KR100507573B1

KR100507573B1 - 제어압연을 포함하는 선재의 냉각방법 및 장치

Info

Publication number: KR100507573B1
Application number: KR10-2000-0070884A
Authority: KR
Inventors: 박용규; 허춘열; 임규환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2005-08-17
Also published as: KR20020041125A

Abstract

본 발명은 선재냉각을 위한 냉각방법 및 장치에 관한 것으로 그 목적은, 열간압연된 선재의 서냉작업시 코일의 진행방향과 그 수직방향에서의 코일 중앙부와 엣지부(EDGE)간의 밀도차이에 따라 발생하는 냉각속도편차 및 재질편차를 줄이도록 하는 데에 있다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압연공정을 거쳐 냉각 컨베이어벨트(20)로 추출 낙하되어 이송되는 선재코일(10)의 초기냉각시 선재코일(10)의 중앙부(C1)와 엣지부(C2)간의 적치밀도차에 의한 온도편차를 줄이도록 적치밀도가 높은 부위에 냉풍을 가하는 단계 및, 상기 선재코일(10)의 냉풍에 의한 열교환으로 발생되는 열풍을 컨베이어의 후단부에서 온도편차가 발생되는 코일부위에 가하는 단계를 포함하는 선재의 냉각방법을 제공하는 한편,

압연공정을 거친 선재코일(10)이 추출 낙하된 냉각컨베이어(20)의 초기위치 (T1)에서 선재(10)에 냉풍(F1)을 가하기 위하여 컨베이어(20) 하측의 제 1 쳄버 (32)내에 설치되며, 상기 선재(10)의 적치밀도차에 따라 냉풍의 방향을 조정하는 냉풍제어수단(30) 및, 상기 선재(10)에 가해져 열교환된 열풍(F2)을 컨베이어 (20)의 후방위치에서 가해지도록 서냉카버(40) 상에 연결된 열풍배관(50)이 연결되는 컨베이어 후방위치의 제 2 쳄버(62)내에 설치되며, 상기 선재(10)의 온도편차에 따라 열풍(F2)의 방향을 조정하는 열풍제어수단(60)을 포함하는 선재의 냉각장치를 제공한다.

Description

제어압연을 포함하는 선재의 냉각방법 및 장치{METHOD FOR COOLING WIRE-ROD WITH CONTROLLED ROLLING AND APPARATUS FOR COOLING THE SAME}

본 발명은 선재냉각방법 및 그 장치에 관한 것으로 보다 상세히는, 열간압연된 선재의 서냉작업시 코일의 진행방향과 그 수직방향에서의 코일 중앙부와 엣지부(EDGE)간의 밀도차이에 따라 발생하는 냉각속도편차 및 재질편차를 줄이도록 하여 선재조직의 편차를 줄임으로서, 선재의 균일한 조직과 기계적성질을 얻을 수 있도록 한 선재냉각방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선재의 제조에 있어서는, 먼저 제련, 제강 및 연속주조공정을 거쳐 생산된 빌렛(BILLET)을 선재로 압연 즉, 도 3에서의 조압연(R1), 중간(사상)압연(R2) 및 최종사상압연(R3)등의 압연공정과 수냉대를 거쳐 권취기로서 코일로 제조되는데 이과정에서 코일이 원형모양으로 스텔모아(STELMOR) 냉각 컨베이어상에 떨어지면서 일정하게 쌓여 이동하게 된다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 냉각 컨베이어상에 코일이 원형모양으로 떨어져 이동되는 선재코일(100)은 그 진행방향 및 그 수직방향으로 각각의 선재 링(100') 중앙부(C1)와 엣지부(EDGE)(C2)사이에 겹쳐지는 부분이 작고 많음에 따라 그 밀도차이가 상당함을 알수 있는데, 이는 중앙부분의 간격(D)이 엣지부분의 간격보다 크기때문인데, 다음에 상세하게 설명하겠지만 이와 같은 선재(100)의 컨베이어(110) 이동시의 중앙부와 엣지부간의 밀도차이는 소재가 상온에서 서냉되는 부위별 냉각속도가 다르게 되고, 이는 결국 냉각편차를 초래하는 것이다.

