KR101244269B1

KR101244269B1 - 자기부상열차궤도용 이형강 및 그 압연 공정

Info

Publication number: KR101244269B1
Application number: KR1020107016667A
Authority: KR
Inventors: 지에 동; 웨이주앙 추; 시웨이 후오; 후닝 리우; 추안동 자오; 웨이 펭; 펭주 위안; 지에 장; 동 양; 젠홍 마; 데추안 인
Original assignee: 라이우 스틸 그룹 코포레이션 리미티드
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2013-03-18
Also published as: JP2011508673A; CN101214494B; CN101214494A; JP5233023B2; WO2009094848A1; KR20100106525A

Abstract

중저속 자기부상열차용 이형강에 있어서, 상기 이형강의 가로 단면은 F형이며, 경사다리(1), 수직다리(3), 웨브판(2)과 수평 돌출 구간(4)을 구비하고 있으며, 그 중 경사다리(1)의 중심과 웨브판(2)의 하부 표면 사이에는 협각(θ)이 형성되어 있으며, 수직다리(3)는 웨브판과 수평 돌출 구간(4)이 서로 연결된 곳에 위치하고 있으며, 수평 돌출 구간(4)의 상하부 표면은 웨브판(2)의 상하부 표면과 평행이거나 동일한 평면상에 있다. 상기 이형강의 압연 공정은 순차적으로 조압연, 피니싱 롤링(finishing rolling), 냉각 제어와 정직 공정을 포함하며, 상기 조압연 공정은 가역성 2단 압연기를 사용하여 압연하며, 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 8000~10000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 60~90%이며, 피니싱 롤링 공정은 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용한다. 본 발명은 대형 H형강 열간압연 생산라인만을 통해서 최종 완제품을 생산할 수 있다.

Description

자기부상열차궤도용 이형강 및 그 압연 공정{A PROFILED STEEL USED FOR MAGNETIC SUSPENSION TRAIN RAIL AND ROLLING PROCEDURES THEREOF}

본 발명은 야금기술영역에 속하며, 이형강과 관련된 것으로, 특히 자기부상열차궤도용 F형 이형강 및 그 압연 공정에 관한 것이다.

1969년, 세계에서 자기부상열차에 대한 연구를 시작하였고, 여러 해에 걸친 연구와 실천을 통해 중저속 자기부상시스템은 이미 수많은 성공 경험을 쌓았다. 중저속 자기부상의 연구와 응용방면에서, 가장 대표성을 가진 것은 일본 HSST중저속 자기부상교통시스템이다. 중저속 자기부상교통기술은 독일에서 가장 먼저 출현되었으며, 일본은 30년간의 연구를 거쳐서, 선후로 7개 중저속 자기부상열차 모델을 연구하였고, 나고야의 H100시리즈로 발전하였고, 시스템운행에 성공하였다. 나고야 도부큐료선(Linimo), 본선로(main track)는 8.9km, 그 중 1.4km는 지하선이고, 그 외에는 고가선이며, 9개 역사가 설치되어 있으며, 피크타임의 배차간격은 6min이며, 평상시 배차간격은 10min이며, 구간 내 최고운행속도는 100km/h이며, 편도운행시간은 15min이며, 1일 운행량은 1.5만인이다. 이 열차는 이미 2005년 3월 5일에 정식 개통되어 운영되고 있다. HSST와 유사한 시스템은 한국의 대우실험선로, 미국 AMT이 있다.

중국은 1980년 초부터 상전도형(EMS) 중저속 자기부상열차에 대한 연구작업을 시작하였고, 1992년 자기부상열차 핵심기술연구는 "85" 국가중점과학 연구계획에 포함되었으며, 단계적 연구결과를 획득하였고, 1995년 처음으로 실험실내에서 실물크기 1축대차(single axle truck)의 유인(manned) 운행에 성공하였다.

1999년 베이징자기부상열차기술발전유한공사와 국방과학대학이 국내철도, 항공, 자동차 등 업계에서 가장 우세한 기술을 가진 기업을 공동 조직, 연합하여 장사국방과학기술대학 캠퍼스에서 중국의 최초 자기부상열차실험선로를 건설하였고, 실물크기의 실험차량 생산 제조를 완성하였다. 2001년 9월 모든 시스템은 운행실험을 시작하였다.

