KR101400576B1 - Ｈ형강 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H형강 제조방법에 관한 것으로, 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 롤 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강 생산시, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 플랜지에 비해 웨브의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와, 상기 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연하는 단계를 포함한다.
본 발명은 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이 확보를 통하여 압연소재의 치입 용이성이 확보되고, 플랜지의 에징량 확보가 가능한 이점이 있다.

Description

Ｈ형강 제조방법{Method for producing of H-steel}

본 발명은 H형강 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강을 생산하는 H형강 제조방법에 관한 것이다.

H형강은 단면 형상이 H형상을 가지는 형강을 말한다. H형강은 대형 건축물의 기둥과 같은 구조재로 널리 사용되며, 지하철, 교량 등의 토목용 가설재와 기초용 말뚝으로도 사용된다.

H형강은 연속 주조로 제조된 블룸(Bloom), 빌렛(Billet), 빔블랭크(Beam blank) 등의 주편을 사용하여 열간압연 공정을 통해 제조된다.

본 발명의 목적은 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강 생산시 안정적인 압연이 가능하고 에징(Edging)량 확보가 가능한 H형강을 생산하는 H형강 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 롤 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강 생산시, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 플랜지에 비해 웨브의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와, 상기 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연하는 단계를 포함한다.

상기 조압연기의 상,하 롤 폭 조정은, 상기 조압연기를 구성하는 상, 하 롤의 모서리를 더블 R 가공함에 의해 조정된다.

상기 더블 R은, 상기 상,하 롤의 모서리에 변곡점을 기준으로 상부 R값(R1)과 하부 R값(R2)에 차이를 둔 것이다.

상기 하부 R값(R2)이 상기 상부 R값(R1)에 비해 크다.

상기 연속밀 압연기는 첫 번째 연속밀 압연기에서 마지막 연속밀 압연기로 가면서 상,하 롤 폭을 늘여가면서 상기 압연 소재를 압연한다.

본 발명은 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이 확보를 통하여 압연소재의 치입 용이성을 확보하고, 플랜지의 에징량 확보도 가능하다.

또한, 조압연과 첫 번째 연속밀 압연기에서의 압연 스케줄에 변화를 주더라도 과도한 응력 집중이 없어 제품 품질에 영향을 미치지 않는다.

따라서, 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강을 생산하는 경우에도 안정적인 열간압연 공정이 가능하게 하여 압연 제품의 생산성을 증대시키고 압연라인 공용사용에 따른 원가절감 및 압연 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 H형강 제조방법의 실시예로, 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입 상태를 보인 개략도.
도 2는 롤 폭 조정 방법을 적용한 롤의 개략도.
도 3은 소성변형 해석프로그램을 활용한 압연 소재의 플랜지 과에징 검증도.

이하 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 H형강 제조방법은, 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강 생산시 플랜지 에징(Edging)량 확보가 가능하고 안정적인 압연이 가능하게 하는 H형강 제조방법이다.

H형강은 조압연을 거치면서 압연 소재의 두께와 폭을 줄이고 사상압연에서 연속밀 압연기를 거쳐 더욱 정교한 제품으로 만들어진다.

구체적인 H형강 제조방법은, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 플랜지에 비해 웨브의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와, 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연하는 단계를 포함한다.

압연 소재는 빔블랭크이다. 빔블랭크는 단면이 'H'자 형태를 가지는 반제품으로, 주로 H형강을 제조하는데 사용한다. 'H'자 형태의 단면에서 가로 부분을 웨브, 웨브 양측의 세로 부분을 플랜지라 한다.

조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 플랜지에 비해 웨브의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계에서, 상,하 롤 폭의 조정은 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입의 용이성을 확보하기 위함이고, 웨브의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 것은 웨브 두께를 얇게 가져가 첫 번째 연속밀 압연기에서 플랜지 길이를 확보하기 위함이다.

조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연하는 단계에서, 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높이는 것은 웨브 압연량 감소를 통해 플랜지 길이를 확보하기 위함이다.

