KR20100034950A - 열간압연 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

열간압연 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

열간압연 시스템 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 가열된 소재를 조압연하는 조압연부; 이 조압연부에서 압연된 소재를 권취하는 권취부; 및 이 권취부에 의해 권취되었다가 풀려나오는 소재를 사상압연하는 사상압연부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 사상압연부에 인입되는 소재의 과냉각을 방지하여 사상압연이 정상적으로 수행될 수 있도록 함으로써 제품의 불량률을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 권취 속도를 점점 가속하면서 소재를 권취함으로써 권취되는 소재의 두께에 편차가 발생하는 현상을 억제한다.
열간압연, 조압연, 사상압연

Description

열간압연 시스템 및 그 제어방법{HOT ROLLING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 열간압연 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강괴 또는 강편과 같은 소재를 압연하는 열간압연 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 압연이라 함은 강괴 또는 강편과 같은 소재를 회전하는 2개의 롤 사이를 통과시키고 롤의 간격을 점차 좁히면서 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 형성하여 소정의 폭과 두께를 갖는 제품을 생산하는 것을 가리킨다.
압연은 열간압연과 냉간압연으로 구분되며, 이 중 열간압연 공정은 소재인 빌레트(Billet)를 가열, 압연, 냉각, 권취, 정정의 단계를 거쳐 5㎜ 내지 42㎜의 직경을 갖는 코일(Coil) 형으로 생산하는 공정을 가리킨다.
이러한 열간압연 공정은 조압연과 사상압연으로 구분된다. 조압연은 소재에 많은 압하력을 가하여 단면적을 크게 축소시키는 구간이며, 사상압연은 조압연을 거친 소재를 적은 압하력으로 원하는 치수와 형상으로 만드는 과정이다.
이러한 열간압연 공정은 가열로에서 소재를 1180℃이상의 고온으로 가열하여 1차적인 압연을 행하는 조압연 공정을 거쳐서 2차적인 최종 압연을 수행하는 사상압연 공정을 거친 후에 권취공정에서 마무리하게 된다.
종래 열간압연 공정에 따르면, 조압연 공정을 마친 소재가 사상압연 공정에 투입되는 사이에 과냉각되고, 이에 따라 사상압연 공정에서 압연이 제대로 이루어지지 못하게 됨으로써, 제품의 불량률이 높아지는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 소재의 과냉각을 방지하여 제품의 불량률을 감소시킬 수 있도록 구조를 개선한 열간압연 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 열간압연 시스템은: 가열된 소재를 조압연하는 조압연부; 상기 조압연부에서 압연된 상기 소재를 권취하는 권취부; 및 상기 권취부에 의해 권취되었다가 풀려나오는 상기 소재를 사상압연하는 사상압연부를 포함한다.
여기서, 상기 권취부의 권취 속도는, 제1속도에서 상기 제1속도보다 빠른 제2속도로 변화되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 권취부의 권취 속도는, 상기 제1속도에서 상기 제2속도로 점차 가속되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 열간압연 시스템의 제어방법은: 가열된 소재를 조압연하는 단계; 조압연된 상기 소재를 권취하는 단계; 및 권취된 상기 소재를 사상압연하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 소재를 권취하는 단계는, 상기 소재를 제1속도로 권취하는 단계; 및 상기 소재를 제2속도로 권취하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소재를 권취하는 단계는, 상기 소재를 제1속도에서 제2속도로 점차 가속하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1속도는, 160 내지 200 RPM 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2속도는, 220 내지 260 RPM 인 것이 바람직하다.