CN1621618은 자기부상열차용 운행 도로를 공개하였다. 상기 도로는 지반위에 지지되고 특히 철근콘크리트 또는 강화콘크리트로 제조된 지지구조체를 포함하며, 상기 지지구조체는 차량과 서로 관련된 부위에 측면이 돌출된 플레이트 모양의 가장자리를 가지고 있으며, 상기 가장자리에는 자기부상 궤도운행기구의, 차량의 부상프레임에 의해 U형으로 둘러싸인 기능어셈블리- 예를 들면 슬라이딩 플레이트, 고정자, 측면유도궤도가 배치되어 있으며, 차량 부상프레임과 지지구조체의 단부 사이의 음 전달용 틈의 사이즈를 최소화하고, 상기 틈을 미궁형식으로 형성하였다. 이때, 틈의 높이와 너비는 대략 슬라이딩 플레이트와 측면유도궤도의 부위상의 자기부상열차운행기구의 공차사이즈에 대응된다.

CN2869102는 중저속 자기부상열차궤도를 공개하였다. 이 특허에서 스틸 레일은 볼트나 프리캐스트(pre-cast) 방식을 통해서 직접 교량의 양측에 고정된다. 스틸 레일의 하부표면은 볼트방식으로 도치된 U형 부상궤도를 고정하거나 또는 레일의 하부가 도치된 U형을 나타나게 하여, 도치된 U형 부상궤도를 구성한다.

종래의 중저속 자기부상열차궤도용 이형강은 상자형강(stee-box type), I형강과 U형강 등의 몇 가지 유형이 있으며, 실제 응용에서 정밀도가 떨어지고, 설치작업이 번거롭고, 궤도의 위치 고정이 어렵다는 등의 문제점이 존재하고 있다. 일본의 중저속 자기부상 실험선 궤도는 내후성 강판을 용접하고 기계가공을 거쳐 제작되었다. 이 궤도는 정밀도가 비교적 높으나 재료낭비가 심각하고, 제작원가가 높고, 생산성이 낮으며, 대량화 생산을 실현하기가 어려워서, 현재 소규모 생산량 실험의 요구만을 충족할 수 있을 뿐이다.

자기부상열차의 기본 원리는 전자기력을 이용하여 지구인력을 극복하여 열차가 궤도 위에 부상하도록 하며(상전도 자기부상열차 부상간격은 대략 1cm이다), 직선전동기를 이용하여 전진하도록 하는 것이다. 부상 원리를 보자면, 차체 운행은 궤도 정밀도에 대한 요구가 매우 높으므로, 궤도의 정밀도를 보장하기 위한, 궤도의 생산방법은 다음과 같다. 강판을 원하는 형상으로 용접한 후에 그것에 대하여 고정밀도의 기계가공을 한다. 상기 생산방법은 대체적으로 강판용접-풀림(annealing)-기계가공-풀림-정직(변형 바로잡기, straightening)으로, 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 가공효율이 낮고, 제작기간이 길며, 또한 재료낭비가 심각하며, 원가가 높다. 국내에서 이미 기업에서 열간압연 방법을 이용하여 완제품을 생산하고자 시도한 기업이 있었으나 성공하지 못하였다. 이 기업은 단지 조압연기(rough mill)를 이용하여 반제품을 압연한 후에 다시 기계가공을 하여 완제품을 생산하였는데, 생산공정에서 여전히 풀림 공정이 필요했으며, 용접생산과 비교하였을 때, 공정이 어느 정도 감소하였으나, 제작기간과 원가는 뚜렷하게 줄어들지 않았으며 효율이 크게 향상되지 않았으므로, 대량생산화의 생산요구를 만족시키지 못한다.

CN1470669는 연자성 구조강 및 그 제작방법을 공개하였다. 이 발명은 자기부상궤도에 사용되는 연자성 구조강 및 그 제작방법에 관한 것으로 연자성 구조강을 형성하는 구성원소는 Fe, C, Si, Mn, P, S, Als, Cr, Cu, Ti, N, Ni, Ca를 포함하며, 그 특징은 구성원소 Ca는 REM으로 대체할 수 있으며, 구성원소의 중량 백분율은 C: 0.010~0.040%, Si: 1.0%~2.0%, Mn: 0.60~1.00%, P: ≤0.015%, S: ≤0.005%, Als: 0.005%~0.020%, Cr: <0.60%, Cu: 0.20%~0.60%, Ti: 0.005%~0.02%, N ≤0.010%, Ni: ≤1.00%, Ca 또는 REM: ≤0.010%이며, 그 나머지는 철과 불가피하게 포함되는 이물질이다. 그 압연제조공정은 연속주조 공정, 열간압연 공정과 불림(normalizing) 공정을 포함하며, 최종적으로 북방에서 자기부상열차궤도 교량에 적용되는 측면인도 연자성 구조강판을 얻을 수 있다.