즉, 컨베이어상에 적치밀도가 상대적으로 높은 부위인 엣지부(C2)는 중앙부(C1)대비 냉각속도가 낮아 서냉영역의 카바를 빠져나올때 까지 조직변태가 완전하게 완료되지 못한채로 추출되고, 이와 같은 미변태 부분은 카바에서 추출되는 순간 대기와 접촉하면서 5℃ 정도의 빠른 속도로 냉각되게 된다.

따라서, 카바내에서 오스트나이트(AUSTENITE)조직으로 부터 퍼얼라이트 (PEARLITE) 조직으로 변태가 완료된 부위 즉, 밀도가 상대적으로 적은 선재(100)의 중앙부(C1) 부위가 있는 반면, 상술한 바와 같이 밀도가 상대적으로 높은 엣지부의 조직은 완전하게 변태되지 않은 상태에서 대기와 접촉하여 빠르게 냉각되면서 경한 조직인 마르텐사이트(MARTENSITE)나 베이나이트(BAINITE)와 같은 조직이 발생되어 정상치보다 훨씬 높은 인장강도를 나타내고, 이에 따라 코일선재(100)의 중앙부와 엣지부간에 상당한 인장강도 편차를 초래하게 되어 후공정에서 신선 이나 2차 가공작업을 하기에 앞서 조직 균일화를 위한 추가 열처리 작업이 불가피한 문제가 발생하는 것이다.

이때, 상기와 같은 조직의 불균일한 현상을 피하기 위해서는 컨베이어상에서 선재코일(100)의 중앙부(C1)와 엣지부(C2)사이의 겹치는 부분에 따른 밀도차이를 줄이는 것이 필요한데, 이러한 밀도차이를 줄이기 위한 방법으로는 일단 코일내 링(100')간의 간격 즉, 링간 간격을 크게 해주는 것인데, 이는 엣지부(C2)의 밀도를 감소시키어 중앙부와의 밀도차를 줄일 수 있는 것이다.

그러나, 이와 같은 선재코일(100)의 링간격을 높이는 것은 권취기에서 소재가 냉각 컨베이어(110)에 떨어질때 컨베이어의 이송속도를 높이거나 압연속도를 낮추는 것인데, 일정한 길이를 갖는 컨베이어의 속도를 줄이면 선재코일(100)의 서냉기간 즉, 카바내에서 체류하는 시간이 줄어들어 결국에는 서냉에 따른 조직의 완전한 변태가 이루어 지지않아 카바추출시 급냉되면서 상술한 급냉조직인 마르텐사이트(MARTENSITE)또는 베이나이트(BAINITE) 조직이 발생되게 되며, 이러한 서냉시간이 줄어드는 것을 줄이기 위하여 서냉카바부분의 길이를 증대하는 방법도 개발되기도 하였다.

하지만, 상술한 선재코일(100)의 중앙부와 엣지부간의 밀도차이에 따른 문제들을 완전하게 해소하는 것은 불가능하여 밀도차이에 의한 서냉시의 온도편차문제는 완전하게 해결되지 못하는 어려움이 있는 것이다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이 상술한 선재코일(100)의 온도편차(T1-Tf)는 선재코일(100)이 권취후 컨베이어상에 떨어지는 초기 냉각시점(P1)에서보다 서냉후 단열카바에서 추출되는 시점(Pf)에서 더 증가되는데, 이러한 온도편차의 심화때문에 선재코일(100)의 중앙부(C1)를 기준으로 냉각속도를 조정하면 엣지부(C2)부위는 카바를 빠져나오는 시점까지 조직의 완전한 변태가 완료되지 못하는 것이다.

