KR102448470B1 - 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템 - Google Patents

열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템 Download PDF

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KR102448470B1 KR1020220085498A KR20220085498A KR102448470B1 KR 102448470 B1 KR102448470 B1 KR 102448470B1 KR 1020220085498 A KR1020220085498 A KR 1020220085498A KR 20220085498 A KR20220085498 A KR 20220085498A KR 102448470 B1 KR102448470 B1 KR 102448470B1
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본 발명은 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템에 관련되며, 이는 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 배치하여 규격화된 1개의 각형 빌릿으로 2개의 '^'형 형강을 동시에 생산할 수 있도록 구조 개선됨에 따라 생산설비 증설없이 생산성을 극대화할 수 있도록 형강성형파트(10), 센터홈성형파트(20), 가압분할파트(30), 정형파트(40)를 포함하여 주요구성으로 한다.

Description

열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템{Twin section steel manufacturing system using hot rolling}
본 발명은 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템에 관련되며, 보다 상세하게는 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 배치하여 규격화된 1개의 각형 빌릿으로 2개의 '^'형 형강을 동시에 생산할 수 있도록 구조 개선됨에 따라 생산설비 증설없이 생산성을 극대화할 수 있는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템에 관한 것이다.
통상 앵글은 전체적인 형상이 '∧' 형상으로 형성되는 부자재로서, 건축, 선박, 산업설비를 포함하는 다양한 분야에 널리 사용되고 있고, 이러하는 앵글은 대부분 소재인 빌렛(Billet)을 압연기(Reversing Mill)에 투입하여 다단 소성공정을 거쳐 '∧'모양의 단면으로 압연된다.
이러한 종래에 개시된 'ㄱ'자 형강 제조 방법을 살펴보면 공개특허 10-2009-0069883호에서, 장변부와 단변부의 플랜지를 가지는 'ㄱ'자 형강을 다수개의 압연기로 제조하되, 압연 소재를 장변부와 단변부의 플랜지가 형성되도록 압하량과 감면율을 증대시키면서 점차적으로 압연하는 제 1단계와; 제 1 단계에서 압연된 압연소재를 장변부와 단변부가 만나는 모서리의 직각도 및 플랜지의 평탄도가 교정되도록 플랜지 단부에 경압하를 부여하여 플랜지를 평평하게 펴는 제 2단계와; 제 2 단계에서 교정된 압연소재의 단부를 구속하고 마무리 압연하는 제 3단계;를 포함하는 기술이 선 제시된 바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 마지막 압연기의 입구 가이드 폭의 타이트한 관리를 통하여 제품품질 향상을 도모하려는 것이나, 1회 압연 사이클공정을 거쳐 1개의 'ㄱ'자 형강이 생산되는 구조이므로 시간당 생산량 증대에 한계가 있고, 특히, 형강 제조에 사용되는 빌릿(Billet)이 각형 반제품으로 규격화됨에 따라 'ㄱ'자 형강 사이즈에 무관하게 동일한 규격의 빌릿(Billet)을 사용하여 늘리는 방식으로 압연해야 하므로 제조공정이 상당히 비효율적인 문제점이 따랐다.
한편, 상기한 문제점은 'ㄱ' 형상에 국한되는 것이 아니라, 'H' 형상, Rail, 'ㄷ' 형상을 포함하는 다양한 형상의 형강제조공정에서 해결해야 할 문제점으로 부각되고 있다.
KR 10-2009-0069883 A (2009.07.01.)
