KR20040047828A - 길이가 긴 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치 - Google Patents

길이가 긴 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 길이가 긴 압연재료를 급랭 및 뜨임 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 압연기 열에 의해서 연속으로 성형된 압연재료의 길게 연장된 단면의 적어도 일부에 급랭 및 뜨임 처리를 하며, 특히 50m 이상의 길이를 갖는 레일의 적어도 헤드 부분을 경화한 뒤에 실온으로 냉각시킨다. 상기 장치는 실질적으로 롤러 테이블, 압연재료를 축방향으로 정렬하기 위한 수단, 상기 압연재료를 횡방향으로 이동시키기 위한 써포트를 갖는 수송 수단, 그리고 머니퓰레이터 및 쿨링 베드를 갖는 경화 시스템으로 이루어진다. 본 발명의 특징은 하기와 같다. 즉 상기 롤러 테이블(1)이 적어도 하나의 단면 영역 내에서 이송된 압연재료(S)를 종방향으로 배치시키기 위한 장치 및 관련 방향 설정 수단(2)을 가지며, 상기 경화 시스템(3)이 서로 나란히, 그리고 종방향으로 상기 방향 설정 수단에 대해 거의 평행하게 배치된 적어도 두 개의 액체 냉각 장치(31, 32)로 형성되며, 상기 액체 냉각 장치는 압연재료를 이동시키기 위한 머니퓰레이터(311, 321)를 가지며, 상기 액체 냉각 장치와 나란히, 그리고 상기 액체 냉각 장치의 종방향 연장부에 대해 평행하게 쿨링 베드(4)의 지지 영역(41)이 존재하고, 상기 횡방향 수송 수단(5)이 롤러 사이에서 동시에 이동가능한 적어도 두 개의 브래킷(51)을 갖는다.

Description

길이가 긴 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치{DEVICE FOR QUENCHING AND TEMPERING LONG-LENGTH ROLLING STOCK}
본 발명은 길게 연장된 압연재료를 경화(hardening)하기 위한 높은 생산률을 갖는 장치에 관한 것이다. 더 정확히 말하자면, 본 발명은 압연기 열에 의해서 연속으로 성형된 압연재료의 길게 연장된 단면의 적어도 일부에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치, 특히 50m 이상의 길이를 갖는 레일의 적어도 헤드 부분을 경화한 뒤에 실온으로 냉각시키기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 실질적으로 롤러 테이블(roller table), 압연재료를 축방향으로 정렬시키기 위한 수단, 압연재료를 횡방향으로 이동시키기 위한 써포트(support)를 갖는 수송 수단, 그리고 머니퓰레이터(manipulator) 및 쿨링 베드(cooling bed)를 갖는 경화 시스템으로 이루어진다.
재료 특성을 개선시키기 위해서, 압연재료는 바람직하게는 압연기 열을 이용하여 통상적으로 한 번의 급랭 및 뜨임 처리를 받게 된다. 경도 및 내마모성과 같은 기계 공구의 특성을 실질적으로 향상시키는데 기여하는 이러한 급랭 및 뜨임 처리는 전체 단면적에 대하여 실행될 수 있거나, 또는 차량 레일의 경우에는 통상적으로 단지 부분 영역에 대해서만 실행될 수 있다. 여기서는 오스테나이트 구조 상태로 존재하는 압연재료 또는 그 단면의 부분 영역이 전체 길이에 걸쳐서 냉각 매체 안으로 담겨지는 방식으로, 소정의 형태로의 구조 변동이 달성된다.
상기와 같은 급랭 및 뜨임 처리를 수행하기 위한 장치가 EP-0441766 B1에 공지되어 있으며, 이러한 장치는 철도 레일의 사용특성을 개선시키기에 적합한 것으로서 확실히 입증되어 있다.
각각의 압연 온도에 따라서, 그리고 압연재료의 길이 단위당 비중량 또는 중량에 따라서, 상기 압연재료의 급랭 및 뜨임 처리는 이에 상응하는 냉각액체 내 담금시간 또는 체류시간을 요구함으로써, 급랭 및 뜨임 장치에 의한 생산률은 제한된다. 즉, 냉각 탱크를 갖는 담금-급랭 및 뜨임 장치에 의해 달성가능한 최대 생산률이 압연 시스템의 성능을 제한한다.
