KR101560290B1 - Ｔ형강의 제조 방법 및 압연 설비 - Google Patents

Abstract

(과제) 플랜지 폭이 상이한 T형강을 롤 교환하는 일 없이 제조하는 T형강의 제조 방법 및 압연 장치를 제공한다.
(해결 수단) 강편을 대략 T자형 형상으로 초벌 성형하는 초벌 압연 공정과, 초벌 성형된 T형강편을 유니버셜 압연기와 에져 압연기에 의해 압하하는 중간 압연 공정과, 상기 중간 압연 공정에서 얻어진 T형강의 제품 치수로 압연하는 마무리 압연 공정을 갖고, 상기 중간 압연 공정에서 유니버셜 압연기로 웨브와 플랜지의 두께를 압하할 때의 플랜지 압하율 rf와 웨브 압하율 rw의 차 rf－rw를 압하율차로 하고, 상기 중간 압연 공정의 전반(前半) 패스에 있어서 상기 압하율차가 5∼15％의 범위에서 압연을 행하는 패스를 적어도 1패스 형성함과 함께, 1패스째 또는 1패스째를 포함하는 맨 처음의 복수의 패스에서는 에져 압연기로 플랜지 선단을 압하하지 않음으로써, 상기 T형강편의 플랜지 다리 길이보다도 제품의 플랜지 다리 길이가 긴 T형강을 제조한다.

Description

Ｔ형강의 제조 방법 및 압연 설비{METHOD FOR MANUFACTURING T-SHAPED STEEL AND ROLLING EQUIPMENT}

본 발명은, 열간 압연에 의한 T형강의 제조 방법 및 압연 설비에 관한 것이며, 특히 플랜지 폭이 상이한 복수의 사이즈의 T형강을 동일 설비로 제조하는 것에 관한 것이다.

도 1에 T형강의 단면 형상을 나타낸다. T형강(10)은 웨브(web; 11)와 플랜지(flange; 12)로 이루어지는 단면이 'T'자 형상의 형강으로, 조선이나 교량 등의 분야에서 널리 사용되고, 그 용도나 사용 조건, 사용 개소 등에 따라 여러 가지 치수의 제품이 제조되고 있다.

통상 이용되는 T형강의 치수는, 웨브 높이 Hp: 200∼1000㎜ 정도, 웨브 두께 twp: 8∼25㎜ 정도, 웨브 내측 치수(플랜지 내면부터 웨브 선단부(先端部)까지의 거리): 190∼980㎜ 정도, 플랜지 폭 Bp: 80∼300㎜ 정도, 플랜지 두께 tfp: 12∼40㎜ 정도이다. 조선용으로서 이용되는 T형강의 경우, 웨브 높이는 플랜지 폭의 2배 이상인 것이 많다.

웨브 높이와 플랜지 폭이 거의 동일해도, 웨브 두께와 플랜지 두께가 상이한 복수의 사이즈의 T형강이, 필요로 하는 강도에 따라서 선택되고, 구조물에 적용된다. 이 때문에, 두께가 상이한 T형강을 효율 좋게 제조하는 기술이 필요시 되고 있다.

T형강은 웨브(11)와 플랜지(12)를 용접하여 제조되는 것이 일반적이지만, 압연으로 T형강을 일체 성형하는 기술도 제안되고 있다.

예를 들면, 웨브 두께, 플랜지 두께, 웨브 높이 및 플랜지 폭이 다양한 치수의 T형강을 효율적으로 제조하기 위해, H형강의 제조에 이용되는 유니버셜 압연법을 이용하여 T형강을 압연하는 기술이 개시되어 있다(특허문헌 1).

또한, 단면 치수 정밀도가 양호한 T형강을 제조하기 위해, 2기(基)의 유니버셜 압연기를 근접 배치하고, 한쪽의 유니버셜 압연기의 수직 롤로 웨브 선단을 압연하는 기술이 개발되어 있다(특허문헌 2). 또한, 유니버셜 압연기를 중간 압연 공정에 2기, 마무리 압연 공정에 1기 배치한 열간 압연 설비와 압연 방법이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 3).

도 3은 그 일 예를 나타내고, 도면에 있어서 1은 초벌 조형(造型) 압연기, 2는 제1 초벌 유니버셜 압연기, 3은 에저(edger) 압연기, 4는 제2 초벌 유니버셜 압연기, 5는 마무리 유니버셜 압연기를 나타낸다. 가열로(도시하지 않음)로부터 반출된 소재강편(도시하지 않음)은 초벌 조형 압연기(1)에 의해 단면 형상이 대략 T형인 T형강편으로 압연된다.

얻어진 T형강편을, 제1 초벌 유니버셜 압연기(2)와 에저 압연기(3)와 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)가 근접하여 배치된 압연 설비열(列)로 압연을 행하여, 웨브와 플랜지의 압하를 행한다(중간 압연 공정).

제1 초벌 유니버셜 압연기(2)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 수평축 상을 회전하는 수평 롤(21a, 21b)과, 수직축 상을 회전하는 수직 롤(22a, 22b)을 갖는다. 도 5의 예에서는, 수평 롤(21a, 21b)의 압하면의 폭은, 웨브(11)의 내측 치수(플랜지 내면부터 웨브 선단부까지의 거리)보다 크게 한다.

제1 초벌 유니버셜 압연기(2)에서는, 수평 롤(21a, 21b)에 의해 웨브(11)의 높이 방향의 전면(全面)을 그 판두께 방향으로 압하하고, 수직 롤(22a)과, 수평 롤(21a, 21b)의 측면에서 플랜지(12)를 그 판두께 방향으로 압하한다.

