KR101520528B1 - 중대형 형강 생산을 위한 소형 가역식 범용 압연기 - Google Patents

Abstract

작업 대상 바(17)를 운반하는 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 가역식 중간 유닛(12)을 형성하기 위해 범용 압하 스탠드(14), 2단 스탠드(15) 및 범용 스탠드(16)를 포함하는 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기로서, 상기 가역식 중간 유닛(12)의 직하류에 사상 범용 스탠드(11)가 역시 공유 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 최종 스탠드로서 제공되거나 상기 롤러 웨이(13)에 대하여 (F를 따라) 수직 이동이 가능한 최종 추가 스탠드로서 각각 제공되며, 사상 범용 스탠드(11)는 사이클의 중간 패스 동안 개방 상태로 유지되거나 아니면 각각 폐쇄 상태로 유지되고 오직 바(17)가 생산 사이클의 최종 패스를 완료하기 전에만 폐쇄되거나 아니면 상기 롤러 웨이(13) 상에서 각각 사용되는 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기.

Description

중대형 형강 생산을 위한 소형 가역식 범용 압연기{COMPACT REVERSIBLE UNIVERSAL MILL FOR PRODUCING MEDIUM-LARGE SECTIONS}

본 발명은 중대형 형강(section)을 생산하기 위한 소형 가역식 범용 압연기에 관한 것이다.

지난 10년간, 경제적 발전과 연구는 범용성, 경량성 및 탄성이 향상된 형강을 광범위하게 이용하는 유례없이 혁신적인 토목 공학 솔루션의 사용을 증가시켰고 철강회사들이 이런 형강을 생산하기 위한 솔루션 시장으로 방향을 전환시켰다. 실제로, 가볍고 탄성이 뛰어난 구조물의 사용은 고층 건물의 건설과 갈수록 첨단화되는 건축 솔루션의 기본적인 필수 조건이 되고 있다.

이미 인구가 밀집된 지역에서의 인구 증가는 탄성과 강성을 모두 갖춘 구조물을 요구하는 갈수록 고층화되는 마천루의 건설로 이어지고 있다.

따라서 이런 맥락에서, 중대형 형강에 대한 시장 수요가 현저히 증가했고 그 결과 대기업들은 형강 시장을 갈수록 수익성이 높은 시장으로 간주하고 있으며 그에 따라 이런 유형의 제품을 생산할 수 있는 설비에 대한 투자를 검토하고 있다.

이런 요구를 고려하여, 설비 제조업체들은 중대형 형강(거더, IPE, IPN, HE, 시트파일, 앵글 등)을 생산할 수 있는 기술 설비로 관심을 돌리고 있다. 현재 이용 가능한 설비 및 기술 솔루션은 기본적으로 다음의 세 가지이다.

1. 연속식 형강 압연기.

2. 반-연속식 형강 압연기.

3. 가역식 형강 압연기.

세 번째 솔루션의 가역식 압연기는 처음 두 유형에 비하여 다양한 이점을 제공하지만, 주요인은 기본적으로 보다 낮은 초기 투자비용이다. 실제로, 가역식 압연기는 압연에 필요한 기계의 수효를 줄이고 사용될 수납고와 관련 구조 공사의 규모를 축소시킬 수 있어서 공정 이득 및 생산성 이득 등을 제공한다.

그 결과, 가역식 압연기가 일반적으로 선호되는 유형이다.

SMS의 유럽특허(EP) 제256409호(B1)는 "X-H"로 공지된, 가역식 압연기를 사용하여 이런 형강을 생산하는 공정을 기술하고 있다.

SMS에 의해 형강의 생산용으로 채택된 X-H 공정 솔루션에는 하나 이상의 가역식 분괴 스탠드(reversible breakdown stand)와, 범용 압하 스탠드(universal reducing stand), 2단 스탠드(two-high stand) 및 압하와 사상의 이중 기능을 수행하는 범용 스탠드를 포함하는 중간 가역식-사상 압연기(intermediate reversible-finishing mill)(탠덤)가 준비된다.

이는 가역식 압연기에 필요한 스탠드의 수효를 줄인다.

그러나 이 솔루션에는 단점이 존재한다.

