KR20110130985A - 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편 - Google Patents

에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 관한 것으로서, 사각 단면을 가지고 각 모서리마다 챔퍼부가 구비되고, 챔퍼부의 형상 및 크기는 주편의 단면 크기 또는 주편의 폭 가공 정도에 비례하여 결정되며, 폭 압연과정에서의 빌드업(build-up) 발생을 완화하고 에지 크랙(edge crack)으로 인한 결함을 방지할 수 있다.

Description

에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편{CONTINUOUS SLAB HAVING EDGE SHAPE FOR PREVENTING EDGE CRACK}
본 발명은 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 관한 것으로, 주편의 형상을 제어하여 주편 에지의 크랙을 방지할 수 있는 연주 주편 모서리 형상 구조에 관한 기술이다.
일반적인 열연 강판의 제조공정은 두꺼운 슬라브를 고온에서 재가열하고, 원하는 제품으로 두께를 가공하기 위한 조압연과 사상압연 공정을 포함하여 이루어진다.
이때, 제품의 두께에 대한 요구 이외에도 제품의 폭에 대한 요구도 따른다.
이러한 열연 강판의 폭 사이즈는 연주단계에서의 슬라브 폭으로 결정이 되는데, 슬라브 폭을 수많은 제품의 사이즈에 맞추어 제작한다는 것은 불가능하며, 물류 관리 차원에서도 상당히 비효율적인 방법이다.
따라서 강종과 폭 너비에 따라 슬라브를 그룹으로 분리하고, 조압연 전 단계에서 제품의 사이즈에 만족하는 너비로 폭 가공을 실시하는 것이 일반적이다.
본 발명의 목적은 주편의 단면 형상을 최적 설계하여 주편 에지(edge)에서 발생 가능한 크랙(crack) 현상을 방지할 수 있는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 제공함에 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 사각 단면을 가지며 각 모서리마다 챔퍼부가 구비되고, 상기 챔퍼부의 형상 및 크기는, 상기 주편의 단면 크기 또는 상기 주편의 폭 가공 정도에 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 제공한다.
이때, 상기 챔퍼부의 형상 및 크기는, 상기 사각 단면의 가로 변을 따라, 상기 각 모서리에서 상기 챔퍼부까지의 가로 길이 값으로 정해지는 수평 변위량(ΔH)과, 상기 사각 단면의 세로 변을 따라, 상기 각 모서리에서 상기 챔퍼부까지의 세로 길이 값으로 정해지는 수직 변위량 (ΔH)에 의해 정해질 수 있다 .
그리고 상기 수평 변위량(ΔW)과 상기 수직 변위량(ΔH)은 동일 크기로 이루어질 수 있는데, 바람직한 상기 수평 변위량(ΔW) 및 상기 수직 변위량(ΔH)의 크기는, 각각 15mm, 30mm, 45mm 및 60mm 중 어느 하나인 것이 좋다.
또한, 상기 수평 변위량(ΔW)과 상기 수직 변위량(ΔH)은 서로 다른 크기로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 수평 변위량(ΔW)은, 상기 단면의 가로 변 길이에 비해 0.010 ~ 0.045배의 크기를 가질 수 있으며, 상기 수직 변위량(ΔH)은, 상기 단면의 세로 변 길이에 비해 0.065 ~ 0.270배의 크기를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 또 하나의 사상에 따르면, 사각 단면을 가지며 각 모서리마다 라운드부가 구비되고, 상기 라운드부의 형상 및 크기는, 상기 주편의 단면 크기 또는 상기 주편의 폭 가공 정도에 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 제공한다.
이때, 상기 라운드부는, 일정 곡률반경(R)을 갖는 원호 형상일 수 있다.
본 발명인 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 따르면, 폭 압연과정에서의 빌드업(build-up) 발생을 완화하고, 이로 인한 에지크랙 결함을 예방함과 동시에, 직사각형 단면 형상을 갖는 주편의 열손실량을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명인 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 따르면, 기존 에지크랙을 방지하기 위해 폭 압연량을 제어하는 공정을 생략함으로써, 제철 시스템의 물류 관리를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 단면 형상을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 실제 적용 가능한 치수를 기입한 도면,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 효과를 입증할 수 있는 그래프,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 단면 형상을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이러한 도 1은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징되는 부분만을 분명하게 명시한 것으로, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1을 참조하면, 도시된 연주 주편(S, 이하 '주편'이라 함)은 사각 단면(D) 형상에서 각 모서리(110)마다 일정한 챔퍼부(120)가 형성되는 모습으로 성형되어 이루어진다.
주편(S)의 사각 단면(D) 형상은 도시된 바와 같이, 주편(S)의 폭 방향으로 상, 하 변이 좌, 우 변에 비해 길게 형성된 직사각형 형태로 이루어진다.
열연강판의 폭 사이즈는 1차적으로 연주 공정에서의 슬라브 폭에 의해 결정이 되는데, 이러한 슬라브 폭을 수많은 제품 사이즈에 맞게 제작하는 것은 불가능하며, 물류 관리 차원에서도 상당히 비효율적인 작업이다.
따라서 강종과 폭 너비에 따라 슬라브를 그룹으로 분리하고, 조압연 전 단계에서 2차적으로 제품의 사이즈에 만족하는 너비로 폭 가공을 실시한다.
이러한 공정 과정 중, 특히 디스케일링(descaling) 공정 또는 폭 압연 중에 있어, 열연 강판에 에지 크랙(edge crack)이 발생되기도 한다.
기존에는 이러한 에지 크랙을 방지하기 위하여, 폭 압연량을 제어하는 방식이 이용되었으나, 본 발명에서는 직사각형 단면(D) 형상의 각 모서리(110)에 일정한 챔퍼부(120)가 형성되도록, 네 개의 각 모서리(110)를 따낸 형태의 구조를 이용할 수 있다.
이때, 주편(S)의 사각 단면(D) 상에서, 각 모서리(110)를 따낸 절개선이 바로 본 발명의 챔퍼부(120)가 되는 것이다.
이러한 챔퍼부(120)의 형상 및 크기는 주편(S)의 단면(D) 크기 또는 주편(S)의 폭 가공 정도에 비례하여 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도시된 단면(D) 형상을 통해 상기 챔퍼부(120)의 모습과, 각 모서리(110)의 모습을 확인할 수 있다.
