KR890002596B1 - 연속열간압연기, 가변 캘리버형 에저로울, 및 에저에 의한 플레이트형 스토우크 재료의 압연방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

연속열간압연기, 가변 캘리버형 에저로울, 및 에저에 의한 플레이트형 스토우크 재료의 압연방법
제1도는 스토우크 재료의 단면형상을 도시한 개략도.
제2도는 종래의 에저에 의한 압연상태를 도시한 개략도.
제3도 내지 제5도는 본 발명의 제1면의 제1실시예에 따른 에저압연방법을 도시한 개략도.
제6도는 에저압연방법을 실시하는데 적합한 수직에저를 간단히 도시한 부분 정면도.
제7도는 제6도의 선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 수직 단면도.
제8도는 제7도의 선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 수평 단면도.
제9도 내지 제11도는 본 발명의 제1면의 제2실시예에 따른 에저압연방법의 개략도.
제12도는 본 발명의 폭방향 압연효과를 도시하기 위해 여러 실험결과를 나타낸 그래프.
제13도는 본 발명의 제1면의 제2실시예에 따라 경사져 있는 수직로울이, 압하량에 미치는 영향을 도시한 실험결과의 그래프.
제14도는 본 발명의 제1면의 제3실시예에 따른 에저압연방법이 적용될 수 있는 스토우크 재료의 폭방향 단면도.
제15(a)도 및 제15(b)도는 성형, 즉 기계가공예를 도시한 개략도.
제16도 내지 제18도는 본 발명의 제1면의 제3실시예에 따른 에저압연방법이 스토우크 재료에 적용될 때, 스토우크 재료의 변형과정을 도시한 개략도.
제19도는 본 발명의 제1면의 제4실시예에 따른 에저압연방법에서 압연재료의 생산공정을 도시한 개략도.
제20도 및 제21도는 본 발명의 제1면의 제4실시예에 따른 에저압연방법을 예시간 개략도.
제22도는 본 발명의 제1면의 제4실시예에 따라 압연된 재료의 압연에 대한 개략도.
제23도는 실험결과로서 얻어진 데이타의 그래프.
제24도 내지 제26도는 본 발명의 제1면의 제5실시예에 속하는 플레이트형 재료의 에저압연방법을 예시한 예시도.
제27도는 본 발명의 제1면의 제5실시예에 따른 에저압연방법에서의 압하량에 미치는 테이블 경사각의 영향을 예시한 선도.
제28도 및 제29도는 본 발명의 제2면에 따른 연속열간압연기를 나타낸 개략도.
제30도는 수직로울의 대략적인 구조를 도시한 개략도.
제31도 및 제32도는 에저에 의한 압연원리를 도시한 개략도.
제33도는 본 발명의 제3면에 따른 에저로울의 부분 단면 정면도.
제34도는 에저로울의 부분 단면 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
S : 스토우크 재료 1, 1a, 15, 71 : 수직로울
3 : 축 81 : 로울축
81', 86 : 플랜지 부분
본 발명은 두꺼운 플레이트 압연공정에서 에저를 사용한 압연방법에 관한 것이며, 더욱 자세히는 스트립의 열간압연공정의 러프(rough) 압연단계, 블로우밍(blooming)공정, 연속열간압연기, 그리고 가변캘리버(caliber)형 에저로울에 관한 것이다.
예를들어 상기한 스트립 열간압연공정에서의 러프 압연공정에서, 압연되는 각각의 스토우크 재료(stock material ; 간략하게 하기 위해 이후부터는 "스토우크 재료"라 한다)는 후속되는 연속 다듬질 압연기에 의해 계속 압연될 수 있는 두께로 압연되며 동시에, 소정의 폭을 갖는 압연제품을 얻기 위해 또한 에지 압연(edge rolling)을 받는다. 수직 스케일 브레이커(VSB) 또는 상기 폭방향으로 조절된 압연기내의 에저, 즉 에저전압기 같은 한쌍의 원통형 수직로울들에 의해 에지압연할때, 스토우크 재료에 가해지는 압연력은 스토우크 재료들이 수직로울들과 접촉하는 곳의 한편에서 상승하도록 야기시키는 경향이 있다. 따라서 충분한 폭방향 압연을 하는 것이 불가능하므로, 폭방향치수의 정확도를 감소시킨다.
더우기 그러한 상승은 압연된 재료의 대응 측면에 단차식 부분을 형성하는 수직도를 감소시킨다. 그리하여 그러한 상승은 생산량의 감소를 초래한다. 만약 상기한 한 측면 상승현상이 스토우크 재료에 발생한다면, 상승측면은 작업면에서 구동면으로 교체되며 또한 역으로 에지압연 패스에서 한 패스로부터 다른 패스로 교체된다. 이는 계속하여 스토우크 재료의 폭방향의 치수의 정확도를 감소시키며 또한 그 끝부분 단면의 변형을 촉진하게 된다. 이러한 현상들은 두꺼운 플레이트 압연공정이나 혹은 블루우밍공정의 에저압연에서 상당히 비슷한게 전개된다.
여러가지 에저압연방법들이 상기한 문제점들을 극복한다는 관점에서 제안되어 왔다. 예를들어, 종래 제안된 에저압연방법들중 대표적인 하나로서, 수직로울로서 위로 갈수록 큰 직경을 갖춘 테이퍼 로울을 채용하거나, 또는 폭방향으로 경사진 방식으로 원통형 수직로울을 장치함으로써(일본 특허 공개번호 제116259/1978호)지지력은 압연으로 인한 좌굴 또는 상승을 피하기 위해 스토우크 재료에 대하여 발생한다.
그러나 그러한 방법들은 지금까지 상승에 대한 어떠한 완전한 방지책이 될 수가 없다. 반대로 그들은 어떤 경우에도 좌굴에 악여향을 미친다. 부가해서, 스토우크 재료의 측단면의 수직도는 경사진 수직로울 또는 수직로울의 폭방향 경사도에 따라 감소될 수 있다.
또한 스토우크 재료 중앙부를 가압하기 위해 홀딩로울을 설치하는 것이 제안되었다. 비록 그러한 홀딩로울이 좌굴이나 상승을 방지하는데 효과를 나타내기는 하지만, 그것은 압연기가 불가피하게 복잡하고 유지와 수리가 어렵게 되었다. 만약 스토우크 재료가 윗쪽으로 휘게되면 스토우크 재료는 홀딩로울에 부딪히게 된다.
이러한 스토우크 재료의 충돌은 설비에 손상을 일으킬 뿐만 아니라 원활한 작동을 방해한다. 부가해서, 수직로울로서 캘리버로울을 사용하여 압연을 하는 것이 또한 제안되었다(일본 특허공보 제7322/1980호).
근본적으로 말해서, 이러한 캘리버로울의 사용은 불충분한 맞물림 및 미끄럼의 발생문제를 최소화하는 한편 폭방향압하량의 상당한 감소를 달성하고자 함이다. 따라서 캘리버로울들은 플레이트 두께가 캘리버 지름보다 작은 곳에서 상승현상을 방지할 수 없다는 결함을 수반한다. 따라서 상술한 종래의 여러가지 에저압연 방법들은 좌굴현상이나 상승현상을 방지하기에는 상당히 불충분한 것으로 믿어진다. 그러한 상황하에서, 효과적인 특정한 장치 특히 한면 상승현상의 방지를 위한 특정한 장치가 나타나지 않았다.
앞서말한 관점에서 본 발명자는 여러가지 방법으로 에저에 의해 스토우크 재료를 압연할 때 나타나는 스토우크 재료의 한면 상승현상을 분석하였으며 또한 실험용 압연기를 사용하여 점토모델에 여러가지 실험을 행하였다. 여러가지 분석 결과, 에저에 의한 압연시 스토우크 재료에 나타나는 한면 상승현상은, (1) 측단부에서 스토우크 재료의 형상의 비균일성, (2) 스토우크 재료를 이송하기 위해 채택한 로울러 테이블의 폭방향 경사에 기인한 스토우크 재료의 폭방향 경사, (3) 에저의 수직로울의 경사진 배열등에 기인한다는 것을 발견하였다.
상기한 원인들중(2)와 (3)은 압연설비를 개선함으로써 제거될 수 있다. 따라서 그러한 개선된 압연설비에 의해 스토우크 재료의 한면 상승현상을 해결하는 것이 가능하다. 스토우크 재료의 측면에 의해 야기된 한 측면 상승현상에 대하여, 압연시 스토우크 재료의 측단부의 형상에 의한 것으로 되어 있는 스토우크 재료의 반응를 상세히 알 필요가 있다.
제1도를 참조하면, 스토우크 재료의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 제1도에 도시되어 있는 바와같이 스토우크 재료는, (a) 폭방향 단면형상이 변형된 직각과 정방형을 갖는 스토우크 재료(슬래브), (b) 두께 조절 압연시(수평패스) 형성된 비대칭 돌출부(asymmetric bulges)를 갖는 스토우크 재료, 및 (c) 변형 혹은 압연된 대각선 코너부를 갖는 스토우크 재료 등으로 분류될 수 있다.
