KR20160002238A - 플라즈마 절단부를 포함하는 압연장치 및 이를 이용한 압연판 제조공정 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 후강판 제조시 슬라브의 재가열 이후 이용되는 압연장치로서, 재가열된 슬라브를 사이징 압연하는 사이징 압연기와, 상기 사이징 압연기의 후단에 마련되며, 상기 사이징 압연기로부터 이송되는 슬라브를 가로 방향으로 절단하는 절단기와, 상기 절단기의 후단에 마련되며, 상기 절단기로부터 이송되는 슬라브를 압연하는 2차 압연기를 포함하며, 상기 슬라브는 상기 사이징 압연기, 상기 절단기, 및 상기 2차 압연기를 연속적으로 통과하며, 또한 상기 슬라브는 상기 절단기에서 클램프에 고정된 후 플라즈마 절단되는 것을 특징으로 하는 압연장치를 제공한다.

Description

플라즈마 절단부를 포함하는 압연장치 및 이를 이용한 압연판 제조공정{ROLLING MILL HAVING PLASMA CUTTER AND MANUFACTURING METHOD OF ROLLING PLATE USING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 절단부를 포함하는 압연장치 및 이를 이용한 압연판 제조공정에 관한 것으로, 구체적으로는 후강판의 제조에 있어서 압연공정 중에 플라즈마 절단부를 이용한 길이 방향 절단을 행하는 압연장치 및 이를 이용한 압연판 제조공정에 관한 것이다.

일반적으로 후강판은 연속주조공정으로 제조된 슬라브를 압연공정을 거친 후 냉각 및 교정공정을 통과시켜 만들어진다.

보통 후강판을 제조하기 위해서는 두께 250mm 내지 300mm 정도의 슬라브를 사용하게 되는데, 최종 제품으로서 두께 25mm 이하의 후강판을 얻고자 하는 경우에는, 압연공정을 거치며 슬라브(S)가 길이 방향으로 매우 길어지게 된다. 이 경우 슬라브(S)가 압연장치 자체의 길이보다 길어질 수 있기 때문에, 미리 슬라브(S)를 두께 150mm 정도로 선압연하는 사이징(sizing) 압연을 하게 된다.

이러한 사이징 압연 이후에 슬라브를 가스 절단 또는 기계적 절단의 방법으로 절단한 후에, 이를 다시 재가열하고 2차 압연을 거치게 하여 최종 제품을 제조하게 된다. 이와 같이 종래의 압연공정에서는 2번의 재가열 공정을 거치게 된다.

도 1을 참고하여, 종래의 일반적인 후강판 압연공정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 압연공정 전반에 걸쳐 슬라브(S)는 다수개의 롤러(R)로 이루어진 이송장치를 통해 이동하게 된다.

먼저, 연속주조공정으로 제조된 슬라브(S)는 제1 가열로(100)에서 재가열되며(슬라브 재가열 공정), 재가열된 슬라브(S)는 사이징 압연기(110)로 이송된다.

슬라브(S)는 사이징 압연기(110)에서 1차 압연되며(사이징 압연 공정), 사이징 압연된 슬라브(S)는 냉각기(120)로 이송되어 냉각 공정을 거치게 된다(이송 및 냉각 공정). 냉각기(120)에서 냉각된 슬라브(S)는 절단기(130)에서 기계적으로 절단되며(절단 공정), 절단된 슬라브(S)는 제2 가열로(140)에서 다시 한번 가열된 이후에(슬라브 재가열 공정), 2차 압연기(150)로 이송되어 최종 압연이 이루어지게 된다(2차 압연 공정). 2차 압연을 거친 슬라브(S)는 도시하지는 않았으나, 냉각, 교정 등의 공정을 거쳐 최종 제품(P)으로 제조된다.

여기서, 종래의 절단기의 일례가 도 2에 도시되어 있다(특허문헌1 참조). 도시된 절단기(130)는 상하측에 마련된 한 쌍의 절단기(131a; 131b)를 포함하며, 각각의 절단기(131a; 131b)의 단부에는 착탈가능한 블레이드(132a; 132b)가 결합된다. 절단기(131a; 131b)는 구동부(133a; 133b)에 의해 회전가능하게 구비되며, 이들 구동부(133a; 133b)는 제어부에 의해 정해진 시간에 회전하여 블레이드(132a; 132b)가 맞물리도록 하여 슬라브를 절단하게 된다.

