기 본체의 외측에 배치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.

여기에서, 압연기 본체의 외측이란, 압연기의 압연 롤을 지지하는 롤 초크 등을 수용하고 있는 하우징이나, 하우징 내까지 연이어 설치되어 있는 가이드류의 외측을 의미하고 있다.

(7) 상기 (3)∼(6)의 어느 것에 기재된 T형강의 제조 설비에 있어서, 상기 중간 압연기군은, 롤 외주면의 폭이 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재의 웹 내법치수(inner height of web)보다 넓은 상하의 수평 롤을 갖는 제1 초벌 유니버셜 압연기와, 상기 피압연재의 플랜지의 단면(端面)을 압하하는 에저 압연기와, 롤 외주면의 폭이 상기 피압연재의 웹 내법치수 이하인 상하의 수평 롤 및, 한쪽이 플랜지를 그의 판두께 방향으로 압하하고 다른 한쪽이 웹의 단면을 웹의 높이 방향으로 압하하는 좌우의 수직 롤을 갖는 제2 초벌 유니버셜 압연기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.

(8) 가열로로부터 반송된 소재강편을 초벌 조형 압연기에 의해 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 초벌 압연하는 초벌 조형 압연 공정과, 당해 초벌 조형 압연 공정에 의해 초벌 압연된 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재를 중간 압연기군에 의해 대략 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 압연하는 중간 압연 공정과, 당해 중간 압연 공정에 의해 대략 제품 치수로 압연된 상기 피압연재를 마무리 압연기에 의해 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 T형강으로 마무리 압연하는 마무리 압연 공정을 구비한 열간 압연에 의한 T형강의 제조 방법으로서, 상기 중간 압연 공정에서는, 상기 중간 압연기군의 전면 및 후면의 적어도 어느 것에서, 상기 피압연재의 상기 웹이 당해 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터 상기 웹의 선단과 상기 플랜지의 하단이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에, 상기 웹의 어느 경사 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면 및 내면의 적어도 어느 것을 향하여 수냉에 의해 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.

(9) 상기 (8)에 기재된 T형강의 제조 방법에 있어서, 상기 마무리 압연 공정에서는, 상기 마무리 압연기의 전면에서, 상기 피압연재의 상기 웹이 당해 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터 상기 웹의 선단과 상기 플랜지 하단이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에, 상기 웹의 어느 경사 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면 및 내면의 적어도 어느 것을 향하여 수냉에 의해 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.

또한, 본 발명에 있어서의 단면 대략 T자형의 피압연재의 각 압연기에서의 압연은, 웹이 수평이 되는 자세로 행하는 것으로 한다.

본 발명 중 상기 (1)에 따른 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치는, 피압연재인 T형강의 플랜지 외면을 수냉하는 외면 수냉 노즐 및/또는 플랜지 내면을 수냉하는 내면 수냉 노즐을 갖고, 외면 수냉 노즐 및/또는 내면 수냉 노즐은, 피압연재의 웹이 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터 웹의 선단과 플랜지의 하단이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에, 웹의 어느 경사 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면 및 내면을 향하여 주수 가능한 위치 및 방향에 설치되어 있다. 이 때문에, 피압연재의 압연 방향(반송 방향)으로 외면 수냉 노즐이나 내면 수냉 노즐을 복수 나열하여 냉각 장치로 하는 경우에도, 각 노즐의 설치 위치에 있어서의 웹의 경사 상태의 차이에 따르지 않고 노즐의 높이 방향 위치나 냉각수의 분사 각도가 동일한데 그쳐, 설비 구조의 간소화와 설비비의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 피압연재의 웹이 대략 수평 방향을 지향하는 자세로 긴쪽 방향으로 반송될 필요가 없기 때문에, 피압연재의 웹 선단을 지지하는 기구가 불필요해져, 설비비를 저감할 수 있다.

또한, 본 발명 중 상기 (2)에 따른 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치는, 피압연재인 T형강의 플랜지 내면을 수냉하는 내면 수냉 노즐로서, 웹보다 상측의 상플랜지 내면을 냉각하는 상플랜지 내면 수냉 노즐과, 웹보다 하측의 하플랜지 내면을 냉각하는 하플랜지 내면 수냉 노즐을 갖고, 상플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각은, 롤러 테이블의 상면에 대하여 하향의 α의 각도로 하고, 하플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각은, 롤러 테이블의 상면에 대하여 상향의 β의 각도로 하고, 상플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각 α보다도 하플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각 β를 크게(α<β) 설정했기 때문에, 웹의 어느 경사 상태에 있어서도 상하의 플랜지 내면에 분사된 냉각수가 보다 수직에 가까운 각도로 충돌하게 되어, 냉각 능력이 향상된다. 또한, 상하 플랜지의 냉각 상태의 차이가 작아져, 상하 플랜지의 온도차를 작게 할 수 있다.

본 발명 중 상기 (3)에 따른 T형강의 제조 설비 및 상기 (8)에 따른 T형강의 제조 방법에 의하면, 중간 압연기군의 전면 및/또는 후면에서, 피압연재의 플랜지를 압연 도중에 수냉에 의해 냉각하도록 했기 때문에, 수냉 동안에 피압연재의 압연을 함으로써 1회의 수냉으로 피압연재에 발생하는 휨 양을 작게 할 수 있다. 또한, 각 회의 플랜지에 대한 수냉으로 발생한 휨을 다음의 압연에서 소성 가공을 가하여 곧게 할 수 있어, 플랜지와 웹과의 온도차를 작게하도록 플랜지를 수냉해도 피압연재 플랜지측으로의 휨을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 플랜지 수냉에 의해 압연 도중에 발생하는 휨이 작아, 휨에 의한 피압연재의 라인 밖으로의 튀어나옴 등의 문제를 발생시키는 일 없이, T형강을 압연할 수 있다.

또한, 본 발명 중 상기 (4)에 따른 T형강의 제조 설비에 의하면, 냉각 장치가 중간 압연기군의 압연기 본체의 외측에 배치되어 있기 때문에, 스페이스가 없어 냉각 장치의 설치가 곤란한 중간 압연기군의 압연기 본체로 냉각 장치를 배치하는 경우에 비하여, 적은 설비비로 큰 냉각 능력을 얻을 수 있다. 또한, 압연기 본체의 외측에서는 대체로 웹이 경사진 자세가 되어 있기 때문에, 상플랜지 내면을 향하여 분사한 냉각수가 웹 상면에 체류하는 일 없이 배수되어, 웹의 상하면에서 불균일한 냉각이 되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명 중 상기 (5)에 따른 T형강의 제조 설비 및 상기 (9)에 따른 T형강의 제조 방법에 의하면, 마무리 압연기의 전면에서, 피압연재의 플랜지를 수냉에 의해 냉각하도록 했기 때문에, 플랜지와 웹의 온도차에 의해 발생하는 냉각 휨을 보다 작게 할 수 있다. 또한, 본 발명 중 상기 (6)에 따른 T형강의 제조 설비에 의하면, 냉각 장치가 마무리 압연기의 압연기 본체의 외측에 배치되어 있기 때문에, 스페이스가 없어 냉각 장치의 설치가 곤란한 마무리 압연기의 압연기 본체로 냉각 장치를 배치하는 경우에 비하여, 적은 설비비로 큰 냉각 능력을 얻을 수 있다. 또한, 압연기 본체의 외측에서는 대체로 웹이 경사진 자세가 되어 있기 때문에, 상플랜지 내면을 향하여 분사한 냉각수가 웹 상면에 체류하는 일 없이 배수되어, 웹의 상하면에서 불균일한 냉각이 되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명 중 상기 (7)에 따른 T형강의 제조 설비에 의하면, 상기 중간 압연기군은, 롤 외주면의 폭이 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재의 웹 내법치수보다 넓은 상하의 수평 롤을 갖는 제1 초벌 유니버셜 압연기와, 상기 피압연재의 플랜지의 단면을 압하하는 에저 압연기와, 롤 외주면의 폭이 상기 피압연재의 웹 내법치수 이하인 상하의 수평 롤 및 한쪽이 플랜지를 그의 판두께 방향으로 압하하고 다른 한쪽의 웹의 단면을 웹의 높이 방향으로 압하하는 좌우의 수직 롤을 갖는 제2 초벌 유니버셜 압연기를 구비하고 있다. 이 때문에, 열간 압연인 채로, 단부(端部)의 형상이 양호하고, 목표치를 만족하는 웹 높이의 웹이 얻어져, 열간 압연 후에 웹 선단부를 절단할 필요가 없다. 절단 공정이 불필요해지기 때문에, 제조 공정의 단축과, 제조 비용의 저감을 가능하게 할 수 있다. 또한, 제1 및 제2의 초벌 유니버셜 압연기로 웹과 플랜지의 압하율의 밸런스를 바꿈으로써, 피압연재의 출측(出側)의 휨을 압연으로 제어할 수 있기 때문에, 수냉의 휨 제어를 용이하게 할 수 있다.

