KR20090071294A - 선재의 압연장치 및 압연방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연소재에 발생되는 크롭 량이 감소되며, 긁힘 및/또는 주름 등과 같은 결함의 발생을 최소화할 수 있는 선재의 압연장치 및 압연방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선재 압연장치는 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평방향으로 배열된 평롤로 구성되는 1차 압연기와; 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 평롤로 구성되는 2차 압연기와; 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 3차 압연기와; 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 4차 압연기와; 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 5차 압연기를 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 압연소재 선단부 및 꼬리부의 결함을 감소시킬 수 있고, 압연소재의 선단부 및 꼬리부의 크롭 량을 저감시켜, 실수율 향상과 압연소재의 주름성 결함을 방지할 수 있으며, 압연소재의 긁힘 및/또는 주름의 발생이 최소화될 수 있다.

선재, 압연, 크롭, 결함, 공형압연

Description

선재의 압연장치 및 압연방법{APPATARUS FOR ROILLING WIRE ROD AND ROILLING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 압연소재에 발생되는 크롭 량이 감소되며, 긁힘 및/또는 주름 등과 같은 결함의 발생을 최소화 할 수 있는 선재의 압연장치 및 압연방법에 관한 것이다.

일반적으로 선재압연은 정사각형 빌레트를 압연소재로 초기에 박스형 공형압연을 거친 후 타원(Oval)과 라운드(Round)형상의 공형압연 공정을 반복적으로 실시하여 소정의 라운드형상 선재를 생산하고 있다. 일반적으로 단면이 160 x 160mm인 빌레트 소재를 가열로에서 빌레트의 강의 종류에 따라서 선재압연이 가능한 940~1200℃로 가열하여 압연을 수행한다.

이러한 압연과정은 도 1에 도시된 것과 같이, 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연의 연속 압연을 거쳐 직경이 약 5.5~42mm인 선재제품을 생산하게 되고, 이후 냉각 및 권취, 열처리, 제품검사, 평량 및 제품을 창고에 적재하는 등의 일련 과정을 거치게 된다.

이러한 선재압연을 위한 초기과정에 있어서, 압연공정의 박스형 공형압연 후, 타원의 공형압연과 라운드형상의 공형압연을 거치는 동안 압연소재의 선단부 및 꼬리부에 크롭(Crop)의 발생량이 증가하게 되고, 압연소재 겹침 및/또는 주름 등과 같은 결함이 발생되고 있다. 또한 고정된 선재 가이드 접촉에 의한 긁힘 등과 같은 결함이 발생하기도 한다.

통상적으로 선재압연은 도 2 및 도 3의 도시와 같이 정사각형 밸레트로 이루어지는 압연소재를 초기에 박스형 공형압연을 거친 후 타원(Oval)과 라운드(Round)형상의 공형압연 공정을 반복적으로 실시하여 소정의 직경을 갖는 라운드형상 선재를 생산하고 있다. 이 경우, 선재 조압연공정 각각의 압연기 전후에는 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이, 입구가이드(13a 내지 13e)와 출구가이드(16a 내지 16e)가 배치되어 압연소재(1)(예를 들어 빌레트)를 선재압연의 각 공형롤(10a 내지 10e)에 정확히 안내하도록 구성되어 있다.

일반적으로 열간압연의 압하량에 따른 폭 퍼짐량은

△b = (h1- h2) x (0.23 내지 0.25)

로 정해진다. 여기서, △b는 폭퍼짐 량, h1은 압연전 두께, 그리고, h2은 압연후 두께이다.

한편, 선재압연의 경우, 정사각형 빌레트에 의해 수행되므로 압연량에 따른 폭퍼짐량은

△b = (h1- h2) x (0.25 내지 0.28)

로 정해진다. 여기서, △b는 폭퍼짐 량, h1은 압연전 두께, 그리고, h2은 압연후 두께이다.

또한, 선재 조압연의 초기압연기 박스형 공형압연의 폭퍼짐량은

△b = (h1- h2) x (0.32 내지 0.36)

로 정해진다. 여기서, △b는 폭퍼짐 량, h1은 압연전 두께, 그리고, h2은 압연후 두께이다.

그러므로, 열간 선재압연은 고온 가열된 160 x 160mm 규격의 압연소재(1)가 초기압연을 거친 후에, 압연소재(1)의 크기는 대략 127mm x 172mm 규격으로 된다. 선재압연 중 압연소재의 선단부가 선재압연 두 번째 압연롤(공형롤)로 방출되는 시점에 압연라인의 돌발적인 장애요인에 의한 압연작업을 중단하고 가열로 측으로 압연소재를 재장입 되는 사례가 간헐 적으로 발생되므로, 도 4b에 도시된 것과 같이 초기압연기 입구가이드(13)의 크기(Gs)는 압연소재(1) 폭 크기(Bs)에 비하여 10~20mm정도 크게 설정되고 있다.

한편, 종래의 선재 조압연 압연기에는 도 4c에 도시된 것과 같이, 압연기(10a,10b)의 유입 측과 출구 측에 각각의 입구 가이드(13a,13b) 및 출구 가이드(16a,16b)가 한 쌍의 마주보는 압연기(10a,10b)의 공형롤 그루브 내측 깊숙히 근접 위치하게 배치되어 압연소재를 공형롤 패스라인 중심부로 정확하게 안내될 수 있도록 하고, 이와 더불어 압연기(10a,10b)에서 배출되는 압연소재의 선 단부를 안내하여 다음 압연기로 압연소재의 선 단부를 유도할 수 있도록 구성하고 있다. 이와 같이 구성되는 입구 가이드(13a,13b) 및 출구 가이드(16a,16b)는 고정수단(14)에 의해 고정된 위치에 장착되고 있다.

이러한 구성으로 인하여, 상기 각 압연기(10a,10b)의 공형롤 을 교체하고 자 하는 경우, 각 압연기(10a,10b)에 장착되는 입구 가이드(13a,13b) 및 출구 가이드(16a,16b)의 고정수단(14)을 제거한 후, 입구 가이드(13a,13b) 및 출구 가이드(16a,16b)를 분리하여야만 공형롤의 교체가 가능하게 된다. 이와 같은 구조에 의해 작업자의 업무부하가 크게 가중되고 있다.

그리고, 연속된 선재압연으로 입구가이드 및 출구가이드의 고온 가열현상에 따른 냉각작업 공정이 추가적으로 구비되므로, 공형롤 교체작업 지연에 따른 비 가동 시간이 증가되는 문제점이 있었다.

한편, 선재압연은 라운드형상의 선재를 생산하기 위하여 타원(Oval)형상의 공형압연과 라운드(Round)형상의 공형압연이 반복적으로 이루어지도록 하고, 두 번째 압연연기 압연공정에서 타원(Oval)형상 압연소재를 원활하게 얻을 수 있도록 하며, 또한, 초기 정사각형 압연소재의 압연중 모서리부 구속력 증가에 따른 압연소재의 모서리부 주름성 결함을 방지함과 아울러 압연소재를 압연 패스라인으로 정확히 안내하는 기능을 부여하기 위하여, 초기압연기(10a)의 압연기롤에는 도 5에 도시된 것과 같이 박스형 공형부(11a)가 형성되어 있다.

이러한 박스형 공형부(11a)를 갖는 공형롤(10)은 롤 몸체부에 공형롤 구르부형상을 가공하는 가공작업 공정이 필수적이므로 롤의 가공작업 공정이 복잡함과 아울러 롤의 공형 초기 가공작업에 따른 롤의 제조비용이 증가하게 된다.

또한, 공형롤의 작업롤 지름이 작게 구성되어 초기압연의 치입성을 저하시키는 원인이 되고 있는데, 상기한 초기압연기 압연롤의 입구 가이드(13a) 크기(Gs)가 d압연소재(1) 크기(Bs)에 비하여 10 내지 20mm 크게 설정되어 있어 압연소재를 초기압연기 공형롤에 정확히 안내하지 못하는 경우가 간헐적으로 발생되며, 압연소재(1)가 가열로의 조로작업 이상으로 U형으로 만곡지거나, 가열로에서 압연소재(1)가 사행 추출되어 입구 가이드(13a)를 거쳐 초기 압연기에서 공형압연이 이루어질 경우, 압연소재의 측면부가 상기 가이드(13a) 벽면에 심하게 마찰되어 치명적인 긁힌 흠이 간헐 적으로 발생되고 있었다.