가장 중요한 단점은 사상 압연기의 최종 스탠드를 압하 및 사상 스탠드로 사용해야 한다는 점이다. 이는 중간 패스의 재료를 압하하기 위해 상당한 하중을 받는 탓에 원하는 치수 공차 내로 유지하기 위해서는 롤(roll)을 자주 교체해야할 정도의 마모가 발생되는 심각한 롤의 마모 문제를 야기한다.

다른 가역식 압연기를 사용하여 형강을 생산하는 대안적인 솔루션도 또한 사용되고 있다.

이 솔루션에는 하나 이상의 분괴 스탠드, (경쟁 솔루션과 유사하게) U-H-U를 포함하는 중간 가역식 압연기, 및 (선택적으로 에저(edger)의 기능을 제공하는)수평 스탠드와 범용 스탠드를 포함하는 연속식 사상 압연기가 준비된다.

추가적인 스탠드는 중간 가역식 압연기에서 이격되어 제공되고 따라서 롤러 웨이로 연결되어 냉각 베드 가까이에 사상 스탠드로서 배치된다.

이 솔루션에 배치되는 사상 압연기의 최종 스탠드는 전술한 SMS 특허의 솔루션보다 2배 내지 3배 긴 지속시간을 지님으로써 롤 교체를 위한 생산 중단 횟수를 현저히 줄이고 따라서 유지보수 작업을 상당히 줄인다.

SMS 특허에 대한 대안으로서 추가적인 사상 스탠드를 구비하는 이 마지막 솔루션에서, 최종 스탠드는 중간 패스(pass)를 위해서는 사용되지 않는다. 추가적인 스탠드는 현저히 낮은 하중을 받으며, 따라서 마모의 발생이 줄어들고 완제품의 품질을 위태롭게 하는 일 없이 훨씬 많은 톤수를 압연할 수 있다.

이 옵션은 전술한 특허와는 달리 추가적인 스탠드를 사용한다.

나아가, 이 배열은 형강의 생산을 위한 특수 설비의 추가를 필요로 한다.

실제로, 사상 스탠드, 롤러 웨이, 전체 구조 공사 및 보다 긴 설비에 대응되는 수납고는 고객의 총투자를 증가시킨다.

본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술의 결점을 극히 간단하고 경제적이며 특히 기능적인 방식으로 해결하는 것이다.

다른 목적은 현재 사용 가능한 설비들보다 소형인 가역식 압연기를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 필요한 구조 공사 및 수납고와 관련된 설비 원가를 최소화하는 가역식 압연기를 제공하는 것이다.

전술한 목적들을 고려하여, 본 발명은 중대형 형강 생산에 사용하기 위한 것으로 첨부되는 특허청구범위에 기재된 특징을 갖는 소형 가역식 범용 압연기를 기술한다.

종래 기술과 대비되는 본 발명의 구조적 기능적 특징 및 그 이점은 본 발명에 따른 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기의 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조한 이하의 설명에 대한 검토를 통해 보다 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기의 핵심 요소를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 압연기와 일체로 구성되는 "I 형"으로 공지된 설비에 대한 제1 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 압연기와 일체로 구성되는 "U 형"으로 공지된 설비에 대한 제2 실시예를 도시한다.
도 4는 이 또한 본 발명에 따른 압연기와 일체로 구성되는 혼합식 설비에 대한 제3 실시예를 도시한다.

주로 도 1을 참조하면, 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기는 도면부호 10으로 일괄 표기되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가역식 범용 압연기(10)에는 작업 대상 바(bar)(17)를 운반하는 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 가역식 중간 유닛(12)의 최종 추가 스탠드로서 사상 범용 스탠드(11)가 마련된다.

가역식 중간 유닛(12)은 제1 범용 압하 스탠드(14), 2단 스탠드(15) 및 제2 범용 압하 범용 스탠드(16)를 포함한다.

추가 스탠드(11)는 항상 전적으로 사상만을 위해 사용되는 것으로서 그 기능이 바뀌지 않는다. 따라서 스탠드(11)는 중간 패스 동안 개방 상태로 유지되고 오직 바가 생산 사이클의 최종 패스를 완료하기 전에만 폐쇄된다.

도 1에서 화살표(F)로만 표시된 대안적인 솔루션에서, 스탠드(11)는 롤러 웨이(13)에서 이격된 대기 위치에서 폐쇄 상태로 유지되다가 오직 바(17)의 최종 패스 전에만 삽입된다.