에저 압연기(3)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 수평축 방향에 대경부(large-diameter portion; 33)와 소경부(small-diameter portion; 32)를 구비한 수평 롤(31a, 31b)을 갖고, 대경부(33)가 피(被)압연재의 웨브를 유도하고, 소경부(32)의 롤 표면이 플랜지의 단면(端面)을 그 폭 방향으로 압하한다. 여기에서, 종래는, 대경부(33)와 소경부(32)의 단차의 크기 HEe는, T형강의 플랜지 다리 길이(플랜지(12)의 폭과 웨브(11)의 판두께의 차의 1/2의 값)와 동일하거나 약간 작은 값으로 되어 있었다.

제2 초벌 유니버셜 압연기(4)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 수평축 상을 회전하는 수평 롤(41a, 41b)과, 수직축 상을 회전하는 수직 롤(42a, 42b)을 가진다. 도 7의 예에서는, 수평 롤(41a, 41b)의 롤 면의 폭은, 웨브의 내측 치수(플랜지 내면부터 웨브 선단부까지의 거리)보다 작게 한다. 피압연재의 플랜지를 수평 롤(41a, 41b)의 측면으로 밀어붙인 경우, 웨브 선단부는, 수평 롤(41a, 41b)의 롤 면보다 외측으로 돌출되기 때문에, 수직 롤(42b)로 웨브를 그 높이 방향으로 압하할 수 있다.

제2 초벌 유니버셜 압연기(4)에서는, 수평 롤(41a, 41b)의 롤 개도(gap)를 조정하여, 웨브의 판두께를 조정하고, 수직 롤(42a)과 수평 롤(41a, 41b)의 한쪽의 측면과의 개도를 조정함으로써 플랜지의 판두께를 조정하고, 수직 롤(42b)과 수평 롤(41a, 41b)의 다른 한쪽의 측면과의 개도를 조정함으로써 웨브의 높이와, 단부의 형상을 조정한다.

중간 압연 공정에서 얻어진 T형강은, 마무리 압연 공정에서 제품 치수로 압연한다. 마무리 유니버셜 압연기(5)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 수평축 상을 회전하는 수평 롤(51a, 51b)과 수직축 상을 회전하는 수직 롤(52a, 52b)을 갖고, 수평 롤(51a, 51b)의 측면은 롤 면과 직교시킨다. 수직 롤(52a)로 피압연재의 플랜지를 압연하면, 웨브에 대하여, 플랜지가 수직으로 성형된다. 이때, 플랜지와 웨브의 판두께는 수％ 이하의 경압하(輕壓下)로 하는 것이 바람직하다. 수직 롤(52b)을 수평 롤(51a, 51b)의 플랜지와 대향하지 않는 측의 측면으로 가압함으로써 수평 롤(51a, 51b)이 축 방향으로 이동하지 않게 할 수 있다. 또한, 도 8의 예에서는, 수평 롤(51a, 51b)의 압하면의 폭은, 웨브 내측 치수보다 크게 한다.

일본특허공고공보 소43-19671호 일본공개특허공보 2007-331027호 일본특허공보 제4544371호

그런데, T형강은 여러 가지 웨브 높이와 플랜지 폭의 제품이 사용되기 때문에, 열간 압연으로 T형강을 제조하는 경우에도, 웨브 높이나 플랜지 폭이 상이한 T형강을 제조할 필요성이 높다. 그러나, 종래의 압연 방법에서는, 웨브 높이나 플랜지 폭이 상이한 T형강을 제조하는 경우에는, 초벌 조형 압연 공정에서 압연하는 T형강편을 제품 치수에 맞춘 치수로 할 필요가 있었다.

예를 들면, 플랜지 폭의 경우, T형강편에 있어서의 플랜지 다리 길이는 제품에 있어서의 플랜지 다리 길이와 거의 동일한 값으로 되어 있었다. 즉, 도 1은 제품 단면 형상에 있어서의 각 부의 치수 관계를 설명하는 도면으로, 플랜지 다리 길이 HEp는 플랜지 폭 Bp와 웨브 두께 twp의 차의 1/2의 값이지만, 도 2에 나타내는 T형강편에 있어서의 플랜지 다리 길이 HE0을, 이 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 거의 동일한 값이 되도록 설정하는 것이 필요했다(특허문헌 2에 있어서, 대부분의 실시예에서는 T형강편의 플랜지 다리 길이와 제품의 플랜지 다리 길이는 동일한 값이며, 가장 차가 큰 실시예라도 HE0－HEp＝2.5㎜임. 특허문헌 3의 실시예에 있어서, HE0와 HEp의 차는 최대로 1.5㎜임. 특허문헌 1에는 T형강편과 제품에 있어서의 플랜지 폭이나 플랜지 다리 길이의 관계는 나타나 있지 않음).

이와 같이, 열간 압연으로 T형강을 제조하는 경우, 플랜지 다리 길이를 T형강편과 제품 간에서 거의 동일한 치수로 하지 않으면 안 되고, 따라서, 플랜지 폭이 상이한 T형강 제품을 제조하기 위해서는, T형강편을 압연하는 초벌 조형 압연기의 롤을 제품의 플랜지 다리 길이에 맞추어 다수 준비할 필요가 있다.

예를 들면, 플랜지 폭이 100㎜, 125㎜, 150㎜라는 3종류의 제품을 제조하는 경우에, 플랜지 다리 길이가 12.5∼25㎜ 정도 상이하기 때문에, 종래의 압연 방법에서는 초벌 조형 압연기의 롤을 각각에 맞추어 3조(組) 준비하지 않으면 안 되어, 롤 비용이 고가가 되고, 제조 비용을 저감하는 것이 곤란했다.