이러한 형상은 스토우크 재료들을 에저로 압연할 때, 그들 재료들은 그들 폭방향 압하량에 의해 야기된 스토우크 재료의 소성변형 때문에 물질유동을 일으키게 된다. 각각의 스토우크 재료의 단면형상에 있어, 재료의 두께방향 유동구성요소는 도면에서 코너부(B, B)보다 더욱 많이 돌출한 코너부(A, A)에서 훨씬 커진다. 따라서 보다 큰 반작용이 코너부(A, A)에서 수직로울에 의해 물질유동에 대하여 주어지며 반작용은 코너부(A, A)에서 물질유동에 대해 만들어지고 또한 코너부(B, B)는 우력(couple force)으로써 작용함으로써 스토우크 재료가 회전한다. 결과적으로, 스토우크 재료는 도면에 화살표로 나타낸 방향으로 각각 회전하는데, 다시 말하면 스토우크 재료들은 한측면 상승을 일으키게 된다.
상술한 바와같이, 한측면 상승현상의 원인(2)(3)은 압연설비를 개선함으로써 성공적으로 제거할 수 있다. 스트립 연간압연공정에서 사용하기에 적합한 러프(rough) 압연기의 열(列)로써, (1) 반-연속형 (2) 완전연속형 (3) 3/4형 등이 알려져 있다. 어떤형이 사용되더라도, 스토우크 재료(S)는 제2도에서 도시한 바와같이, 러프 압연과정에서 폭조정압연을 함에 따라 한쌍의 수직로울(1)에 의해 압연력(F)이 발휘될때, 윗쪽으로 굽힘 변형이 전개된다.
따라서 스토우크 재료는 에지 부분에서 압연되며 변형은 스토우크 재료(S)의 폭방향으로 균일하게 발생하지 않는다. 만약 상기에서 언급한 윗방향 굽힘변형이 극단적인 정도로 발생하여야 한다면, 폭조정압연은 스토우크 재료(S)의 좌굴현상 때문에 더 이상 효과가 미칠 수 없다. 좌굴현상은 일반적으로 "좌굴"이라 불린다. 따라서 지금까지는 스트립 열간 압연공정에서 폭조정압연은 최대 50 내지 60mm 정도인 것으로 믿어졌다.
하여간, 연속주조기술은 경제성에 보다 중요성을 부여한다는 관점에서 최근 더욱 널리 이용되고 있다. 또한 여러가지 방법으로 연속주조설비들을 여러단계의 스트립 열간 압연공정과 결합하여 에너지 감소를 보다 많이 얻고 열간 공급압연 혹은 직접 공급압연 즉 스트립 열간압연에 연속주조슬래브를 받게 함으로써 보다 높은 생산성을 얻고자 하는 시도들이 있어 왔다.
상술한 바와같이, 러프 압연에서 폭방향 압하율에 부과된 한계가 있기 때문에, 폭방향 압연패스는 상술한다입, 특히 완전 연속형이 채용될 때, 러프압연기의 열(列)에서 한정된다. 따라서 상기 한정은 생산량의 감소의 원인으로 작용한다. 연속주소슬래브로서는 마지막 제품의 치수와 일치하는 여러치수를 가진 연속주조술래브로서 구비되어, 3/4형의 최후단계로 구성되는 에저압연이 실패없이 상당한 정밀도를 가지고 제품의 폭을 압연하는 것이 또한 필요하다. 그러나 그러한 슬래브의 생산은 연속주조설비의 가동율을 감소시킨다. 그것은 또한 상기에서 언급한 연속주조단계 및 스트립 열간압연단계의 연속을 억제한다. 만약 커다란 폭방향 압하량을 구비할 수 있는 에저압연방법이 스트립 열간 압연공정에서 러프 압연단계에 적용될 수 있으면, 러프 압연기의 열에 의해 폭방향 압하량을 성공적으로 처리하는 것이 가능하다.
이는 슬래브 치수, 다시말해, 어떤 대표적인 하나에서 상기한 연속주조설비에서 슬래브의 폭방향 치수를 정하는 것이 가능하다. 따라서 폭방향 치수를 바꿈에 따라 주형을 바꾸는데 요하는 준비시간을 절약하는 것이 가능하며 그렇게 함으로써 연속주조설비 가동율을 개선할 수 있다.
또한 연속주조단계와 스트립 열간 압연단계를 연속공정내에 함께 결합하는 것이 가능하다. 상기한 수직 스케일 브레이커 또는 수직로울에 의해 폭방향으로 압연시 커다란 폭방향 압하량을 얻을 목적으로 캘리버로울에 의해 압연을 행하는 것이 가능하다. 각 스토우크 재료와 두께가 여러가지로 바뀔때 상기한 캘리버의 치수를 바꿀 필요가 있다.
스토우크 재료의 두께 치수변화에 따른 캘리버를 갖기 위해, 그들의 캘리버 치수를 바꿀 수 있는 에지로울은 일본 실용 신안공고 제1881/1977호에 실예로써 개시되고 있다. 각각의 그러한 에저로울들에 있어, 캘리버를 구성하는 있는 이동이 가능한 플랜지 부분들중 하나의 미끄럼 부분은 오랜 기간에 걸쳐 그들을 사용한후에 마모되어 미끄럼 부분에 틈(gap)이 형성된다. 따라서 스토우크 재료는 틈내에 맞물리거나, 그 결과 생긴 이동가능한 플랜지 부분의 미끄럼 코너부분은 스토우크 재료의 대응 측면 에지에 눌린 자국을 남기게 되어 결함있는 제품이 되는 결과를 초래한다.
덧붙여, 스토우크 재료는 한측면 상승현상들을 받게 되며 특히 과다한 압연하중이 에저로울에 의한 압연시 스토우크 재료에 가해질 때, 또는 스토우크 재료의 측면 에지의 형상들이 수직으로 균일하지 않을 때 그러하다.
한측면 상승현상들은 캘리버 조절장치에 엄청난 압연반력을 발휘한다. 따라서, 상기한 캘리버 로울들은 그와같은 결점을 동반하기 때문에 그러한 엄청난 압연반력으로부터 그들을 보호하기 위해서 캘리버 장치가 불가피하게 복잡하게 된다.
상기에서 설명한 것을 기초로, 본 발명의 목적은 각각의 스토우크 재료의 측면 에지의 수직성을 보장하는 에저압연방법을 제공하는데 있으며, 각각의 스토우크 재료의 상승현상뿐 아니라 좌굴현상에 대해서도 효과적인 방지를 허용하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 열간스트립 압연공정을 위한 러프 압연기열, 특히 완전자동형 또는 3/4형의 러프 압연기열의 나중 단계에서 적용하는데 적합한 연속열간압연기를 제공하는데 있다. 여기서 연속열간압연기는 각가의 스토우크 재료의 측면에지에서 수직성을 보장하며 각각의 스토우크 재료의 상승현상뿐 아니라 좌굴현상도 역시 효과적으로 방지한다.
본 발명의 또다른 목적은 가변 캘리버형 에저로울을 제공하는데 있으며, 이것은 상기 언급한 에저압연방법의 실시에서 또는 앞서 언급한 연속열간압연기에서 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 제1면에서, 에저의 에징 스탠드(edging stand)에서 원하는 폭으로 플레이트형 스토우크 재료를 압연하는 방법이 제공되며, 상기 에징 스탠드는 한쌍의 수직로울을 장치하고 있으며, 이 방법은, 스토우크 재료의 진행방향과 평행한 수직면에서 스토우크 재료의 진행방향과 동일한 방향쪽으로 또는 스토우크 재료의 진행방향과 반대방향으로 적절한 범위내에서 에징 스탠드의 수직로울들중의 적어도 1의 중심축 경사로 구성되어 있다.
본 발명의 제2면에서, 에징을 하는 동안 각각의 스토우크 재료의 두께를 감소시키기 위해 잇달아 정렬된 수직압연기와 수평압연기를 포함하는 연속열간압연기가 역시 구비되어 있으며, 연속열간압연기에서 각각의 수직압연기는 스토우크 재료의 진행방향에 평행인 수직평면에서 스토우크 재료의 진행방향과 반대방향으로 경사진 로울중 적어도 하나의 축에 설치되어 있다
본 발명의 제3면에서, 가변 캘리버형이고 한쌍의 플랜지 부분을 포함하는 에저로울을 더 구비하고 있는데, 플랜지 부분중의 하나는 회전가능하게 지지된 로울축에 형성되어 있고, 다른 플랜지 부분은 상기 플랜지 부분에 대하여 회전식이며, 로울축의 중심축 방향으로 유동식으로 설치되어, 에저에 조립될 때, 로울축은 각각의 스토우크 재료의 진행방향과 평행한 수직면에서 경사져 있다.
