KR20090070892A - 형강재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합금 원소의 투입없이 열간 압연시 최종 압연과정이 완료되는 제품의 압연 마무리 온도를 제어하여 제품 조직을 제어할 수 있도록 한 형강재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조방법은 반제품을 가열로에서 가열하여 다수개의 압연기들로 구성된 조압연, 중간압연, 사상압연을 거쳐 형강재를 열간 압연하고, 사상압연을 구성하는 압연기들중 최종 압연기의 후방에 근접되게 배치된 냉각수 분사수단을 통해 압연된 형강재의 하부면 및 양측면 부위를 냉각하며, 냉각된 압연재를 냉각상과 교정기에서 냉각 및 교정하는 단계들로 이루어진다.

이에 따르면 본 발명은 생산 원가를 절감할 수 있으며 우수한 기계적 성질을 갖는 극후 H빔 형강재를 제조할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

형강재의 제조방법{Method for manufacturing of H-beam}

본 발명은 형강재의 제조방법에 관한 것으로, 특히 냉각수 살포장치를 이용한 제어압연기술을 통해 고강도 및 내충격성이 우수한 극후 H빔 형강재를 제조할 수 있도록 한 형강재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 형강재들중 H빔은 주택, 가시설물등의 건설 현장 뿐만 아니라, 교량 등의 구조물에도 광범위하게 채택되고 있는 실정이다.

H빔 형강재는 전기로의 용강이 레들을 통해 레들로에서 정련되고, 정련된 용강이 연속주조설비를 통해 제조된 반제품인 빔 블랭크를 이용하여 초기 조형 공정 및 다수의 연속 밀 압연기로 구성된 공형 공정을 통해 제조된다.

빔 블랭크는 가열로에서 대략 1100℃의 온도로 약 90분 정도 가열된 후에 열간 압연되어 H빔 형강재의 형태를 갖게 된다.

그중 공형 공정은 조압연, 중간압연, 사상압연으로 구성된다.

종래 압연기는 롤의 개수와 조립 형태에 따라 2단식 압연기, 3단식 압연기, 4단식 압연기, 특수식 압연기등으로 구분되며, 그중 압연으로 H빔을 제조하기 위해서는 4단식 유니버셜 압연기가 통상 사용되며, 이 압연기에는 상하로 배치된 한 쌍 의 수평롤과 양측에 배치된 한쌍의 수직롤이 동일한 롤스탠드내에 결합된다.

이러한 기존의 H빔 형강재는 사상압연이 완료된 후에 냉각상을 통과하면서 냉각되고 교정기를 거쳐 교정되어 완제품으로 성형되는 과정을 갖게 되므로, 사상압연의 최종 연속 밀을 통과한 후에 냉각상까지 도달하는 과정중에 별도의 설비없이 압연이 종료된다.

따라서, 두께 30mm 이상의 극후 H빔 형강재를 생산할 경우에는, 그 두께로 인해 기계적 성질(강도 및 내충격성)을 높여 고강도 내충격 제품을 생산하는 것이 어려운 문제점이 있다.

두께가 두꺼울수록 내부에 냉각 온도 편차에 따른 응력이 발생할 우려가 있으며, 압연이 종료된 후에 다시 복열에 의해 온도가 상승되어 제품의 변형이 발생될 우려가 있었다.

이를 극복하기 위해 소재 생산시 다양한 합금철 성분을 투입하여 조직 변태를 통해 강도와 내충격성을 높일 수 있으나, 원가 상승의 요인이 될 뿐만 아니라 고강도, 내충격 및 연신율을 동시에 만족하기 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 희귀한 합금 원소를 첨가하지 않고도 냉각 온도를 제어함에 따라 우수한 고강도 및 내충격성을 갖는 극후 H빔 형강재를 생산할 수 있도록 한 형강재의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반제품을 가열로에서 가열하여 다수개의 압연기들로 구성된 조압연, 중간압연, 사상압연을 거쳐 형강재를 열간 압연하는 단계와,

상기 사상압연을 구성하는 압연기들중 최종 압연기에 근접되게 배치된 냉각수 분사수단을 통해 압연된 형강재를 냉각하는 단계와,

상기 냉각된 압연재를 냉각상과 교정기에서 냉각 및 교정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 형강재를 냉각하는 단계는, 상기 압연된 형강재의 하부면과 측면 부위에 냉각수를 살포하는 것이다.

상기 형강재를 냉각하는 단계는, 상기 압연된 형강재의 조직을 표면에서 급속 냉각시켜 표면 부위가 마르텐사이트 조직을 갖도록 한 후에, 냉각되지 않은 형강재의 중심 부위에서 잠열에 의해 급속 냉각된 마르텐사이트 조직을 자체 풀림 열처리함으로써,

상기 압연된 형강재의 표면에서 내부로 갈수록 마르텐 사이트, 베이나이트, 펄라이트화 조직을 갖도록 한 것이다.

상기 냉각수 분사수단을 통해 형강재를 냉각하는 단계는,

상기 냉각수 분사수단이, 상기 압연된 형강재의 양측면 부위에 600±100㎥/hr 유량의 냉각수를 분사하고,

상기 압연된 형강재의 하부면 부위로 각각 250±50㎥/hr 유량의 냉각수를 분사하는 것이다.