또한, 웹 두께가 플랜지 두께보다도 작고, 웹 높이가 플랜지 폭의 2배 이상인 조선용 T형강은, 열간 압연에 있어서 플랜지와 웹의 온도차가 커지기 쉽고, 또한 열간 압연 후에 냉각 휨을 교정하는 것이 어렵기 때문에, 본 발명의 적용이 특히 효과적이다.

도 1은 본 발명에 따른 T형강의 제조 설비의 실시 형태의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각 장치를, 중간 압연기군을 구성하는 제1 초벌 유니버셜 압연기의 압연기 본체의 외측에 배치한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 냉각 장치의 구성과, 피압연재가 압연 롤 근방에 있을 때에 냉각 장치에 의한 냉각 상황을 설명하기 위한 모식도(schematic view)이고, 도 3(b), 도 3(c)는, 피압연재가 압연 롤로부터 떨어져 웹이 경사지고, 롤러 테이블 상에 오를 때까지의 냉각 장치에 의한 냉각 상황을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 냉각 장치의 다른 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 냉각 장치의 또 다른 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 T형강의 제조 설비에 이용되는 제1 초벌 유니버셜 압연기를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 T형강의 제조 설비에 이용되는 에저 압연기를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 T형강의 제조 설비에 이용되는 제2 초벌 유니버셜 압연기를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 도 1에 나타낸 T형강의 제조 설비에 이용되는 제2 초벌 유니버셜 압연기의 변형예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 도 1에 나타낸 T형강의 제조 설비에 이용되는 마무리 압연기를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 T형강의 단면도이다.
도 12는 종래의 T형강의 제조 설비를 나타내는 개략 구성도이다.
도 13(A)는 종래의 T형강의 제조 설비에 이용되는 초벌 조형 압연기를 설명하기 위한 모식도이고, 도 13(B)는, 종래의 T형강의 제조 설비에 이용되는 초벌 유니버셜 압연기를 설명하기 위한 모식도이고, 도 13(C)는, 종래의 T형강의 제조 설비에 이용되는 에저 압연기를 설명하기 위한 모식도이고, 도 13(D)는, 종래의 T형강의 제조 설비에 이용되는 마무리 유니버셜 압연기를 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 대략 T자 단면 형상의 T형강편의 단면도이다.
도 15는 T형강의 냉각 도중에 있어서의 플랜지측으로의 휨 상황을 설명하기 위한 부분 사시도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 T형강의 제조 설비의 실시 형태의 개략 구성도이다. 도 1에 나타내는 T형강의 제조 설비(1)는, 상류측으로부터 하류측을 향하여, 즉 전단측(前段側)으로부터 후단측(後段側)을 향하여 초벌 조형 압연기(2), 중간 압연기군(3) 및, 마무리 압연기(7)를 순차로 배치하여 이루어진다.

초벌 조형 압연기(2)는, 가열로(도시하지 않음)로부터 롤러 테이블(도시하지 않음) 상을 반송된 피압연재(소재강편, 도시하지 않음)를 왕복 압연하여 단면 대략 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재(T형강편, 도 14 참조)(H)로 초벌 압연한다(초벌 조형 압연 공정). 초벌 조형 압연기(2)로서는, 공지의 설비를 이용할 수 있어, 예를 들면, 공형을 갖는 롤이 장비된 2중식 압연기로 한다.

중간 압연기군(3)은, 초벌 조형 압연기(2)의 후단에 설치되어 있어, 초벌 조형 압연기(2)에 의해 초벌 압연된 단면 대략 T자형의 웹(21) 및 플랜지(22)로 이루어지는 피압연재(H)를 대략 제품 치수의 웹(21) 및 플랜지(22)로 이루어지는 피압연재(H)로 압연한다(중간 압연 공정). 이 중간 압연기군(3)은, 본 실시 형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)와, 이 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)의 후단에 설치된 도 7에 나타내는 에저 압연기(5)와, 에저 압연기(5)의 후단에 설치된 도 8에 나타내는 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)로 구성되어 있다. 또한, 이 중간 압연기군(3)은, 초벌 유니버셜 압연기 2대와 에저 압연기 1대로 구성되어 있지만, 이는 일 예로서, 중간 압연기군(3)의 압연기의 대수에 제한은 없어, 예를 들면, 초벌 유니버셜 압연기 1대와 에저 압연기 1대로 구성해도 좋다. 또한, 초벌 유니버셜 압연기가 3대 이상, 에저 압연기가 2대 이상의 구성이라도 좋다.

여기에서, 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 수평축을 중심으로 하여 회전하는 상하 한 쌍의 수평 롤(41a, 41b)과, 수직축을 중심으로 하여 회전하는 좌우 한 쌍의 수직 롤(42a, 42b)을 갖고 있다. 상하 한 쌍의 수평 롤(41a, 41b)및 좌우 한 쌍의 수직 롤(42a, 42b)은, 각각 대향 배치되어 있다. 수평 롤(41a, 41b)의 외주면의 폭(W1)은, 피압연재(H)의 웹(21)의 내법치수(L)(플랜지 내면으로부터 웹 선단까지의 거리)보다 크게 설정된다. 수평 롤(41a, 41b)의 외주면의 폭(W1)은, 바람직하게는, 웹(21)의 내법치수(L)의 105∼150％로 한다.

제1 초벌 유니버셜 압연기(4)에서는, 수평 롤(41a, 41b)에 의해 웹(21)의 높이 방향의 전면(全面)을 판두께 방향으로 압하하고, 수직 롤(42a)과 수평 롤(41a, 41b)의 측면에서 플랜지(22)를 그의 판두께 방향으로 압하한다. 웹(21)의 판두께 조정은, 수평 롤(41a, 41b)의 개도 조정으로 행하고, 플랜지(22)의 판두께 조정은, 수직 롤(42a)과 수평 롤(41a, 41b)의 측면과의 개도 조정으로 행한다.

또한, 에저 압연기(5)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 수평축 방향에 대경 롤부(53)와 소경 롤부(52)를 구비한 에저 롤(51a, 51b)을 갖고, 대경 롤부(53)가 피압연재(H)의 웹(21)을 유도하고, 소경 롤부(52)의 롤 표면(52a)이 플랜지(22)의 단면을 그의 축방향으로 압하한다. 대경 롤부(53)의 롤 지름과 소경 롤부(52)의 롤 지름은, 소경 롤부(52)에 의해 플랜지(22)의 단면의 압연 중에, 대경 롤부(53)의 롤 표면이 웹(21)의 판두께 방향의 상하면에 약간의 틈을 갖도록 조정하는 것이 바람직하다. 약간의 틈을 형성함으로써, 대경 롤부(53)가 웹(21)에 접촉한 경우에 발생하는 여분의 압연 반력을 없앰과 함께, 대경 롤부(53)가 가이드로서 작용하여, 상하의 웹면에서 상하의 플랜지 선단까지의 길이를 맞추는 효과가 발생하여, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 틈은 2㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 수평축을 중심으로 하여 회전하는 상하 한 쌍의 수평 롤(61a, 61b)과, 수직축을 중심으로 하여 회전하는 좌우 한 쌍의 수직 롤(62a, 62b)을 구비하고 있다. 상하 한 쌍의 수평 롤(61a, 61b) 및 좌우 한 쌍의 수직 롤(62a, 62b)은, 각각, 대향 배치되어 있다. 수평 롤(61a, 61b)의 롤 외주면의 폭(W2)은, 피압연재(H)의 웹(21)의 내법치수(L)(플랜지 내면에서 웹 선단부까지의 거리) 이하로 한다. 수평 롤(61a, 61b)의 롤 외주면의 폭(W2)은, 바람직하게는 웹(21)의 내법치수(L)의 70∼100％ 정도로 한다. 추가로 W1과 W2와의 차이는 30㎜ 이상 확보하는 것이 바람직하다. 피압연재(H)의 플랜지(22)를 수평 롤(61a, 61b)의 측면에 밀어붙인 경우, 웹(21)의 선단부는 수평 롤(61a, 61b)의 롤면으로부터 외측으로 돌출되기 때문에, 수직 롤(62b)로 웹(21)을 압하하는 것이 가능해진다.