따라서 스탠드(11)는 스탠드(11) 자체에 의해 서서히 작업이 진행되는 바(17)의 이동 방향에 수직하게 이동한다. 이 이동은 스탠드(11)에 속한 액츄에이터와 연결 및 분리가 가능한 예컨대 부호 18로 도시된 적절한 가동 유닛에 의해 이루어진다.

이는 그루브의 시간 가치가 변함없이 유지되도록 보장함으로써 위에 언급한 생산 이득을 제공한다.

이 배열은 사상 범용 스탠드(11)와 가역식 중간 유닛(12) 사이의 거리를 실질적으로 제한하는 네 대의 전체 스탠드를 포함하는 가역식 압연기를 사용하는 X-X-H 솔루션으로 구성된다.

실제로, 이러한 사상 범용 스탠드(11)는 종래 기술에 설명된 바와 같이 가역식 중간 유닛(12)에서 이격되어 배치되는 것이 아니라 동일한 가역식 유닛(12)의 최종 범용 스탠드 직후에 배치된다.

이를 통해 총 설비의 길이가 여태까지 사용된 솔루션보다 줄어들게 되며, 따라서 일괄수주 방식이든 아니든 설비 면에서 고객의 명백한 비용 절감을 수반하는 기계 장비 수효의 감소와 함께 압연기를 감당할 총 수납고 면적의 축소로 귀결된다.

또한 추가 사상 스탠드의 존재는 완제품의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 공정의 유연성을 증대시킨다.

나아가, 본 발명에 따른 설비처럼 유례없이 간소화된 설비를 고객에게 제공하는 옵션은 설치 면적이 관건이 되지 않은 계약 참여는 물론 실제 레이아웃이 압연기 설치의 관건이 되는 계약 참여를 가능하게 한다.

생산 증가는 기존 설비보다 높은 본 발명에 따른 설비의 초기 비용을 설비 용량과 캠페인 당 톤수에 따라 일 년 미만의 설비 가동 기간 내에 상쇄한다.

본 발명에 따른 범용 사상 스탠드의 롤의 사용수명은 보다 작은 형강용으로는 약 2000[t]이고 보다 큰 형강용으로는 약 3000[t]이다.

이는, 종래 기술에서 사상 스탠드의 롤 교체를 위해 1회 또는 2회의 작업 중단이 필요한 것에 비해, 본 솔루션을 사용하는 보다 작은 캠페인의 경우 그루브의 교체를 위한 설비 중단이 전혀 필요하지 않다는 것을 의미할 수 있다. 보다 큰 캠페인의 경우에도 비슷한 혜택을 얻을 수 있어서 사상 스탠드의 롤 교체를 위한 작업 중단 횟수를 최대 1회로 줄일 수 있다.

이는 그루브의 시간 가치가 변함없이 유지되도록 보장함으로써 위에 언급한 생산 이득을 제공한다.

제시된 솔루션은 “XXH"로 지칭될 수 있다.

기존 솔루션과 비교되는 XXH 솔루션의 이점은 보다 작은 총 설비 공간과 생산된 블룸(bloom)당 두 개의 판형 바를 생산하여 가열로의 부하를 최적화하는 옵션이다.

또한 XXH 솔루션을 사용하는 경우 설비의 구조 부품은 상당히 저렴하다.

작업적 관점에서 볼 때, 제시된 배열은 설비를 보다 간소화하거나 어떤 경우든 공정을 현저히 최적화한다. 제시된 솔루션은 가역식 압연기의 스탠드에 대한 단일 변화 시스템을 창출하고 그에 따른 보다 간소화된 롤샵(rollshop) 섹션, 최소화 및 최적화된 천정 크레인의 사용, 예비 부품의 보다 합리적인 사용 및 그에 따른 보다 양호한 창고 관리를 가능하게 한다. 이는 자연히 보다 적은 수의 유지보수 인력과 보다 짧은 압연기 교체 시간으로 귀결된다(인접한 4 대의 스탠드는 단 한명의 오퍼레이터의 배치를 가능하게 한다).

나아가, 예비 스탠드의 합리적인 사용에 의해 간편해진 창고 관리와 스탠드의 이동에 의해, 롤샵의 가동 및 그에 따른 압연기 생산성을 저해하지 않으면서 롤샵을 다른 장소에 원격 배치하는 것이 가능해진다.