그리고, 초기압연기 박스형 공형압연은 압연소재의 모서리부를 강하게 구속함으로 압연소재의 모서리부가 길이방향으로 연신비가 증가하게 되고, 도 6a 및 도 6b에 나타나는 것과 같이, 압연소재의 선단부 및 꼬리부 크롭 발생량이 증가하게 되어 선재압연 실수율 하락의 원인이 되고 있다.

상기한 바와 같이 선재압연의 두 번째 압연공정은 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같이 타원(Oval)형상의 공형롤 압연으로, 초기 압연공정의 박스형 공형롤에서 방출되는 압연소재(1)가 타원(Oval)형상의 공형부(12a)에 치입하게 되면, 박스형 압연소재(1)의 모서리(1a)부 압하비가 압연소재의 중앙부(1b) 압하비보다 크게 이루어지므로, 두 번째 타원형상의 공형롤(10b)압연을 거친 압연소재(1)의 폭퍼짐량은

△b = (h1- h2) x (0.34 내지 0.37)

로 정해진다. 여기서, △b는 폭퍼짐 량, h1은 압연전 두께, 그리고, h2은 압연후 두께이다.

그러므로, 열간선재 압연은 고온 가열된 초기압연 공정에서 방출된 127 x 172mm의 사각형상을 갖는 압연소재(1)가 두 번째 압연기(10b)에 의해 공형압연을 거치면 압연소재의 크기는 대략 라운드 상/하면 간의 중앙부 두께가 112mm 이고, 측면부 폭의 크기는 181mm 정도의 타원형상 압연단면(112 x 181mm)을 갖는 압연소재(1)로 성형된다.

이와 같이, 압하량에 비하여 폭퍼짐 비율이 크게 증가 되는 원인은 공형롤의 패스라인 중심부(WRG)보다 공형롤의 단부(WRG1)측 공형롤의 직경이 확장되므로 공형롤 단부(WRG1)측으로 갈수록 압연소재의 속도가 증가하기 때문에 압연소재(1)의 타원형상을 갖는 압연소재의 모서리부 압하율은 압연소재의 중심부 두께보다 배정도 증가하게 된다. 일반적으로, 타원형상의 압연소재 중앙부 압하율은 대략 11.8% 정도이고, 타원형상의 압연소재 측면부 압하율은 대략 37% 정도이다.

사각형상의 압연소재(1) 중심부가 상기 공형롤의 압연패스 라인 중심부에 접촉되어 압연소재의 중앙부 압연작업이 이루어지는 시점에 압연소재의 모서리부(1a)는

도 7b에 도시된 것과 같이, 압연소재(820) 모서리부 압연 압하량이 eh1 만큼 진행되고, 압연소재(1)의 모서리부 일부만 폭퍼짐량 bB만큼 이루어진다.

즉, 압연소재(820)의 중심부가 공형롤에 접촉되어 압연이 이루어지는 시점에서,

- 압연소재의 중심부 압하량 = h0

- 압연소재의 모서리부 압하량 = eh1

- 압연소재의 모서리부 폭퍼짐량 = bB

- 압연소재의 측면 중심부 폭 퍼짐량 = 0

임을 알 수 있다.

이후, 압연소재(1)의 폭중심부에 압연작용이 완료되는 시점에서,

- 압연소재의 중앙부 압하량 = h2

- 압연소재의 모서리부 폭퍼짐량 = eh1

- 압연소재의 모서리부 폭퍼짐량 = fB1

- 압연소재의 측면 중심부 폭 퍼짐량 = fB

이고, 여기서 상기 fB1 > fB

임을 알 수 있다.

따라서, 도 8a에 나타난 것과 같이 압연소재(1)의 모서리는 측면 중심부보다 외곽으로 돌출되는데, 압연소재의 모서리부 폭퍼짐 현상은 압연소재의 모서리부 온도 및 냉각실 열정도, 모서리부의 연신 및 폭퍼짐 비율의 차이가 발생되어 압연소재(1)의 모서리부에서 압연소재의 측면 중심부 측으로 주름성을 갖는 폭퍼짐이 이루어지며, 일부는 도 8b에 나타나는 것과 같이 치명적인 주름성 결함을 발생하고 있다.

그리고, 도 7a에 도시된 것과 같이, 공형롤의 패스라인 중심부에서 단부측으로 갈수록 공형롤의 직경이 아래와 같이 확장되는 형태를 갖는 구조이므로, 박스형 압연소재가 처음으로 접촉하여 압연되는 공형롤 직경인 WRG1 지점은 공형롤 직경이 약 548mm일 때, 압하율은 약 37%이고, 박스형 압연소재 중앙부가 접촉하여 압 연되는 공형롤 최소 직경인 WRG 지점은 공형롤 직경이 약 522mm일 때, 압하율이 약 12%이며, WRG1 지점의 직경은 WRG 지점의 직경의 105% 정도이다. 이 경우, 압연소재의 선단부 및 꼬리부의 스크랩 크롭 길이는 약 81mm가 된다.

그러므로, WRG1 지점의 공형롤 속도는 WRG 지점의 공형롤 속도 보다 대략 105% 정도 크게 이루어져, 압하율에 따른 연신율 차이가 발생하므로 두 번째 공형롤을 거친 타원형상 압연소재의 선단부 및 꼬리부 크롭 발생으로 선재 제품의 실수율 저하의 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 선재의 압연장치 및 압연방법에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 압연소재 선단부 및 꼬리부의 크롭 발생 량을 저감될 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 다른 일 목적은 압연소재의 긁힘 및/또는 주름의 발생이 최소화될 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 조압연 초기압연기 및 두 번째 압연기 입구측에 압연소재를 안내하는 롤러가이드에 의하여 압연 롤에 압연소재의 안내가 안정적으로 이루어져 압연소재의 비틀림이 방지될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 압연롤의 교체가 용이하게 되어 압연롤의 교체로 인한 공정의 휴지기를 최소화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 선재의 품질을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 선재의 생상성을 향상시키는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 선재의 압연장치 및 압연방법은 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 기본적으로 압연소재 선단부 및 꼬리부의 크롭 발생 량을 저감할 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 압연장치는 가열로에서 배출되는 압연소재에 대한 1차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평방향으로 배열된 평롤로 구성되는 1차 압연기와; 압연소재에 대한 2차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 평롤로 구성되는 2차 압연기와; 압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 3차 압연기와; 압연소재에 대한 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 4차 압연기와; 압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 5차 압연기를 포함하여 구성될 수도 있다.

이 경우, 1차 압연기의 평롤은 압연소재의 단면구조가 사각형을 이루는 압연이 수행되도록 구성될 수도 있다 그리고, 2차 압연기의 평롤은 압연소재의 단면구조가 사각형을 이루는 압연이 수행되도록 구성될 수도 있다.

한편, 3차 압연기의 공형롤은 압연소재의 단면구조가 라운드가 형성되는 사각형을 이루는 압연이 수행되도록 구성될 수도 있다. 또한, 4차 압연기의 공형롤은 압연소재의 단면구조가 타원형을 이루는 압연이 수행되도록 구성될 수도 있다. 그리고, 5차 압연기의 공형롤은 압연소재의 단면구조가 원형을 이루는 압연이 수행되도록 구성될 수도 있다.

한편, 3차 압연기는 소정의 직선부가 형성되고, 직선부 양단에 접선호 및 경사면이 형성되는 박스형 공형롤이 구비될 수도 있다. 그리고, 4차 압연기는 타원 곡선면이 형성되고, 곡선면 양단에 접선으로 이어지는 접선면이 형성되는 타원형 공형롤이 구비될 수도 있다. 또한, 5차 압연기는 라운드 곡선면이 형성되고, 곡선 면 양단부가 외부로 돌출되게 형성되는 라운드형 공형롤이 구비될 수도 있다.