앞서 간략하게나마 언급한 바와 같이, 이러한 챔퍼부(120)의 형상 및 크기는 주편(S)의 단면(D) 크기 또는 주편(S)의 폭 가공 정도에 비례하여 달리 적용될 수 있다.
이때, 상기 챔퍼부(120)를 결정하는 중요한 변수로서, 본 발명에서는 수평 변위량(ΔW)과, 수직 변위량 (ΔH)을 들 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 수평 변위량(ΔW)은 상기 사각 단면(D)의 가로 변을 따라, 상기 각 모서리(110)에서 상기 챔퍼부(120)까지 이어진 가로 길이의 값에 의해 정해진다.
그리고 상기 수직 변위량(ΔH)은 상기 사각 단면(D)의 세로 변을 따라, 상기 각 모서리(110)에서 상기 챔퍼부(120)까지 이어진 세로 길이 값에 의해 정해진다.
이러한 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량 (ΔH)의 크기 조절에 따라 상기 챔퍼부(120)의 형상 및 크기가 결정될 수 있는 것이다.
바람직한 실시예로서, 도 2에 도시된 이러한 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)은 동일한 크기로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 실제 적용 가능한 치수를 기입한 도면이다.
도시된 바에 따르면, 본 실시예의 연주 주편 모서리 형상 구조는 앞서 설명된 내용대로, 주편(S)의 폭 방향으로 단면상에서, 상, 하 변이 1350mm이며, 좌, 우 변이 225mm로서, 양측으로 길게 형성된 직사각형 단면을 이루는 모습을 확인할 수 있다.
이때, 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)은 각각 30mm로서, 서로 같은 크기를 갖는 형태로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 효과를 입증할 수 있는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 연주 주편 모서리 가공량 및 폭 압연량에 따른 에지 크랙 발생량에 대한 연관성을 그래프를 통해 확인할 수 있다.
본 그래프에서의 X축은 폭 압연량을 나타내고, Y축은 에지크랙 발생량을 나타내며, 앞서 설명한 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량 (ΔH)을 15mm, 30mm, 45mm 및 60mm로 각각 달리 적용하면서, 테스트해본 결과도이다.
여기서, 상기 테스트에 사용된 주편은, 그 사이즈가 앞서 도 3에 도시된 것과 동일하게 상, 하 변이 1350mm, 좌, 우변이 225mm와 동일하며, 다만 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)을 15mm, 30mm, 45mm 및 60mm로 각각 달리 적용하였다.
그리고 상기 테스트에 사용된 주편은, 탄소(C)가 0.00740 중량% 이하, 규소(Si)가 0.02 중량%, 망간(Mn)이 0.1 중량%, 인(P)이 0.02 중량%, 황(S)이 0.01 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 원소들로 조성된 극저탄소강이 이용되었다.
도 4의 그래프를 통해 확인할 수 있는 사실은, 먼저, 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)의 크기, 즉 모서리 가공량이 클수록 에지 크랙 발생량이 줄어든다는 사실이다.
즉, 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)이 60mm, 45mm, 30mm, 15mm 순서로 에지 크랙의 발생 빈도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
다만, 이 사실을 토대로, 모서리 가공량을 계속적으로 키울 수는 없으므로, 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)의 선정에는 주의를 요하는 것이 바람직하다.
그 다음으로, 폭 압연량이 클수록 에지 크랙의 발생 빈도는 높아진다는 사실이다.
즉, 폭 압연량이 클수록 에지 크랙의 발생 빈도는 높아지므로, 폭 압연량에 대응하여, 상기 수평 변위량(ΔW) 및 상기 수직 변위량(ΔH)을 효과적으로 선정하는 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참조하면, 앞서 설명한 바와 달리, 이러한 수평 변위량(ΔW) 및 수직 변위량(ΔH)의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다.
이때, 수평 변위량(ΔW)은 주편(S)의 단면(D)의 가로 변 길이에 비해 0.010 ~ 0.045배의 크기로 이루어질 수 있으며, 수직 변위량(ΔH)은 주편(S)의 단면(D)의 세로 변 길이에 비해 0.065 ~ 0.270 배의 크기로 이루어질 수 있다.
만일 상기 수평 변위량(ΔW)이 상기 가로변 길이에 비해 0.010배미만의 크기를 가지면, 본 발명이 목적한 에지 크랙 방지 효과가 확실히 나타나지 않으며, 이와 반대로, 상기 수평 변위량(ΔW)이 상기 가로변 길이에 비해 0.045배를 초과하는 크기를 가지면, 소재 부족 현상이 발생될 수 있다.
따라서 수평 변위량(ΔW)은 주편(S)의 단면(D)의 가로 변 길이에 비해 0.010 ~ 0.045배의 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 동일한 이유로서, 상기 수직 변위량(ΔH) 역시 주편(S)의 단면(D)의 세로 변 길이에 비해 0.065 ~ 0.270배의 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도시된 연주 주편 모서리 형상 구조는 주편(S)의 사각 단면(D) 형상에서 각 모서리(110)마다 일정한 라운드부(120′)가 형성되는 모습을 확인할 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 4를 통해 살펴본 구조와 달리, 도시된 연주 주편(S)에는 전술된 챔퍼부(도 1의 120) 대신 라운드부(120′)가 형성된다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하여, 도시된 라운드부(120′)는 일정 곡률반경(R)을 갖는 원호 형태로서, 기존 직각의 모서리(110)가 생략되어 있는 모습을 확인할 수 있다.
상술된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편은, 주편의 모서리 형상을 제어하여 온도 감소에 의한 상변화와, 이에 따른 정상부와 상(phase) 계면 상에서 발생하는 에지 크랙의 발생을 방지한다. 그리고 폭 가공 시의 에지 크랙 발생을 방지한다.
이러한 본 발명에 따른 모서리 형상 구조를 가질 경우, 모서리의 빌드업(build-up)을 완화하여, 빌드업에 의한 에지 크랙 결함을 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편에 대하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S : 주편
110 : 모서리
120 : 챔퍼부
120′ : 라운드부