그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결하고, 플랜지 폭이 상이한 T형강 제품을 효율 좋게 저비용으로 제조하는 방법 및 압연 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

종래의 압연 방법과 같이, T형강편과 제품의 플랜지 다리 길이가 거의 동일한 경우에는, 플랜지와 웨브의 두께의 비율은, 제품의 두께비(tfp/twp)에 대하여 T형강편의 두께비 tf0/tw0이 거의 동일하거나, 약간 커지도록 결정되어 있었다.

즉, 초벌 유니버셜 압연에 있어서, 플랜지와 웨브의 두께 방향의 압하율(이하, 각각 플랜지 압하율, 웨브 압하율이라고 부름)을 거의 동일하거나, 플랜지 압하율이 수％ 커지도록 설정되어 있었다. 그 이유는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 플랜지와 웨브의 길이 방향으로의 신장을 동일하게 하여 피압연재의 구부러짐을 방지 하기 위함이며, 특허문헌 1에는 플랜지와 웨브의 압하율을 거의 동일하거나, 치수에 따라서는 플랜지 압하율을 3％ 정도 크게 하는 것이 기재되어 있다.

본 발명자들은, T형강 제품의 각 부의 치수에 미치는, T형강편의 각 부의 치수와 초벌 압연 공정∼마무리 압연 공정에 있어서의 압연 조건의 영향을 파악하기 위해, 초벌 유니버셜 압연으로 플랜지의 압하를 웨브 압하보다도 크게 한 경우에 대해서, 플랜지 다리 길이가 어떻게 변화하는지를, 제품 치수가 웨브 높이 300㎜, 플랜지 폭 125㎜의 T형강의 압연에 있어서 조사했다.

웨브 두께가 30㎜ 정도인 압연 초기에 있어서, 플랜지 압하율을 약 24％, 웨브 압하율을 약 15％로 설정하여, 플랜지 압하율이 웨브 압하율보다도 9％ 정도 큰 조건으로 한 결과, 초벌 유니버셜 압연의 전후로 플랜지 다리 길이가 6㎜ 정도로 크게 증가한다는 결과가 얻어졌다.

여기에서, 플랜지를 웨브보다 강하게 압하하면, 압연기의 출측에서 피압연재가 웨브측으로 크게 구부러질 가능성이 있지만, 웨브 두께가 두꺼운 압연 초기의 단계에서는, 웨브측으로의 구부러짐이 조금 발생하기는 하지만, 그 양은 작아 가이드 등으로 억제 가능한 정도였다.

이상과 같이, 플랜지와 웨브의 두께가 두꺼운 초벌 유니버셜 압연의 초기에 있어서, 플랜지 압하율을 웨브 압하율보다도 9％ 정도 크게 강압하한 경우에, 압연의 지장이 되지 않을 정도의 압연기 출측에 있어서의 구부러짐의 범위 내에서 플랜지 다리 길이를 증가시키는 것이 가능한, 즉, 초벌 유니버셜 압연에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시켜, 동일한 플랜지 다리 길이의 T형강편으로부터 플랜지 폭이 상이한 T형강을 나누어 만드는 것이 가능하다는 새로운 인식을 얻었다.

본 발명은 상기 인식에 기초하여 추가로 검토를 더하여 이루어진 것으로, 즉, 본 발명은,

1. 강편을 초벌 조형 압연기에 의해 대략 T자형 형상으로 초벌 성형하는 초벌 압연 공정과, 대략 T자형 형상으로 초벌 성형된 T형강편을, 유니버셜 압연기에 의해 웨브와 플랜지를 압하함과 함께 에저 압연기에 의해 플랜지의 단면을 압하하는 중간 압연 공정과, 상기 중간 압연 공정에서 얻어진 T형강을 제품 치수로 압연하는 마무리 압연 공정을 갖고, 상기 T형강편의 플랜지 다리 길이보다도 제품의 플랜지 다리 길이가 큰 T형강을 제조하는 T형강의 제조 방법으로서, 상기 중간 압연 공정에서 유니버셜 압연기로 웨브와 플랜지의 두께 방향으로 압하할 때의 플랜지 압하율 rf와 웨브 압하율 rw의 차 rf－rw를 압하율차로 하고, 상기 중간 압연 공정의 전반(前半) 패스에 있어서 상기 압하율차가 5∼15％의 범위에서 압연을 행하는 패스를 적어도 1패스 형성함과 함께, 1패스째 또는 1패스째를 포함하는 맨 처음의 복수 패스에서는 에저 압연기로 플랜지 선단을 압하하지 않는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.

2. 상기 초벌 압연 공정에 있어서의 T형강편의 플랜지와 웨브의 압연은, 초벌 압연 후에 얻어지는 T형강편의 플랜지 두께 tfo와 웨브 두께 two의 비(tfo/two)가, 상기 T형강편으로 제조되는 T형강의 플랜지 두께 tfp와 웨브 두께 twp의 비(tfp/twp)보다 커지도록 압연하는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 T형강의 제조 방법.

3. 제조하는 제품의 플랜지 폭이, 상기 중간 압연 공정에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭에 대하여 클수록, 상기 초벌 압연 공정에서 압연하는 T형강편의 웨브 두께를 작게 하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2에 기재된 T형강의 제조 방법.

4. 제조하는 제품의 플랜지 폭이, 상기 중간 압연 공정에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭에 대하여 클수록, 상기 초벌 압연 공정에서 압연하는 T형강편의 플랜지 폭을 작게 하는 것을 특징으로 하는 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 T형강의 제조 방법.

