KR970000369B1 - H 형강의 압연 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

H 형강의 압연방법

제1a도 및 제1b도는 종래의 H 형강 압연공정을 나타낸 개요도.

제2a도 내지 제2c도는 H 형강으로 압연될 피가공물의 단면개요도.

제3a도 및 제3b도는 브레이크다운 압연에 사용된 압연롤의 캘리버 형상에 대한 개요도.

제4a도 내지 제4c도는 각각 유니버어설 조압연, 에저압연 및 유니버어설 다듬질 압연 상태를 도시한 다이아그램.

제5도는 수평률의 마모상태를 도시한 다이아그램.

제6도는 H 형강의 규격을 도시한 다이아그램.

제7도는 본 발명에 이용된 폭 가변성 압연률에 대한 개요도.

제8a도 및 제8b도는 본 발명에 따른 유니버어설 다듬질 압연 전후의 H 형강의 단면개요도.

제9도는 한 패스당 웨브 내폭의 수축한계를 나타낸 그래프.

제10a도 내지 제10c도는 본 발명에 따른 플랜지부의 제한수단을 도시한 개요도.

제11도는 본 발명에 따라 플랜지부의 제한수단을 사용하였을때, 웨브 내폭의 수축한계를 도시한 그래프.

제12도는 본 발명을 실시하기에 적합한 압연기의 배치를 도시한 개략도.

제13a도 내지 제13c도는 본 발명에 따른 각 압연단계에서 H 형강의 단면 형상을 도시한 개요도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 슬리브 2 : 블룸(bloom)

3 : 빔블랭크(beam blank) 4 : 개방패스

5 : 밀폐 패스 6 : 브레이크다운 압연기

7 : 유니버어설 조압연기 8 : 에저 압연기

9 : 유니버어설 다듬질 압연기 10 : 수평률

11 : 유니버어설 조압연기 12 : 에저 압연기

14 : 유니버어설 다듬질 압연기

본 발명은 H 형강의 압연방법에 관한것으로서, 특히, 외폭(웨브높이)이 일정한 H 형강을 얻기 위해 롤을 재배치하지 않고서도 광플랜지빔(wide flange beam)의 웨브높이를 자유자재로 정확하게 조절할 수 있는 상기 압연 방법에 관한것이다.

일반적으로, 제1a도와 제1b도에 도시된 바와 같이 유니버어설 조압연기(rough universal rolling mill)(7)를 갖춘 브레이크 다운(break down) 압연기(6)와 에저(edger) 압연기(8) 및 유니버어설 다듬질(finish universal) 압연기(9)로 구성된 라인을 통하여 제2a도 내지 제2c도에 도시된 초기 피가공물(1,2,3)을 열간압연하여 H 형강을 제조한다.

우선, 제2a도 내지 제2c도에 도시된 초기 피가공물(슬라브(1), 블룸(2)(bloom), 빔블랭크(3)(beam blank)을 브레이크 다운 압연기(6)에서 주어진 형상으로 조압연한다. 상기 브레이크 다운 압연기(6)로서는 제3a도와 제3b도에 도시된 개방 패스(opening pass)(4) 또는 밀폐 패스(closed pass)(5)로 형성된 상하롤러로 이루어진 2단 브레이크 다운 압연기가 사용된다.

즉, 피가공물이 브레이크 다운 압연기(6)에서 여러가지 형상의 캘리버(caliber)에 의해 다음 중간 단계의 압연에 적절한 형상으로 처리되고, 이어서 다수의 패스를 통해 상기 피가공물이 연속적으로 압연된다.

상기 조압연된 피가공물은 제4a도에 도시된 롤 형상의 하나 또는 그 이상의 스탠드를 갖는 에저압연기(8)를 통해 1패스 또는 다수의 패스로 압연되고, 이어서 제4c도에 도시된 롤형상의 유니버어설 다듬질 압연기(9)를 통해 1패스로 압여되어 H 형강 제품이 나오게 된다. 따라서, 제품규격이 결정되면, 유니버어설 다듬질 압연기(9)의 수평롤 규격의 폭과 앞의 압연기의 수평롤의 폭은 자동적으로 결정된다.

즉, 제3a도에서 크기 w1과 제4a도 내지 제4c도에서 크기 w2,w3 및 w4는 실질적으로 서로 같도록 설계된다.

따라서, H 형강의 압연시에 브레이크 다운 압연 후의 형상변화가 특히 제한되게 된다. 그러므로 피가공물을 특정규격(예를 들어, H600×300 등)의 H 형강으로 압연하는 경우, 통상 특정 폭을 갖는 수평롤이 사용된다.