특히 연속주조용 출발재료를 위한 가열로(heating furnace)를 갖는 현대의 프로필 롤 트레인(profile roll train)은 통상적으로 최대의 압연 성능을 이용하는데, 상기 압연 성능은 공지된 급랭 및 뜨임 장치의 성능 보다 높다. 따라서 연속으로 경화된 레일을 제조할 경우에는 이러한 압연 성능이 낮아져야만 한다.
이와 같은 특히 비용에 관련한 단점들을 피하기 위해서, 스프레이(spray)가 제공된 냉각구간을 통과하는 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하는 것이 이미 공지되어 있다. 그러나 이러한 순환 공정은 시스템의 전체 길이의 연장을 요구하고 대개는 압연재료의 소정의 재료 특성을 달성하지 못한다.
따라서 본 발명의 목적은, 결점, 특히 전술한 바와 같은 압연재료를 위한 공지된 열처리 시스템의 비용에 관련한 단점들을 방지하고, 냉각구간을 통과한 압연재료의 고품질 및 우수한 사용특성을 보장할 뿐 아니라 압연기 열을 이용하여 고성능 롤 트레인으로부터 연속 제조된 바아(bar) 재료, 특히 50m 이상의 길이를 가진 레일을 가공하고 상기 레일에 대해 급랭 및 뜨임 처리를 수행할 수 있는 고성능 장치를 제조하는데 있다.
본 발명의 범주에 속한 장치의 경우에서 상기 목적은 하기 방식으로 달성되는데, 즉 롤러 테이블이 적어도 하나의 단면 영역 내에서 이송된 압연재료를 종방향으로 배치시키기 위한 장치 및 관련 방향 설정 수단을 가지며, 경화 시스템이 서로 나란히, 그리고 그것의 종방향으로 방향 설정 수단에 대해 거의 평행하게 배치된 적어도 두 개의 액체 냉각 장치로 형성되며, 상기 액체 냉각 장치는 압연재료를 이동시키기 위한 머니퓰레이터를 가지며, 상기 액체 냉각 장치와 나란히, 그리고 상기 액체 냉각 장치의 종방향 연장부에 대해 평행하게 쿨링 베드의 지지 영역이 존재하고, 횡방향 수송 수단이 롤러 사이에서 동시에 이동가능한 적어도 두 개의 브래킷(bracket)을 가지며, 상기 브래킷의 단부측에는 각각 써포트가 제공되며, 브래킷 상에 있는 이러한 써포트는 롤러 테이블 영역 내의 조정 위치로부터 쿨링 베드의 지지 영역에 이르기까지 횡방향으로 이동할 수 있고, 하강할 수 있으며, 또한 단지 써포트 만이 롤러 테이블의 운송면 또는 롤러 테이블의 상부 에지 위로 돌출하는 방식으로 상승할 수 있다.
