KR102288411B1 - 압하 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 압하 장치는 각각이 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 외주면에 외측으로 돌출된 돌출부가 마련되며, 주편의 폭 방향과 교차하는 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 컨벡스롤을 포함하고, 복수의 컨벡스롤 각각의 돌출부는 서로 다른 폭을 가지며, 주편의 고상율이 증가되는 방향으로 갈수록 돌출부의 폭이 좁아지도록 복수의 컨벡스롤이 배치된다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면 고상율의 증가에 따라, 돌출부의 폭이 감소하도록 복수의 컨벡스롤을 배치함으로써, 미응고부에 충분한 압하력을 전달할 수 있다. 따라서, 주편 내부의 결함 즉, 수축공 및 편석 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.

Description

압하 장치{Apparatus for adding reduction force of slab}
본 발명은 압하 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주편 내부의 결함 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 압하 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연속 주조 장치는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 반응고된 용강을 하측으로 연속적 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조하는 장치이다.
이러한 연속 주조 장치의 일반적인 구성을 살펴보면, 래들로부터 용강을 공급받아 일시 저장하는 턴디시(tundish)와, 턴디시로부터 침지 노즐을 통해 용강을 주입받고 1차 냉각을 통해 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(mold) 및 주형에서 인발된 주편을 2차 냉각하여 응고를 완료시키면서 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대를 포함한다. 냉각대를 통과한 주편은 소정의 길이로 절단된 후 집하장 등으로 이송된다.
주편은 표면으로부터 중심부 방향으로 응고가 진행되며, 이에 응고가 완료되기 전까지 주편 내부에는 미응고된 용강이 잔존하고 있는데, 여기에서 응고 수축이 발생되고, 이로 인해 주편 내부에 공극 및 편석이 형성될 수 있다.
공극 및 편석은 주편의 품질을 크게 저하시키기 때문에, 이를 해결하기 위해 주편을 복수의 압하롤을 구비하는 압하 장치로 압하시켜, 잔류 공극을 압하함으로써 주편의 중심 편석 발생을 억제시켰다.
한편, 주편은 주형과 멀어질수록 다른 말로 하면, 응고 말기로 갈수록 내부의 미응고 용강량이 줄어들어, 그 강도가 증가한다.
그런데, 종래에는 주편을 압하시키는데 있어서, 주편의 미응고 용강량 감소 또는 강도 증가와 상관없이, 주편의 폭 방향으로 지름이 일정한 평롤을 이용하여 압하하였다. 이러한 경우, 강도가 높은 응고 말기의 구간에서는 미응고 용강이 충분히 압하되지 않는다. 즉, 응고 말기에는 평롤로부터 가해지는 압하력은 공극 및 편석 발생을 억제하기에는 부족하고, 이에 주편의 품질이 저하되는 문제가 있다.
이 문제의 해결을 위해, 주조 설비 전체를 개선하여 응고 말기의 구간의 압하력을 증가시킬 수 있으나, 이를 위해서는 개선을 위한 비용이 상승되는 문제점이 있다.
한국공개특허 2012-0057315
본 발명은 주편 내부의 편석 및 수축공 발생을 억제 또는 방지할 수 있는 압하 장치를 제공한다.
본 발명은 주편에 가해지는 압하력을 증가시킬 수 있는 압하 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 압하 장치는 각각이 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 외주면에 외측으로 돌출된 돌출부가 마련되며, 상기 주편의 폭 방향과 교차하는 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 컨벡스롤을 포함하고, 상기 복수의 컨벡스롤 각각의 돌출부는 서로 다른 폭을 가지며, 상기 주편의 고상율이 증가되는 방향으로 갈수록 상기 돌출부의 폭이 좁아지도록 상기 복수의 컨벡스롤이 배치된다.
상기 복수의 컨벡스롤 각각의 돌출부의 폭은, 각 컨벡스롤이 배치되는 주편의 미응고부의 폭과 동일하거나, 크다.
상기 복수의 컨벡스롤 각각은 상기 돌출부의 폭 방향 중심이 상기 주편의 미응고부의 폭 방향 중심과 일 직선 상에 있도록 마련된다.
상기 컨벡스롤은 3개 이상 마련된다.
상기 복수의 컨벡스롤은 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에 설치된다.
상기 복수의 컨벡스롤은 고상율이 0.6 초과, 0.9 이하인 구간에 설치된다.
상기 주편의 상측 및 하측 각각에, 상기 복수의 컨벡스롤이 상기 주편의 연장 방향으로 연속으로 나열 배치된다.
각각이 상기 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 주편의 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 평롤을 포함하고, 상기 주편의 상측 및 하측 중 어느 한쪽에, 상기 복수의 컨벡스롤이 상기 주편의 연장 방향으로 연속으로 나열 배치되고, 나머지 한 쪽에 상기 복수의 평롤이 상기 주편의 연장 방향으로 연속으로 나열 배치된다.
