KR20030053809A

KR20030053809A - 타이어코드의 진원도 향상을 위한 선재 압연장치

Info

Publication number: KR20030053809A
Application number: KR1020010083816A
Authority: KR
Inventors: 이영석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-24
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2003-07-02

Abstract

본 발명은 타이어코드 선재를 압연하는 선재 압연장치에 있어서, 타이어코드의 진원도를 향상시키는 선재 압연장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 빌렛을 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연 순으로 선재 압연하는 선재 압연장치에 있어서, 사상압연을 수행하는 다수 개의 스탠드들 중에서 최종 2개의 스탠드에 수용된 선재압연롤(10, 11)들의 공형반경비(ρ _oval / Rg)가 1.410~1.420인 공형을 갖으며, 최종 2개의 스탠드 중에서 선재의 진행방향에 있어 전방에 위치한 스탠드의 선재압연롤(10)은 타원형 공형(20)을 갖고, 후방에 위치한 스탠드의 선재압연롤(11)은 원형 공형(21)을 갖는 선재 압연장치가 제공된다.

Description

타이어코드의 진원도 향상을 위한 선재 압연장치{Rod rolling apparatus for improving the roundness of tirecord}

본 발명은 타이어코드용 선재를 압연하는 선재 압연장치에 관한 것이며, 특히, 양호한 진원도를 갖는 타이어코드 선재 제품을 생산하기 위한 선재 압연장치에 관한 것이다.

선재 압연공정은 열간 상태의 빌렛(billet)이 수십 개의 선재 압연 스탠드를 연속적으로 통과하면서 원하는 형상 및 직경을 갖는 선재로 압연되는 연속 압연공정이다. 이러한 선재 압연공정의 각 스탠드에 설치된 롤은 강판 압연공정의 스탠드에 설치된 원기둥형 롤과 다르게 그 형상이 다양하며, 선재 스탠드의 롤 사이를 통과하는 소재는 롤 사이의 공형의 형태로 압연된다. 이런 선재 압연 시에 폭방향으로 소재의 유동이 많이 허용된다. 따라서, 이런 소재의 유동에 의해 선재 압연 중에는 소재의 폭 즉, 롤갭 방향으로의 소재의 두께가 증가하는 폭퍼짐 현상이 발생한다.

열간 압연시에는 강판의 폭퍼짐은 무시할 수 있다. 그 이유는 강판이 원기둥형 금속 롤에 압축되면서 롤의 회전방향으로 마찰저항이 가로방향의 유효 마찰저항보다 더 적게 되어 강판의 길이방향으로의 연신이 폭방향으로의 연신보다 훨씬 크게 발생함으로서, 열간 압연에서 강판 폭방향 연신은 거의 무시된다.

한편, 선재의 폭퍼짐에 관련된 인자들은 압하량, 재료의 최초형상, 롤 직경, 재료의 화학적조성, 압연온도, 롤과 재료사이의 영향 및, 압연속도 등으로 다양하다.

도면에서, 도 1은 상자공형(box groove)을 갖는 선재압연롤의 개략도이고, 도 2는 타원공형(oval groove)을 갖는 선재압연롤의 개략도이고, 도 3은 원형공형(round groove)을 갖는 선재압연롤의 개략도이고, 도 4는 타원형의 소재가 원형공형의 롤에 의해 압연되는 과정의 개략도이다.

여러 나라의 선재 압연공정에서 사용되고 있는 일반적인 선재 압연은 타원형-원형(oval type-round type) 패스 또는 정사각형-마름모형(square type-diamond type) 패스이다. 빌렛(billet)이 가열로에서 나와, 도 1에 도시된 바와 같이, 1번 스탠드의 상자형(box type) 선재압연롤(1Hb, 1Lb)에 의해 제일 먼저 압연되고, 그 다음에 도 2에 도시된 바와 같은 2번 스탠드의 타원형(oval type) 선재압연롤(1Ho, 1Lo)에 의해 압연된 다음, 도 3과 같은 3번 스탠드의 원형(round type) 선재압연롤(1Hr, 1Lr)에 의해 압연된다. 그 후에는 도 4에 도시된 바와 같은 타원형-원형(oval type-round type) 선재압연롤(2Hr, 2Lr; 3Hr, 3Lr)을 반복적으로 패스한다. 최종제품 크기(size)별로 스탠드의 패스 회수를 달리하여 원하는 단면 크기의 선재제품을 생산하게 된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이들 롤은 상부 선재압연롤(1Hb, 1Ho, 1Hr, 2Hr, 3Hr)과 하부 선재압연롤(1Lb, 1Lo, 1Lr, 2Lr, 3Lr)을 포함하며, 이런 상하부 선재압연롤에는 공형(3)이 형성되고 이런 상하부 선재압연롤(1Hb, 1Lb; 1Ho, 1Lo; 1Hr, 1Lr; 2Hr, 2Lr; 3Hr, 3Lr)의 사이를 선재(4)가 통과하면서 공형(3)의 형상으로 압연된다.

