KR940006024B1 - 스라브의 열간압연장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

스라브의 열간압연장치 및 그 방법
제 1 도는 통상적인 스라브의 열간압연공정을 나타내는 개략도.
제 2 도는 통상적인 방법에 의해 열간압연된 열간압연판상에 발생된 선상스케일의 분포상태를 설명하기 위한 참고도.
제 3 도는 스라브의 열간압연시 선상스케일 발생과정을 설명하기 위한 모식도.
제 4 도는 본 발명에 부합되는 스라브의 열간압연장치의 부분단면도.
제 5 도는 본 발명의 사용상태도.
제 6 도는 통상의 방법과 본 발명의 효과를 비교하기 위한 모델압연 실험방법의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 수평롤 2 : 수직롤
11 : 보조롤 11a : 관통홀
12 : 지지대 12a : 나사홀
본 발명은 압연시 압연판상에 발생되는 선상스케일을 저감시킬 수 있는 압연방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열간압연시 스라브측면부에 잔존한 표면결함들의 판 표리면이동을 억제함으로서 열연판의 폭귀부 선상스케일의 발생량을 줄일 수 있는 스라브의 열간압연장치 및 그 방법에 관한 것이다.
통상, 압연공정에서는, 제 1 도에 나타난 바와 같이, 압연하고자 하는 스라브(소재)(3)가 수평롤(1)인 R1에 의해 수평압연되고, 수평압연된 소재(3)는 수평롤(1)인 R2의 선후단에 설치된 수직롤(vertical roll 또는 edger)(2)에 의해 폭압연(수직압연)되도록 되어 있으며, 수직→수평→수직→ … 의 순으로 반복압연을 실시한 후, 수평롤(1)인 R3,R4에 의한 수직압연공정을 거쳐 사상압연으로 진행하게 된다. 이러한 공정을 거쳐 오는 동안에 스라브(3) 측면부에 존재하는 결함들이 표리면으로 이동됨에 따라 결국 코일폭귀부의 선상스케일로 남게 되어 판폭정도는 물론 표면품질의 저하를 초래하게 된다.
통상의 선상스케일 관리는 연주 스라브측면에서 검토되어 코너크랙, 측면크랙, 스타크랙등 표면결함들이 스라브에 잔존치 않도록 스카핑(scarfing)이나 연삭(grinding)을 실시하고 있으나 완벽한 관리는 불가능한 설정에 있다.
폭귀부 선상스케일(4)은, 제 2 도에서와 같이, 코일 양폭귀부에 0-50mm 정도에 걸쳐서 존재하는데, 이는 일종의 선산형의 크랙으로 판길이 전체에 걸쳐 연속 또는 단속형으로 발생한다.
연속형 선상스케일은 연주크랙이, 단속형 선상스케일은 스라브의 코너크랙, 측면크랙, 스타크랙(star crack)등이 주요인으로, 이들은 폭압하량 및 수평압하량에 따라 판폭 표리면으로 점점 이동하여 열연판의 폭귀부 선상스케일로 남게 된다.
상기한 열연판의 선상스케일 발생과정에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 일반적으로, 폭압연을 실시하면 측면부의 재료가 상, 하로 유동하여 폭귀부분의 높이가 판중심부분보다 높아지는 현상이 소위 도그본(dog bone)이라는 모양이 형성된다. 이때, 제 3 도에서와 같이, 스라브(소재)(3)의 측면부(4a)에 잔존한 스케일층이나 표면크랙등의 결함(4)들이 도그본(3a)의 형성에 따라 판독표리면(4b)으로 이동되고, 그 다음 압연공정인 수평압연을 실시하면 폭퍼짐에 의해 점점 내측(4c)으로 이동하게 되고, 또한 내측(4c)에서 소재(3)의 외측부는 두께가 감소하는 벌징(bulging) (3b)현상이 발생하게 되어 내측(4c)으로 유입된 크랙등의 결함(4)들은 압연이 진행됨에 따라 점점 연신되고 코일상태가 되면 더욱 길어져 크랙간의 간격에 따라 제 2 도에서와 같이 연속 또는 단속형의 최종 선상스케일로 발전해간다. 또한, 폭압하량에 따라 도그본의 폭과 높이가 달라져 폭압하량이 증가하면 도그본의 발생량 및 벌징 발생량도 증가하여 결국 측면결합들이 표리면이동을 증가시키면 결과를 초래하게 된다.
실제로, 조압연공정에서 실시되는 폭압연이나 수평압연공정은 스라브두께가 두꺼운 공정에서 진행되므로 판폭방향으로의 변형을 무시할 수 없는 벌징이 수반되는 폭퍼짐이 크게 일어나게 된다.
폭압하량은 90-100mm 정도로서, 이때 발생되는 도그본의 50-70%가 다시 폭방향으로 회복을 일으켜 폭퍼짐으로 남게 되므로 근본적으로 도그본 발생을 미리 억제하는 장치가 요구된다.