5. 강편을 초벌 조형 압연기에 의해 대략 T자형 형상으로 초벌 성형하는 초벌 압연 공정과, 대략 T자형 형상으로 초벌 성형된 T형강편을, 유니버셜 압연기에 의해 웨브와 플랜지를 압하함과 함께 에저 압연기에 의해 플랜지의 단면을 압하하는 중간 압연 공정과, 상기 중간 압연 공정에서 얻어진 T형강을 제품 치수로 압연하는 마무리 압연 공정을 갖고, 상기 T형강편의 플랜지 다리 길이보다도 제품의 플랜지 다리 길이가 긴 T형강을 제조하는 T형강의 제조 방법으로서, 상기 초벌 압연 공정의 초벌 조형 압연기로는 1종류의 롤 공형(孔型) 형상(roll grooved shape)을 이용하여 제품 플랜지 폭에 따라서 T형강편의 웨브 두께를 변경하는 압연을 행하고, 상기 중간 압연 공정의 에저 압연기로는 제품 플랜지 폭에 따라서 공형 깊이가 상이한 롤 공형을 구분해 사용하여 압연을 행함으로써, 플랜지 폭이 상이한 복수 사이즈의 T형강을 제조하는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.

6. 초벌 조형 압연기와, 유니버셜 압연기 및 에저 압연기로 이루어지는 중간 압연기군을 갖는 T형강의 압연 설비로서, 상기 에저 압연기의 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe가, 상기 초벌 조형 압연기의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, 또한 T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 T형강의 압연 설비.

7. 초벌 조형 압연기와, 초벌 유니버셜 압연기, 에저 압연기 및 마무리 유니버셜 압연기로 이루어지는 압연기군을 갖는 T형강의 압연 설비로서, 상기 에저 압연기의 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe가, 상기 초벌 조형 압연기의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, 또한 T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 T형강의 압연 설비.

본 발명에 의하면 플랜지 폭이 상이한 복수의 사이즈의 T형강을 하나의 초벌 조형 압연 롤로 나누어 만드는 것이 가능하여, 롤 비용의 대폭의 삭감에 의해 저(低)제조 비용으로 여러 가지 플랜지 폭의 T형강이 제조 가능해져, 산업상 매우 유용하다.

도 1은 T형강의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 2는 초벌 조형 압연 후의 T형강편의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 3은 T형강의 압연 라인의 설비 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는 초벌 조형 압연에 있어서의 T형강편의 압연 상황과 공형 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 T형강 압연 설비의 제1 초벌 유니버셜 압연기의 압연 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 T형강 압연 설비의 에저 압연기의 압연 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 T형강 압연 설비의 제2 초벌 유니버셜 압연기의 압연 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 T형강 압연 설비의 마무리 유니버셜 압연기의 압연 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 T형강의 압연 라인의 설비 배치를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명에 따른 T형강의 제조 방법 및 압연 설비를, 도 3에 나타낸 T형강 압연 설비를 이용하여 설명한다.

도 3에 나타내는 실시 형태에 있어서의 T형강의 압연 설비는, 초벌 조형 압연기(1)와, 제1 초벌 유니버셜 압연기(2)와 에저 압연기(3)와 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)가 근접하여 배치된 중간 압연기군을 갖고 있다. 그리고, 에저 압연기(3)의 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe는, 후술하는 바와 같이, 초벌 조형 압연기(1)의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 대략 동일하게 되어 있다.

초벌 조형 압연기(1)에 의해, 소재가 되는 블룸(bloom) 등의 직사각형 단면 강편은, T형 단면을 갖는 T형강편으로 압연된다(초벌 압연 공정). 얻어진 T형강편을, 제1 초벌 유니버셜 압연기(2)와 에저 압연기(3)와 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)가 근접하여 배치된 압연 설비열로 웨브와 플랜지의 압하를 행하고(중간 압연 공정), 마무리 유니버셜 압연기(5)로 제품 치수의 T형강으로 마무리한다(마무리 압연 공정). 도 1에 T형강의 제품 단면 형상을, 도 2에 T형강편의 단면 형상을 나타낸다.

제품 단면에 있어서의 플랜지 다리 길이 HEp(도 1)와 T형강편에 있어서의 플랜지 다리 길이 HE0(도 2)은, 종래 거의 동일한 값이지만, 본 발명에서는, 중간 압연 공정의 초벌 유니버셜 압연에 있어서 플랜지 압하율과 웨브 압하율을 제어하여 플랜지 다리 길이를 증가시킴으로써, 하나의 T형강편의 플랜지 다리 길이 HE0으로부터 여러 가지 치수의 플랜지 다리 길이 HEp를 갖는 제품을 나누어 만드는 것을 특징으로 한다.

플랜지 다리 길이는, 초벌 유니버셜 압연의 전반(first half)에 있어서, 플랜지 압하율을 웨브 압하율에 대하여 10％ 정도 크게 하는 패스를 적어도 1패스 형성함으로써 제어한다. 이러한 압연을 행하면, 행하지 않는 경우와 비교하여, 동일한 플랜지 다리 길이의 T형강편으로부터 플랜지 다리 길이가 10㎜ 이상 커, 플랜지 폭이 20㎜ 이상 큰 T형강 제품을 압연할 수 있다.

단, 플랜지와 웨브의 압하율의 차가 클수록, 플랜지 다리 길이의 증가량도 커지지만, 웨브측으로의 구부러짐이 증대하기 때문에, 15％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 유효한 플랜지 다리 길이의 증가량을 얻기 위해, 플랜지와 웨브의 압하율차를 5％ 이상으로 한다. 바람직하게는 플랜지와 웨브의 압하율차를 6％ 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 6.2％ 이상으로 한다.

즉, 본 발명에서는, 중간 압연 공정의 유니버셜 압연기로 웨브와 플랜지의 두께 방향으로 압하할 때의 플랜지 압하율 rf와 웨브 압하율 rw의 차 rf－rw를 압하율차라고 정의할 때, 중간 압연 공정의 전반 패스에 있어서, 상기 압하율차가 5∼15％의 범위에서 압연을 행하는 패스(이하, 플랜지 강압하 패스라고 부름)를 적어도 1패스 형성한다. 또한, 중간 압연 공정의 총 압하 패스수가 홀수 회인 경우는, 한가운데의 압하 패스까지를 전반 패스로 한다.