본 발명은 합금 원소의 투입없이 열간 압연시 최종 압연과정이 완료되는 제품의 압연 마무리 온도를 제어하여 제품 조직을 제어할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 생산 원가를 절감할 수 있으며 우수한 기계적 성질을 갖는 극후 H빔 형강재를 제조할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 형강재의 제조방법은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 반제품을 가열로(10)에서 가열하여 초기 조형 공정 압연기(20)에서 압연하고 다수개의 압연기들로 구성된 조압연 압연기(30), 중간압연 압연기(40), 사상압연 압연기(50)를 거쳐 형강재(H: 이하 극후 H빔 형강재와 혼용함)를 열간 압연하고, 사상압연 압연기(50)들중 최종 압연기의 후방에 근접되게 배치된 냉각수 분사수단(100) 을 통해 압연된 형강재(H)의 하부면 및 양측면 부위를 냉각하며, 냉각된 압연재를 냉각상(60)과 교정기(미도시)에서 냉각 및 교정하는 단계들로 이루어진다.

더 상세히 설명하면, 압연된 형강재(H)의 조직을 표면에서 급속 냉각시켜 표면 부위가 마르텐사이트 조직을 갖도록 한 후에, 냉각되지 않은 형강재(H)의 중심 부위에서 잠열에 의해 급속 냉각된 마르텐사이트 조직을 자체 풀림 열처리함으로써, 압연된 형강재(H)의 표면에서 내부로 갈수록 마르텐 사이트, 베이나이트, 펄라이트화 조직을 갖도록 한다.

이를 위해 냉각수 분사수단(100)은 압연되는 형강재(H)의 하부면에 배치되는 하부 냉각수 분사부(110)와, 형강재(H)의 양측면과 이격된 부위에 설치되는 측면 냉각수 분사부(120,130)로 구성되고, 측면 냉각수 분사부(120,130)에서 압연된 형강재(H)의 양측면 부위로 600±100㎥/hr 유량의 냉각수를 분사하고, 하부 냉각수 분사부(110)에서 압연된 형강재의 하부면 부위로 각각 250±50㎥/hr 유량의 냉각수를 분사하는 것이 바람직하다.

이는, 사상압연을 구성하는 압연기들중 최종 압연기측에 진입되는 형강재(H)의 온도는 820∼860℃의 온도를 갖게 되며, 최종 압연기에 위치한 냉각수 분사수단(100)에 의해 조직 변태 온도인 660~690℃의 온도를 갖도록 냉각하고, 내부의 자체 복열에 의해 약 50~60℃의 온도가 상승되어 자체 풀림 열처리(self tempering)되어 앞서의 조직 변화를 갖도록 한 것이다.

또한, 압연된 형강재(H)의 하부면 보다 양측면 부위에 냉각수 분사 유량을 더 많이 분사하는 이유는, 형강재(H)의 하부면보다 양측면의 중앙부위의 두께가 더 두껍기 때문에 그 양측면의 중앙 부위에 가장 많은 열을 가지게 되고, 이를 냉각하기 위해 하부면에 분사하는 냉각수의 유량보다 많은 유량을 분사해야 하기 때문이다.

그리고, 압연된 형강재(H)의 상부면에 냉각수를 살포하지 않는 것은 압연기 롤의 냉각을 위해 기존에도 설치되어 있는 압연롤 냉각장치에서 살포된 냉각수가 H빔형강재(H)의 웨브 상부면에 고여서 잔존하게 되므로, 각 부위별 온도 편차를 조정하기 위해서 별도의 냉각이 필요없기 때문이다.

따라서, 본 발명은 극후 H빔 형강재(H)의 제조시 희귀한 합금 원소를 투입하지 않고도 열간 압연 생산시 냉각 온도를 제어하는 열처리 제어방식에 의해 제품 조직을 제어함으로써, 우수한 기계적 성질을 갖는 제품을 생산할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 형강재의 제조방법를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 냉각수 분사수단을 개략적으로 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 가열로 30 : 조압연 압연기

40 : 중간압연 압연기 50 : 사상압연 압연기

60 : 냉각상` 100 : 냉각수 분사수단

110 : 하부 냉각수 분사부

120,130 : 측면 냉각수 분사부

H : 형강재

Claims (4)

1. 반제품을 가열로(10)에서 가열하여 다수개의 압연기들로 구성된 조압연, 중간압연, 사상압연을 거쳐 형강재(H)를 열간 압연하는 단계와,

   상기 사상압연을 구성하는 압연기들중 최종 압연기에 근접되게 배치된 냉각수 분사수단(100)을 통해 압연된 형강재(H)를 냉각하는 단계와,

   상기 냉각된 압연재를 냉각상과 교정기에서 냉각 및 교정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 형강재의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 형강재(H)를 냉각하는 단계는, 상기 압연된 형강재(H)의 하부면과 측면 부위에 냉각수를 살포하는 것을 특징으로 하는 형강재의 제조방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 형강재(H)를 냉각하는 단계는, 상기 압연된 형강재(H)의 조직을 표면에서 급속 냉각시켜 표면 부위가 마르텐사이트 조직을 갖도록 한 후에, 냉각되지 않은 형강재(H)의 중심 부위에서 잠열에 의해 급속 냉각된 마르텐사이트 조직을 자체 풀림 열처리함으로써,

   상기 압연된 형강재(H)의 표면에서 내부로 갈수록 마르텐 사이트, 베이나이트, 펄라이트화 조직을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 형강재의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 냉각수 분사수단(100)을 통해 형강재(H)를 냉각하는 단계는,

   상기 냉각수 분사수단(100)이, 상기 압연된 형강재(H)의 양측면 부위에 600±100㎥/hr 유량의 냉각수를 분사하고,

   상기 압연된 형강재(H)의 하부면 부위로 각각 250±50㎥/hr 유량의 냉각수를 분사하는 것을 특징으로 하는 형강재의 제조방법.

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