CN1690242는 저온 인성이 우수한 연자성 구조강판을 공개하였고, 그 성분(질량백분율)은 C: 0.010%~0.040%, Si: 0.50%~1.00%, Mn: 1.00%~1.50%, P: ≤0.015%, S: ≤0.005%, Als: 0.50%~1.00%, Cr: 0.20~0.50%, Cu: 0.20%~0.60%, Ti: 0.005%~0.02%, N: 0.001%~0.008%, Ni: 0.30~0.80%, Ca: 10ppm~60ppm이며, 그 나머지는 철과 불가피하게 포함되는 이물질이며, Pcm ≤0.20%이다. 재결정 제어 압연과 가속냉각공정 및 후속 완냉 공정을 최적화하여, 완제품 연자성 구조강판의 결정입자 사이즈를 10~30㎛으로 하고, 우수한 기계성능, 전자기성능과 용접성을 얻었으며, 특히 자기부상열차궤도 중 지지력, 인도력과 구동력을 반드시 흡수해야 하는 측면 인도판에 적용된다. 자기부상제어기술수준 자체의 한계로 인해 궤도자체의 각 성능(결정 입자도, 조직 균일도, 자기 전도성 등)에 대한 요구는 지나치게 가혹하며, 동시에 강판을 용접하여 자기부상궤도를 형성해야 하므로, 재료의 용접성능, 기계성능에 대한 요구가 매우 높다. 따라서 자기부상궤도용 강판을 생산가공할 때, 공정이 복잡하고, 원가가 높고, 효율이 저하되고, 산업화 응용을 심각하게 제약하는 결과를 초래하였다.

종래의 기술에 존재하는 단점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 제품의 정밀도를 높이고, 설치공정을 단순화하며, 궤도의 위치고정 난이도를 감소시키고, 생산원가를 저하시키고, 재료를 절약하고, 생산효율을 높이고, 산업화, 대량화의 요구를 충족할 수 있는 중저속 자기부상열차궤도용 열간 압연 F형 이형강을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용접, 기계가공공정을 거치지 않고 고정밀도, 고진직도(straightness), 조직이 고른 자기부상궤도를 직접 압연할 수 있는 생산공정을 제공하는 것이다. 본 발명의 압연제조공정은 자기부상궤도용 이형강의 특징에 대하여, 맞춤형 압연 공정을 설계하였다.

본 발명에 따른 자기부상열차궤도용 이형강에 있어서, 상기 이형강의 가로단면은 F형이고, 그 중 경사다리 중심선과 웨브판 하부면 사이에는 협각(θ)이 형성되어 있으며, 수평 돌출 구간의 상하 표면은 웨브판 상하부 표면과 서로 평행하거나 동일한 평면에 위치해 있으며, 수직다리는 웨브판(2)과 수평 돌출 구간(4)이 서로 연결된 곳에 위치하고 있다.

그 중 상기 경사다리와 수직다리는 웨브판 하부표면에 대한 수직 높이가 동일하다.

그 중 상기 이형강의 각 코너는 원호형이다.

그 중 상기 경사다리와 웨브판의 하부 표면 사이의 협각(θ)의 각도는 92~120°이며, 가장 적합한 것은 95~105°이다.

그 중 수평 돌출 구간 상하부 표면은 웨브판 상하부 표면과 평행하거나 동일한 평면상에 있다.

본 발명은 또한 상기 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정을 제공한다. 상기 압연 공정은, 조압연, 피니싱 롤링(finish rolling), 냉각 제어와 정직 공정을 순차적으로 포함하며, 상기 조압연 공정은 가역성 2단 압연기를 이용하며, 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 8000~10000KN이며, 가장 적합한 것은 8000~9000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 60~90%이다. 상기 피니싱 롤링은 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연을 한다.

그 중 상기 조압연 공정의 초기 압연 온도는 1150~1200℃이며, 마무리 압연 온도는 950~1000℃이다.

그 중 상기 피니싱 롤링의 압연 하중은 10000~15000KN이며, 압력하의 정밀도는 ±0.1mm이며, 초기 압연 온도는 800~840℃이며, 마무리 압연 온도는 750~850℃이며, 본 단계에서 나머지 변형을 완성한다.

