KR19990062991A

KR19990062991A - 빌레트 연속압연 방법 및 설비

Info

Publication number: KR19990062991A
Application number: KR1019980054372A
Authority: KR
Inventors: 기이치 마쯔오; 히로시 와카사
Original assignee: 야마오카 요지로; 닛폰 고칸 가부시키가이샤
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 1999-07-26
Also published as: DE69805948D1; NO986039D0; EP0925852B1; ATE218933T1; NO311874B1; DE69805948T2; EP0925852A2; KR100311184B1; NO986039L; EP0925852A3

Abstract

빌레트 연속압연 방법 및 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 연속적으로 이송되는 빌레트 단부를 경압연(light rolling)하는 단계와; 플래시버트용접기(flash butt welder)에 의해 선행빌레트의 후단부(rear end)를 후행빌레트(succeeding billet)의 전단부(front end)와 용접하는 단계와; 용접부분에 있는 버르(burr)를 제거하는 단계와; 용접된 빌레트를 압연하는 단계를 포함하는 빌레트 연속압연 방법과,

빌레트 단부를 경압연하는 장치와; 선행빌레트의 후단부를 후행빌레트의 전단부와 용접하는 이동플래시버트용접기(traveling flash butt welder)와; 용접부분의 버르를 제거하는 버르제거기와; 용접된 빌레트를 연속적으로 압연하는 압연기라인(rolling mill line)을 포함하는 빌레트 연속압연 설비를 제공한다.

Description

빌레트 연속압연 방법 및 설비

본 발명은 연속적으로 공급되는 빌레트가 플래시버트용접기에 의해 용접되며 용접된 빌레트가, 특히 플래시버트용접 전에 빌레트 단부를 직각화(rectification)하는 것이 가능하도록, 압연기라인(rolling mill line)에서 계속적으로 압연되는 빌레트 연속압연 방법 및 설비에 관한 것이다.

도 10은 종래 빌레트 연속압연 설비의 일례를 나타내는 개략도이다. 주조라인(casting line, 11)과 압연라인(rolling line, 13)은 서로 평행하게 위치한다. 2개의 스트랜드(strand)가 설치된 연속주조기(continuous casting machine, 1)에 의해 연속적으로 주조되는 빌레트(10)는 압연라인(13)의 상류쪽(upstream side)에 위치한 빌레트결합라인(billet joining line, 12)으로 체인컨베이어(chain conveyor, 2)에 의해 연속적으로 이송된다. 디스케일러(descaler, 3)를 통과한 후, 빌레트(10)는 이동플래시버트용접기(traveling flash butt welder, 4)에 의해 용접된다. 용접된 빌레트는 버르제거기(burr remover, 5)에 의해 버르가 제거되고 다수의 압연기대(rolling mill stand)로 구성된 압연기라인(rolling mill line, 7)에서 연속적으로 압연된다. 용접된 빌레트는, 빌레트(10)가 연속주조기(1)에서 직접적으로 이송되는 경우와 같이, 유도가열기(induction heater, 6)에 의해 빌레트 온도가 낮을 때 재가열된다.

디스케일러(descaler, 3)는, 일례로 고압수류(high-pressure water jet)나 회전브러시(rotary brush)를 사용해서, 이동플래시버트용접기(4)의 전원클램프(power supply clamp)와 접촉하는 빌레트(10) 부분의 산화물(scale)을 제거한다. 이동플래시버트용접기(4)는 빌레트(10)의 표면조도(surface roughness)나 산화물에 관계없이 용접되는 부분에 개재물(inclusion)이 생기게 하지 않는다. 그러나 이는 빌레트(10)가 연속주조물(continuous casting)이 용접된 후 전단될 때 다음과 같은 문제를 발생시킨다.

도 11a와 도 11b는 빌레트 전단부의 사시도와 단면형태도를 각각 나타내고 있다. 도 11c와 도 11d는 빌레트 후단부의 사시도와 단면형태도를 각각 나타내고 있다. 변형부(crushed portion, 21)는 연속주조 후 전단되는 빌레트(10) 전단부와 후단부에 생기고, 이들 부분의 단면형태(22) 역시 변형된다.

도 12a는 빌레트가, 변형부가 잘 매치된 상태로 용접되었을 때의 용접부분의 사시도를 나타내고 있다. 도 12b는 도 12a의 C-C선에 의한 단면도를 나타내고 있다. 변형부를 잘 매치시켜 빌레트(10)를 용접하는 것은 함몰부(indented portion, 23)와 거기에서 돌출하는 버르(24)를 발생시킨다. 따라서 이후에 이를 제거하기가 어렵다.