그러나, 특정 폭의 상기 수평롤을 이용하는 종래의 압연방법에 따르면 다음과 같은 문제점이 야기된다.

특정 폭의 수평롤에 의해 압연된 H 형강에서는 웨브의 내폭이 일정하다. 상기 수평롤을 통해 여러가지 플랜지 두께를 갖는 피가공물로써 어느 한 규격 계열의 H 형강을 제조할때, 수평롤의 폭이 일정하므로 수평롤과 수직롤간의 롤거리는 플랜지 두께에 따라 변화된다. 예를 들어, 보통 규격의 H 형강의 경우, 최대값과 최소값간의 플랜지 두께 차이는 각 플랜지부에서 약 16mm이므로 자연적으로 웨브높이는 약 32mm의 범위내에서 변한다.

종래의 압연기술에서는 같은 규격 계열에서 웨브 높이의 변화를 피할수 없다. 건축용 H 형강의 제조에 상기 종래의 압연기술을 이용할때, 다음과 같은 심각한 문제점이 야기된다. 즉, 같은 규격 계열로 압연된 다수의 H 형강을 접속하여 건물빔을 형성할깨, 전술한 바와 같이 동일한 규격에서도 웨브 높이에 차이가 있으므로 접속되는 H 형상간의 접속면이 크게 어긋나게 되고, 이는 실행상의 문제점으로 제기된다.

또한, 통상적으로 건물의 구조가 설계될때, 그 크기는 외부에서 내부로 가면서 연속적으로 결정된다. 한편, 웨브 내폭은 일정하더라도, 압연된 H 형강의 웨브넓이는 다를 수 있다. 후자의 경우, 작업위치에서 다른 규격으로 변경하는데에 엄격함이 요구되는 때에 상당한 문제가 된다.

더욱이, 압연된 H 형강은 크기 정밀도에 문제가 있다.

즉, H 형강의 압연에 있어서, 유니버어설 조압연기(7)에서 수평롤(10)의 측면(11a)이 압연 횟수가 증가함에 따라 마모되어 제5도에 도시된 바와 같이 수평롤(10)의 롤폭이 점점 줄어든다. 또한, 수평롤(10)과 함께 수직롤(12a)도 마모되지만, 수직롤의 마모에 의한 문제는 롤간격을 조절하여 해결된다.

반대로, 수평롤의 마모에 대해서는 제6도에 도시된 바와 같이 일정한 플랜지 두께 t로 압연이 실시될때, 웨브 내폭 w5는 물론 웨브 높이 h도 수평롤(10)의 측면(11a)의 마모량만큼 줄어든다. 따라서, 통상 치수 공차내에서 플랜지 두께 t를 두껍게 하여 웨브 높이 h를 보장한다.

그러나, 상기 치수 공차는 JIS G3192에 따라 한정된 바와 같이 웨브높이가 400mm 이하일때 ±3.0mm, 웨브높이가400∼600mm일때 ±4.0mm, 그리고 웨브 높이가 600mm 이상일때 ±5.0mm로서 대단히 작다. 피가공물의 웨브높이 h는 수평롤 의 크기에 의존하므로 웨브높이의 치수 공차내에서 통상 사용되는 수평롤의 유효 롤폭이 제한을 받는다.

전술한 바와 같이, 동일 규격에서 마모에 의해 줄어든 롤폭의 수평롤을 사용하여 압연을 계속할때, 플랜지 두께 즉, 최종제품의 웨브높이도 자연적으로 바뀌게 되므로 마모된 수평롤을 새것으로 교환해줄 필요가 있다. 또한, 새로운 수평롤을 사용하여 압연을 계속하면, 제품의 플랜지 두께, 결국 새로운 수평롤의 교체를 전후한 제품의 웨브 높이가 자연히 다르게 된다.

상기 문제점은 종래의 압연법으로 제조된 H 형강 제품의 웨브 높이가 일정하지 않을때 야기되므로 웨브높이가 일정하도록 판용접으로 제조한 H 형강이 건축용재료로 이용된다. 이 경우, 압연한 H 형강에 비하여 당연히 제조단가가 상승하므로 바람직하지 못하다.

종래기술로서, 일본국 특허 공개 공보 제59-133902호, 제60-82201호, 제61-262404호 등에 게제된 기술을 예로 들수 있다.