이와 같은 선재코일의 서냉시 발생되는 온도편차에 따른 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 컨베이어 하부로 부터 열풍을 공급하여 냉각기능을 조정하는 저냉각시스템(SLOW COOLING SYSTEM) 또는 컨베이어 상부에 있는 단열카바에 히팅장치를 설치하여 소재의 냉각기능 편차를 조절하는 방법등을 사용하였다.

그러나, 상기의 방법들은 별도의 열원을 공급해야 하는 추가적인 열원설비가 필요하고, 소재의 규격에 따라 중앙부와 엣지부의 밀도차이를 정밀하게 예측하여 필요한 만큼의 열원을 투입하는 제어상의 어려움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키시 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 빌레트를 선재로 제조하는 압연단계에서 제어압연을 실시한후, 발생되는 냉각편차를 냉,열풍으로 제어냉각을 수행함으로서 짧은 냉각구간에서 선재코일의 부위별 온도편차에 따른 재질편차를 줄일 수 있도록 한 선재냉각을 위한 제어압연과 이를 포함하는 선재의 냉각방법 및 그 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 압연공정을 거쳐 냉각 컨베이어벨트로 추출 낙하되어 이송되는 선재코일의 초기냉각시 선재코일의 중앙부와 엣지부간의 적치밀도차에 의한 온도편차를 줄이도록 적치밀도가 높은 부위에 냉풍을 가하는 단계 및,

상기 선재코일의 냉풍에 의한 열교환으로 발생되는 열풍을 컨베이어의 후단부에서 온도편차가 발생되는 코일부위에 가하는 단계를 포함하여 냉각 컨베이어구간에서 선재코일의 균일한 냉각을 수행하는 선재의 냉각방법을 마련함에 의한다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로서, 압연공정을 거친 선재코일이 추출 낙하된 냉각컨베이어의 초기위치에서 선재에 냉풍을 가하기 위하여 컨베이어 하측의 제 1 쳄버내에 설치되며, 상기 선재의 적치밀도차에 따라 냉풍의 방향을 조정하는 냉풍제어수단 및,

상기 선재에 가해져 열교환된 열풍을 컨베이어의 후방위치에서 가해지도록 서냉카바상에 연결된 열풍배관이 연결되는 컨베이어 후방위치의 제 2 쳄버내에 설치되며, 상기 선재의 온도편차에 따라 열풍의 방향을 조정하는 열풍제어수단을 포함하는 선재의 냉각장치를 마련함에 의한다.

먼저, 본 발명에 따른 선재 냉각방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 선재냉각을 위한 제어압연을 포함한 선재냉각방법에 따른 선재의 온도분포를 종래의 통상압연과 냉각과 비교하여 나타낸 그래프도이고, 도 4는 본 발명인 선재의 냉각방법과 장치를 설명하기 위한 전체 구성도이다.

즉, 도 3 및 도 4 에서 도시한 바와 같이, 본 발명인 선재의 냉각방법의 특징은 선재(10)의 냉각공정 뿐만 아니라 압연공정을 제어함으로서 기존의 냉각 컨베이어 구간보다 더 짧아진 냉각 컨베이어 구간에서도 선재의 부위별 온도편차를 없애면서 균일한 조직, 균일한 기계적성질을 얻도록 하는 데에 있다.

먼저, 도 3 에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 압연공정을 먼저 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 이와 같은 압연공정 즉, 제어압연은 다음에 상세하게 설명하듯이 제어냉각부분과 동시에 또는 별도로 수행할 수 있다.

즉, 빌렛으로 부터 선재 제조시 마무리 압연공정 즉, 최종압연공정(도 3의 R3)은 대략 100m/sec의 고속으로 압연이 진행되기 때문에, 가공중 높은 가공발열을 발생시키고, 이로 인해 내부조직은 매우 빠른 속도로 재결정을 일으키게 되는데, 결국 압연중 소재내부에 생선된 전위(DISLOCATION) 및 베이컨시(VACANCIES)등은 조직내부에 별로 잔류하지 않는다.