플랜지 다리 길이를 증가시키는 플랜지 강압하 패스는, 압연 구부러짐이 적은 초벌 유니버셜 압연의 빠른 단계에서 행하는 것이 바람직하다. 초벌 유니버셜 압연이 진행되어, 플랜지나 웨브의 두께가 작아질수록, 플랜지를 강압하하는 것에 의한 웨브측으로의 압연 구부러짐이 발생하기 쉬워지기 때문이다.

여기에서, 이러한 플랜지 다리 길이를 증가시키는 압연을 가능하게 하기 위해, 본 발명에서는, 도 6에 나타내는 에저 압연기(3)에 이용하는 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe를, 도 4에 나타내는 초벌 조형 압연기(1)의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 대략 동일한 것을 이용한다. 또한, 공형 깊이 HEe가 제품 플랜지 다리 길이 HEp와 대략 동일하다는 것은, 공형 깊이 HEe가 제품 플랜지 다리 길이 HEp보다도 0∼4㎜ 정도 작은 것을 의미한다. 이러한 공형 깊이 HEe의 에저롤을 이용함으로써, 중간 압연 공정의 전반 패스에 있어서, 1패스째 또는 1패스째를 포함하는 맨 처음의 복수 패스(통상은 1패스째부터 마지막 플랜지 강압하 패스보다도 전까지의 연속 패스)에서는 에저 압연기로 플랜지 선단을 압하하지 않아, 플랜지 강압하 패스에 있어서는 플랜지 다리 길이를 증가시킬 수 있음과 함께, 플랜지 강압하 패스보다도 후의 패스에서는 웨브 두께를 압하하는 일 없이 목적으로 하는 제품 플랜지 폭에 따른 적절한 플랜지 폭으로 압하할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 플랜지를 웨브보다도 강압하하기 위해, 초벌 조형 압연에 있어서 T형강편의 플랜지 두께 tf0과 웨브 두께 tw0의 비율 tf0/tw0을, 그 T형강편으로 제조되는 T형강 제품에서의 플랜지 두께 tfp와 웨브 두께 twp의 두께비(tfp/twp)보다도 커지도록 압연한다. 여기에서, tf0/tw0의 값은 초벌 조형 압연 롤의 상정 제품 플랜지 폭(중간 압연 공정에서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭)과 실제로 압연하는 제품의 플랜지 폭의 비율에 따라서 결정한다.

여기에서, 초벌 조형 압연의 공형을 나타내는 도 4로부터 명백한 바와 같이, 초벌 조형 압연기의 롤 개도를 변경하면, 주로 웨브 두께 tw0이 변화하고, 플랜지 두께 tf0은 거의 변화하지 않는다. 따라서, tf0/tw0을 크게 하기 위해서는, T형강편의 웨브 두께 tw0을 통상보다도 얇게 압연할 필요가 있다.

예를 들면, 통상의 압연 조건으로 플랜지 폭이 100㎜인 T형강 제품을 제조하기 위해 이용하는 초벌 조형 압연 롤로 플랜지 폭 150㎜의 제품을 제조하는 경우, 플랜지 폭이 1.5배가 되는 것에 대응하여 T형강편의 웨브 두께 tw0을 2/3의 웨브 두께로 줄인다. 단, 초벌 유니버셜 압연 공정에서 다소의 치수 조정이 가능하기 때문에, 웨브 두께 tw0은 엄밀하게 2/3의 웨브 두께로 줄일 필요는 없고, 플랜지 폭 비의 역수 배의 두께에 대하여 ±10％ 정도의 허용 범위 내의 두께이면 좋다.

이와 같이, 본 발명법에 의해 플랜지 폭을 증가시키는 경우, 초벌 조형 압연에 있어서의 T형강편의 웨브 두께가, 종래법(플랜지와 웨브의 압하율이 대략 동일하여, T형강편의 플랜지 다리 길이를 중간 압연 공정에서 증가시키지 않음)으로 얻어지는 제품 플랜지 폭과 본 발명법으로 얻어지는 제품 플랜지 폭과의 비의 대략 역수를 곱한 값이 되도록 설정한다. 즉, 제조하는 제품 플랜지 폭 Bp가, 중간 압연 공정에서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭에 대하여 클수록, 초벌 압연 공정에서 압연하는 T형강편의 웨브 두께 tw0을 작게 한다.

여기에서, 이러한 웨브 두께의 조정을 실시하면, 제품 플랜지 폭 Bp가 중간 압연 공정에서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우(상기 종래법)의 제품 플랜지 폭에 대하여 큰 T형강을 제조하는 경우일수록, T형강편의 플랜지 폭 B0을 작게 하는 것이 필요하게 된다. 이것은, 제품의 플랜지 폭 Bp가 클수록 플랜지 다리 길이 HEp가 커지기 때문에, 초벌 유니버셜 압연에서 보다 플랜지를 강압하할 필요성이 생기고, 이에 대응하기 위해 T형강편의 웨브 두께 tw0을 작게 하기 때문이다. 초벌 조형 압연에서는 동일한 공형을 사용하기 때문에, B0의 감소폭은 tw0의 감소와 동일한 치수가 되지만, B0이 감소해도 문제 없이 본 발명의 플랜지 폭 확대 효과가 얻어진다.

또한, 중간 압연 공정에 있어서, 플랜지 압하율을 웨브 압하율보다도 크게 하여 플랜지 다리 길이를 증가시키는 압연 패스는, 복수의 초벌 유니버셜 압연기가 설치되어 있는 경우, 어느 초벌 유니버셜 압연기로 실시해도 좋다.

