KR102452501B1 - 슬라브 단조 방법 - Google Patents

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조방훈
박태호
김민우
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주식회사 남경에스엠
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Abstract

본 발명은 슬라브 단조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법은, 하부 다이에 제1 슬라브를 배치하는 (A) 단계; 제1 슬라브의 일단 및 중앙부의 단면적이 증가하도록 상부 다이로 제1 슬라브의 일단에 제1 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행하여 제1 임시 슬라브를 형성하는 (B) 단계; 제1 임시 슬라브의 일단을 하부 다이에 배치한 상태에서, 제1 임시 슬라브의 타단 및 중앙부의 단면적이 증가하도록 상부 다이로 제1 임시 슬라브의 타단에 제2 업셋팅 공정을 수행하여 제2 임시 슬라브를 형성하는 (C) 단계; 제2 임시 슬라브의 후면을 하부 다이에 배치한 상태에서, 제2 임시 슬라브의 단면적이 증가하도록 상부 다이로 제2 임시 슬라브의 전면에 제3 업셋팅 공정을 수행하여 제3 임시 슬라브를 형성하는 (D) 단계; 및 제3 임시 슬라브의 전면, 후면, 일측면 및 타측면이 하부 다이에 순차적으로 배치된 상태에서, 제3 임시 슬라브의 단면적을 감소시켜 제3 임시 슬라브의 길이가 증가하도록 상부 다이로 제3 임시 슬라브의 전면, 후면 및 양 측면에 코깅(Cogging) 공정을 순차적으로 수행하여 제2 슬라브를 형성하는 (E) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬라브 단조 방법{Forging method for slab}
본 발명은 슬라브 단조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬라브의 좌굴 현상을 방지하며 원하는 단면적과 길이를 가지는 슬라브를 제작할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시키고 단조비(Forging ratio)를 증가시킬 수 있는 슬라브 단조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 후판(厚板)은 두께 6 mm 이상의 두꺼운 강판으로, 반제품인 슬라브를 연속 열간 압연(Continuous hot rolling) 공정을 수행한 후 냉각과 열처리 등의 후속 공정을 통해 만들어진다. 후판은 재질에 따라 일반 구조용, 용접용, 보일러용, 대구경 강관용 등으로 규격이 정해지며, 용도에 따라 조선용, 해양 구조용, 용접 구조용, 송유관용, 압력 용기용, 교량용 등으로 구분된다.
통상적인 슬라브(Slab)는 폭 700 ~ 2,500 mm, 두께 150 ~ 300 mm 정도의 단면 크기를 가진 반제품으로 연속 주조(Continuous casting) 공정에 의해 제조되며, 개별 주조 공정에 의해 제조된 잉곳(Ingot)에 비하여 가격 경쟁력이 있고, 소재를 절단하여 사용하기 때문에 다품종 소량 생산품에 유리하다는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 후판은 슬라브에 대한 연속 열간 압연 공정에 의해 제조되나, 슬라브의 두께가 400 mm 이상인 경우 압연 장치로 물려 들어가는 치입각의 한계 때문에 연속 열간 압연 공정이 적용이 어려울 뿐 아니라, 연속 주조 공정에 의해 제조된 슬라브의 내부에 발생된 기공에 의해 후판의 내부 품질이 저하될 수 있다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 후판 제조 과정에서 슬라브에 대해 연속 열간 압연 공정과 단조(Forging) 공정을 병행하여 수행하는 기술이 사용되고 있다.