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 배치하여 규격화된 1개의 각형 빌릿으로 2개의 '^'형 형강을 동시에 생산할 수 있도록 구조 개선됨에 따라 생산설비 증설없이 생산성을 극대화할 수 있는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 가열로에서 히팅된 각형 빌릿(Billet)(S)을 단계적으로 압연하여 종단면이 'M'자형을 가진 'M'자 형강(S1)을 성형하도록 제 1압연롤러모듈(11)이 구비되는 형강성형파트(10);상기 형강성형파트(10)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 저면 중앙부에 길이방향으로 센터홈(S2)을 성형하도록 제 2압연롤러모듈(21)이 구비되는 센터홈성형파트(20); 상기 센터홈성형파트(20)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 중앙부를 상, 하부에서 폭방향으로 가압하여, 센터홈(S2)을 경계로 'M'자 형강(S1)을 이분할하여 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 형성하도록 제 3압연롤러모듈(31)이 구비되는 가압분할파트(30); 및 상기 가압분할파트(30)를 거쳐 배출되는 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 압연하여, '^'형 형강(S3)의 양측 날개부 사이즈 및 형상을 동일하게 성형하도록 제 4압연롤러모듈(41)이 구비되는 정형파트(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 형강성형파트(10)는, 각형 빌릿(S)을 종방향에서 1차 압연하여 상, 하면에 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 성형하는 제 1압연과정(10A)과, 제 1압연과정(10A)을 거친 성형물을 횡방향에서 1차 압연하여 양측면에 측부 아치홈(S-3)을 형성하는 제 2압연과정(10B)과, 제 2압연과정(10B)을 거친 성형물의 측부 아치홈(S-3)을 횡방향으로 2차 압연하여 깊이를 확장하는 제 3압연과정(10C)과, 제 3압연과정(10C)을 거친 성형물의 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 종방향으로 2차 압연하여 깊이를 확장하고, 상부 아치홈(S-1) 대비 하부 아치홈(S-2)을 확장된 사이즈로 성형하는 제 4압연과정(10D)과, 제 4압연과정(10D)을 거친 성형물의 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 단계적으로 수회 압연하여, 상부 아치홈(S-1)을 V홈(V1)으로 성형하고, 하부 아치홈(S-2)에 V홈(V1)과 대응하는 V돌기(V2)를 형성하며, 성형물 양측면이 하부로 갈수록 간격이 확장되도록 측부 경사면(V3)을 형성하여 성형물을 'M'자 형강(S1)으로 형성하는 제 5압연과정(10E)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센터홈성형파트(20)는, 'M'자 형강(S1)의 V홈(V1)을 하향 압연하여 V돌기(V2) 저면 중앙부가 측부 경사면(V3) 하단부와 수평선상에 일치되도록 성형하고, V돌기(V2) 저면 중앙부에 아치형 센터홈(S2)을 성형하며, 아치형 센터홈(S2)에 의해 'M'자 형강(S1)의 중앙부 두께가 그 외 영역 대비 75~90% 축소되는 절개라인(C)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압분할파트(30)는, 'M'자 형강(S1)의 V홈(V1) 대비 확장된 사이즈의 제 3압연롤러모듈(31)과 경사운동에 의해 'M'자 형강(S1)이 중심영역에서 폭방향으로 확장력이 작용하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압분할파트(30)로 투입되는 'M'자 형강(S1)의 중심영역에 국부적으로 냉각수를 분사하여, 절개라인(C)을 300~500℃로 국소 냉각하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정형파트(40)는, 이분할 된 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 독립된 압연공간으로 투입하여 좌우 날개부가 대칭인 '^'형 형강(S3)을 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1, 2, 3, 4압연롤러모듈(11)(21)(31)(41) 중 어느 하나 이상은 열간압연 스탠드부(100)에 의해 압연 갭이 조절되도록 구비되고, 상기 열간압연 스탠드부(100)는, 한 쌍의 하부척(112)에 의해 회전가능하게 지지되는 하부 압연롤러(110)와, 하부 압연롤러(110)와 평행하게 배치되고, 한 쌍의 상부척(122)에 의해 회전가능하게 지지되는 상부 압연롤러(120)와, 상부척(122)을 상하방향으로 이동가능하게 지지하는 가이드레일(132)이 구비되는 컬럼(130)과, 한 쌍의 상부척(122) 높낮이를 독립적으로 제어하여, 상, 하부 압연롤러(110)(120) 사이 압연 갭을 조절하는 유압식압하모듈(200)과, 상, 하부척(112)(122) 사이에 설치되어, 유압식압하모듈(200)에 의한 압하력이 해제시, 돌출작동되어 상, 하부척(112)(122) 사이가 이격되도록 지지하는 척실린더(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유압식압하모듈(200)은, 쌍의 유압모터(210)와, 유압모터(210)에 의해 구동되는 웜기어(220)와, 웜기어(220)에 치합되어, 웜기어(220) 회전축과 직교하는 방향으로 회전력을 전달하는 웜휠(230)과, 웜휠(230)에 연결되고, 컬럼(130)에 나사결합되어 회전운동시 종방향으로 피치이송되도록 압하스크류(242)가 형성되는 압하샤프트(240)와, 압하샤프트(242) 하단부와 상부척(122)을 연결하는 커넥터(250)와, 웜휠(230) 회전운동에 의한 압하샤프트(242)의 피치 이송거리를 