예를 들면, 도 3에 나타내는 T형강 압연 설비의 경우에는, 중간 압연 공정의 압연기로서 제1 초벌 유니버셜 압연기(2)와 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)의 2대가 설치되어 있기 때문에, 그 양쪽의 초벌 유니버셜 압연기에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시킬 수 있다.

도 3에 나타내는 압연 설비의 중간 압연 공정에서는, 2기의 초벌 유니버셜 압연기로 왕복 압연하기 때문에, 유니버셜 압연의 1패스째는 제1 초벌 유니버셜 압연기(2)(U1), 2패스째는 제2 초벌 유니버셜 압연기(U2)가 되고, 이후는 역방향 압연과 정방향 압연이 교대로 실시되기 때문에 U2→U1→U1→U2…와 같은 순서대로 압연된다. 어느 압연기로 압연되는지는 관계 없고, 압연되는 순서대로 1패스째부터 최종 패스까지의 패스수가 결정된다.

중간 압연 공정에서 플랜지 선단을 압하하여 플랜지 폭과 플랜지 다리 길이를 제어하는 역할은 에저 압연기(3)가 담당하고 있다. 전술한 바와 같이, 도 6에 나타내는 에저 압연기(3)의 대경부(33)와 소경부(32)의 단차의 크기 HEe는, 도 4에 나타내는 초벌 조형 압연 롤의 T형강편의 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, 또한 목표로 하는 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 동일하거나 또는 플랜지 폭을 압하하는 부분을 고려하여 수㎜(0 초과∼4㎜) 정도 작은 값으로 한다(동일한 경우도 포함하여 「0∼4㎜ 정도 작다」고도 함).

따라서, 플랜지 폭이 상이한 T형강을 압연하는 경우에, 에저 압연기의 롤 공형은 제품에 적합한 단차 HEe의 크기의 것을 구분해 사용할 필요가 있지만, 초벌 조형 압연 롤은 제품의 플랜지 폭에 따르지 않고, 어느 치수를 갖는 하나의 롤 공형 형상이라도 좋다.

에저 압연기(3)의 롤에 축 방향으로 대경부(33)와의 단차 HEe가 각각 상이한 복수의 소경부(32)를 형성하면, 롤을 축 방향으로 시프트시키는 것만으로 단차 HEe를 변경하는 것이 가능하기 때문에, 초벌 조형 압연기의 롤을 교환하는 경우에 비하면, 롤 비용의 부담은 훨씬 작아진다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법을 적용하는 압연 설비는, 도 3에 나타내는 이 압연 설비로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 특허문헌 1과 같이 초벌 유니버셜 압연기가 1기인 경우나, 혹은 초벌 유니버셜 압연기가 3기 이상인 경우에도 적용할 수 있다.

특허문헌 2와 같이 2기의 유니버셜 압연기가 근접 배치되어 있는 경우라도, 웨브와 플랜지의 두께를 압하하는 압연기가 실질적으로 그 한쪽의 1기인 경우에는, 당해 1기의 초벌 유니버셜 압연기의 압연 패스에 본 발명에 따른 제조 방법을 적용하면 좋다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 마무리 유니버셜 압연기(5)가 제1 초벌 유니버셜 압연기와 겸용되어, 압연기의 수를 적게 하는 경우에 있어서도, 본 발명에 따른 제조 방법을 적용할 수 있다. 도 9에 나타내는 압연 라인에 있어서의 T형강의 압연 설비는, 초벌 조형 압연기(1)와, 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)와 에저 압연기(3)와 마무리 유니버셜 압연기(5)가 근접하여 배치된 압연기군을 갖고 있다. 에저 압연기(3)의 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe는, 초벌 조형 압연기(1)의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 대략 동일하게 되어 있다.

초벌 조형 압연기(1)로 성형한 T형강편을, 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)와 에저 압연기(3)와 마무리 유니버셜 압연기(5)가 근접하여 배치된 압연 설비열로 왕복 압연하여 웨브와 플랜지의 압하를 행하고(중간 압연 공정), 최종 패스의 압연에서는, 마무리 유니버셜 압연기(5)로 제품 치수의 T형강으로 마무리한다(마무리 압연 공정).

제2 초벌 유니버셜 압연기(4) 또는 마무리 유니버셜 압연기(5)로 중간 압연 공정의 압연을 행할 때에 본 발명의 압연 방법을 적용하여, 플랜지를 강압하함으로써 플랜지 폭을 증가시킨다.

또한, 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)로는 웨브 선단이 두께 방향으로 압하되지 않지만, 마무리 유니버셜 압연기(5)로 웨브 두께가 균일화되기 때문에, 제품의 웨브를 균일한 두께로 할 수 있다.

또한, 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)와 에저 압연기(3)에 있어서, 플랜지는 외측으로 경사진 상태로 압연되는 데에 대하여, 마무리 유니버셜 압연기(5)로는 플랜지가 수직인 상태에서 압연된다. 그러나, 플랜지의 경사 각도 θ가 10° 이하라면, 안정된 압연이 가능하고, 특별히 문제는 발생하지 않았다.

실시예

도 3에 나타내는 T형강의 압연 설비를 이용하여, T형강의 유니버셜 압연을 행했다.

[종래예]

통상의 압연법에 의해 제품 치수가, 웨브 높이 300㎜, 플랜지 폭 100㎜, 웨브 두께 12㎜, 플랜지 두께 19㎜이고, 제품 플랜지 다리 길이 HEp가 44㎜인 T형강을 제조했다.