이와 같은 종래의 압연공정에서는, 재가열 공정을 2번 거치게 되어 비용 및 시간의 손실이 컸다. 이는 최종 제품 비용의 증가로 이어져 채산성을 악화시킬 수 있다. 또한, 종래의 절단기로는 양호한 절단 품질을 얻기 어려우며, 특히 단면 형상에 불균형이 생길 수 있었다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제10-2009-0057664호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 재가열 공정 등의 공정수를 줄여 공정비용과 시간을 저감할 수 있으며, 양호한 절단 품질을 얻을 수 있는 압연장치 및 압연방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 후강판 제조시 슬라브의 재가열 이후 이용되는 압연장치로서, 재가열된 슬라브를 사이징 압연하는 사이징 압연기와, 상기 사이징 압연기의 후단에 마련되며, 상기 사이징 압연기로부터 이송되는 슬라브를 가로 방향으로 절단하는 절단기와, 상기 절단기의 후단에 마련되며, 상기 절단기로부터 이송되는 슬라브를 압연하는 2차 압연기를 포함하며, 상기 슬라브는 상기 사이징 압연기, 상기 절단기, 및 상기 2차 압연기를 연속적으로 통과하며, 또한 상기 슬라브는 상기 절단기에서 클램프에 고정된 후 플라즈마 절단되는 것을 특징으로 하는 압연장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 절단기는, 상기 슬라브의 상측에 마련되는 클램프 프레임부와, 상기 클램프 프레임부에 이동가능하게 설치되어 상기 슬라브를 고정시키는 클램프와, 상기 클램프 프레임부로부터 이격되어 상기 슬라브의 상측에 마련되는 프레임부와, 상기 프레임부에 설치되는 플라즈마 절단부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 프레임부는, 상기 슬라브의 외측에서 수직 설치되는 한 쌍의 수직 프레임과, 상기 수직 프레임의 상단을 연결시키는 크로스 거더와, 상기 크로스 거더에 마련되는 레일을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 플라즈마 절단부는, 상기 레일에 수평이동 가능하게 마련되는 캐리지와, 상기 캐리지에 수직이동 가능하게 마련되는 수직이동 스테이지와, 상기 수직이동 스테이지에 마련되는 회전 스테이지와, 상기 회전 스테이지에 회전 가능하게 설치되는 플라즈마 토치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사이징 압연기에서 압연되기 이전의 슬라브의 두께는 250mm 이상이며, 상기 2차 압연기에서 압연된 이후의 슬라브의 두께는 25mm 이하일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예는, 슬라브를 재가열하는 단계와, 재가열된 상기 슬라브를 사이징 압연하는 단계와, 상기 사이징 압연된 슬라브를 가로 방향으로 절단하는 단계와, 상기 절단된 슬라브를 2차 압연하는 단계를 포함하며, 상기 사이징 압연 단계, 상기 절단 단계, 및 상기 2차 압연 단계는 연속적으로 이루어지며, 또한 상기 슬라브는 절단기에서 클램프에 고정된 후 플라즈마 절단되는 것을 특징으로 하는 압연판 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 절단 단계는, 플라즈마 토치를 수평이동하여 상기 슬라브를 절단시키는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사이징 압연 단계 이전의 슬라브의 두께는 250mm 이상이며, 상기 2차 압연 단계 이후의 슬라브의 두께는 25mm 이하일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 종래의 압연공정에 비해 재가열 등의 공정수를 줄여 공정비용과 시간을 할 수 있다. 즉, 슬라브의 사이징 압연이 필요한 경우에 슬라브 재가열 공정을 한번만 시행하고도 사이징 압연과 2차 압연 모두를 연속적으로 수행할 수 있게 되어 제조시간을 크게 줄일 수 있게 된다.