도 13a와 도 14a는 빌레트가, 변형부가 잘 매치되지 않은 상태에서 용접되었을 때 용접부분의 단면형태도의 예를 나타내고 있다. 도 13b와 도 14b는 각각 도 13a와 도 14a의 C-C선에 의한 단면도이다. 빌레트가, 변형부가 잘 매치되지 않은 상태에서 용접되면 용접부분(25)은 들뜬 상태(overhung state)가 되어서, 결합라인(joint line, 26)이 기울어지거나(도 13B) 교차하게 된다(도 14B). 따라서 버르(24)가 층진 부분(step)의 안쪽으로 생기며, 이를 제거하기가 아주 어렵게 된다.

그라인더 형식의 장치나 기계식 장치(mechanical type machine)가 도 10의 버르제거기(5)로서 채용된다. 기계식 장치는 도 12b, 도13b, 도 14b의 모든 경우에서 버르를 제거할 수 없는데, 왜냐하면 버르가 빌레트표면(billet surface)의 밑부분에 있기 때문이다. 반면 그라인더 형식의 장치는, 도 15에서 나타냈듯이, 기재(base material, 28)가 작은 직경을 가지는 그라인더(small-diameter grinder, 27)로 갈리면 버르를 제거할 수 있다. 그러나 이는 버르를 제거하는데 드는 전력을 증가시키고 작업시간주기(time cycle)를 감소시켜야 할 필요에 반하여 작업시간을 길게 한다.

전술한 바와 같이, 종래의 빌레트 연속압연의 설비에 있어서, 빌레트의 전단면(sheared sections)이 직각화되지 않고 용접되므로 용접 후에 버르의 제거는 만족할만한 수준까지 수행되지 않는다. 그 결과 압연라인에서 표면결함이 생기므로 얻어지는 제품이 좋은 품질을 갖지 못하고, 압연 후에 표면결함을 제거하거나 많은 시간에 걸쳐 버르를 완전히 없앨 필요가 생긴다.

본 발명의 목적은 따라서 플래시버트용접 후에 버르의 제거가 쉽고 완벽하게 수행될 수 있는 빌레트 연속압연 방법과 설비를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면: ⅰ) 연속적으로 이송되는 빌레트 단부를 경압연하는 단계와; ⅱ) 선행빌레트(preceding billet)의 후단부(rear end portion)를 후행빌레트(succeeding billet)의 전단부(front end portion)와 플래시버트용접기로 용접하는 단계와; ⅲ) 용접부분에 있는 버르를 제거하는 단계와; ⅳ) 용접된 빌레트를 압연하는 단계를 포함하는 빌레트 연속압연 방법을 제공한다.

빌레트의 수직표면과 수평표면은 바람직하게는 플래시버트용접에 더욱 알맞은 빌레트 단부의 형태를 갖도록 경압연되어야 한다.

빌레트 연속압연의 전술한 방법은 다음을 포함하는 설비에 의해 실현될 수 있다: ⅰ) 빌레트 단부를 경압연하는 장치와; ⅱ) 선행빌레트의 후단부를 후행빌레트의 전단부와 용접하기 위한 이동플래시버트용접기와; ⅲ) 용접부분에 있는 버르를 제거하는 버르제거기와; ⅳ) 용접된 빌레트를 연속적으로 압연하기 위한 압연기라인.

빌레트 단부를 경압연하는 장치로서, 특정 크기의 오목부를 가지는 한 쌍의 롤이 장착된 압연기를 사용하면 빌레트 단부를 보다 용이하게 직각화할 수 있는데, 이는 오목부의 크기가 빌레트의 단면형태에 맞추어 선택될 수 있기 때문이다.

도 1은 본 발명에 의한 빌레트 연속압연 설비의 예를 나타내는 개략도,

도 2a는 경압연하기 전의 빌레트 단부(end portion)의 사시도,

도 2b는 경압연하기 전의 빌레트 단부의 단면형태도,

도 3a는 수직압연기(vertical rolling mill)에 의해 경압연하는 방법을 나타내는 도면,

도 3b는 수직압연기에 의한 경압연 후 빌레트 단부의 사시도,

도 3c는 수직압연기에 의한 경압연 후 빌레트 단부의 단면형태도,

도 4는 수직압연기의 상태를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 의한 빌레트 단부를 경압연하는 장치의 한 예를 나타내는 개략도,