반면에, 도 3에서 도시한 바와 같이, 빌렛이 가열로에서 추출된후 조압연( 도 3의 R1)를 통과한후 소재를 1차 중간수냉(PRE-COOLING)(W1)을 수행하여 소재를 미재결정 영역까지 냉각한후 1차 제어압연 즉, 중간압연(R2)을 수행하고, 다음 상기 1차 제어압연단계의 중간압연(R2)중 발생되는 가공발열을 2차 중간수냉(PRE-COOLING)(W2)을 통하여 소재를 미재결정 영역까지 냉각시킨후 다시 소재를 마무리압연(도 3의 R3)하는 2차 제어압연을 실시하게 되면, 통상압연 즉, 압연중 발생하는 가공발열에 의해 소재온도가 상승되는 것을 제어하지 않는 통상압연과는 달리 소재내부에는 전위밀도(DISLOCATION DENSITY)가 급격히 증가하고, 결정립 또한 매우 미세하게 된다.

이때, 상기에서 설명한 제어압연이 통상의 압연방법과 다른 특징은, 상술한 바와 같이, 조압연(R1),중간압연(R2) 및 마무리(최종)압연(R3)의 압연작업을 동일하지만 그사이에 중간수냉(W1)(W2)을 거치도록 하는 데에 있고, 통상적으로는 전체압연작업을 계속적으로 수행한후 마지막에 수냉대를 거치토록 한 것이다.

다음, 상술한 제어압연을 통하여 전위밀도가 증가하고 결정립이 미세한 선재코일(10)을 냉각 컨베이어(20)상에서 냉각하는 본 발명의 선재 냉각방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 제어압연을 통하여 많은 변형에너지를 소재내부에 포함하고 있는 선재코일(10)이 제어압연을 거쳐 냉각컨베이어(20)상에 낙하하면, 외부에서 유입된 차가운 외부공기 즉, 냉풍(F1)을 상기 선재코일(10)의 적치밀도가 상대적으로 높은 선재코일(10)의 엣지부(C2)로 향하도록 하여 상기 선재코일(10)의 엣지부 온도가 중앙부에 대비하여 상대적으로 더 낮아지도록 하는 역온도 편차(도 6a의 P1)를 발생시킨다.

다음, 상기 냉각 컨베이어(10)의 초기위치에서 가해진 냉풍이 선재(10)와의 열교환으로 발생되는 열풍(F2)은 열풍배관(50) 및 송풍기를 통하여 컨베이어(20)의 후단부에서 온도편차가 발생되는 코일부위에 재차 가해지게 된다.

따라서, 코일의 중앙부와 엣지부사이에 적치밀도차에 의한 냉각편차가 발생되어도 선재코일(10)이 서냉카바(40)를 빠져나갈때에는 코일의 중앙부나 엣지부사이의 온도편차가 없어지면서 적치밀도차에 상관없이 변태가 완료되게 되며, 이는 선재의 인장강도 편차를 발생시키지 않게 된다.

즉, 도 3 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 종래에는 컨베이어구간에서 선재의 중앙부분이 먼저 냉각되면서 Pf 시점에서는 중앙부(C1)와 엣지부(C2)간에 온도편차가 심한 것을 알수 있지만, 본 발명에서는 제어압연후 제어냉각을 거치면서 냉풍(F1)이 선재 엣지부(C2)에 집중적으로 가해지는 P0-P1 구간에서 엣지부(C2)의 온도가 급격하게 낮아지고 이후 Pf시점에서는 중앙부(C1)와 엣지부(C2)간의 온도편차가 없어지는 것을 알수 있는 것이다.

