KR101355769B1 - 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비는, 가열로의 출측으로부터 배출되는 소재를 H형강 형태로 압연하는 압연기와, 상기 압연기의 출측을 따라 설치되며, 상기 소재에 1차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재를 압연종료온도로 1차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시키는 제1가속냉각기와, 상기 제1가속 냉각기의 출측으로 배출되는 상기 소재에 2차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재를 복열온도로 2차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시키는 제2가속냉각기 및, 상기 압연종료온도가 기설정되는 기준압연종료온도 범위에 포함되고, 상기 복열온도가 기설정되는 기준복열온도 범위에 포함되도록 상기 제1가속냉각기와 상기 제2가속냉각기의 구동을 제어하여, 상기 1차 분사량과 상기 2차 분사량을 가변 설정하는 제어기를 포함한다.

Description

가속 냉각이 가능한 열간 압연설비{HOT ROLLING EQUIPMENT}
본 발명은 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재의 압연종료온도 및 복열온도를 낮춤으로써, 압연 중 냉각에 의한 소재의 변형을 최소화하고, 압연 후 가속 냉각을 통해 강의 결정립 미세화를 이루어 강도와 저온 충격에 대한 인성을 확보할 수 있는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비에 관한 것이다.
최근, 극해 지방의 해양 플랜트 산업이 발달함에 따라 해양구조물에 사용되는 다양한 규격의 H형강 고강도와 저온 충격 인성에 대한 고객들의 요구가 늘어나고 있다.
종래의 소형 H형강(두께 15t↓)은, 물성을 향상을 위해선 합금 성분의 조정 및 가속 냉각 설비를 이용하고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 소형 H형강 제조설비는 제강 비용 및 조업시간이 증대되고 특히, 소형 H형강의 가속냉각 시 냉각 변형 및 제어에 대한 어려움이 발생하고 있다.
본 발명과 관련된 문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0118993호(1997년 07월 25일)가 있으며, 상기 문헌에는 열간압연 강판의 냉각방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 압연 중 열간 교정과 냉각을 동시에 이루어 압연 후 가속 냉각 시 냉각 변형에 의한 최종 제품의 변형을 최소화 하고, 빠른 냉각 속도에 따른 조밀한 페라이트 및 펄라이트 조직을 이룸으로써, 고강도 및 고인성을 갖는 소형 H형강을 제작할 수 있는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비를 제공하는데 있다.
본 발명은 가열로의 출측으로부터 배출되는 소재를 H형강 형태로 압연하는 압연기와, 상기 압연기의 출측을 따라 설치되며, 상기 소재에 1차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재를 압연종료온도로 1차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시키는 제1가속냉각기와, 상기 제1가속 냉각기의 출측으로 배출되는 상기 소재에 2차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재를 복열온도로 2차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시키는 제2가속냉각기 및, 상기 압연종료온도가 기설정되는 기준압연종료온도 범위에 포함되고, 상기 복열온도가 기설정되는 기준복열온도 범위에 포함되도록 상기 제1가속냉각기와 상기 제2가속냉각기의 구동을 제어하여, 상기 1차 분사량과 상기 2차 분사량을 가변 설정하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 압연기는 상기 가열로의 출측으로 배출되는 상기 소재를 1차 압연하는 조 압연기 및, 상기 조 압연기의 출측으로 배출되는 상기 소재를 2차 압연하며, 출측을 따라 상기 제1가속냉각기가 설치되는 다수의 연속 압연기가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1가속냉각기는 상기 연속 압연기들의 이격 부위를 따라 각각 배치되어, 상기 1차 압연과 상기 1차 냉각을 순차적으로 반복하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1가속냉각기 및 상기 제2가속냉각기는 상기 연속 압연기의 폭 방향 양측에 한 쌍으로 구비되어, 상기 소재의 양측면에 상기 냉각수를 분사하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1가속냉각기의 출측에는 상기 압연종료온도를 감지하여, 상기 제어기로 감지온도를 전송하기 위한 제1온도센서가 더 구비되고, 상기 제2가속냉각기의 출측에는 상기 복열온도를 감지하여, 상기 제어기로 감지온도를 전송하기 위한 제2온도센서가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기준압연종료온도 범위는 850℃ 이하이고, 상기 기준복열온도 범위는 700~750℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어기에는 상기 1차 분사량이 상기 2차 분사량보다 크게 기설정되며, 상기 1차 분사량이 상기 2차 분사량의 비율은 58% : 42%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 1차 분사량은, 460㎥/hr이고, 상기 2차 분사량은, 340㎥/hr인 것이 바람직하다.