또한, 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)의 수평 롤(61a, 61b)의 롤 외주면의 폭(W2)을 피압연재(H)의 웹(21)의 내법치수(L)와 동일하게 하는 경우에는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 웹(21)의 선단부측의 코너부(c)를 웹면을 압연하지 않는 형상으로 가공한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 수평 롤(61a, 61b)의 롤 외주면의 폭(W2)이 웹(21)의 내법치수(L)와 동일한 치수이기 때문에, 수직 롤(62b)로 웹(21)의 선단을 압하하는 것이 가능함과 함께, 웹면을 압연하지 않는 형상으로 가공된 코너부(c)에 의해 웹(21)의 선단부 근방과 수평 롤(61a, 61b)과의 사이에 공간이 생기기 때문에, 웹(21)의 선단부를 압하함으로써 웹두께 증가분을 흡수할 수 있다. 코너부(c)의 가공으로서는, 예를 들면, 원호 형상 가공, 모따기 가공, 단차(段差) 가공 등을 행하면 좋다.

제2 초벌 유니버셜 압연기(6)에서는, 수평 롤(61a, 61b)의 롤 개도를 조정하여, 웹(21)의 판두께를 조정하고, 수직 롤(62a)과 수평 롤(61a, 61b)의 한쪽의 측면과의 개도를 조정함으로써 플랜지(22)의 판두께를 조정하며, 수직 롤(62b)과 수평 롤(61a, 61b)의 다른 한쪽의 측면과의 개도를 조정함으로써 웹(21)의 높이와 단부의 형상을 조정한다.

전술한 중간 압연기군(3)을 구성하는 제1 초벌 유니버셜 압연기(4), 에저 압연기(5) 및, 제2 초벌 유지버셜 압연기(6)에 의한 중간 압연 공정에 있어서는, 마무리 압연이 가능한 형상이 얻어질 때까지, 왕복 압연을 행한다. 중간 압연 공정에서는, 플랜지가 수직으로부터 외측으로 경사진 상태로 압연한다.

그리고, 마무리 압연기(7)는, 중간 압연기군(3)의 후방에 설치되어, 중간 압연기군(3)에 의해 대략 제품 치수로 압연된 피압연재(H)를 제품 치수의 웹(21) 및 플랜지(22)로 이루어지는 T형강(20)으로 마무리 압연한다(마무리 압연 공정). 마무리 압연기(7)는, 마무리 유니버셜 압연기로 구성되어 있고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 수평축을 중심으로 하여 회전하는 상하 한 쌍의 수평 롤(71a, 71b)과, 수직축을 중심으로 하여 회전하는 좌우 한 쌍의 수직 롤(72a, 72b)을 구비하고 있다. 수평 롤(71a, 71b)의 측면은 롤면과 직교시킨다. 수직 롤(72a)로 피압연재(H)의 플랜지(22)를 경(輕)압하 압연하면, 웹(21)에 대하여 플랜지(22)가 수직으로 형성된다. 수직 롤(72b)을 수평 롤(71a, 71b)의, 플랜지(22)와 대향하지 않는 측의 측면에 누름으로써 수평 롤(71a, 71b)을 축방향으로 이동하지 않도록 할 수 있다.

마무리 유니버셜 압연기에서는, 웹(21)이 거의 압하되지 않거나, 또는, 형태·치수를 조정하는 정도로 경압하된다. 특히, 제2 유니버셜 압연기(6)에서의 압연에 의해, 수평 롤(61a, 61b)에 의해 압하되는 부분과 압하되지 않는 부분(웹(21)의 선단부 근방)에서 판두께차가 발생하고 있는 경우에는, 이를 해소하도록 경압하한다. 이 목적을 이루기 위해, 수평 롤(71a, 71b)의 압하면의 폭은, 웹 내법치수보다 크게 한다. 바람직하게는, 웹(21)의 내법치수(L)의 105∼150％ 정도로 한다.

마무리 유니버셜 압연기와 초벌 유니버셜 압연기는, 일반적으로 플랜지(22)측의 수직 롤의 형상이 상이하다. 즉, 초벌 유니버셜 압연기에 있어서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 수직 롤(62a)의 주면(周面)은 플랜지의 경사에 맞춰 산형 형상이 되어 있지만, 마무리 유니버셜 압연기에 있어서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 수직 롤(72a)의 주면은 직선 형상이 되어 있다.

그리고, 본 실시 형태의 T형강의 제조 설비(1)에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 중간 압연기군(3)의 전면(前面)(초벌 조형 압연기의 마주 본 면측) 및 후면(마무리 유니버셜 압연기에 마주 본 측)에, 즉, 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)의 전면 및 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)의 후면에, 냉각 장치(8, 9)가 설치되어 있다.

도 2는, 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)의 전면에 설치되어 있는 냉각 장치(8)를 나타내는 것이다. 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)는, 상하 한 쌍의 수평 롤(41a, 41b) 및 좌우 한 쌍의 수직 롤(42a, 42b)(도시하지 않음)을 지지하는 롤 초크 등을 수용하고 있는 하우징(11)과, 수평 롤(41a, 41b) 및 수직 롤(42a, 42b)로 둘러싸인 공간의 패스 라인 중심으로 피압연재(H)를 인도하도록 하우징(11)에 고정된 웹 가이드(12a∼12d)를 구비하고 있다. 그리고, 냉각 장치(8)는, 하우징(11)과 웹 가이드(12a∼12d)를 포함하는 압연기 본체에 대하여 전면의 외측에 설치되어 있고, 압연 라인을 따라 나열한 복수의 수냉 노즐을 가져, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 외면 및 내면을 냉각하도록 구성되어 있다.

냉각 장치(8)는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 외면을 향하여 냉각수를 분사하는 외면 수냉 노즐(8a)을 갖고 있다. 여기에서, 도 3(a)에 나타내는 상태에 있어서, 피압연재(H)는, 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)의 수평 롤(41a, 41b) 및 수직 롤(42a, 42b)의 근방에 있고, 압연 자세가 유지되어 있어, 웹(21)이 롤러 테이블(13)의 상면에 대하여 대략 수평의 상태가 되어 있다. 한편, 피압연재(H)가 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)로부터 떨어지면, 피압연재(H)의 웹(21)이 피압연재(H)를 반송하는 롤러 테이블(13)의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 웹(21)의 선단이 내려가 웹이 경사지고, 수m 떨어진 곳에서 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 롤러 테이블(13)에 웹(21)의 선단이 접촉하여, 플랜지(22)의 하단과 동일한 높이의 상태까지 경사진다. 이때의 도 3(a)의 상태에서 도 3(c)의 상태에 이르기까지의 거리는, 피압연재(H)의 치수나 강도에 따라서도 상이하다. 냉각 장치(8)의 외면 수냉 노즐(8a)은, 도 3(a)∼도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 웹(21)의 어느 경사 상태에 있어서도, 플랜지(22)의 외면을 향하여 주수 가능한 위치 및 방향에 설치되어 있다.