통상의 초벌 조형 압연에 의해 얻어진, 웨브 두께 tw0＝48㎜, 플랜지 두께 tf0＝85㎜, 웨브 높이 H0＝370㎜, 플랜지 폭 B0＝136㎜이고, 플랜지 다리 길이 HE0＝44㎜인 T형강편을 이용하고, 중간 압연 공정의 패스수는 5패스로 하고, 제1 초벌 유니버셜 압연기(2)와 제2 초벌 유니버셜 압연기(4)로 각각 5패스씩, 합계 10패스의 유니버셜 압연을 행했다.

표 1에 중간 압연 공정의 패스 스케줄을 나타낸다. 각 패스의 플랜지 압하율은 웨브 압하율보다도 0∼4％ 크게 설정되어 있지만, 본 발명 범위 내인 5∼15％보다 작다. 에저 압연기의 단차 HEe의 크기는 제품의 플랜지 다리 길이 HEp보다도 약간 작은 42㎜로 했다.

표 1의 패스 스케줄에 따라 중간 압연을 행한 후, 1패스의 마무리 유니버셜 압연을 실시하여, 에저 압연 후의 플랜지 다리 길이가 43㎜, 최종 패스에 의해, 플랜지 다리 길이가 45㎜이고 플랜지 폭이 100㎜인 제품을 압연했다.

[본 발명예 1]

본 발명예로서, 종래예와 동일한 초벌 조형 압연 롤을 이용하여 플랜지 폭이 150㎜인 T형강을 제조하는 것으로 했다. 웨브 높이는 300㎜, 웨브 두께 12㎜, 플랜지 두께 19㎜와, 다른 단면 치수는 동일하게 했기 때문에, 제품 플랜지 다리 길이 HEp는 69㎜가 된다. 그래서, 본 발명법을 이용하여, 플랜지 다리 길이 HEp를 증가시키는 것으로 했다.

제품 플랜지 폭이 1.5배가 되는 것에 대응하여, 초벌 조형 압연에 의해 압연되는 T형강편의 웨브 두께를 종래예의 2/3배인 32㎜로 변경하고, T형강편의 치수를 웨브 두께 tw0＝32㎜, 플랜지 두께 tf0＝85㎜, 플랜지 폭 B0＝120㎜로 했다. 플랜지 다리 길이 HE0은 동일한 롤을 사용했기 때문에 44㎜ 그대로이다.

이 T형강편을 이용하여, 표 2의 패스 스케줄에 기초하여 초벌 유니버셜 압연을 행했다. 초벌 유니버셜 압연 전반의 U-2∼U-5패스의 플랜지 압하율을 웨브 압하율보다도 6∼10％ 크게 설정했다. 초벌 유니버셜 압연 후반의 U-6∼U-10패스에서는, 플랜지 압하율을 웨브 압하율보다도 1∼3％ 크게 했다. 또한, 에저 압연기의 단차의 크기는, 제품의 플랜지 다리 길이 HEp가 69㎜인 점에서, 67㎜의 것을 이용했다.

표 2의 패스 스케줄에 있어서, 초벌 유니버셜 압연의 전반의 U-5패스까지 실시되는 에저 압연의 패스에서는, 플랜지 다리 길이가 에저 압연기의 롤 단차보다도 작기 때문에, 플랜지 선단이 압하되지 않는다. 초벌 유니버셜 압연으로 플랜지 다리 길이가 증가되고, 에저롤의 단차보다도 커진 U-5패스 후의 에저 압연으로부터, 플랜지 선단이 압하되어 플랜지 다리 길이가 감소하는 패스 스케줄로 했다.

이 패스 스케줄로 초벌 유니버셜 압연한 후에 마무리 유니버셜 압연을 실시한 압연재의 치수를 측정한 결과, 플랜지 폭 Bp가 150㎜로 목표 치수대로의 제품이 압연되어 있었다.

[본 발명예 2]

본 발명예 2로서, 종래예나 본 발명예 1과 동일한 초벌 조형 압연 롤을 이용하여 플랜지 폭이 125㎜이고 그 외의 치수는 종래예나 본 발명예 1과 동일한 T형강을 압연했다. 제품 플랜지 다리 길이 HEp는 56.5㎜이다.

초벌 조형 압연에 의해 압연되는 T형강편의 웨브 두께를 40㎜로 변경하고, T형강편의 치수를 웨브 두께 tw0＝40㎜, 플랜지 두께 tf0＝85㎜, 플랜지 폭 B0＝128㎜로 했다. 플랜지 다리 길이 HE0은 동일한 롤을 사용했기 때문에 44㎜ 그대로이다.

이 T형강편을 이용하고, 표 3의 패스 스케줄에 기초하여, 플랜지 폭이 100㎜, 150㎜인 경우와 동일하게 중간 압연 공정에서 5패스의 압연을 행한 후, 마무리 유니버셜 압연을 실시했다. 또한, 에저 압연기의 롤로서 단차 HEe의 크기가 54㎜인 것을 이용했다. 초벌 유니버셜 압연 전반의 U-2 및 U-3패스의 플랜지 압하율을 웨브 압하율보다도 6％ 정도 크게 설정한 결과, 목표 대로의 플랜지 폭의 T형강을 압연할 수 있었다.

이상의 결과로부터, 플랜지 폭이 100㎜인 T형강을 압연하는 설비에 있어서, 에저롤의 단차 HEe의 크기를 변경하는 것만으로 플랜지 폭이 125㎜와 150㎜인 T형강을 압연할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 제조 방법을 이용하면, 초벌 조형 압연 롤을 교환하는 일 없이, 플랜지 폭이 상이한 T형강의 제품을 제조할 수 있다.

본 발명에 의하면 플랜지 폭이 상이한 복수의 사이즈의 T형강을 하나의 초벌 조형 압연 롤로 나누어 만드는 것이 가능하여, 롤 비용의 대폭적인 삭감에 의해 저제조 비용으로 여러 가지 플랜지 폭의 T형강이 제조 가능해져, 산업상 매우 유용하다.