도 2에 도시된 "I 형" 솔루션은 보다 간소화된 레이아웃으로 귀결되고 롤러 웨이, 윤활유관, 유압관, 공기관, 수도관 및 그리스관을 보다 단축시킬 수 있도록 하여 작동 및 유지 부품에 가해지는 충격을 저감한다.

본 실시예의 설비에서는, (디스케일러(23)와 같은) 관련 부대장치를 구비한 가열로(21) 유닛이 조압연 유닛(24) 이전 상류에 배치된다. 그 뒤를 이어 본 발명에 따른 압연기(10)가 배치되고 다음으로 냉각 베드(27), 절단 스테이션(29) 및 최종 스테이션이 배치된다.

배열을 제외하고는 거의 마찬가지로, (완제품에 대한 적층, 결속, 선별 장치의 배치 필요성으로 인해) 냉각 베드(27)가 더 멀리 이격된 도 3에 도시된 "U 형" 솔루션은 어떤 경우든 일단 최종 스탠드가 이동되고 나면 보다 간소화된 레이아웃으로 귀결된다. 어떤 경우든 간소화된 솔루션은 사상 스탠드 다음의 공간을 최적으로 활용할 수 있도록 해주고 그것과 냉각 베드 간의 거리를 보다 저렴한 비용으로 늘릴 수 있게 해주어서, 보다 무거운 시작 형강으로부터 보다 긴 완제품을 압연하고 냉각 베드에 앞선 지점에서 절단톱을 사용하여 그것을 냉각 베드의 길이만큼의 다수의 부분들로 절단하는 것을 가능하게 한다. 이는 당연히 보다 낮은 투자비용으로 생산성과 산출량 및 설비의 생산성을 증대시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 압연기와 일체로 구성되고 앞서 도시된“I 형”설비의 특성과 "U 형" 설비의 특성을 조합하여 그것들을 혼합하고 적합화한 설비에 대한 제3 실시예를 도시한다.

요약하자면, SMS 특허와 비교되는 이점으로는,

-보다 적은 설비 중단 횟수 및 그에 따른 더 많은 생산으로 귀결되는 사상 스탠드 교체 시간 감소로 인한 이점,

-보다 적은 교체 횟수로 인해 작업장에 사상 스탠드를 준비하는 시간과 비용이 줄어드는 이점,

-제시된 솔루션에서는 오직 사상 기능만을 수행하고 압하 기능을 수행하지 않는 사상 그루브의 사용수명이 최대화됨으로써 롤의 수효에 대한 투자비용을 저감할 수 있게 하는 이점,

-4대의 스탠드가 구비된 솔루션에 의해 압연에 보다 큰 유연성이 부여될 수 있고 각각의 시퀀스에서 두 단계의 압하 패스를 모두 사용할 수 있음으로 해서 설비 생산성이 증대되는 이점 및,

-사상 스탠드가 시간 경과에 따른 마모가 덜 발생하는 전용 그루브를 갖춤으로 해서 완제품의 내구성이 향상되는 이점을 들 수 있다.

별도의 사상 스탠드를 구비하는 전술한 유닛(3+1 방식)과 비교되는 이점으로,

-형강 생산에 필요한 공간이 축소되는 이점과,

-바가 추가적인 온도 손실 없이 조압연 직후에 사상됨으로써 보다 적은 에너지가 소모되는 이점을 들 수 있다.

도면을 참조한 위의 설명은 본 발명에 따른 중대형 프로파일 생산용 소형 가역식 범용 압연기가 어떤 면에서 특히 유용하고 이로운지를 보여준다. 따라서 서두에 제시한 목적이 달성되고 있다.

당연히, 본 발명에 따른 중대형 프로파일 생산용 소형 가역식 범용 압연기의 형태는 단지 비제한적인 예시로서 도면에 도시된 형태와 다를 수도 있고, 사용되는 소재 또한 다를 수 있다.

그러므로 본 발명의 보호 범위는 첨부되는 특허청구범위에 의해 한정된다.