생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격인 작은 H형강 생산라인에서는 상,하 롤의 간격 조정을 통해 압연을 수행하는데, 이 경우 상,하 롤의 간격이 조정되더라도 롤 모서리와 조압연된 압연 소재의 내측 플랜지가 접촉되어 치입에 문제가 발생할 수 있고, 또 충분한 플랜지 에징량 확보가 어려울 수 있다. 여기서, 에징량은 플랜지의 길이이다.

따라서, 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입의 용이성과 충분한 플랜지 에징량 확보를 위해 조압연과, 조압연 다음의 첫 번째 연속밀 압연에서 웨브와 플랜지의 압하비를 조절한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 롤 폭은 롤 상부의 평평한 직선부분의 길이를 의미한다. 롤은 상부 평평한 직선부분과 양측 테이프진 직선부분이 R값을 그리면서 만나므로 R값에 따라 롤 폭이 달라진다. R값은 롤 모서리에 곡률을 형성하는 값으로, R값 조정을 통해 롤 폭을 조정한다.

롤 폭 조정은 예를 들어, 조압연기를 구성하는 상, 하 롤의 모서리를 더블 R가공함에 의해 조정된다. 여기서 모서리는 롤의 평평한 직선부분과 롤의 양측 테이프진 직선부분이 만나는 부분이다.

더블 R은 상,하 롤의 모서리에 곡률 반경이 다른 두 R값 즉, R1, R2를 형성하는 것이다. 즉, 상,하 롤의 모서리에 변곡점을 기준으로 상부 R값(R1)과 하부 R값(R2)를 두는 것이다. R값에 따라 압연 소재는 웨브와 플랜지가 되는 위치점이 달라지고 웨브와 플랜지의 압하비도 달라진다.

더블 R은 하부 R값(R2)이 상부 R값(R1)에 비해 크다. 하부 R값(R2)이 상부 R값(R1)에 비해 큰 것은 압연시 플랜지측 일부를 웨브화하기 위함이다. 플랜지측 일부의 웨브화는 압연 소재의 내측 플랜지 접촉을 방지하여 압연 소재의 치입 문제를 해결한다.

연속밀 압연기는 첫 번째 연속밀 압연기에서 마지막 연속밀 압연기로 가면서 상,하 롤 폭을 늘여가면서 압연 소재를 압연하여 압연 소재를 더욱 정교한 H형상으로 만든다. 이 경우, 플랜지 에징량 확보가 가능하고 안정적인 압연이 가능하다.

즉, 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이 확보를 통하여 압연소재의 치입 용이성을 확보하고, 플랜지의 에징량 확보도 확보한다.

이는 안정적인 열간압연 공정이 가능하게 하여 압연 제품의 생산성을 증대시키고 압연라인 공용사용에 따른 원가절감 및 압연 편의성을 증대시킨다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예가 본 발명에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

<실시예>

IPE160용 H형강 생산라인에서 IPE160 규격의 H형강을 제조한 경우(비교예)와 IPE150용 H형강 생산라인에서 IPE160 규격의 H형강을 제조한 경우(실시예)를 예로 들어 설명한다.

IPE150용 H형강의 규격은 H155×75×6/9.5이고, IPE140용 H형강의 규격은 H160×82×5/7.4이다.

롤 폭 조정은 상,하 롤의 각 모서리 상부에 R1, 하부에 R2를 가공하여 조정하였으며, R1을 14~16R, R2를 150~200R범위로 조정하였다.

R1의 범위 및 R2의 범위는 소성변형 해석프로그램을 적용하여 압연 소재 치입의 용이성을 확보하고 롤의 양측 모서리와 압연 소재 내측 접촉점 일부를 웨브화하기 위한 범위를 도출한 것이다.

IPE160용 H형강 생산라인에서 IPE160 규격의 H형강을 제조하는 비교예의 경우는 더블 R을 적용하지 않고 R만 적용하였다. R은 12로 가공하였다.

조압연 후 9개의 압연기로 구성된 연속밀 압연기를 통과시켜 H형상으로 가공하였으며, 실시예 경우 비교예와 마찬가지로 마지막 연속밀 압연기로 가면서 롤 폭이 점차적으로 넓어지도록 하였다.