본 발명자들은 상기와 같은 요구에 따라 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 통상의 수직압연장치에 보조롤을 설치하여 폭압연과 동시에 보조롤에 의한 도그본 압연을 실시하여 스라브(소재)의 측면부에 잔존해 있던 결함들의 표리면이동을 억제시킴으로서 열연판의 폭귀부 선상스케일 발생량을 저감시킬 수 있는 향상된 스라브의 열간압연장치 및 그 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 도면에 의해 설명한다.
종래의 스라브 열간압연장치는 제 1 도에 나타난 바와 같이, 다수개의 수평롤(1)을 구비하고 있는 수평압연장치와 수직롤(2)을 구비하고 있는 수직압연장치를 포함하며, 상기 수평롤(1)과 수직롤(2)은 일정간격을 갖고 각각 쌍을 이루고 있는데, 본 발명의 스라브 열간압연장치(10)는 상기한 수직롤(2) 사이에 위치한다.
본 발명의 스라브 열간압연장치(10)는 제 4 에 나타난 바와 같이, 보조롤(11), 지지대(12) 및 유지볼트(13)를 포함하여 구성된다. 상기 보조롤(11)은 모터구동이 아닌 공회전하는 롤로서 수직압연장치에 부착되며 수직롤(2)의 좌우를 갭조절에 따라 함께 이동가능하고 폭압연전의 스라브(소재) 두께에 따라 상, 하로의 롤 갭조절이 원활하도록 구성되는 것으로서, 상기 보조롤(11)의 중앙부에는 관통홀(11a)이 형성되어 있고, 지지대(12)의 소정위치에는 나사화된 나사홀(12a)이 형성되어 있다.
상기 보조롤(11)은 그 중앙부의 관통홀(11a)과 상기 지지대(12)의 하부에 형성된 나사홀(12a)에 유지볼트(13)를 삽입하고 유지볼트(13)의 선단에 고정너트(14)를 통상의 방법으로 고정시키므로서 공회전가능하도록 지지대(12)에 의해 유지된다.
그리고, 상기 보조롤(11)은 유지볼트(13)를 전, 후진시키므로서 수직롤(2)과 가까워지거나 또는 멀어지도록 구성된다.
상기 지지대(12)는 종래의 스라브 열간압연장치의 적절한 부재에 유지된다. 상기한 보조롤(11)의 폭은 수평압연시 발생되는 도그본의 폭에 근거하여 조절되는 것으로서, 적어도 도그본과 같거나 또는 그보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.
또한 보조롤(11)과 수직롤(2)과의 적절한 간격유지가 수평압연시 유동부가 표면부에 겹치는 현상과 보조롤(11)과 수직롤(2) 사이의 마찰에 의한 마모현상등을 고려하여 필요한데, 상기 보조롤(11)은 적어도 이러한 간격유지가 가능하도록 구성되어야 한다.
상기한 보조롤(11)은 제 4 도에 나타난 바와 같이, 쌍을 이루고 있으며, 보조롤(11)을 상기 지지대(12)에 유지하는 수단으로는 상기한 볼트-너트방식 이외에도 공회전만 가능하다면 어떠한 다른 수단의 사용도 가능하게 됨은 물론이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 스라브 열간압연장치(10)을 사용하여 스라브를 열간압연하는 방법에 대하여 설명한다.
수평압연시 발생하는 도그본의 폭등을 고려하여 도그본의 폭과 같거나 또는 그이상인 롤 폭을 갖는 보조롤(11)을 선택하고, 수직롤(2)과 보조롤(11) 사이의 마찰 및 유동부의 표면결함등을 고려하여 유지볼트(13)의 전, 후진에 의해 수직롤(2)과 보조롤(11) 사이의 간격을 설정한 다음, 수평압연을 행하므로서, 수평압연과 동시에 보조롤(11)에 의한 도그본 압연도 행하게 되는데, 이에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 제 5 (a)도에 나타난 바와 같이, 먼저 스라브가 수직롤(2)에 치입되면 제 5 (b)도에 나타난 바와 같이 슬라브의 폭이 압하됨에 따라 두께방향으로 부풀어 오르는 도그본 모양(3a)이 형성되기 시작한다. 이 도그본 형성부(3a)는 수직롤(2)의 출구근방에서 이와 동일선상에 놓여있는 보조롤(11)과 접촉을 일으키고 보조롤(11)의 공회전에 의해 압연되기 시작한다. 이때의 도그본 형성부(3a)는 보조롤(11)에 의한 두께방향으로의 구속과 수직롤(2)에 의한 판독방향으로의 구속을 동시에 받아 결국 자유면(free surface)인 판길이 방향으로 재료가 유동하게 된다.
따라서, 도그본 형성에 두께방향 상, 하로 늘어나면서 이동된 측면결함들은 보조롤(11)에 의해 판길이방향으로 연신되면서 스라브의 폭귀부에 위치된다.