각각이 상기 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 주편의 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 평롤을 포함하고, 상기 주편의 상측 및 하측 각각에, 상기 컨벡스롤과 평롤이 교번하여 복수번 반복되도록 배치되고, 상기 주편의 상측에서의 상기 컨벡스롤과 평롤의 배열과, 상기 주편의 하측에서의 상기 컨벡스롤과 평롤의 배열이 엇갈리도록 배치된다.
상기 복수의 컨벡스롤이 위치되는 주편의 고상율에 비해 낮은 고상율 구간에 위치되도록, 상기 복수의 컨벡스롤의 후방에 배치되며, 각각이 상기 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 주편의 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 평롤을 포함한다.
상기 복수의 평롤은 고상율이 0.3 이상, 06 이하인 구간에 설치된다.
본 발명의 실시형태에 의하면 고상율의 증가에 따라, 돌출부의 폭이 감소하도록 복수의 컨벡스롤을 배치함으로써, 미응고부에 충분한 압하력을 전달할 수 있다. 따라서, 주편 내부의 결함 즉, 수축공 및 편석 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 돌출부의 폭이 서로 다른 복수의 컨벡스롤을 이용하여 압하함에 따라, 종래에 비해 압하 자국이 완만하게 형성된다. 이에, 후속 공정인 주편 압연시에 겹침흠 등의 표면 결함 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 주조 설비 전체를 개조하는 큰 비용을 소요하지 않고, 압하력 증대 시킬 수 있어, 설비 개선 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압하 장치를 포함하는 주조 설비를 도시한 도면
도 2는 주편의 미응고부를 설명하기 위한 개념도
도 3은 고상율에 따른 미응고부의 폭을 설명하기 위한 개념도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평롤을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨벡스롤을 도시한 도면
도 6은 주편의 고상율 증가에 따라 본 발명의 실시예에 따른 복수의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도
도 7은 주편의 고상율에 따라 본 발명의 실시예에 따른 복수의 평롤 및 복수의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도
도 8은 본 발명의 실시예의 압하 장치에서 주편 상하 방향으로의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도
도 9는 실시예의 변형예에 따른 압하 장치에서 주편 상하 방향으로의 롤의 배치를 설명하기 위한 개념도
도 10은 마지막에 위치한 롤에 의한 압하량과, 그 압하량을 달성하기 위해 구동 장치로부터 인가되는 힘을 나타낸 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압하 장치를 포함하는 주조 설비를 도시한 도면이다. 도 2는 주편의 미응고부를 설명하기 위한 개념도이다. 도 3은 고상율에 따른 미응고부의 폭을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평롤을 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨벡스롤을 도시한 도면이다. 도 6은 주편의 고상율 증가에 따라 본 발명의 실시예에 따른 복수의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7은 주편의 고상율에 따라 본 발명의 실시예에 따른 복수의 평롤 및 복수의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도이다. 도 8은 본 발명의 실시예의 압하 장치에서 주편 상하 방향으로의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 주조 설비는 용강을 공급받아 이를 일시 저장하는 턴디시(tundish)(10), 상하부가 개방된 형태로, 턴디시(10)에 저장된 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고(1차 응고)시키는 주형(mold)(20), 주형(20)으로부터 인발된 주편(S)을 일 방향으로 이동시키면서 응고(2차 응고)시키고, 이를 압하시키는 응고 장치(4000)를 포함한다.
또한, 주조 설비는 턴디시(10)의 용강을 주형(20)으로 공급하는 침지 노즐(30), 응고 장치(4000)의 전방에 위치되어, 응고가 완료된 주편(S)을 절단하는 절단기(미도시)를 포함한다.
턴디시(10)는 주형(20)으로 용강을 공급하는 수단으로, 용강을 수용되는 내부 공간을 가지는 용기의 형상이며, 최외각인 외벽은 철피로 형성되고, 철피의 내벽에는 내화물로 보호된다.
주형(20)은 상측 및 하측이 개방되며, 내부 공간을 가지는 중공형의 형상이다. 또한, 주형(20)은 내부에서 1차 응고된 주편(S)의 연속적인 인발을 위해 하측이 개방된 형태로, 하측의 개구는 주조 개시 전에 더미바(미도시)에 의해 폐쇄된다.
응고 장치(4000)는 주형(20)의 하측에 위치되어 상기 주형(20)으로부터 인발된 주편(S)을 이동 및 냉각시키는 가이드 장치(4100) 및 가이드 장치(4100)의 전방에 위치되어, 주편(S)을 이동 및 냉각시키면서, 주편(S)을 압하하는 압하 장치(4200)를 포함한다.
가이드 장치(4100)는 주형(20)의 하측에서부터 압하 장치(4200)의 전단까지 나열 배치된 복수의 가이드롤(4110) 및 복수의 가이드롤(4110)들 사이에 위치되어 주편(S)을 향해 냉각수를 분사하는 분사 노즐(미도시)을 포함한다.