본 발명에 의해 달성된 장점들은 특히 상기 장치를 이용하여 압연재료를 롤러 테이블의 횡방향 수송 영역 내에 매우 정확하게 연속 배치시켜서 축방향으로 정렬시키기가 용이하다는데 있으며, 이때 횡방향 수송 수단의 써포트에 의해서 동시에, 즉 방향 조정 및 축방향 정렬 과정이 방해받는 일 없이, 먼저 방향이 정해진압연재료가 냉각 장치의 설치 영역으로, 또는 상기 설치영역으로부터 쿨링 베드의 지지 영역으로, 또는 롤러 테이블로부터 곧 바로 쿨링 베드로 이동될 수 있다. 여기서 중요한 점은, 단지 롤러 사이에서 이동가능한 횡방향 수송 수단의 브래킷의 써포트 만이 롤러 테이블 또는 그 운송면의 위치 보다 높이 상승할 수 있다는 것이다. 장치의 이러한 실시예에서는, 적어도 두 개의 경화 시스템이 롤러 테이블의 한 측면에 배치될 수 있으므로 단지 한 측면에만 쿨링 베드가 제공될 수 있다. 이로 인해 비용에 관련한 장점들이 발생한다. 롤러 테이블 상에 배치되고 축방향으로 정렬된 압연재료는 브래킷의 써포트에 의해서 상기 롤러 테이블로부터 나와서, 예컨대 머니퓰레이터로 형성된 액체 냉각 장치의 설치 영역 내에 놓일 수 있다. 그 뒤에 횡방향 수송 수단이 추가의 압연재료 횡방향 수송을 위해 작동되기 시작하는데, 이때 제공된 압연재료를 머니퓰레이터가 단독으로, 그리고 자동으로 횡단면 위치로 정렬시켜서, 냉각 매체 안으로 적어도 부분적으로 삽입한 뒤에 꺼내고, 쿨링 베드쪽으로 이송하기 위해 준비시킬 수 있다. 최종적으로 쿨링 베드의 지지 영역으로 커버된 쿨링 시스템을 지나서 압연재료를 횡방향으로 수송하는 구간을 분할하고 상기 압연재료를 냉각 매체 안으로 정확하게 삽입함으로써, 조작(manipulation) 및 냉각처리의 정확도가 향상되고 또한 일정한 고품질을 갖는 경화된 압연재료가 확실히 제조될 수 있다. 나란히 제공된 두 개의 경화 시스템을 사용할 경우의 장치의 성능 또는 생산률은 바람직하게 경제적으로 거의 두 배가 된다.
롤러 테이블의 두 개의 횡단면 영역 내에 설치된 차량 레일 또는 철도 레일형태의 압연재료를 위한 장치가 제공되고, 위치 결정 시스템이 전자 제어수단으로서 형성되며 및/또는 상기 위치 결정 시스템이 가이드(guide) 또는 횡방향 스톱을 가질 경우에는, 롤러 테이블 상에서의 레일의 체류시간이 바람직한 방식으로 단축될 수 있고, 온도 제어가 개선되며, 경우에 따라서는 시스템 성능이 높아진다. 또한 이러한 위치는 머니퓰레이터에 의해 레일을 소위 "헤드 아래"의 수직 위치로 배치시키기에 특히 적합하다.
본 발명의 한 실시예에서 제공될 수 있는 바와 같이, 액체 냉각 장치가 탱크로서 형성되고, 상기 탱크의 바닥측에 압연재료의 레벨링(levelling) 및 방향 설정을 위해 형성되며 경우에 따라서는 측방으로 작동하는, 수직 및 수평으로 정렬되는 스톱이 제공될 경우에는, 특히 레일 단면의 일부가 냉각될 때 그 길이에 걸쳐서 매우 일정한 냉각 및 경도 분포가 달성될 수 있다. 이로 인해 생산품의 품질 보증이 지원된다.
일정하고 우수한 사용특성을 달성하기 위해서는 장치 내에 압연재료용, 특히 레일용 홀딩-다운(holding-down) 수단이 제공되고, 상기 홀딩-다운 수단에 의해서 압연재료/레일이 냉각시에 탱크 내에 제공된 레벨링 스톱에 가압될 수 있는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로 인해서 냉각에 의해 발생할 수 있는 뒤틀림이 효과적으로 방지되고 표면의 국부적인 냉각이 매우 일정하게 유지될 수 있기 때문이다.
50m 이상의 길이를 가진 레일의 적어도 헤드 부분을 경화시키고 난 뒤에 실온으로 냉각시키기 위한 전술한 장치를 사용할 경우에 경화 시스템을 통과하는 레일의 순환시간이 이송 주파수를 초과할 때 특히 경제적인 장점들이 제공되는데, 그이유는 비교적 적은 비용으로 높은 성능 증가를 달성할 수 있기 때문이다.
첨부된 도면을 참고로 본 발명의 한 실시예를 자세히 살펴보면 다음과 같으며, 또한 도면부호 리스트를 작성하면 다음과 같다.
