KR101500174B1 - 금속 소재 슬릿 장치 - Google Patents

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KR101500174B1 KR20130127254A KR20130127254A KR101500174B1 KR 101500174 B1 KR101500174 B1 KR 101500174B1 KR 20130127254 A KR20130127254 A KR 20130127254A KR 20130127254 A KR20130127254 A KR 20130127254A KR 101500174 B1 KR101500174 B1 KR 101500174B1
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Abstract

본 발명은 버 발생을 최소화하면서도 슬릿압연의 효율성을 증가시키는 것으로, 금속 소재를 한 쌍의 대칭되는 금속 블록과 상기 금속 블록을 연결하며 중심 편석이 포함되는 연결부로 성형하도록 서로 마주보는 돌출부를 포함하는 제 1 및 제 2 압연롤을 가지는 압연부; 및 상기 압연부로부터 금속 소재 진행 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 금속 블록 각각을 서로 다른 방향으로 회전시켜 상기 금속 블록이 연결된 연결부를 절단하도록 돌부가 형성된 제 1 절단롤과, 상기 돌부에 대응되되 상기 돌부보다는 넓은 폭을 가지는 홈이 형성되며 상기 제 1 절단롤의 돌부와 상기 홈부가 서로 마주보는 위치에 배치되는 제 2 절단롤을 가지는 절단부를 포함하는 금속 소재를 절단하는 금속 소재 슬릿 장치를 제공한다.

Description

금속 소재 슬릿 장치{Slitting Device for metal material and Slitting method thereof}
본 발명은 금속 소재 슬릿 방법 및 슬릿 장치에 관한 것으로, 구체적으로 블룸(bloom) 등의 금속 소재에 중심편석이 포함되는 브릿지를 형성하고, 이를 압연롤을 통하여 절단하는 금속 소재 슬릿 장치에 관한 것이다.
고탄소강 선재는 주로 타이어코드(tire cord)나 베어링강(bearing steel) 제품에 많이 사용되고 있어 우수한 내부 품질을 확보하는 것이 중요하다. 타이어코드의 경우 고객사의 품질 지표로서 단선율이 중요하며, 이것에 영향을 줄 수 있는 것으로는 개재물과 중심편석을 들 수 있다. 베어링강의 경우 모든 기계의 필수품으로 사용되고 있으며 압축응력을 주기적으로 받기 때문에 피로수명(fatigue life)이 가장 중요한 품질 지표이며, 이에 영향을 줄 수 있는 인자로는 역시 개재물과 중심편성을 들 수 있다.
특히 고합금강인 베어링강의 중심편석은 연주 단계에서 불균일 냉각으로 인하여 발생이 되므로 구조적으로 발생할 수 밖에 없다. 중심편석을 효과적으로 제거할 수 있는 방법은 확산균열로를 사용하여 고온에서 장시간 유지함으로써 중심편석 정도를 감소시키는 것이다. 가열로의 온도와 시간을 조절함으로써 쉽게 적용할 수 있는 방법이지만 장시간 가열로 인하여 생산성이 저하되고 스케일이 많이 발생하여 실수율을 하락시키는 문제점이 있다. 가열로 스케일은 가열 온도가 상승함에 따라 급격히 증가하는 경향을 나타내므로 중심편석을 제거하기 위한 장시간의 가열은 제조 원가를 상승시킨다. 따라서 중심편석을 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 보유한다면 생산성 향상 및 실수율 향상을 동시에 이룰 수 있다.
도 1a는 일반압연과정을 도시하고 있는데, 블룸(bloom; S1)의 중심부에 자리잡고 있는 중심편석(C1)은 압연이 완전히 진행되어 빌렛(billet)이 된 이후에도 여전히 중심부에 자리잡고 제거되지 않는다. 이는 제품 품질 저하의 원인이 된다.
이러한 중심편석으로 인한 문제를 해결하기 위해 도 1b에 도시된 것과 같이 슬릿압연과정이 도출되었다. 이는 블룸(S2)의 중앙부를 단계적으로 압연하여 2 개의 빌렛으로 형성하며 중심편석(C2) 부분이 블룸(S2)의 표층에 가까워지도록 할 수는 있으나, 중심 편석을 제거하기 위하여는 절단 이후에 추가의 공정이 필요하다는 한계가 있다.