복수의 가이드롤(4110)은 주편(S)을 일 방향으로 이동시키도록 자체 회전이 가능한 복수의 구동롤 및 주편(S)이 이동하는 힘에 의해 회전 가능한 복수의 회전롤을 포함할 수 있다.
한편, 주형(20)으로부터 1차 응고되어 인발된 주편(S)은 응고 장치(4000)를 따라 이동하면서 분사되는 냉각수에 의해 2차 응고된다. 이렇게 주편(S)이 응고되는데 있어서, 주편(S)의 표면으로부터 내측 방향으로 응고가 진행되며, 이에 주편(S)의 중심부가 가장 늦게 응고된다.
여기서, 주편(S)의 중심부란, 주편(S)의 연장 방향(X 축 방향) 또는 길이 방향(X 축 방향)과 교차하는 폭 방향(Y 축 방향)의 중심부와 주편(S) 두께 방향(Z 축 방향)의 중심부를 의미한다(도 2 참조).
상술한 바와 같이, 주편(S)의 표면으로부터 내측 방향으로 응고가 진행됨에 따라, 주편(S)의 최종 응고 완료 지점은 주편의 중심부가 된다.
따라서, 주편(S) 중 아직 응고 완료 위치에 도달하지 못한 영역의 내부에는 아직 응고되지 못한 용강(이하, 미응고 용강)이 있는데, 여기에서 응고 수축이 발생되고, 이로 인해 주편 내부에 중심 편석 및 공극이 형성될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 가이드 장치(4100)의 전방에 주편(S)을 압하 보다 구체적으로는 경압하(soft reduction)시키는 압하 장치(4200)를 설치한다.
한편, 주편(S)은 상술한 바와 같이, 응고 장치(4000)를 통과하면서 응고 및 냉각되므로, 주형(20) 하측에서부터 절단기(미도시)가 위치된 방향으로 갈수록 주편(S) 내부의 액상량(즉, 미응고 용강량)이 감소하고, 고상량이 증가한다. 다른 말로 하면, 주편(S) 중 절단기(미도시)와 인접한 영역일 수록 고상율이 증가한다.
고상율은 주편 내부에 미응고 용강이 어느 정도 포함되어 있는지를 나타내는 수치로서, 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향) 길이(WS)와 주편(S) 내에서 미응고된 용강즉, 미응고부(LA)의 폭 방향(Y 축 방향) 길이(WL)의 비율로서 나타낼 수 있다(도 2 및 도 3 참조).
예컨대, 고상율이 0.3 이라는 것은, 주편(S)의 폭 방향 길이(WS)를 1로 할 때, 주편(S)의 폭 방향 길이(WS) 전체에 있어서, 미응고부의 폭(WL)이 0.7(70%)이 라는 의미이다(도 3(a) 참조). 다른 예로, 고상율이 0.6 이라는 것은, 주편(S)의 폭 방향 길이(WS) 전체에 있어서, 미응고부의 폭(WL)이 0.4(40%) 라는 의미이다(도 3(b) 참조). 또 다른 예로, 고상율이 0.9 이라는 것은, 주편(S)의 폭 방향 길이(WS) 전체에 있어서, 미응고부의 폭(WL)이 0.1(10%)이 라는 의미이다(도 3(c) 참조).
그리고, 고상율이 1.0이 되는 위치는 주편(S)의 폭 방향 길이(WS) 전체에 있어서, 미응고부(LA)의 폭(WL)이 '0'이 되는 위치, 즉 액상량이 없는, 다른 말로 하면 응고가 완료되는 위치이며, 통상 이를 응고 완료점(SF)으로 명명한다(도 2 참조).
이와 같이, 주편(S)이 응고 장치(4000)를 따라 이동하면서 냉각 또는 응고가 진행될 수록 고상율이 증가한다. 즉, 응고 완료점(SF)과 가까워질 수록 고상부(SA)의 폭 방향(Y 축 방향) 길이 및 두께(Z 축 방향 길이)가 증가하고, 액상부(LA)의 폭 방향(Y 축 방향) 길이 및 두께(Z 축 방향 길이)가 감소한다.
그리고, 고상율이 증가할 수록, 액상량 감소 및 고상량 증가에 의해 강도가 증가한다. 또한, 응고 완료점(SF)과 가까워질 수록 주편(S)의 온도가 감소하므로, 주편(S)의 강도가 증가한다.
이와 같이, 응고 완료점(SF)과 가까운 영역일 수록 그 강도가 증가한다는 것은, 압하에 의한 변형 저항이 증가된다는 것이므로, 응고 완료점(SF)과 가까워질 수록 더 큰 힘으로 압하할 필요가 있다. 다른 말로 하면, 더 큰의 압하력이 필요하다.