상기 일본국 특허 공보 제59-133902호에 게재된 기술에서는, 축선 방향의 위치를 변화시킬수 있는 폭가변성의 롤을 제1a도에 도시된 유니버어설 조압연기(7), 에저 압연기(8) 및 유니버어설 다듬질 압연기(9) 의 각각에 이용하여 웨브의 부분적인 압연과 플랜지 단부의 압연을 실시함으로써 도일한 롤로서 다른 웨브높이의 압연을 실시할수 있다. 또한, 일본국 특허 공개 공보 제60-82201호에 게재된 기술에서는, 축선 방향의 위치를 변화시킬수 있는 별개의 단위 롤(sectional roll)을 제1b도에 도시된 1차 유니버어설 조압연기(7a), 에저 압연기(8) 및 2차 조압연기(7b) 및 다듬질 압연기(9)의 각각에 이용하여 다른 웨브 높이 및 플랜지 폭의 압연을 동일 롤에 의해 실시하거나, 또는 상기 별개의 단위롤을 1차 유니버어설 조압연기(7a),2차유니버어설 조압연기(7b) 및 다듬질 압연기(9)의 각각에 이용하여 동일한 압연작업시에 다른 웨브 높이의 압연을 실시할수 있다.

상기 기술에 따르면, 웨브 높이를 큰 범위로 변화시킬수 있으므로 몇몇 다른 규격의 피가공물을 연속 압연하여 롤 교환 횟수의 감소 등 종래의 압연법에 비하여 많은 효과를 거두고 있다. 그러나, 같은 규격에서 모든 제품의 웨브 높이가 일정하게 될때, 별개의 단위롤간의 거리 조절량이 약 30mm 임에도 불구하고 각각 축선 방향 가변성인 두개의 별개의 단위롤로 구성된 한쌍의 수평롤이 유니버설 조압연기, 에저 압연기 및 유니버어설 다듬질 압연기의 각각에 배치되므로 설비비가 막대하게 된다.

한편, 일본국 특허 공개 공보 제61-262404호에 게재된 기술에서는, 브레이크 다운 압연 후의 피가공물을 조압연, 다듬질 압연등을 통해 H 형강으로 열간압연할때, 우선, 조압연을 통해 웨브의 양단부에 돌기부를 형성하고, 이어서 압연 패스마다 별개의 단위롤 위치를 적절히 바구어서 축선 방향의 롤 위치를 변화시킬수 있는 적어도 2개의 별개의 단위롤로 각각 구성된 한쌍의 수평롤을 이용하여 다듬질 압연을 실시한다. 그러나, 이방법에서는 온도가 낮고 얇은 두께의 웨브 돌기부가 다듬질 압연단계에서 부분압연되므로 롤표면 압력의 증가로 인하여 별개의 단위롤에 과부하가 걸리는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 동일한 규격 계열에서 피가공물의 플랜지 두께가 다른 경우에도 제조단가를 상승시키지 않고 그리고 롤에 과중한 하중을 가하지 않고서도 거의 일정한 웨브높이를 갖는 H 형강을 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 브레이크 다운 압연후 웨브와 한쌍의 플랜지부를 포함하는 피가공물을 연속적으로 유니버어설 다듬질 압연하는 H 형강의 제조방법은, 상기 유니버어설 조압연 및/또는 상기 유니버어설 다듬질 압연에 배치되어 있고 폭 가변성의 수평롤폭의 각각의 롤 폭이 전패스에서 압연된 피가공물의 웨브내폭보다 작은 값으로 설정되어 있는 폭 가변성의 한쌍의 상하 수평롤 및 한쌍의 좌우 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기를 적어도 한번 통과시켜 상기 피가공물의 웨브내폭을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

전술한바와 같이 종래의 부분 압연 방법의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 특징에 따르면, 유니버어설 조압연 단계까지 피가공물을 통상적으로 압연하고, 이어서 한쌍의 폭 가변성 수평롤과 한쌍의 좌우 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기를 통하여 다듬질 압연을 실시하며, 수평롤쌍의 외폭을 제7도에 도시된 목적하는 H 형강의 웨브 내폭 w로 저절함으로써 조압연된 피가공물에서 플랜지부의 각도 설정, 웨브부의 높이 수축 및 플랜지부의 두께 수축을 실시하여 웨브높이가 일정한 H 형강을 제조한다.

본 발명에서는 H 형강의 단면에서 각 부분의 수축을 균일하게 할 수 있으므로, 종래의 부분 압연 방법에서 심각하게 문제되었던 국부적인 강제압연에 의한 롤표면 압력의 현저한 상승이 야기되지 않는 장점이 있다.

즉, H 형강의 압연시 예를 들어, 제8a도에 도시된 바와 같은 유니버어설 조압연후의 피가공물(웨브높이 : H_WO)을 유니버어설 다듬질 압연하여 제8b도에 도시된바와 같은 웨브높이 H_W1의 H 형강을 제조할때, 웨브 높이 방향의 압연 수축(γ_HW)이 다음식으로 표시된다.