검출하는 비접촉식 센서모듈(260)과, 비접촉식 센서모듈(260)에 의해 검출된 압하샤프트(240) 피치 이송거리에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부(270)와, 비접촉식 센서모듈(260) 측정값을 기준으로 유압모터(210)를 제어하여 상부척(122) 높낮이를 조절하는 압하량보정모듈(280)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비접촉식 센서모듈(260)은, 압하샤프트(240) 상부 중앙에 축선방향으로 형성되는 센터홀(261)과, 센터홀(261) 입구에 설치되고, 중앙에 관통홀(262a)이 형성되는 자력링(262)과, 압하샤프트(240) 상부와 이격배치되고, 일단이 자력링(262) 관통홀(262a)을 경유하여 센터홀(261) 내부로 삽입되어, 압하샤프트(240) 축선방향 이동에 따른 자력링(262) 위치를 검출하는 방식으로 상부 압연롤러(120) 위치를 검출하는 선형 위치검출기(263)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센터홈성형파트(20)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 압연치수 값을 실시간으로 검출하는 무빙측정부(300)가 구비되고, 상기 무빙측정부(300)에서 측정된 압연치수값을 압하량보정모듈(280)에서 실시간으로 전달받아 기준 값과 연산하여 오차 값을 산출하고, 오차 값만큼 상부척(122) 높낮이를 조절하여 압연 갭을 자동 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무빙측정부(300)는, 제 1종형레일(312)을 타고 자력에 의해 중량방향으로 이송력이 작용하도록 구비되는 상부 스캔암(310)과, 상부 스캔암(310)에 회전 가능하게 설치되어, 센터홈성형파트(20)를 통과한 'M'자 형강(S1) 중앙부 상면에 접지되는 상부 감지롤러(320)와, 상부 스캔암(310) 상에서 제 2종형레일(332)을 타고 종방향으로 위치이동 가능하게 설치되고, 탄성체(334)에 의해 상방향 이송력이 작용하도록 구비되는 하부 스캔암(330)과, 하부 스캔암(330)에 회전가능하게 설치되고, 상부 감지롤러(320)와 대향하는 위치에서 'M'자 형강(S1) 저면 중앙부에 형성되는 센터홈(S2)에 접지되는 하부 감지롤러(340)와, 상부 스캔암(310)에 설치되어, 하부 스캔암(330)의 이동거리를 검출하여, 상, 하부 감지롤러(320)(340) 사이 거리를 연산하여 센터홈(S2)이 형성되는 'M'자 형강(S1) 중앙부에 절개라인(C) 두께를 검출하도록 구비되는 거리센서(350)를 포함하고, 상기 압하량보정모듈(280)에 의해 상부척(122) 높낮이가 조절되면서 압연 갭이 자동 보정되어, 센터홈(S2)이 형성되는 절개라인(C) 두께가 0.1 ~ 0.5mm로 형성되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 배치하여 규격화된 1개의 각형 빌릿으로 2개의 '^'형 형강을 동시에 생산할 수 있도록 구조 개선됨에 따라 생산설비 증설없이 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템에 의한 트윈 형강 제조단계를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 형강성형파트를 확대하여 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 확대하여 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 열간압연 스탠드부를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 열간압연 스탠드부를 확대하여 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 척실린더를 나타내는구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 비접촉식 센서모듈을 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 열간압연 스탠드부 작동상태를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 무빙측정부를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템에 의한 트윈 형강 제조단계를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 형강성형파트를 확대하여 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 확대하여 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 열간압연 스탠드부를 전체적으로 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 열간압연 스탠드부를 확대하여 나타내는 구성도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 척실린더를 나타내는구성도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 비접촉식 센서모듈을 나타내는 구성도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 열간압연 스탠드부 작동상태를 나타내는 구성도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템의 무빙측정부를 나타내는 구성도이다.
본 발명은 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템에 관련되며, 이는 형강성형파트, 센터홈성형파트, 가압분할파트, 정형파트를 단계적으로 배치하여 규격화된 1개의 각형 빌릿으로 2개의 '^'형 형강을 동시에 생산할 수 있도록 구조 개선됨에 따라 생산설비 증설없이 생산성을 극대화할 수 있도록 형강성형파트(10), 센터홈성형파트(20), 가압분할파트(30), 정형파트(40)를 포함하여 주요구성으로 한다.