또한, 냉각 장치(8)에는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 내면을 향하여 주수하는 상하 한 쌍의 내면 수냉 노즐(8b, 8c)(이하, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)이라고 칭함)이 설치되어 있다. 이들 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)은, 도 3(a)∼도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 외면 수냉 노즐(8a)과 동일하게, 피압연재(H)의 웹(21)이 피압연재(H)를 반송하는 롤러 테이블(13)의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터 웹(21)의 선단과 플랜지(22)의 하단이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에 있어서, 웹(21)의 어느 경사 상태에 있어서도, 플랜지(22)의 내면을 향하여 주수 가능한 위치 및 방향에 설치되어 있다. 따라서, 피압연재(H)의 압연 방향(반송 방향)으로 외면 수냉 노즐(8a), 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)을 복수 나열하여 냉각 장치(8)로 하는 경우에도, 각 노즐의 설치 위치에 있어서의 웹의 경사 상태의 차이에 따르지 않고 노즐의 높이 방향 위치나 냉각수의 분사 각도가 동일한데 그쳐, 설비 구조의 간소화와 설비비의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 피압연재(H)가 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)로부터 떨어져 웹(21)이 경사진 상태로 반송되고 있는 상태라도 피압연재(H)의 플랜지를 냉각할 수 있기 때문에, 웹을 수평으로 보지(保持; holding)하는 웹 선단 지지 설비가 불필요하여, 설비비를 저감할 수 있다. 또한, 압연기로부터 떨어진 위치까지 냉각 설비를 설치할 수 있어, 냉각 길이를 늘림으로써 냉각 능력을 증강하는 자유도가 높아진다.

또한, 외면 수냉 노즐(8a)과, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)은, 필요한 냉각 능력에 따라서 어느 한쪽만(외면 수냉 노즐(8a)만, 혹은 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)만)을 설치해도 좋고, 혹은 필요한 냉각 능력에 따라서 어느 한쪽만을 사용해도 좋다.

여기에서, 피압연재(H)의 플랜지(22)는 내면의 온도가 외면보다도 높은 경우가 많다. 이는, 플랜지 내면이 고온의 웹으로부터 방사열을 받는 데에 대하여, 플랜지 외면은 가까운 곳에 고온의 물체가 존재하지 않기 때문에, 온도가 저하되기 쉽기 때문이다. 또한, 플랜지 내면은 수평 롤 측면의 회전 이동 방향과 피압연재의 진행 방향이 상이하기 때문에, 롤과 압연재 표면의 미끄럼이 커, 마찰에 의한 발열이 크지만, 플랜지 외면은 롤 표면의 회전 이동 방향과 피압연재의 진행 방향이 동일하기 때문에 마찰 발열이 작은 것도 기여하고 있다. 그래서, 어느 한쪽만을 냉각하는 경우는, 온도가 높은 플랜지 내면을 냉각하도록, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및 하플랜지 내면 수냉 노즐(8b)만을 설치 또는 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 냉각 장치(8)는, 웹이 수평의 상태에 있어서 상플랜지 내면을 효과적으로 냉각하기 위해, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b)로부터의 냉각수의 분사 각도가 수평으로부터 하향이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 분사 각도를 하향으로 하면, 웹이 수평인 상태에 있어서, 상플랜지 내면을 수냉하는 냉각수가 웹에 닿기 어려워진다. 또한, 압연기에 피압연재(H)를 유도하는 좌우의 사이드 가이드(도시하지 않음)의 위에 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b)을 설치할 수 있어, 노즐 설치의 설비비를 염가로 할 수 있다는 이점도 있다. 한편, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)은, 좌우의 사이드 가이드의 동작을 방해하지 않고 하플랜지 내면을 효과적으로 냉각하는 목적에서, 롤러 테이블의 상면보다도 하측의 위치에 수평으로부터 상향의 분사 각도가 되도록 설치하는 것이 바람직하다.

여기에서, 냉각 장치(8)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b)의 수평으로부터의 하향 분사각 α보다도, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)의 수평으로부터의 상향 분사각 β가 커지도록 설치하는 것이 바람직하다. 이는, 피압연재(H)의 자세가 도 3(a)에 나타내는 바와 같은 웹(21)이 대략 수평이 되어 있는 것은 수평 롤(41a, 41b) 및 수직 롤(42a, 42b)의 근방으로 한정되고, 압연기 본체의 외측에서는 웹(21)이 경사진 상태가 되기 때문이다. 즉, 열간 압연에 의한 T형강의 제조에 있어서는, 피압연재(H)의 웹(21)이 경사져 있는 상태가 일반적이어서, 이 상태에 적합한 수냉 설비가 효과적이다. 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b)의 수평으로부터의 하향 분사각 α보다도 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)의 수평으로부터의 상향 분사각 β가 커지도록 설치하면, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 하플랜지 내면을 수냉하는 냉각수의 방향과 웹이 이루는 각도가 커져 냉각수가 웹에 닿기 어려워져, 냉각의 필요가 없는 웹의 온도를 저하시키는 문제가 발생하기 어려워진다. 또한, 피압연재(H)의 웹(21)이 경사진 상태라도, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 하플랜지 내면에 냉각수가 충돌하는 각도가 수직에 가까워지기 때문에, 냉각 능력이 향상되는 효과가 있다. 또한 도 4에 나타내는 바와 같이, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 플랜지 외면을 냉각하는 외면 수냉 노즐(8a)에도 하향의 경사각을 형성해도 좋다.

또한, 각 수냉 노즐의 구체적 각도는 피압연재나 설비의 사양에 따라서 적절히 정할 수 있지만, α는 5∼50° 정도, β는 15∼60° 정도, 외면 수냉 노즐(8a)의 하향 경사각은 0∼45° 정도가 바람직하다. 또한 β는 α보다 10∼40° 정도 큰 것이 바람직하다. 분사각은 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 노즐로부터의 분류(噴流)의 중심선(통상은 노즐의 방향)이 수평과 이루는 각을 의미한다.

또한, 도 4에서는, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b)과 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c) 양쪽이, 피압연재(H)의 웹(21)의 선단보다도 외측에 위치하고 있어, 피압연재(H)와, 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)이 충돌하기 어려운 위치 관계로 되어 있다. 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)을 롤러 테이블(13)을 구성하고 있는 인접한 한 쌍의 롤러의 사이에 설치하면, 피압연재(H)가 충돌할 우려가 없고, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)을 피압연재(H)의 플랜지(22)의 하플랜지 내면으로 인접시킬 수 있어, 근접화의 효과로서 보다 낮은 수압이나 적은 수량으로 상플랜지 내면과 동일한 냉각 능력을 얻을 수 있기 때문에, 설비비를 저감할 수 있다. 또한, 도 3∼5에 나타내는 냉각 장치(8)의 각 수냉 노즐은, 분사각을 조정할 수 있는 기구로 하여, 제조하는 T형강의 치수에 따라서 적절한 분사각을 설정할 수 있는 구조가 바람직하다.

또한, 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)의 후면에 설치되어 있는 냉각 장치(9)도, 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)를 구성하고 있는 하우징과 웹 가이드(도시하지 않음)를 포함하는 압연기 본체에 대하여 후면의 외측에 설치되어 있고, 도 3∼도 5에서 나타낸 냉각 장치(8)와 동일한 구성(외면 수냉 노즐(9a), 상플랜지 내면 수냉 노즐(9b), 하플랜지 내면 수냉 노즐(9c) 등)을 갖고 있다.

이들 냉각 장치(8, 9)는, 중간 압연기군(3)에 의한 중간 압연 공정에 있어서, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에서, 피압연재(H)의 플랜지(22)를 압연 도중에 수냉에 의해 냉각하도록 하고 있다. 구체적으로는, 냉각 장치(8, 9)에 의해 중간 압연기군(3)에 의한 왕복 압연의 패스간에서 복수회로 나누어 플랜지(22)의 수냉을 행하도록 하고 있다. 이에 따라, 수냉 동안에 피압연재(H)의 압연을 함으로써 1회의 수냉으로 피압연재(H)에 발생하는 휨량을 작게 할 수 있다. 또한, 각 회의 플랜지(22)에 대한 수냉으로 발생한 휨을 다음의 압연에서 소성 가공을 가하여 곧게 할 수 있어, 플랜지(22)와 웹(21)과의 온도차를 작게 하도록 플랜지(22)를 수냉해도 피압연재(H)의 플랜지(22)측으로의 휨을 작게 유지할 수 있다. 이 때문에, 마무리 압연기(마무리 유니버셜 압연기)(7)의 후면에서 열간 압연 후에 한번에 플랜지를 냉각하는 종래의 기술에 있었던 큰 냉각 휨에 의한 트러블을 피하여, 원활하게 T형강을 제조할 수 있다.