도 6a는 롤(31)로 경압연한 후 빌레트 전단부(front end portion of billet)의 단면형태도,

도 6b는 롤 34로 경압연한 후 빌레트 전단부의 단면형태도,

도 7a는 롤 33으로 경압연한 후 빌레트 후단부(rear end portion of billet)의 단면형태도,

도 7b는 롤 31로 경압연한 후 빌레트 후단부의 단면형태도,

도 8은 비구동롤 지지기구의 측면도,

도 9는 도 8에서 나타낸 지지기구의 평면도,

도 10은 빌레트 연속압연의 종래 설비의 예를 나타내는 개략도,

도 11a는 빌레트 전단부의 사시도,

도 11b는 빌레트 전단부의 단면형태도,

도 11c는 빌레트 후단부의 사시도,

도 11d는 빌레트 후단부의 단면형태도,

도 12a는 빌레트의, 변형부(crushed portions)가 잘 매치되어서 용접되었을 때의 용접부분의 사시도,

도 12b는 도 12a의 C-C선에 의한 단면도,

도 13a는 빌레트가, 변형부가 잘 매치되지 않은 상태에서 용접되었을 때 용접부분의 단면형태의 한 예를 나타내는 도면,

도 13b는 도 13a의 C-C선에 의한 단면도,

도 14a는 빌레트의 용접이, 변형부가 잘 매치되지 않은 상태에서 수행되었을 때 용접부분의 단면형태의 또 다른 예를 나타내는 도면,

도 14b는 도 14a의 C-C선에 의한 단면도,

도 15는 그라인더 형식의 장치에 의한 버르제거방법을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 연속주조기 2: 체인컨베이어

3: 디스케일러 4: 이동플래시버트용접기

5: 버르제거기 6: 유도가열기

7: 압연기라인 10: 빌레트

11: 주조라인 12: 빌레트결합라인

13: 압연라인 21: 변형부

22: 변형부의 단면형태 23: 함몰부

24: 버르 25: 용접부분

26: 결합라인 27: 그라인더

28: 기재(base material) 30: 압연기

31: 수직롤 32: 오목부

33, 34: 비구동롤 35: 이퀄라이저

36: 유압실린더

도 1은 본 발명에 의한 빌레트 연속압연 설비의 한 예를 나타내는 개략도이다. 압연기(30)는 빌레트(10) 단부를 경압연하는 동시에 산화물을 제거하는 장치로서 쓰이며, 도 10에서 나타낸 종래 설비의 디스케일러(3)를 대체한다. 빌레트(10) 단부는 압연기(30)에 의해 경압연되어 플래시버트용접에 알맞도록 변형이 없는 실질적으로 동일한 형태로 직각화된다. 그 결과 용접된 부분이 잘 매치되는 상태에서 용접하는 것과 따라서 버르를 쉽고 완벽하게 제거하는 것이 가능하게 된다. 동시에 경압연은 빌레트(10)의, 이동플래시버트용접기(4)의 전원클램프가 장착되는 부분의 기계적 디스케일링(mechanical descaling)이 가능하게 한다. 따라서 본 발명에서는 디스케일러를 설치할 필요가 없다.

이동플래시버트용접기(4)가 수평으로 클램핑(clamping)되는 형식일 경우 압연기(30)로서 수직압연기가 채용되고, 이동플래시버트용접기(4)가 수직으로 클램핑되는 형식일 경우 이에 따라 수평압연기가 사용되어, 빌레트 단부에 있는 산화물을 더 완벽히 제거할 수가 있다.

경압연이 각각 빌레트 전단부와 후단부에서 30cm 내지 100cm 떨어진 부분에서 수행되면 충분하지만, 빌레트의 전체 길이를 경압연하는 것이 실질적으로 쉽다.

빌레트 온도가 낮은 경우 또는 빌레트가 연속주조기에서 직접 이송될 경우, 빌레트 히터(billet heater)가 압연기(30)의 상류쪽에 설치될 수 있다.

도 2a는 경압연 전의 빌레트 단부의 사시도를 나타내고, 도 2b는 경압연 전의 빌레트 단부의 단면형태도를 나타낸다.

도 3a는 수직압연기에 의한 경압연 방식을 나타내고 있다. 도 3b는 수직압연기에 의한 경압연 후 빌레트 단부의 사시도를 나타내고 있고, 도 3c는 수직압연기에 의한 경압연 후 빌레트 단부의 단면형태도를 나타낸다.