본 발명은 압연 중 열간 교정과 냉각을 동시에 이루어 압연 후 가속 냉각 시에 H형강의 변형률을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 빠른 냉각 속도에 따른 조밀한 페라이트 및 펄라이트 조직을 이룸으로써, 고강도 및 고인성을 갖는 소형 H형강을 제작할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비의 전체 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비의 냉각 과정을 보여주기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비를 통해 제작된 H형강의 냉각 변형량을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비를 통해 제작된 H형강의 조직을 예측하기 위한 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하게 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비의 전체 구성을 보여주기 위한 도면이다.
그리고, 도 2는 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비의 냉각 과정을 보여주기 위한 블록도이다.
또한, 도 3은 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비를 통해 제작된 H형강의 냉각 변형량을 보여주기 위한 도면이다.
아울러, 도 4는 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비를 통해 제작된 H형강의 조직을 예측하기 위한 그래프이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비는, 가열로(10)와, 압연기(100)와, 제1가속냉각기(200)와, 제2가속냉각기(300) 및, 제어기(400)로 구성된다.
그리고, 상기 가열로(10)와, 압연기(100)와, 제1가속냉각기(200)와, 제2가속냉각기(300)를 따라 소재(S)를 이송시키기 위한 이송대(20)가 구성된다.
또한, 압연종료온도를 감지하기 위한 제1온도센서(500)와, 복열온도를 감지하기 위한 제2온도센서(600) 및, 소재를 수납하기 위한 냉각상(700)이 더 구성될 수 있다.
상기한 구성들 중, 압연기(100)는 가열로(10)의 출측으로부터 배출되는 소재(S)를 1차로 압연하기 위한 H형강 형태로 압연한다.
상기 압연기(100)의 구성은, 가열로(10)의 출측에 인접하게 설치되며, 상부 및 하부에는 소재(S)를 압연하기 위한 조 압연기(110)와, 상기 조 압연기(110)의 출측으로 배출되는 소재(S)를 2차 압연하기 위한 연속 압연기(120)로 구성된다.
여기서, 상기 조 압연기(110)는 상하에 대응되는 다수의 롤러(부호 미도시)가 구비된다.
그리고, 상기 조 압연기(110)는 이송대(20)의 왕복 구동에 의해 소재를 왕복시켜면서 반복적으로 1차 압연을 실시할 수도 있다.
연속 압연기(120)는, 이송대(20)를 따라 다수로 배치되어 소재(S)를 연속적으로 2차 압연할 수 있다.
이때, 상기 연속 압연기(120)를 통해 압연된 소재(S)는 완제품 형태의 H형강으로 만들어진다.
그리고, 상기 연속 압연기(120)들은 일정 간격으로 이격 배치된 상태에서 소재(S)를 연속적으로 압연할 수 있다.
제1가속냉각기(200)는, 연속 압연기(120)의 출측을 따라 설치되며, 1차 분사량의 냉각수를 소재(S)에 분사하여, 상기 소재(S)를 압연종료온도로 1차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시킨다.
여기서, 상기 제1가속냉각기(200)는 연속 압연기(120)들의 이격된 부위에 각각 배치되어, 압연과 1차 냉각이 순차적으로 반복 실시할 수 있다.