또한, 중간 압연기군(3)에 있어서의 1개소에서 피압연재(H)의 플랜지(22)를 강력하게 냉각하면, 종래 기술의 문제점과 동일하게 피압연재(H)가 플랜지(22)측으로 휘어 버리기 때문에, 압연 작업에 지장이 있다. 이 때문에, 압연 도중에 있어서 복수회로 나누어 플랜지(22)를 냉각해 갈 필요가 있고, 이 때문에 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면의 각각에 냉각 장치(8, 9)를 설치하는 것이 바람직하다. 단, 필요한 냉각 능력이 얻어지는 경우에는, 중간 압연기군(3)의 전면 또는 후면의 어느 것에 냉각 장치(8 또는 9)를 설치하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 이들 냉각 장치(8, 9)를, 반드시 모든 왕복 압연의 패스간에 있어서 사용할 필요는 없고, 피압연재(H)의 온도나 냉각 장치(8, 9)의 능력 등에 따라서 냉각을 행하는 패스를 적절히 선택하여, 임의의 복수의 패스간에 있어서 냉각을 행하면 좋다.

또한, 마무리 압연기(마무리 유니버셜 압연기)(7)의 전면에도, 도 3∼5에 나타내는 본 발명의 어느 냉각 장치(10)가 설치되어 있다. 냉각 장치(10)는, 마무리 압연 공정에 있어서, 마무리 압연기(7)의 전면에서, 피압연재(H)의 플랜지(22)를 수냉에 의해 냉각하도록 되어 있다. 이 냉각 장치(10)를 설치함으로써, 마무리 압연 공정에 있어서도 피압연재(H)의 플랜지(22)를 냉각할 수 있기 때문에, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 냉각 장치(8, 9)만을 설치하는 경우에 비하여 효과적으로 냉각 휨을 방지할 수 있다. 또한, 이 냉각 장치(10)는, 반드시 설치하지 않아도 좋다. 또한, 마무리 압연기(7)의 후면에도 피압연재(H)의 플랜지(22)를 수냉에 의해 냉각하는 냉각 장치(도시하지 않음)를 설치해도 좋다.

여기에서, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 설치된 냉각 장치(8, 9)의 압연 방향의 길이에 대해서는, 냉각 능력, 생산성, 설비 비용 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면 냉각 장치가 너무 짧아 냉각 능력이 부족할 경우, 압연 속도를 늦춰 이를 보충하면 압연 시간이 길게 걸려 버려, 생산성이 저하되기 때문에, 냉각 능력이 부족하지 않을 정도의 길이를 확보하는 것이 바람직하다. 한편, 냉각 장치가 너무 길면, 냉각 장치(8, 9) 내를 통과하는 시간이 길어지기 때문에 냉각 능력이 향상되기는 하지만, 피압연재(H)를 냉각 장치(8, 9)로부터 벗어날 때까지 반송하면 중간 압연기군(3)으로부터 거리가 상당히 떨어진 곳까지 이동시키게 되어, 왕복 압연에서의 피압연재(H)의 이동 시간이 길기 때문에 결국 생산성이 저하된다. 또한, 냉각 장치(8, 9)의 압연 방향의 길이가 과잉하게 길면, 사용하는 냉각수의 양이 많아져 펌프나 배관 등의 설비 비용이 과대해진다. 냉각 장치(8, 9)의 압연 방향의 길이는 예를 들면 5m 이상 20m 이하로 할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기의 사정을 고려하여 피압연재나 설비의 사양에 따라서 적절히 정해도 좋다.

한편, 마무리 압연기(7)에 있어서의 압연은 통상 1패스이고, 또는 압연 속도를 늦춰도 생산성으로의 영향이 적기 때문에, 마무리 압연기(7)의 전면에 설치된 냉각 장치(10)의 길이에 대해서는, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 설치된 냉각 장치(8, 9)와 같은 사정을 그다지 고려하지 않아도 좋다. 따라서 냉각 능력을 확보하는 관점에서 냉각 장치(8, 9)의 길이와 동일하게 예를 들면 5m 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 5m 미만이라도 특별히 문제는 없다. 또는 냉각 장치(10)의 최대 길이는 중간 압연기군(3)의 후면과 마무리 압연기(7)의 전면과의 사이의 거리로 하면 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 설치된 냉각 장치(8, 9) 및 마무리 압연기(7)의 전면에 설치된 냉각 장치(10)를, 압연기 본체의 외측에 배치하고 있다. 이는, 압연기 본체에는 스페이스가 없어 유효한 냉각 장치의 설치가 통상은 곤란하기 때문이다. 또한 이에 더하여, 압연기 바로 옆에서 상플랜지 내면의 냉각을 행하면, 웹이 수평이기 때문에 웹 상면에 냉각수가 체류하여 웹의 상하면에서 불균일한 냉각이 될 가능성이 있다. 이에 대하여, 압연기 본체의 외측이면, 냉각 장치의 설치는 용이하고, 또한, 웹이 대체로 경사진 자세가 되어 있기 때문에, 상플랜지 내면으로 분사한 냉각수는 웹 상면에 체류하는 일 없이 배수된다. 따라서, 냉각 장치(8, 9, 10)는, 압연기 본체의 외측에 배치하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 냉각 장치(8, 9, 10)는, 피압연재(H)의 각 압연기에서의 압연 자세와 동일한 웹이 수평이 되는 자세로도 플랜지를 냉각할 수 있는 점에서, 압연기 본체로 근접시켜 설치할 수 있다. 예를 들면, 중간 압연 공정에서의 왕복 압연에 있어서의 압연 능률 향상(압연 시간 단축)을 위해서는, 압연기 본체와 냉각 장치(최근접의 수냉 노즐)와의 거리는 가까울수록 좋아, 압연기 본체와 냉각 장치의 거리(D)를 10m 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 거리(D)를 5m 이하로 한다.

또한, 본 발명의 특징인, 피압연재의 웹이 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 대략 수평의 상태로부터 웹의 선단과 플랜지의 하단이 동일한 높이의 상태까지 경사진 경우에, 웹이 어느 경사 상태에 있어서도 상기 플랜지의 외면 및 내면을 냉각한다는 관점에서, 본 발명의 냉각 장치와 냉각 방법은, 조선용 등의 용도로서 이용되는 웹 높이가 플랜지 폭의 2배 이상의 T형강을 제조하는 경우에 특히 매우 적합하다. 웹 높이가 플랜지 폭의 2배 미만의 T형강은, 롤러 테이블 상에서의 플랜지가 크게 경사진 상태가 되기 때문에, 냉각수와 피압연재의 플랜지 표면과의 충돌 각도가 수직으로부터 크게 벗어나, 냉각 능력이 저하되는 경우가 있다. 이에 대하여, 웹 높이가 플랜지 폭의 2배 이상의 T형강이면, 외면 수냉 노즐(8a), 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)을 복수 나열하여 냉각 장치(8)로 하는 경우에, 각 노즐(8a, 8b, 8c) 각각에서 노즐의 높이 방향 위치나 냉각수의 분사 각도를 일정하게 해도, 웹의 어느 경사 상태에 있어서도 냉각수와 피압연재의 플랜지 표면과의 충돌 각도를 적정한 범위로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 외면 수냉 노즐(8a), 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및, 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)을 복수 나열하여 냉각 장치(8)로 하는 경우에, 각 노즐(8a, 8b, 8c) 각각에서 노즐의 높이 방향 위치나 냉각수의 분사 각도를 일정하게 하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 냉각수와 피압연재의 플랜지 표면과의 충돌 각도가 보다 적절해지도록, 예를 들면, 외면 수냉 노즐(8a)에 대해서, 압연기 본체로부터 떨어짐에 따라 노즐 높이 방향 위치를 높게, 냉각수의 분사 각도를 크게 하는 등, 노즐의 설치 위치에 있어서의 플랜지의 경사 상태에 따라서, 상이한 높이 방향 위치 및 분사 각도가 되도록 각 노즐을 설치해도 좋다.

또한, 도 2에 있어서는 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b) 및 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c)이, 압연 방향으로 위상을 동일하게 하여 등(等)간격으로 설치되어 있지만, 이러한 배치로 한정되는 것은 아니다. 즉 노즐(8a, 8b 및 8b)은 각각 별개로 적정한 간격 및 개수로 배치해도 좋다. 예를 들면 노즐의 압연 방향의 배치 간격은 등간격일 필요는 없고, 압연 방향의 위치를 다른 노즐과 맞출 필요도 없다. 또한, 노즐의 방향뿐만 아니라 형상이나 크기 등도 압연 방향의 위치마다 적절히 선정해도 좋다. 단 냉각 제어 능력의 관점에서는 도 2와 같이 롤 사이마다 노즐(8a∼8c)을 설치하는 것이 바람직하며, 후술하는 실시예에서도 이 배치를 채용했다.