상기 압연방법, 연속열간압연기 및 에저로울은 각각의 스토우크 재료의 측면 에저에서 수직성을 보장하고 각각의 스토우크 재료의 상승현상뿐 아니라 좌굴현상도 효과적으로 방지한다.
상기 및 다른 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 아래의 설명 및 첨부된 청구범위에서 명백하게 나타날 것이다.
제3도 내지 제5도는 본 발명의 제1면의 제1실시예에 따라서 에저압연방법의 개요를 예시하고 있다. 스토우크 재료(S) 폭방향 압연 즉, 한쌍의 수직평형로울(1,1a)을 사용하는 에저압연을 행한다. 에저압연을 수행할 때, 압연작동중에 스토우크 재료(S)에서 상승현상의 발생이 작업자에 의해 검출되거나 혹은 검출기와 같은 것을 사용해서 검출할 수 있다. 이때 한쌍의 수직로울의 하나 또는 둘 모두는 스토우크 재료(S)의 진행방향에 평행한 수직평면에서 스토우크 재료(S)의 진행방향과 같거나 반대인 방향으로 적합한 각도(θ°)로 기울어진다.
좀더 상세히 설명하면, 스토우크 재료(S)가 수직로울(1)에 평행한 평면에 대혀서 각(β)으로 맞물려져 있을때(제5도에서 "Ｉ"로 표시) 또는 스토우크 재료(S)가 두께 조절압연(수평패스)시 균일하지 않은 2중부풀음(double bulging)에 기인해서 제1(b)도에서 표시된 것과 같은 에지형상을 가지고 (제5도에서 "Ⅱ"로 표시) 물질유동 (제5도에서 "Ⅲ"로 표시)에 의하여 상승현상이 발생할 때, 스토우크 재료의 상승현상이 일어나게 되는 수직로울(1a)의 회전축은 스토우크 재료(S)의 진행방향에 평행한 수직평면에서 각도(θ°)만큼 기울어진다.
결과적으로, 제3도에서 도시한 바와 같이 회전력(V)은 에저로울(1a)의 회전에 의해 발생하고, V0는 V의 수평성분으로서 발생하며 스토우크 재료(S)에 대한 지지력(f)은 V의 수직성분으로서 발생한다. 이러한 지지력(f)은 스토우크 재료의 상승현상을 제거하거나 또는 억제하며 이것에 의해 정상적인 압연이 수행된다 (제5도의 "Ⅳ" 참조). 여러 실험결과로, 수직로울(1a)의 경사는 경사각도가 다소간 작을때 즉 1.5에서 5°사이에 있을때에도 상당한 효과를 일으킬 수 있다는 것이 확인되었다. 이러한 상승효과가 상당한 범위로 발생할 때 및 수직로울증 한쪽만 즉, 수직로울(1a)만 경사시켜 상승현상을 방지할 수 없을때, 상승 측면 에지에 반대인 스토우크 재료(S)의 다른 측면 에지에 근접해서 위치한 다른 수직로울(1)을 스토우크 재료(S)의 진행방향과 반대인 방향에서 적합한 각도(θ°)로 경사지게 하는 것은 효과적이다.
즉, 수직로울(1)의 이러한 경사는 수직로울(1a)에 의해 발생한 운동벡터와 반대 방향으로 운동벡터성분이 발생하며, 이것에 의해 반중력(f')을 발생시킨다. 따라서 지지력(f)과 반중력(f')은 각각의 수직로울(1,1a)에 의해 발생한다. 이러한 두힘은 스토우크 재료(S)가 수평을 유지하도록 작용하며, 이것에 의해 스토우크의 상승현상을 방지하는 것과 스토우크 재료상에서 충분한 범위까지 폭조정압연을 수행하는 것이 가능하게 된다. 수직로울(1,1a)이 스토우크 재료(S)의 진행방향에 평행한 수직 평면에서 경사져 있기 때문에 스토우크 재료(S)의 측면에지 각각에 대한 수직성이 완전히 유지되는 것을 쉽게 알 수 있다.
상기 설명에서, 원통형 수직로울(1,1a)은 스토우크 재료(S)의 상승현상이 수직로울(1,1a)에 의해 검출된 후에 경사지게 된다. 또한 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직 평면내에서 스토우크 재료의 진행방향으로 적합한 각도(θ)만큼 수직로울(1,1a)을 경사지게 함으로써, 또한 스토우크 재료의 양쪽에 지지력(f)을 작용시킴으로써 상승현상을 방지하는 것은 가능하다. 스토우크 재료의 폭조정압연로울이 캘리버형 수직로울에 의해 실행될때의 캘리버 치수보다 더 작을때에도, 본 발명은 명확히 적용될 수 있다.
본 발명의 제1면의 제1실시예에 따르는 에저압연방법을 실현하는데 유용한 압연기의 개략적인 구조는 제6도 내지 제8도와 관련해서 다음에 설명한다. 그러나, 다음 설명은 본 발명에 대해 어떤 제한을 부과시키는 것이 아니며 단지 바람직한 실시에에 속한다는 것을 명심해야 한다. 이 실시예에서 수직에지의 한 측면의 반에 대한 구조만이 이해를 돕기 위해 도시되어 있다. 다른쪽 반도 동일한 구조를 가진다.
참조번호(10)는 수직에저의 하우징을 나타내고, 프레임(11)은 예를들어, 하우징(10)상에서 회전하는 휘일(12)에 의하여 스토우크 재료의 폭방향에서 앞뒤로 이동가능하게 설치되어 있다. 프레임(11)의 뒷면은 하우징(10)에 설치된 압연기구(13)의 압연스크류(14)에 연결되며 워엄 스크류를 형성하고 있다. 수직로울(15)은 프레임(11)에 대하여 회전할 수 있도록, 위쪽으로 개방된 보스(17)의 단차부분(18)에 끼워져 지지된 초우크(16 ; chock)에 지지되어 있다.
한편, 수직로울(15)의 윗부분은 스토우크 재료의 진행방향에서 서로 마주보도록 프레임(11)이 내부벽에 마련된 실린더(19)의 피스톤(20)에 의해 지지되어 있다. 그러므로, 수직로울(15)은 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직평면내에서 스토우크 재료의 진행방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 실린더(19)의 작용에 따라 기울어진 수 있는 구조로 구성되어 있다. 도면에 나타나 있지 않지만, 수직로울(15)은 종래의 수직로울과 같은 방식으로 구동될 수 있다.
상기에서 언급한 수직에저에서, 에저압연은 압연스크류(14)를 움직이도록 압연기구를 작동함으로써 또한 원하는 압연력을 수직로울(15)에 적용시킴으로써 수행된다. 스토우크 재료가 압연되는 동안 상승을 일으킬 경우, 수직로울(15)의 중심축은 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직 평면내에서 스토우크재료의 진행방향과 같은 방향으로 기울어진다.
스토우크 재료가 제7도에서 오른쪽으로 진행하고 있다고 가정하면, 수직로울(15)은 수직로울(15)의 최하부를 지지하고 있는 보스(17)의 작용으로 회전되며, 또한 스토우크 재료의 진행방향으로 원하는 각(θ)만큼 기울어지게 된다.
즉, 왼쪽 실린더(19)가 작동되어 수직로울(15)의 초우크(16)가 피스톤(20)에 가압될때 오른쪽으로 경사지게 된다. 이러한 수직로울(15)의 경사는 위에서 기술된 스토우크 재료에 대한 지지력(F)을 공급하며 이것에 의해 상승현상의 발생없이 안정된 압연이 수행된다. 압연작업이 상기 언급한 압연방향과 반대방향으로 실행될때, 오른쪽 실린더(19)는 상기 언급한 압연작업과 반대로 작동되며, 수직로울(15)이 왼쪽으로 기울어진 상태에서 압연작업이 수행된다.
앞의 설명으로부터 명백한 바와같이, 본 발명의 제1면의 제1실시예에 따른 에저압연방법은 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직평면내에서 스토우크 재료가 진행하는 방향, 또는 그 반대방향으로 적어도 한쌍의 수직로울을 적절한 각도로 경사시켜서 각각의 스토우크 재료가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 방법은 수직로울이 수직면내에서 경사지기 때문에 스토우크 재료의 대응 측면 에지의 수직도를 유지할 수 있다.
더우기, 상기 방법은 안정된 압연작용을 허용하며 폭방향 치수 정밀도를 개선시킨다. 그러므로, 본 발명의 제1면의 제1실시에에 따른 에저압연방법은 산업상 뚜렷한 장점을 가져올 수 있다. 다음, 본 발명의 제1면의 제2실시예에 따른 에저압연방법을 설명하기로 한다. 제9도 내지 제11도는 에저압연방법의 원리를 개략적으로 도시한 것이다. 표면이 매끄러운 한쌍의 수직로울(1,1)은 스토우크 재료가 진행하는 방향(제10도의 화살표 방향)가 반대방향(즉 스토우크 재료(S)가 공급되는 쪽을 향하여)으로 적합한 각도(θ°)로 미리 경사져 있다.