한편, 고상율이 0.3 미만인 구간에서는 압하력을 제공하더라도, 주편(S) 표면이 충분히 응고되지 못한 상태이기 때문에, 압하시키기 어렵다. 이에, 고상율이 0.3 미만인 구간에서는 압하를 하더라도, 수축공 및 편석 발생 억제 효과를 얻을 수 없거나, 오히려 주편 내부에 크랙이 발생될 수 있다.
그리고, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하(0.3 내지 0.6)인 구간에서는 압하가 용이하도록 주편 표면이 응고된 상태이고, 내부에 충분한 미응고 용강이 존재한다.또한, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하(0.3 내지 0.6)인 구간에서는 고상율이 0.6 초과 구간에 비해 주편(S)의 온도가 상대적으로 높아, 그 강도가 낮기 때문에, 작은 압하력으로도 충분히 압하가 가능하다.
또한, 고상율이 0.6을 초과하는 구간에서는, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에 비해 내부에 미응고 용강량이 적고, 고상량이 많으며, 온도가 낮아, 주편(S)의 강도가 높다. 이에, 고상율이 0.6을 초과하는 구간의 변형 저항이 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에 비해 크다. 따라서, 고상율이 0.6을 초과하는 구간의 미응고부(LA)가 충분히 압하되기 위해서는 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에 비해 큰 힘 또는 압하력이 필요하다.
그리고, 고상율이 0.6을 초과하는 구간에서는 고상율 증가에 따라 강도가 급격하게 증가하는 경향이 있어, 고상율이 0.6을 초과하는 구간에서는 응고 완료점(SF)으로 갈수록 압하력을 더 증가시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 압하 장치(4200)는, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에 상대적으로 작은 압하력으로 압하되고, 고상율이 0.6을 초과하는 구간에 상대적으로 큰 압하력으로 압하되도록 구성된다.
또한, 압하 장치(4200)는 고상율이 0.6을 초과하는 구간에서 주조 방향 또는 응고 완료점으로 갈수록 압하력이 증가되도록 구성된다.
이하, 실시예에 따른 압하 장치에 대해 설명한다.
도 1, 도 4 내지 도 8을 참조하면, 압하 장치(4200)는, 각각이 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 연장 형성되어 가이드롤(4110)의 전방에서 주편(S)의 연장 방향(X 축 방향)으로 연속 나열 배치된 복수의 평롤(4210) 및 각각이 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 연장 형성되어 복수의 평롤(4210)의 전방에서 주편(S)의 연장 방향(X 축 방향)으로 연속 나열 배치된 복수의 컨벡스롤(4220)을 포함한다.
또한, 압하 장치(4200)는 복수의 평롤(4210)들과 컨벡스롤(4220)들 사이에 위치되어 주편(S)으로 냉각수를 분사하는 분사 노즐(미도시)을 포함한다.
복수의 평롤(4210) 및 복수의 컨벡스롤(4220) 각각은 주편(S)의 상측 및 하측 각각에 마련된다. 즉, 주편(S)의 상측 및 하측 각각에서, 복수의 평롤(4210)이 연속으로 나열 배치되고, 마지막 평롤(4210)의 전방에서 복수의 컨벡스롤(4220)이 연속 나열 배치된다.
이러한 압하 장치(4200)는 상측 평롤(4210)과 하측 평롤(4210)을 상호 가까워지도록 이동시키고, 상측 컨벡스롤(4220)과 하측 컨벡스롤(4220)을 상호 가까워지도록 이동시킴으로써, 그 사이에 위치하는 주편(S)을 압하하는 장치이다.
이를 위해, 압하 장치(4200)는, 주편(S)의 상측에 위치된 평롤(4210)과 하측에 위치된 평롤(4210) 간의 이격 거리가 조절되도록, 주편(S) 상측의 평롤(4210)을 승하강 및 회전시킬 수 있는 구동 장치(미도시) 및 주편(S)의 상측에 위치된 컨벡스롤(4220)과 하측에 위치된 컨벡스롤(4220) 간의 이격 거리가 조절되도록, 주편(S) 상측의 컨벡스롤(4220)을 승하강 및 회전시킬 수 있는 구동 장치(미도시)를 포함한다.
상술한 바와 같은 압하 장치(4200), 즉 복수의 평롤(4210)과 복수의 컨벡스롤(4220)은 고상율이 0.3 이상, 1 미만인 구간에 나열 배치된다. 바람직하게는 고상율이 0.3 이상, 0.9 이하인 구간에 복수의 평롤(4210)과 복수의 컨벡스롤(4220)을 설치한다. 그리고 고상율에 따라 평롤(4210) 또는 컨벡스롤(4220)을 배치한다.