다음으로, 하이텐 사양의 T형강을 제조하기 위한 플랜지(22)의 냉각으로부터 생각한 냉각 장치(8, 9, 10)의 배치에 대해서 설명한다.

항복 응력이 높은 소위 하이텐재(항복 응력이 325MPa 이상의 고장력강)를 제조하기 위해서는, 일반적으로 피압연재의 온도를 미재결정역이나 2상역으로 하여 압연하는 제어 압연이 적용된다. 제어 압연에서는, 이들 온도역에서 예를 들면 30％ 정도 등, 어느 정도 이상의 압하율(판두께 감소율)의 압연을 행하여, 재료에 변형을 축적시킬 필요가 있다. 그런데, 마무리 압연기(7)에 의한 마무리 압연 공정에서는, 플랜지(22)와 웹(21)의 두께는 약간 압하되기는 하지만, 그 압하율은 커도 2∼3％ 정도로서 제어 압연에 필요로 되어지는 압하율을 만족할 수는 없다.

그래서, 적어도 중간 압연기군(3)에 의한 중간 압연 공정의 일부의 패스로(바람직하게는 후반에서 최후까지의 수 패스로) 제어 압연을 행할 필요가 있다. 즉, 중간 압연 공정의 도중에서 피압연재(H)의 온도가 미재결정역 또는 2상역까지 떨어질 필요가 있다. 여기에서, 플랜지(22)의 온도를 공랭에 의해 떨어뜨리려고 하면, 대기 시간이 길게 걸려 생산성이 저하된다는 문제가 있다. 이에 대하여 플랜지(22)를 수냉에 의해 냉각하여 플랜지(22)의 온도를 떨어뜨리면, 대기 시간이 짧아져 생산성이 향상됨과 함께, 웹(21)이 공랭되는 냉각 속도보다도 빠르게 플랜지(22)를 냉각함으로써 웹(21)과 플랜지(22)와의 온도차가 작아진다는 효과가 얻어져, 압연 후의 냉각 휨 방지에도 효과가 있다. 이와 같이, 제어 압연에 있어서의 압연 온도의 대기 시간을 해소하기 위한 플랜지(22)의 냉각 설비로서는, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면의 각각에 수냉에 의한 플랜지의 냉각 장치(8, 9)를 설치하는 것이 바람직하다.

이러한 이유에서, 본 실시 형태에 있어서는, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 수냉에 의한 플랜지의 냉각 장치(8, 9)를 설치함과 함께, 마무리 압연기(7)의 전면에 수냉에 의한 플랜지의 냉각 장치(10)를 설치하고 있다. 하이텐재의 제조에 높은 생산성을 요구하지 않는 경우나 설비비를 저감할 필요가 있는 경우에는, 모든 위치에 냉각 장치를 설치하지 않아도 어느 정도의 T형강의 냉각 휨을 방지하는 효과가 얻어지지만, 충분한 T형강의 냉각 휨 방지 효과를 얻기 위해서는, 적어도 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 수냉에 의한 플랜지의 냉각 장치(8, 9)를 설치하는 것이 필요하다. 또한, 최대의 T형강의 냉각 휨 방지 효과를 얻기 위해 냉각 장치(8, 9)에 더하여 마무리 압연기(7)의 전면에 수냉에 의한 플랜지의 냉각 장치(10)를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 중간 압연기군(3)은, 초벌 유니버셜 압연기 2대와 에저 압연기 1대로 구성되어 있지만, 이는 일 예로서, 중간 압연기군(3)의 압연기의 대수에 제한은 없어, 예를 들면, 초벌 유니버셜 압연기 1대와 에저 압연기 1대로 구성해도 좋다. 또한, 초벌 유니버셜 압연기가 3대 이상, 에저 압연기가 2대 이상의 구성이라도 좋다. 단, 에저 압연기(5)의 전측에 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)를, 에저 압연기(5)의 후측에 제2 유니버셜 압연기(6)를 배치하는 중간 압연기군(UEU)(3)에서는, 제1 및 제2 초벌 유니버셜 압연기(4, 6)에서 압연 휨을 플랜지(22)측에도 웹(21)측에도 발생시킬 수 있고, 휨을 조정하여 플랜지(22)를 수냉에 의해 냉각할 수 있기 때문에, 초벌 유니버셜 압연기 1대와 에저 압연기 1대의 중간 압연기군(UEU)에 비하여, 수냉의 휨 제어가 용이해진다는 메리트가 있다.

제1 및 제2 초벌 유니버셜 압연기(4, 6)는, 도 6 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 각각 웹두께를 상하의 수평 롤(41a, 41b, 61a, 61b)로 압하하고, 플랜지 두께를 수평 롤(41a, 41b, 61a, 61b)의 측면과 수직 롤(42a, 62a)로 압하하기 때문에, 웹(21)과 플랜지(22)의 압하율을 독립적으로 조정할 수 있다. 일반적으로 웹(21)의 압하율<플랜지(22)의 압하율로 하면, 플랜지(22)의 연신이 웹(21)보다도 커지기 때문에, 피압연재(H)는 웹(21)측으로 휘고, 반대로 플랜지(22)의 압하율<웹(21)의 압하율로 하면, 피압연재(H)는 플랜지(21)측으로 휜다. 이와 같이 웹(21)과 플랜지(22)의 압하율의 밸런스를 바꿈으로써, 제1 및 제2 초벌 유니버셜 압연기(4, 6)에서는, 피압연재(H)의 출측의 휨을 제어할 수 있다.

한편, 에저 압연기(5)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 플랜지(22)의 단면(端面)만을 압하하기 때문에, 압하에 의해 항상 웹(21)측으로의 휨이 발생한다. 또한, 플랜지 폭을 목표 치수로 하기 위해 에저 압연기(5)의 플랜지 폭 압하량을 적절한 양으로 할 필요가 있어, 휨을 제어하기 위해 압하량을 조정할 여지는 작다. 이 점에서, 에저 압연기(5)의 전측에 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)를, 에저 압연기(5)의 후측에 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)를 배치하는 중간 압연기군(UEU) 쪽이 초벌 유니버셜 압연기 1대와 에저 압연기 1대의 중간 압연기군(UE)보다도 T형강의 제조에 바람직하다.

(실시예)

제1 실시예로서, 도 1에 나타내는 T형강의 제조 설비(1)를 이용하여, 두께 250㎜, 폭 310㎜의 직사각형 단면을 갖는 블룸(bloom)으로부터, 웹 높이 300㎜, 플랜지 폭 100㎜, 웹 두께 9㎜, 플랜지 두께 16㎜를 목표 치수로 하는 T형강을 압연했다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 냉각 장치(8, 9, 10)를 중간 압연기군(3)의 전후와 마무리 압연기(마무리 유니버셜 압연기)(7)의 전면에 설치했다. 이들 냉각 장치는 압연기 본체의 외측에 근접시켜 설치하고, 압연기 본체와 냉각 장치와의 거리(D)는 3m로 했다. 플랜지 외면 수냉 노즐(8a, 9a 등)의 분사 방향은 수평 방향에 대하여 10° 하향으로 했다. 또한 압연기에 피압연재(H)를 유도하는 플랜지(22)측의 사이드 가이드에 조입(incorporation)해 사이드 가이드에 추종하여 좌우 방향(웹 높이 방향)으로 이동하는 구조로 하고, 피압연재(H)의 플랜지(22)의 외면과 플랜지 외면 수냉 노즐의 거리가 피압연재(H)의 단면 치수에 따르지 않고 일정하게 유지되는 구성으로 했다. 상플랜지 내면 수냉 노즐(8b, 9b 등)의 분사 방향은 수평 방향에 대하여 10° 하향으로 하고, 피압연재(H)의 웹(21)의 선단측의 사이드 가이드에 탑재하여 좌우 방향으로 이동하는 구조로 했다. 하플랜지 내면 수냉 노즐(8c, 9c 등)의 분사 방향은 수평 방향에 대하여 30° 상향으로 하고, 플랜지(22)측의 사이드 가이드에 추종하여 좌우 방향으로 이동하는 구조로 했다. 또한, 각 냉각 장치는 도 5의 냉각 노즐을 압연 방향으로 다수 배치한 구조로 하고, 전체의 냉각 길이는 10m로 했다.

