KR101246534B1 - Ｈ형강 압연라인의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H형강 압연라인의 냉각장치에 관한 것이다. 구체적으로는 다수의 중간압연기 사이에 구비되어 중간압연공정 중의 H형강의 플랜지 중간부에 집중하여 H형강을 냉각시키는 중간 냉각수단(110)과, 사상압연공정 완료 후에 H형강을 전체적으로 급냉시키는 급속 냉각수단(120)을 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, H형강을 압연하는 압연라인에서 중간압연 중에 H형강의 플랜지별 위치에 따라 제어냉각을 하여 온도 편차를 감소시키는 한편 급냉으로 조직 미세화와 온도편차 감소로 H형강의 냉각상 진입온도를 하강시켜 제품온도 편차를 감소시킴으로써 H형강의 품질을 높이는 효과가 있다.

Description

Ｈ형강 압연라인의 냉각장치{apparatus for cooling H-beam of rolling line}

본 발명은 H형강 압연라인의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 H형강의 플랜지 위치별 온도편차를 감소시키는 한편 급냉을 통한 조직 미세화로 H형강의 품질을 높이는 H형강 압연라인의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철공장에서 압연재를 생산하기 위해서는 압연공정을 거치게 되는 바, 상기 압연공정은 연속주조공정에서 제작된 슬래브, 블룸, 빌렛 등을 2개의 회전하는 롤(Roll) 사이에 끼워 가늘고 길게 성형하는 것이다.

즉, 압연기는 상온 또는 고온에서 회전하는 롤 사이에 재료를 통과시키면서 재료의 소성변형을 통해 판재, 봉재, 형강재 등을 성형하는 장치인 바, 상기 압연기와 압연기 사이에 이송가이드가 설치되어 압연재를 다음 공정의 압연롤러 측으로 이송시키게 된다.

상기 형강재는 사상압연이 완료된 후 냉각상을 통과하면서 냉각되고 교정기를 거쳐 교정되어 완제품으로 성형되는 과정을 갖는다.

본 발명은 H형강을 압연하는 압연라인에서 중간압연 중에 H형강의 플랜지별 위치에 따라 제어냉각을 하여 온도 편차를 감소시키는 한편 급냉으로 조직 미세화와 온도편차 감소로 H형강의 냉각상 진입온도를 하강시켜 제품온도 편차를 감소시키는 H형강 압연라인의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 H형강 압연라인의 냉각장치는, 다수의 중간 압연기 사이에 구비되어 중간압연공정 중의 H형강의 플랜지 중간부에 집중하여 H형강을 냉각시키는 중간 냉각수단과, 사상압연공정 완료 후에 H형강을 전체적으로 급냉시키는 급속 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중간 냉각수단은, 압연라인의 폭방향 양측에 구비된 냉각챔버와, 상기 냉각챔버에 냉각수가 유입되도록 상기 냉각챔버에 형성된 다수의 냉각수 유입구와, 상기 냉각챔버에 유입된 냉각수가 H형강의 플랜지에 분사되도록 상기 냉각챔버에 형성된 다수의 노즐구멍을 포함한다.

상기 냉각챔버는 상기 H형강의 플랜지를 둘러싸서 냉각수가 채워지는 공간부를 가지는 채널 형태로 이루어진다.

상기 냉각챔버에서 상기 H형강의 플랜지 외면과 마주보는 부분에는 상기 플랜지 외면을 냉각시키는 다수의 노즐구멍이 형성된 제1노즐구멍군이 형성되고, 상기 냉각챔버에서 상기 H형강의 플랜지 내면과 마주보는 부분에는 상기 플랜지 내면을 냉각시키는 다수의 노즐구멍이 형성된 제2노즐구멍군이 형성된다.

상기 제1노즐구멍군에서 노즐구멍은 플랜지의 중앙부에 배치되어 있다.

상기 제1노즐구멍군에서 노즐구멍은 플랜지의 중앙부에 집중적으로 배치되고 플랜지의 단부으로 갈수록 노즐구멍 사이의 간격이 커지게 배치되어 있을 수도 있다.

본 발명에 의한 H형강 압연라인의 냉각장치에 의하면, H형강을 압연하는 압연라인에서 중간압연 중에 H형강의 플랜지별 위치에 따라 제어냉각을 하여 온도 편차를 감소시키는 한편 급냉으로 조직 미세화와 온도편차 감소로 H형강의 냉각상 진입온도를 하강시켜 제품온도 편차를 감소시킴으로써 H형강의 품질을 높이는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 냉각장치가 적용된 H형강 압연라인을 나타내는 구성도,
도2는 도1의 중간 냉각수단을 나타내는 단면구성도,
도3은 도1의 급속 냉각수단을 나타내는 단면구성도,
도4는 본 발명이 적용된 H형강 압연라인의 냉각에 따른 H형강의 온도를 나타내는 그래프,
도5는 도4의 냉각온도에 따른 H형강의 조직상태도,
도6은 도2의 중간 냉각수단의 냉각작용 상태도,
도7은 도6의 냉각작용에 따라 H형강 플랜지의 중앙부와 단부의 온도편차를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 냉각장치가 적용된 H형강 압연라인을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 연주설비에서 제조된 H형강 압연소재는 압연공장으로 이송되어 가열로(10)에서 재 가열된 후, 조 압연기(20)와 중간 압연기(30) 및 사상 압연기(40)를 거치면서 압연이 마무리된 다음, 냉각상(60)(61)으로 이루어지는 냉각시스템을 거치면서 냉각된다.