이하, 평롤(4210) 및 컨벡스롤(4220)에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 평롤(4210)은, 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 연장 형성된 롤 부재(이하, 제 1 롤 부재(4211)) 및 제 1 롤 부재(4211)의 연장 방향의 양 끝단으로부터 외측으로 돌출되도록 형성된 회전체(이하, 제 1 회전체(4212))를 포함한다.
제 1 롤 부재(4211)는 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)과 나란한 방향의 외주면이 평평한 형상이다. 즉, 제 1 롤 부재(4211) 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 그 직경에 변화가 없는 형상이다. 다른 말로 하면, 제 1 롤 부재(4211)는 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)과 나란한 외주면의 높이가 상기 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 변하지 않거나, 동일하다.
그리고, 제 1 롤 부재(4211)의 폭 방향(Y 축 방향)의 길이는 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)의 길이에 비해 크거나 동일할 수 있다.
제 1 회전체(4212)는 제 1 롤 부재(4211)의 연장 방향(Y 축 방향)의 양 끝단인 일단 및 타단으로부터 외측으로 돌출되도록 설치될 수 있다. 이러한, 제 1 회전체(4212)에는 회전 구동력을 인가하는 구동 장치(미도시)가 연결될 수 있다.
그리고, 제 1 롤 부재(4211)와 제 1 회전체(4212)는, 상기 제 1 회전체(4212)로 인가되는 회전 동력에 의해, 제 1 회전체(4212) 및 제 1 롤 부재(4211)가 함께 회전할 수 있도록 상호 체결 또는 연결 설치된다.
상술한 바와 같은 평롤(4210)은 도 7에 도시된 바와 같이, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에 설치한다. 보다 구체적으로, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에서, 주편(S)의 상측 및 하측 각각에 복수의 평롤(4210)이 주편(S)의 연장 방향(X 축 방향)으로 나열 배치된다.
고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에는 내부에 충분한 미응고 용강이 존재하고, 주편(S)의 온도가 상대적으로 높기 때문에, 작은 압하력으로도 충분히 압하가 가능하다.
따라서, 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간의 미응고부(LA)는 평롤(4210)만으로도 충분한 압하가 가능하다.
도 1, 도 5, 도 6을 참조하면, 컨벡스롤(4220)은 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)과 나란한 방향의 외주면(F)에 있어서, 일부 영역이 외측으로 돌출된 형상이다. 즉, 컨벡스롤(4220)은 그 지름이 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 다른데, 상대적으로 지름이 큰 영역이 돌출된 영역이다.
이하에서는 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)과 나란한 컨벡스롤(4220)의 외주면(F) 중, 외측으로 돌출된 영역을 돌출부(4221a)라 명명한다.
컨벡스롤(4220)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)으로 연장 형성되며, 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)과 나란한 외주면(F)에 돌출부(4221a)가 마련된 롤 부재(이하, 제 2 롤 부재(4221)) 및 제 2 롤 부재(4221)의 연장 방향(Y 축 방향)의 양 끝단으로부터 외측으로 돌출되도록 형성된 회전체(이하, 제 2 회전체(4222))를 포함한다.
제 2 롤 부재(4221)는 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향)과 나란한 외주면(F)에 있어서, 일부 영역이 외측으로 돌출된 형상이다. 즉, 제 2 롤 부재(4221)는 주편(S)이 폭 방향(Y 축 방향)으로 지름이 다르며, 폭 방향 중심의 지름이 다른 영역에 비해 지름이 크며, 상대적으로 지름이 큰 영역이 돌출부(4221a)이다. 다른 말로 하면, 제 2 롤 부재(4221)의 외주면(F)은 상대적으로 외측으로 더 돌출된 돌출부(4221a)를 포함한다.
그리고, 제 2 롤 부재(4221)의 폭 또는 연장 길이(Y 축 방향의 길이)는 주편(S)의 폭(WS)(Y 축 방향 길이)에 비해 크거나 동일할 수 있다.
돌출부(4221a)는 그 폭 방향(Y 축 방향) 중심과, 주편(S)의 폭 방향(Y 축 방향) 중심이 일치하도록 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 돌출부의 폭(A)(Y 축 방향 길이)은 미응고부(LA)의 폭(WL)(Y 축 방향 길이)과 동일하거나, 클 수 있다.
제 2 회전체(4222)는 제 2 롤 부재(4221)의 연장 방향(Y 축 방향)의 양 끝단인 일단 및 타단으로부터 외측으로 돌출되도록 설치될 수 있다. 이러한, 제 2 회전체(4222)는 회전 구동력을 인가하는 구동 장치가 연결될 수 있다.
그리고, 제 2 롤 부재(4221)와 제 2 회전체(4222)는, 상기 제 2 회전체(4222)로 인가되는 회전 동력에 의해, 제 2 회전체(4222) 및 제 2 롤 부재(4221)가 함께 회전할 수 있도록 상호 체결 또는 연결 설치된다.