오목부(concave)를 가지는 수직롤(vertical roll, 31)이 장착된 수직압연기에 의한 경압연 방법을 살펴보면 다음과 같다. 플랫롤(flat roll)의 경우, 경압연에 의해 얻어지는 빌레트(10)의 높이(B')는 다음과 같다:

B' = α(A-A') + B

여기서 α는 경압연 전에 대한 경압연 후의 빌레트 폭의 비이고(0.4 ~ 0.5), A와 A'은 각각 경압연 전과 후의 빌레트 폭이고, B는 경압연 전의 빌레트 높이이다.

따라서 경압연 후 변형부(21)의 높이 B2는 다음과 같다:

B2 = α(A - A') + B1 = B + α(A - A') - a/2

여기서 B1(= B - a/2)은 경압연 전의 변형부(21)의 높이이다.

따라서 α(A - A') = a/2라고 가정하면,

B2 = B 이다.

도 4에서 나타나듯이 수직롤(vertical rolls, 31)의 오목부(32)의 수직길이(vertical dimension)는 B로 맞춰지고, 롤간극(roll gap)이 A'이 되도록 경압연이 수행되고, 이에 따라 빌레트(10) 전단부와 후단부의 단면형태가 변형부(21)의 위치에 상관없이 실질적으로 대칭적이고 동일하게 되어서 플래시버트용접에서 말단단면(end cross sections)을 완벽하게 용접할 수 있게 된다. 게다가 버르가 항상 빌레트 표면 위에 생성되므로 버르제거가 용이하게 되며 빌레트(10)의 클램프부분(플래시버트용접기 전원클램프의 접촉부분)의 디스케일링(descaling)이 동시에 수행될 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 빌레트 단부를 경압연하는 장치의 한 예를 나타내는 개략도이다. 이 장치는 롤 31이 장착된 수직압연기와 수직압연기의 도입부쪽(entry side)과 인도부쪽(delivery side)에 각각 위치한 두 쌍의 수평비구동롤(horizontal drive-free roll) 33과 34로 구성된다. 비록 비구동롤은 전기적으로 구동되지 않는 롤로 정의되지만, 이들 비구동롤(33과 34)은 수직압연기의 추진력에 의해 빌레트(10)에 압연하중(rolling load)을 가할 수 있다. 이 경우 압연기로서 수직압연기가 채용되었으므로 플래시버트용접기는 빌레트(10)를 수평으로 클램프한다.

빌레트(10)의 전단부를 경압연하기 위해, 수직압연기의 롤 31과 인도부쪽의 비구동롤 34가 사용되고, 롤 31의 롤간극은 전단(shearing)시 생기는 변형의 최대치(예를 들면, 150mm 정사각형에 대해 15mm)에 가깝게 정해진다. 경압연 전에 대한 경압연 후의 연장비(spreading ratio)가 보통 40%이므로, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 롤 31로 경압연한 후 말단단면은 135×153 mm의 크기를 가진다. 인도부쪽의 비구동롤 34의 롤간극이 145 mm로 맞춰지면, 말단단면은 도 6b에 나타낸 바와 같이 최종적으로 직각화되고, 단면의 3면은 전단시의 변형과 무관하게 완벽히 직각화되며, 네 번째 면의 변형량을 5 mm 이하로 제한할 수 있다. 이 정도의 변형이 남아도, 플래시버트용접의 업세팅(upsetting)때 벌징현상(bulging phenomenon)이 발생하므로, 버르는 빌레트 표면보다 위에 생성되고 거기에서 제거될 수가 있다. 게다가 용접부분은 결함으로 남지 않는다. 동시에 롤 31과 34로 경압연함으로써 플래시버트용접기의 전원클램프와 접촉하는 빌레트(10) 전단부의 산화물이 제거된다.

빌레트(10) 후단부를 경압연하기 위해서, 도입부쪽 비구동롤 33과 수직압연기의 롤 31이 사용된다. 먼저 도입부쪽 비구동롤 33에 의해서 경압연이 수행되고나서, 롤 31에 의해서 경압연이 수행된다. 도 7a는 비구동롤 33에 의한 경압연 후의 빌레트(10) 후단부의 단면형태도를 나타내며, 도 7b는 롤 31에 의한 경압연 후의 빌레트(10) 후단부의 단면형태도를 나타낸다. 빌레트(10) 후단부의 단면형태도는, 도시된 바와 같이, 거의 변형없이 직각화된다. 동시에 전원클램프와 접촉하고 있는 빌레트(10) 후단부의 산화물은 롤 31과 롤 33에 의한 압연에 의해 제거된다.