본 발명에 따른 형강성형파트(10)는 가열로에서 히팅된 각형 빌릿(Billet)(S)을 단계적으로 압연하여 종단면이 'M'자형을 가진 'M'자 형강(S1)을 성형하도록 제 1압연롤러모듈(11)이 구비된다.
여기서 빌릿(S)은 가로 150mm * 세로 150mm * 길이 4000mm의 규격을 주로 사용하지만, 제품의 사이즈에 따라 빌릿의 사이즈는 변경가능하다.
도 3에서, 상기 형강성형파트(10)는, 각형 빌릿(S)을 종방향에서 1차 압연하여 상, 하면에 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 성형하는 제 1압연과정(10A)과, 제 1압연과정(10A)을 거친 성형물을 횡방향에서 1차 압연하여 양측면에 측부 아치홈(S-3)을 형성하는 제 2압연과정(10B)과, 제 2압연과정(10B)을 거친 성형물의 측부 아치홈(S-3)을 횡방향으로 2차 압연하여 깊이를 확장하는 제 3압연과정(10C)과, 제 3압연과정(10C)을 거친 성형물의 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 종방향으로 2차 압연하여 깊이를 확장하고, 상부 아치홈(S-1) 대비 하부 아치홈(S-2)을 확장된 사이즈로 성형하는 제 4압연과정(10D)과, 제 4압연과정(10D)을 거친 성형물의 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 단계적으로 수회 압연하여, 상부 아치홈(S-1)을 V홈(V1)으로 성형하고, 하부 아치홈(S-2)에 V홈(V1)과 대응하는 V돌기(V2)를 형성하며, 성형물 양측면이 하부로 갈수록 간격이 확장되도록 측부 경사면(V3)을 형성하여 성형물을 'M'자 형강(S1)으로 형성하는 제 5압연과정(10E)을 포함한다.
도 4에서, 상기 센터홈성형파트(20)는, 상기 형강성형파트(10)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 저면 중앙부에 길이방향으로 센터홈(S2)을 성형하도록 제 2압연롤러모듈(21)이 구비된다.
이때, 상기 센터홈성형파트(20)는, 'M'자 형강(S1)의 V홈(V1)을 하향 압연하여 V돌기(V2) 저면 중앙부가 측부 경사면(V3) 하단부와 수평선상에 일치되도록 성형하고, V돌기(V2) 저면 중앙부에 아치형 센터홈(S2)을 성형하며, 아치형 센터홈(S2)에 의해 'M'자 형강(S1)의 중앙부 두께가 그 외 영역 대비 75~90% 축소되는 절개라인(C)이 형성된다.
한편, 상기 절개라인(C)은 후술하는 가압분할파트(30)에서 효과적으로 이분할되도록 0.1 ~ 0.5mm 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 가압분할파트(30)는 상기 센터홈성형파트(20)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 중앙부를 상, 하부에서 폭방향으로 가압하여, 센터홈(S2)을 경계로 'M'자 형강(S1)을 이분할하여 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 형성하도록 제 3압연롤러모듈(31)이 구비된다.
상기 가압분할파트(30)는, 'M'자 형강(S1)의 V홈(V1) 대비 확장된 사이즈의 제 3압연롤러모듈(31)과 경사운동에 의해 'M'자 형강(S1)이 중심영역에서 폭방향으로 확장력이 작용하도록 구비된다.
그리고, 상기 가압분할파트(30)로 투입되는 'M'자 형강(S1)의 중심영역에 국부적으로 냉각수를 분사된다. 이처럼 냉각수에 의해 절개라인(C)이 300~500℃로 국소 냉각되어 'M'자 형강(S1)이 이분할되는 중에 연성에 의한 버어발생이 방지됨과 더불어 제 3압연롤러모듈(31) 가압력에 의한 '^'형 형강(S3)의 변형이 방지된다.
한편, 상기 가압분할파트(30)를 통과한 한 쌍의 '^'형 형강(S3)은 소정의 간격으로 이격된 상태로 후술하는 정형파트(40)로 투입된다.
또한, 본 발명에 따른 정형파트(40)는 상기 가압분할파트(30)를 거쳐 배출되는 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 압연하여, '^'형 형강(S3)의 양측 날개부 사이즈 및 형상을 동일하게 성형하도록 제 4압연롤러모듈(41)이 구비된다.