스토우크 재료(S)는 이같이 경사진 수직로울(1,1) 사이에 몰려 있다. 수직로울(1,1) 사이에 몰려 있는 스토우크 재료(S)는 수직로울(1,1)로부터 스토우크 재료(S)에 발휘되는 압연하중(F)를 받아 폭방향으로 압연된다. 수직로울(1,1)은 스토우크 재료(S)에 대응 측면 에지에 대하여 경사져 있으므로, 대응 수직로울(1)의 회전방향으로의 벡터성분으로 인하여 스토우크 재료(S)의 각각의 측면 에지에 위쪽으로 반중력(F')이 작용한다.
그러므로 스토우크 재료(S)의 양 측면 에지에는 상향 변형이 발생한다. 그러면 이 상향변형은 스토우크 재료(S)에 대한 압연하중(F)의 작용점을 축으로 이동시켜 굽힘모우멘트를 발생시킨다. 이 굽힘모우멘트로 인하여 아래쪽으로 굽은 변형이 생기게 된다. 스토우크 재료(S)의 이 하향변형은 수직로울(1) 사이에 설치된 테이블 로울러(2)와 접촉하고, 여기서 반력에 의하여 스토우크 재료(S)가 지지된다. 폭조절압연하중(F)에 의한 스토우크 재료(S)의 굽힘모우멘트는 이 반력에 의하여 평형을 이룬다.
다시 말해서, 변형의 방향을 제어하고, 스토우크 재료(S)의 좌굴에 대하여 테이블 로울러(2)로 변형을 평형시키고, 변형방향을 제어함으로써 좌굴이 형성을 상승억제수단으로 변환시킬 수 있다. 폭조절압연은 상기에서 언급한 방식으로 수행된다.
제12도는 점토모델을 이용한 실험결과를 도시한 것이다. 여기서 두께 10mm, 폭 150mm인 점토판을 0°로 냉각시켜 스토우크 재료(S)로 이용하였다. 수직로울로서 평로울과 테이퍼 로울을 사용하였다. 테이퍼 로울은 좌굴을 방지하는데 효과적이라고 알려져 왔고, 여기서는 경사면이 5°인 테이퍼 로울을 이용하였다. 수직로울의 경사각(θ°)을 0°, 2°, 및 5°로 변화시키는 동시에 압하량도 5mm, 10mm, 및 15mm로 변화시키면서 스토우크 재료(S)를 압연하였다.
제12도에서, 프리세트 압하량(γ(mm))을 수평축에, 실제 압하량(γ'(mm))은 수직축에 나타내었다. 제12도의 결과에서 명백한 바와같이, 압하량이 작을 때 5mm는 차이가 없다. 그러나 프리세트 압하량이 10mm을 초과할 경우에는 평로울이 2° 또는 5°경사졌을때와 테이퍼 로울이 5°경사졌을때를 제외하고는 모두 좌굴이 발생하여 실질적으로 폭방향 압연이 전혀되지 않았다. 프리세트 압하량이 15mm인 때에는 테이퍼 로울이 5°경사졌을 때에도 좌굴이 발생하여 폭방향 압연이 확실한 범위로 수행되지 않았다.
반면에 평로울을 사용했을 때는 충분한 폭방향 압연이 수행되었다. 다시 말해서, 이 결과에서 본 발명의 제1면의 제2실시예에 의한 에저압연방법은 큰 폭방향 압연을 실시할때, 최대한 효과를 발휘할 수 있다는 점을 인식해야 한다.
제13도에서, 본 발명의 제1면의 제2실시예에 의한 수직로울의 경사각이 폭방향 압하량에 미치는 영향이 경사각과, 이에 상응하는 좌굴이 발생하는 압하량의 관계로 도시되어 있다. 이 결과에서 바로 알 수 있는 바와같이, 경사각이 커짐에 따라 좌굴이 일어나지 않는 최대 압하량이 증가한다.
상기 설명에서 표면이 매끈한 수직로울은 폭방향 압연이 수행되기 전에 각각의 스토우크 재료 진행방향의 반대방향(즉, 스토우크 재료가 공급되는 방향)으로 경사지게 된다. 그러나, 어떤 경우에는 폭방향 압연이 수행되는 동안 스토우크 재료의 상승현상이 발생할 수도 있다. 수직로울은 스토우크 재료가 공급되는 쪽을 향하여 경사져 있으므로 수직로울의 가압력에 의해 스토우크 재료가 물린 위치에서 각각의 스토우크 재료의 측면 에지부분을 끌어내림으로써 상승현상이 방지될 수 있다고 가정할 수 있다.
그러나, 수직로울의 경사각에 따라, 예를들면 경사각이 작은 경우, 수직로울의 상기 효과는 충분히 발휘되지 못하여 상승현상이 발생하는 수가 있다. 이런 문제가 발생하였을 때에도, 수직로울중 하나의 경사각 즉, 상승현상이 발생한 스토우크 재료가 있는 수직로울의 경사각을 조절함으로써 이 상승현상을 성공적으로 방지할 수 있다. 예를들면, 상승현상이 일어나는 스토우크 재료가 있는 수직로울의 경사각을 점차 0°까지 변화시킨 후에도, 다시 말해서 수직로울이 수직위치에 다시 오도록한 후에도 상승현상을 해결할 수 없을 때에는, 수직로울을 스토우크 재료의 진행방향쪽으로 더 경사시켜 이 상승현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 캘리버가 있는 수직로울에 의하여 스토우크 재료의 폭조절 압연을 행할때 스토우크 재료와 두께가 캘리버의 치수보다 작을 때에도 적용될 수 있음은 명백하다.
제6도 내지 제8도를 참조하면, 본 발명의 제1면의 제2실시예에 의한 압연방법을 실제로 이용하기 적절한 압연기의 개략적 구조가 도시되어 있다. 이 압연기는 테이블 로울러(2)를 한쌍의 수직로울(15) 사이에 설치한 것을 제외하면 본 발명 제1면의 제1실시예에 의한 압연방법을 실제로 적용한 것과 동일하다.
위에서 언급한 수직에저에서, 압연기구(13)를 작동시켜 압연스크류(14)를 움직이면 필요한 압하량이 수직로울(15)에 정하여진다. 동시에, 수직로울(15)은 스토우크 재료의 진행방향과 평행한 수직평면내에서 스토우크 재료의 진행방향과 반대방향으로 경사지게 된다.
제7도에서 스토우크 재료가 오른쪽으로 진행한다고 가정하며, 수직로울(15)은 이를 최하부에서 지지하는 보스(17)의 작용으로 회전하고, 도 스토우크 재료가 공급되는 방향, 즉, 스토우크 재료가 진행하는 방향과 반대방향으로 원하는 각(θ)만큼 경사지게 된다.
다시 말한면, 프레임(10)의 오른쪽 실린더(19)에 유압을 가하면 피스톤(20)에 의하여 수직로울(15)의 초우크(16)가 힘을 받아 수직로울(15)이 도면에서 왼쪽으로 경사지게 된다. 수직로울이 위에서 언급한 상태를 유지한 채 폭조절 압연이 수행된다.
상기에서 언급한 압연방향과 반대방향으로 압연작업이 수행될때는 이와 반대로 왼쪽의 실린더(19)가 작동하여 수직로울(15)이 오른쪽으로 경사진채 압연작업이 수행된다.
스토우크 재료(S)에 상승현상이 발생하여 폭조절 압연이 어렵게 되면 상승현상이 일어난 곳에 있는 로울(15)의 왼쪽실린더(19)를 작동시켜 로울(15)의 경사각을 0°로 바꾸거나(즉, 수직위치로 되게 하거나), 수직로울(15)을 더 오른쪽 즉, 스토우크 재료가 진행하는 방향으로 앞서 언급한 바와같이 적절한 각도(θ)로 경사시켜 스토우크 재료에 상승현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제1면의 제2실시에에 의한 애저압연방법에서는 각 스토우크 재료에 대한 폭치수의 제한이 없어지고, 좌굴을 방지할 수 있으므로 폭치수의 정밀도가 개선된다. 따라서, 위에 에저압연방법은 생산율을 개선시키는 장점이 있으므로 산업상 매우 유익한 것이다.
제14도 내지 제18도를 참조하여 본 발명의 제1면의 제3실시예에 따른 에저압연방법을 설명한다.
스토우크 재료의 한쪽이 상승하는 현상을 스토우크 재료 구성물질의 유동에 크게 영향을 받는다. 이 물질 유동은 스토우크 재료 측면 에지의 형상에 영향을 받는다. 물질유동에 대한 반력인 억제력은 스토우크 재료가 상승하는 것을 방지한다. 이러한 관점에서, 스토우크 재료의 측면 에지의 형상을 제14도의 예에서 처럼 변경시켜, 스토우크 재료의 수직방향 물질유동을 의도적으로 다르게 한다.