본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 압연장치는 가열로에서 배출되는 압연소재에 대한 1차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평방향으로 배열된 평롤로 구성되는 1차 압연기와; 압연소재에 대한 2차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 평롤로 구성되는 2차 압연기와; 압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 3차 압연기와; 압연소재에 대한 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 4차 압연기와; 압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 5차 압연기를 포함하여 구성되며, 압연기 중 어느 일 이상의 압연기의 유입구 측에 이동 가능하게 구성되어 압연소재를 압연기의 유입구로 안내하는 사이드 가이드를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

이 경우, 가열로와 1차 압연기 사이 및 1차 압연기와 2차 압연기 사이에 이동 가능하게 구성되어 압연소재를 압연기의 유입구로 안내하는 사이드 가이드가 구비될 수도 있다. 다른 한편, 1차 압연기 및 2차 압연기의 배출구 측에는 배출되는 압연소재가 다음 압연기로 안내되도록 출구가이드가 더 구비되고, 출구 가이드와 2차 압연기 사이에 이동 가능하게 구성되어 압연소재를 압연기의 유입구로 안내하는 사이드 가이드가 구비될 수도 있다.

이 경우, 사이드 가이드는 압연소재의 중심이 패스라인과 일치하도록 안내하도록 구성될 수도 있다. 다른 한편, 사이드 가이드는 압연소재가 뒤틀리지 않도록 고정되어 압연기의 유입측으로 안내하도록 구성될 수도 있다. 그리고, 사이드 가이 드는 압연소재의 배출속도와 동일하거나 또는 압연소재의 배출속도보다 빠른 속도로 이동가능하게 구성될 수도 있다. 다른 한편, 사이드 가이드는 압연소재의 배출을 감지하도록 압연소재의 배출 측에 검출부가 더 구비될 수도 있다.

이 경우, 사이드 가이드는 가이드 레일과; 가이드 레일을 따라 왕복운동 가능하게 장착되는 이송부와; 이송부가 왕복운동을 하도록 작동력을 제공하는 구동부와; 이송부에 장착되어 이송부의 이동방향과 수직한 방향으로 왕복운동 가능하게 구비되는 가이드와; 가이드가 왕복운동을 하도록 작동력을 제공하는 가이드 구동부를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고, 4차 압연기의 전후에 압연소재의 안내를 위해 가이드가 더 구비될 수도 있다. 또한, 5차 압연기의 전후에 압연소재의 안내를 위해 가이드가 더 구비될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태에 따른 압연방법은 가열로에서 배출되는 압연소재에 대하여 1차 두께 방향으로 평롤에 의한 압연을 수행하는 단계와; 1차 압연된 압연소재에 대하여 2차 두께 방향으로 평롤에 의한 압연을 수행하는 단계와; 2차 압연된 압연소재에 대하여 폭 방향으로 공형롤에 의한 압연을 수행하는 단계와; 3차 압연된 압연소재에 대하여 두께 방향으로 공형롤에 의한 압연을 수행하는 단계와; 4차 압연된 압연소재에 대하여 폭 방향으로 공형롤에 의한 압연을 수행하는 단계를 포함하여 이루어질 수도 있다.

이 경우, 1차 및 2차 압연단계는 상기 압연소재를 사각형의 단면구조를 갖도록 압연이 이루어질 수도 있다. 그리고, 3차 압연단계는 상기 압연소재를 라운드가 형성되는 사각형의 단면구조를 갖도록 압연이 이루어질 수도 있다. 또한, 4차 압연단계는 상기 압연소재를 타원형의 단면구조를 갖도록 압연이 이루어질 수도 있다. 그리고, 5차 압연단계는 상기 압연소재를 원형의 단면구조를 갖도록 압연이 이루어질 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 압연소재 선단부 및 꼬리부의 결함을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 압연소재의 선단부 및 꼬리부의 크롭 량을 저감시켜, 실수율 향상과 압연소재의 주름성 결함을 방지할 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 압연소재의 휘어진 상태로 유입되거나 뒤틀어진 상태로 유입되지 않도록 교정이 이루어지게 되어 긁힘 및/또는 주름의 발생이 최소화될 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 조압연 초기압연기 및 두 번째 압연기 입구측에 압연소재를 안내하는 롤러가이드에 의하여 압연 롤에 압연소재의 안내가 안정적으로 이루어져 압연소재의 비틀림이 방지될 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 선재의 품질과 생상성이 향상될 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 압연롤의 교체가 용이하게 되어 압연롤의 교체로 인한 공정의 휴지기를 최소화할 수 있게 되어 공정시간의 단축이 가능하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 선재의 압연장치 및 압연방법에 대하여 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로 압연소재 선단부 및 꼬리부에서 발생하는 결함의 영역이 최소화될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선재의 압연장치의 보다 구체적인 구성에 관한 일 예를 설명하면, 도 9에 도시된 것과 같이, 압연소재인 빌레트를 평면 방향-평면 방향-측면 방향-평면 방향-측면 방향의 압연 방식으로 조합된 조압연 과정이 수행되도록 구성될 수 있다.

압연되는 선재의 선단부 및 꼬리부의 크롭 발생 량을 저감시키기 위한 일 실시예로, 상기의 평면 방향의 초기 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b)는 도 10에 도시된 것과 같이 평롤로 구성될 수 있다.

그리고, 도 9a에 도시된 것과 같이, 상기 초기 압연기(100a)의 유입부측에는 가열로에서 배출되는 압연소재(110)를 초기 압연기(100a)로 투입되도록 왕복 이동 가능하게 구성되는 입구가이드(161a)가 구비될 수 있다. 그리고, 초기 압연기(100a)의 출구에는 초기 압연기(100a)의 출구 측에 근접되도록 박스형 출구가이드(162a) 배치되어 압연소재를 다음 압연기로 유도하도록 구성될 수 있다. 상기 출구가이드(162a)는 고정볼트 및/또는 클램프 장치 등에 의해 상기 압연기(100a)의 출구에 장착될 수 있다.

그리고, 상기 초기 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b) 사이에는 초기 압연기(100a) 출구방향에서 두 번째 압연기(100b) 사이, 좀더 정확하게는 출구가이드(162a)와 두 번째 압연기(100b) 사이를 왕복 이동 가능하도록 구성되는 입구가이드(161b)가 배치되어 초기 압연기(100a)에서 방출되는 압연소재(110)가 압연 패스라인으로 유도될 수 있도록 안내하여 두 번째 압연기(100b)로 투입하도록 구성될 수 있다.

또한, 두 번째 압연기(100b)의 출구에는 평형롤의 배출 측으로 근접되도록 박스형 출구가이드(162b)가 배치되어 압연소재를 다음 압연기로 유도하도록 구성될 수 있다. 상기 출구가이드(162b)는 고정볼트 및/또는 클램프 장치 등에 의하여 두 번째 압연기(100b)의 출구에 장착될 수도 있다.

한편, 세 번째 압연기(100c)는 V-스탠드 방식의 압연기로 구성될 수 있다. 상기 세 번째 압연기(100c)의 압연롤은 압연소재(110)의 양 측면에 배치되도록 수 직 배열될 수 있다. 이 경우, 세 번째 압연기(100c) 도 11에 도시된 것과 같이 공형롤(100c)에는 그루브(101c)가 일정 간격으로 배열되는 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 세 번째 압연기(100c)의 유입구 측에는 압연소재(110)를 안내하는 롤러방식의 입구가이드(161c)가 상기 공형롤(100c)의 유입 측으로 근접하여 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 입구가이드(161c)는 고정볼트 및/또는 클램프 장치 등에 의해 공형롤(100c)의 유입 측에 장착될 수도 있다. 그리고, 상기 공형롤(100c)의 배출구 측에는 출구가이드(162c)가 공형롤(100c)의 배출구 측에 근접되게 배치되어 압연소재(110)의 선단부를 다음 압연기로 안내 가능하도록 구비될 수도 있다.