예를 들어, 일본 공개특허공보 제1995-232201호(극후강판 제조 방법)(1995.09.05), 일본 공개특허공보 제1998-263614호(극후강판 제조 방법)(1998.10.06), 일본 공개특허공보 제2000-263103호(연주 슬래브를 이용한 극후 강판의 제조 방법)(2000.09.26) 등에는 후강판 제조 공정에 대해 압연 전의 슬래브의 두께나 폭을 단조한 후 압연기에서 압하하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 중래의 슬라브 단조 방법은 하부 다이에 슬라브가 배치된 상태에서 상부 다이로 슬라브에 대한 업셋팅 공정을 수행하는 과정에서 슬라브의 길이 방향을 따라 좌굴 현상이 발생한다는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 슬라브 단조 방법은 슬라브의 좌굴 현상에 따라 업셋팅 공정을 생략하는 경우, 슬라브의 내부에 기공이 제거되지 않아 내부 품질이 저하되고 단조비(Forging ratio)가 저하된다는 문제점이 있었다.
따라서, 슬라브의 좌굴 현상을 방지하며 원하는 단면적과 길이를 가지는 슬라브를 제작할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시키고 단조비(Forging ratio)를 증가시킬 수 있는 슬라브 단조 방법이 요구된다.
일본 공개특허공보 제1995-232201호(극후강판 제조 방법)(1995.09.05) 일본 공개특허공보 제1998-263614호(극후강판 제조 방법)(1998.10.06) 일본 공개특허공보 제2000-263103호(연주 슬래브를 이용한 극후 강판의 제조 방법)(2000.09.26)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 슬라브의 양 끝단 및 전후면에 대해 순차적으로 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행한 후, 슬라브의 전후면 및 양 측면에 순차적으로 코깅(Cogging) 공정을 수행함으로써, 슬라브의 좌굴 현상을 방지하며 원하는 단면적과 길이를 가지는 슬라브를 제작할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시키고 단조비(Forging ratio)를 증가시킬 수 있는 슬라브 단조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법은, 제1 슬라브에 대한 단조 공정을 수행하여 제2 슬라브를 제조하는 슬라브 단조 방법에 있어서, 하부 다이에 제1 슬라브를 배치하는 (A) 단계; 상기 제1 슬라브의 일단 및 중앙부의 단면적이 증가하도록 상부 다이로 상기 제1 슬라브의 일단에 제1 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행하여 제1 임시 슬라브를 형성하는 (B) 단계; 상기 제1 임시 슬라브의 일단을 상기 하부 다이에 배치한 상태에서, 상기 제1 임시 슬라브의 타단 및 중앙부의 단면적이 증가하도록 상기 상부 다이로 상기 제1 임시 슬라브의 타단에 제2 업셋팅 공정을 수행하여 제2 임시 슬라브를 형성하는 (C) 단계; 상기 제2 임시 슬라브의 후면을 상기 하부 다이에 배치한 상태에서, 상기 제2 임시 슬라브의 단면적이 증가하도록 상기 상부 다이로 상기 제2 임시 슬라브의 전면에 제3 업셋팅 공정을 수행하여 제3 임시 슬라브를 형성하는 (D) 단계; 및 상기 제3 임시 슬라브의 전면, 후면, 일측면 및 타측면이 상기 하부 다이에 순차적으로 배치된 상태에서, 상기 제3 임시 슬라브의 단면적을 감소시켜 상기 제3 임시 슬라브의 길이가 증가하도록 상기 상부 다이로 상기 제3 임시 슬라브의 전면, 후면 및 양 측면에 코깅(Cogging) 공정을 순차적으로 수행하여 제2 슬라브를 형성하는 (E) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 (B) 단계는, 상기 제1 슬라브의 중앙부가 길이 방향과 수직한 제1 방향으로 좌굴이 발생하도록 상기 상부 다이로 상기 제1 슬라브의 일단의 전체 영역 중 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향에 위치하는 제1 영역에 제1 업셋팅 공정을 수행하는 (B-1) 단계; 상기 제1 슬라브의 중앙부가 상기 제2 방향으로 좌굴이 발생하도록 상기 상부 다이로 상기 제1 슬라브의 일단의 전체 영역 중 상기 제1 방향에 위치하는 제2 영역에 제1 업셋팅 공정을 수행하는 (B-2) 단계; 및 상기 제1 임시 슬라브가 형성될 때까지 상기 (B-1) 단계 및 상기 (B-2) 단계를 반복하는 (B-3) 단계를 포함하고, 상기 (C) 단계는, 상기 제1 임시 슬라브의 중앙부가 상기 제1 방향으로 좌굴이 발생하도록 상기 상부 다이로 상기 제1 임시 슬라브의 