KR101659743B1

KR101659743B1 - 스틸 Ｉ―ｂａｒ 제조방법

Info

Publication number: KR101659743B1
Application number: KR1020140184365A
Authority: KR
Inventors: 정승돈
Original assignee: 정승돈
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-09-26
Also published as: KR20160059385A

Abstract

본 발명은 산업현장이나 배수로 상에 설치되는 그레이팅(grating)의 소재로서 형강(形鋼)의 일종인 스틸 I-bar의 제조방법에 관한 것으로서, 권취된 상태로부터 인출되는 코일강판의 상하면을 프리히팅(pre-heating)하는 단계와; 상기 프리히팅되어 이송되는 코일강판의 양측 사이드 영역의 각 외측면을 압축롤링하고, 상기 코일강판의 상하면을 압축롤링하는 단계와; 상기 압축롤링되어 이송되는 코일강판에 대하여 최종 스틸 I-bar 단면 형상에 이르기까지 단계적으로 상기 코일강판의 사이드 영역과 상하면에 대한 압축롤링을 반복하여 수행하는 단계와; 상기 압축롤링이 완료되어 이송되는 코일강판을 레벨링(leveling)하는 단계; 및 상기 레벨링되어 이송되는 코일강판을 소정 길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 종래기술과 비교하여 현저하게 축소된 생산설비와 설치공간만으로도 환경오염을 유발함이 없이 스틸 I-bar를 다품종 소량 생산방식으로 제조할 수 있으며, 상기 스틸 I-bar를 재료로 하는 그레이팅의 생산현장에서도 용이하게 상기 스틸 I-bar의 제조를 병행할 수 있다.

Description

스틸 Ｉ―ｂａｒ 제조방법{STEEL I-BAR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 산업현장이나 배수로 상에 설치되는 그레이팅(grating)의 소재로서 형강(形鋼)의 일종인 스틸(steel) I-bar의 제조방법에 관한 것이다.

스틸 I-bar(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 두께 내지 폭이 좁은 센터 영역(11)과 상대적으로 폭이 넓은 양측의 사이드 영역(12)으로 이루어지며, 각종 산업현장이나 배수로와 같은 시설물에 적용되는 그레이팅(grating)의 주요 부품으로서 널리 이용되고 있다.

이러한 스틸 I-bar(10)를 제조하기 위한 종래의 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 철강 생산공정상 반제품인 각형 빌렛(billet)에 대하여 재결정온도 이상, 대표적으로 1200[℃] 정도의 온도에서 수행하는 열간 압연이 일반적이었다.

대표적으로, 단면이 150×150[mm]인 각형 빌렛(bilet, 20)을 회전구동하는 다수의 업다운롤(up-down roll, 31) 사이로 통과시켜 두께를 순차로 축소시키고 이와 동시에 다수의 사이드롤(side roll, 32) 사이로도 통과시켜 폭을 축소시키고 측면을 단조 성형함으로써 치형 스틸 I-bar(10)를 얻는 것이다. 이와 같이 하여 최종적으로 생산되는 스틸 I-bar(10)의 규격은, 도 1을 참조하면, 상하 폭(H)이 25[mm] 내외, 두께가 t₁ = 5[mm] 내외, t₂ = 3[mm] 내외이다.

그러나, 상기와 같이 스틸 I-bar(10)를 제조하는 종래의 열간압연 방식은 비교적 큰 규격에 해당하는 빌렛(20)을 가공하여 상대적으로 매우 작은 규격의 I-bar(10)를 생산해냄으로 인해 가공라인이 200[M]에 이르는 매우 큰 생산설비와 공간을 요한다는 문제가 있으며, 재결정온도로 가열된 빌렛(20)이 이와 같이 긴 가공라인을 통과하는 과정에서 소성변형되려면 불과 수십초만에 상기 가공라인을 모두 통과하여야 한다는 제약으로 인해 매우 높은 공정정밀도를 확보하여야 한다는 부담이 있었다.

결과적으로, 종래의 열간압연 방식의 가공라인으로는 대규모 물량이 확보되지 않은 경우에는 생산성이 떨어지는 관계로 다품종 소량 생산에 적합하지 못하다는 문제가 있었다.

그리고, 이와 같은 열간압연이 일반적으로 벙커씨유와 같은 화석연료를 사용하는 관계로 상당한 환경오염을 유발한다는 문제가 있었다.