네 번째 압연기(100d)는 H-스탠드 방식의 압연기로 압연롤은 압연소재(110)의 상,하부에 배치되도록 수평 배열되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 압연롤은 도 12에 도시된 것과 같이, 그루브(101d)가 일정 간격으로 배열되는 공형롤(100d)로 구성될 수 있다. 그리고, 네 번째 압연기(100d)의 유입구 측에는 입구가이드(161a)가 상기 공형롤(100d)의 입측으로 근접하여 배치될 수 있고, 이 경우, 입구가이드(161a)는 고정볼트 및/또는 클램프 장치 등에 의해 장착될 수 있다. 한편, 상기 공형롤(100d)의 출구 측에는 출구가이드(162d)가 상기 공형롤(100d)의 출구 측으로부터 근접되게 배치되어 압연소재(110)의 선단부를 다음 압연기로 안내하도록 구성될 수도 있다.

다섯 번째 압연기(100e)는 V-스탠드 방식의 압연기로 압연롤은 압연소재(110)의 양 측면에 배치되도록 수직 배열될 수 있다. 그리고, 상기 압연롤은 도 11에 도시된 세 번째 압연기(100c)과 유사한 구조로, 라운드 형상의 그루브가 일정 간격으로 배열되는 공형롤로 구성될 수 있다. 상기 압연기(100e)의 유입구 측에는 압연소재(110)를 안내하는 롤러방식의 입구가이드(161e)가 상기 공형롤의 유입 측으로 근접하여 배치될 수 있고, 이 경우, 상기 입구가이드(161e)는 고정볼트 및/또는 클램프 장치 등에 의해 장착될 수도 있다. 또한, 상기 압연기(100e)의 공형롤 출구 측에는 출구가이드(162e)가 상기 공형롤의 출구 측에 근접되게 배치되어 압연소재의 선단부를 다음 압연기로 안내하도록 구성될 수 있다.

다른 일 예로, 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 첫 번째 압연기(100a)와 두 번째 압연기는 상기 예에서와 같이, 평롤로 구성될 수 있고, 이 경우, 첫 번째 압연기(100a)의 유입부 측에는 가열로에서 배출되는 압연소재(110)를 인도받아 압연소재의 선단부를 초기 압연기(100a)로 투입되도록 왕복 이동 가능하게 구성되는 사이드 가이드(600)가 구비될 수도 있다.

그리고, 상기 첫 번째 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b) 사이에는 첫 번째 압연기(100a)의 배출 측 방향과 두 번째 압연기(100b) 사이에도 왕복 이동 가능하게 구성되는 사이드 가이드(600)가 배치되어, 첫 번째 압연기(100a)에서 배출되는 압연소재를 인도받아 압연소재의 선단부를 두 번째 압연기(100b)로 투입되도록 구성될 수도 있다.

그리고, 두 번째 압연기(100b)의 배출 측부터 다섯 번째 압연기(100e)의 배출 측까지 배치되는 각각의 가이드(162b,161c,162c,162d,162dc,161e,162e)는 도 9a에 도시된 실시예와 같은 구성으로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 첫 번째 초기 압연기(100a) 및 두 번째 압연기(100b)의 압연롤이 그루브가 없는 평롤압연 방식이고, 압연소재의 빌렛트 두께가 일반 강판의 압연소재보다 두꺼우므로, 압연작업시 간헐적으로 압연소재가 비틀어진 상태로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 사이드 가이드(600a,600b)는 압연소재를 고정시킨 상태로 상기 첫 번째 또는 두 번째 압연기(100a,100b) 입구 측으로 이동하면서 압연소재를 상기 첫 번째 또는 두 번째 압연기(100a,100b)의 입구로 안내하면서 압연롤에 강재로 밀어서 치입 가능하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 구성의 일 예로, 도 13a 및 도 13b에 도시된 것과 같이, 상기 사이드 가이드(600a,600b)는 왕복운동이 가능하도록 구성될 수 있는 데, 베이스(610)부에 가이드 레일(620)이 고정되는 상태로 구비되고, 상기 가이드 레일(620)에는 이송부(630)가 상기 가이드 레일(620)을 따라 왕복 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 이송부(630)는 상기 베이스(610) 또는 가이드 레일(620)에 구비되는 구동부(640)에 의해 동력을 제공받아 상기 가이드 레일(620)을 따라 왕복 슬라이딩 가능하게 구동될 수도 있다. 상기 이송부(630)와 상기 가이드 레일(620)은 일반적으로 알려진 슬라이딩 가능한 결합구조로 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 이송부(630)에는 압연소재를 안내하기 위한 가이드(650)가 구비될 수 있다. 상기 가이드(650)는 가열로 또는 첫 번째 압연기(100a)에서 배출되는 압연소재의 휨, 유동 및/또는 비틀림 등의 방지를 위하여 압연소재가 고정될 수 있도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성의 일 예로 상기 가이드(650)는 압연소재의 이동방향에 대한 수직 방향의 작용력이 압연소재에 가해질 수 있도록 상기 가이드(650)가 압연소재의 폭방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.

일 예로, 상기 가이드(650)는 이송부(630)에 압연소재의 폭(두께)방향으로 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 상기 슬라이딩 구동을 위하여 상기 이송부(630)에는 가이드 구동부(660)가 구비되고, 상기 가이드 구동부(660)에 의해 발생하는 구동력으로 상기 가이드(650)를 슬라이딩 시키는 작동부(670)가 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 가이드 구동부(660)는 이송부(630)에 구비되는 장착부(631)에 장착될 수도 있다. 그리고, 상기 작동부(670)는 일 단부가 상기 가이드 구동부(660)에 연결되고, 다른 일 단부가 상기 가이드(650)에 연결되어 상기 가이드 구동부(660)의 구동력으로 가이드(650)를 슬라이딩 구동시킬 수 있다. 상기 가이드 구동부(660)가 회전 모터로 구성되는 경우, 도 13b에 도시된 것과 같이, 상기 작동부(670)는 작동부(670)의 구동 피니언으로 구성되는 동력 전달부(661)에 맞물리는 렉 기어를 구비하여, 상기 구동 피니언(661)의 상, 하부에 배치되도록 구성할 수도 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 구동모터가 회전을 하게 되면, 구동 피니언에 맞물린 상,하 작동부(670)가 서로 반대 방향으로 이동하게 되어 가이드(650)가 서로 가까워지거나 멀어지게 이동시킬 수 있다. 다른 한편, 상기 가이드 구동부(660)는 실린더와 같은 구성으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 가이드(650)는 실린더의 로드에 직접 결합될 수도 있고, 동력 전달부에 의해 연결될 수도 있다. 상기 예시된 구성 이외에도 가이드(650)의 왕복운동이 가능하도록 작동력을 제공할 수 있 는 일반적인 구성으로 이루어질 수도 있다.

상기 작동부(670)가 렉 기어를 구비하는 작동바의 구조로 이루어지는 경우, 구동 피니언의 하부에 배치되는 작동부(670)는 상기 이송부(630)의 장착 구멍(632)을 관통하여 도시상에서 우측에 배치되는 가이드(650)에 결합하도록 구성될 수 있고, 구동 피니언의 상부에 배치되는 작동부(670)는 도시상 좌측에 배치되는 가이드(650)에 결합하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 각 작동부(670)는 상기 이송부(630)에 구비되는 지지부(680)에 의해 지지되도록 구성될 수도 있다. 한편, 상기 지지부(680)는 작동부(670)에 결합되는 가이드(650)가 안정된 상태로 배치되도록, 상기 작동부(670)를 지지하도록 구성될 수도 있다.

이러한 구성에 의해 상기 사이드 가이드(600)는 도 14a 및 도 14b에 도시된 것과 같이, 압연소재(110)가 비틀어진 상태로 상기 사이드 가이드(600)의 가이드(650)내로 유입되거나, 또는 한쪽으로 치우친 상태로 상기 사이드 가이드(600)의 가이드(650)내로 유입되는 경우, 도 14c에 도시된 것과 같이, 가이드 구동부(660)가 작동하여 상기 가이드(650)에 의해 압연소재(110)를 밀착하게 되어, 상기 압연소재(110)가 비틀어지지 않으면서 상기 사이드 가이드(600)의 중심에 위치하도록 안내될 수 있다.