즉, 제14(a)도에 도시한 바와같이, 스토우크 재료의 아래쪽 모서리부분(C1)을 양측 에지를 따라 두께(h), 및 폭(w)만큼 잘라낸다. 또는, 제14(b)도 처럼 두께(h), 및 폭(w)의 단차부분(C2)을 형성시킬 수도 있고, 제14(c)도에 도시된 바와같이 적절한 폭(w)을 갖도록 각(θ)을 준 데이퍼 면(C3)을 형성시켜 스토우크 재료의 양측 아래 에지를 따라 이른바 모따기부(C)를 형성시킬 수 있다. 스토우크 재료(S)가 어떤 단면형상을 갖든지 스토우크 재료(S)는 수직로울에 의하여 폭조절압연을 받기 전에 다음과 같은 관계가 되도록 스토우크 재료(S)의 단면형상을 가공해야 한다.
WT＞WB
여기서 WT는 스토우크 재료 상부의 폭, WB는 스토우크 재료 하부의 폭이다. 스토우크 재료의 모따기 가공을 하는 데는 여러가지 방법이 있다. 예를들면 가스 스카아핑(gas scarfing), 프레스 가공, 절삭가동, 압연등이 있는데 운용비와 설비비를 고려하여 적절한 방법을 선택하여야 한다.
압연으로 모따기 가공을 하는 방법을 제15(a)도를 참고로 하여 설명하기로 한다. 즉, 스토우크 재료(S)는 캘리버가 있는 에저압연기에 의하여 가공성형된다. 사이에 스토우크 재료가 들어가는 한쌍의 수직로울(1,1)에는 캘리버(32)가 형성되어 있다. 각각의 캘리버(32)는 그 상단의 스토우크 재료(S)의 상면을 구속하는 패스에 평행한 수평면에 놓인 측면(33)으로 결정되고, 하단은 스토우크 재료(S)의 모따기부분(C)을 성형하기 적절하게 경사진 측면(34)으로 결정된다. 모따기부분(C)은 스토우크 재료(S)를 수직로울(1,1)에 의하여 압연시켜 성형된다.
제15(b)도를 참고하면, 상하로 배치된 압연로울 사이에서 스토우크 재료(S)를 압연하여 모따기부분(C)을 형성시키는 방법이 나타나 있다. 즉 스토우크 재료(S)의 모따기부분(C)은 평행한 원통형 상부로울(35)과 양단에 경사면(37)이 있는 단이 진 하부로울(37) 사이에서 형성된다.
위에서 언급한 대로 모따기부분이 형성되고 가공된 스토우크 재료(S)를 나란히 배치된 한쌍의 수직로울(40,40) 사이에서 폭조절 압연시키면 스토우크 재료(S) 상부 모서리 부분과 하부 모서리 부분의 물질유동이 제16도에 도시된 것처럼, 각기 다르게 된다. 그러므로, 위쪽의 돌출부(Ｉ,Ｉ)는 는 아래쪽으로 돌출부(Ⅱ,Ⅱ)보다 훨씬 많이 부풀게 된다. 이 단계에서, 물질유동에 대한 반력으로서 수직로울(40)에 의하여 스토우크 재료(S)에 가해지는 하중(f1, f2)은 모따기부분(C)에서는 작게 된다. 그 결과로 발생하는 억제력은 스토우크 재료(S)를 로울러 테이블 컨베이어를 향하여 내리누르는 힘으로 작용한다. 결과적으로, 스토우크 재료(S)의 상승이 억제된다. 수직로울(40)에 의한 폭 조절압연이 끝난후, 수평로울에 의하여 두께 조절압연이 행하여진다.
제17도에 나타난 바와 같이 압연된 재료(S')의 양측 에지에는 이중돌출부(Ⅲ)가 형성된다. 앞의 폭조절압연 단계에서 형성된 돌출부(Ｉ)의 대응돌출부(Ⅱ)는 그 크기가 다르므로 각 돌출부(Ⅲ)는 위쪽이 더 많이 돌출된다. 그러므로, 압연된 재료(S')의 양 측단은 고르지 않다. 이와같이 압연된 재료(S')를 제18도에서와 같이 다시 폴조절압연하면 압연된 재료(S')의 물질 유동도 제16도를 참고로 설명한 것과 동일한 형태로 차이가 생기게 된다. 이 차이로 인하여 압연된 재료(S')의 상승이 방지될 수 있다. 비슷한 과정이 계속되는 에저압연에서도 반복된다. 각 단계에서 수직로울의 폭조절압연을 행하기 전에 제15도나 제16도에 도시된 방법으로 스토우크 재료의 하부 약 측면 에지를 모따기 가공하면 스토우크 재료가 상승하는 것을 방지할수 있으므로 폭 조절압연이 원활하게 수행된다.
이상의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명 제1면의 제3실시예에 따른 에저압연방법에서는 수직로울로 폭조절압연을 행하기 전에 각각의 스토우크 재료 또는 압연된 재료의 양측 에지 하부를 모따기 가공하므로 스토우크 재료 또는 압연된 재료가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 각각의 폭 조절 압연을 충분히 행할 수 있고, 동시에 폭방향 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 압연 후 트리밍하여 버리는 부분을 최소한으로 줄일 수 있다.이에 따라 본 발명 제1면의 제3실시예에 따른 에저압연방법은 생산성 향상을 포함하여 산업상 매우 유익한 것이다.
각각의 스토우크 재료의 물질유동은 스토우크 재료를 약간 아래쪽으로 블록하게 하면 스토우크 재료가 상승하는 것을 방지하는데 이용될 수 있다. 이상 언급한 바를 기초로, 본 발명의 제1면의 제4실시예에 의한 에저압연방법이 완성된다.
제4실시예에서는, 폭방향 단면 형상이 아래쪽으로 볼록하게 되도록 스토우크 재료를 성형할 필요가 있다. 실예로서 제19도에 도시한 바와같이, 연속주조된 슬래브를 스토우크 재료로 사용할 때에는, 이는 슬래브의 폭방향 단면형상이 소정의 곡률을 갖도록 연속 주조기의 모울드(M)가 정확한 형상을 갖도록 하여 연속주조하거나, 주조된 인고트(ingot)의 응고가 완료된 후 중심부가 볼록한 로울(51)과 중심부가 오목한 로울(52)로 구성된 성형압연기(50)에 의하여 주조된 인고트를 압연하면 가능하다. 블루우밍 공정 또는 러프 압연공정에서는 스토우크 재료를 볼록한 로울(61)과 오목한 로울(62)로 구성된 성형압연기(60)로 압연하여 슬래브(S)를 성형할 수 있다.
다음에, 하향으로 부풀은 폭방향 단면형상을 갖도록 성형된 스토우크 재료에 폭 조절압연(즉, 에징)을 가하는 방식에 대하여 더 설명한다. 에저의 압연상태가 제20도 및 제21도에 개략적으로 표시되어 있으며, 여기에서 한쌍의 수직로울(40,40)에 공급될 스토우크 재료(S)는 상기에서 설명한 바와같은 선행단계에서 하향으로 부풀은 단면형상을 갖도록 성형된다. 압연하중(F)이 한쌍의 수직로울(40) 사이에 굽혀진 스토우크 재료(S)에 폭방향으로 가해질때 스토우크 재료(S)가 휘어지기 때문에 스토우크 재료(S)의 대응하는 끝면에 각각 압연하중(F)이 작용하는 점과 제20도로부터 명확한 바와같이 스토우크 재료(S)가 지지되는 테이블 로울러(41)위의 스토우크 재료(S)의 중심 사이에 차이, 즉 불일치(δ ; mismatch)가 발생한다.
스토우크 재료(S)가 수직로울(40,40) 사이에서 공급되고 폭방향 하중(F,F) 스토우크 재료(S)에 가해질때 스토우크 재료(S)에는 상기한 불일치(δ)가 존재하여 굽힘모우멘트가 발생하며 하방으로 더욱 굽힘변형을 받는다. 그러나 스토우크 재료(S)의 하부면은 수직로울(40,40) 사이에 설치된 테이블 로울러(41)에 의해 제지된 상태이기 때문에, 스토우크 재료(S)는 테이블 로울러(41)를 받침으로 사용하면서 한쌍의 수직로울(40,40) 사이에 유지된다.
다시 말해서, 스토우크 재료(S)의 굽힘모우멘트인 변형하중은 테이블 로울러(41)에 의해 발생된 반력(R)과 평형을 이룬다. 이 상태에서, 스토우크 재료(S)는 에징된다. 그것은 수직로울(40,40) 및 테이블 로울러(41)에 의해 제한되기 때문에, 스토우크 재료(S)에 대해 큰 에징을 주는 것이 가능하다. 더우기, 이 에징은 스토우크 재료(S)에서 어떠한 과잉변형을 발생시키지 않고 수행될 수 있다.