그리고, 플라즈마 절단기를 이용하여 슬라브를 절단하기 때문에 양호한 절단 품질을 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일반적인 후강판의 압연공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 절단기 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압연장치 및 이를 이용한 압연공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 압연장치의 절단기를 상세히 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압연장치 및 이를 이용한 압연공정을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 압연장치의 절단기를 상세히 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연속주조공정을 거쳐 제조된 슬라브(S)는 다수개의 롤러(R)로 이루어진 이송장치에 의해 연속적으로 압연공정을 거치게 된다. 이 압연공정은 슬라브 재가열 공정, 사이징 압연 공정, 절단 공정, 및 2차 압연 공정으로 이루어진다.

슬라브(S)는 먼저 가열로(10)에서 재가열된다(슬라브 재가열 공정). 가열로(10)는 종래 열간 압연공정에서 사용되는 것과 유사한 구조로 이루어질 수 있으며, 가열로(10) 내에서 슬라브(S)는 압연이 용이하게 이루어질 수 있는 온도로 가열된다.

재가열된 슬라브(S)는 사이징 압연기(20)로 이송되어 사이징 압연이 이루어진다(사이징 압연 공정). 사이징 압연기(20)는 복수개의 롤(roll)로 구성될 수 있는데, 예컨대 슬라브(S)의 상하단에 각각 위치하는 워크롤(work roll)과 이 워크롤을 지지하는 백업롤(backup roll)로 이루어질 수 있다.

사이징 압연된 슬라브(S)는 절단기(30)에 의해 절단된다(절단 공정). 이 절단기(30)는 슬라브(S)를 가로방향으로 절단하는 플라즈마 절단기(커터)로서 그 상세한 구성은 후술하기로 한다.

절단된 슬라브(S)는 이후 2차 압연기(40)에 의해 최종 압연이 이루어지게 된다(2차 압연 공정). 2차 압연기(40)의 구조는 사이징 압연기(20)와 마찬가지로 워크롤과 백업롤로 이루어질 수 있다.

2차 압연을 거친 슬라브(S)는 냉각, 교정 등의 공정(미도시)을 거쳐 최종 제품(P)인 후강판으로 제조된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 압연장치는, 후강판 제조시 슬라브(S)의 재가열 이후 이용되는 압연장치로서, 재가열된 슬라브(S)를 사이징 압연하는 사이징 압연기(20)와, 이 사이징 압연기(20)의 후단에 마련되며 사이징 압연기(20)로부터 이송되는 슬라브(S)를 가로 방향으로 절단하는 절단기(30)와, 이 절단기(30)의 후단에 마련되며, 절단기(30)로부터 이송되는 슬라브(S)를 압연하는 2차 압연기(40)를 포함하여 구성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 슬라브(S)는 사이징 압연기(20), 절단기(30), 및 2차 압연기(40)를 연속적으로 통과하게 된다. 여기서, 슬라브(S)가 위 장치들을 “연속적”으로 통과한다는 것은, 슬라브(S)가 하나의 이송장치를 이루는 다수개의 롤러(R) 상에서 이동하며, 사이징 압연과 2차 압연 사이에서 별도의 냉각이나 재가열 공정을 거치지 않는다는 것을 의미한다.

한편, 슬라브(S)는 절단기(30)에서 클램프(34)에 고정된 후 플라즈마 절단된다(도 3의 상단의 상세도면 참조). 이를 위해 절단기(30)는 클램프 프레임부(32), 클램프(34), 프레임부(36), 및 플라즈마 절단부(38)를 포함할 수 있다.

클램프 프레임부(32)는 슬라브(S)의 상측에 마련되며, 클램프(34)를 지지한다. 클램프(34)는 클램프 프레임부(32)에 이동가능하게 설치되어 슬라브(S)의 절단시 이를 고정한다. 즉, 클램프(34)는 일종의 지그로서, 예컨대 슬라브(S)의 이송시에는 상측으로 이동하여 슬라브(S)와의 고정 결합을 해제하고, 슬라브(S)의 절단시에는 하측으로 이동하여 슬라브(S)와 밀착될 수 있다.