상기 정형파트(40)는, 도 4 (l)과 같이 이분할 된 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 독립된 압연공간으로 투입하여 좌우 날개부가 대칭인 '^'형 형강(S3)을 형성하도록 구비된다.
이때, 상기 정형파트(40)로 투입되는 한 쌍의 '^'형 형강(S3)이 경사각으로 간격이 벌어지면서 이송되는 특성을 감안하여 정형파트(40)와 가압분할파트(30) 간격을 다른 파트들 대비 확장된 거리로 이격 배치하는 것이 바람직하다.
이처럼 상기 형강성형파트(10), 센터홈성형파트(20), 가압분할파트(30), 정형파트(40)를 단계적으로 배치하여 규격화(예컨대, 통상 가로 150mm * 세로 150mm * 길이 4000mm)된 1개의 각형 빌릿(S)으로 2개의 '^'형 형강(S3)을 동시에 생산할 수 있도록 구조 개선됨에 따라 생산설비 증설없이 생산성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 제 1, 2, 3, 4압연롤러모듈(11)(21)(31)(41) 중 어느 하나 이상은 열간압연 스탠드부(100)에 의해 압연 갭이 조절되도록 구비된다.
도 5에서, 상기 열간압연 스탠드부(100)는, 한 쌍의 하부척(112)에 의해 회전가능하게 지지되는 하부 압연롤러(110)와, 하부 압연롤러(110)와 평행하게 배치되고, 한 쌍의 상부척(122)에 의해 회전가능하게 지지되는 상부 압연롤러(120)와, 상부척(122)을 상하방향으로 이동가능하게 지지하는 가이드레일(132)이 구비되는 컬럼(130)과, 한 쌍의 상부척(122) 높낮이를 독립적으로 제어하여, 상, 하부 압연롤러(110)(120) 사이 압연 갭을 조절하는 유압식압하모듈(200)과, 상, 하부척(112)(122) 사이에 설치되어, 유압식압하모듈(200)에 의한 압하력이 해제시, 돌출작동되어 상, 하부척(112)(122) 사이가 이격되도록 지지하는 척실린더(140)를 포함한다.
여기서 상기 상, 하부 압연롤러(110)(120)는 각 파트의 압연형상을 고려하여, 그 형상을 성형하기 위해 외주면에 음, 양각 성형부가 형성된다.
도 8에서, 상기 유압식압하모듈(200)은, 한 쌍의 유압모터(210)와, 유압모터(210)에 의해 구동되는 웜기어(220)와, 웜기어(220)에 치합되어, 웜기어(220) 회전축과 직교하는 방향으로 회전력을 전달하는 웜휠(230)과, 웜휠(230)에 연결되고, 컬럼(130)에 나사 결합하여 회전운동시 종방향으로 피치이송되도록 압하스크류(242)가 형성되는 압하샤프트(240)와, 압하샤프트(242) 하단부와 상부척(122)을 연결하는 커넥터(250)와, 웜휠(230) 회전운동에 의한 압하샤프트(242)의 피치 이송거리를 검출하는 비접촉식 센서모듈(260)과, 비접촉식 센서모듈(260)에 의해 검출된 압하샤프트(240) 피치 이송거리에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부(270)와, 비접촉식 센서모듈(260) 측정값을 기준으로 유압모터(210)를 제어하여 상부척(122) 높낮이를 조절하는 압하량보정모듈(280)을 포함한다.
이처럼 상기 유압식압하모듈(200)에 의해 상부 압연롤러(120) 양단부 높낮이가 독립적으로 정밀 제어되어 좌우 압하력 편하중을 간단하게 보정함과 더불어 위치값이 디지털 데이터로 저장 및 출력되어 실시간으로 압연 갭이 조절되므로, 압연공정의 무인자동화를 도모하고, 특히, 압연 생산이 지속되는 중에 압연롤러 마모가 발생되더라도 롤 간격이 자동 보상되면서 형강 전구간에 걸쳐 압연 정밀도가 균일하게 유지되는 이점이 있다.