이와 종래 기술로는 출원번호 PCT - BY2001 - 000009(출원일자:2001.06.29) 가 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버 발생을 최소화하면서도 슬릿압연의 효율성을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 적은 수의 압연롤을 사용하여 적용하기 쉽고 추가 장치 없이 압연에 의해서만 소재를 절단하는 것이 가능한 금속 소재 슬릿 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 금속 소재 슬릿 방법 및 슬릿 장치를 제공한다.
본 발명은 금속 소재를 절단하는 금속 소재 슬릿 방법으로, 금속 소재가 폭방향 중앙부를 중심로 동일한 단면을 가지도록 금속 소재를 압연하는 소재 압연 단계; 금속 소재의 동일한 단면을 상기 폭방향 중앙부를 중심으로 소재 진행 방향을 중심축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전되도록 가압하여 상기 폭방향 중앙부를 절단시키는 금속 소재 절단 단계;를 포함하는 금속 소재 슬릿 방법을 제공한다.
이때, 상기 소재 압연 단계는 상기 금속 소재를 한 쌍의 대칭되는 금속 블록과, 상기 금속 블록을 연결하며 중심 편석이 포함되는 연결부로 가공할 수 있다.
본 발명에서 상기 소재 압연 단계는 상기 금속 블록의 형상을 단계적으로 성형하도록 복수 회에 걸쳐서 압연롤을 통과함으로써 수행되며, 상기 소재 압연 단계의 금속 블록은 상기 연결부에 모서리가 연결된 마름모형이며, 상기 소재 절단 단계에서는 상기 금속 블록의 마름모를 회전시켜 상기 금속 소재를 두 정사각형으로 분리시킬 수 있다.
다르게, 본 발명은 금속 소재를 한 쌍의 대칭되는 금속 블록과 상기 금속 블록을 연결하며 중심 편석이 포함되는 연결부로 성형하도록 서로 마주보는 돌출부를 포함하는 제 1 및 제 2 압연롤을 가지는 압연부; 및 상기 압연부로부터 금속 소재 진행 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 금속 블록 각각을 서로 다른 방향으로 회전시켜 상기 금속 블록이 연결된 연결부를 절단하도록 돌부가 형성된 제 1 절단롤과, 상기 돌부에 대응되되 상기 돌부보다는 넓은 폭을 가지는 홈이 형성되며 상기 제 1 절단롤의 돌부와 상기 홈부가 서로 마주보는 위치에 배치되는 제 2 절단롤을 가지는 절단부를 포함하는 금속 소재를 절단하는 금속 소재 슬릿 장치를 제공한다.
본 발명에서 상기 제 1 절단롤의 돌부의 높이는 상기 제 2 절단롤의 홈부의 깊이보다 클 수 있다.
또, 상기 제 1 절단롤의 돌부는 돌출 평탄부와 상기 돌출 평탄부의 폭방향 양 단부에서 상기 돌출 평단부와 상기 절단롤의 외면을 연결하는 경사면을 포함하며, 상기 제 2 절단롤의 홈부는 홈 평탄부와 상기 홈 평탄부의 폭방향 양 단부에서 상기 홈 평단부와 상기 절단롤의 외면을 연결하는 경사면을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 돌부의 경사면이 상기 돌부의 외면과 이루는 각은 상기 홈부의 경사면이 상기 홈부의 외변과 이루는 각보다 클 수 있다.
나아가, 상기 돌부와 상기 홈부의 폭방향 중심은 소재의 연결부의 위치와 폭방향에서 서로 일치할 수 있으며, 상기 돌부 및 홈부의 경사면의 폭방향 내측 및 외측 단부의 위치 사이에 상기 금속 블록의 외측 모서리가 위치될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 버 발생을 최소화하면서도 편석 제거가 가능한 슬릿압연의 효율성을 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명은 적은 수의 압연롤을 사용하여 적용하기 쉽고 추가 장치 없이 압연에 의해서만 소재를 절단하는 것이 가능한 금속 소재 슬릿 장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 종래 일반압연과정에 따른 블룸(bloom) 중심부에 중심편석이 잔존하는 상태가 도시된 도이다.