도입부쪽의 비구동롤(33) 또는 인도부쪽의 비구동롤(34)이 작동하기 위해서는, 수직압연기에 의한 압연이 필요하다. 빌레트(10)는 수직압연기에서 인출되면, 구동력이 없으므로 비구동롤 34에 의해 압연될 수 없다. 따라서 빌레트(10) 후단부는 도입부쪽 비구동롤 33을 사용해서 경압연되어야 한다.

비구동롤(33과 34)은, 작동하지 않을 때는 후술되는 지지기구에 의해 후퇴된다.

도 8과 도 9는 비구동롤 지지기구의 측면도와 평면도이다. 이들 비구동롤(33과 34)은 수직으로(또는 수평으로) 대칭적인 방식으로 작동하는 것이 바람직하다. 이 이유로 인해, 도시된 바와 같이, 이퀄라이저(equalizer, 35)와 유압실린더(hydraulic cylinder, 36)를 설치한 지지기구가 채용된다. 이들 도면에서, 지지기구는 캔티레버 형식(cantilevered-type)을 나타내고, 양단이 고정될 수 있다. 어느 경우이든, 패스라인(pass line) 바깥쪽으로 지레받침(fulcrum)과 유압실린더(36)를 설치하는 것이 좋다. 비구동롤은 경압연하는 동안 빌레트(10) 위에서 부하가 걸리거나 안 걸리므로, 유압실린더(36)에 의해 제어된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 플래시버트용접 후에 버르의 제거가 쉽고 완벽하게 수행될 수 있는 빌레트 연속압연 방법과 설비를 제공할 수 있다.

Claims

연속적으로 이송되는 빌레트 단부(end portions of billets)를 경압연(light rolling)하는 단계와;

플래시버트용접기(flash butt welder)에 의해 선행빌레트의 후단부(rear end)를 후행빌레트(succeeding billet)의 전단부(front end)와 용접하는 단계와;

용접부분에 있는 버르(burr)를 제거하는 단계와;

용접된 빌레트를 압연하는 단계를 포함하는 빌레트 연속압연 방법.
제1항에 있어서, 상기 경압연이 빌레트의 수직표면과 수평표면 모두에 대해 수행되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 경압연이 빌레트 전단부와 후단부 각각으로부터 30cm 내지 100cm 떨어진 부분에서 수행되는 방법.
제2항에 있어서, 상기 경압연이 빌레트 전단부와 후단부 각각으로부터 30cm 내지 100cm 떨어진 부분에서 수행되는 방법.
빌레트 단부를 경압연하는 장치와;

선행빌레트의 후단부를 후행빌레트의 전단부와 용접하는 이동플래시버트용접기(traveling flash butt welder)와;

용접부분의 버르를 제거하는 버르제거기(burr remover)와;

용접된 빌레트를 연속적으로 압연하는 압연기라인(rolling mill line)을 포함하는 빌레트 연속압연 설비.
제5항에 있어서, 상기 빌레트 단부를 경압연하는 장치가 압연기로 구성되는 설비.
제6항에 있어서, 상기 압연기는, 이동플래시버트용접기의 클램프면(clamp surface)이 빌레트의 수직면과 일치하는 경우에는 수직압연기(vertical rolling mill)이며, 클램프면이 빌레트의 수평면과 일치하는 경우에는 수평압연기(horizontal rolling mill)인 설비.
제6항에 있어서, 상기 압연기에 특정 크기의 오목부(concave)를 가지는 한 쌍의 롤이 장착되는 설비.
제7항에 있어서, 상기 압연기에 특정 크기의 오목부를 가지는 한 쌍의 롤이 장착되는 설비.
제5항에 있어서, 상기 빌레트 단부를 경압연하는 장치가, 압연기와, 상기 압연기의 도입부쪽(entry side)과 인도부쪽(delivery side)에 각각 설치되며 상기 압연기의 롤에 대해 수직인 두 쌍의 비구동롤로 구성되는 설비.
제10항에 있어서, 상기 압연기는, 이동플래시버트용접기의 클램프면이 빌레트의 수직면과 일치하는 경우에는 수직압연기이며, 클램프면이 빌레트의 수평면과 일치하는 경우에는 수평압연기인 설비.
제10항에 있어서, 상기 압연기에 특정 크기의 오목부를 가지는 한 쌍의 롤이 장착되는 설비.
제11항에 있어서, 상기 압연기에 특정 크기의 오목부를 가지는 한 쌍의 롤이 장착되는 설비.