초벌 조형 압연기(2)로서는 복수의 공형을 형성한 상하 롤을 갖는 2중식 압연기를 이용했다. 중간 압연기군을 구성하는 제1 초벌 유니버셜 압연기(4)로서는, 도 6에 나타내는 구조의 것을 이용했다. 수평 롤(41a, 41b)로서는, 측면의 연직 방향으로부터의 각도(연직 방향선와 수평 롤(41a, 41b)의 측면이 이루는 각도)가 7°의 것을 이용했다. 좌우의 수직 롤(42a, 42b)은 대향하도록 배치하고, 단면 형상에 있어서 롤면의 폭 방향 중심을 정점으로 하는, 연직으로부터 각도 7° 기울인 사변(斜邊)을 갖는 상하 대칭의 산형 형상으로 했다. 또한, 좌우의 수직 롤(42a, 42b) 중, 수평 롤(41a, 41b)의 측면을 누르는 것은, 플랜지(22)의 압연에서 수평 롤(41a, 41b)이 수평축 방향으로 이동하지 않도록, 누름력을 조정했다.

에저 압연기(5)로서는, 도 7에 나타내는 구조의 것을 이용했다. 단차 부분의 경사각은 연직으로부터 각도 7°로 했다. 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)로서는, 도 8에 나타내는 구조의 것을 이용했다. 수평 롤(61a, 61b)은 플랜지(22)를 압연하는 측의 측면을 연직으로부터 각도 7° 기울였다. 또한, 좌우의 수직 롤(62a, 62b) 중, 플랜지(22)를 압연하는 한쪽의 수직 롤(62a)은, 단면 형상에 있어서 롤 면의 폭 방향 중심을 정점으로 하는, 연직으로부터 각도 7° 기울인 사변을 갖는 상하 대칭의 산형 형상으로 하고, 웹(21)의 선단부를 높이 방향으로 압하하는 다른 한쪽의 수직 롤(62b)은, 롤면이 평탄한 원통형으로 했다. 마무리 압연기(7)는, 도 10에 나타내는 구조의 마무리 유니버셜 압연기를 이용했다.

또한, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에 설치한 냉각 장치(8, 9)는, 압연 방향으로 나열한 복수의 노즐에 의해 길이 10m에 걸쳐 플랜지(22)의 외면과 내면의 쌍방을 수냉에 의해 냉각 가능한 구조로 했다. 또한, 마무리 압연기(7)의 전면에 설치한 냉각 장치(10)는, 압연 방향으로 나열한 복수의 노즐에 의해 길이 10m에 걸쳐 플랜지(22)의 외면과 내면의 쌍방을 수냉에 의해 냉각 가능한 구조로 했다.

T형강의 제조에 있어서는, 제일 먼저 가열로에서 승온한 블룸을 초벌 조형 압연기(2)에서 압연하여, 도 14에 나타내는 바와 같은 대략 T자 단면 형상의 T형강편으로 했다. 얻어진 T형강편의 웹 두께는 40㎜, 플랜지 두께는 75㎜, 웹 높이 375㎜, 플랜지 폭 130㎜였다. 이어서, 제1 초벌 유니버셜 압연기(4), 에저 압연기(5) 및, 제2 초벌 유니버셜 압연기(6)를 이 순서로 상류측으로부터 하류측을 향하여 근접 배치한 중간 압연기군(3)에서 5패스의 왕복 압연을 행하여, 웹(21)과 플랜지(22)를 압하했다. 이때, 중간 압연기군(3)의 전후면에 설치한 냉각 장치(8 및 9)로 통과하는 피압연재(H)의 플랜지(22)를 수냉에 의해 냉각했다. 또한, 냉각은 플랜지(22)의 외면과 내면의 쌍방에서 실시했다. 마지막으로, 마무리 압연기(7)에서 1패스의 압연을 행하여, 플랜지(22)를 경압하해 경사를 연직으로 정형했다. 이때, 마무리 압연기(7)의 전면에 설치한 냉각 장치(10)를 이용하여, 피압연재(H)의 플랜지 외면과 내면의 쌍방을 수냉에 의해 냉각했다. 또한, 웹부는 경압하했다.

마무리 압연기(7)의 후면에서 피압연재(H)의 표면 온도를 측정한 결과, 플랜지(22)의 표면 온도가 720℃, 웹(21)의 표면 온도가 725℃였다. 이 피압연재(H)를

실온까지 냉각 후의 길이 10m당의 휨 양은 5㎜ 이하로 매우 작았다.

또한, 제2 실시예로서, 마무리 압연기(7)의 전면에 냉각 장치(10)를 설치하지 않고, 중간 압연기군(3)의 전면 및 후면에만 냉각 장치(8, 9)를 설치하여 T형강의 압연을 행했다. 제1 실시예와 동일한 공정으로 T형강을 압연하여, 중간 압연기군(3)의 전후로 통과하는 피압연재(H)의 플랜지(22)를 수냉에 의해 냉각했다. 마무리 압연기(7) 전에서는 수냉을 행하지 않고 마무리 압연을 실시했다. 마무리 압연기(7)의 후면에서 피압연재(H)의 표면 온도를 측정한 결과, 플랜지(22)의 표면 온도가 741℃, 웹(21)의 표면 온도가 729℃였다. 냉각 후의 피압연재(H)에는 길이 10m당 9㎜ 전후의 휨이 발생했다. 일반적으로 형강의 휨 양은 1m당 1㎜ 이하로 여겨지고, 이를 초과한 부분에 약간의 수정 가공을 행함으로써 휨을 공차 내로 하여 제품으로 할 수 있었다.

한편, 비교예로서, 중간 압연기군(3)의 전후와 마무리 압연기(7) 전의 플랜지(22)의 수냉에 의한 냉각을 행하지 않고, 마무리 압연기(7)의 후면에서 냉각하여, 동일한 열간 압연 공정으로 T형강을 압연했다. 마무리 압연기(7)의 직후의 피압연재(H)의 표면 온도를 측정한 결과, 플랜지(22)의 표면이 833℃, 웹(21)이 735℃였다.

이 피압연재(H)의 플랜지(22)를 마무리 압연기(7)의 후면에서 냉각한 결과, 냉각 장치 내에서 플랜지(22)측으로의 휨이 발생하여, 냉각 장치에 피압연재(H)가 접촉했기 때문에 피압연재(H)의 반송을 할 수 없게 되어, 조업에 지장을 초래했다. 피압연재(H)를 실온까지 냉각한 결과, 냉각 후의 피압연재(H)의 길이 10m당의 휨 양은 85㎜ 정도였다. 휨 양이 컸기 때문에, 프레스를 이용한 휨 교정이 필요해져, 제조 비용이 증가함과 함께, 프레스 공정에 시간이 걸려 생산성을 저해하는 것을 알 수 있다. 특히 웹(21)측으로 휘는 교정을 행하기 때문에, 웹(21)이 압축을 받아 좌굴(buckling)하는 형상 불량이 프레스 중에 다발하여, 프레스 교정이 매우 곤란했다. 프레스 교정으로 형상 불량을 완전히 고치지 못했던 T형강은 스크랩이 되어, 수율이 저하되어 제조 비용이 큰 폭으로 증가했다.

이상과 같이, 본 발명의 T형강의 제조 설비 및 제조 방법을 이용하면, 생산성을 저해하는 냉각에 의한 휨을 방지하여 열간 압연에 의해 T형강을 저비용으로 대량으로 제조하는 것이 가능해진다.