Claims (9)

  1. 사각 단면을 가지며 모서리마다 챔퍼부가 구비되고,
    상기 챔퍼부의 형상 및 크기는,
    주편의 단면 크기 또는 주편의 폭 가공 정도에 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔퍼부의 형상 및 크기는,
    상기 사각 단면의 가로 변을 따라, 상기 각 모서리에서 상기 챔퍼부까지의 가로 길이 값으로 정해지는 수평 변위량(ΔW)과,
    상기 사각 단면의 세로 변을 따라, 상기 각 모서리에서 상기 챔퍼부까지의 세로 길이 값으로 정해지는 수직 변위량(ΔH)에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수평 변위량(ΔW)과 상기 수직 변위량(ΔH)은,
    서로 같은 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수평 변위량(ΔW) 및 상기 수직 변위량(ΔH)의 크기는,
    각각 15mm, 30mm, 45mm 및 60mm 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 수평 변위량(ΔW)과 상기 수직 변위량(ΔH)은,
    서로 다른 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 수평 변위량(ΔW)은,
    상기 단면의 가로 변 길이에 비해 0.010 ~ 0.045배 인 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 수직 변위량(ΔH)은,
    상기 단면의 세로 변 길이에 비해 0.065 ~ 0.270배 인 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  8. 사각 단면을 가지며 각 모서리마다 라운드부가 구비되고,
    상기 라운드부의 형상 및 크기는,
    주편의 단면 크기 또는 주편의 폭 가공 정도에 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 라운드부는,
    일정 곡률반경(R)을 갖는 원호 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에지 크랙 방지를 위한 모서리 형상을 갖는 연주 주편.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012106537A1 (de) 2011-12-08 2013-06-13 Hyundai Motor Co. Wischervorrichtung für Fahrzeug
CN103831412A (zh) * 2014-02-26 2014-06-04 钢铁研究总院 一种控制中厚板表面边直裂缺陷的生产方法

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