타단의 전체 영역 중 상기 제2 방향에 위치하는 제3 영역에 제2 업셋팅 공정을 수행하는 (C-1) 단계; 상기 제1 임시 슬라브의 중앙부가 상기 제2 방향으로 좌굴이 발생하도록 상기 상부 다이로 상기 제1 임시 슬라브의 타단의 전체 영역 중 상기 제1 방향에 위치하는 제4 영역에 제2 업셋팅 공정을 수행하는 (C-2) 단계; 및 상기 제2 임시 슬라브가 형성될 때까지 상기 (C-1) 단계 및 상기 (C-2) 단계를 반복하는 (C-3) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B-1) 단계 및 상기 (B-2) 단계에서, 상기 제1 영역의 단면적 및 상기 제2 영역의 단면적은 상기 제1 슬라브의 일단의 전체 단면적의 2/3이고, 상기 (C-1) 단계 및 상기 (C-2) 단계에서, 상기 제3 영역의 단면적 및 상기 제4 영역의 단면적은 상기 제1 임시 슬라브의 타단의 전체 단면적의 2/3인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B-1) 단계 및 상기 (B-2) 단계에서, 상기 상부 다이가 제1 업셋팅 공정을 수행할 때에 이동하는 거리는 상기 제1 슬라브의 전체 길이의 1 내지 4 %이고, 상기 (C-1) 단계 및 상기 (C-2) 단계에서, 상기 상부 다이가 제2 업셋팅 공정을 수행할 때에 이동하는 거리는 상기 제1 임시 슬라브의 전체 길이의 1 내지 4 %인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에 따르면, 슬라브의 양 끝단 및 전후면에 대해 순차적으로 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행한 후, 슬라브의 전후면 및 양 측면에 순차적으로 코깅(Cogging) 공정을 수행함으로써, 슬라브의 좌굴 현상을 방지하며 원하는 단면적과 길이를 가지는 슬라브를 제작할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시키고 단조비(Forging ratio)를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에 따르면, 슬라브의 중앙부가 길이 방향과 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 좌굴이 발생하도록 슬라브의 일단 및 타단의 전체 영역 중 제1 영역 및 제2 영역에 대해 교대로 업셋팅 공정을 반복 수행함으로써, 종래의 업셋팅 공정에서 슬라브의 길이 방향을 따라 발생하는 좌굴 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시켜 제품 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에 따르면, 원소재인 제1 슬라브의 단면적을 증가시키고 길이를 감소시키는 업셋팅 공정을 수행하여 임시 슬라브를 형성한 후, 임시 슬라브의 단면적을 감소시키고 길이를 증가시키는 코깅 공정을 수행하여 최종 제품인 제2 슬라브를 형성함으로써, 슬라브 단조 공정에서의 단조비를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 단조 공정 이전의 제1 슬라브와 단조 공정 이후의 제2 슬라브의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 슬라브가 하부 다이에 배치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 임시 슬라브가 형성된 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 임시 슬라브를 형성하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 임시 슬라브를 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제2 임시 슬라브를 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제3 임시 슬라브를 형성하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제3 임시 슬라브가 형성된 모습을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의하여 슬라브 단조 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 단조 공정 이전의 제1 슬라브와 단조 공정 이후의 제2 슬라브의 예를 나타내는 도면이다.
도 1의 (a)에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 단조 공정 이전의 제1 슬라브(100)의 구조를 개략적으로 나타내고 있고, 도 1의 (b)에서는 단조 공정 이후의 제2 슬라브(200)의 구조를 개략적으로 나타내고 있다.