그 중, 상기 유니버설 연속 압연 어셈블리는 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러로 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체한다(유니버설 압연 어셈블리가 투롤러 압연 모드(simple mode)를 사용할 때 각 스탠드의 압연 롤러는 단지 2개뿐이며, 이때 각 압연 롤러를 S롤러라 지칭한다).

그 중, 상기 유니버설 압연기는 또한 좌우에 2개의 수직 롤러가 설치되어 있고, 압연기의 제어시스템은 상하부의 2개 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러를 동시에 제어함으로써 압연 공정을 완성하며, 상하 두개의 수평 롤러는 주동 롤러이며, 좌우 두개의 수직 롤러는 종동 롤러이다.

그 중, 직사각형 가공물(blank)을 용광로에 냉간 장입(cold charging) 또는 열간 장입(hot charging)하고, 1200~1250℃까지 가열한 후에 용광로에서 꺼내고, 10~20MPa 압력하에서 고압수 디스케일(descale) 공정을 진행한다.

그 중, 롤링 피스를 150℃ 이하로 냉각한 후에, 정직기에 넣어 정직 공정을 진행한다.

본 발명에서 제공하는 자기부상열차궤도용 F형 이형강과, 강판을 용접하여 가공한 F형 이형강의 다른 점은 각 부분의 연결 부분이 모두 원호형으로 이어진 것이다. 이러한 설계는 상기 제품이 용접과 기계가공을 거치지 않고 직접적으로 열간 압연의 방법을 통해 생산되도록 확보하여 제조공정을 단순화하여, 원가를 절감하고, 생산효율을 높이며, 동시에 경사 돌출 구간과 수직 돌출 구간의 강성률(rigidity)과 강도(intensity)를 향상시키고, 사용 안전성을 증가시킨다. 본 발명이 제공하는 이형강 구조체는 경사 돌출 구간과 수직 돌출 구간을 각각 차체의 U형 전자석의 양극과 서로 대응되도록 하여 하단 평면과 차체의 전자석이 서로 작용하여 상향 흡인력을 발생시켜 차체를 부상하도록 할 수 있다. 선택된 경사 돌출 구간의 경사각은 차량이 커브(curve)에서 운행할 때 발생하는 수평방향 원심력의 작용을 잘 받아들이고, 동시에 차체의 브레이크와 함께 마찰 제동을 할 수 있도록 한다. 수평 돌출 구간은 연결 작용을 하며 중저속 자기부상열차궤도의 F형강을 침목에 편리하게 연결하고 고정할 수 있도록 하며, 비교적 높은 강성률과 강도를 가진다. 웨브판의 설계는 그 상면에 감응 플레이트를 쉽게 장착할 수 있도록 하며 운행시에 차체에 수평 구동력을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명이 제공하는 압연 공정의 장점은 조압연 공정에서 큰 압연 하중을 가진 가역성 2단 압연기를 사용하여 가공물에 대하여 변형이 큰 압연 공정을 행하여 압연재료조직을 고르게 하며, 가공물이 가진 흠결을 제거하고, 동시에 롤링패스(rolling pass)를 감소시키고, 롤링 소모를 줄이고, 생산성을 높일 수 있다. 피니싱 롤링은 큰 압연 하중과, 고정밀도의 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연함으로써 한 측면으로는 압연 템포를 향상시키고, 온도 하강을 감소시키므로, 가공물의 가열온도를 낮추고 가스 소모를 저하시킬 수 있으며, 다른 방면으로는 공정장비 투입을 감소시키기 위해 연속 압연기에 대하여 최적화 개선을 진행함에 있어서 투롤러(two roll) 모드를 사용하지 않고 유니버설 모드의 공정제어시스템과 기계제어시스템에 대하여 개량하며, 개량된 유니버설 모드를 이용하여 압연 공정을 진행할 수 있다. 이러한 개량된 유니버설 모드 압연제조와 앞에서 언급한 투롤러 모드 압연제조의 차이는 다음과 같다. 투롤러 모드에서, 압연기는 단지 상하에 2개의 수평 압연 롤러만 가지고 있으며, 압연기 제어시스템은 2개의 수평 롤러에 대하여 제어를 한다. 그러나 유니버설 모드에서, 압연기는 상하 2개의 수평 롤러뿐만 아니라 좌우 2개의 수직 롤러를 포함하며, 압연기 제어시스템은 상하 2개의 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러에 대하여 동시에 제어를 하며, 수평 롤러 또는 수직 롤러의 단독제어는 실현할 수 없다. 공정제어시스템과 기계제어시스템의 개량을 통해서, 유니버설 모드에서 압연기 제어시스템은 수평 롤러에 대하여 단독 제어를 할 수 있다. 이와 같이 구성하여 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러를 이용하여 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체함으로써 공정장비의 투입과 소모를 절약하고 나아가 냉각 제어공정과 정직 공정을 통하여 최종 완제품을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 대형 H형강 열간 압연 생산라인만을 통해서 최종 완제품을 생산할 수 있으며, 열처리, 기계가공공정이 필요 없으며, 원가를 크게 절감하고, 생산효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 대량생산에 필요한 요구를 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예의 구조 개략도이다.