도 1b는 종래 블룸(bloom) 중심부의 중심편석을 제거하기 위한 슬릿압연과정이 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치의 일실시예의 측면도이다.
도 3 은 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치의 제 1 및 제 2 압연롤 사이의 단면도이다.
도 4 는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치의 제 1 및 제 2 절단롤 사이의 단면도이다.
도 5 는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치에 의해 성형된 금속 소재의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 2 에는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치의 일실시예의 측면도가 도시되어 있으며, 도 3 에는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치의 제 1 및 제 2 압연롤 사이의 단면도가 도시되어 있고, 도 4 에는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치의 제 1 및 제 2 절단롤 사이의 단면도가 도시되어 있다.
도 2 에서 보이듯이, 본 발명의 금속 소재 슬릿 장치는 제 1 압연롤(110), 제 2 압연롤(120)을 포함하는 압연부(100)와, 상기 압연부(100)로부터 소재 진행 방향으로 이격 배치되며, 제 1 절단롤(210)과 제 2 절단롤(220)을 포함하는 절단부(200) 및 상기 압연부(100)와 절단부(200) 사이에서 금속 소재(300)의 이동을 지지하는 소재 지지부(400)를 포함한다.
압연부(100)는 제 1 압연롤, 제 2 압연롤(110, 120)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 압연롤(110, 120)은 금속 소재(300)를 한 쌍의 대칭되는 금속 블록(310, 320)과 상기 금속 블록을 연결하며 중심 편석이 포함되는 연결부(330)로 성형하도록 서로 마주보는 돌출부(111, 113, 116, 121, 123, 126)를 포함한다.
제 1 및 제 2 압연롤(110, 120)에는 금속 소재(300)을 단계적으로 두 마름모형 금속 블록(310, 320) 및 이를 연결하는 연결부(330)로 형성하도록 복수 개의 공형인 돌출부(111, 113, 116, 121, 123, 126)를 가진다. 본 실시예에서는 3 개의 공형이 연이어 형성되어 있다.
각각을 살펴보면, 제 1 돌출부(111, 121)는 직사각 단면의 금속 소재(300)의 중앙부를 살짝 누르는 형상을 가지며, 제 2 돌출부(113)와 경사면(112, 114, 122, 124)는 금속 소재(300)의 중앙을 누르고 소정 각을 형성하는 형상을 가지며, 제 3 돌출부(116, 126)은 금속 소재(300)의 중앙을 누를 뿐만 아니라 마름모의 경사면(115, 117, 125, 127)을 가져서 금속 소재(300)를 대칭된 형상의 금속 블록(310, 320)과 연결부(330)로 형성한다. 이는 본 발명인 금속 소재 슬릿 장치에 의해 성형된 금속 소재의 단면도인 도 5 에 잘 나타나 있다.
또한, 상기 제 1 절단롤(220)은 상기 금속 블록(310, 320) 각각을 서로 다른 방향으로 회전시켜 상기 금속 블록(310, 320)이 연결된 연결부(330)를 절단하도록 돌부(225)가 형성되며, 제 2 절단롤(210)은 상기 돌부(225)에 대응되되 상기 돌부(225)보다는 넓은 폭을 가지는 홈부(215)가 형성되며 상기 제 2 절단롤(220)의 돌부(225)와 상기 홈부(215)가 서로 마주보는 위치에 배치된다.
상기 제 1 절단롤(220)의 돌부(225)는 돌출 평탄부(221)와 상기 돌출 평탄부(221)의 폭방향 양 단부에서 상기 돌출 평단부(221)와 상기 절단롤(220)의 외면(223)을 연결하는 경사면(222)을 포함하며, 상기 제 2 절단롤(210)의 홈부(215)는 홈 평탄부(211)와 상기 홈 평탄부(211)의 폭방향 양 단부에서 상기 홈 평단부(211)와 상기 절단롤(210)의 외면(213)을 연결하는 경사면(212)을 포함한다.