γ_HW=1-H_W1/H_WO………………………………………………………… (1)

또한, 전술한 바와 같이, 같은 압연수축으로 플랜지 두께를 수축하기 위한 유니버어설 다듬질 압연기에서 수평롤의 외폭(B_w1)은 다음식(2)으로 표시된다.

B_W1=H_W1(1-γ_WH)·T_f1/T_f0-2T_f1……………………………………… (2)

여기에서 H_W는 웨브높이(mm), B_W는 웨브의 내폭(mm), T_f는 플랜지 두께(mm), 첨자 0는 다듬질 압연하기전, 첨자 1은 다듬질 압연 후의 경우를 나타낸다.

목적하는 웨브 높이 H_W1과 플랜지 두께 T_f1이 주어지고 유니버어설 조압연후의 플랜지 두께 T_f0가 결정되면, 식(2)에 따라 유니버어설 다듬질 압연기에서 수평롤쌍의 외폭 B_W1이 설정됨으로써 조압연된 피가공물은 모든 부분에 있어서 거의 균일한 압연 수축으로 압연된다. 따라서, 본 발명에서는 종래 압연의 문제점인 국부적인 표면 압력의 증가없이 안정하게 압연을 실시할 수 있다. 통상의 압연의 경우에도, 유니버어설, 조압연기 및 다듬질 압연기에서 수평롤쌍의 롤폭에 치수 공차가 다소 있으므로 웨브 내폭을 약 2∼3mm 정도 수축시킬수도 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 전술한바와 같이 롤의 재배치 없이 웨브 내폭의 수축을 확실하게 수행할수 있으므로 본 발명은 웨브 내폭을 5mm 이상까지 수축시키는데에 특히 적합하다.

본 발명에 따라 유니버어설 다듬질 압연기에서 웨브 내폭의 수축을 실시할때, 필렛(fillet)부분의 파단과 웨브부분의 좌굴(buckling) 등이 일어날 위험이 있다. 이러한 염려는 유니버어설 다듬질 압연기의 입구측에 웨브가이드를 설치하거나 조압연된 피가공물의 안내 정밀도(guiding accuracy)를 높여서 해소할 수 있으므로, 웨브 내폭의 수축으로써 웨브 높이가 일정한 H 형강을 확실하게 제조할 수 있다.

특히, 웨브가이드를 통한 좌굴방지와 수평롤을 통한 수축의 조합으로써 웨브부분의 좌굴을 방지할 수 있다. 그러나, 웨브 두께가 너무 얇을때, 압연 후 웨브중심의 이동과 같은 형상 결합(차후는 중심이동이라 칭함)의 발생이 문제가 될 수 있으므로 형상결합을 야기시키지 않는 임계 조건을 결정하는 것이 중요하다. 이와 관련하여 본 발명자들은 여러가지 연구 결과, 웨브 내폭의 수축한계는 본 발명에서 제9도에 도시된 관계를 가짐을 밝혀냈다.

즉, 제9도는 6∼16mm의 웨브 두께에서 웨브높이가 주어진 일정값으로 수축되도록 피가공물을 압연하여 여러가지 공칭 제품 규격의 H 형강을 얻을때에 압연후의 중심 이동의 변화에 대한 결과를 나타낸 것으로서, 압연하기 전 웨브 두께가 T_W, 웨브내폭이 B_W, 내폭 수축량이 △B_W및 증가된 중심 이동량이 △C일때, 가로축은 △B_W·B_W/T_W ²이고 새로운 축은 △C/_W이다. 제9도에 도시된바와 같이, 가로축의 값이 커질때, 즉 내폭 수축량이 웨브 두께값까지 크고 웨브내폭이 클때, 중심이동 값은 지수적으로 상승하여 이는 1패스에서의 수축이 임계값임을 나타낸다.

웨브 내폭의 수축은 중심이동의 허용 가능한 범위내에서 실시하여 유니버어설 다듬질 압연기에서 형상의 악화를 방지하여야 한다. 건축용 H 형강의 경우, JIS G3192에 따라 목표로 하는 중심이동은 ±2mm이고, 이는 기존의 압연법에서 웨브 두께가 기껏해야 6mm임을 감안하면, 세로축에서 0.33, 가로축에서 80에 해당하는 것이다. 이는 웨브 내폭의 수축량의 임계값을 나타내는 지침이 된다. 상기 사실과 제9도의 결과로부터 알 수 있듯이, 1패스당 내폭수축량(Bw)은 다음식으로 표시되는 △B_max를 넘지 않도록 할 필요가 있다.