제1 슬라브(100)는 연속 주조(Continuous casting) 공정에 의해 제조된 후 단조 공정을 수행하기 이전의 슬라브를 의미하고, 제2 슬라브(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법의 단조 공정을 수행한 이후의 슬라브로 이후 후판 제조를 위한 열처리 등 후속 공정이 수행될 예정인 슬라브를 의미한다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 슬라브(100)는 폭 w1, 두께 t1 및 길이 l1을 가지고. 상부면(110), 하부면(120), 전면(130), 후면(140), 일측면(150) 및 타측면(160)으로 이루어진 직육면체 형상을 가질 수 있다. 이 때, 제1 슬라브(100)의 단면적은 상부면(110) 또는 하부면(120)의 단면적 A1(w1×t1)으로 볼 수 있다.
또한, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 슬라브(200)는 제1 슬라브(100)에 대한 단조 공정을 수행한 후 폭 w2, 두께 t2 및 길이 l2을 가지고, 상부면(210), 하부면(220), 전면(230), 후면(240), 일측면(250) 및 타측면(260)으로 이루어진 직육면체 형상을 가질 수 있다. 이 때, 제2 슬라브(200)의 단면적은 상부면(210) 또는 하부면(220)의 단면적 A2(w2×t2)으로 볼 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 슬라브가 하부 다이에 배치된 모습을 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 임시 슬라브가 형성된 모습을 나타내는 도면이다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 다이(10)에 제1 슬라브(100)를 배치할 수 있다(S110). 이 때, 제1 슬라브(100)는 하부면(120)이 하부 다이(10)의 상부면에 놓여지고 상부면(110)이 상부 다이(20)가 배치된 상부 방향을 향하도록 길이 방향을 따라 수직하게 배치될 수 있다.
하부 다이(10)에 제1 슬라브(100)를 배치한 후(S110), 제1 슬라브(100)의 일단 및 중앙부의 단면적 A1(w1Хt1)가 증가하도록 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단에 제1 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행하여 제1 임시 슬라브(M1)를 형성할 수 있다(S120).
제1 업셋팅 공정은 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(110)을 압하하여 제1 슬라브(100)의 내부 기공을 제거하는 공정으로 제1 슬라브(100)의 내부 조직을 강화시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 임시 슬라브(M1)는 전체적으로 단면적이 제1 슬라브(100)의 단면적보다 증가하되, 중앙부(115) 및 타단의 하부면(120)이 실질적으로 동일한 단면적을 가지고, 일단의 상부면(110)이 중앙부(115) 및 타단의 하부면(120)보다 넓은 단면적을 가질 수 있다. 또한, 제1 임시 슬라브(M1)는 일단에 전면(130) 및 후면(140) 방향으로 볼록한 형상의 제1 라운드부(R1)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 임시 슬라브(M1)는 전체 단면적이 제1 슬라브(100)보다 증가하므로, 전체 길이가 제1 슬라브(100)의 전체 길이 l1보다 감소한 형상을 가질 수 있다.
바람직하게는, 제1 임시 슬라브(M1)는 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(110)의 전체 영역 중 제1 영역(110a)과 제2 영역(110b)에 대해 제1 업셋팅 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 임시 슬라브를 형성하는 과정을 나타내는 순서도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제1 임시 슬라브를 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6의 (a) 및 (b)에서는 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(110)의 전체 영역 중 제1 영역(110a)에 대한 제1 업셋팅 공정을 수행하는 모습을 나타내고 있고, 도 7의 (a) 및 (b)에서는 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(110)의 전체 영역 중 제2 영역(110b)에 대한 제1 업셋팅 공정을 수행하는 모습을 나타내고 있다.