한편, 고상율이 0.6을 초과하는 구간에서는 고상율이 0.3 내지 0.6인 구간에 비해 고상량이 많고, 강도가 세기 때문에, 평롤(4210)을 이용하여 압하할 경우, 미응고부에 도달하는 압하력이 부족하여, 상기 미응고부(LA)를 효과적으로 압하할 수 없다.
하지만, 컨벡스롤(4220)의 경우, 그 외주면(F)의 일부에 돌출부(4221a)가 마련되어 있기 때문에, 평롤(4210)에 비해 주편(S)의 미응고부(LA)로 가해지는 압하력을 증가시킬 수 있다.
이는, 상측의 컨벡스롤(4220)과 하측의 컨벡스롤(4220)이 가까워지도록 그 간격을 조절하여 주편(S)을 압하하였을 때, 상측 및 하측 컨벡스롤(4220)의 외주면(F) 중, 상측 돌출부(4221a)와 하측 돌출부(4221a)의 사이의 이격 거리가 다른 영역에 비해 가깝기 때문이다(도 8 참조). 이에, 컨벡스롤(4220)의 외주면(F) 중, 돌출부(4221a)와 마주보는 주편(S) 영역으로 가해지는 압하력이 나머지 외주면(F)과 마주보는 주편(S) 영역으로 가해지는 압하력에 비해 크다.
따라서, 큰 압하력이 필요한 구간 즉, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만 구간에 복수의 컨벡스롤(4220)을 설치한다. 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만 구간에서, 주편(S)의 상측 및 하측 각각에 설치되는 컨벡스롤(4220)은 적어도 3개 이상이다.
또한, 미응고부(LA)의 폭(WL)이 응고 완료점(SF) 방향으로 갈수록 감소하고, 고상율이 0.6을 초과하는 구간에서는 고상율 증가에 따라 주편(S)의 강도가 급격하게 증가한다.
이에, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서 주편(S)의 연장 방향으로 복수의 컨벡스롤(4220)을 설치하는데 있어서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 응고 완료점(SF) 위치로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향의 길이)이 감소하도록 한다. 즉, 복수의 컨벡스롤(4220)에 있어서, 각각의 돌출부(4221a)의 폭(A)은 모두 다르며, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서, 응고 완료점(SF) 위치로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향의 길이)이 작도록 복수의 컨벡스롤(4220)을 설치한다.
상술한 바와 같은 컨벡스롤(4220)은 도 8에 도시된 바와 같이, 주편(S)의 상측 및 하측 각각에 배치된다. 즉, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만 구간의 주편(S) 상측 및 하측 각각에 복수의 컨벡스롤(4220)이 배치되는데, 응고 완료점(SF) 위치로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향의 길이)이 작도록 배치된다.
이때, 복수의 컨벡스롤(4220) 각각의 돌출부(4221a)는, 그 폭 방향(Y 축 방향)의 중심이 주편(S) 폭 방향 중심과 일 직선상에 위치되도록 마련되는 것이 바람직하다.
그리고, 복수의 컨벡스롤(4220) 각각의 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향 길이)은, 각각이 배치된 위치에서의 미응고부(LA)의 폭(WL)과 동일한 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 소정 길이 클 수도 있다.
상술한 바와 같이, 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향 길이)이 미응고부(LA)의 폭(WL)에 비해 소정 길이 클 수 있는데, 예컨대, 미응고부(LA)의 폭(WL)과 돌출부(4221a)의 폭(A)의 차이가 미응고부(LA)의 폭(WL)의 5% 이하가 되도록 그 폭이 조절될 수 있다.
이렇게, 응고 완료점(SF) 위치로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향의 길이)이 좁은 컨벡스롤(4220)을 설치하는 것은, 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향의 길이)이 좁을수록 힘이 가해지는 또는 작용하는 면적이 줄어들어, 구동 장치로부터 가해지는 동일한 힘에 있어서, 돌출부(4221a)와 마주보는 주편(S) 영역으로 그 힘이 집중되는 효과가 있기 때문이다.
이에, 돌출부(4221a)와 마주보는 주편(S) 영역 즉, 미응고부(LA)가 압하되는 압하량이 증대되는 효과가 있다.
이와 같이, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서 응고 완료점(SF) 위치로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향의 길이)이 좁은 컨벡스롤(4220)을 설치하여 압하함으로써, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서 미응고부(LA)를 충분히 압하할 수 있다.