B_max=80·T_w ²/B_w…………………………………………………………… (3)

특히, 웨브 내폭의 수축량이 80·T_w ²/B_w를 능가하는 경우, 웨브 내폭 수축을 위한 패스 횟수를 적어도 2패스가 넘도록하여 형상의 악화를 방지하는 것이 효과적이다.

또한, 중심이동은 플랜지부의 폭방향 중심이 상하 수평롤간의 중심 위치에 정확히 안내되지 못하는 점에 기인하는 것이다. 결과적으로, 웨브 내폭의 수축량이 상기 저정 범위를 능가할때, 웨브 높이 방향으로의 수축에 의해 플랜지부의 폭방향 위치 이동이 촉진되고, 극단적인 경우 필렛부가 파괴된다.

상기 문제점을 방지하기 위해, 본 발명에서의 연구 결과, 플랜지부의 폭 방향 단부를 기계적으로 제한하여 중심위치를 플랜지부의 폭 방향으로 상하 수평롤간의 롤간격의 중심에 강제적으로 유도하는 것이 대단히 효과적인 것으로 나타났다.

단부를 플랜지부의 폭방향으로 제한하는 수단으로서, 제10a도 내지 제10c도에 도시된 바와 같이 한쌍의 홈진(grooved) 수직롤과 한쌍의 홈진 수평롤 및, 수직롤 사이의 롤간격에 위치한 두쌍의 드루아우트(throughout) 가이드 부재 등을 사용할 수 있다. 이들 모든 수단은 플랜지부의 폭방향 단부를 제한하는데에 효과적이지만, 특히 제10c도에 도시된 드루아우트 가이드 부재는 플랜지폭의 크기에 따라 가이드 지점을 상하로 움직일 수 있어서 여러가지 규격의 H 형강에 적용하는데에 효과적이다. 일예로서, 상하 한쌍의 드루아우트 가이드 부재가 수직롤과 접촉하지 않도록 수직롤 쵸크(chock)에 설치되어, 압연재의 플랜지 폭에 따라 상하로 이동할 수 있고, 이 압연재의 플랜지 잔부를 압연기 입구측으로 부터 출구측까지 구속할 수 있으며, 또한, 이들 드루아우트 가이드 부재는 수평롤의 쵸크에 설치될 수도 있다. 이와 관련하여, 본 발명에서는 플랜지부의 폭 방향 단부를 상기와 같이 억제한 상태에서 수축 한계에 대한 연구를 실시한 결과, 제11도에 도시된 관계가 상기 수축 한계에 존재함을 밝혀냈다.

제11도는 형상 결합을 야기하지 않도록 웨브 두께에 대한 한 패스당 웨브 내폭의 수축량에 대한 한계를 도시한 것이다. 제11도에서 알 수 있듯이, 드르아우트 가이드 부재를 사용하여 플랜지 단부를 제한시킬때, 한 패스당 웨브 내폭의 수축량이 웨브 높이에 관계없이 웨브두께의 4배를 넘지 않도록 제한됨으로써 형상결함의 발생이 방지된다. 웨브내폭의 수축량이 웨브 두께의 4배를 넘으면, 패스수를 적어도 2패스로 하여 형상 결함을 방지하는 것이 효과적이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 웨브내폭의 수축조절, 웨브 및 플랜지 두께의 수축, 그리고 유니버어설 다듬질 압연기에서 플랜지 각도의 설정을 실시하는 방법에 관한것이다.

웨브의 높이가 일정한 H 형강을 제조하기 위한 목적의 대부분은 상기한 본 발명에 의해 성취할 수 있다. 그러나, 웨브 내폭의 조절량이 클때, 전술한 바와 같이 다듬질 압연을 2패스 이상 실시할 필요가 있으므로 다듬질 압연의 첫번째 패스에서 플랜지부의 각도 설정이 완료하기 때문에 제품의 품질의 문제가 있을 수 있다.