10: 압연기 11: 사상 범용 스탠드
12: 가역식 중간 유닛 13: 롤러 웨이
14: 제1 범용 압하 스탠드 15: 2단 스탠드
16: 제2 압하 범용 스탠드 17: 바(bar)
18: 가동 유닛 21: 가열로 유닛
23: 디스케일러 24: 조압연 유닛
27: 냉각 베드 29: 절단 스테이션

Claims (7)

1. 작업 대상 바(17)를 운반하는 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 가역식 중간 유닛(12)을 형성하기 위해 적어도 하나의 제1 범용 압하 스탠드(14), 2단 스탠드(15) 및 제2 압하 범용 스탠드(16)를 포함하는 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기로서, 상기 가역식 중간 유닛(12)의 직하류에 사상 범용 스탠드(11)가 역시 공유 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 최종 추가 스탠드로서 제공되며, 상기 사상 범용 스탠드(11)는 사이클의 중간 패스 동안 개방 상태로 유지되고 오직 바(17)가 생산 사이클의 최종 패스를 완료하기 전에만 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기.
2. 작업 대상 바(17)를 운반하는 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 가역식 중간 유닛(12)을 형성하기 위해 적어도 제1 범용 압하 스탠드(14), 2단 스탠드(15) 및 제2 압하 범용 스탠드(16)를 포함하는 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기로서, 상기 가역식 중간 유닛(12)의 직하류에 사상 범용 스탠드(11)가 상기 롤러 웨이(13)에 대하여 (F를 따라) 수직 이동이 가능한 최종 추가 스탠드로서 제공되며, 상기 사상 범용 스탠드(11)는 사이클의 중간 패스 동안 상기 롤러 웨이(13)에서 이격되어 폐쇄 상태로 유지되고 오직 바(17)가 생산 사이클의 최종 패스를 완료하기 전에만 상기 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산용 소형 가역식 범용 압연기.
3. 가역식 범용 압연기에서 중대형 형강을 생산하기 위한 방법으로서, 상기 압연기는 작업 대상 바(17)를 운반하는 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 가역식 중간 유닛(12)을 형성하기 위해 적어도 하나의 제1 범용 압하 스탠드(14), 2단 스탠드(15) 및 제2 압하 범용 스탠드(16)를 포함하며, 상기 압연기에는 상기 가역식 중간 유닛(12)의 직하류에 사상 범용 스탠드(11)가 역시 공유 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 최종 스탠드로서 제공되며, 상기 방법에는 상기 사상 범용 스탠드(11)가 사이클의 중간 패스 동안 개방 상태로 유지되는 국면과 상기 사상 범용 스탠드(11)가 오직 바(17)가 생산 사이클의 최종 패스를 완료하기 전에만 폐쇄되는 후속 국면이 존재하는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산 방법.
4. 가역식 범용 압연기에서 중대형 형강을 생산하기 위한 방법으로서, 상기 압연기는 작업 대상 바(17)를 운반하는 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 배치되도록 가역식 중간 유닛(12)을 형성하기 위해 적어도 하나의 제1 범용 압하 스탠드(14), 2단 스탠드(15) 및 제2 압하 범용 스탠드(16)를 포함하고, 상기 압연기에는 상기 가역식 중간 유닛(12)의 직하류에 사상 범용 스탠드(11)가 상기 롤러 웨이(13)에 대하여 (F를 따라) 수직 이동이 가능한 최종 추가 스탠드로서 제공되며, 상기 방법에는 상기 사상 범용 스탠드(11)가 사이클의 중간 패스 동안 상기 롤러 웨이(13)에서 이격되어 폐쇄 상태로 유지되는 국면과 상기 사상 스탠드가 오직 바(17)가 생산 사이클의 최종 패스를 완료하기 전에만 상기 롤러 웨이(13)를 가로지르는 방향으로 이동되는 후속 최종 국면이 존재하는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산 방법.
5. 디스케일러(23)를 구비한 가열로 유닛(21)과, 후속되는 조압연 유닛(24), 냉각 베드(27), 절단 스테이션(29) 및 최종 스테이션을 기본적으로 포함하되, 상기 조압연 유닛(24)과 상기 냉각 베드(27) 사이에 제1항 또는 제2항에 따른 소형 가역식 범용 압연기(10)가 제공되는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산용 설비.
6. 제5항에 있어서, 상기 냉각 베드(27)가 상기 소형 가역식 범용 압연기(10)의 직하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산 설비.
7. 제5항에 있어서, 상기 냉각 베드(27)가 상기 소형 가역식 범용 압연기(10)와 분리되어 그 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 중대형 형강 생산 설비.

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