또한, I-bar를 재료로 하여 그레이팅을 생산하는 업체로서는 상기 열간압연 방식의 가공라인을 갖는 특수현장에서 생산된 I-bar를 자사 현장으로 운반, 하역한 후 그레이팅 생산라인에 투입하여야 한다는 불편함이 존재하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술과 비교하여 현저하게 축소된 생산설비와 설치공간만으로도 환경오염을 유발함이 없이 스틸 I-bar를 생산할 수 있으며, 상기 스틸 I-bar를 재료로 하는 그레이팅의 생산현장에서도 상기 스틸 I-bar의 제조까지 병행할 수 있도록 해주는 스틸 I-bar 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스틸(steel) I-bar 제조방법에 있어서, 권취된 상태로부터 인출되는 코일강판의 상하면을 프리히팅(pre-heating)하는 단계와; 상기 프리히팅되어 이송되는 코일강판의 양측 사이드 영역의 각 외측면을 압축롤링하고, 상기 코일강판의 상하면을 압축롤링하는 단계와; 상기 압축롤링되어 이송되는 코일강판에 대하여 최종 스틸 I-bar 단면 형상에 이르기까지 단계적으로 상기 코일강판의 사이드 영역과 상하면에 대한 압축롤링을 반복하여 수행하는 단계와; 상기 압축롤링이 완료되어 이송되는 코일강판을 레벨링(leveling)하는 단계; 및 상기 레벨링되어 이송되는 코일강판을 소정 길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 I-bar 제조방법을 제공한다.

여기서,상기 스틸 I-bar 제조방법은 상기 압축롤링이 반복 수행되어 이송되는 코일강판의 상하면을 재차 프리히팅하는 단계와; 상기 재차 프리히팅되어 이송되는 코일강판에 대하여 상기 최종 스틸 I-bar 단면 형상에 이르기까지 단계적으로 상기 코일강판의 사이드 영역과 상하면에 대한 압축롤링을 반복하여 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 프리히팅하는 단계는, 상기 코일강판의 상하면 전체에 대한 프리히팅을 행하는 것이거나, 또는 상기 코일강판의 양측 사이드 영역 상하면만을 프리히팅하는 것일 수도 있다.

또한, 상기 스틸 I-bar 제조방법은 상기 프리히팅 단계 수행 전, 상기 인출되는 코일강판을 레벨링(leveling)하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 스틸 I-bar 제조방법은 상기 레벨링 단계 수행 전, 상기 압축롤링이 완료되어 이송되는 코일강판을 벤딩(bending)시킴으로써 상기 코일강판을 길이방향으로 신장(伸長) 조절하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 스틸 I-bar 제조방법은 상기 프리히팅 단계 수행 전, 광폭의 코일강판을 쪼개어 다수의 소폭의 코일강판으로 분할함으로써 상기 소폭의 코일강판을 프리히팅의 대상으로 하여 권취시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 스틸 I-bar 제조방법에 의하면, 비교적 큰 규격에 해당하는 빌렛을 가공대상으로 하는 대신에 권취된 코일강판을 소재로 하여 이를 연속적으로 인출하여 이송되는 과정에서 프리히팅(pre-heating), 수 회에 걸친 사이드 및 상하면 압축롤링, 레벨링, 절단의 단계들을 통해 스틸 I-bar를 제조할 수 있도록 함으로써 전체 라인이 대략 26[M]에 불과하여 종래기술과 비교하여 현저하게 축소된 생산설비와 설치공간만을 요한다는 이점이 있다.

그리고, 종래 열간압연의 공정에서는 빌렛(billet)을 1200[℃]의 재결정온도 이상으로 가열하기 위해서는 생산성을 고려하여 벙커씨유를 사용하는 관계로 심각한 환경오염을 유발한다는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 제조하고자 하는 스틸 I-bar와 형상차가 매우 적은 코일강판을 가공소재로 사용하여 이에 대해 비교적 저온으로 가열시키는 전기히터를 사용하면 충분한 관계로 소재의 가열로 인해 환경오염을 유발함이 없이 스틸 I-bar를 생산할 수 있다는 이점 또한 갖는다.