압연이 마무리된 H형강은 제품 절단기(50)에서 상기 제1, 제2냉각상(60)(61)의 길이에 맞추어 적당한 길이로 분할하기 위해 절단되거나 H형강의 제조공정상 선단부와 후단부에서 발생하는 불량부분을 제거하기 위한 목적으로 선단부와 후단부를 절단하는 공정이 수행된다.

상기 제1, 제2냉각상(60)(61)을 거친 H형강은 절단기(도시안됨)에서 소정길이로 맞추어 재절단되는 한편 교정기(도시안됨)를 거치면서 교정되고 이송되어 정렬된 후 완제품으로 출고되는 과정을 거친다.

그리고, 압연 중의 H형강에 발생된 텅을 절단하기 위해 상기 조압연기(20)와 중간압연기(30) 사이의 이송대(70) 상에는 텅 절단장치(25)가 설치되어 있다. 상기 텅 절단장치(25)는 상기 중간압연기(30)와 사상압연기(40) 사이에도 설치될 수 있다.

상기 조압연기(20)와 중간압연기(30) 및 사상압연기(40)는 다수의 압연기가 열을 이루어 설치되는데, 다수의 중간 압연기(30) 사이에는 중간압연공정 중의 H형강의 플랜지 중간부에 집중하여 H형강을 냉각시키는 중간 냉각수단(110)이 설치되고, 상기 사상압연기(40)와 상기 제품 절단기(50) 사이에는 사상압연공정 완료 후에 냉각상에서 H형강을 전체적으로 급냉시키는 급속 냉각수단(120)이 설치된다.

도2는 도1의 중간 냉각수단(110)을 나타내는 단면 구성도이다.

도시한 바와 같이, 상기 중간 냉각수단(110)은, 압연라인의 폭방향 양측에 구비된 냉각챔버(112)와, 상기 냉각챔버(112)에 냉각수가 유입되도록 상기 냉각챔버(112)에 형성된 다수의 냉각수 유입구(114)와, 상기 냉각챔버(112)에 유입된 냉각수가 H형강의 플랜지(F)에 분사되도록 상기 냉각챔버에 형성된 다수의 노즐구멍(116)을 포함한다.

상기 냉각챔버(112)는 상기 H형강의 플랜지(F)를 둘러싸서 냉각수가 채워지는 공간부(S)를 가지는 채널 형태로 이루어진다.

상기 냉각챔버(112)에서 상기 H형강의 플랜지(F) 외면과 마주보는 부분에는 상기 플랜지(F) 외면을 냉각시키는 상기 다수의 노즐구멍(116)이 형성된 제1노즐구멍군(H1)이 형성되고, 상기 냉각챔버(112)에서 상기 H형강의 플랜지(F) 내면과 마주보는 부분에는 상기 플랜지(F) 내면을 냉각시키는 상기 다수의 노즐구멍(116)이 형성된 제2노즐구멍군(H2)이 형성된다.

상기 각 노즐구멍(116)에는 선택적으로 냉각수를 분사시키도록 도시하지 않은 제어밸브가 설치된다.

상기 냉각챔버(112)의 공간부(S) 내부에는 채널을 보강하는 보강리브(112a)가 형성되고, 상기 보강리브(112a)에는 냉각수가 통하는 관통구멍이 형성된다.

상기 제1노즐구멍군(H1)에서 상기 노즐구멍(116)은 플랜지(F)의 중앙부에 집중적으로 배치되고 플랜지(F)의 단부으로 갈수록 노즐구멍 사이의 간격이 커지게 배치되어 있는데, 상기 노즐구멍(116)은 상기 플랜지(F)의 중앙부에만 집중적으로 배치되어 있을 수도 있다..

이러한 제1노즐구멍군(H1)의 노즐구멍 배치는 플랜지(F)의 중앙부와 플랜지(F)의 단부와의 냉각온도 편차(ΔT)를 줄이는 효과가 있다.

상기 냉각수 유입구(114)에는 도시하지 않은 냉각수 공급수단에서 공급되는 냉각수가 유입되도록 냉각수관(P)이 연결된다.

도3는 도1의 급속 냉각수단(120)을 나타내는 단면 구성도이다.

도시한 바와 같이, 상기 급속 냉각수단(120)은, 압연라인의 폭방향 양측에 구비된 냉각챔버(122)에서 H형강의 플랜지(F) 외면 전체에 걸쳐 노즐구멍을 냉각수가 분사되어 H형강을 급속히 냉각하는 설비로서, H형강의 웨브(W) 하측 및 상측에서 냉각수가 분사되는 노즐이 설치될 수도 있다.

