KR101299355B1 - Ｈ형강 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H형강 제조방법에 관한 것으로, 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강 생산시, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와, 상기 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 플랜지에 비해 웨브의 압하량을 높여 압연하는 단계를 포함한다.
본 발명은 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이증가 억제를 통하여 플랜지의 과에징을 방지하고 압연소재의 치입 용이성도 확보하는 이점이 있다.

Description

Ｈ형강 제조방법{Method for producing of H-steel}

본 발명은 H형강 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강을 생산하는 H형강 제조방법에 관한 것이다.

H형강은 단면 형상이 H형상을 가지는 형강을 말한다. H형강은 대형 건축물의 기둥과 같은 구조재로 널리 사용되며, 지하철, 교량 등의 토목용 가설재와 기초용 말뚝으로도 사용된다.

H형강은 연속 주조로 제조된 블룸(Bloom), 빌렛(Billet), 빔블랭크(Beam blank) 등의 주편을 사용하여 열간압연 공정을 통해 제조된다.

본 발명의 목적은 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강 생산시 안정적인 압연이 가능하고 과에징(Edging) 발생 없이 H형강을 생산하는 H형강 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강 생산시, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와, 상기 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 플랜지에 비해 웨브의 압하량을 높여 압연하는 단계를 포함한다.

상기 조압연기의 상,하 롤 폭 조정은, 상기 조압연기를 구성하는 상,하 롤의 모서리를 더블 R 가공함에 의해 조정된다.

상기 더블 R은, 상기 상,하 롤의 모서리에 변곡점을 기준으로 상부 R값(R1)과 하부 R값(R2)에 차이를 둔 것이다.

상기 하부 R값(R2)이 상기 상부 R값(R1)에 비해 크다.

상기 연속밀 압연기는 첫 번째 연속밀 압연기에서 마지막 연속밀 압연기로 가면서 상,하 롤 폭을 점차적으로 줄여가면서 상기 압연 소재를 압연한다.

본 발명은 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이증가 억제를 통하여 플랜지의 과에징을 방지하고 압연소재의 치입 용이성도 확보한다.

따라서, 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강을 생산하는 경우에도 안정적인 열간압연 공정이 가능하게 하여 압연 제품의 생산성을 증대시키고 압연라인 공용사용에 따른 원가절감 및 압연 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 H형강 제조방법의 실시예로, 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입 상태를 보인 개략도.
도 2는 롤 폭 조정 방법을 적용한 롤의 개략도.
도 3은 소성변형 해석프로그램을 활용한 압연 소재의 플랜지 과에징 검증도.

이하 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 H형강 제조방법은, 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강 생산시 플랜지 과에징(Edging)를 방지하여 안정적인 압연이 가능하게 하는 H형강 제조방법이다.

H형강은 조압연을 거치면서 압연 소재의 두께와 폭을 줄이고 사상압연에서 연속밀 압연기를 거쳐 더욱 정교한 제품으로 만들어진다.

구체적인 H형강 제조방법은, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와, 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 플랜지에 비해 웨브의 압하량을 높여 압연하는 단계를 포함한다.

압연 소재는 빔블랭크이다. 빔블랭크는 단면이 'H'자 형태를 가지는 반제품으로, 주로 H형강을 제조하는데 사용한다. 'H'자 형태의 단면에서 가로 부분을 웨브, 웨브 양측의 세로 부분을 플랜지라 한다.

롤 폭 조정은 압연 소재의 치입시 압연 소재의 센터링(Centering)에 문제가 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격인 큰 H형강 생산라인에서는 상,하 롤의 간격 조정을 통해 압연을 수행하는데, 이 경우 상,하 롤의 간격이 조정되면 높은 압하비로 인해 플랜지가 구부려지는 과에징이 발생하고 압연 소재의 다음 압연기 치입시 문제가 발생할 수 있다.

또한, 플랜지의 과에징은 압연 소재의 다음 압연기 치입이 가능한 경우에도 과하게 구부려진 부분이 펴지면서 웨브와 플랜지의 편심 편차를 발생시켜 최종 제품의 품질에 악영향을 미친다.