나아가, 본 발명에 따른 스틸 I-bar 제조방법은 외부에서의 조달이 비교적 편리한 코일강판을 소재로 하여 비교적 소규모의 친환경적 생산라인을 요한다는 점에서 스틸 I-bar를 소재로 하여 그레이팅을 생산하는 현장에서도 병행하여 채용할 수 있다는 이점, 나아가 상기 스틸 I-bar의 구체적인 형상 내지 규격에 따라 다품종 소량생산이 용이하게 이루어질 수 있다는 이점 또한 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 스틸 I-bar 제조방법에 의해 제조되는 스틸 I-bar의 사시도,
도 2는 종래기술에 따른 스틸 I-bar 제조방법을 설명하기 위한 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법을 설명하기 위한 개략 구성도,
도 4는 도 3에 적용된 스틸 I-bar 제조방법의 순서도,
도 5는 상기 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법의 준비단계로서 광폭의 코일강판을 소폭으로 분할하는 단계를 설명하기 위한 개략 사시도,
도 6은 상기 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법에 속하는 프리히팅 단계를 설명하기 위한 개략 단면도,
도 7은 상기 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법에 속하는 압축롤링 단계를 설명하기 위한 개략 단면도,
도 8은 상기 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법에 속하는 재차 압축롤링 단계를 설명하기 위한 개략 단면도이다.

본 발명에 따른 스틸 I-bar 제조방법은 종래와 달리 빌렛(billet)을 소재로 하지 않고, 권취된 상태로 제공되는 코일강판(도 5의 50 참조)을 소재로 한다. 상기 코일강판(50)은 스틸 I-bar의 최종 제품형상을 고려하여 폭 30[mm], 두께 3.6[mm]인 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법은 상기 코일강판(50)을 인출 및 이송하는 과정에서 프리히팅(pre-heating), 다수 회에 걸친 사이드 영역 및 상하면 압축롤링(rolling), 레벨링(leveling), 절단(cutting) 등의 공정을 포함함으로써 최종적으로 스틸 I-bar(도 1의 10)를 달성하기 위한 것이다. 도 3 및 도 4는 상기한 단계들을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 스틸 I-bar 제조방법을 나타낸 개략적인 구성도 및 순서도이다.

도시된 단계들을 구현하기에 앞서, 상기와 같은 소폭의 코일강판(50)을 미리 준비하기 위해서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적으로 유통되고 있는 광폭의 코일강판(40)을 쪼개어 다수의 소폭의 코일강판(50)으로 분할하여 마련하고 있다가, 이와 같이 얻어진 소폭의 코일강판(50)을 언코일러(도 3의 101)에 권취시킬 수도 있다.

다음으로 본 발명의 실질적 단계로서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 권취된 코일강판(50)을 언코일러(uncoiler, 101)로부터 인출하여 공급하는 입구측에서는 복수의 레벨링 롤(leveling roll)이 설치된 레벨러(leveler, 102)를 둠으로써 코일강판(50)을 통과시켜 수평으로 펴주는 코일 레벨링(coil leveling) 작업을 수행한다(S1).

레벨러(102)에 의해 수평으로 레벨링된 코일강판(51)은 고주파 전기히터(high frequency electric heater, 103)를 통과시킴으로써 상하면을 가열시킨다(S2).

이때의 가열 범위는 도 6의 (a)에서 보는 바와 같이 코일강판(51)의 상하면 전체일 수도 있고, 도 6의 (b)에서 보는 바와 같이 강판의 사이드 영역에 대해서만 집중적으로 가열시킬 수도 있다. 이는 코일강판(51)의 주요 성형범위가 상기 사이드 영역이라는 데 기인하나, 강판의 폭이 좁고 또한 열전도도가 매우 높은 관계로 비가열 부위인 중간 영역으로의 열전도가 매우 빠르게 이루어진다는 점, 그리고 중간 영역에서도 압축롤링으로 인한 소성변형이 이루어진다는 점을 고려한다면 제품의 형상이나 소재 면에서 특수한 경우가 아닌 한 양자 간의 구분이 본 발명의 결정적인 요소는 아니다.

고주파 전기히터(103)를 통과하면서 가열된 코일강판(51)은 일련의 사이드롤(side roll, 104)과 업다운롤(up-down roll, 105)을 통과하면서, 도 7에 도시된 바와 같이, 양측의 사이드 영역(52a, 52b)이 각 외측면으로부터 압축롤링된 다음, 다시 상하면이 압축롤링됨으로써 중간제품강판(52)으로의 성형이 이루어진다(S3).

이에 따라, 상기 양측 사이드 영역(52a, 52b)의 두께는 최초 3.6[mm]에서 4[mm] 내외로 더 두꺼워지고 중간 영역(52c)의 두께는 최초 3.6[mm]에서 3.2[mm] 내외로 더 얇아지게 된다.

이와 같이 일련의 사이드롤(104) 및 업다운롤(105)에 의해 압축롤링되어 얻어진 중간제품강판(52)은, 도 3 및 도 4를 참조하면, 다시 고주파 전기히터(high frequency electric heater, 106)를 통과시킴으로써 상하면을 가열시킨다(S4).