그리고, 통상압연의 경우 압연중 발생하는 가공발열에 의해 소재의 온도가 상승되면서 소재내에서 재결정이 일어남으로서, 가공중 발생된 변형에너지는 재결정과정에서 소모되어 지기 때문에, 저합금강류의 경우 압연과정이나 냉각중 생성되는 석출물들은 충분히 성장할 수 없고, 이와 같은 석출물들은 결정립의 성장을 막고 인장강도의 편차를 발생시키는 원인이 되는 것이다.

그런데, 본 발명에서와 같이 압연작업중에 중간수냉을 행하는 제어압연의 경우에는 미재결정 영역에서 압연이 진행되므로 압연후에도 많은 변형에너지를 내포하고 있고, 이러한 내부에너지는 석출물(MC,MN)이 충분히 성장하도록 도와주며, 따라서 조직내에 있는 결정립들도 충분히 성장할 수 있게되어, 인장강도를 낮추고 부위별 강도편차를 줄일 수 있는 것이다.

다음, 본 발명에 따른 선재의 냉각장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5 에서는 본 발명의 냉각장치를 도시하고 있는데, 이와 같은 냉각장치는 크게 냉풍제어수단(30) 및 열풍제어수단(60)을 구비하는데, 상기 냉풍제어수단(30)은 압연공정을 거친 선재코일(10)이 추출 낙하된 냉각컨베이어(20)의 초기위치(T1)에서 선재(10)에 냉풍(F1)을 가하기 위하여 컨베이어(20) 하측의 제 1 쳄버(32)내에 설치되어 상기 선재(10)의 적치밀도차에 따라 냉풍의 방향을 조정하도록 된다.

그리고, 상기 열풍제어수단(60)은 상기 냉풍(F1)이 선재(10)에 가해져 열교환된 열풍(F2)을 컨베이어(20)의 후방위치(T2)에서 가해지도록 서냉카바(40) 상에 연결된 열풍배관(50)이 연결되는 컨베이어 후방위치(T2)의 제 2 쳄버(62)내에 설치되어 상기 선재(10)의 온도편차에 따라 열풍(F2)의 방향을 조정한다.

한편, 상기 제 1(32) 및 상기 제 2쳄버(62)에 연결되는 열풍배관 (50)에는 외부에어 및 열풍을 상기 제 1 및 제 2 쳄버(32)(62)내에 송풍시키기 위한 송풍기(34)(64)가 각각 설치되며, 상기 각각의 쳄버(32)(62)와 컨베이어(10)사이에는 에어송풍노즐(36)(66)이 각각 설치된다.

다음, 상기 각각의 제어수단(30)(60)은, 상기 제 1,2 쳄버(32)(62)내에 선재 (10)의 중앙부(C1)와 엣지부(C2)로 풍향을 나누도록 설치되는 격벽부재(30a)와, 상기 격벽부재(30a)의 하부에 쳄버(32)(62)내로의 냉풍 및 열풍인입을 분리 차단토록 설치되는 댐퍼(30b) 및, 상기 격벽부재(30a)의 상부에 댐퍼(30b)로서 쳄버내에 인입된 냉풍 및 열풍을 선재(10)의 중앙부 및 엣지부로 가해지도록 풍향을 제어하는 디플렉터(30c)을 포함하여 냉풍 및 열풍의 방향을 제어하는 구성으로 이루어 진다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 냉각장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5 에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 특징인 제어압연 또는 통상적인 압연공정을 거친 선재코일(10)이 압연라인에서 추출 낙하되어 냉각컨베이어 (20)의 초기위치에 이르면, 상기 컨베이어(20)의 하측으로 설치된 제 1 쳄버(32)의 하부에 연결된 송풍기(34)가 작동하여 외부의 찬공기 즉, 냉풍(F1)을 제 1 쳄버(32) 측으로 유입시킨다.