이러한 점에서 본 발명의 두번째 특징은 유니버어설 압연기를 통한 다듬질 압연전에 유니버어설 조압연단계에서 웨브내폭의 수축조절을 수행하는데에 있다. 본 발명의 두번째 특징에서는, 유니버어설 조압연 단계에서 웨브 내폭의 수축이 종료하므로 유니버어설 다듬질 단계에서는 플랜지부의 각도 설정, 웨브 및 플랜지 두께의 수축만을 실시하는 것으로 충분하며, 따라서, 본 발명은 전술한 본 발명의 첫번째 특징에 비하여 보다 높은 치수 정밀도로 일정 웨브 높이의 H 형강을 제조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 두번째 특징을 따르면, 상하 폭 가변성 한 쌍의 수평롤과 한쌍의 좌우 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기가 유니버어설 조압연 단계에 배치되고, 브레이크 다운 압연후의 피가공물을 적어도 한번 상기 유니버어설 압연기를 통과시켜서 웨브 내폭의 수축조절뿐만 아니라 웨브 및 플랜지 두께의 수축을 실시한 다음, 전술한 바와 동일한 폭 가변성 수평롤을 포함하는 유니버어설 다듬질 압연기에서 플랜지의 각도 설정을 실시한다.

따라서, 본 발명의 두번째 특징에 따르면, 동일 규격 계열의 압연에서 웨브 높이가 일정하고 플랜지 두께가 다른 H 형강을 제조할수 있다. 특히, 본 발명의 두번째 특징에 따르면, 유니버어설 다듬질 압연전에 유니버어설 조압연 단계에서 수축압연과 웨브 및 플랜지 두께의 수축을 실시하므로 피가공물의 각 단면부의 안엽 수축을 균일하게 할 수 있고, 또한 표면 압력이 국부적으로 상승하지 않는다.

제12도는 본 발명의 두번째 특징을 실시하기에 적절한 압연기의 배치를 도시한것으로서, 도면부호 11은 유니버어설 조압연기, 도명부호 12는 에저 압연기, 도면부호 13은 본 발명에 따른 웨브 두께의 수축을 위해 한쌍의 폭 가변성 수평롤(13a)을 구비한 유니버어설 압연기, 및 도면부호 14는 한쌍의 폭 가변성 수평롤(14a)을 구비한 유니버어설 다듬질 압연기를 나타낸다. 또한 도면부호 15는 브레이크 다운 압연기이다.

브레이크 다운 압연기에 의해 조압연된 피가공물은 웨브 두께, 플랜지 두께 및 플랜지폭이 각각 목적하는 값으로 될때까지 유니버어설 조압연기(11) 및 에저 압연기(12)에서 반복하여 압연된다.

그리고, 유니버어설 조압연후, 피가공물은 본 발명의 유니버어설 압연기(13)에서 적어도 한번 압연하여 웨브 내폭을 주어진 값으로 조절 및 수축한 다음, 플랜지의 각도 설정과 동시에 유니버어설 다듬질 압연기(14)에서 다듬질 압연한다.

본 발명의 두번째 특징에서는, 웨브 내폭의 수축을 조절할 수 있는 유니버어설 압연기(13)가 유니버어설 조압연기에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 두 압연기 사이에 차후의 피가공물과 간섭하지 않는 거리가 존재할 때도 간섭은 일어나지 않는다. 또한, 유니버어설 다듬질 압연전 웨브 내폭의 수축을 실시할 수 있는 임의의 위치에 상기 압연기(13)를 배치할 수 있다. 제13a도 내지 제13c도는 각각 압연기(11),(13) 및(14)에서 압연된 피가공물의 단면 형상을 나타낸 것이다. 유니버어설 조압연후 피가공물은 제13a도에 도시된 바와 같이 웨브 내폭 B'_w를 갖는 반면, 유니버어설 압연기(13)를 통과한 피가공물은 제13b도에 도시된 바와 같이 웨브 내폭 B_w를 가지며, 이는 B'_w보다 작고 제13c도에 도시된 바와 같이 유니버어설 다듬질 압연후 얻은 H 형강의 주어진 웨브 내폭에 해당한다. 이 경우, 수축할 웨브 내폭량(△B_w)이 작다면, 유니버어설 압연기(13)에서 한번에 조절되고, 반면에 그 양이 크다면, 유니버어설 압연기(13)에서 반복 압연하여 조절한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 두번째 특징에 따르면, 웨브 내폭의 수축조절을 수행하는 다듬질 압연 단계와 비교하여 플랜지부의 내면이 드래프트 각도(draft angle)를 갖는 단계에서 웨브 내폭의 수축 압연이 실시되므로 웨브 내폭의 수축에 대한 조절량이 크다. 또한, 본 발명의 두번째 특징에서는 압연 기능이 유니버어설 조압연과 유니버어설 다듬질 압연으로 분할되므로 치수 정밀도가 더욱 개선될 수 있다.

본 발명의 세번째 특징은 본 발명의 첫번째 특징과 두번째 특징을 조합한 것이다. 이 경우, 본 발명이 목적하는 효과는 더욱 증진하게 된다.

다음 실시예는 본 발명의 몇가지 예시로서, 본 발명의 한정을 위한 것은 아니다.