한편, 현재 국내 열간압연공장에서는 압연 갭 조정의 정밀 제어가 불가능하여, KS 규격을 만족하기 위해서는 KS 규격보다 필요 이상의 두께로 생산하고 있는 실정이고, 이러한 필요 이상의 두께의 생산으로 재료의 원가 상승을 유발함에 따라 고임금의 숙련된 조작 인원의 필요함과 동시에 생산성을 위하여 필요 이상의 인원이 투입되고 있지만, 본원은 유압식압하모듈(200)에 의해 압연 갭을 정밀하게 제어하여 제품 생산시 두께의 정밀도 오차가 0.2 ~ 0.3 mm로 유지할 수 있고, 이로 인해 필요이상의 두께를 요구하지 않으므로 원가의 하락 및 인원 성력화가 가능하다.
도 8의 확대도와 같이, 상기 비접촉식 센서모듈(260)은, 압하샤프트(240) 상부 중앙에 축선방향으로 형성되는 센터홀(261)과, 센터홀(261) 입구에 설치되고, 중앙에 관통홀(262a)이 형성되는 자력링(262)과, 압하샤프트(240) 상부와 이격배치되고, 일단이 자력링(262) 관통홀(262a)을 경유하여 센터홀(261) 내부로 삽입되어, 압하샤프트(240) 축선방향 이동에 따른 자력링(262) 위치를 검출하는 방식으로 상부 압연롤러(120) 위치를 검출하는 선형 위치검출기(263)를 포함한다.
이처럼 상기 자력링(262)과 선형 위치검출기(263)를 포함하는 비접촉식 센서모듈(260)에 의해 압하샤프트(240) 위치 값이 비접촉식으로 검출되므로, 고하중이 걸리는 열간압연 공정 중에 진동 충격, 고온 등의 외부환경에 의한 측정불량 및 고장이 방지되는 이점이 있다.
또한, 상기 센터홈성형파트(20)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 압연치수 값을 실시간으로 검출하는 무빙측정부(300)가 구비된다.
상기 무빙측정부(300)에서 측정된 압연치수값을 압하량보정모듈(280)에서 실시간으로 전달받아 기준 값과 연산하여 오차 값을 산출하고, 오차 값만큼 상부척(122) 높낮이를 조절하여 압연 갭을 자동 보정하도록 구비된다.
이처럼 상기 무빙측정부(300)에 의해 각 파트를 통과한 제품의 치수를 비접촉식으로 측정하고, 측정값을 이용하여 압연 갭을 자동보정하므로 장사이즈의 형강을 제조하는 중에 길이 방향으로 전체치수를 균일한 품질로 성형할 수 있다.
도 10에서, 상기 무빙측정부(300)는, 제 1종형레일(312)을 타고 자력에 의해 중량방향으로 이송력이 작용하도록 구비되는 상부 스캔암(310)과, 상부 스캔암(310)에 회전 가능하게 설치되어, 센터홈성형파트(20)를 통과한 'M'자 형강(S1) 중앙부 상면에 접지되는 상부 감지롤러(320)와, 상부 스캔암(310) 상에서 제 2종형레일(332)을 타고 종방향으로 위치이동 가능하게 설치되고, 탄성체(334)에 의해 상방향 이송력이 작용하도록 구비되는 하부 스캔암(330)과, 하부 스캔암(330)에 회전가능하게 설치되고, 상부 감지롤러(320)와 대향하는 위치에서 'M'자 형강(S1) 저면 중앙부에 형성되는 센터홈(S2)에 접지되는 하부 감지롤러(340)와, 상부 스캔암(310)에 설치되어, 하부 스캔암(330)의 이동거리를 검출하여, 상, 하부 감지롤러(320)(340) 사이 거리를 연산하여 센터홈(S2)이 형성되는 'M'자 형강(S1) 중앙부에 절개라인(C) 두께를 검출하도록 구비되는 거리센서(350)를 포함한다.
이처럼 상기 상, 하부 감지롤러(320)(340)가 상부 스캔암(310)을 기반으로 상하 방향으로 위치이동가능하게 구비됨에 따라 각 압연파트를 통과한 제품의 상하방향 유동에 유연하게 대응하여 위치이동되면서 압연두께를 검출하도록 구비된다.