1 : 초벌 조형 압연기
2 : 제1 초벌 유니버셜 압연기
3 : 에저 압연기
4 : 제2 초벌 유니버셜 압연기
5 : 마무리 유니버셜 압연기
10 : T형강
11 : 웨브
12 : 플랜지
21a, 21b : 초벌 유니버셜 압연기(2)의 수평 롤
22a, 22b : 초벌 유니버셜 압연기(2)의 수직 롤
31a, 31b : 에저 압연기(3)의 수평 롤
32 : 소경부
33 : 대경부
41a, 41b : 초벌 유니버셜 압연기(4)의 수평 롤
42a, 42b : 초벌 유니버셜 압연기(4)의 수직 롤
51a, 51b : 마무리 유니버셜 압연기(5)의 수평 롤
52a, 52b : 마무리 유니버셜 압연기(5)의 수직 롤

Claims (8)

1. 강편을 초벌 조형(造型) 압연기에 의해 T자형 형상으로 초벌 성형하는 초벌 압연 공정과, T자형 형상으로 초벌 성형된 T형강편을, 유니버셜 압연기에 의해 웨브와 플랜지를 압하함과 함께 에저 압연기에 의해 플랜지의 단면(端面)을 압하하는 중간 압연 공정과, 상기 중간 압연 공정에서 얻어진 T형강을 제품 치수로 압연하는 마무리 압연 공정을 갖고, 상기 T형강편의 플랜지 다리 길이보다도 제품의 플랜지 다리 길이가 긴 T형강을 제조하는 T형강의 제조 방법으로서,
   상기 중간 압연 공정에서 유니버셜 압연기로 웨브와 플랜지의 두께 방향으로 압하할 때의 플랜지 압하율 rf와 웨브 압하율 rw의 차 rf－rw를 압하율차로 하고, 상기 중간 압연 공정의 전반(前半) 패스에 있어서 상기 압하율차가 5∼15％의 범위에서 압연을 행하는 패스를 적어도 1패스 형성함과 함께, 1패스째 또는 1패스째를 포함하는 맨 처음의 복수 패스에서는 에저 압연기로 플랜지 선단(先端)을 압하하지 않는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 초벌 압연 공정에 있어서의 T형강편의 플랜지와 웨브의 압연은, 초벌 압연 후에 얻어지는 T형강편의 플랜지 두께 tf0과 웨브 두께 tw0의 비(tf0/tw0)가, 상기 T형강편으로 제조되는 T형강의 플랜지 두께 tfp와 웨브 두께 twp의 비(tfp/twp)보다 커지도록 압연하는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   제조하는 제품의 플랜지 폭이, 상기 중간 압연 공정에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭에 대하여 클수록, 상기 초벌 압연 공정에서 압연하는 T형강편의 웨브 두께를 작게 하는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   제조하는 제품의 플랜지 폭이, 상기 중간 압연 공정에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭에 대하여 클수록, 상기 초벌 압연 공정에서 압연하는 T형강편의 플랜지 폭을 작게 하는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
5. 강편을 초벌 조형 압연기에 의해 T자형 형상으로 초벌 성형하는 초벌 압연 공정과, T자형 형상으로 초벌 성형된 T형강편을, 유니버셜 압연기에 의해 웨브와 플랜지를 압하함과 함께 에저 압연기에 의해 플랜지의 단면을 압하하는 중간 압연 공정과, 상기 중간 압연 공정에서 얻어진 T형강을 제품 치수로 압연하는 마무리 압연 공정을 갖고, 상기 T형강편의 플랜지 다리 길이보다도 제품의 플랜지 다리 길이가 긴 T형강을 제조하는 T형강의 제조 방법으로서,
   상기 초벌 압연 공정의 초벌 조형 압연기로는 1종류의 롤 공형(孔型) 형상을 이용하여 제품 플랜지 폭에 따라서 T형강편의 웨브 두께를 변경하는 압연을 행하고, 상기 중간 압연 공정의 에저 압연기로는 제품 플랜지 폭에 따라서 공형 깊이가 상이한 롤 공형을 구분해 사용하여 압연을 행함으로써, 플랜지 폭이 상이한 복수 사이즈의 T형강을 제조하는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.
6. 초벌 조형 압연기와, 유니버셜 압연기 및 에저 압연기로 이루어지는 중간 압연기군을 가지고, 제1항에 따른 T형강의 제조 방법에서 이용하는 T형강의 압연 설비로서,
   상기 에저 압연기의 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe가, 상기 초벌 조형 압연기의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, 또한 T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 같거나 0초과~4㎜ 작은 것을 특징으로 하는 T형강의 압연 설비.
7. 초벌 조형 압연기, 초벌 유니버셜 압연기, 에저 압연기 및 마무리 유니버셜 압연기로 이루어지는 압연기군을 가지고, 제1항에 따른 T형강의 제조 방법에서 이용하는 T형강의 압연 설비로서,
   상기 에저 압연기의 롤의 T형강의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HEe가, 상기 초벌 조형 압연기의 롤의 T형강편의 플랜지 다리 길이에 상당하는 공형 깊이 HE0보다도 10㎜ 이상 크고, 또한 T형강 제품의 플랜지 다리 길이 HEp와 같거나 0초과~4㎜ 작은 것을 특징으로 하는 T형강의 압연 설비.
8. 제3항에 있어서,
   제조하는 제품의 플랜지 폭이, 상기 중간 압연 공정에 있어서 플랜지 다리 길이를 증가시키지 않는 경우의 제품 플랜지 폭에 대하여 클수록, 상기 초벌 압연 공정에서 압연하는 T형강편의 플랜지 폭을 작게 하는 것을 특징으로 하는 T형강의 제조 방법.

Images