즉, 상기 사이드 가이드(600)는 가이드(650)가 압연 패스라인을 중심으로 동일 간격으로 배치되어 압연소재가 유입될 때, 오픈된 상태를 유지하게 된다. 상기 가이드(650)는 가이드 구동부(660)에서 발생하는 구동력에 의해 작동부(670)가 상기 가이드(650)를 압연 패스라인 측으로 이동시켜, 압연소재(110)의 중심이 압연 패스라인의 중심에 배치되도록 하면서 압연소재가 비틀어지지 않은 교정된 상태로 이송될 수 있도록 안내하게 된다.

상기 사이드 가이드(600)는 선재 조압연 초기 압연기(100a)의 유입 측, 그리고, 상기 첫 번째 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b) 사이에 일정간격을 두고 배치된다. 이 경우, 도 15a 및 도 15b에 도시된 것과 같이, 상기 사이드 가이드(600)의 배출 측에는 감지부(601)가 더 구비될 수도 있다. 상기 감지부(601)는 상기 사이드 가이드(600)에서 배출되는 압연소재(110)를 감지하여 도 14c에서와 같이 압연소재(110)가 비틀어지지 않은 교정된 상태로 이송될 수 있도록 상기 사이드 가이드(600)의 가이드 구동부(660)를 작동시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 구성에 의해, 상기 가이드 사이드(600)는 도 16a 내지 도 16e에 도시된 것과 같이 작동할 수 있다. 도 16a는 사이드 가이드(600)가 대기상태로 가열로와 첫 번째 압연기(100a) 사이에 배치된 사이드 가이드(600)는 가열로의 배출 측에 가까운 위치에 배치되고, 첫 번째 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b) 사이에 배치된 사이드 가이드(600)는 첫 번째 압연기(100a)의 배출 측에 가까운 위치에 배치된다.

도 16b에 도시된 것과 같이, 상기 가열로에서 배출되는 압연소재(110)는 상기 사이드 가이드(600)의 가이드(650)를 통해 압연소재(110)가 상기 사이드 가이드(600)에서 배출되면, 감지부(601)에 의해 압연소재(110)의 배출상태를 감지하여, 도 15b에 도시된 것과 같이, 압연소재의 이송상태를 교정하게 된다.

이와 같이 압연소재(110)가 교정된 후, 도 16c에 도시된 것과 같이, 상기 사 이드 가이드(600)의 구동부(640)가 작동하여 이송부(630)가 첫 번째 압연기(100a)의 유입 측으로 이동하게 된다. 이 경우, 상기 사이드 가이드(600)의 이동 속도는 압연소재의 이동속도에 상응하는 속도로 이송되어 상기 첫 번째 압연기(100a)의 유입 측에 압연소재(110)의 선단부가 유입되도록 할 수 있다.

이와 같이 첫 번째 압연기(100a)에 유입되어 압연된 압연소재(110)는 첫 번째 압연기(100a)에서 배출되는데, 이 경우, 도 16d에 도시된 것과 같이, 상기 사이드 가이드(600)가 초기 압연기(100a)의 출구 측으로 이동된 상태에서, 상기 사이드 가이드(600)의 입구 측이 초기 압연기(100b)의 출구 측에 근접될 수 있도록 배치되어, 상기 첫 번째 압연기(100a)에서 배출되는 압연소재(110)가 상기 사이드 가이드(600)에 의해 안내될 수 있도록 한다.

상기 첫 번째 압연기(100a)에서 배출된 압연소재가 상기 사이드 가이드(600)의 가이드(650)를 통해 배출되면, 상기 첫 번째 및 두 번째 압연기(100a,100b) 사이에 배치된 감지부(601)에 의해 압연소재(110)의 배출상태를 감지하여, 상기 설명된 것과 같이, 압연소재의 이송상태를 교정하게 된다.

이와 같이 압연소재(110)가 교정된 후, 도 16e에 도시된 것과 같이, 상기 사이드 가이드(600)의 구동부(640)가 작동하여 이송부(630)가 두 번째 압연기(100b)의 유입 측으로 이동하게 된다. 이 경우에도, 상기 사이드 가이드(600)의 이동 속도는 압연소재의 이동속도에 상응하는 속도로 이송되어 상기 두 번째 압연기(100b)의 유입 측에 압연소재(110)의 선단부가 유입되도록 할 수 있다.

상기 사이드 가이드(600)에 의해 안내되는 압연소재의 압연을 위한 각각의 압연기들은 다음과 같이 구성될 수도 있다.

상기한 초기압연기(100a) 및 두 번째 압연기(100b)는 도 10에 도시된 것과 같이 압연 롤(101a,101b)은 그루브가 없는 평롤 구조로 이루어질 수 있다. 이 경우, 도 17에 도시된 것과 같이, 압연소재(110)는 초기압연기(100a) 및 두 번째 압연기(100b)에 의해 압연되어 아래의 표 1에서와 같은 규격으로 압연될 수 있다.

구분	압연전	압연후	압하율	감면비	소재형상
초기압연	160 x 160	120 x 171	25%	19.8%	사각형
두 번째 압연	120 x 171	107 x 174	10.8	9.26%	사각형

이와 같이 압연되는 압연소재(110)의 선단부 및 꼬리부의 모서리 연신율은 아래와 같다.

- 모서리부 작업롤 직경 WR1 = 압연소재 폭 중심부 작업롤 직경 WR

- 선단부 모서리 연신율 ≒ 선단부 폭 중심부 연신율

- 꼬리부 모서리 연신율 ≒ 꼬리부 폭 중심부 연신율

구분	압연방법	Shear Crop 길이			Sample 수
		선단부	꼬리부	합계
종래	그루브 있음	131	131	262	70
본 발명	그루브 없음	50	절단 없음	50	70

위의 표 2에서 보는 바와 같이 상기 압연에 의해, 압연소재의 선단부와 꼬리부의 연신비는 압연소재의 폭 중심부 연신율과 유사한 연신비를 갖게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 압연소재 대하여 일정한 연신비로 압연이 이루어질 수 있게 된다. 따라서, 압연소재 선단부 및 꼬리부는 단면적의 중앙부가 외부로 만곡지게 돌출되는 형태를 이루어 스크랩 크롭 량이 크게 감소될 수 있다.

구분	압연 방법	두께 크기			모서리 형상
		좌측	중심부	우측
초기압연	그루브 없음	117	120	117.5	라운드
두 번째압연	그루브 없음	105	107	105	라운드

상기 표 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 초기 압연기(100a) 및 두 번째 압연기(100b)를 거친 압연소재의 단면 형상은 이미 공지된 압연작용 특성에 따라서 압연소재의 에지드롭 현상이 발생되어 압연소재의 에지부 크기는 압연소재의 폭 중심부 크기보다 작게 되는 것이 일반적인 현상이다. 따라서, 이로써 초기압연 및 두 번째 압연기를 거친 압연소재의 모서리는 라운드형상을 갖게 된다.

세 번째 압연기(100c)는 V-스탠드(수직 압연기 배열) 방식으로 구성되며, 상기 압연소재의 폭 압연을 하게 된다. 상기 세 번째 압연기(100c)는 그루브(101c)가 일정간격으로 배열되는 압연롤로 구성되며, 공형롤로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 상기 세 번째 압연기(100c)는 공형롤의 축방향 직선부의 내면 거리가 대략 102.0mm로 구성될 수 있고, 공형롤의 그루부 사이의 돌출부 거리는 대략 137.7mm로 구성될 수 있으며, 상기 그루부에서 직선내면을 잇는 사선부를 이루는 각도는 대략 15도로 이루어질 수도 있다. 한편, 상기 사선과 상기 내면이 접하는 부분에는 반경 15mm 원호로 이루어질 수 있고, 상기 돌출된 그루브와 사선간의 접선은 반경 12mm 원호로 이루어질 수 있으며, 상기 돌출된 그루부 외곽에서 상기의 공형롤 내면간의 거리는 25mm로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성될 수 있는 세 번째 압연기(100c)의 압연롤은 그루브가 형성되는 공형롤로 도 18a 및 도 18b에 도시된 것과 같이, 두 번째 압연기에서 방출된 압연소재를 수직 배열된 방식으로 압연소재의 폭 방향에서 압연작용이 이루어질 수 있다.