그리고, 상기 제1가속냉각기(200)들은 이송대(20)의 길이방향을 따라 2.5m의 길이로 각각 배치될 수 있다.
제2가속냉각기(300)는, 제1가속 냉각기(200)의 출측으로 배출되는 소재(S)에 2차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재(S)를 복열온도로 2차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시킨다.
또한, 전술한 제1가속냉각기(200) 및 상기 제2가속냉각기(300)는 연속 압연기(120)의 폭 방향 양측에 한 쌍으로 구비될 수 있다.
즉, 제1가속냉각기(200) 및 상기 제2가속냉각기(300)가 소재(S)의 양측에 냉각수를 분사할 수 있다.
물론, 상기 제1가속냉각기(200) 및 상기 제2가속냉각기(300)는 소재(S)의 양측과, 소재(S)의 상단과 하단에 냉각수를 분사할 수도 있다.
아울러, 상기 제2가속냉각기(300)는 이송대(20)의 길이방향을 따라 9.5m의 길이로 설치될 수 있다.
제어기(400)는, 제1가속냉각기(200)와 제2가속냉각기(300)의 구동을 제어하여 1차 분사량과 상기 2차 분사량을 가변 설정한다.
이를 통해, 상기 제어기(400)는 기설정된 기준압연종료온도 범위에 압연종료온도가 포함되도록 하고, 기설정된 기준복열온도 범위에 복열온도가 포함되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제어기(400)에 기설정되는 기준압연종료온도 범위는 850℃ 이하이고, 기준복열온도 범위는 700~750℃로 설정될 수 있다.
또한, 상기 제어기(400)에는 상기 1차 분사량이 상기 2차 분사량보다 크게 기설정되며, 상기 1차 분사량이 상기 2차 분사량의 비율은 58% : 42%로 설정될 수 있다.
아울러, 상기 제어기(400)에는 제1가속냉각기(200)의 1차 분사량이 460㎥/hr이고, 상기 2차 분사량이 340㎥/hr로 설정될 수 있다.
제1온도센서(500)는, 제1가속냉각기(200)의 출측에 설치되며, 소재(S)의 압연종료온도를 감지하여 제어기(400)로 감지온도를 전송한다.
제2온도센서(600)는, 제2가속냉각기(300)의 출측에 설치되며, 복열온도를 감지하여 제어기(400)로 감지온도를 전송한다.
여기서, 상기 제1온도센서(500) 및 제2온도센서(600)는 열 감지를 위해 비접촉 방식의 레이저 센서 등을 사용할 수 있다.
이하, 도 1과 도 2를 참조로 본 발명에 따른 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비의 압연 및 냉각 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가열로(10)에서 가열(S100)된 소재(S)가 이송대(20)를 따라 조 압연기(110)의 입측으로 투입된다.
이때, 소재(S)는 조 압연기(110)의 롤러에 의해 1차로 압연(S200)되면서 대략적인 H형강 형태를 갖게 된다.
다음으로, 상기 조 압연기(110)의 출측으로 배출되는 소재(S)가 연속 압연기(120)의 입측으로 투입된다.
이때, 소재(S)는 연속 압연기(120)들의 롤러에 의해 순차적으로 2차 압연(S300)되면서 완제품 형태의 H형강이 만들어진다.
그리고, 연속 압연기(120)들의 출측으로 이동되는 소재(S)는 제1가속냉각기(200)에 의해 1차로 냉각(S400)된다.
이때, 상기 제1가속냉각기(200)는 1차 분사량의 냉각수를 소재(S)의 외부에 분사하여, 소재(S)를 1차 냉각하면서 출측으로 배출시킨다.
이 과정에서, 상기 소재(S)는 압연과 1차 냉각이 순차적으로 반복 실시되며, 상기 제1가속냉각기(200)의 출측으로 배출되는 H형강 형태의 소재(S)는 압연종료온도를 갖게 된다.