이와 같이 중간제품강판(52)에 대하여 재차 가열하는 단계를 두는 것은 앞선 단계를 거치는 과정에서 소재가 냉각됨에 따라 이후 단계에서의 성형성이 떨어지는 것을 고려한 바이다.

재차 가열된 중간제품강판(52)은 다시 일련의 사이드롤(107)과 업다운롤(108)을 통과하면서, 도 8에 도시된 바와 같이, 양측의 사이드 영역(53a, 53b)이 각 외측면으로부터 압축롤링된 다음, 다시 상하면이 압축롤링됨으로써 최종제품강판(53)으로의 성형이 이루어진다(S5).

최종제품강판(53)의 양측 사이드 영역(53a, 53b)의 두께는 앞서 4[mm]에서 5[mm]로 더 두꺼워지고 중간 영역(53c)의 두께는 3.2[mm]에서 3[mm]로 더 얇아지게 된다.

이상과 같이 2차에 걸친 프리히팅(S2, S4)과 압축성형롤링(S3, S5)이 수행되어 얻어진 최종제품강판(53)은, 도 3 및 도 4를 참조하면, 레귤러롤(regular roll, 109)을 통과시켜 벤딩(bending)되는 양을 적절히 조절함으로써 길이방향으로 신장(伸長)시켜 상기 최종제품강판(53)의 단면형상을 세부적으로 조절할 수 있도록 한다(S6).

레귤러롤(109)을 통과한 최종제품강판(53)은 레벨러(110)를 통과시켜 수평으로 펴주는 레벨링 작업을 수행한 후(S7), 피더(feeder, 111)를 통해 적절한 길이로 인출된 다음 절단기(112)에 의해 절단함으로써 치형 스틸 I-bar(10, 도 1 참조)를 얻는다.

한편, 이상에서 설명된 스틸 I-bar 제조방법은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

10: 스틸 I-bar 50: 코일강판
101: 언코일러(uncoiler) 102: 레벨러(leveler)
103: 고주파 전기히터 104: 사이드롤(side roll)
105: 업다운롤(up-down roll) 106: 고주파 전기히터
107: 사이드롤 108: 업다운롤
109: 레귤러 롤(regular roll) 110: 레벨러
111: 피더(feeder) 112: 절단기

Claims

스틸(steel) I-bar 제조방법에 있어서,
권취된 상태로부터 인출되는 코일강판의 상하면을 프리히팅(pre-heating)하는 단계와;
상기 프리히팅되어 이송되는 코일강판의 양측 사이드 영역의 각 외측면을 압축롤링하여 상기 코일강판의 양측 사이드 영역의 두께는 증가시키되, 상기 코일강판의 상하면을 압축롤링하여 상기 코일강판의 중간 영역의 두께는 감소시키는 단계와;
상기 압축롤링되어 이송되는 코일강판에 대하여 최종 스틸 I-bar 단면 형상에 이르기까지 단계적으로 상기 코일강판의 양측 사이드 영역의 두께를 증가시키는 반면 상기 중간 영역의 두께를 감소시키기 위한 외측면 및 상하면 압축롤링을 반복하여 수행하는 단계와;
상기 압축롤링이 완료되어 이송되는 코일강판을 레벨링(leveling)하는 단계; 및
상기 레벨링되어 이송되는 코일강판을 소정 길이로 절단하는 단계를 포함하며,
상기 압축롤링이 반복 수행되어 이송되는 코일강판의 상하면을 재차 프리히팅하는 단계와; 상기 재차 프리히팅되어 이송되는 코일강판에 대하여 상기 최종 스틸 I-bar 단면 형상에 이르기까지 단계적으로 상기 코일강판의 사이드 영역과 상하면에 대한 압축롤링을 반복하여 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 프리히팅 단계 수행 전, 광폭의 코일강판을 쪼개어 다수의 소폭의 코일강판으로 분할함으로써 상기 소폭의 코일강판을 프리히팅의 대상으로 하여 권취시키는 단계를 더 포함하며,
상기 프리히팅하는 단계는,
상기 코일강판의 양측 사이드 영역 상하면을 프리히팅하는 것을 특징으로 하는 스틸 I-bar 제조방법.
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제1항에 있어서,
상기 프리히팅 단계 수행 전, 상기 인출되는 코일강판을 레벨링(leveling)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 I-bar 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 레벨링 단계 수행 전, 상기 압축롤링이 완료되어 이송되는 코일강판을 벤딩(bending)시킴으로써 상기 코일강판을 길이방향으로 신장(伸長) 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 I-bar 제조방법.
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