압연의 구체적 생산공정은 다음과 같다. 직사각형 가공물을 용광로에 냉간 장입또는 열간 장입하고 1200~1250℃까지 가열한 후에 용광로에서 꺼내고, 10~20MPa 압력하에서 고압수 디스케일(descale) 공정을 진행한다. 디스케일이 완성된 가공물은 테이블 롤러를 이용하여 조압연기에 이송되며, 초기 압연 온도는 1150~200℃이며, 마무리 압연 온도는 950~000℃이다. 제품의 조직 균일성을 보장하기 위하여 본 단계는 가역성 2단 압연기를 사용하여 변형이 큰 압연을 진행하며, 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 8000~10000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 60~90%이다. 조압연 공정을 완성한 후에, 조압연 가공물(roughed bloom)은 기계 후단의 이송용 테이블 롤러를 통해 유니버설 압연 어셈블리로 이송되어 연속 압연이 진행된다. 피니싱 롤링은 고압연 하중, 고정밀도의 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연을 진행함으로써 유니버설 모드 하의 투롤러 압연 공정을 실현한다.

피니싱 롤링의 압연 하중은 10000~15000KN이며, 압력하의 정밀도는 ±0.1mm이며, 초기 압연 온도는 800~40℃이며, 마무리 압연 온도는 750~850℃이며, 본 단계에서 나머지 변형을 완성한다.

상기 유니버설 연속 압연 어셈블리는 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러로 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체한다. 이와 같이 개량된 유니버설 모드의 압연과 앞에서 언급한 투롤러 모드의 압연 공정의 다른 점은 다음과 같다. 투롤러 모드 하에서, 압연기는 단지 상하 2개의 수평 압연 롤러만 가지고 있으며 압연기 제어시스템은 2개의 수평 롤러에 대하여 제어를 한다. 그러나 유니버설 모드하에서, 압연기는 상하 2개의 수평 롤러뿐만 아니라 좌우 2개의 수직 롤러를 가지고 있으며 압연기의 제어시스템은 상하 2개의 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러에 대하여 동시에 제어를 하며, 수평 롤러 또는 수직 롤러에 대하여 단독제어를 진행할 수 없다.

유니버설 압연 어셈블리로부터의 롤드 피스(rolled-piece)를 냉각 제어구역에 이송하여 냉각 제어를 하여 롤드 피스가 균일한 온도와 적합한 냉각 속도를 확보하도록 하여 온도가 균일하지 않아 만곡 현상이 발생하고 잔존 응력이 존재하는 것을 피할 수 있다. 냉각 제어를 완료한 후 롤드 피스를 고온톱(hot saw)에 이송하여 스크랩 앤드(scrap end), 분할, 샘플링 작업을 진행하고 그후 냉각상(cooling bed)에 이송하여 냉각 제어 공정을 행한다. 롤드 피스가 150℃ 이하로 냉각된 후, 상기 이형강 전용 정직기에 넣어 정직 공정을 진행하여 에어 쿨링에 의한 변형을 교정한다.

마지막으로 롤드 피스를 규격 사이즈에 맞추어 절단하고 수집한다.

실시예 1

자기부상열차궤도용 이형강은 도 1에 도시한 바와 같이, 가로 단면이 F형이며, 4개 부분 즉 경사다리(1), 웨브판(2), 수직다리(3), 수평 돌출 구간(4)으로 구성된다. 그중 경사다리의 중심선과 웨브판 하부면 사이의 협각은 92°이며, 수평 돌출 구간 상하부 표면은 각각 웨브판 상하부 표면과 서로 평행하며, 수직다리는 웨브판과 수평 돌출 구간이 서로 연결된 곳에 위치하고 있다. 이형강의 각 코너는 원호형이다.

웨브판 하면에 대한 경사다리(1)와 수직다리(3)의 수직 높이는 같다.