본 발명의 열간압연 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 조압연부에서 압연된 소재를 권취부를 통해 권취하였다가 사상압연부에 공급함으로써, 사상압연부에 인입되는 소재의 과냉각을 방지하여 사상압연이 정상적으로 수행될 수 있도록 하고, 이에 따라 제품의 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 권취 속도를 점점 가속하면서 소재를 권취함으로써, 권취되는 소재의 두께에 편차가 발생하는 현상을 억제한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열간압연 시스템 및 그 제 어방법의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템(100)은 조압연부(110)와, 권치부(120) 및 사상압연부(130)를 포함한다.
조압연부(110)는 주조공정에서 주조된 소재를 일차적으로 압연하는 것으로, 가열된 소재, 즉 가열된 사각단면상의 슬라브(Slab)를 압연하여 사상압연하기 위한 바(Bar) 형태로 형성한다. 이러한 조압연부(110)는 소재를 상,하부 또는 좌,우측에서 압연하는 압연롤을 구비하는 다수의 스탠드(부호생략)를 포함한다.
권취부(120)는 조압연부(110)와 후술할 사상압연부(130) 사이에 배치되며, 조압연부(110)에서 일차적으로 압연된 소재를 권취한다. 이러한 권취부(120)는 소재를 권취하기 위한 코일러(부호생략)를 구비한다.
이와 같은 권취부(120)는 소재를 일정한 속도로 권취할 수도 있고, 권취 속도를 변화시켜가며 권취할 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 권취부(120)는 그 권취 속도를 최초 제1속도에서 이 제1속도보다 빠른 제2속도로 변화시키면서 소재를 권취한다. 이때 권취부(120)의 권취 속도는 제1속도에서 제2속도로 점차 가속되도록 변화됨이 바람직하다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 상기 권취부(120)에 의해 권취된 소재는, 권취부(120)와 사상압연부(130) 사이에 구비되는 홀딩퍼니스(Holding furnace; 10)에 의해 코일 형태로 사상압연기 측으로 이동되며, 이렇게 이동된 코일 형태의 소재는 홀딩퍼니스(10)와 사상압연부(130) 사이에 구비되는 언코일러(20)에 의해 풀어져 사상압연부(130)로 인입된다.
사상압연부(130)는 상기와 같이 권취부(130)에 의해 권취되었다가 풀려나오는 소재를 사상압연한다. 이러한 사상압연부(130)는 조압연부(110)에서 바 형상으로 조압연된 소재를 최종적으로 압연하는 것으로, 조압연된 소재를 목표한 형상과 두께로 압연한다. 이 사상압연부(130)에 의해 최종적으로 압연된 소재는 다운코일러(30)에 의해 코일 형태로 권취되어 제품으로 출하된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2에 도시된 권취 과정을 나타낸 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템의 제어방법에 따른 소재의 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템의 제어방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템의 제어방법에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주조공정에서 주조된 소재는 조압연부(110)에 의해 일차 적으로 바 형상으로 압연된다.(S10).
조압연부(110)에 의해 압연된 소재는 권취부(120)에 의해 권취된다(S20). 이처럼 권취부(120)에 의해 권취된 소재는 롤(Roll) 형상으로 권취되어 그 표면이 서로 밀착된다. 이에 따라 소재는 공기 중에 노출되는 면적이 작아지게 되고, 이에 따른 보온 효과에 의해 냉각 속도가 지연되면서 과냉각이 방지된다.
본 실시예에 따르면, 권취부(120)는 그 권취 속도를 변화시켜가며 소재를 권취한다. 즉 권취부(120)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 처음에는 소재를 제1속도(a)로 권취하고(S22), 그 권취 속도를 점차 가속하되, 권취 속도가 제2속도(a')에 도달하기까지 가속한다(S24). 그리고 권취가 완료될 때의 권취 속도는 제2속도(a')가 된다(S26).
여기서, 조압연부(110)에 의해 압연되어 권취부(120)에 인입되는 소재가 74m의 길이, 35㎜의 두께를 가지며, 선단이 권취부(120)에 인입될 때의 소재의 온도가 1020℃(b) 정도라고 가정하면, 상기 제1속도(a)는 160 내지 200 RPM, 바람직하게는 180 RPM 정도로 조절되며, 제2속도(a')는 220 내지 260 RPM, 바람직하게는 240 RPM 정도로 조절된다.
