KR20090114361A - 연장형 강제 제품의 열처리 방법 - Google Patents

연장형 강제 제품의 열처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 예컨대 로드, 파이프, 가공물 등과 같은 연장형 강제 제품이 이동하는 동안 이들 제품을 열처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, DFI 버너(6 내지 11, 16 내지 20)[이때, "DFI"는 "직접 화염 충돌식(direct flame impingement)"의 약어임]에 의해 상기 제품(13, 14, 33, 34, 35)이 가열되도록 되어 있고 상기 버너는 하나의 세트의 버너[(6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20)]가 상기 제품의 둘레를 실질적으로 담당하도록 배치되는 것을 특징으로 하며, 버너의 화염이 실질적으로 위치하는 소정 평면에 수직인 방향으로 상기 제품을 운반하는 장치(2 내지 4, 13)에 상기 버너가 통합되도록 위치하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

연장형 강제 제품의 열처리 방법{METHOD FOR THE HEAT TREATMENT OF EXTENDED STEEL PRODUCTS}
본 발명은 연장형 강제 제품의 열처리 방법에 관한 것이다.
강제 제품의 처리 도중에 재료의 기계적 특성, 야금 특성 및 표면의 화학적 특성이 변경된다. 추후의 사용 및/또는 처리 이전에 이들 특성을 변경시킬 필요가 있을 수 있다. 재료의 특성을 변경시키는 한 가지 방법은 가열 후에 냉각하는 것이다.
가공물을 로드, 와이어 또는 튜브로 압연하기 위해 소정 재료의 처리에 앞서 상기 재료를 처리 온도, 예컨대 1150 ℃로 가열한다. 상기 재료는 처리 작업 이후에 냉각대(cooling bed) 또는 유사물 상에서 냉각된다. 가열 처리를 행할 수 있도록 하기 위해 재료에 가해지는 열은, 때때로 열 교환기를 통해 회수되지만 대부분의 경우에는 소실된다.
저온 처리를 겪도록 되어 있는 유형의 재료는, 저온 처리에 적절한 재료 특성을 획득하기 위해 대부분의 경우에 열처리되어야만 한다. 이러한 열처리 동안 소정의 유지 온도까지 가능한 신속하게 재료를 가열하며, 이 재료는 후속하여 실온까지의 저속 냉각 또는 제어된 냉각을 겪게 되거나, 실온까지의 후속 냉각과 함께 반복되는 냉각과 가열, 즉 주기적인 열처리를 겪을 수 있다.
열처리를 행하게 되어 있는 이들 경우에 있어서, 가열 처리를 바로 뒤따르는 공정으로서, 가열 처리 단계 이후에 남아있는 열을 이용하여 온도를 신속하게 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
제품의 압연 도중에 한 가지 문제는, 연장형 제품이 항상 제품의 전체 길이를 따라 균일한 온도를 갖지 않는다는 점이다. 예컨대 제품의 단부는, 제품의 나머지의 온도와는 다른 온도를 가질 수 있다. 이는 압연 도중에 제품에 영향을 미친다. 따라서, 예컨대 제품의 단부를 신속하게 가열할 수 있어야 할 필요가 있다.
두 번째 문제는, 압연 이후에 종종 제품을 예컨대 720 ℃보다 낮은 온도로 냉각하게 되어 재료의 표면이 변하되므로, 이후에 재결정화를 달성하기 위해 재료의 표면을 가열하게 된다는 점이다. 재료의 내부 열은 이에 충분하지 않다. 따라서, 이때 표면을 신속하게 가열하는 것이 바람직하며, 이에 따라 재료의 내부 열은 보존될 수 있다.
본 방법은 전술한 문제를 해결하고 연장형 제품의 온도를 신속하게 높이는 효율적인 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명은 로드, 튜브, 가공물 등과 같은 연장형 강제 제품이 이동하는 동안 이들 제품을 열처리하는 방법에 관한 것이며, DFI 버너[이때, "DFI"는 "직접 화염 충돌식(direct flame impingement)"의 약어임]에 의해 상기 제품이 가열되도록 되어 있고 상기 버너는 하나의 세트의 버너가 상기 제품의 둘레를 실질적으로 담당하도록 배치되는 것을 특징으로 하며, 버너의 화염이 실질적으로 위치하는 소정 평면에 수직인 방향으로 상기 제품을 운반하는 장치에 상기 버너가 통합되도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
첨부 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 부분적으로 참고하여 이후에 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 세 쌍의 롤러를 갖춘 압연 라인을 도시하고 있다.