실시예 2

자기부상열차궤도용 이형강은 도 1에 도시한 바와 같이, 그 중 경사다리 중심선과 웨브판 하부 표면 사이의 협각은 95°이며, 수평 돌출 구간 상하부 표면은 웨브판 상하부 표면과 서로 평행하고, 수직다리는 웨브판과 수평 돌출 구간이 연결된 곳에 위치하고 있다. 이형강의 각 코너는 원호형이다.

실시예 3

자기부상열차궤도용 이형강은 도 2에 도시한 바와 같이, 그 중 경사다리 중심선과 웨브판 하부 표면 사이의 협각은 105°이며, 수평 돌출 구간의 상하부 표면은 웨브판 상하부 표면과 동일한 평면상에 있으며, 수직다리는 웨브판과 수평 돌출 구간이 서로 연결된 곳에 위치하고 있다. 이형강의 각 코너는 원호형이다.

실시예 4

자기부상열차궤도용 이형강은 도 2에 도시한 바와 같이, 그 중 경사다리 중심선과 웨브판 하부 표면 사이의 협각은 120°이며, 수평 돌출 구간의 상하부 표면은 웨브판 상하부 표면과 동일한 평면상에 있으며, 수직다리는 웨브판과 수평 돌출 구간이 서로 연결된 곳에 위치하고 있다. 이형강의 각 코너는 원호형이다.

실시예 5

직사각형 가공물을 용광로에 냉간 장입 또는 열간 장입하고, 1200~1230℃까지 가열한 후에 용광로에서 꺼내고, 고압수 디스케일(descale) 공정을 진행하였다. 디스케일 효과를 보장하기 위하여, 디스케일 압력을 10MPa로 하고, 디스케일을 완성한 가공물은 테이블 롤러를 이용하여 조압연기에 이송하고 초기 압연 온도를 1150~1180℃이며, 마무리 압연 온도를 950~1000℃로 하였다. 제품의 조직 균일성을 보장하기 위하여, 본 단계는 가역성 2단 압연기를 사용하여 변형이 큰 압연을 진행하였으며 이때 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 8000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 60%를 차지하도록 하였다. 조압연 공정을 완성한 후에, 조압연을 거친 가공물을 기계 후단의 이송용 테이블 롤러를 통해 TM형 유니버설 압연 어셈블리에 이송하여 연속 압연을 진행하였다. 피니싱 롤링은 고압연 하중과 고정밀도의 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연을 진행하여 유니버설 모드하의 투롤러 압연 공정을 실현하였다. 피니싱 롤링의 압연 하중은 15000KN이며, 압력하의 정밀도는 ±0.1mm이며, 초기 압연 온도는 800~840℃이며, 마무리 압연 온도는 750~850℃이며, 본 단계에서 나머지 변형을 완성하였다.

상기 유니버설 연속 압연 어셈블리는 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러로 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체하였다. 이와 같이 개량된 유니버설 모드 압연과 앞에서 언급한 투롤러 모드의 압연 공정은 다음과 같은 다른 점이 있다. 투롤러 모드 하에서, 압연기는 단지 상하에 2개의 수평 압연 롤러만 가지고 있으며, 압연기 제어시스템은 2개의 수평 롤러에 대하여 제어를 한다. 그러나 유니버설 모드하에서, 압연기는 상하 2개의 수평 롤러뿐만 아니라, 좌우 2개의 수직 롤러를 가지고 있으며 압연기의 제어시스템은 상하 2개의 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러에 대하여 동시에 제어를 하며, 수평 롤러 또는 수직 롤러에 대하여 단독제어를 진행할 수 없다.

유니버설 압연 어셈블리로부터의 롤드 피스(rolled-piece)를 냉각 제어구역에 이송하여 냉각 제어를 하여 롤드 피스가 균일한 온도와 적합한 냉각 속도를 확보하도록 하여 온도가 균일하지 않아 만곡되고 일부 응력이 잔존하는 현상을 피하였다. 냉각 제어가 완료된 롤드 피스를 고온톱에 이송하여 스크랩 엔드, 분할, 샘플링 작업을 진행하고 그후 냉각상에 이송하여 냉각 제어를 하였다. 롤드 피스가 150℃이하로 냉각된 후에, 상기 이형강 전용 정직기에 넣어 정직 공정을 진행하여 에어 쿨링으로 인한 변형을 교정하였다. 최후에, 롤드 피스를 규격 사이즈로 절단하고 수집하였다. 이와 같은 공정을 거쳐 실시예 1에 따른 중저속 자기부상열차궤도용 이형강을 얻었다.