제 2 절단롤(210)에서 홈 평탄부(211)의 길이(2×D3)는 소재 단면간의 거리(금속블록 중심 사이의 거리)와 동일할 수 있으며, 제 1 절단롤(220)의 돌부(225)의 길이(2×D2)는 홈 평탄부(211)의 길이(2×D3)의 1.1 ~ 1.2 배일 수 있다.
이때, 상기 제 1 절단롤(220)의 돌부(225)의 높이(L2)는 상기 제 2 절단롤(210)의 홈부(215)의 깊이(L1)보다 크며, 예를 들어 2배일 수 있다. 이는 제 1 절단롤(220)의 돌부(215)가 우선적으로 금속 블록(310, 320)에 닿아서, 중심을 잡아주는 것이 공정에 유리하게 때문이다.
또, 제 1 절단롤(220)의 돌부(225)의 높이(L2)는 소재 단면간 거리의 0.2 ~ 0.5 배일 수 있다. 돌부(225)의 높이(L2)가 너무 작으면, 금속 블록을 벌려주는 역할을 수행하기 힘들다.
또, 상기 돌부(225)의 경사면(222)이 상기 제 1 절단롤(220)의 외면(223)과 이루는 각(θ1)은 상기 홈부(215)의 경사면(212)이 상기 제 2 절단롤(210)의 외면(213)과 이루는 각(θ2)보다 크다. 이는 돌부(225)가 홈부(215)보다 좁은 폭을 가지면서 더 깊은 높이(L2)를 가지기 때문이다. 이때, 상기 돌부(225)의 경사면(222)이 상기 제 1 절단롤(220)의 외면(223)과 이루는 각(θ1)은 20 ~ 45° 일 수 있는데, 45°를 초과하는 경우에 금속 블록(310, 320)을 벌리기 어려울 수 있다.
이때, 상기 돌부(225)의 경사면(222)이 상기 제 1 절단롤(220)의 외면(223)과 이루는 각(θ1)과 상기 홈부(215)의 경사면(212)이 상기 제 2 절단롤(210)의 외면(213)과 이루는 각(θ2)은 상기 금속 블록이 수평면과 이루는 각(θ)보다 작은데, 이는 각 금속 블록(310, 320)을 서로 반대방향으로 회전시켜서 상기 금속 블로(310, 320)을 연결하는 연결부(330)을 절단하기 위함이다.
또한, 본 발명에서, 돌부(225)와 상기 홈부(215)의 폭방향 중심은 금속 소재(300)의 연결부(330)의 위치와 서로 일치한다. 따라서, 절단부(200)로 유입된 소재는 제 1 및 제 2 절단롤(210, 220)에 의해서 압연되면서, 금속 블록(310, 320)이 소재 진행 방향을 중심축으로 하여 서로 다른 방향으로 회전될 수 있다.
한편, 본 발명에서 홈부(215) 및 돌부(225)의 경사면(212, 222)의 외부측 단부는 상기 금속 블록(310, 320)의 외측 모서리(350, 360)보다 소재의 폭방향으로 외측에 위치하며, 홈부(215) 및 돌부(225)의 경사면(212, 222)의 내측 단부는 상기 금속 블록(310, 320)의 외측 모서리(350, 360)보다 소재의 폭방향 내측에 위치한다. 경사면(212, 222)의 내측/외측 단부의 위치 사이에 상기 금속 블록(310, 320)의 외측 모서리(350, 360)가 위치됨으로써, 압연시 금속 블록(310, 320)은 경사면(212, 222)에 의해서 서로 반대방향으로 회전된다.
도 5 에는 금속 소재 슬릿 장치에 의해 성형된 금속 소재의 단면도가 도시되어 있다. 도 5 에서 보이듯이, 본 발명의 금속 소재 슬릿 장치는 압연부(100)에서는 금속 소재(300)가 폭방향 중앙부를 중심로 동일한 단면을 가지도록 금속 소재를 압연하고, 그 후에, 절단부(200)에서는 상기 금속 소재(300)의 동일한 단면을 상기 폭방향 중앙부를 중심으로 서로 반대 방향으로 회전되도록 가압하여 상기 폭방향 중앙부를 절단 압연한다.