이 경우, 압연소재(110)는 압연롤(100c)에 처음 접촉되어 압연이 이루어지는 "WRG3" 지점에서 압연소재(110) 폭 중심부와 압연소재(110) 측면부에 접촉되는 압연작업 롤의 직경 "WRG"와 "WRG3"은 동일한 직경으로 이루어져 압연작용이 이루어지게 되므로, 압연소재의 측면 모서리부 연신율은 압연소재의 폭 중심부 연신율과 유사한 연신비를 갖게 될 수 있다. 그리고, 압연소재 선단부 및 꼬리부의 모서리 이상 돌출되는 연신 현상이 발생하지 않고 압연소재의 단면적에 대하여 일정한 연신비로 압연이 이루어지게 되어, 압연소재 선단부 및 꼬리부의 압연형상은 단면적의 중앙부가 외부로 만곡지게 돌출되는 형태를 이루어 스크랩 크롭 량이 크게 감소할 수 있다.

이후 압연소재가 압연롤의 "WRG4" 지점으로 말려 들어가 압연소재(110)에 대한 압연작용이 이루어지면, 이때부터 압연소재(110)의 모서리부가 공형롤의 그루브 형성지점의 "WRG4" 지점과 접촉되면서 압연작용이 시작되며, 압연소재(110)가 압연롤의 "WRG" 지점을 지날 때에는 압연이 완료되는 시점으로 압연소재(110)의 폭 퍼짐 현상이 가장 크게 이루어진다. 이 경우, 압연소재(110)의 폭 퍼짐은 압연소재의 중앙부에서 측면으로 확산되는 형태를 갖게 되는데, 이때 압연소재의 모서리부의 폭 퍼짐은 상기한 공형롤 그루브 직경 "WRb"와 접선호 반경 15mm에 의하여 구속되어 압연소재의 모서리는 대략 반경 R15mm 이하의 라운드가 형성된다. 예를 들어 세 번째 압연기에서 방출되는 압연소재의 단면 크기는 대략 123mm x 123mm 이고, 모서리부는 반경 R15mm 이하의 라운드 형상으로 압연될 수 있다.

네 번째 압연기(100d)는 상기한 바와 같이 H-스탠드(수평압연기 배열) 압연방식인바 상기의 세 번째 압연기에서 배출된 압연소재에 대하여 두께 압연을 실시하는 것으로, 압연소재의 형상을 라운드 형상으로 압연하도록 상기의 네 번째 압연기의 공형롤 형상은 일정간격의 그루브(101d)가 형성되는 공형롤로 형성될 수 있다.

이 경우, 공형롤의 축방향으로 대략 반경 323.6mm의 곡선면이 형성될 수 있고, 상기 공형롤의 축방향 곡선면의 직선간 거리는 대략 120mm로 이루어질 수 있으며, 공형롤을 이루는 그루브 사이의 거리는 대략 177mm로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 곡선면의 양단부에는 반경 30mm의 접선호가 형성될 수 있고, 상기 그루브의 돌출부는 상기 접선호와 10mm 호를 이루도록 구성될 수 있으며, 상기 구루부 외곽에서 상기의 공형롤 내면간의 최대 거리는 34mm로 이루어질 수도 있다.

이렇게 형성된 네 번째 압연롤(100d)은 그루브가 형성된 공형롤로, 도 19a 및 도 19b에 도시된 것과 같이, 수평압연 방식으로 압연소재(110)의 두께방향으로 압연작용이 이루어진다. 상기 압연소재(110)가 압연롤에 처음 접촉되어 압연이 이루어지는 "WRG5" 지점에서는 압연소재(110) 측면 모서리가 먼저 접촉되는데, 이때 수평 직선부를 갖는 압연소재의 폭 중심부는 공형롤의 곡선면 중심과는 접촉을 이루지 않게 된다.

그러므로 압연소재의 모서리부에서 압연작용이 먼저 이루어지면서, 점차적으로 압연소재의 폭 중심부로 압연작용이 이루어지는데, 이때 압연소재의 모서리부의 압연작용과 압연소재의 폭 중심부 압연작용의 작업롤 반경의 차이가 클수록 압연소재 모서리부 압하율 및 연신율이 압연소재 폭 중심부 압연작용보다 크게 이루어지므로 압연소재의 모서리부의 연신율에 따른 압연소재의 선단부 및 꼬리부 스크랩 크롭 량이 크게 발생할 수 있다. 그리고, 압연소재의 모서리 압하량이 집중되면 압연소재의 모서리부측으로 연신율과 폭퍼짐이 집중되므로 압연소재의 폭 중심부를 기준으로 모서리부로 갈수록 압연소재의 폭이 증가하는 현상, 즉, 압연소재의 폭 중심부가 내측으로 함몰하는 압연소재의 측면 중심부 주름형태의 결함이 발생할 수 있다.

따라서, 네 번째 압연기(100d)의 공형롤 곡선면 반경은 대략 323.6mm의 크기로 구성하고, 상기 곡선면의 반경은 180mm 내지 380mm 범위로 형성할 수도 있다. 그리고, 상기 네 번째 압연기(100d) 공형롤의 중앙부 곡선면 단부 위치에 또 다른 반경 15 내지 40mm의 접선면이 연장되게 형성하여, 압연소재의 두께 압연에 따른 폭퍼짐량을 구속하도록 할 수도 있다.

예를 들어, 상기 또 다른 접선면 반경이 15mm 이하이면, 압연소재의 폭퍼짐 구속력을 크게 제한하는 경우가 발생될 수 있고, 접선면 반경이 40mm 이상이면, 압연소재의 측면 두께가 크게 형성될 수 있어, 다음 압연공정인 라운드 형상의 공형롤에 압연소재 모서리부와 압연소재 폭 중심부간의 작업롤 직경차가 크게 발생될 수도 있다.

그러므로, 본 발명의 네 번째 압연기(100d)의 공형롤에 의해 압연된 압연소재의 형상은 다음 압연기(100e) 공형롤의 압연조건에 적합한 압연소재로 압연될 수도 있다. 이와 같은 압연조건으로, 네 번째 압연기(100d)에 의해 압연되는 압연소재의 측면부(110a)는 다음 압연기(100e) 공형롤 그루브(101e)의 크기보다 같거나 작게 형성될 수 있고, 압연소재(110)는 다섯 번째 압연기(100e)에 의해 압연이 개시된 후에는 압연소재의 모서리(110b)와 압연소재의 측면부(110a)가 공형롤에 함께 접하도록 압연되게 할 수 있다. 이와 같이 압연될 때, 상기 압연소재(110)의 폭 방향을 기준으로 상부 및 하부면(110c)은 공형 압연시 폭퍼짐에 의하여 라운드형상으로 유도될 수 있도록 타원으로 돌출되게 압연될 수도 있다.

상기 네 번째 압연기(100d)에 의해 압연된 압연소재(110)는 도 20에 도시된 것과 같이, 다섯 번째 압연기(100e)로 투입되어 압연이 수행되는데, 상기 다섯 번째 압연기(100e)는 수직 방향으로 배치되어 압연소재(110)의 폭 방향에 대한 압연이 수행되어 압연소재가 원형의 단면을 이루도록 압연을 수행하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 다섯 번째 압연기(100e)는 세 번째 압연기와 같은 공형롤의 구성으로 이루어질 수 있으며, 상기 세 번째 압연기의 치수보다 작은 치수의 그루브가 형성될 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 압연되는 경우, 압연소재의 측면 두께크기를 제한하게 되므로 도 21에 도시된 것과 같이 다음 압연공정인 라운드형상의 압연공정에서 압연소재의 취입성 및 모서리부 폭 퍼짐량을 감소하도록 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연과정의 일 예를 설명하면, 압연소재로 정사격형의 빌렛트 소재를 이용하여 라운드형상의 선재를 제조하는 선재 조압연공정의 H-H-V-H-V 방식으로 압연작업이 이루어져 선재 조압연공정에서 라운드형상의 선재를 제조하게 된다.