먼저, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 슬라브(100)의 중앙부(115)가 길이 방향과 수직한 제1 방향(도 6의 예에서, 우측 방향)으로 좌굴이 발생하도록 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단의 전체 영역 중 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향(도 6의 예에서, 좌측 방향)에 위치하는 제1 영역(110a)에 제1 업셋팅 공정을 수행할 수 있다(S121). 이 때, 제1 슬라브(100)는 중앙부(115)가 제1 방향으로 강제 좌굴이 발생하므로, 제1 방향으로 휘어진 완만한 'C' 자 형상을 가질 수 있다.
그리고, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 슬라브(100)의 중앙부(115)가 제2 방향으로 좌굴이 발생하도록 상부 다이(20)로 제1 슬라브(100)의 일단의 전체 영역 중 제1 방향에 위치하는 제2 영역(110b)에 제1 업셋팅 공정을 수행할 수 있다(S122). 이 때, 제1 슬라브(100)는 중앙부(115)가 제2 방향으로 강제 좌굴이 발생하므로, 제2 방향으로 휘어진 완만한 'C' 자 형상을 가질 수 있다.
마지막으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 제1 임시 슬라브(M1)가 형성될 때까지 상기 단계 S121 및 상기 단계 S122를 반복적으로 수행할 수 있다(S123).
바람직하게는, 제1 영역(110a)의 단면적 및 제2 영역(110b)의 단면적은 제1 슬라브(100)의 일단의 전체 단면적(도 1의 예에서, 단면적 A1)의 2/3일 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 영역(110a)은 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(100) 중 제2 방향(좌측 방향)으로의 2/3 영역이고, 제2 영역(110b)은 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(100) 중 제1 방향(우측 방향)으로의 2/3 영역을 의미한다. 따라서, 제1 영역(110a) 및 제2 영역(110b)은 제1 슬라브(100)의 일단 상부면(100) 중 중앙 1/3 영역이 겹치도록 정의될 수 있다.
바람직하게는, 상부 다이(20)가 제1 업셋팅 공정을 수행할 때에 이동하는 거리는 제1 슬라브(100)의 전체 길이(도 1의 예에서, 길이 l1)의 1 내지 4 %이다. 즉, 상부 다이(20)가 제1 업셋팅 공정을 수행하기 위해 제1 슬라브(100)을 하부 방향으로 압하하는 비율은 제1 슬라브(100)의 전체 길이의 1 내지 4%이다.
따라서, 상부 다이(20)는 제1 업셋팅 공정을 수행하는 동안 제1 슬라브(100)의 전체에 대해 'S' 자 형상의 전체 좌굴을 발생시키지 않고, 제1 슬라브(100)의 중앙부(115)에 대해서는 'C' 자 형상의 좌굴을 발생시킬 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제1 임시 슬라브(M1)를 형성한 후(S120), 제1 임시 슬라브(M1)의 일단 상부면(110)을 하부 다이(10)에 배치한 상태에서, 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120) 및 중앙부(115)의 단면적이 증가하도록 상부 다이(20)로 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120)에 제2 업셋팅 공정을 수행하여 제2 임시 슬라브(M2)를 형성할 수 있다(S130).
제2 업셋팅 공정은, 제1 업셋팅 공정과 마찬가지로, 상부 다이(20)로 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120)을 압하하여 제1 임시 슬라브(M1)의 내부 기공을 제거하는 공정으로 제1 임시 슬라브(M1)의 내부 조직을 강화시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제2 임시 슬라브를 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)에서는 도 2의 단계 S120 및 도 4에서 형성된 제1 임시 슬라브(M1)을 180도 회전시켜 제1 임시 슬라브(M1)의 일단 상부면(110)을 하부 다이(10)에 배치한 모습을 나타내고 있고, 도 8의 (b)에서는 상부 다이(20)로 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120)에 제2 업셋팅 공정을 수행하여 제2 임시 슬라브(M2)를 형성한 모습을 나타내고 있다.