이때, 상기 제 1쳄버(32)내에 설치되어 냉풍을 열풍으로 즉, 선재(10)의 중앙부분(C1)과 엣지부분(C2)으로 구분하도록 설치된 격벽부재(30a)의 하측 2개의 댐퍼(30b)는 좌우로 회전하여 선재(10)의 중앙부로 향하는 양측 격벽부재(30a)사이의 풍로는 막고 그 양측의 선재 엣지부로 향하는 풍로는 개방시키는 동시에, 이를 통하여 냉풍(F1)이 송풍되면 상기 격벽부재(30a)의 상부에 설치된 서냉카버(40) 하측의 디플렉터(30c)가 좌우 유동하여 냉풍이 선재(10)의 엣지부에 가해지도록 하고, 결국 냉풍이 적치밀도차가 선재(10)의 중앙부와 비하여 상대적으로 높은 선재(10)의 엣지부에 가해짐으로서 선재(10)의 중앙부와 엣지부간의 온도편차를 줄이면서 역온도편차 즉, 선재 엣지부(C2)가 오히려 중앙부(C1)보다 온도가 더 냉각되는 역온도편차를 발생시킨다.

다음, 고온의 선재(10)애 가해지 냉풍은 열변환에 의해 열풍으로 전환되면서 서냉카바(40)상에 설치된 열풍배관(50)을 통하여 냉각 컨베이어(20)의 후방부까지 송풍기(64)로서 보내지면, 상기 컨베이어(20)의 후방에 하측으로 설치된 제 2쳄버(62)내의 열풍제어수단(60) 즉, 상기 냉풍제어수단(30)과 마찬가지로 격벽부재(60a)하측의 댐퍼(60b)가 열풍의 방향을 온도편차가 심한부위 즉, 온도가 낮은 부위에 가해지는데, 이와 같은 열풍의 최종방향은 격벽부재(60a)상부에 설치된 디플렉터(60c)로서 제어한다.

한편, 이와 같은 냉풍(F1) 및 열풍(F2)의 송풍조건은 도 4 에서 도시한 바와 같이, 컨베이어 초기 및 후방부 중간에 설치된 파이로미터(PYROMETER) 즉 센서(S)(S')(S")들에 의하여 온도가 확인되고, 밀도차에 의해 예상되는 최종조직 및 기계적 성질을 예측하여 코일의 온도편차가 발생되는 부위에 열풍을 가하도록 하여 선재(10)의 중앙부와 엣지부간의 온도편차를 최소화할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

선재중 용접봉 선재인 티타늄(TITANIUM) 첨가강의 경우 용접효율 향상 및 아크(ARC)의 안정성을 도모하기 위해 티타늄을 0.2% 내외로 첨가되는데, 이와 같은 티타늄은 가열중 재용해되어 압연중 미세하게 석출되는 석출강화현상을 일으켜서 냉각중 코일의 중앙부 및 엣지부간의 인장강도 편차가 크게 발생한다.

따라서, 이와 같은 선재(10)는 신선작업중 급냉조직부위 즉 마르텐사이트 또는 베이나이트를 중심으로 단선이 발생하기도 하면, 페일팩(PAIL PACK)으로 만든후에는 용접작업을 하기 위해 송급(FEEDING)시킬 경우 송급성의 저하로 아크의 불안정 및 용접면의 불균일을 초래하기도 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 소재를 본 발명에 의한 제어압연 및 제어냉각을 실시할 경우 인장강도가 하향되고, 중심부와 엣지부간의 편차도 크게 줄어드는 것을 알 수 있는데, 이는 다음의 표 1 에서 나타내고 있다.

한편, 도 3 에서 개시된 통상압연 및 통상냉각은, 소재가 가열로에서 추출된후 초기 압연이 진행되는 동안에는 소재온도가 낮아지다가 이후 변형율(STRAIN RATE)이 높아짐에 따라 가공발열이 발생되고 소재의 온도는 상승되는데, 이와 같은 가공발열에 의해 소재의 온도가 상승되는 것을 제어하지 않는 방법이 통상압연방법이다.