도면부호 리스트
S 압연재료
1 롤러 테이블
11 롤러 테이블의 운송면
2 방향 설정 수단
21 가이드
3 경화 시스템
31, 32 액체 냉각 장치
311, 321 머니퓰레이터
312, 322 탱크
313, 323 레벨링 스톱
314, 324 홀딩-다운 수단
315, 325 냉각 액체
4 쿨링 베드
41 쿨링 베드의 지지 영역
5 횡방향 수송 수단
51 브래킷
52 써포트
도 1은 두 개의 액체 냉각 장치(31 및 32)로 이루어진 경화 시스템(3)을 갖는 본 발명에 따른 장치를 도시하는데, 이때 상기 두 개의 액체 냉각 장치는 롤러 테이블(1)과 쿨링 베드(4) 사이에 배치된다. 이 실시예에서는 하나의 액체 냉각 장치(31)에서 레일(S)의 헤드가 냉각 액체(315) 속에 담겨져 있는 상태가 개략적으로 도시된다. 홀딩-다운 수단(314) 및 레벨링 스톱(313)에 의해서 오로지 레일의 헤드 부분만이 냉각되는 방식으로, 상기 레일이 탱크(312) 내에 배치될 수 있다. 그러나 냉각 액체(315)의 표면 보다 더 아래에 놓인 스톱(313)에 의해서 레일의 전체 단면적이 냉각될 수도 있다. 이때 제 2 액체 냉각 장치(32)는 준비 상태에 있다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 롤 트레인(도시되지 않음)으로부터 나온 레일(S)이 롤러 테이블(1) 상에 배치되고 경우에 따라서는 가이드(21)를 갖는 방향 설정 수단(2)에 의해서 축방향으로 정렬될 수 있다. 브래킷(51) 및 각각 하나의 써포트(52)를 갖는 횡방향 수송 수단(5)은 롤러 테이블(1)의 영역에 리턴가능하게 배치된다. 그러나 상기와 같은 횡방향 수송 수단(5)은 쿨링 베드의 영역 내에 고정될 수도 있다.
브래킷(51) 위에 배치된 써포트(52)가 상승하면 레일(S)이 롤러 테이블(1)로부터 축방향으로 올라가고, 지지되면서, 쿨링 베드(4) 쪽으로 횡방향으로 이동될 수 있는 방식으로, 상기 브래킷(51)이 횡방향 수송과 동시에 이동될 수 있다. 이때 본 발명에서 중요한 점은, 써포트(52)가 완전히 반대편 영역으로 이동될지라도,즉 레일(S)이 쿨링 베드(4)의 지지 영역(41) 위에 제공되더라도, 횡방향 수송 동안에는 단지 횡방향 수송 수단(5)의 써포트(52) 만이 롤러 테이블의 운송면(11) 위로 수직으로 돌출할 수 있다는 것이다.
바람직하게는 두 개의 단면 영역에서 롤러 테이블(1)의 운송면(11) 위에 제공되도록 배치되면서 축방향으로 정렬된 레일(S)은, 이러한 위치에서 써포트(52)에 의해서 수직으로 상승하고 또한 준비 상태에 있는 액체 냉각 장치(도 1, 32)에 대해서 수평방향 또는 횡방향으로 이동될 수 있다. 써포트(52) 상의 레일(S)의 상기와 같은 위치는 머니퓰레이터(321)에 의해 상기 레일이 "헤드 아래"의 수직 위치로 이송되기에 적합한데, 상기 머니퓰레이터(321)에 의해서 레일 헤드가 하강하거나 또는 냉각 액체(325) 안으로 삽입될 수도 있다. 상기 레일이 냉각 액체(325) 내에 담겨져 있는 동안에, 상기 레일은 고정을 위해 홀딩-다운 수단(324) 및 레벨링 스톱(323)에 의해 클램핑될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면 단지 써포트(52) 만이 롤러 테이블(1)의 운송면(11) 보다 높은 위치에 제공될 수 있기 때문에, 횡방향 수송에도 불구하고 압연 밀로부터 롤러 테이블(1)에 이르기까지 연속 레일이 제공되고, 상기 롤러 테이블(1) 상에서 상기 연속 레일의 위치가 조정될 수 있다. 머니퓰레이터(311, 321)에 의해 액체 냉각 장치(31, 32)로부터 레일(S)이 배출되는 것과 써포트(52)에 의해 레일(S)이 떨어지는 것이 거의 동일한 방식으로 이루어질 수 있으며, 그 뒤에 쿨링 베드(4)의 지지 영역(41) 위에 레일이 제공될 수 있다.