비록 이러한 폭조정압하량이 스토우크 재료의 굴곡도, 다시 말해서 곡률(반경)에 달려 있을지라도, 스토우크 재료(S)의 곡률은 이렇게 에징된 스토우크 재료에 폭조정압연에 계속하여 두께조절압연을 가할때 수평로울과의 물림정도를 고려하여 결정된다. 에저압연의 관점에서 볼때는, 스토우크 재료(S)의 곡률을 어떤 상당한 정도로 확대하는 것을 필요한 것으로 생각되지 않는다.
제23도는 스토우크 재료(S)의 곡률과 최대 에징 압하량 사이의 관계를 결정하기 위하여 점도를 사용하여 시행된 실험의 결과를 보여준다. 스토우크 재료(S)의 시료로서, 각각 10mm두께(실제로 압연된 재료로서 100mm와 동등) 및 150mm폭(실제로 압연된 재료로서 1500mm와 동등)을 가진 스토우크 재료가 사용되었다. 에징압하량은 여러가지 방법으로 그들의 곡률을 변화시켜가며 측정되었다. 각각의 스토우크 재료의 곡률의 식별을 용이하게 하기 위하여, 스토우크 재료를 형성하는데 사용된 오목한 로울 또는 볼록한 로울의 크라운 높이를 가로축을 따라 기입하였다.
이 결과로부터 명백한 바와같이, 작은 곡률이 스토우크 재료(S)에 가해질 때라도 종래의 에저압연과 비교할때 압하량을 300 내지 400% 정도 크게하는 것이 가능하다. 그러므로, 아래쪽으로 볼록하게 하면 폭 압하량에 대해 매우 큰 효과를 발생할 수 있다. 다시 말해서, 원하는 레벨의 폭 압하량을 성취하는데 요구되는 패스의 수를 감소시키는 것이 가능하다. 또한 그 결가 압연된 제품의 폭치수에 대한 각 스토우크 재료의 폭치수의 비는 증가된 에징 압하량으로 인하여 더 작아질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 방법으로 에징된 압연재료(S')는 그후 수평로울에 의해 원하는 두게치수로 압연된다. 따라서 수평로울러로서 작업로울을 사용하는 것이 적당하며 이는 제22도에 표시된 바와같이, 전체적인 압연공정, 예를들어 열간스트립압연기의 러프압연설비란 점을 고려할때 길이방향의 중앙부가 볼록한 로울(45)과 길이방향의 중앙부가 오목한 로울(46)로 이루어진다. 여기에서 볼록한 로울(45) 및 오목한 로울(46)의 크라운 높이(Cr, -Cr)는 압연조건, 예를들어 각 수평패스에서의 압하량의 정도 및 에징압하량의 수준을 고려하여 결정된다. 4단 압연기가 수평로울러로서 사용될때, 특히 작업로울러로서 오목한 로울(46) 대신에 평로울을 사용하며 백업(backup)로울에 음의 크라운 높이(-Cr)를 주는 것이 가능하다. 이들 로울은 스토우크 재료가 압연될때 각각의 스토우크 재료(S)를 변형하는 것이 가능하여, 원하는 형태로 스토우크 재료를 성형할 수 있다.
상기 설명으로부터 명백한 바와같이, 본 발명의 제1면의 제4실시예에 따른 에저압연방법으로 큰 에징 압하량을 얻을 수 있다. 더우기, 또한 그것은 러프압연을 수행할때 다수의 에징패스를 감소시키는 것이 가능하게 한다. 큰 에징압하량으로 인하여, 스토우크 재료를 보다 작은 폭치수로 성형하는 것이 가능하게 된다. 이것은 연속주조공정에 있어서 주조 인고트의 치수에 대한 다양한 축소에 의해 주조설비의 생산성을 증진할 뿐 아니라 연속주조공정과 압연공정 사이에 연속결합을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 제1면의 제4실시예 공정은 많은 유리한 효과를 가져올 수 있다.
상기한 제4실시예에 있어서, 각 스토우크 재료는 에징을 하기전에 특수로울에 의해 아래쪽으로 부풀어지게 된다. 스토우크 재료를 부풀게 하는데 특수로울 대신 수직로울을 이용할 수도 있다.
제24도 및 제25도에 있어서, 테이블 로울러(2)는 스토우크 재료(S)의 진행방향에 대하여 적당한 각도(θ°)로 스토우크 재료(S)를 공급한다. 그후 이 공급된 스토우크 재료(S)는 테이블 로울러(2)에 대하여 경사져 있는 수직로울(1,1)에 맞물려진다. 그후, 수직로울(1,1)에 맞물려 있는 스토우크 재료(S)는 수직로울(1,1)로부터 가해진 압연하중(F)으로 인하여 폭방향으로 압연된다. 여기에서, 상방 플레이트 두께방향의 힘(f')은 수직로울(1,1)이 경사져 있는 스토우크 재료(S)의 대응하는 측면 에지에 대해 경사져 있기 때문에 수직로울(1)의 회전방향으로 발생된 운동벡터(fR) 및 스토우크 재료(S)의 진행방향(즉, 압연방향)으로 발생되는 다른 운동벡터(fS)의 성분으로 인하여 스토우크 재료(S)의 각각의 측면 에지부분에 가해진다. 따라서, 상방향 변형이 스토우크 재료(S)의 각각의 측면 에지부분에서 일어난다. 이러한 스토우크 재료(S)의 측면 에지부분의 변형으로 인하여 압연하중(F)의 작용점이 이동되어 굽힘모우멘트가 발생된다. 이 굽힘모우멘트는 스토우크 재료(S)의 하방 변형을 일으킨다. 그러므로, 스토우크 재료(S)의 하방 굽힘변형은 수직로울(1,1) 사이에 장치된 테이블 로울러(2)와 접촉하게 되며 이에 의해 테이블 로울러(2)는 반력을 발생하며 따라서 스토우크 재료(S)를 지지하게 된다.
결과적으로, 에징작업시에 압연하중(F)에 의해 스토우크 재료(S)에 발생되는 굽힘모우멘트는 반력과 평형을 이룬다. 다시 말해서, 스토우크 재료(S)의 좌굴로 인하여 야기된 변형의 방향은 조정되며, 또한 테이블 로울러에 의해 발생된 반력과 평형된다. 그러므로 변형의 발생은 좌굴의 형성을 억압하는 수단으로 변환된다. 본 발명의 제1면의 제5실시예의 방법에 따른 에징작용은 상기한 방법으로 수행된다.
제26도는 플레이트형 재료의 에저압연방법의 실제에 사용되는 압연기의 개략적인 구조를 도시하고 있으며, 이 방법은 본 발명의 제1면의 제5실시예에 포함된다. 제26에 있어서, 스토우크 재료(S)는 한쌍의 로울(1)에 대해 스토우크 재료(S)의 진행방향과 계속 경사져 있지는 않다. 압연을 개시함과 동시에, 승강기(H)는 실린더(65)를 작동시키면 화살표(↑)로 표시한 바와 같이 상승된다. 그후, 테이블(64)위에 장치된 테이블 로울러(2)는 제26도에서 적당한 각(θ°)에 걸쳐 시계방향으로 받침점으로서 지지 테이블(63)을 축으로 기울어지며 이에 의해 경사진 위치에 있는 스토우크 재료(S)는 수직로울(1)과 맞물려지게 된다. 압연작업의 완료후에, 승강기(H)의 실린더(65)는 최초의 위치로 화살표(↓)로 표시된 바와같이 승강기(H)를 하강시키도록 다시 작동된다.
상기 설명에 있어서, 스토우크 재료(S)는 화살표(→)로 표시한 방향으로 진행되어 졌다. 스토우크 재료(S)가 화살표(←)로 표시된 방향으로 진행하게 될때 승강기(H)의 실린더(65)는 승강기(H)가 화살표(↓)로 표시된 바와 같이 하강하는 방식으로 작동된다. 그러므로 테이블 로울러(2)는 받침으로서 지지테이블(63)을 축으로 시계반대방향으로 기울어진다. 압연작업의 완료후에 실런더(65)는 화살표(↑)로 표시된 바와같이 역으로 작동되며 그 결과 테이블 로울러(2)는 최초의 위치로 되돌아간다.
제27도는 점토를 사용하여 시행된 실험의 결과를 보여준다. 스토우크 재료(S)로서는 10mm의 두께와 150mm의 폭을 가지며 0°로 냉각된 편평한 점토 플레이트가 사용되었다. 스토우크 재료의 압연은 0°, 1°, 2°, 3°, 4°, 5° 및 8°의 범위내에서 경사각(θ°)을 변경시키는 동시에 압하량을 5mm, 10mm, 15mm 및 25mm로 변경해가면서 수행되었다. 경사각과 좌굴을 일으키는 대응 압하량 사이의 관점에서 폭방향 압하량에 대한 수직로울의 경사각의 영향을 조사하였다. 제27도에 표시된 결과로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 좌굴을 야기하지 않는 최대 압하량은 경사각이 커지면 커질수록 증가된다는 사실을 이해하여야 한다.