또한, 통상냉각방법은 컨베이어(20)에 단지 서냉카바(40)만을 덮은 후에 코일이 서냉카바(40)내에서만 서냉되도록 한 것인데, 이와 같은 통상냉각방법을 적용한 경우에는 코일선재(10) 엣지부에서의 마르텐사이트 분율이 크게 증가함을 알 수 있고, 그 조직은 도 7 에서 도시하고 있다.

다음의 표 1에서는 종래와 본 발명의 냉각방법에 따른 선재의 조직특성 변화를 나타내고 있다.

구분	인장강도(kg/㎣)	선재링사이의 인장강도 편차(kg/㎣)	마르텐사이트의 분율
통상압연+통상냉각(종래)	55.9	3.20	3-4 v/o
통상압연+제어냉각	52.2	1.98	1-2 v/o
제어압연+제어냉각(본 발명)	49.1	0.36	0-0.5 v/o

(마르텐사이트의 분율에 관한 상세한 조직상태는 도면 도 7의 (a)-(c)에서 나타내고 있다)

즉, 상기 표 1 및 도 7에서 나타내는 바와 같이, 종래의 통상압연에 본 발명에서의 제어냉각을 행하는 경우에는 마르텐사이드 분율이 다소 줄었으나, 여전히 선재(10)의 중앙부와 엣지부에서의 인장강도는 편차가 있음을 알수 있다.

그러나, 발명에 따른 제어압연 및 제어냉각을 수행한 경우에는 인장강도 및 마르텐사이트의 분율이 극히 낮아짐을 알 수 있는데, 이는 티타늄 카바이드(Titanium Carbide)가 충분히 석출되고 성장할 수 있는 시간을 줌으로서 결정립들이 성장하여 인장강도를 낮추기 때문이고, 서냉카바(40)내에서의 변태가 완료됨으로 인하여 마르텐사이트의 분율도 낮추기 때문이다.

이와 같이 본 발명인 선재 냉각방법 및 장치에 의하면, 선재코일의 냉각 컨베이어를 통한 냉각작업시 선재코일의 중앙부와 엣지부에서의 적치밀도차에 의한 온도편차를 줄임으로서 균일한 조직 및 특성을 갖는 선재코일의 제조가 가능한 우수한 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 일반적인 냉각컨베이어상에 적치되는 선재코일을 도시한 개략도

도 2의 (a) 및 (b)는 종래 컨베이어위치에 따른 선재의 온도분포 및 도 1에서의 선재 중앙부와 엣지부간의 온도편차를 도시한 그래프도

도 3은 본 발명에 따른 선재냉각을 위한 제어압연을 포함한 선재냉각방법에 따른 선재의 온도분포를 종래의 통상압연과 냉각과 비교하여 나타낸 그래프도

도 4는 본 발명인 선재의 냉각방법과 장치를 설명하기 위한 전체 구성도

도 5는 본 발명인 선재냉각장치를 도시한 도 4의 A-A 선 및 B-B선 단면도를 포함하는 전체도

도 6의 (a)및 (b)는 본 발명에 따른 컨베이어위치에 대한 선재의 온도분포 및 선재의 중앙부와 엣지부간의 온도편차를 도시한 그래프도

도 7의 (a)-(c) 종래의 통상압연과 본 발명의 제어압연 및 제어냉각을 수행한 경우의 선재특성변화를 도시한 상세한 설명에서의 표1에 관련된 조직상태도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10.... 선재 20.... 컨베이어

30.... 냉풍제어수단 60.... 열풍 제어수단

C1,C2.... 선재의 중앙부와 엣지부

F1,F2.... 냉풍 및 열풍 S,S',S".... 센서

T1,T2.... 컨베이어의 초기 및 후방위치

Claims

압연공정을 거쳐 냉각 컨베이어벨트(20)로 추출 낙하되어 이송되는 선재코일 (10)의 초기냉각시 선재코일(10)의 중앙부(C1)와 엣지부(C2)간의 적치밀도차에 의한 온도편차를 줄이도록 적치밀도가 높은 부위에 냉풍(F1)을 가하는 단계; 및,