압연 성능이 높을 경우에는 경화 시스템(3)이 또한 두 개 이상의 액체 냉각장치로 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 프로그래머블 컨트롤러가 제조 공정 동안 바람직하게 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 압연기 열에 의해서 연속으로 성형된 압연재료의 길게 연장된 단면의 적어도 일부에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치, 특히 50m 이상의 길이를 갖는 레일의 적어도 헤드 부분을 경화한 뒤에 실온으로 냉각시키기 위한 장치로서, 실질적으로 롤러 테이블, 압연재료를 축방향으로 정렬하기 위한 수단, 상기 압연재료를 횡방향으로 이동시키기 위한 써포트를 갖는 수송 수단, 그리고 머니퓰레이터 및 쿨링 베드를 갖는 경화 시스템으로 이루어지는,
    길게 연장된 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치에 있어서,
    상기 롤러 테이블(1)이 적어도 하나의 단면 영역 내에서 이송된 압연재료(S)를 종방향으로 배치시키기 위한 장치 및 관련 방향 설정 수단(2)을 가지며, 상기 경화 시스템(3)이 서로 나란히, 그리고 종방향으로 상기 방향 설정 수단에 대해 거의 평행하게 배치된 적어도 두 개의 액체 냉각 장치(31, 32)로 형성되며, 상기 액체 냉각 장치는 압연재료를 이동시키기 위한 머니퓰레이터(311, 321)를 가지며, 상기 액체 냉각 장치와 나란히, 그리고 상기 액체 냉각 장치의 종방향 연장부에 대해 평행하게 쿨링 베드(4)의 지지 영역(41)이 존재하고, 상기 횡방향 수송 수단(5)이 롤러 사이에서 동시에 이동가능한 적어도 두 개의 브래킷(51)을 가지며, 상기 브래킷(51)의 단부측에는 각각 써포트(52)가 제공되며, 상기 브래킷 상의 이러한 써포트(52)는 상기 롤러 테이블(1) 영역 내 조정 위치로부터 쿨링 베드(4)의 지지 영역(41)에 이르기까지 횡방향으로 이동될 수 있고, 또한 단지 써포트 만이 롤러테이블(1)의 운송면(11) 위로 돌출하는 방식으로 상승할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    길게 연장된 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 장치가 두 개의 단면 영역 내에서 롤러 테이블(1) 위에 제공된 차량 레일 또는 철도 레일 형태의 압연재료(S)를 위해 제공되고, 위치 결정 시스템이 전자 제어 수단으로서 형성되고 및/또는 가이드(21) 또는 스톱을 갖는 것을 특징으로 하는,
    길게 연장된 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 액체 냉각 장치(31, 32)가 탱크(312, 322)로서 형성되고, 상기 탱크(312, 322)는 바닥측에서, 경우에 따라서는 측방으로 작동하는, 수평으로 정렬된 스톱(313, 323)을 가지며, 상기 스톱(313, 323)은 압연재료(S)의 레벨링을 위해 제공되는 것임을 특징으로 하는,
    길게 연장된 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크(312, 322) 각각에 머니퓰레이터(311, 321)가 제공되고, 상기 머니퓰레이터(311, 321)에 의해서 압연재료(S), 특히 레일이 상기 횡방향 수송 수단(5)의 써포트(52)로부터 나와서, 헤드 아래의 수직방향으로 탱크(312, 322) 내에 삽입된 후에, 다시 상기 써포트(52) 위에 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    길게 연장된 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리를 하기 위한 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    압연재료(S), 특히 레일을 위한 홀딩-다운 수단(314, 324)이 제공되고, 상기 홀딩-다운 수단에 의해서 냉각시에 상기 압연재료/레일(S)이 탱크(312, 322) 내의 레벨링 스톱(313, 323)에 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    길게 연장된 압연재료에 급랭 및 뜨임 처리하기 위한 장치.
  6. 경화 시스템을 통과하는 레일의 순환시간이 이송 주파수를 초과할 때, 50m 이상의 길이를 갖는 레일의 적어도 헤드 부분을 경화한 뒤에 실온으로 냉각시키기 위한, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 장치의 용도.
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