비록 도시되지는 않았으나, 상부 다이(20)로 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120)에 제2 업셋팅 공정을 수행하여 제2 임시 슬라브(M2)를 형성하는 과정은 도 5 내지 도 7에 도시된 제1 임시 슬라브(M1)를 형성하는 과정과 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다.
즉, 제2 임시 슬라브(M2)를 형성하기 위해서는, 제1 임시 슬라브(M1)의 중앙부(115)가 제1 방향(도 6의 예에서, 우측 방향)으로 좌굴이 발생하도록 상부 다이(20)로 제1 임시 슬라브(M2)의 타단 하부면(120)의 전체 영역 중 제2 방향(도 6의 예에서, 좌측 방향)에 위치하는 제3 영역(도시되지 않음)에 제2 업셋팅 공정을 수행하고, 제1 임시 슬라브(M1)의 중앙부(115)가 제2 방향으로 좌굴이 발생하도록 상부 다이(20)로 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120)의 전체 영역 중 제1 방향에 위치하는 제4 영역(도시되지 않음)에 제2 업셋팅 공정을 수행하며, 제2 임시 슬라브(M2)가 형성될 때까지 상기 2 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.
바람직하게는, 제3 영역의 단면적 및 제4 영역의 단면적은 제1 임시 슬라브(M1)의 타단 하부면(120)의 전체 단면적의 2/3이고, 상부 다이(20)가 제2 업셋팅 공정을 수행할 때에 이동하는 거리는 제1 임시 슬라브(M1)의 전체 길이의 1 내지 4 %이다.
한편, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 임시 슬라브(M2)는 전체적으로 단면적이 제1 임시 슬라브(M1)의 단면적보다 증가하되, 일단의 상부면(110) 및 타단의 하부면(120)이 중앙부(115)보다 넓은 단면적을 가질 수 있다. 또한, 제2 임시 슬라브(M2)는 일단 및 타단에 전면(130) 및 후면(140) 방향으로 볼록한 형상의 제1 라운드부(R1) 및 제2 라운드부(R2)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 임시 슬라브(M2)는 전체 단면적이 제1 임시 슬라브(M1)보다 증가하므로, 전체 길이가 제1 임시 슬라브(M2)의 전체 길이보다 감소한 형상을 가질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 임시 슬라브(M2)를 형성한 후(S130), 제2 임시 슬라브(M2)의 후면(160)을 하부 다이(10)에 배치한 상태에서, 제2 임시 슬라브(M2)의 단면적이 증가하도록 상부 다이(20)로 제2 임시 슬라브(M2)의 전면(150)에 제3 업셋팅 공정을 수행하여 제3 임시 슬라브(M3)를 형성할 수 있다(S140).
제3 업셋팅 공정은, 제1 업셋팅 공정 및 제2 업셋팅 공정과 마찬가지로, 상부 다이(20)로 제2 임시 슬라브(M2)의 전면(150)을 압하하여 제2 임시 슬라브(M2)의 내부 기공을 제거하는 공정으로 제2 임시 슬라브(M2)의 내부 조직을 강화시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제3 임시 슬라브를 형성하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법에서 제3 임시 슬라브가 형성된 모습을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 임시 슬라브(M2)는 후면(160)이 하부 다이(10)의 상부면에 놓여지고 전면(150)이 상부 다이(20)가 배치된 상부 방향을 향하도록 폭 방향을 따라 수직하게 배치될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 제3 임시 슬라브(M3)는 제3 업셋팅 공정을 수행하는 동안 제2 임시 슬라브(M2)의 일단 상부면(110), 중앙부(115) 및 타단 하부면(120)의 두께가 증가하고 이에 따라 전체적으로 단면적이 제2 임시 슬라브(M2)의 전면(150)의 단면적보다 증가하여 전체적으로 장구 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 제3 임시 슬라브(M3)는 일단 상부면(110), 중앙부(115) 및 타단 하부면(120)이 제2 임시 슬라브(M2)의 일단 상부면(110), 중앙부(115) 및 타단 하부면(120)보다 넓은 단면적을 가질 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 제3 임시 슬라브를 형성한 후(S140), 제3 임시 슬라브(M3)의 전면(150), 후면(160), 일측면(130) 및 타측면(140)이 하부 다이(10)에 순차적으로 배치된 상태에서, 제3 임시 슬라브(M3)의 단면적을 감소시켜 제3 임시 슬라브(M3)의 길이가 증가하도록 상부 다이(20)로 제3 임시 슬라브(M3)의 전면(150), 후면(160) 및 양 측면(130, 140)에 코깅(Cogging) 공정을 순차적으로 수행하여 제2 슬라브(200)를 형성할 수 있다(S150).