1 : T형강의 제조 설비
2 : 초벌 조형 압연기
3 : 중간 압연기군
4 : 제1 초벌 유니버셜 압연기
5 : 에저 압연기
6 : 제2 초벌 유니버셜 압연기
7 : 마무리 압연기(마무리 유니버셜 압연기)
8, 9, 10 : 냉각 장치
8a, 9a : 외면 수냉 노즐
8b, 9b : 상플랜지 내면 수냉 노즐
8c, 9c : 하플랜지 내면 수냉 노즐
11 : 하우징
12a, 12b, 12c, 12d : 웹 가이드
13 : 롤러 테이블
20 : T형강
21 : 웹
22 : 플랜지
41a, 41b : 수평 롤
42a, 42b : 수직 롤
51a, 51b : 에저 롤
52 : 소경 롤부
53 : 대경 롤부
61a, 61b : 수평 롤
62a, 62b : 수직 롤
71a, 71b : 수평 롤
72a, 72b : 수직 롤
101 : T형강의 제조 설비(열간 압연 설비)
102 : 초벌 조형 압연기
102a : 상롤
102b : 하롤
103 : 중간 압연기군
104 : 초벌 유니버셜 압연기
141a, 141b : 수평 롤
142a, 142b : 수직 롤
105 : 에저 압연기
151a, 151b : 에저 롤
153 : 대경 롤부
154 : 소경 롤부
106 : 마무리 유니버셜 압연기
161a, 161b : 수평 롤
162a, 162b : 수직 롤
W1 : 제1 초벌 유니버셜 압연기의 수평 롤의 외주면의 폭
W2 : 제2 초벌 유니버셜 압연기의 수평 롤의 외주면의 폭
L : 웹 내법치수
H : 피압연재
D : 압연기 본체와 냉각 장치와의 거리
c : 롤의 코너부(가공부)

Claims (11)

1. T형강의 열간 압연 라인에, 단면(斷面) T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피(被)압연재의 플랜지 외면을 수냉에 의해 냉각하는 외면 수냉 노즐과, 상기 피압연재의 플랜지 내면을 수냉에 의해 냉각하는 내면 수냉 노즐 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 설치하고,
   상기 웹이 당해 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대해서 수평인 수평 상태로부터 상기 웹의 선단(先端)과 상기 플랜지 하단(下端)이 동일한 높이의 최대 경사 상태까지 경사지는 상기 피압연재에 대하여, 상기 외면 수냉 노즐과 상기 내면 수냉 노즐 중의 어느 한쪽 또는 양쪽이, 상기 웹의 상기 수평 상태로부터 상기 최대 경사 상태에 이르기까지의 어느 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면과 내면 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 향하여 주수(注水) 가능한 위치 및 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피압연재의 상기 플랜지 내면을 냉각하는 내면 수냉 노즐은, 상기 웹보다 상측의 상플랜지 내면을 냉각하는 상플랜지 내면 수냉 노즐과, 상기 웹보다 하측의 하플랜지 내면을 냉각하는 하플랜지 내면 수냉 노즐을 구비하고 있고,
   상기 상플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각은, 상기 롤러 테이블의 상면에 대하여 하향의 α의 각도로 하고, 상기 하플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각은, 상기 롤러 테이블의 상면에 대하여 상향의 β의 각도로 하고,
   상플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각 α보다도 상기 하플랜지 내면 수냉 노즐의 분사각 β를 크게(α<β) 설정한 것을 특징으로 하는 T형강의 열간 압연 라인의 냉각 장치.
3. 가열로로부터 반송된 소재강편을 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 초벌 압연하는 초벌 조형 압연기와, 초벌 조형 압연기의 후단(後段)에 설치되어, 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재를 마무리 압연이 가능한 형상의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 압연하기 위한 중간 압연기군과, 당해 중간 압연기군의 후단에 설치되어, 상기 중간 압연기군에 의해 마무리 압연이 가능한 형상으로 압연된 상기 피압연재를 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 T형강으로 마무리 압연하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연에 의한 T형강의 제조 설비로서,
   상기 중간 압연기군의 전면(前面)과 후면(後面) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽에, 제1항 또는 제2항에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉각 장치를, 상기 중간 압연기군의 압연기 본체의 외측에 배치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.
5. 가열로로부터 반송된 소재강편을 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 초벌 압연하는 초벌 조형 압연기와, 초벌 조형 압연기의 후단에 설치되어, 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재를 마무리 압연이 가능한 형상의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 압연하기 위한 중간 압연기군과, 당해 중간 압연기군의 후단에 설치되어, 상기 중간 압연기군에 의해 마무리 압연이 가능한 형상으로 압연된 상기 피압연재를 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 T형강으로 마무리 압연하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연에 의한 T형강의 제조 설비로서,
   상기 중간 압연기군의 전면과 후면 중의 어느 한쪽 또는 양쪽에, 제1항 또는 제2항에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치하고,
   상기 마무리 압연기의 전면에, 제1항 또는 제2항에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉각 장치를, 상기 마무리 압연기의 압연기 본체의 외측에 배치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.
7. 제3항에 있어서,
   상기 중간 압연기군은, 롤 외주면의 폭이 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재의 웹 내법치수보다 넓은 상하의 수평 롤을 갖는 제1 초벌 유니버셜 압연기와, 상기 피압연재의 플랜지의 단면(端面)을 압하하는 에저 압연기와, 롤 외주면의 폭이 상기 피압연재의 웹 내법 치수 이하인 상하의 수평 롤 및, 한쪽이 플랜지를 그의 판두께 방향으로 압하하고 다른 한쪽이 웹의 단면을 웹의 높이 방향으로 압하하는 좌우의 수직 롤을 갖는 제2 초벌 유니버셜 압연기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.
8. 가열로로부터 반송된 소재강편을 초벌 조형 압연기에 의해 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 초벌 압연하는 초벌 조형 압연 공정과, 당해 초벌 조형 압연 공정에 의해 초벌 압연된 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재를 중간 압연기군에 의해 마무리 압연이 가능한 형상의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 압연하는 중간 압연 공정과, 당해 중간 압연 공정에 의해 마무리 압연이 가능한 형상으로 압연된 상기 피압연재를 마무리 압연기에 의해 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 T형강으로 마무리 압연하는 마무리 압연 공정을 구비한 열간 압연에 의한 T형강의 제조 방법으로서,
   상기 중간 압연 공정에서는, 상기 중간 압연기군의 전면과 후면 중의 어느 한쪽 또는 양쪽에서, 상기 웹이 당해 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 수평인 수평 상태로부터 상기 웹의 선단과 상기 플랜지 하단이 동일한 높이의 최대 경사 상태까지 경사지는 상기 피압연재에 대하여, 상기 웹의 상기 수평 상태로부터 상기 최대 경사 상태에 이르기까지의 어느 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면과 내면 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 향하여 수냉에 의해 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 마무리 압연기 공정에서는, 상기 마무리 압연기의 전면에서, 상기 웹이 당해 피압연재를 반송하는 롤러 테이블의 상면에 대하여 수평인 수평 상태로부터 상기 웹의 선단과 상기 플랜지 하단이 동일한 높이의 최대 경사 상태까지 경사지는 상기 피압연재에 대하여, 상기 웹의 상기 수평 상태로부터 상기 최대 경사 상태에 이르기까지의 어느 상태에 있어서도, 상기 플랜지의 외면과 내면 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 향하여 수냉에 의해 냉각하도록 한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
10. 가열로로부터 반송된 소재강편을 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 초벌 압연하는 초벌 조형 압연기와, 초벌 조형 압연기의 후단에 설치되어, 상기 초벌 조형 압연기에 의해 초벌 압연된 단면 T자형의 웹 및 플랜지로 이루어지는 상기 피압연재를 마무리 압연이 가능한 형상의 웹 및 플랜지로 이루어지는 피압연재로 압연하기 위한 중간 압연기군과, 당해 중간 압연기군의 후단에 설치되어, 상기 중간 압연기군에 의해 마무리 압연이 가능한 형상으로 압연된 상기 피압연재를 제품 치수의 웹 및 플랜지로 이루어지는 T형강으로 마무리 압연하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연에 의한 T형강의 제조 설비로서,
    상기 중간 압연기군의 전면(前面)과 후면(後面) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽에, 제1항 또는 제2항에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치하고,
    또한 상기 냉각 장치를, 상기 중간 압연기군의 압연기 본체의 외측에 배치하며,
    상기 마무리 압연기의 전면에, 제1항 또는 제2항에 기재된 T형강 열간 압연 라인의 냉각 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.
11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각 장치를, 상기 마무리 압연기의 압연기 본체의 외측에 배치한 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 설비.

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