실시예 1

본 실시예는 공칭 규칙 H450×200의 H 형강의 제조에 관한 것이다.

웨브 두께 및 플랜지 두께가 8mm×14mm, 9mm×16mm, 10mm×19mm, 11×22mm 및 14mm×28mm인 피가공물을 유니버어설 조압연으로 주어진 두께까지 압연한 후, 한쌍의 폭 가변성 수평롤과 한쌍의 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기에서 다듬질 압연하였으며, 여기에서 수직롤간의 거리는 상기 피가공물의 웨브 높이가 H450×200×8×14의 최소 플랜지 두께를 갖는 H 형강의 웨브 높이에 부합되도록 설정하였고, 수평롤의 외폭은 표 1에 제시된 바와 같이 웨브 높이 방향의 수축에 대응하는 플랜지 두께의 수축을 만족하는 값으로 조정하였다. 각 유니버어설 압연기에서 수직롤은 보통 비구동형이므로, 웨브 높이 방향의 수축량이 큰 H450×200×14×28의 경우 피가공물의 상부에 접촉 불량이 야기되어 압연기의 입구에 위치한 보조푸싱(pushing) 수단으로 플랜지을 밀어서 충분히 접촉되도록 하였다.

한편, 보통의 수평롤을 유니버어설 조압연기에 사용하였다. 유니버어설 다듬질 압연후, 웨브 높이를 측정하여 표 1에 도시된 결과를 얻었다.

실시예 2

공칭 규격 H500×200의 H 형강을 제조하기 위해, 웨브 두께 및 플랜지 두께가 6mm×9mm, 9mm×12mm, 9mm×16mm, 12mm×16mm 및 12mm×22mm인 피가공물을 롤폭 482mm의 수평롤을 갖는 유니버어설 조압연기에서 주어진 두께로 압연한 후, 한쌍의 폭 가변성 수평롤과 한쌍의 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기에서 다듬질 압연하였고, 여기에서 수직롤간의 거리는 상기 피가공물의 웨브 높이가 H500×200×6×9의 최소 플랜지 두께인 H 형강을 웨브 높이와 부합하도록 설정하였으며, 수평롤의 롤폭은 각 피가공물의 플랜지 두께에 따라 조정하였다. 웨브 내폭의 수축을 위한 패스수, 한 패스당 수축한계, 길이 방향으로 성형제품의 중심부에의 중심이동량 및 수축량을 측정하여 다음 표2에 제시된 결과를 얻었다.

더욱이, 9mm×16mm와 12mm×22mm의 피가공물은 한 패스당 수축량이 본 발명의 수축한계를 넘었으므로 2패스로 압연하였다. 비교를 위해, 수축한계를 능가하는 수축량으로 9mm×16mm 및 12mm×22mm의 피가공물을 한 패스로 압연하였다.

표 2에서 알 수 있듯이, 한 패스당 웨브 내폭의 수축량에 어떤 제한이 있을때, 형상 결함의 방지 효과가 뚜렷하여, 웨브의 중심이동도 대단히 적다.

실시예 3

공칭규격 H500X200의 H 형강을 제조하기위해, 웨브 두께 및 플랜지 두께가 6mm×9mm, 9mm×12mm, 9mm×16mm,12mm×16mm, 12mm×22mm 및 12mm×24mm인 가공물을 롤폭 482mm인 수평롤을 구비한 유니버어설 조압연기에서 주어진 두께로 압연한 다음, 한쌍의 폭 가변성 수평롤과 한쌍의 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기에서 다듬질 압연하였으며, 여기에서 수직롤간의 간격은 상기 피가공물의 웨브 높이가 H500×200×6×9의 최소 플랜지 두께인 H 형강의 웨브 높이와 부합되도록 설정하였고, 수평롤의 외폭은 각 피가공물의 플랜지 두께에 따라 조정한 반면, 제10c도에 도시된 두쌍의 드루아우트 가이드 부재로 플랜지 단부를 제한하여 플랜지의 폭방향 중심이 수평롤간의 중심에 위치하도록 하였다. 이 경우, 패스횟수는 한번이었다.

압연 결과는 다음 표 3에 제시되어 있다. 비교를 위해, 플랜지 제한 수단을 사용하지 않은 경우의 압연 결과도 표 3에 제시하였다. 또한, 수축한계를 능가하는 값으로 웨브 내폭의 수축을 실시할때, 형상 결함의 발생을 확인하기 위해, 최소 웨브 두께(6mm×9mm)와 최대 웨브 두께(12mm×25mm)의 피가공물을 웨브 두께의 4배가 넘는 웨브 내폭의 수축을 실시하였을때의 압연결과도 표 3에 함께 제시하였다.