코깅 공정은 제1 업셋팅 공정 내지 제3 업셋팅 공정을 통해 증가한 제3 임시 슬라브(M3)의 단면적을 감소시켜 제3 임시 슬라브(M3)의 길이를 늘리는 공정으로, 단조 공정을 구성하는 코킹 공정은 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법은, 슬라브의 양 끝단 및 전후면에 대해 순차적으로 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행한 후, 슬라브의 전후면 및 양 측면에 순차적으로 코깅(Cogging) 공정을 수행함으로써, 슬라브의 좌굴 현상을 방지하며 원하는 단면적과 길이를 가지는 슬라브를 제작할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시키고 단조비(Forging ratio)를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법은, 슬라브의 중앙부가 길이 방향과 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 좌굴이 발생하도록 슬라브의 일단 및 타단의 전체 영역 중 제1 영역 및 제2 영역에 대해 교대로 업셋팅 공정을 반복 수행함으로써, 종래의 업셋팅 공정에서 슬라브의 길이 방향을 따라 발생하는 좌굴 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 슬라브의 내부 조직을 강화시켜 제품 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 단조 방법은, 원소재인 제1 슬라브의 단면적을 증가시키고 길이를 감소시키는 업셋팅 공정을 수행하여 임시 슬라브를 형성한 후, 임시 슬라브의 단면적을 감소시키고 길이를 증가시키는 코깅 공정을 수행하여 최종 제품인 제2 슬라브를 형성함으로써, 슬라브 단조 공정에서의 단조비를 증가시킬 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 슬라브 단조 방법
10: 하부 다이 20: 상부 다이
100: 제1 슬라브 110: 상부면
120: 하부면 130: 전면
140: 후면 150: 일측면
160: 타측면 M1: 제1 임시 슬라브
M2: 제2 임시 슬라브 M3: 제3 임시 슬라브
200: 제2 슬라브 210: 상부면
220: 하부면 230: 전면
240: 후면 250: 일측면
260: 타측면

Claims (4)

  1. 제1 슬라브에 대한 단조 공정을 수행하여 제2 슬라브를 제조하는 슬라브 단조 방법에 있어서,
    하부 다이에 제1 슬라브를 배치하는 (A) 단계;
    상기 제1 슬라브의 일단 및 중앙부의 단면적이 증가하도록 상부 다이로 상기 제1 슬라브의 일단에 제1 업셋팅(Upsetting) 공정을 수행하여 제1 임시 슬라브를 형성하는 (B) 단계;
    상기 제1 임시 슬라브의 일단을 상기 하부 다이에 배치한 상태에서, 상기 제1 임시 슬라브의 타단 및 중앙부의 단면적이 증가하도록 상기 상부 다이로 상기 제1 임시 슬라브의 타단에 제2 업셋팅 공정을 수행하여 제2 임시 슬라브를 형성하는 (C) 단계;
    상기 제2 임시 슬라브의 후면을 상기 하부 다이에 배치한 상태에서, 상기 제2 임시 슬라브의 단면적이 증가하도록 상기 상부 다이로 상기 제2 임시 슬라브의 전면에 제3 업셋팅 공정을 수행하여 제3 임시 슬라브를 형성하는 (D) 단계; 및