그리고, 통상의 선재 압연라인은 크게 조압연렬(1~5번 스탠드), 중간 조압연렬(6~13번 스탠드), 중간 사상압연렬(14~19번 스탠드) 및, 사상압연렬(20~29번 스탠드) 구간으로 구분한다.

한편, 선재제품의 품질을 평가할 때에 크게 소재재질과 소재형상으로 평가하는데, 소재형상 평가방법으로는 소재의 편경차(ovality)를 이용하여 평가한다. 이는 소재단면이 진원에 얼마만큼 가까우냐 하는 것을 평가하는 것이다. 즉, 편경차가 작을수록 소재 단면 형상이 진원에 가까운 우수한 선재제품이 된다.

여기에서 편경차(ovality)는 최종 제품의 원형단면의 단축길이와 장축길이의차를 말한다.

일반적인 선재 압연라인에서 최종 2개의 스탠드의 롤은 타원형과 원형공형을 갖는 선재압연롤이다. 최초 선재 압연라인을 설계할 때, 일반적인 중탄소강(0.45wt%C)을 선재의 소재로서 압연하도록 설계되어 있기 때문에, 직경 5.5mm(φ5.5)의 타이어코드용 선재를 압연할 때에는 압연설비의 사양이 달라 제품의 편경차가 나빠지게 된다.

타이어코드용 선재는 극세선으로서, 고속 신선(伸線, wire drawing)후 다양한 코드형태로 꼬아 타이어 내부에 장착하여 타이어 보강용으로 사용되며, 고인성, 동적 반복하중에 견딜수 있는 우수한 피로수명이 요구되는 강재이다. 그러나 이런 타이어코드용 선재의 편경차가 나빠지게 되면, 2차 가공 공정인 신선(drawing) 공정에서 단선의 원인이 되기 때문에, 생산량에 많은 손실을 가져온다는 단점이 있다.

아래의 표 1은 타이어코드용 선재의 성분 조성을 나타낸 표이다.

표 1에서의 나머지 중량비는 철(Fe)과 불가분적인 불순물이다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 종래의 중탄소강을 기준으로 설계된 선재 압연장치에서 최종 2개의스탠드의 롤 공형반경비를 변형하여 타이어코드용 선재를 압연하는 선재 압연장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 상자공형(box groove)을 가지는 선재압연롤의 개략도이고,

도 2는 타원공형(oval groove)을 가지는 선재압연롤의 개략도이고,

도 3은 원형공형(round groove)을 가지는 선재압연롤의 개략도이고,

도 4는 타원형의 소재가 원형공형의 롤에 의해 압연되는 과정의 개략도이며,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 선재 압연장치의 최종 2개의 스탠드에 있어 그 선재압연롤의 공형을 중첩하여 비교한 개략도이다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 빌렛을 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연 순으로 선재 압연하는 선재 압연장치에 있어서, 상기 사상압연을 수행하는 다수 개의 스탠드들 중에서 최종 2개의 스탠드에 수용된 선재압연롤들의 공형반경비가 1.410~1.420인 공형을 갖는 선재 압연장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 최종 2개의 스탠드 중에서 선재의 진행방향에 있어 전방에 위치한 스탠드의 선재압연롤은 타원형 공형을 갖고, 후방에 위치한 스탠드의 선재압연롤은 원형 공형을 갖는다.

아래에서, 본 발명에 따른 타이어코드의 진원도 향상을 위한 선재 압연장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 선재 압연장치의 최종 2개의 스탠드에 있어 그 선재압연롤의 공형을 중첩하여 비교한 개략도이다.