본 발명은 제1면의 제5실시예에 따른 에저압연방법은 스토우크 재료에 대해 에징 압하량을 증가시킬 수 있어서 이에 의해 스토우크 재료의 폭치수에 대한 제한을 해결할 수 있다. 좌굴을 효과적으로 방지하므로 폭치수 정밀도를 향상할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 생산성을 향상시키고, 산업에 중대한 공헌을 할 것이다.
상기 에저압연방법은 본 발명의 제2면에 따라서 연속열간압연장치에 의해서 실행될 것이다. 제28도에 연속열간압연장치의 한예를 도시하였다. 제28도는 완전연속방식인 열간스트립 압연장치를 도시한 것이다. 수직 스케일 브레이커(VSB : Vertical scale breaker)와 러프압연기(R1-R5)에 계속되는 완성압연기(finshing mill, F1-Rn)가 연속압연열로 배열되어 있다. 러프압연기(R1-R5) 열에서, 러프압연기(R2-R5)는 각각의 스토우크 재료를 에징하기 위해서 각각 수직압연기(V1-V4)가 설치되어 있다. 수직압연기(V1-V4)는 그 로울의 중심축을 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직평면에 스토우크 재료의 진행방향과 반대로 적당한 각(θ)으로 경사시켜서 배치하였다. 한편 3/4(three quarter type)의 열간스트립 압연기의 배치상태를 제29도에 도시하였다. 러프 압연기의 열은 수직 스케일 브레이커(VSB), 스토우크 재료를 왕복 또는 한방향으로 압연할 수 있는 러프압연기(R1), 가역 4단위압연기(R2), 및 한방향으로만 스토우크 재료를 압연하는 4단압연기(R3,R4)로 구성되어 있다. 러프압연기(R1-R4)에 이어서 완성압연기(F1-Fn)가 배치되어 있다. 러프압연기(R1-R4)의 열에서, 러프 압연기(R1-R4)는 각각 스토우크 재료를 에징하기 위해서 수직압연기(V5-V9)가 장치되어 있다.
수직 스케일 브레이커(VSB)와 수직압연기 사이에서, 다음 단계 러프압연기용 수직압연기, 말하자면 러프압연기(R3,R4)에 각각 상응하여 수직압연기(V8,V9)가 상기에서 설명한 방식으로, 말하자면 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직면내에서 스토우크 재료의 진행방향과 반대방향으로 적당한 각(θ°)으로 그들의 로울의 중심축이 경사지게 배치되어 있다.
수직압연기의 개략을 수직압연기(V3)를 실예로 하여 설명한다. 제30도에서 도시한 바와 같이, 압연기의 하우징(70)에 있는 저어널박스(72)에 의해 회전가능하게 지지된 수직로울(71)은 스토우크 재료(S)의 폭방향을 따라 전후로 이동할 수 있게 장착되었다. 압연기의 하우징(70)은 스토우크 재료(S)의 진행방향에 평행한 수직평면에 스토우크 재료(S)의 진행방향의 반대로 그 중심축을 적당한 각(θ)으로 경사시킬 수 있게 베이스(73)에 장착하였다. 더우기, 테이블 로울러(74)는 한쌍의 수직로울(71) 사이에서 패스라인의 밑에 회전가능하게 구비되었다. 수직압연기(V1-V4,V8,V9)의 에징기구의 원리는 제30도 내지 제32도 사이에 개략적으로 도시하였다. 다시 말해서 쌍으로 된 수직로울(1,1)는 매끄러운 표면을 가지며, 스토우크 재료가 공급되는 방향을 향하여(제30도 및 제32도에 화살표로 표시)즉 스토우크 재료의 진행방향과 반대방향으로 적당한 각(θ°)으로 경사졌다.
스토우크 재료(S)는 경사진 수직로울(1,1) 사이에서 물리게된다. 수직로울(1,1) 사이에 물린 스토우크 재료(S)는 폭방향으로 압연하는 수직로울(1,1)에서 압연하중(F)을 받는다. 각각의 수직로울(1,1)은 스토우크 재료(S)의 상응하는 측면 에지에서 상대적으로 경사져 있기 때문에, 수직로울의 회전방향으로 운동벡터가 발생한다. 회전방향 벡터는 판재의 두께방향 벡터성분(f')과 수평방향 벡터성분(V0)으로 나누어진다.
벡터(f')는 스토우크 재료(S)의 대응 측면 에지에서 위로 향한다. 따라서 스토우크 재료(S)의 측면 에지에서 상향 변형이 일어난다. 이들 상향변형은 스토우크 재료(S)에 작용하는 압연하중(F,F)의 작용점을 굽힘모우멘트의 전개를 일으키면서 변한다. 이 굽힘모우멘트는 하향굽힘변형을 일으킨다. 스토우크 재료(S)의 하향 굽힘변형은 수직로울(1,1) 사이에 있는 테이블 로울러(2)에 접촉하게 하고 테이블 로울러(2)에 의해서 발생된 반력에 의해서 지지된다. 그러므로 압연하중(F)에 의해 스토우크 재료(S)에 발생하는 굽힘모우멘트는 이 반력과 균형을 이룬다. 다시 말하면, 스토우크 재료(S)의 좌굴에 의해서 발생한 변형은 테이블 로울러에 의해서 발생하는 반력에 의해서 평형되고 또한 제어된다. 그러므로, 변형의 발생은 좌굴의 형성을 방지하는 수단으로 전환된다.
본 발명의 제2면에 따른 연속열간압연기는 상기에서 기술한 방법에 따라 에징작업을 행한다.
위의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명의 제2면에 따른 연속열간압연기 열의 수직압연기 로울의 중심축은 스토우크 재료(S)의 좌굴발생을 억제하기 위해서 스토우크 재료(S)의 진행방향과 반대방향으로 경사지게 하였다.
이렇게 하여 에징압하량을 크게 할 수 있고 각 스토우크 재료에 대한 에징공정의 수를 줄일 수 있다. 그래서, 스토우크 재료의 온도강하는 피할 수 있고 폭치수의 정밀도를 향상시킬 수 있으며 공장의 생산성을 높일수 있다. 더우기 공정의 수를 줄이는 것은 수직압연기의 지지대를 줄일 수 있고, 압연과정전의 연속주조방법에 있어서 치수변화에 적은 주조블록은 생산할 수 있다. 그래서 본 발명의 제2면에 따른 연속열간압연기는 연속주조공정의 생산성을 높일 수 있고, 연속주조슬래브를 연속열간압연기에 직접 공급할 수 있는 큰 장점을 갖는다.
본 발명의 제3면에서 제1면에 의한 몇가지 실예에 따른 에저압연방법을 실제로 적용하는데 유용하게 된다.
본 발명의 제3면에 의한 한 실시예에 따른 에저압연은 제33도 및 제34도를 참조하여 다음에 설명할 것이다. 여기에서 설명하는 에저압연은 본 발명의 제3면에 어떤 제한을 가하는 것이 아니며, 본 발명의 제3면의 기술적인 면에서 필요에 따라 개선하고 변형할 수 있음을 유념할 필요가 있다. 제33도 및 제34도는 에저압연의 설명을 용이하게 하기 위해 그 사이에 위치한 공정에서 쌍을 이루어 배치된 로울의 하나만을 개시하였다. 로울 축(81)은 플랜지부분(81')을 가지며 저어널 박스(82)에 의해서 그 하부끝부분에서 회전가능하게 지지되었다. 한편, 그 상부단은 고정된 저어널박스(85)에 상대적으로 미끄러질 수 있는 베어링(84)을 통하여 이동식 프레임(83)에 축방향으로 이동이 가능하게 고정되어 있다.
플랜지로울(86)은 로울축(81)의 플랜지부분(81')에 대향하고 있고, 로울축(81)의 중앙축을 따라서 상하로 미끄러질 수 있게 키이(87)로 로울축(81)에 고정되어 있다. 이 플랜지로울(86)은 베어링(88)에 의해서 저어널(85)에 회전가능하게 지지되어 있다. 저어널박스(85)는 이동식 프레임(83)내에서 미끄럼식으로 고정되어 있고, 도면에는 도시되어 있지 않은 로울 밸런서(roll balancer)에 의하여 이동식 프레임(83)과 같이 있는 베이스(89)에 장착된 모우터(90)에 의해서 차례로 구동되는 워엄스크류 기구(91)에 의해서 구동되는 나사식 축(92)과 호울더 플레이트(85')를 통해서 일반적으로 접촉하고 있다. 저어널박스(85)는 나사식 축(92)의 운동에 따라 올라가거나 내려간다. 다시 말하면, 저어널(85)에 의해서 지지되는 플랜지식 로울(86)은 로울축(81)의 중심축을 따라서 상하 운동한다. 로울축을 지지하는 저어널박스(82)는 하부 이동 프레임(93)에 고정된 보스(94)의 공간(94')에 고정되어 있고 아아치 형상의 외부벽을 갖는다.