상기 급속 냉각수단(120)은 QST 설비로 알려져 있다. 그 구성은 공지의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 H형강 압연라인의 냉각장치가 설치된 압연라인에서, 중간압연 중의 H형강 압연재에는 상기 중간 냉각수단(110)에서 냉각수가 분사되어 H형강의 조직을 미세화하고 물성치를 향상하며 사상압연기(40)에 진입하는 제품의 온도를 하향 조정하고 사상압연 후에 급속 냉각수단(120)에서 H형강을 급속히 냉각하므로써 조직 미세화효과를 더욱 높인다.

상기 중간 냉각수단(110) 및 급속 냉각수단(120)을 통한 냉각수의 분사는 도시하지 않는 제어밸브를 조작 제어하여 냉각수의 양 및 분사 유무를 제어하게 되는데, 도6 및 도7에 도시한 바와 같이, 상기 중간 냉각수단(110)에서는 제1노즐구멍군(H1)의 중간을 통해 H형강의 플랜지(F) 외면에선 플랜지 중앙부에 냉각수를 집중적으로 분사하고 제2노즐구멍군(H2)을 통해 H형강의 플랜지(F) 내면에서 플랜지의 단부에 냉각수를 적게 분사하므로써, 플랜지 중앙부와 플랜지 단부의 온도편차를 줄여(ΔT=30℃ 이내) H형강의 평탄도 및 직각도 품질을 향상시킨다.

도4는 본 발명이 적용된 H형강 압연라인의 냉각에 따른 H형강의 온도를 나타내는 그래프이고, 도5는 도4의 냉각온도에 따른 H형강의 조직상태도이다.

도4에 도시한 바와 같이, 가열로(10)에서 1200~1250℃로 가열하여 추출된 H형강 압연소재는 조압연기(20)와 중간압연기(30) 및 사상압연기(40)를 거치면서 열간압연이 행해지는데 이때 압연온도는 1150~850℃로서, 사상압연기(40)에서 최종 압연온도는 850~800℃이다.

상기 중간압연기(30)에 의한 중간압연 중에 상기 중간 냉각수단(110)를 통해플랜지의 중앙부와 단부의 온도편차를 줄이는 중간냉각을 거친 후, 상기 사상압연기(40)에 의한 사상압연 후 상기 최종 압연온도 850~800℃에서 상기 급속 냉각수단(120)을 통해 650~600℃까지 급냉한다.

이때, H형강은 도5에 도시한 바와 같이, 급속 냉각시에 A3 이상의 오스테나이트 영역에서 베이나이트 영역까지 급속 냉각되고, 급속 냉각시에는 미변태 오스테나이트와 베이나이트의 혼합조직으로 되는네, 급속 냉각이 완료되면 베이나이트 조직으로 된다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, H형강을 압연하는 압연라인에서 중간압연 중에 H형강의 플랜지별 위치에 따라 제어냉각을 하여 온도 편차를 감소시키는 한편 급냉으로 조직 미세화와 온도편차 감소로 H형강의 냉각상 진입온도를 하강시켜 제품온도 편차를 감소시킴으로써 H형강의 품질을 높인다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능함은 물론이고, 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110 : 중간 냉각수단 112 : 냉각챔버
112a : 보강리브 114 : 냉각수 유입구
116 : 노즐구멍 120 : 급속 냉각수단
122 : 냉각챔버 F : 플랜지
H1 : 제1노즐구멍군 H2 : 제2노즐구멍군
P : 냉각수관 W: 웨브

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 다수의 중간 압연기 사이에 구비되어 중간압연공정 중의 H형강의 플랜지 중간부에 집중하여 H형강을 냉각시키는 중간 냉각수단과,
   사상압연공정 완료 후에 H형강을 전체적으로 급냉시키는 급속 냉각수단을 포함하며,
   상기 중간 냉각수단은,
   압연라인의 폭방향 양측에 구비된 냉각챔버와,
   상기 냉각챔버에 냉각수가 유입되도록 상기 냉각챔버에 형성된 다수의 냉각수 유입구와,
   상기 냉각챔버에 유입된 냉각수가 H형강의 플랜지에 분사되도록 상기 냉각챔버에 형성된 다수의 노즐구멍을 포함하고,
   상기 냉각챔버는 상기 H형강의 플랜지를 둘러싸서 냉각수가 채워지는 공간부를 가지는 채널 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형강 압연라인의 냉각장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 냉각챔버에서 상기 H형강의 플랜지 외면과 마주보는 부분에는 상기 플랜지 외면을 냉각시키는 다수의 노즐구멍이 형성된 제1노즐구멍군이 형성되고,
   상기 냉각챔버에서 상기 H형강의 플랜지 내면과 마주보는 부분에는 상기 플랜지 내면을 냉각시키는 다수의 노즐구멍이 형성된 제2노즐구멍군이 형성되는 것을 특징으로 하는 H형강 압연라인의 냉각장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1노즐구멍군에서 노즐구멍은 플랜지의 중앙부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 H형강 압연라인의 냉각장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1노즐구멍군에서 노즐구멍은 플랜지의 중앙부에서 양측 단부로 갈수록 노즐구멍 사이의 간격이 커지게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 H형강 압연라인의 냉각장치.

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