프레임부(36)는 플라즈마 절단부(38)를 고정시키는 부재로서, 클램프 프레임부(32)와는 소정 거리 이격되되, 슬라브(S)의 상측에 마련된다. 플라즈마 절단부(38)는 프레임부(36)에 설치되어 슬라브(S)를 플라즈마 절단하게 된다.

플라즈마 절단은, 플라즈마 토치(plasma torch)의 전극 주위에 플라즈마 가스를 공급함과 동시에 노즐로부터 플라즈마 아크를 분사하여 피절단재(본 발명의 경우 슬라브)를 절단하는 방법이다.

도 4를 참조하여 프레임부(36)와 플라즈마 절단부(38)의 구성을 상술하기로 한다. 도 4는 슬라브(S)의 진행방향의 역방향에서 바라본 모습으로, 도 3이 정면을 도시한 도면이라고 하면, 도 4는 우측면을 도시한 도면이라 할 수 있다.

먼저, 프레임부(36)는 수직 프레임(361), 크로스 거더(cross girder)(362), 및 레일(363)을 포함할 수 있다.

수직 프레임(361)은 슬라브(S)의 외측에서 한 쌍으로서 수직 설치된다. 크로스 거더(362)는 한 쌍의 수직 프레임(361)의 상단을 서로 연결하는 수평 부재이다. 크로스 거더(362)의 중간부에는 상하 한 쌍의 라인으로 또는 경우에 따라서는 하나의 라인으로 레일(363)이 마련된다.

다음으로, 플라즈마 절단부(38)는 캐리지(381), 수직이동 스테이지(382), 회전 스테이지(383), 및 플라즈마 토치(384)를 포함할 수 있다.

캐리지(381)는 프레임부(36)의 레일(363)에 수평이동 가능하게 마련된다. 수직이동 스테이지(382)는 캐리지(381)에 수직이동 가능하게 마련되며, 회전 스테이지(383)는 수직이동 스테이지(382)에 회전 가능하게 마련된다.

마지막으로, 플라즈마 토치(384)는 회전 스테이지(383)에 회전가능하게 설치된다. 플라즈마 토치(384)는 노즐, 전극, 플라즈마 가스공급라인 등의 구성을 포함하며, 이러한 구성은 종래 잘 알려진 것이므로, 상세 구성의 설명은 생략하기로 한다.

한편, 지금까지는 플라즈마 절단부(38)가 상하, 및 좌우로 이동가능하며, 회전도 가능한 것으로 설명하였으나, 전술한 프레임부(36) 및 플라즈마 절단부(38)의 이동 자유도는 필요에 따라 적절히 증감되도록 설계할 수 있다. 예컨대, 수직 프레임(361)이 슬라브(S)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동가능하게 마련될 수도 있고, 플라즈마 절단부(38)의 상하이동이나, 좌우이동(수평이동), 또는 회전 중의 어느 하나 이상이 제한되도록 플라즈마 절단부(38)가 마련되는 것도 가능하다.

한편, 앞의 설명에서는 단순히 “이동가능” 또는 “회전”이라고 표현하였으나, 이러한 이동이나 회전 동작을 위해 모터나 액츄에이터 등의 구동수단이 이용될 수 있으며, 이러한 구동수단의 구동을 위해 제어수단이 이용될 수 있음은 물론이다. 이러한 구성은 종래 잘 알려진 것이므로, 상세 구성의 설명은 생략하기로 한다.

지금까지는 압연장치 위주로 본 발명의 일실시예를 설명하였으나, 공정의 관점에서 압연판 제조공정의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 의한 압연판 제조공정은, 슬라브(S)를 재가열하는 단계, 재가열된 슬라브(S)를 사이징 압연하는 단계, 사이징 압연된 슬라브(S)를 가로 방향으로 절단하는 단계, 및 절단된 슬라브(S)를 2차 압연하는 단계를 포함할 수 있다(도 3 참조).

여기서, 슬라브(S)는 사이징 압연 단계, 절단 단계, 및 2차 압연 단계를 연속적으로 통과하게 되며, 여기서 슬라브(S)가 위 장치들을 “연속적”으로 통과한다는 것의 의미는 전술한 바와 같다. 또한, 슬라브는 절단기에서 클램프에 고정된 후 플라즈마 절단될 수 있다. 플라즈마 절단의 의미 및 주요한 구성은 전술한 바와 같다.