도 2는 롤러 밴드의 일부를 도시하고 있다.
도 3은 블록 선도를 도시하고 있다.
도 4 내지 도 6은 다양한 제품의 단면을 도시하고 있다.
본 발명은 로드, 파이프, 가공물 등과 같은 연장형 강제 제품의 열처리 방법에 관한 것이다. "열처리"라는 용어는 통상적인 열처리를 가리키기 위해 사용되며, 제품의 온도를 높이거나 조절하기 위한 제품의 가열을 가리키기 위해서도 또한 사용된다.
이러한 열처리는 제품의 이동 중에 행해진다.
본 발명에 따르면, 상기 제품은 DFI 버너[이때, "DFI"는 "직접 화염 충돌식(direct flame impingement)"의 약어임]에 의해 가열되도록 되어 있으며, 상기 버너는 하나의 세트의 버너가 상기 제품의 둘레를 실질적으로 담당하도록 배치되어 있다. 또한, 버너의 화염이 실질적으로 위치하는 소정 평면에 수직인 방향으로 상 기 제품을 운반하는 장치에 상기 버너가 통합되도록 되어 있다.
한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 버너의 연료는 액상 또는 기상으로 되어 있으며, 산화제는 적어도 80 체적%의 산소 가스를 함유하는 소정 가스이다.
도 1은 세 쌍의 롤러(2, 3, 4)를 포함하는 압연 라인(1)을 도시하고 있다. 롤러의 쌍은 역전될 수 있다. 소정 장치(4, 5)가 롤러의 쌍 사이에 배치되며, 이러한 장치는 각각 3개 세트의 버너(6, 7, 8, 9, 10, 11)를 구비한다. 따라서, 제품(12)은, 압연 라인을 통해 운반될 때, 1개, 2개 또는 그 이상의 세트의 버너에 의해 가열될 수 있다. 예를 들면, 제품의 전방부 및 후방부 중 적어도 하나, 혹은 전체 제품을 필요에 따라 가열할 수 있다.
예컨대 압연에 의해 재료를 가열 처리할 수 있도록 가해지는 열은, 직접적인 열처리 도중에 나머지 열이 보존된다는 점에서 최적으로 사용된다.
도 2는 제품(14)의 운반을 위한 롤러 밴드(13)의 단면을 도시하고 있다. 롤러 밴드는 통상적인 방식으로 다수의 피동 롤러(15)를 포함한다. 복수의 세트의 버너(16 내지 20)는 전체 제품(14) 또는 제품의 일부를 가열하기 위해 롤러(15) 사이에 배치된다.
도 4 내지 6은 복수의 세트의 버너 및 다양한 제품의 단면을 도시하고 있다. 예컨대 4개의 버너(28 내지 31)가 각 세트의 버너에 배치되어 있다. 이들 버너는 적절한 프레임(32)에 의해 지지된다. 도면에서 도면부호 33은 직사각형 가공물을 가리키며, 도면부호 34는 파이프를 가리키고, 도면부호 35는 로드를 가리킨다.
DFI 버너를 구비한 복수의 세트의 버너는 적은 공간을 필요로 하며 롤러 밴 드 내에 쉽게 제작될 수 있다. 이러한 방식으로 컴팩트하고 효율적인 가열 처리를 행하게 된다.
또한, 재료 내의 열을 유지하기 위해 매우 적은 전력이 요구되기 때문에, 유지용 노를 비교적 작게 제작할 수 있다.
한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 온도 센서(21 내지 24, 25, 26)는 제품의 운반 경로를 따라 위치하며, 이러한 센서는 온도 센서를 지나는 제품의 온도를 측정하도록 되어 있다.
바람직한 제2 실시예에 따르면, 제어 회로(27)는 각각의 세트의 버너를 위해 이용 가능하며, 이러한 제어 회로는 하나 이상의 온도 센서에 의해 측정된 제품의 온도에 따라 버너를 제어하도록 되어 있다. 이는, 복수의 세트의 버너(9, 10, 11) 및 온도 센서(23, 24)와 관련하여 도 3에 도시되어 있다.
온도 센서는 임의의 적절한 유형일 수 있으며, 이때 적절한 센서는 적외선(IR) 센서일 수 있다.