따라서, 플랜지의 과에징 발생이 방지되도록 조압연과 조압연 다음의 첫 번째 연속밀 압연에서 웨브와 플랜지의 압하비를 조절한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 롤 폭(W)은 압연 소재의 웨브와 접하게 되는 롤의 평평한 직선부분의 길이를 의미한다. 롤은 압연 소재의 웨브와 접하는 롤의 평평한 직선부분과 양측 테이프진 직선부분이 R값을 그리면서 만나므로 R값에 따라 롤 폭이 달라진다. R값은 롤 모서리에 곡률을 형성하는 값으로, R값 조정을 통해 롤 폭을 조정한다.

롤 폭 조정은 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입의 용이성을 확보하기 위해 수행된다.

조압연기의 상,하 롤 폭 조정은 조압연기를 구성하는 상,하 롤의 모서리를 더블 R 가공함에 의해 조정된다. 여기서, 모서리는 전술한 바와 같이 압연 소재의 웨브와 접촉하는 롤의 평평한 직선부분과 롤에서 테이프진 양측 직선부분이 만나는 부분이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 더블 R은 상,하 롤의 모서리에 곡률 반경이 다른 두 R값 즉, R1, R2를 형성하는 것이다. 즉, 상,하 롤의 모서리에 변곡점을 기준으로 상부 R값(R1)과 하부 R값(R2)을 두는 것이다. R값에 따라 압연 소재는 웨브와 플랜지가 되는 위치점이 달라지고, 웨브와 플랜지의 압하비도 달라진다.

이를 고려하여, 조압연기의 상,하 롤은 하부 R값(R2)이 상부 R값(R1)에 비해 크다. 하부 R값이 상부 R값에 비해 큰 것은 플랜지 압하량을 줄여 플랜지 과에징을 방지한다.

즉, 조압연 단계에서 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 웨브 두께를 비교적 두껍게 가져가고, 롤의 상부 R값(R1)에 비해 하부 R값(R2)을 크게 가져가 첫 번째 연속밀 압연시 압연 소재의 플랜지측이 웨브가 되게 함으로써 동일한 압하비에도 플랜지가 상대적으로 적은 압하를 받도록 하여 플랜지 과에징을 방지한다.

또한, 조압연된 압연 소재는 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브의 압하량을 높여 플랜지 길이 증가를 억제한다. 이 경우 플랜지 과에징이 방지되고 안정적인 압연이 가능해진다.

이 후, 연속밀 압연기는 첫 번째 연속밀 압연기에서 마지막 연속밀 압연기로 가면서 상,하 롤 폭을 점차적으로 줄여 압연 소재를 압연하여 압연 소재를 더욱 정교한 H형상으로 만든다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예가 본 발명에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

<실시예>

IPE140용 H형강 생산라인에서 IPE140 규격의 H형강을 제조한 경우(비교예)와 IPE150용 H형강 생산라인에서 IPE140 규격의 H형강을 제조한 경우(실시예)를 예로 들어 설명한다.

IPE150용 H형강의 규격은 H155×75×6/9.5이고, IPE140용 H형강의 규격은 H140×73×4.7/6.9이다.

롤 폭 조정은 상,하 롤의 각 모서리 상부에 R1, 하부에 R2를 가공하여 조정하였으며, R1을 8~10R, R2를 250~300R범위로 조정하였다. R1의 범위 및 R2의 범위는 소성변형 해석프로그램을 적용하여 동일한 압하비에도 플랜지에 과한 압하력이 작용하지 않는 범위를 도출한 것이다.

IPE140용 H형강 생산라인에서 IPE140 규격의 H형강을 제조하는 비교예의 경우는 더블 R을 적용하지 않고 R만 적용하였다. R은 12로 가공하였다.

조압연 후 9개의 압연기로 구성된 연속밀 압연기를 통과시켜 H형상으로 가공하였으며, 비교예의 경우 마지막 연속밀 압연기로 가면서 롤 폭이 점차적으로 넓어지도록 한데 반해, 실시예의 경우는 마지막 연속밀 압연기로 가면서 롤 폭이 점차적으로 줄어들게 하였다.

아래의 표 1은 IPE140용 H형강 생산라인의 정상 롤 폭(IPE140 규격의 H형강 제조)과 본 발명에 의해 IPE150용 H형강 생산라인을 조정한 조정 롤 폭(IPE140 규격의 H형강 제조)을 나타낸 것이다.