따라서, 주편(S) 중심에서의 수축공 및 편석 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 돌출부(4221a)의 폭(A)이 서로 다른 복수의 컨벡스롤(4220)을 이용하여 압하함에 따라, 종래에 비해 압하 자국이 완만하게 형성된다. 이에, 후속 공정인 주편 압연시에 겹침흠 등의 표면 결함 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 미응고부(LA)에 비해 고상부(SA)의 강도가 세고, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서 고상부(SA)의 강도는 더욱 강하기 때문에, 고상부(SA)에 큰 압하력이 가해질 경우, 오히려 크랙이 발생될 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 복수의 컨벡스롤(4220) 각각의 돌출부(4221a)의 폭(A)(Y 축 방향 길이)은, 각각이 배치된 위치에서의 미응고부(LA)의 폭(WL)과 동일하거나, 소정 길이 크도록 마련되어, 미응고부(LA)와 대응 위치되기 때문에, 미응고부(LA)에 비해 고상부(SA)로 상대적으로 작은 압하력이 가해진다. 따라서, 고상부의 크랙 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 9는 실시예의 변형예에 따른 압하 장치에서 주편 상하 방향으로의 컨벡스롤의 배치를 설명하기 위한 개념도이다.
상술한 실시예에서는 복수의 컨벡스롤(4220)이 주편(S)의 상측 및 하측 각각에 설치되는 것을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 도 9에 도시된 변형예와 같이 주편(S)의 상측에 컨벡스롤(4220)이 배치되고, 하측에 평롤(4210)이 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서, 주편(S)의 상측에 복수의 컨벡스롤(4220)이 주편(S)의 연장 방향으로 나열 배치되고, 주편(S)의 하측에 복수의 평롤(4210)이 주편(S)의 연장 방향으로 나열 배치될 수 있다. 이때, 주편(S) 상측에 설치되는 컨벡스롤(4220)은 적어도 3개 이상이다. 그리고, 주편(S)의 상측에 복수의 컨벡스롤(4220)이 나열 배치되는데 있어서, 응고 완료점(SF)으로 갈수록 돌출부의 폭(A)이 좁은 컨벡스롤(4220)이 배치된다.
또한, 도시되지는 않았지만, 도 9와 반대로, 주편(S)의 상측에 평롤(4210)이 배치되고, 하측에 컨벡스롤(4220)이 배치될 수 있다.
또 다른 예로, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서, 주편(S)의 상측 및 하측 각각에 컨벡스롤(4220)과 평롤(4210)이 주편(S)의 연장 방향으로 교대로 나열 배치될 수 있다.
즉, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서, 주편(S)의 상측에 컨벡스롤(4220)과 평롤(4210)이 교번하여 복수회 반복되도록 설치되고, 주편(S)의 하측에 컨벡스롤(4220)과 평롤(4210)이 교번하여 복수회 반복되도록 설치될 수 있다. 이때, 주편(S) 상측의 컨벡스롤(4220)과 평롤(4210)의 배열과, 주편(S) 하측의 컨벡스롤(4220)과 평롤(4210)의 배열이 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 이때, 주편 상측 및 하측 각각에 설치되는 컨벡스롤(4220)은 적어도 3개 이상이다. 그리고, 주편(S) 상측 및 하측 각각에 복수의 컨벡스롤(4220)이 배치되는데 있어서, 응고 완료점(SF)으로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)이 좁아지도록 나열 배치된다.
상술한 변형예들과 같이 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서, 주편(S)의 상측 또는 하측에 주편(S)의 연장 방향으로 돌출부(4221a)의 폭(A)이 좁아지도록 설치하고, 주편(S)의 상측 또는 하측에 평롤(4210)을 설치함으로써, 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서 종래에 비해 압하력을 향상시키면서, 겹침흠 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
표 1은 비교예들 및 실시예에 따른 방법으로 압하된 주편에 있어서, 편석 발생 여부를 나타낸 것이다.
제 1 비교예는 주편(S)을 압하하는데 있어서, 고상율 0.3 이상, 0.9 이하 구간에서, 주편의 상측 및 하측 각각에 복수의 평롤만을 설치하여, 압하한 주편이다.
제 2 비교예 및 실시예는 주편(S)을 압하하는데 있어서, 고상율 0.3 이상, 0.6 이하 구간에서 주편의 상측 및 하측 각각에 복수의 평롤(4210)을 설치하여 압하하고, 고상율 0.6 초과, 0.9 이하 구간에서 주편의 상측 및 하측 각각에 복수의 컨벡스롤(4220) 설치하여 압하한 주편이다.
여기서, 제 2 비교예는 고상율 0.6 초과, 0.9 이하 구간의 복수의 컨벡스롤(4220)의 돌출부(4221a) 폭(A)이 동일한 경우이다.
그리고, 실시예는 고상율 0.6 초과, 0.9 이하 구간에서, 응고 완료점(SF)으로 갈수록 돌출부(4221a)의 폭(A)이 감소하도록 복수의 컨벡스롤(4220)을 배치한 경우이다.
압하량은 압하하기 전의 주편(S)의 두께와 압하 후 주편(S)의 두께의 차이값이다.