상기한 수직롤(2)과 보조롤(11) 사이에는 압연조건에 따라 적절한 간격(틈새)설정이 필요한데, 이는 그 간격이 크면 폭압연시 일부 도그본 발생량이 그 틈새로 유동하게 되어 그 다음 압연공정이 수평압연을 실시하게 되면 유동부가 표면부에 겹치는 현상 즉, 선상스케일이 크게 발생하며, 너무 간격이 좁게되면 수직롤(2)과 보조롤(11) 사이의 마찰에 의한 마모현상등이 발생하기 때문에 상기한 수직롤(2)과 보조롤(11)과의 간격(틈새)은 통상의 강 스라브 압연조건에서 3-8mm정도로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 스라브의 열간압연장치에만 적용되는 것은 아니고, 후판압연재를 생산하는 공정에서도 폭귀부 선상스케일 발생을 줄이기 위하여 적용될 수 있음은 물론이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
통상의 압연방법과 본 발명의 압연방법(수직롤이 평평한 경우임)에 의한 선상스케일 발생량을 비교하기 위하여 제 6 도와 같이 모델압연실험을 실시하였다. 본 실시예에서 사용된 소재는 20×100(120)×200mm 크기의 프라스티신(CaCO3+grease)소재이며, 이 프라스티신 소재는 상온에서의 변형특성이 고온에서의 열연강의 변형특성과 유사하므로 변형거동을 시뮬레이션하는데 유용하다.
다음에, 상기와 같이 준비된 시험소재를 압연하였는데, 이때, 폭압연은 하기 표 1과 같은 조건으로, 그리고 수평압연은 하기 표 2와 같은 조건으로 실시하였다.
상기와 같이 압연한 후 압연재에 생긴 선상스케일 발생량을 배율 10배의 측정기로 측정하고, 그 측정결과를 하기 표 3에 나타내었으며, 이때, 측정점은 하나의 시편에 대해 표면과 이면판폭 양쪽에 걸쳐 각각 압연길이 방향으로 5포인트씩 총 20개 지점에서 측정한 후 평균을 낸 값이다.
[표 1]
* 상기 표 1에서 종래예(1-5) 및 발명예(a)는 소재의 폭이 100mm인 경우이고, 발명예 (b)는 소재의 폭이 120mm인 경우를 나타냄.
** 상기 표 1에서 비교예(1)은 수직롤의 형태가 오목형 구형인 경우임.
[표 2]
상기 표 2에서 "R"은 제 6 도의 롤 번호를 나타냄.
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 통상의 방법에 따라 압연하는 경우[종래예(1-5)]에 있어서 폭압연을 실시하는 경우[종래예(2-5)]가 폭압연을 실시하지 않은 경우 [종래예(1)]보다 선상스케일 발생량이 크게 나타나고, 또한 폭압하량이 증가할 수록 선상 발생량이 증가됨을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 수직롤 대신 오목형 구형 수직롤을 사용한 경우[비교예(1)]는 종래예보다 선상스케일 발생량이 적게 나타났지만 본 발명예보다 큼을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 실시된 본 발명예(a) 및 (b)는 선상스케일 발생량이 평균 1.31mm로서, 이는 종래예(1-5)의 평균 약 3.04mm에 비해약 50% 정도의 결함폭이 줄어드는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 사용하는 경우에는 선상스케일 발생량을 완전히 없앨 수는 없으나, 압연후 전단폭 이내로 결함폭을 줄일 수 있어 통상의 폭압연만 실시하는 압연방법보다 그 효과가 우수하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 폭압연과 보조롤에 의한 도그본 압연이 동시에 실시되므로 폭퍼짐이 일어나지 않고, 스라브 측면부에 잔존한 결함들의 표리면이동이 억제되어 선상스케일 발생량이 감소되기 때문에 판폭정도는 물론 표면품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 쌍을 이루어 설치되는 다수개의 수평롤(1)을 구비하고 있는 수평압연장치 및 쌍을 이루어 설치되는 다수개의 수직롤(2)을 구비하고 있는 수직압연장치를 포함하여 구성되는 스라브의 열간압연장치에 있어서, 중앙부에 관통홀(11a)을 구비하여 상기 수직롤(2)에 일정한 간격을 두고 유지되어 있는 보조롤(11); 적절한 위치에 나사홀(12a)을 구비하여 상기 수직압연장치에 유지되는 지지대(12) ; 및 상기 관통홀(11a)과 나사홀(12a)에 삽입되는 유지볼트(13)를 포함하여, 상기 보조롤(11)이 공회전가능하도록 상기 지지대(12)에 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스라브의 열간압연장치.
  2. 수직롤(2)에 의해 수직(폭)압연시 도그본이 발생되는 스라브의 열간압연방법에 있어서, 상기 도그본의 폭과 같거나 또는 그 이상인 롤폭을 갖고, 상기 수직롤(2)과 3-8mm 떨어져 공회전이 가능하도록 설치되는 보조롤(11)에 의해 수직압연과 동시에 도그본 압연을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스라브의 열간압연방법.
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