타이어코드용 선재 압연장치는 중탄소강(0.45wt%C)의 빌렛을 선재로 압연하기 위한 다수 개의 스탠드들 중에서, 최종 2개의 스탠드에 수용된 선재압연롤(10, 11)들의 공형은 공형반경비가 1.410~1.420이다. 그리고, 이러한 최종 2개의 스탠드에 수용된 선재압연롤(10, 11)을 통해 소재의 단면감면율이 20~21%가 되도록 압연제어한다. 여기에서 최종 2개의 선재압연롤(10, 11)은 타원형-원형공형(20, 21)을갖고 있는 선재압연롤(10, 11)이다.

도 5에 도시된 공형은 최종 2 스탠드의 선재압연롤(10, 11)의 공형으로서, 선재의 압연 진행방향에서 전방에 위치한 타원형 공형(20)과 후방에 위치한 원형 공형(21)을 중첩하여 나타낸 것이다.

한편, 표 1의 화학성분을 갖고 있는 타이어코드용 선재와 일반 중탄소강(0.45%C) 선재를 생산할 때에 공형표면과의 마찰계수는 서로 다르므로, 최종 스탠드의 원형(round type)공형에서 압연되는 소재의 자유표면의 형상이 타이어코드용 선재의 경우와 일반 중탄소강(0.45%C) 선재의 경우는 다르게 된다.

따라서, 중탄소강 선재를 생산하기 위해 설계된 선재 압연라인에서 최종 2개의 스탠드에 수용된 선재압연롤(10, 11)의 타원형 공형(20)과 원형공형(21)의 공형반경비를 1.410~1.420으로 제한하여 타이어코드용 선재를 압연함으로써, 중탄소강 선재를 생산하기 위한 선재 압연라인에서 타이어코드용 선재를 생산하더라도 중탄소강과 타이어코드용 선재강 사이의 마찰계수의 차를 보상하여 진원도가 양호한 타이어코드용 선재를 생산한다.

여기에서 최종 2개의 스탠드의 공형반경비는 다수의 실험을 통해 얻어진 시험결과치이다. 아래에서는 상기 1.410~1.420의 공형반경비를 갖는 선재압연롤(10, 11)을 최종 2개의 스탠드에 설치하여 실험한 한 실시예를 설명하겠다.

[실시예]

최종 2개의 스탠드의 선재압연롤(10, 11)에 있어, 두 공형의공형반경비(ρ _oval / Rg)가 1.410~1.420(=7.55/5.5~7.81/5.5)일 때, 타이어코드용 선재의 편경차는 0.16mm이고, 반면에 종래의 중탄소강 선재를 생산하도록 설계된 종래의 선재 압연장치(두 공형의 공형반경비(ρ _oval / Rg)가 1.455(=8.00/5.50))로 타이어코드용 선재를 생산하였을 때에 타이어코드용 선재의 편경차는 0.24mm로서, 최종 두 스탠드의 공형의 공형반경비가 1.410~1.420일 때에 타이어용 코드 선재의 편경차비는 33.3%정도 향상되었다. 이와 같은 결과를 정리한 것이 표 2에 나타나 있다.

한편, 두 공형의 공형반경비(ρ _oval / Rg)가 1.410미만이거나 1.420을 초과하였을 경우에는 선재압연롤과 타이어코드용 선재의 마찰계수가 증가하여 편경차가 크게 증가하여 선재의 진원도가 불량해진다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 타이어코드의 진원도 향상을 위한 선재 압연장치는 선재압연공정에서의 사상압연렬(finishing block mill)에 있어서, 공형반경비가 1.410~1.420인 마지막 두 개 스탠드의 선재압연롤을 이용하여 선재 압연함으로써, 타이어코드용 선재의 진원도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 타이어코드의 진원도 향상을 위한 선재 압연장치에 대한기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

빌렛을 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연 순으로 선재 압연하는 선재 압연장치에 있어서,

상기 사상압연을 수행하는 다수 개의 스탠드들 중에서 최종 2개의 스탠드에 수용된 선재압연롤들의 공형반경비(ρ _oval / Rg)가 1.410~1.420인 공형을 갖는 것을 특징으로 하는 선재 압연장치.
제 1 항에 있어서,

상기 최종 2개의 스탠드 중에서 선재의 진행방향에 있어 전방에 위치한 스탠드의 선재압연롤은 타원형 공형을 갖고, 후방에 위치한 스탠드의 선재압연롤은 원형 공형을 갖는 것을 특징으로 하는 선재 압연장치.