다음으로, 제1온도센서(500)가 제1가속냉각기(200)의 출측으로 배출되는 소재(S)의 압연종료온도를 감지하여 제어부(400)로 전송한다.
그리고, 압연종료온도가 감지된 H형강 형태의 소재(S)는 제2가속냉각기(300)의 입측으로 투입된다.
이때, 제2가속냉각기(300)는 2차 분사량의 냉각수를 소재(S)의 외부에 분사하여, 소재(S)를 2차 냉각(S500)하면서 출측으로 배출시킨다.
최종적으로, 제2온도센서(600)가 제2가속냉각기(300)의 출측으로 배출되는 소재(S)의 복열온도를 감지하여 제어부로 전송한다.
그리고, 2차 냉각이 완료된 H형강 형태의 소재(S)는 이송대(20)를 따라 이동하면서 일정 넓이의 냉각상(700)에 수납될 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 압연 중 열간 교정과 냉각을 동시에 이루어 압연 후 가속 냉각 시에 H형강의 변형률을 최소화할 수 있다.
또한, 빠른 냉각 속도에 따른 조밀한 페라이트 및 펄라이트 조직을 이룸으로써, 고강도 및 고인성을 갖는 소형 H형강을 제작할 수 있다.
지금까지 본 발명의 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 가열로 100: 압연기
110: 조 압연기 120: 연속 압연기
200: 제1가속냉각기 300: 제2가속냉각기
400: 제어기 500: 제1온도센서
600: 제2온도센서 700: 냉각상
S: 소재

Claims (8)

  1. 가열로의 출측으로부터 배출되는 소재를 H형강 형태로 압연하는 압연기와, 상기 압연기의 출측을 따라 설치되며, 상기 소재에 1차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재를 압연종료온도로 1차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시키는 제1가속냉각기와, 상기 제1가속 냉각기의 출측으로 배출되는 상기 소재에 2차 분사량의 냉각수를 분사하여, 상기 소재를 복열온도로 2차 냉각시킨 후에 출측으로 배출시키는 제2가속냉각기 및, 상기 압연종료온도가 기설정되는 기준압연종료온도 범위에 포함되고, 상기 복열온도가 기설정되는 기준복열온도 범위에 포함되도록 상기 제1가속냉각기와 상기 제2가속냉각기의 구동을 제어하여, 상기 1차 분사량과 상기 2차 분사량을 가변 설정하는 제어기를 포함하되,
    상기 기준압연종료온도 범위는, 850℃ 이하이고, 상기 기준복열온도 범위는700~750℃인 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압연기는,
    상기 가열로의 출측으로 배출되는 상기 소재를 1차 압연하는 조 압연기 및,
    상기 조 압연기의 출측으로 배출되는 상기 소재를 2차 압연하며, 출측을 따라 상기 제1가속냉각기가 설치되는 다수의 연속 압연기가 구비되는 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.

  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1가속냉각기는,
    상기 연속 압연기들의 이격 부위를 따라 각각 배치되어, 상기 1차 압연과 상기 1차 냉각을 순차적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1가속냉각기 및 상기 제2가속냉각기는,
    상기 연속 압연기의 폭 방향 양측에 한 쌍으로 구비되어, 상기 소재의 양측면에 상기 냉각수를 분사하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1가속냉각기의 출측에는,
    상기 압연종료온도를 감지하여, 상기 제어기로 감지온도를 전송하기 위한 제1온도센서가 더 구비되고,
    상기 제2가속냉각기의 출측에는,
    상기 복열온도를 감지하여, 상기 제어기로 감지온도를 전송하기 위한 제2온도센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기에는,
    상기 1차 분사량이 상기 2차 분사량보다 크게 기설정되며,
    상기 1차 분사량이 상기 2차 분사량의 비율은,
    58% : 42%인 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 1차 분사량은, 460㎥/hr이고,
    상기 2차 분사량은, 340㎥/hr인 것을 특징으로 하는 가속 냉각이 가능한 열간 압연설비.
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