즉, 본 실시예에 따르면, 권취부(120)는 최초 180 RPM의 속도로 소재를 권취하기 시작하며, 권취 속도가 240 RPM에 도달할 때까지 권취 속도를 점점 가속하면서 소재를 권취한다.
이에 따라 권취부(120)에 권취되는 소재는 선단과 후단 간의 두께 편차 없이 균일한 두께(c)로 권취된다. 본 실시예에 따르면 소재가 권취부(120)에 완전히 권 취되는데는 대략 30 내지 40초 정도의 시간이 소요된다. 소재가 권취되는 동안 아직 권취되지 않은 부분이 점점 냉각되면서 권취가 완료되는 시점에서 소재 후단의 온도는 대략 980℃(b')까지 냉각되므로, 소재의 선단과 후단 간에는 온도 편차가 발생된다.
본 실시예의 권취부(120)는, 상기한 바와 같이 권취 속도를 점점 가속하면서 소재를 권취함으로써, 소재의 선단에서 후단으로 갈수록 소재에 점점 더 큰 견인력을 제공한다. 소재의 선단과 후단 간에는 온도 편차에 의해 늘어나는 정도에도 편차가 발생하지만, 상기와 같이 권취부(120)가 권취 속도를 점점 가속하면서 소재를 권취함으로써 소재의 선단에서 후단으로 갈수록 소재에 점점 더 큰 견인력을 제공하게 되므로, 소재는 선단과 후단 간의 두께 편차 없이 균일한 두께(c)로 권취되어 사상압연부에 제공될 수 있게 된다.
권취가 완료된 소재는, 홀딩퍼니스(Holding furnace; 10)에 의해 코일 형태로 사상압연기 측으로 이동되며, 이렇게 이동된 코일 형태의 소재는 홀딩퍼니스(10)와 사상압연부(130) 사이에 구비되는 언코일러(20)에 의해 풀어져 사상압연부(130)로 인입되어 사상압연부(130)에서 최종적으로 압연된 후(S30), 다운코일러(30)에 의해 코일 형태로 권취되어 제품으로 출하된다.
상기한 바와 같은 본 실시예의 열간압연 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 조압연부(110)에서 압연된 소재를 권취부(120)를 통해 권취하였다가 사상압연부(130)에 공급함으로써, 사상압연부(130)에 인입되는 소재의 과냉각을 방지하여 사상압연이 정상적으로 수행될 수 있도록 하고, 이에 따라 제품의 불량률을 감소시 키는 장점이 있다.
또한, 본 실시예의 열간압연 시스템 및 그 제어방법은, 권취 속도를 점점 가속하면서 소재를 권취함으로써, 권취되는 소재의 두께에 편차가 발생하는 현상을 억제하는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 권취 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간압연 시스템의 제어방법에 따른 소재의 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 열간압연 시스템 110 : 조압연부
120 : 권취부 130 : 사상압연부

Claims (8)

  1. 가열된 소재를 조압연하는 조압연부;
    상기 조압연부에서 압연된 상기 소재를 권취하는 권취부; 및
    상기 권취부에 의해 권취되었다가 풀려나오는 상기 소재를 사상압연하는 사상압연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권취부의 권취 속도는, 제1속도에서 상기 제1속도보다 빠른 제2속도로 변화되는 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 권취부의 권취 속도는, 상기 제1속도에서 상기 제2속도로 점차 가속되는 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템.
  4. 가열된 소재를 조압연하는 단계;
    조압연된 상기 소재를 권취하는 단계; 및
    권취된 상기 소재를 사상압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 소재를 권취하는 단계는,
    상기 소재를 제1속도로 권취하는 단계; 및
    상기 소재를 제2속도로 권취하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 소재를 권취하는 단계는,
    상기 소재를 제1속도에서 제2속도로 점차 가속하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템의 제어방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1속도는, 160 내지 200 RPM 인 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템의 제어방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2속도는, 220 내지 260 RPM 인 것을 특징으로 하는 열간압연 시스템의 제어방법.
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