    상기 제3 임시 슬라브의 전면, 후면, 일측면 및 타측면이 상기 하부 다이에 순차적으로 배치된 상태에서, 상기 제3 임시 슬라브의 단면적을 감소시켜 상기 제3 임시 슬라브의 길이가 증가하도록 상기 상부 다이로 상기 제3 임시 슬라브의 전면, 후면 및 양 측면에 코깅(Cogging) 공정을 순차적으로 수행하여 제2 슬라브를 형성하는 (E) 단계를 포함하되,
    상기 (B) 단계는,
    상기 제1 슬라브의 중앙부가 길이 방향 및 폭 방향과 수직하고 두께 방향과 나란한 제1 방향으로 좌굴이 발생하여 상기 제1 방향으로 휘어진 완만한 'C' 자 형상을 가지도록 상기 상부 다이로 상기 제1 슬라브의 일단의 전체 영역 중 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향에 위치하는 제1 영역에 제1 업셋팅 공정을 수행하는 (B-1) 단계;
    상기 제1 슬라브의 중앙부가 상기 제2 방향으로 좌굴이 발생하여 상기 제2 방향으로 휘어진 완만한 'C' 자 형상을 가지도록 상기 상부 다이로 상기 제1 슬라브의 일단의 전체 영역 중 상기 제1 방향에 위치하는 제2 영역에 제1 업셋팅 공정을 수행하는 (B-2) 단계; 및
    상기 제1 임시 슬라브가 형성될 때까지 상기 (B-1) 단계 및 상기 (B-2) 단계를 반복하는 (B-3) 단계를 포함하고,
    상기 (C) 단계는,
    상기 제1 임시 슬라브의 중앙부가 상기 제1 방향으로 좌굴이 발생하여 상기 제1 방향으로 휘어진 완만한 'C' 자 형상을 가지도록 상기 상부 다이로 상기 제1 임시 슬라브의 타단의 전체 영역 중 상기 제2 방향에 위치하는 제3 영역에 제2 업셋팅 공정을 수행하는 (C-1) 단계;
    상기 제1 임시 슬라브의 중앙부가 상기 제2 방향으로 좌굴이 발생하여 상기 제2 방향으로 휘어진 완만한 'C' 자 형상을 가지도록 상기 상부 다이로 상기 제1 임시 슬라브의 타단의 전체 영역 중 상기 제1 방향에 위치하는 제4 영역에 제2 업셋팅 공정을 수행하는 (C-2) 단계; 및
    상기 제2 임시 슬라브가 형성될 때까지 상기 (C-1) 단계 및 상기 (C-2) 단계를 반복하는 (C-3) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 단조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B-1) 단계 및 상기 (B-2) 단계에서, 상기 제1 영역의 단면적 및 상기 제2 영역의 단면적은 상기 제1 슬라브의 일단의 전체 단면적의 2/3이고,
    상기 (C-1) 단계 및 상기 (C-2) 단계에서, 상기 제3 영역의 단면적 및 상기 제4 영역의 단면적은 상기 제1 임시 슬라브의 타단의 전체 단면적의 2/3인 것을 특징으로 하는 슬라브 단조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (B-1) 단계 및 상기 (B-2) 단계에서, 상기 상부 다이가 제1 업셋팅 공정을 수행할 때에 이동하는 거리는 상기 제1 슬라브의 전체 길이의 1 내지 4 %이고,
    상기 (C-1) 단계 및 상기 (C-2) 단계에서, 상기 상부 다이가 제2 업셋팅 공정을 수행할 때에 이동하는 거리는 상기 제1 임시 슬라브의 전체 길이의 1 내지 4 %인 것을 특징으로 하는 슬라브 단조 방법.
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