구분		정상 롤 폭(mm) (비교예)	조정 롤 폭(mm) (실시예)
조압연기(BDM)	Leader	120.0	130.0
연속밀 압연기 (CM)	1ST	125.0	135.0
	2ST	125.5	133.0
	3ST(EM)	(125.5)	(133.0)
	4ST	126.0	131.5
	5ST	126.5	130.5
	6ST(EM)	(126.5)	(130.0)
	7ST	127.5	129.0
	8ST(EM)	(127.5)	(129.0)
	9ST	128.5	128.5
	롤 폭 변화	1ST↗ 9ST	1ST ↘9ST

[Leader:조압연, EM:유니버셜 압연기]

참고로, 유니버셜 압연기는 수평롤 한 쌍과 수직롤 한 쌍으로 된 4개 롤 압연기를 의미한다.

도 1에는 본 발명에 의한 H형강 제조방법의 실시예로, 조압연된 압연 소재의 첫 번째 연속밀 압연기 치입 상태가 도시되어 있고, 도 2는 롤 폭 조정 방법을 적용한 롤의 개략도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 롤 폭이 130mm(a)인 조압연기로 조압연된 압연 소재(1)를 롤 폭이 135mm(b)인 첫 번째 연속밀 압연기(3,5)로 치입하면 조압연된 압연 소재(1)의 플랜지 부분이 압하되고 웨브 압연량이 증대됨에 따라 플랜지 길이 증가가 억제된다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 더블 R적용에 따라 롤 폭 W가 정해짐이 확인된다.

도 3에는 소성변형 해석프로그램[DEFORM]을 활용한 압연 소재의 플랜지 과에징 검증도가 도시되어 있다.

표 1 및 도 3에 도시된 바에 의하면, 롤 폭 조정에 의해 조압연된 압연 소재의 웨브 두께를 25mm로 확보하여 비교예에 비해 2mm 더 두껍게 가져갔으며, 이 과정에서 더블 R 적용으로 웨브와 플랜지의 위치점에 변화를 주었다. 이는 동일한 압하비에도 플랜지 변형량을 감소시켰다.

또한, 조압연된 압연 소재는 첫 번째 연속밀 압연기에서 웨브 압하량을 증대시켜 플랜지 길이증가를 억제시켰다. 이 결과, 세 번째 연속밀 압연기에서 플랜지의 에징량이 36mm로 과에징이 발생하지 않았다.

또한, IPE140용 H형강 생산라인에서 IPE140 규격의 H형강을 제조한 비교예와 비교시에도 과에징이 발생되지 않음이 확인된다.

또한, 도 3의 소성변형 해석프로그램[DEFORM]에 검증된 바와 같이, 실시예의 경우 비교예와 비교하여도 과도한 응력 집중이 없어 제품 품질에 영향이 없음이 확인된다.

이를 통해, 더블 R 가공으로 인한 롤 폭 조정과 조압연시의 웨브 두께 조정 및 첫 번째 연속밀 압연기에서의 플랜지 길이증가 억제를 통하여 플랜지 과에징을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

1:조압연된 압연 소재
3,5:첫 번째 연속밀 압연기(H-ROLL)의 상,하 롤

Claims (5)

1. 생산하고자 하는 H형강의 규격보다 규격이 큰 H형강 생산라인에서 H형강 생산시 상, 하 롤의 간격을 조정하여 압연을 수행하며, 플랜지 과에징을 방지하여 안정적인 압연이 가능하도록, 조압연기의 상,하 롤 폭을 조정하고 웨브에 비해 플랜지의 압하비를 높여 압연 소재를 조압연하는 단계와,
   상기 조압연된 압연 소재를 첫 번째 연속밀 압연기에서 플랜지에 비해 웨브의 압하량을 높여 압연하는 단계를 포함하며,
   상기 조압연기의 상,하 롤 폭 조정은,
   상기 조압연기를 구성하는 상,하 롤의 모서리를 더블 R 가공함에 의해 조정되고,
   상기 더블 R은,
   상기 상,하 롤의 모서리에 변곡점을 기준으로 상부 R값(R1)과 하부 R값(R2)에 차이를 둔 것이며,
   상기 하부 R값(R2)이 상기 상부 R값(R1)에 비해 큰 것을 특징으로 하는 H형강 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연속밀 압연기는 첫 번째 연속밀 압연기에서 마지막 연속밀 압연기로 가면서 상,하 롤 폭을 점차적으로 줄여가면서 상기 압연 소재를 압연하는 것을 특징으로 하는 H형강 제조방법.

Images