실시예 6

직사각형 가공물을 용광로에 냉간 장입 또는 열간 장입하고 1200~1250℃까지 가열한 후에 용광로에서 꺼내고, 고압수 디스케일(descale) 공정을 진행하였다. 디스케일 효과를 보장하기 위하여, 디스케일 압력을 15MPa로 하고, 디스케일을 완성한 가공물은 테이블 롤러를 이용하여 조압연기에 이송하였으며, 이때 초기 압연 온도를 1180~1200℃로, 마무리 압연 온도를 950~1000℃로 하였다. 제품의 조직 균일성을 보장하기 위하여, 본 단계에서는 가역성 2단 압연기를 사용하여 변형이 큰 압연을 진행하였으며 이때 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 9000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 80%를 차지하도록 하였다. 조압연 공정을 완성한 후에, 조압연을 거친 가공물을 기계 후단의 이송용 테이블 롤러를 통해 TM형 유니버설 압연 어셈블리에 이송하여 연속 압연을 진행하였다. 피니싱 롤링은 고 압연 하중과 고 정밀도의 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연을 진행하여 유니버설 모드하의 투롤러 압연 공정을 실현하였다. 피니싱 롤링의 압연 하중은 13000KN이며, 압력하의 정밀도는 ±0.1mm이며, 초기 압연 온도는 820~840℃이며, 마무리 압연 온도는 800~850℃이며, 본 단계에서 나머지 변형을 완성하였다.

상기 유니버설 연속 압연 어셈블리는 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러로 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체하였다. 이와 같이 개량된 유니버설 모드 압연과 앞에서 언급한 투롤러 모드의 압연 공정은 다음과 같은 다른 점이 있다. 투롤러 모드하에서, 압연기는 단지 상하에 2개의 수평 압연 롤러만 가지고 있으며, 압연기 제어시스템은 2개의 수평 롤러에 대하여 제어를 한다. 그러나 유니버설 모드 하에서, 압연기는 상하 2개의 수평 롤러뿐만 아니라, 좌우 2개의 수직 롤러를 가지고 있으며 압연기의 제어시스템은 상하 2개의 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러에 대하여 동시에 제어를 하며, 수평 롤러 또는 수직 롤러에 대하여 단독제어를 진행할 수 없다.

유니버설 압연 어셈블리로부터의 롤드 피스(rolled-piece)를 냉각 제어구역에 이송하여 냉각 제어를 하여 롤드 피스가 균일한 온도와 적합한 냉각 속도를 확보하도록 하여 온도가 균일하지 않아 만곡되고 일부 응력이 잔존하는 현상을 피하였다. 냉각 제어가 완료된 롤드 피스를 고온톱에 이송하여 스크랩 엔드, 분할, 샘플링 작업을 진행하였고 그후 냉각상에 이송하여 냉각 제어를 하였다. 롤드 피스가 150℃이하로 냉각된 후, 상기 이형강 전용 정직기에 넣어 정직 공정을 진행하여 에어 쿨링으로 인한 변형을 교정하였다. 최후에, 롤드 피스를 규격 사이즈로 절단하고 수집하였다. 이와 같은 공정을 거쳐 실시예 2에 따른 중저속 자기부상열차궤도용 이형강을 얻었다.

실시예 7

직사각형 가공물을 용광로에 냉간 장입 또는 열간 장입하고 1240~1250℃까지 가열한 후에 용광로에서 꺼내고, 고압수 디스케일(descale) 공정을 진행하였다. 디스케일 효과를 보장하기 위하여, 디스케일 압력을 20MPa로 하고, 디스케일을 완성한 가공물은 테이블 롤러를 이용하여 조압연기에 이송하였으며, 초기 압연 온도를 1180~1200℃로, 마무리 압연 온도를 980-1000℃로 하였다. 제품의 조직 균일성을 보장하기 위하여, 본 단계는 가역성 2단 압연기를 사용하여 변형이 큰 압연을 진행하였으며 이때 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 9000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 90%를 차지하도록 하였다. 조압연 공정을 완성한 후에, 가공물을 기계 후단의 이송용 테이블 롤러를 통해 TM형 유니버설 압연 어셈블리에 이송하여 연속 압연을 진행하였다. 피니싱 롤링은 고압연 하중과 고정밀도의 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연을 진행하여 유니버설 모드 하의 투롤러 압연 공정을 실현하였다. 피니싱 롤링의 압연 하중은 10000KN이며, 압력 하의 정밀도는 ±0.1mm이며, 초기 압연 온도는 820~840℃이며, 마무리 압연 온도는 750~800℃이며, 본 단계에서 나머지 변형을 완성하였다.