상기 고온 가열된 압연소재는 도 9a 또는 도 9b에 도시된 것과 같이, 압연작업이 이루어져 아래와 같이 다섯 번째 압연기에서 라운드형상의 선재를 제조하게 된다.

구분	압연 방법	두께		폭	압연소재 단면형상
		측면	중심부
압연소재	빌레트	160	160	160	사각형
1차 압연	평롤	117	120	170	사각형
2차 압연	평롤	105	107	174	사각형
3차 압연	공형롤	114	123	123	라운드 사각형
4차 압연	공형롤	56.5	83	150	타원형
5차 압연	공형롤	100			원형

고온 가열된 빌렛트 선단부가 도 16b에 도시된 것과 같이, 초기 압연기(100a)의 사이드 가이드(600) 출구 측을 통과하여 감지부(6010에 의해 압연소재(110)의 배출상태가 감지되면, 상기 사이드 가이드(600)는 도 15b에 도시된 것과 같이, 압연소재(110)의 측면부를 가압하여 압연소재를 패스라인 중심으로 유도하게 된다.

이와 같이 유도된 압연소재(110)는 도 16c에 도시된 것과 같이, 사이드 가이드(600)가 초기 압연기(100a)의 롤 주 속도보다 빠른 속도 또는 동일한 속도로 초기 압연기 입구 측으로 이동하여 압연소재(110)를 초기 압연기(100a)의 롤에 유입시키게 된다. 이 경우, 사이드 가이드(600)의 이동속도가 첫 번째 압연기(100a)의 롤 주 속도보다 빠른 경우, 압연소재(110)는 상기 초기 압연기(100a)의 롤에 강제 유입되는 상태가 될 수 있다. 이 경우, 압연소재의 치입성이 우수하게 될 수 있고, 압연소재가 패스라인 중심에서 가이드(650)에 의해 강하게 가압한 상태가 유지되므로, 압연소재가 도 10에 도시된 것과 같이 정상적으로 압연롤에 유입된 상태에서 압연이 이루어질 수 있게 된다.

상기와 같이 압연소재의 선단부가 초기 압연기 롤에 취입되는 시점에 상기 가열로와 첫 번째 압연기(100a) 사이에 배치되는 사이드 가이드(600)는 압연소재가 진행 할 수 있도록, 가이드(650)가 오픈되어, 초기 압연기(100a)에서 압연작업이 완료되는 시점까지 압연소재를 안내하게 되고 초기 압연에서 압연작업이 완료되는 시점에 상기 가열로와 첫 번째 압연기(100a) 사이에 배치되는 사이드 가이드(600)는 압연소재의 이동 방향과 반대방향으로 이동하여 원래의 위치로 복귀 이동하게 된다.

이와 같이, 고온 가열된 압연소재의 선단부는 초기 압연기(100a)에 의하여 압연이 이루어진 후, 초기 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b) 사이에 배치되는 사이드 가이드(600)를 통과하게 되고, 감지부(601)에 의해 압연소재가 검출되면, 상기 사이드 가이드(600)는 도 15b에 도시된 것과 같이, 압연소재의 측면부를 가압하도록 작동되어 압연소재를 패스라인 중심으로 유도하게 된다. 상기 압연소재가 패스라인 중심으로 유도된 후에는 사이드 가이드(600)가 초기 압연기(100a)의 롤 주 속도로 두 번째 압연기(100b)의 압연롤 입구 측으로 진입하여 압연소재를 두 번째 압연기(100b)의 압연롤 입구로 정확히 안내하게 된다.

이와 같이 두 번째 압연기(100b)의 압연롤 입구로 정확히 안내된 압연소재의 선단부가 두 번째 압연기(100b)의 압연롤에 취입되는 시점에 상기 사이드 가이드는 압연소재가 진행할 수 있도록 오픈되고, 두 번째 압연기에서 압연작업이 완료되는 시점까지 압연소재를 안내하게 된다. 그리고, 두 번째 압연작업이 완료되는 시점에 상기 사이드 가이드는 압연소재의 이동방향과 반대방향으로 이동하여 원래의 위치로 복귀하게 된다.

이 경우에도, 두 번째 압연이 이루어질 때, 압연소재를 패스라인 중심에서 강하게 밀착한 상태를 유지하게 되어 압연소재가 도 10에 도시된 것과 같이 정상적으로 압연롤에 유입된 상태에서 압연이 이루어질 수 있게 된다.

이후 고온 가열된 압연소재 선단부는 두 번째 압연기에 의하여 연속 압연이 이루어진 후, 두 번째 압연기(100b)의 출구가이드(162b)를 통과하여 세 번째 압연기(100c) 입구 롤러가이드(161c)의 안내를 받아서 사각형의 박스형 공형압연이 아래와 같이 이루어질 수 있다.

이 경우, 압연소재의 두께와 폭은 약 123mm x 123mm이고, 압연소재의 두께와 폭의 직선부 거리는 약 102.0mm이며, 압연소재 모서리부는 약 반경 15mm의 원호로 압연이 이루어질 수 있다.

상기한 바와 같이 고온의 압연소재가 입구 롤러가이드 및 세 번째 압연기의 박스형 공형롤 모서리 구속력에 의하여 상술한 압연소재 폭과 두께의 크기가 동일한 압연소재의 평행사변형 압연이 방지될 수 있다. 또한 세 번째 압연기(100c)로부터 압연소재의 선단부가 방출될 때, 압연소재의 비틀림 현상도 방지될 수 있다. 그리고, 도 18a 및 도 18b에 도시된 것과 같이, 두 번째 압연기로부터 방출된 사각의 압연소재가 공형압연이 이루어지면서 압연소재의 모서리부와 압연소재의 폭 중심부간으로 접촉되는 공형롤의 워킹롤 직경(WRG3, WRG)이 유사함으로써 압연소재의 선단부 및 꼬리부의 스크랩 크롭량이 감소될 수 있다.

상기 압연소재 선단부는 세 번째 압연기에 의하여 연속 압연이 이루어지고, 세 번째 압연기 출구 가이드(162c)를 통과하여 네 번째 압연기 입구가이드(161d)의 안내를 받아서 도 19a 및 도 19b에 도시된 것과 같이, 압연소재의 상,하부의 모양이 타원을 이루는 타원 공형압연이 아래와 같이 이루어질 수 있다.

이 경우, 압연소재의 최대 두께와 최대 폭은 대략 83mm x 150mm이고, 압연소재의 상/하부는 대략 반경 323.6mm이며, 상기 압연소재의 측면 두께는 대략 56.5mm로 압연이 이루어질 수 있다 한편, 상기 압연소재의 상/하부 측면은 대략 반경 30mm의 접선호가 형성될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 공형롤 그루브간 롤갭은 대략 19mm로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 사각의 라운드형으로 압연된 압연소재는 네 번째 압연기(100d)에서 타원의 공형압연이 이루어지게 되어, 압연소재의 모서리부와 압연소재의 폭 중심부간으로 접촉되는 공형롤의 워킹롤 반경(WRG5 : 251.3, WRG : 245.3) 차가 대략 6mm 이내로 형성되게 압연될 수 있다. 이와 같은 압연에 의해, 압연소재의 선단부 및 꼬리부의 스크랩 크롭량이 감소하게 될 수 있고, 압연소재는 상기와 같이 타원형태로 모양으로 압여되어 다음 압연기의 라운드형 압연작업성을 용이하게 될 수 있다.

상기 압연소재 선단부는 네 번째 압연기(100d)에 의하여 연속 압연이 이루어지고, 네 번째 압연기(100d)의 출구가이드(162d)를 통과하여, 다섯 번째 압연기(100e)의 입구롤러가이드(161e)의 안내를 받아 다섯 번째 압연기(100e)에 의해 압연소재의 모양이 라운드형상을 이루는 라운드 공형압연이 이루어지게 되고, 이러한 압연과정에 의해 압연소재는 약 직경 ∮100mm의 선재로 생산될 수 있다.