구분 압하량(mm)
제 1 비교예 16mm
제 2 비교예 25.5mm
실시예 31mm
표 1을 참조하면, 제 1 비교예의 경우, 압하량이 16mm이며, 수축공 및 편석이 뚜렷하게 나타났다. 그리고, 제 2 비교예는 압하량이 25.5mm로, 제 1 비교예에 비해 증가하였고, 수축공 및 편석 발생되었으나, 제 1 비교예에 비해서는 감소되었다.
실시예를 보면, 압하량이 31mm로, 제 1 및 제 2 비교예에 비해 증가한 것을 확인할 수 있으며, 제 1 및 제 2 비교예에 비해 수축공과 편석 발생이 크게 개선된 것을 확인하였다.
이로부터, 실시예에 따른 압하 장치(4200)를 이용하여 주편(S)을 압하함으로써, 미응고부(LA)가 충분히 압하되도록 압하량을 증가시킬 수 있고, 이에 편석 및 수축공 발생을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 표 1에서 설명한 시험시, 마지막에 위치한 롤에 의한 압하량과, 그 압하량을 달성하기 위해, 구동 장치로부터 인가되는 힘을 나타낸 그래프이다.
마지막에 위치한 롤이란, 고상율이 0.9인 위치에 설치된 롤로서, 제 1 비교예의 경우 평롤이고, 제 2 비교예 및 실시예의 경우 컨벡스롤이다.
구동 장치로부터 인가되는 힘은, 해당 구동 장치가 최대로 발휘할 수 있는 힘 능력 대비 실적의 비율로 나타내었다.
평롤(4210)만을 이용한 제 1 비교예의 경우, 적은 압하량 실적에도 최대 힘이 필요하였다. 평롤(4210)과, 동일한 돌출부(4221a) 폭을 가지는 컨벡스롤(4220)을 사용한 제 2 비교예의 경우, 최대의 힘이 필요했지만, 실적 압하량은 제 1 비교예에 비해 증가하였다. 즉, 동일한 힘의 조건하에서 더 많은 양을 압하 할 수 있다.
그리고, 평롤(4210)과, 돌출부(4221a)의 폭이 좁아지도록 컨벡스롤(4220)이 배치된 실시예의 경우, 제 1 및 제 2 비교예에 비해 더 많은 압하량 실적에도 불구하고, 실적의 비율이 최대값보다 작았다. 즉, 제 1 및 제 2 비교예에 비해 낮은 실적 비율로도 더 높은 압하량을 나타내었다.
따라서, 실시예에 따른 압하 장치(4200)에 의하면, 주조 설비 전체를 개조하는 큰 비용을 소요하지 않고, 압하력 증대 시킬 수 있어, 설비 개선 비용을 절감할 수 있다.
10: 턴디시 20: 주형
30: 침지 노즐 4000: 응고 장치
4210: 평롤 4220: 컨벡스롤
4221a: 돌출부

Claims (11)

  1. 각각이 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 외주면에 외측으로 돌출된 돌출부가 마련되며, 상기 주편의 폭 방향과 교차하는 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 컨벡스롤; 및
    상기 복수의 컨벡스롤이 위치되는 주편의 고상율에 비해 낮은 고상율 구간에 위치되도록, 상기 복수의 컨벡스롤의 후방에 배치되며, 각각이 상기 주편의 폭 방향으로 연장 형성되고, 상기 주편의 길이 방향으로 나열 배치된 복수의 평롤; 을 포함하고,
    고상율이 0.3 이상, 1.0 미만인 구간에만 상기 복수의 컨벡스롤 및 상기 복수의 평롤이 설치되며,
    상기 복수의 평롤은 고상율이 0.3 이상, 0.6 이하인 구간에 설치되고,
    상기 복수의 컨벡스롤은 3개 이상으로 마련되어, 상기 주편의 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에 설치되며,
    상기 복수의 컨벡스롤 각각의 돌출부는 모두 서로 다른 폭을 가지고,
    상기 주편의 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에서, 상기 고상율이 증가되는 방향으로 갈수록, 상기 돌출부로부터 상기 주편으로 힘이 가해지는 면적이 줄어들도록 상기 돌출부의 폭이 좁아지게 상기 복수의 컨벡스롤이 배치되며,
    상기 주편의 고상율이 0.6 초과, 1.0 미만인 구간에 배치된 상기 복수의 컨벡스롤 각각의 돌출부의 폭은, 각 컨벡스롤이 배치되는 주편의 미응고부의 폭과 동일한 압하 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 컨벡스롤 각각은 상기 돌출부의 폭 방향 중심이 상기 주편의 미응고부의 폭 방향 중심과 일 직선 상에 있도록 마련된 압하 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 컨벡스롤은 고상율이 0.6 초과, 0.9 이하인 구간에 설치되는 압하 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 주편의 상측 및 하측 각각에, 상기 복수의 컨벡스롤이 상기 주편의 연장 방향으로 연속으로 나열 배치된 압하 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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