상기 유니버설 연속 압연 어셈블리는 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러로 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체하였다. 이와 같이 개량된 유니버설 모드 압연과 앞에서 언급한 투롤러 모드의 압연제조의 차이는 다음과 같다. 투롤러 모드하에서, 압연기는 단지 상하에 2개의 수평 압연 롤러만 가지고 있으며, 압연기 제어시스템은 2개의 수평 롤러에 대하여 제어를 한다. 그러나 유니버설 모드 하에서, 압연기는 상하 2개의 수평 롤러뿐만 아니라, 좌우 2개의 수직 롤러를 가지고 있으며 압연기의 제어시스템은 상하 2개의 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러에 대하여 동시에 제어를 하며, 수평 롤러 또는 수직 롤러에 대하여 단독제어를 진행할 수 없다.

유니버설 압연 어셈블리로부터의 롤드 피스(rolled-piece)를 냉각 제어구역에 이송하여 냉각 제어를 하여 롤드 피스가 균일한 온도와 적합한 냉각 속도를 확보하도록 하여 온도가 균일하지 않아 만곡되고 일부 응력이 잔존하는 현상을 피하였다. 냉각 제어가 완료된 롤드 피스를 고온톱에 이송하여 스크랩 엔드, 분할, 샘플링 작업을 진행하였으며 그후 냉각상에 이송하여 냉각 제어를 하였다. 롤드 피스가 150℃ 이하로 냉각된 후, 상기 이형강 전용 정직기에 넣어 정직 공정을 진행하여 에어 쿨링으로 인한 변형을 교정하였다. 최후에, 롤드 피스를 규격 사이즈로 절단하고 수집하였다. 이와 같은 공정을 거쳐 실시예 3에 따른 중저속 자기부상열차궤도용 이형강을 얻었다.

1: 경사다리
2: 웨브판(web plate)
3: 수직다리(vertical leg)
4: 수평 돌출 구간(horizontal extension section)

Claims

조압연 공정, 피니싱 롤링 공정, 냉각 제어와 정직 공정을 순차적으로 포함하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정에 있어서,
상기 조압연 공정은 가역성 2단 압연기를 사용하여 압연하고, 상기 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 8000~10000KN이며, 압연 변형량은 전체 변형량의 60~90%을 차지하며;
상기 피니싱 롤링 공정은 쓰리스탠드 유니버설 연속 압연 어셈블리를 이용하여 연속 압연하고;
상기 유니버설 연속 압연 어셈블리는 롤러 몸체가 비교적 짧은 유니버설 수평 롤러로 롤러 몸체가 비교적 긴 S롤러를 대체하고;
상기 유니버설 압연기는 또한 좌우에 2개의 수직 롤러가 설치되어 있고, 압연기의 제어시스템은 상하 2개의 수평 롤러와 좌우 2개의 수직 롤러를 동시에 제어함으로써 압연 공정을 완성하며, 상하 2개의 수평 롤러는 주동 롤러이며, 좌우 2개의 수직 롤러는 종동 롤러이며;
또한 상기 압연 공정은 유니버설 모드에서 압연기 제어시스템이 수평 롤러에 대하여 단독 제어를 할 수 있는
것을 특징으로 하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정.
제1항에 있어서,
상기 조압연에 사용되는 가역성 2단 압연기의 최대 압연 하중은 8000~9000KN인 것을 특징으로 하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정.
제1항에 있어서,
상기 조압연 공정의 초기 압연 온도는 1150~1200℃이며, 마무리 압연 온도는 950~1000℃인 것을 특징으로 하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정.
제1항에 있어서,
상기 피니싱 롤링의 압연 하중은 10000~15000KN이며, 압력하의 정밀도는 ±0.1mm이며, 초기 압연 온도는 850~900℃이며, 마무리 압연 온도는 750~850℃이며, 본 단계에서 나머지 변형을 완성하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정.
제1항에 있어서,
직사각형 가공물을 용광로에 냉간 장입 또는 열간 장입하여 1200~1250℃까지 가열한 후에 용광로에서 꺼내고, 10~20MPa 압력하에서 고압수 디스케일(descale) 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정.
제1항에 있어서,
롤링 피스를 150℃ 이하로 냉각시킨 후에, 정직기에 넣어 정직 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차궤도용 이형강의 압연 공정.
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