일예로서, 상기 무빙측정부(300)를 절개라인(C) 두께 측정용으로 적용시, 상기 무빙측정부(300)의 검출 값을 기준으로 압하량보정모듈(280)에 의해 상부척(122) 높낮이가 조절되면서 압연 갭이 자동 보정되고, 이때 센터홈(S2)이 형성되는 절개라인(C) 두께가 0.1 ~ 0.5mm로 형성되도록 구비되어, 이후 'M'자 형강(S1)이 효과적으로 이분할되면서 절개부에 버어발생이 방지됨과 더불어 '^'형 형강(S3)의 변형이 방지되는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
10: 형강성형파트 20: 센터홈성형파트
30: 가압분할파트 40: 정형파트

Claims (11)

  1. 가열로에서 히팅된 각형 빌릿(Billet)(S)을 단계적으로 압연하여 종단면이 'M'자형을 가진 'M'자 형강(S1)을 성형하도록 제 1압연롤러모듈(11)이 구비되는 형강성형파트(10);
    상기 형강성형파트(10)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 저면 중앙부에 길이방향으로 센터홈(S2)을 성형하도록 제 2압연롤러모듈(21)이 구비되는 센터홈성형파트(20);
    상기 센터홈성형파트(20)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 중앙부를 상, 하부에서 폭방향으로 가압하여, 센터홈(S2)을 경계로 'M'자 형강(S1)을 이분할하여 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 형성하도록 제 3압연롤러모듈(31)이 구비되는 가압분할파트(30); 및
    상기 가압분할파트(30)를 거쳐 배출되는 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 압연하여, '^'형 형강(S3)의 양측 날개부 사이즈 및 형상을 동일하게 성형하도록 제 4압연롤러모듈(41)이 구비되는 정형파트(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 형강성형파트(10)는,
    각형 빌릿(S)을 종방향에서 1차 압연하여 상, 하면에 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 성형하는 제 1압연과정(10A)과,
    제 1압연과정(10A)을 거친 성형물을 횡방향에서 1차 압연하여 양측면에 측부 아치홈(S-3)을 형성하는 제 2압연과정(10B)과,
    제 2압연과정(10B)을 거친 성형물의 측부 아치홈(S-3)을 횡방향으로 2차 압연하여 깊이를 확장하는 제 3압연과정(10C)과,
    제 3압연과정(10C)을 거친 성형물의 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 종방향으로 2차 압연하여 깊이를 확장하고, 상부 아치홈(S-1) 대비 하부 아치홈(S-2)을 확장된 사이즈로 성형하는 제 4압연과정(10D)과,
    제 4압연과정(10D)을 거친 성형물의 상, 하부 아치홈(S-1)(S-2)을 단계적으로 수회 압연하여, 상부 아치홈(S-1)을 V홈(V1)으로 성형하고, 하부 아치홈(S-2)에 V홈(V1)과 대응하는 V돌기(V2)를 형성하며, 성형물 양측면이 하부로 갈수록 간격이 확장되도록 측부 경사면(V3)을 형성하여 성형물을 'M'자 형강(S1)으로 형성하는 제 5압연과정(10E)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센터홈성형파트(20)는, 'M'자 형강(S1)의 V홈(V1)을 하향 압연하여 V돌기(V2) 저면 중앙부가 측부 경사면(V3) 하단부와 수평선상에 일치되도록 성형하고, V돌기(V2) 저면 중앙부에 아치형 센터홈(S2)을 성형하며, 아치형 센터홈(S2)에 의해 'M'자 형강(S1)의 중앙부 두께가 그 외 영역 대비 75~90% 축소되는 절개라인(C)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가압분할파트(30)는, 'M'자 형강(S1)의 V홈(V1) 대비 확장된 사이즈의 제 3압연롤러모듈(31)과 경사운동에 의해 'M'자 형강(S1)이 중심영역에서 폭방향으로 확장력이 작용하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가압분할파트(30)로 투입되는 'M'자 형강(S1)의 중심영역에 국부적으로 냉각수를 분사하여, 절개라인(C)을 300~500℃로 국소 냉각하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 정형파트(40)는, 이분할 된 한 쌍의 '^'형 형강(S3)을 독립된 압연공간으로 투입하여 좌우 날개부가 대칭인 '^'형 형강(S3)을 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3, 4압연롤러모듈(11)(21)(31)(41) 중 어느 하나 이상은 열간압연 스탠드부(100)에 의해 압연 갭이 조절되도록 구비되고,