본 발명에서는 회전을 통하여 금속 소재(300)를 절단하기 때문에, 절단면(340)의 버 발생이 적으며, 그에 의해서 후속 공장에서 별도의 버 제거가 간단하게 혹은 생략하고 수행하는 것이 가능하다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 중심으로 본 발명에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
100: 압연부 110: 제 1 압연롤
120: 제 2 압연롤
200: 절단부 210 : 제 2 절단롤
215: 홈부 220: 제 1 절단롤
225: 돌부
300: 금속 소재 310, 320: 금속 블록
330: 연결부 340: 절단면

Claims (9)

  1. 금속 소재를 절단하는 금속 소재 슬릿 방법으로,
    금속 소재가 폭방향 중앙부를 중심로 동일한 단면을 가지도록 금속 소재를 압연하는 소재 압연 단계;
    상기 폭방향 중앙부를 중심으로 상기 금속 소재의 상기 동일한 단면을 소재 진행 방향을 중심축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전되도록 가압하여 상기 폭방향 중앙부를 절단시키는 금속 소재 절단 단계;를 포함하는 금속 소재 슬릿 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소재 압연 단계는 상기 금속 소재를 한 쌍의 대칭되는 금속 블록과, 상기 금속 블록을 연결하며 중심 편석이 포함되는 연결부로 가공하는 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소재 압연 단계는 상기 금속 블록의 형상을 단계적으로 성형하도록 복수 회에 걸쳐서 압연롤을 통과함으로써 수행되며,
    상기 소재 압연 단계의 금속 블록은 상기 연결부에 모서리가 연결된 마름모형이며,
    상기 소재 절단 단계에서는 상기 금속 블록의 마름모를 회전시켜 상기 금속 소재를 두 정사각형으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 방법.
  4. 금속 소재를 한 쌍의 대칭되는 금속 블록과 상기 금속 블록을 연결하며 중심 편석이 포함되는 연결부로 성형하도록 서로 마주보는 돌출부를 포함하는 제 1 및 제 2 압연롤을 가지는 압연부; 및
    상기 압연부로부터 금속 소재 진행 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 금속 블록 각각을 소재 진행 방향을 중심축으로 하여 서로 다른 방향으로 회전시켜 상기 금속 블록이 연결된 연결부를 절단하도록 돌부가 형성된 제 1 절단롤과, 상기 돌부에 대응되되 상기 돌부보다는 넓은 폭을 가지는 홈이 형성되며 상기 제 1 절단롤의 돌부와 상기 홈부가 서로 마주보는 위치에 배치되는 제 2 절단롤을 가지는 절단부를 포함하는 금속 소재를 절단하는 금속 소재 슬릿 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 절단롤의 돌부의 높이는 상기 제 2 절단롤의 홈부의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 절단롤의 돌부는 돌출 평탄부와 상기 돌출 평탄부의 폭방향 양 단부에서 상기 돌출 평단부와 상기 절단롤의 외면을 연결하는 경사면을 포함하며,
    상기 제 2 절단롤의 홈부는 홈 평탄부와 상기 홈 평탄부의 폭방향 양 단부에서 상기 홈 평단부와 상기 절단롤의 외면을 연결하는 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 돌부의 경사면이 상기 돌부의 외면과 이루는 각은 상기 홈부의 경사면이 상기 홈부의 외변과 이루는 각보다 큰 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 돌부와 상기 홈부의 폭방향 중심은 소재의 연결부의 위치와 폭방향에서 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 돌부 및 홈부의 경사면의 폭방향 내측 및 외측 단부의 위치 사이에 상기 금속 블록의 외측 모서리가 위치되는 것을 특징으로 하는 금속 소재 슬릿 장치.
KR20130127254A 2013-10-24 2013-10-24 금속 소재 슬릿 장치 KR101500174B1 (ko)

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KR102448470B1 (ko) * 2022-07-12 2022-09-27 김영학 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템
KR102452277B1 (ko) * 2022-07-12 2022-10-06 김영학 유압원을 이용한 열간압연 스탠드부의 압연 갭 자동 조절시스템

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