상기 압연소재 선단부는 다섯 번째 압연기(100e)에 의하여 연속 압연이 이루어진 후, 다섯 번째 압연기(100e)의 출구가이드(162e)를 통과하여 크롭쉬어 장치에 의하여 압연소재의 선단부 및 꼬리부 스크랩처리를 한 후 중간 조압연공정에서 통상의 선재압연으로 선재압연이 이루어지게 된다.

한편, 상기 실시예에서는 사이드 가이드(600)가 가열로와 첫 번째 압연기(100a) 사이와 첫 번째 압연기(100a)와 두 번째 압연기(100b) 사이에 배치되는 것을 예로 하여 설명되었으나, 상기 사이드 가이드(600)는 상기 각 압연기(100a,100b,100c,100d,100e) 모두의 유입구 측에 각각 배치될 수도 있다.

상기 설명된 선재의 압연장치 및 압연방법은 각 실시예들에 의해 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1은 일반적인 선재 작업공정을 예시한 도면이다.

도 2는 종래의 선재 조압연 각 압연구간의 단면 형상을 예시한 도면이다.

도 3은 종래의 선재 조압연 공정의 압연롤 형상을 예시한 도면이다.

도 4a는 종래의 선재 조압연공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4b는 종래의 선재 초기압연기 입구가이드와 빌렛트의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4c는 종래의 선재 압연기에 구비되는 가이드에 의해 압연소재가 안내되는 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 종래의 선재 조압연 그루브 압연기를 나타내는 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 종래의 조압연 구간 압연소재의 선단부 및 꼬리부에 발생한 크롭을 나타내는 도면이다.

도 7a 및 도 7b는 종래의 선재 조압연 두 번째 압연기의 공형롤 작업을 예시한 도면이다.

도 8a 및 도 8b는 종래의 조압연 두 번째 압연기에서 방출된 압연소재의 단면형상과 압연소재 측면에서 주름이 발생된 상태는 나타내는 도면이다.

도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 조압연 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선재 조압연 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 및 2차 압연기에 의한 압연상태를 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차 압연기의 공형롤 형상을 예시한 도면이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 4차 압연기의 공형롤 형상을 예시한 도면이다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선재 조압연 공정에 구비되는 사이드 가이드의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 14a 내지 도 14c는 도 13a 및 도 13b에 도시된 사이드 가이드의 작동 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 15a 및 도 15b는 도 13a 및 도 13b에 도시된 사이드 가이드에 의해 압연소재가 교정되는 과정을 나타내는 도면이다.

도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 가이드에 의해 압연소재가 안내되는 작동 상태를 나타내는 도면이다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 및 2차 압연기에 의한 압연과정을 예시한 도면이다.

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차 압연기에 의한 압연과정을 예시한 도면이다.

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 4차 압연기에 의한 압연과정을 예시한 도면이다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 5차 압연기에 의한 압연과정을 예시한 도면이다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치에 의해 압연된 선재의 단부에 발생한 크롭 형태를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

1000 ... 압연장치 100a,100b,100c,100d,100e ... 압연기

101c,101d ... 그루브 110 ... 압연소재

161a,161b,161c,161d,161e,162a,162b,162c,162d,162e ... 가이드

Claims (24)

1. 가열로에서 배출되는 압연소재에 대한 1차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평방향으로 배열된 평롤로 구성되는 1차 압연기와;

   압연소재에 대한 2차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 평롤로 구성되는 2차 압연기와;

   압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 3차 압연기와;

   압연소재에 대한 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 4차 압연기와;

   압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 5차 압연기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 압연기의 평롤은 압연소재의 단면구조가 사각형을 이루는 압연이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 압연기의 평롤은 압연소재의 단면구조가 사각형을 이루는 압연이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 3차 압연기의 공형롤은 압연소재의 단면구조가 라운드가 형성되는 사각형을 이루는 압연이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 4차 압연기의 공형롤은 압연소재의 단면구조가 타원형을 이루는 압연이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 5차 압연기의 공형롤은 압연소재의 단면구조가 원형을 이루는 압연이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 3차 압연기는 소정의 직선부가 형성되고, 상기 직선부 양단에 접선호 및 경사면이 형성되는 박스형 공형롤이 구비되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 4차 압연기는 타원 곡선면이 형성되고, 상기 곡선면 양단에 접선으로 이어지는 접선면이 형성되는 타원형 공형롤이 구비되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 5차 압연기는 라운드 곡선면이 형성되고, 상기 곡선면 양단부가 외부로 돌출되게 형성되는 라운드형 공형롤이 구비되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
10. 가열로에서 배출되는 압연소재에 대한 1차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평방향으로 배열된 평롤로 구성되는 1차 압연기와;

    압연소재에 대한 2차 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 평롤로 구성되는 2차 압연기와;

    압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 3차 압연기와;

    압연소재에 대한 두께 방향의 압연을 수행하도록 수평 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 4차 압연기와;

    압연소재에 대한 폭 방향의 압연을 수행하도록 수직 방향으로 배열된 공형롤로 구성되는 5차 압연기와;

    상기 압연기 중 어느 일 이상의 압연기의 유입구 측에 이동 가능하게 구성되어 압연소재를 압연기의 유입구로 안내하는 사이드 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 가열로와 1차 압연기 사이 및 1차 압연기와 2차 압연기 사이에 이동 가능하게 구성되어 압연소재를 압연기의 유입구로 안내하는 사이드 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 1차 압연기 및 2차 압연기의 배출구 측에는 배출되는 압연소재가 다음 압연기로 안내되도록 출구가이드가 더 구비되고, 상기 출구 가이드와 2차 압연기 사이에 이동 가능하게 구성되어 압연소재를 압연기의 유입구로 안내하는 사이드 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 가이드는 압연소재의 중심이 패스라인과 일치하도록 안내되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 가이드는 압연소재가 뒤틀리지 않도록 고정되어 압연기의 유입측으로 안내되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 가이드는 압연소재의 배출속도와 동일하거나 또는 압연소재의 배출속도보다 빠른 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
16. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 가이드는 압연소재의 배출 측에 검출부가 더 구비되어 압연소재의 배출을 감지하는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
17. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 가이드는

    가이드 레일과;

    상기 가이드 레일을 따라 왕복운동 가능하게 장착되는 이송부와;

    상기 이송부가 왕복운동을 하도록 작동력을 제공하는 구동부와;

    상기 이송부에 장착되어 이송부의 이동방향과 수직한 방향으로 왕복운동 가능하게 구비되는 가이드와;

    상기 가이드가 왕복운동을 하도록 작동력을 제공하는 가이드 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 압연장치.
18. 제 10 항에 있어서, 상기 4차 압연기의 전후에 압연소재의 안내를 위해 가이드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 압연장치.
19. 제 10 항에 있어서, 상기 5차 압연기의 전후에 압연소재의 안내를 위해 가이드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 압연장치.
20. 가열로에서 배출되는 압연소재에 대하여 1차 두께 방향으로 평롤에 의한 압연을 수행하는 단계와;

    상기 1차 압연된 압연소재에 대하여 2차 두께 방향으로 평롤에 의한 압연을 수행하는 단계와;

    상기 2차 압연된 압연소재에 대하여 폭 방향으로 공형롤에 의한 압연을 수행하는 단계와;

    상기 3차 압연된 압연소재에 대하여 두께 방향으로 공형롤에 의한 압연을 수행하는 단계와;

    상기 4차 압연된 압연소재에 대하여 폭 방향으로 공형롤에 의한 압연을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선재의 압연방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 1차 및 2차 압연단계는 상기 압연소재를 사각형의 단면구조를 갖도록 압연하는 것을 특징으로 하는 선재의 압연방법.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 3차 압연단계는 상기 압연소재를 라운드가 형성되는 사각형의 단면구조를 갖도록 압연하는 것을 특징으로 하는 선재의 압연방법.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 4차 압연단계는 상기 압연소재를 타원형의 단면구조를 갖도록 압연하는 것을 특징으로 하는 선재의 압연방법.
24. 제 20 항에 있어서, 상기 5차 압연단계는 상기 압연소재를 원형의 단면구조를 갖도록 압연하는 것을 특징으로 하는 선재의 압연방법.

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