한편, 앞의 절단 단계에 있어서, 플라즈마 토치(384)를 수평이동하여 슬라브(S)를 절단시키는 것도 가능하다.

또한, 사이징 압연 단계 이전의 슬라브(S)의 두께는 250mm 이상이며, 상기 2차 압연 단계 이후의 슬라브의 두께(S)는 25mm 이하일 수 있다. 이 정도의 슬라브 두께 차이가 발생하는 경우, 즉 압하비가 큰 경우에는 절단되는 슬라브의 길이가 길어져 사이징 압연이 필요하게 된다. 본 발명에 의하면, 슬라브 사이징 공정이 필요할 경우, 슬라브 재가열 공정을 한번으로 줄일 수 있으며(즉, 사이징 압연 이후의 냉각, 슬라브 재가열 공정을 생략할 수 있게 되어), 공정비용과 시간을 크게 저감시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 가열로 20: 사이징 압연기
30: 절단기 32: 클램프 프레임부
34: 클램프 36: 절단기
38: 플라즈마 절단부

Claims (8)

1. 후강판 제조시 슬라브의 재가열 이후 이용되는 압연장치로서,
   재가열된 슬라브를 사이징 압연하는 사이징 압연기와,
   상기 사이징 압연기의 후단에 마련되며, 상기 사이징 압연기로부터 이송되는 슬라브를 가로 방향으로 절단하는 절단기와,
   상기 절단기의 후단에 마련되며, 상기 절단기로부터 이송되는 슬라브를 압연하는 2차 압연기를 포함하며,
   상기 슬라브는 상기 사이징 압연기, 상기 절단기, 및 상기 2차 압연기를 연속적으로 통과하며, 또한 상기 슬라브는 상기 절단기에서 클램프에 고정된 후 플라즈마 절단되는 것을 특징으로 하는 압연장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 절단기는,
   상기 슬라브의 상측에 마련되는 클램프 프레임부와,
   상기 클램프 프레임부에 이동가능하게 설치되어 상기 슬라브를 고정시키는 클램프와,
   상기 클램프 프레임부로부터 이격되어 상기 슬라브의 상측에 마련되는 프레임부와,
   상기 프레임부에 설치되는 플라즈마 절단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 프레임부는,
   상기 슬라브의 외측에서 수직 설치되는 한 쌍의 수직 프레임과,
   상기 수직 프레임의 상단을 연결시키는 크로스 거더와,
   상기 크로스 거더에 마련되는 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 플라즈마 절단부는,
   상기 레일에 수평이동 가능하게 마련되는 캐리지와,
   상기 캐리지에 수직이동 가능하게 마련되는 수직이동 스테이지와,
   상기 수직이동 스테이지에 마련되는 회전 스테이지와,
   상기 회전 스테이지에 회전 가능하게 설치되는 플라즈마 토치를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 사이징 압연기에서 압연되기 이전의 슬라브의 두께는 250mm 이상이며, 상기 2차 압연기에서 압연된 이후의 슬라브의 두께는 25mm 이하인 것을 특징으로 하는 압연장치.
   
6. 슬라브를 재가열하는 단계와,
   재가열된 상기 슬라브를 사이징 압연하는 단계와,
   상기 사이징 압연된 슬라브를 가로 방향으로 절단하는 단계와,
   상기 절단된 슬라브를 2차 압연하는 단계를 포함하며,
   상기 사이징 압연 단계, 상기 절단 단계, 및 상기 2차 압연 단계는 연속적으로 이루어지며, 또한 상기 슬라브는 절단기에서 클램프에 고정된 후 플라즈마 절단되는 것을 특징으로 하는 압연판 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 절단 단계는, 플라즈마 토치를 수평이동하여 상기 슬라브를 절단시키는 것을 특징으로 하는 압연판 제조방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 사이징 압연 단계 이전의 슬라브의 두께는 250mm 이상이며, 상기 2차 압연 단계 이후의 슬라브의 두께는 25mm 이하인 것을 특징으로 하는 압연판 제조방법.

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