    상기 열간압연 스탠드부(100)는,
    한 쌍의 하부척(112)에 의해 회전가능하게 지지되는 하부 압연롤러(110)와,
    하부 압연롤러(110)와 평행하게 배치되고, 한 쌍의 상부척(122)에 의해 회전가능하게 지지되는 상부 압연롤러(120)와,
    상부척(122)을 상하방향으로 이동가능하게 지지하는 가이드레일(132)이 구비되는 컬럼(130)과,
    한 쌍의 상부척(122) 높낮이를 독립적으로 제어하여, 상, 하부 압연롤러(110)(120) 사이 압연 갭을 조절하는 유압식압하모듈(200)과,
    상, 하부척(112)(122) 사이에 설치되어, 유압식압하모듈(200)에 의한 압하력이 해제시, 돌출작동되어 상, 하부척(112)(122) 사이가 이격되도록 지지하는 척실린더(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유압식압하모듈(200)은,
    한 쌍의 유압모터(210)와,
    유압모터(210)에 의해 구동되는 웜기어(220)와,
    웜기어(220)에 치합되어, 웜기어(220) 회전축과 직교하는 방향으로 회전력을 전달하는 웜휠(230)과,
    웜휠(230)에 연결되고, 컬럼(130)에 나사 결합하여 회전운동시 종방향으로 피치이송되도록 압하스크류(242)가 형성되는 압하샤프트(240)와,
    압하샤프트(242) 하단부와 상부척(122)을 연결하는 커넥터(250)와,
    웜휠(230) 회전운동에 의한 압하샤프트(242)의 피치 이송거리를 검출하는 비접촉식 센서모듈(260)과,
    비접촉식 센서모듈(260)에 의해 검출된 압하샤프트(240) 피치 이송거리에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부(270)와,
    비접촉식 센서모듈(260) 측정값을 기준으로 유압모터(210)를 제어하여 상부척(122) 높낮이를 조절하는 압하량보정모듈(280)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 비접촉식 센서모듈(260)은,
    압하샤프트(240) 상부 중앙에 축선방향으로 형성되는 센터홀(261)과,
    센터홀(261) 입구에 설치되고, 중앙에 관통홀(262a)이 형성되는 자력링(262)과,
    압하샤프트(240) 상부와 이격배치되고, 일단이 자력링(262) 관통홀(262a)을 경유하여 센터홀(261) 내부로 삽입되어, 압하샤프트(240) 축선방향 이동에 따른 자력링(262) 위치를 검출하는 방식으로 상부 압연롤러(120) 위치를 검출하는 선형 위치검출기(263)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 센터홈성형파트(20)를 거쳐 이송되는 'M'자 형강(S1)의 압연치수 값을 실시간으로 검출하는 무빙측정부(300)가 구비되고,
    상기 무빙측정부(300)에서 측정된 압연치수값을 압하량보정모듈(280)에서 실시간으로 전달받아 기준 값과 연산하여 오차 값을 산출하고, 오차 값만큼 상부척(122) 높낮이를 조절하여 압연 갭을 자동 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 무빙측정부(300)는,
    제 1종형레일(312)을 타고 자력에 의해 중량방향으로 이송력이 작용하도록 구비되는 상부 스캔암(310)과,
    상부 스캔암(310)에 회전 가능하게 설치되어, 센터홈성형파트(20)를 통과한 'M'자 형강(S1) 중앙부 상면에 접지되는 상부 감지롤러(320)와,
    상부 스캔암(310) 상에서 제 2종형레일(332)을 타고 종방향으로 위치이동 가능하게 설치되고, 탄성체(334)에 의해 상방향 이송력이 작용하도록 구비되는 하부 스캔암(330)과,
    하부 스캔암(330)에 회전가능하게 설치되고, 상부 감지롤러(320)와 대향하는 위치에서 'M'자 형강(S1) 저면 중앙부에 형성되는 센터홈(S2)에 접지되는 하부 감지롤러(340)와,
    상부 스캔암(310)에 설치되어, 하부 스캔암(330)의 이동거리를 검출하여, 상, 하부 감지롤러(320)(340) 사이 거리를 연산하여 센터홈(S2)이 형성되는 'M'자 형강(S1) 중앙부에 절개라인(C) 두께를 검출하도록 구비되는 거리센서(350)를 포함하고,
    상기 압하량보정모듈(280)에 의해 상부척(122) 높낮이가 조절되면서 압연 갭이 자동 보정되어, 센터홈(S2)이 형성되는 절개라인(C) 두께가 0.1 ~ 0.5mm로 형성되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열간압연을 이용한 트윈 형강 제조시스템.
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