아래의 표 1은 IPE160용 H형강 생산라인의 정상 롤 폭(IPE160 규격의 H형강 제조)과 본 발명에 의해 IPE150용 H형강 생산라인을 조정한 조정 롤 폭(IPE160 규격의 H형강 제조)을 나타낸 것이다.

구분		정상 롤 폭(mm) (비교예)	조정 롤 폭(mm) (실시예)
조압연기(BDM)	Leader	138.0	130.0
연속밀 압연기 (CM)	1ST	143.5	140.0
	2ST	144.0	142.0
	3ST(EM)	(144.0)	(142.0)
	4ST	144.5	143.5
	5ST	145.0	145.0
	6ST(EM)	(145.0)	(145.0)
	7ST	146.0	146.0
	8ST(EM)	(146.0)	(146.0)
	9ST	147.0	147.0
롤 폭 변화		1ST↗ 9ST	1ST ↗9ST

[Leader:조압연, EM:유니버셜 압연기]

참고로, 유니버셜 압연기는 수평롤 한 쌍과 수직롤 한 쌍으로 된 4개 롤 압연기를 의미한다.

도 1에는 본 발명에 의한 H형강 제조방법의 실시예로, 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입 상태가 도시되어 있고, 도 2는 롤 폭 조정 방법을 적용한 롤의 개략도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 롤 폭이 130mm(a)인 조압연기로 조압연된 압연 소재(1)를 롤 폭이 140mm(b)인 첫 번째 연속밀 압연기(3,5)로 치입하면 웨브 압연량이 감소되더라도 조압연된 압연 소재(1)의 플랜지 일부분이 웨브화되어 소재 치입이 용이하게 되고. 플랜지 길이도 확보된다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 더블 R적용에 따라 롤 폭 W가 정해짐이 확인된다.

도 3에는 소성변형 해석프로그램[DEFORM]을 활용한 압연 소재의 플랜지 과에징 검증도가 도시되어 있다.

표 1 및 도 3에 도시된 바에 의하면, 롤 폭 조정에 의해 조압연된 압연 소재의 웨브 두께를 20mm로 확보하여 비교예에 비해 3mm 더 얇게 가져갔으며, 이 과정에서 더블 R 적용으로 웨브와 플랜지의 위치점에 변화를 주었다.

이는 플랜지의 일부를 웨브화하여 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입을 용이하게 한다.

또한, 조압연된 압연 소재는 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 플랜지 길이를 확보한다. 그 결과, 세 번째 연속밀 압연기에서 플랜지의 에징량이 확보되었다.

또한, IPE160용 H형강 생산라인에서 IPE160 규격의 H형강을 제조한 비교예와 비교시에도 충분한 에징량이 확보되어 플랜지 충만도가 검증됨이 확인된다.

또한, 도 3의 소성변형 해석프로그램[DEFORM]에 검증된 바와 같이, 실시예의 경우 비교예와 비교하여도 과도한 응력 집중이 없어 제품 품질에 영향이 없음이 확인된다.

이를 통해, 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이 확보를 통하여 플랜지 에징량 확보가 가능함을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

1:조압연된 압연 소재
3,5:첫 번째 연속밀 압연기(H-ROLL)의 상,하 롤

Claims (5)

1. 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 롤 규격이 작은 H형강 생산라인에서 H형강 생산시,
   압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입의 용이성과 충분한 플랜지 에지량 확보를 위해,
   조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 플랜지에 비해 웨브의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와,
   상기 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연하는 단계를 포함하며,
   상기 조압연기의 상,하 롤 폭 조정은,
   상기 조압연기를 구성하는 상, 하 롤의 모서리를 더블 R 가공함에 의해 조정되고,
   상기 더블 R은,
   상기 상,하 롤의 모서리에 변곡점을 기준으로 상부 R값(R1)과 하부 R값(R2)에 차이를 둔 것이며,
   상기 하부 R값(R2)이 상기 상부 R값(R1)에 비해 큰 것을 특징으로 하는 H형강의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연속밀 압연기는 첫 번째 연속밀 압연기에서 마지막 연속밀 압연기로 가면서 상,하 롤 폭을 늘여가면서 상기 압연 소재를 압연하는 것을 특징으로 하는 H형강의 제조방법.
   

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