저어널박스(82)는 각각의 스토우크 재료의 진행방향에 평행한 수직면에서 경사질 수 있다. 상부의 이동식 프레임(83)은 하우징(95)의 내부벽에 있는 지지봉(96)에 의해서 지지된다. 이 지지봉은 지지봉의 뒤에서 하우징(95)안에 설치된 실린더(97)에 의해서 전후진할 수 있다. 그러므로, 이동식 프레임(83), 즉 로울축(81)은 경사질 수 있다.
이동식 프레임(83)과 하부의 이동식 프레임(93)은 하우징(95)과 함께 설치된 이미 알려진 압연기구에 의해서 연결된다. 다시 말해서 이동식 프레임(83) 및 하부의 이동식 프레임(93)은 압연슈우(100 ; shoe)를 통해 모우터(도시하지 않음)로 구동되는 워엄(103)에 연결되는데, 나사식 축(99)은 위엄휠(98)에 결합되어 있고, 워엄휠(98)은 워엄(103)에 맞물려 있으며, 워엄(103)은 압연슈우에 맞물려 있다. 이동식 프레임(83) 및 하부의 이동식 프레임(93)은 스토우크 재료를 그 폭방향으로 압연한다.
그런데, 제33도에서 부재번호(101)는 나사식 축(92)과 저어널상자(85)의 호울딩 플레이트(85') 사이에 있는 하중감지기이며 플랜지로울(86)에 적용되는 각각의 압연반력을 감지하게 되어 있다. 부재번호(102)는 회전력을 로울로 전달하기 위해 유니버설 스핀들이다.
상기에서 설명한 구조를 갖는 에저압연에 있어서 각각의 압연회전력을 유니버설 스핀들(102)을 통해서 압연축(81)으로 전달된다. 그후 키이(87)에 의해서 플랜지로울(86)에 동력이 전달되며, 로울축(81)과 함께 저어널상자(85)에 의해서 지지된 플랜지휠이 일체로 회전한다. 캘리버치수가 스토우크 재료(S)의 두께(h')에 따라 변경되었을때, 베이스(89)위의 모우터(90)가 가동된다.
다음 나사식 축(92)이 워엄스크류 기구(91)에 의해 회전된다. 이 회전력은 저어널박스(85)의 호울딩 플레이트(85')에 전달되어 저어널박스(85)가 이동식 프레임(83)의 내벽을 따라 상하운동되도록 한다. 따라서 캘리버 치수는 스토우크 재료(S)의 두게치수(h')에 따라 조정된다. 다음, 동식 프레임(83) 및 하부의 이동식 프레임(93)은 둘다 스토우크 재료(S)가 폭방향으로 압연될 수 있도록 하우징위에 장치된 압연기구에 의해 폭방향으로 이동한다.
나사식 축(92)과 호울딩 플레이트(85') 사이에 끼워진 하중감지기(101)에 의해 감지되는 압연반력이 스토우크 재료(S)의 전진방향에 대해 대향축에 마련된 하중감지기(101)에 의해 감지되는 값과 비교되어 그들의 차가 프리세트 하중차리를 초과하였을때 하우징(95)에 마련된 실린더(97)중 하나가 그의 대응하는 지지봉(96)이 하우징(95)으로부터 내측으로 돌출되도록 선택적으로 작동되며 이에 의해 이동식 프레임(83)을 눌러 로울축(81)을 기울어지게 한다.
스토우크 재료(S)가 제33도에서 화살표로 표시한 방향으로 진행하는 예를 생각해 본다. 좌측 실린더(97)가 작동되어 지지봉(96)이 하우징(95)으로부터 내측으로 돌출되었을때, 로울축(81)을 지지하는 저어널박스(85)와 가동프레임(83)은 둘다 가압된다. 결과적으로, 로울축(81)을 지지하는 저어널박스(82)를 받치는 하부 이동식 프레임(93)의 보스(94)는 그 원주형상이 아아치형이기 때문에 회전된다. 따라서, 로울축(81)의 중심축은 스토우크 재료(S)의 진행방향과 평행한 수직면에서 경사져 있다. 이 로울축(81)의 경사는 로울축(81)의 회전방향으로 발생되는 운동벡터의 두께방향 성분으로서 스토우크 재료를 하방으로 누르는 힘을 발생시킨다. 이에 따라 발생된 힘은 로울축(81)위에 형성된 플랜지부(81')에 대해 스토우크 재료를 가압하는 방향으로 작용한다. 따라서 플랜지로울(86)이 과도한 압연반력으로부터 보호된다. 그결과 플랜지로울(86)의 캘리버 치수를 조정하는 기구인 워엄스크류 기구(91)에 상기 압연반력이 과도하게 전달되는 것이 방지된다.
상기로부터 명백한 바와같이, 본 발명의 제3면에 따른 에저로울은 과도한 압연반력으로부터 캘리버 조정기구를 보호할 수 있다. 이는 캐리버 조정기구가 비교적 간단한 구조로 사용될 수 있게 하여 에저로울은 탁월한 효과를 가져올 수 있다.
상기한 본 발명에 대해 당해분야애 숙련된 자는 상기한 바와같은 본 발명의 정신이나 관점으로부터 벗어남이 없이 변경과 수정을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 플레이트나 시이트 재료의 러프 열간압연뿐 아니라 완성열간압연 또는 냉간압연에도 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 한쌍의 수직로울이 설치되어 있는 에저압연기의 에저 스탠드에서 플레이트형 스토우크 재료를 원하는 폭만큼 압연하는 방법에 있어서, 스토우크 재료(S)의 진행방향과 평행한 수직평면에서 에징 스탠드의 적어도 1의 수직로울(1,1a,15,71)의 축(3)으로 구성되어 있으며, 스토우크 재료(S)의 진행방향과 같거나 또는 반대인 방향으로 적어도 1의 상기 수직로울(1,1a,15,71)의 축(3)의 적절한 각도(θ,θ°)범위내에서 경사져 있는 것을 특징으로 하는 플레이트형 스토우크 재료 압연방법.
  2. 제1항에 있어서, 한쌍의 수직로울(1,1a,15,71)의 양쪽축은 상기 수직평면에서 스토우크 재료(S)의 진행방향과 반대방향으로 경사져 있으며, 쌍으로 된 수직로울(1,1a,15,71)과 맞물려 에징되는 스토우크 재료(S)는 하향굽힘 변형을 받으며, 상기 변형은 수직로울(1,1a,15,71) 사이에 설치된 테이블 로울러(2,35,74)에 의해서 반력을 받으며, 여기에서 스토우크 재료(S)의 에징은 수직로올(1.1a,15,71)에 의해서 스토우크 재료(S)에 발생한 굽힘 모우멘트를 테이블 로울러에 의해 평형시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 스토우크 재료 압연방법.
  3. 제1항에 있어서, 스토우크 재료(S)는 측면 에지의 하부폭이 측면 에지의 상부폭보다 더욱 짧게 미리 가공된 후 압연되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 스토우크 재료 압연방법.
  4. 제1항에 있어서, 스토우크 재료(S)는 폭방향 단면형상이 하향으로 부드럽게 부풀도록 미리 굽어지고, 스토우크 재료(S)의 압연은 에징공정중에 스토우크 재료(S)에서 발생하는, 및 스토우크 재료(S) 아래에 설치된 테이블 로울러(2,35,74)에 의해서 반력을 받는 변형중에 수행되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 스토우크 재료 압연방법.
  5. 제4항에 있어서, 스토우크 재료(S)는 쌍으로된 수직로울(1,1a,15,71)에 대하여 스토우크 재료(S)의 진행방향으로 적절하게 경사진 각도로 공급되고, 경사진 스토우크 재료(S)는 스토우크 재료(S)에서 하향굽힘변형이 발생하도록 수직로울(1,1a,15,71)에 의해 에징되며, 또한 스토우크 재료(S)의 굽힘변형은 테이블 로울러에 의하여 반력을 받는 것을 특징으로 하는 플레이트형 스토우크 재료 압연방법.
  6. 상기 에징을 수행하는 동안, 스토우크 재료(S)의 두께를 감소시키기 위해서 연이어 설치된 수직 압연기 및 수평 압연기를 갖추고 있는 연속열간압연기에 있어서, 각각의 수직압연기는 스토우크 재료(S)의 진행방향과 평행인 수직평면에서 진행방향 또는 반대방향으로 경사져 있는 적어도 1의 로울(1,1a,15,71)의 축이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속열간압연기.
  7. 한쌍의 플랜지 부분(86,81')을 갖춘 가변 캘리버형 상기 에저로울에 있어서, 플랜지 부분중의 하나(81')는 회전식으로 지지된 로울축(81)에 형성되어 있고, 다른 플랜지부분(86)은 상기 하나의 플랜지부분(81')에 대하여 회전식이며 또한 로울축(81)의 중심축 방향으로 이동식이 되도록 설치되어 있으며, 또한 에저압연기에 조립될때, 로울축(81)은 스토우크 재료(S)의 진행방향과 평행한 수직평면에서 경사식인 것을 특징으로 하는 가변 캘리버형 에저로올.
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