상기 선재코일(10)의 냉풍에 의한 열교환으로 발생되는 열풍(F2)을 컨베이어의 후단부에서 온도편차가 발생되는 코일부위에 가하는 단계를 포함하여 냉각 컨베이어구간에서 선재코일의 균일한 냉각을 수행토록 구성된 것을 특징으로 하는 선재 의 냉각방법
제 1항에 있어서, 상기 압연공정은,

소재의 열간압연시 빌렛을 가열로에서 추출한 후 조압연(R1)한 소재를 조압연시 발생되는 가공발열을 냉각시키기 위하여 1차 중간수냉(PRE-COOLING)(W1)을 수행한 후, 상기 소재를 중간압연(R2)하는 1차 제어압연; 및,

상기 1차 제어압연단계의 중간압연(R2)중 발생하는 가공발열을 2차 중간수냉(PRE-COOLING)(W2)을 통하여 2차 냉각시킨후 소재를 마무리압연(R2)하는 2차 제어압연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어압연을 포함하는 선재의 냉각방법
제 1항에 있어서, 상기 선재코일(10)의 초기 냉풍을 가하는 단계는 컨베이어 (20)상에서 코일 사이즈별 및 냉각속도별 적치밀도차에 따른 냉풍조건을 설정하는 단계를 포함하고, 이와 같은 냉풍조건은 컨베이어(20)의 진행방향으로 설치된 다수개의 센서(S)(S')(S")로서 얻어진 선재(10)의 중앙부(C1)와 엣지부(C2)간의 온도편차를 기초로 얻어지는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각방법
압연공정을 거친 선재코일(10)이 추출 낙하된 냉각컨베이어(20)의 초기위치 (T1)에서 선재(10)에 냉풍(F1)을 가하기 위하여 컨베이어(20) 하측의 제 1 쳄버(32)내에 설치되며, 상기 선재(10)의 적치밀도차에 따라 냉풍의 방향을 조정하는 냉풍제어수단(30); 및,

상기 선재(10)에 가해져 열교환된 열풍(F2)을 컨베이어(20)의 후방위치(T2)에서 가해지도록 서냉카바(40) 상에 연결된 열풍배관(50)이 연결되는 컨베이어 후방위치(T2)의 제 2 쳄버(62)내에 설치되며, 상기 선재(10)의 온도편차에 따라 열풍(F2)의 방향을 조정하는 열풍제어수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치
제 4항에 있어서, 상기 제 1(32) 및 상기 제 2쳄버(62)에 연결되는 열풍배관 (50)에는 외부에어 및 열풍을 상기 제 1 및 제 2 쳄버(32)(62)내에 송풍시키기 위한 송풍기(34)(64)가 각각 설치되며, 상기 각각의 쳄버(32)(62)와 컨베이어(10)사이에는 에어송풍노즐(36)(66)이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치
제 4항에 있어서, 상기 냉풍제어수단(30) 및 열풍제어수단(60)은, 상기 제 1,2 쳄버(32)(62)내에 선재(10)의 중앙부(C1)와 엣지부(C2)로 풍향을 나누도록 설치되는 격벽부재(30a)(60a);와,

상기 격벽부재(30a)의 하부에 쳄버(32)(62)내로의 냉풍 및 열풍인입을 분리 차단토록 설치되는 댐퍼(30b)(60b); 및,

상기 격벽부재(30a)의 상부에 댐퍼(30b)로서 쳄버내에 인입된 냉풍 및 열풍을 선재(10)의 중앙부 및 엣지부로 가해지도록 풍향을 제어하는 디플렉터 (30c)(60c)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 선재의 냉각장치