예를 들면, 강제 재료 형태의 제품은 열간 압연 공정 이후에 롤러 밴드(13)로 이동될 수 있다. 열간 압연 공정의 열을 이용하며, 재료의 온도는, 직접적으로 재료를 가열하는 복수의 세트의 버너를 지나는 제품 전반에 걸쳐 유지 온도까지 상승된다. 일단 유지 온도에 도달하면, 재료는 유지용 노로 들어가는데, 유지용 노에서 상기 재료에 대한 프로토콜에서 규정된 바와 같이 상기 재료를 유지하고 냉각하도록 할 수 있다.
상기 재료는 적절하면서도 주기적인 가열을 통해 정확한 재료 특성을 달성할 수 있다. 이러한 경우에 있어서 상기 재료는 복수의 세트의 버너에 의해 냉각대 온도로부터 제1 유지 온도까지 가열되며, 요구되는 온도까지 냉각되고, 복수의 세트의 버너에 의해 제2 유지 온도까지 신속하게 가열되며, 냉각되는 등에 의해 최종적으로는 프로토콜에서 규정된 바와 같이 실온까지 냉각된다.
냉각대 상에서의 냉각 및 다발인 경우의 통상적인 저속 가열을 피할 수 있기 때문에, 산화물 스케일의 형성 및 탈탄화 양자 모두는 현저하게 줄어들게 되고, 이에 따라 수득율 및 품질이 개선된다.
연장형 강제 표면의 둘레를 따라 가해지는 에너지의 균일한 분포는, 다수의 세트의 버너에 걸쳐 재료를 통과시킴으로써 보장된다. 가열은 신속하며, 각각의 연장형 제품은 요즘 사용되는 방법과 달리 개별적으로 열처리되는데, 요즘 사용되는 방법에서는 전체가 다발로 열처리되며 이는 재료가 다발 내에서 위치하는 지점에 따라 재료의 특성에 있어서 차이를 유발한다.
다발로 된 재료를 간단하고 균일하게 열처리할 수 있도록 하기 위해서는 재료를 균일한 여러 개의 길이로 나누어야만 하는 현재의 열처리 방법을 이용하는 경우가 매우 빈번하다. 직접 가열을 이용하면, 유지용 노에서의 가열에 의해 다양한 길이의 재료의 혼합물을 처리할 수 있음이 보장된다. 이에 따라 압연 공정에서뿐만 아니라 후속 공정에서도 수득율이 높아지게 된다.
앞서 다수의 실시예를 설명하였다. 그러나, 제품에 대한 버너의 위치 및 온도 센서의 위치에 따라 버너의 개수를 변경할 수 있음은 당업자에게 명확하다.
따라서, 본 발명은 전술한 실시예로 한정되지 않음을 알 수 있으며, 첨부된 특허청구범위에 의해 규정되는 구성에 속하는 한 변경될 수 있다.

Claims (8)

  1. 예컨대 로드, 파이프, 가공물 등과 같은 연장형 강제 제품이 이동하는 동안 이들 제품을 열처리하는 방법으로서,
    DFI 버너(6 내지 11, 16 내지 20)[이때, "DFI"는 "직접 화염 충돌식(direct flame impingement)"의 약어임]에 의해 상기 제품(13, 14, 33, 34, 35)이 가열되도록 되어 있고 상기 버너는 하나의 세트의 버너[(6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20)]가 상기 제품의 둘레를 실질적으로 담당하도록 배치되며, 버너의 화염이 실질적으로 위치하는 소정 평면에 수직인 방향으로 상기 제품을 운반하는 장치(2 내지 4, 13)에 상기 버너가 통합되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제품을 운반하기 위해 배치되는 상기 장치(2 내지 4, 13)를 따라 2개 이상의 세트의 버너[(6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20)]가 배치되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 세트의 버너(6, 7, 8, 9, 10, 11)가 압연 라인을 따라 2개의 압연 스테이션 사이에 배치되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 하나의 세트의 버너(16, 17, 18, 19, 20)는 롤러 밴드(13)를 따라 이웃하는 2개의 롤러(15) 사이에 배치되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 버너는 제품의 길이를 따라 다양한 수준으로 상기 재료를 가열하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 버너의 연료는 액상 또는 기상이며, 적어도 80 체적%의 산소 가스를 함유하는 가스가 산화제가 되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제품의 운반 경로를 따라 위치하는 온도 센서(21 내지 26)는 온도 센서를 지나는 제품의 온도를 판독하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 세트의 버너[(6, 7, 8, 9, 10, 11), (16, 17, 18, 19, 20)]를 위한 제어 회로(27)가 존재하며, 이 제어 회로는 하나 이상의 온도 센서(21 내지 26)가 측정한 제품의 온도에 따라 버너를 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연장형 강제 제품의 열처리 방법.
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