주) ○ : 형상 결함 없음

× : 형상 결함 발생

표 3에서 알수 있듯이, 플랜지 제한 수단을 사용하지 않을때, 9mm×16mm, 12mm×22mm 및 12mm×25mm의 피가공물에 형상 결함이 야기되는 반면, 플랜지 제한 수단이 사용될때, 상기 피가공물에서도 형상 결함이 야기되지 않으며, 이로부터 본 발명의 효과가 분명해진다.

또한, 웨브 두께의 4배가 넘는 웨브 내폭의 수축으로 압연을 실시할때, 플랜지 제한 수단을 사용하여도 형상 결함이 야기되고, 이로부터 웨브두께의 4배가 넘지 않는 수축량으로 압연을 실시해야 함을 알 수 있다.

실시예 4

본 실시예에서는 플랜지 두께 및 웨브 두께가 8mm×12mm, 10mm×16mm, 11mm×19mm, 12mm×22mm 및 14mm×28mm인 피가공물을 제12도와 같은 구조의 압연기를 사용하여 공칭규격 H600×200의 H 형강을 제조하였다.

유니버어설 압연기(13)에서, 압연하기전 웨브 두께 T에 대한 피가공물의 웨브 내폭의 수축량 △B의 비가 δ가 1.0 미만일때, 1패스 압연을 실시하였고, δ가 1.0 이상 2.0 미만일때 2패스 압연을 실시하였으며, δ가 2.0이상일때, 3패스 압연을 실시하였다. 또한, H 형강의 웨브 높이는 최소 플랜지 두께인 8mm×12mm의 피가공물의 웨브 높이에 부합되도록 조정하였다. 최종 H 형강 제품에서 각 부분의 크기를 측정하여 다음 표 4에 제시된 결과를 얻었다.

실시예 5

본 실시예에 다음 조건으로 브레이크 다운 압연 후의 크기가 478mm×205mm×14mm×28mm인 피가공물로부터 제12도에 도시된 구조의 압연기를 사용하여 공칭 규격 H400×200인 H 형강을 제조하였으며, 여기에서 유니버어설 압연기(13)와 같은 압연기를 유니버어설 다듬질 압연기(14)에 적용하였다. 즉, 유니버어설 조압연기(11)를 통과한 피가공물을 최종 조압연용 유니버어설 압연기(13)에서 웨브 폭방향 45mm의 수축량으로, 그리고 유니버어설 다듬질 압연기(14)에서 웨브 폭방향 33mm의 수축량으로 압연하였다. 게다가, 수평롤의 롤폭은 유니버어설 조압연기(11)에서 425mm, 유니버어설 압연기(13)에서 380mm, 및 유니버어설 다듬질 압연기(14)에서 347mm이었다.

결과적으로, 압연기(13,14)에서 총 수축량이 78mm인 경우에도, 필렛 부분 등에 인접한 파괴가 야기되지 않았으므로 한 패스당 수축한계(40mm)를 크게 확장할 수 있었다.

여기에서, 첫번째 수축량이 두번째의 것보다 큰 이유는 웨브 두께가 두껍고 온도가 높기 때문에 첫번째 수축 압연 단계에서 피가공물이 용이하게 변형되어 형상결함이 발생하지 않는 점에 기인한다.

게다가, 웨브 폭방향의 수축량이 100㎜ 이상일 경우에도, 다수의 유니버어설 압연기(13)를 사용함으로써 소정의 H 형강을 용이하게 제조할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 유니버어설 조압연 단계 및/ 또는 유니버어설 다듬질 단계에서 폭 가변성 수평롤을 구비한 특수한 유니버어설 압연기로 웨브 내폭의 수축을 확실하게 수행함으로써, 플랜지 두께가 다른 경우에도 동일 규격 계열에서 롤의 재배치 없이 웨브 높이가 거의 일정한 H 형강을 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (3)

1. 브레이크 다운 압연 후 웨브부와 한쌍의 플랜지부를 포함하는 피가공물을 순차적으로 유니버어설 조압연 및 유니버어설 다듬질 압연하는 H 형강의 제조방법에 있어서, 한쌍의 상하 폭 가변성 수평롤과 한쌍의 좌우 수직롤을 포함하는 유니버어설 압연기를 통해 상기 피가공물의 웨브 내폭을 적어도 한번 수축시키며, 상기 유니버어설 압연기는 상기 유니버어설 조압연, 상기 유니버어설 다듬질 압연, 또는 상기 유니버어설 조압연 및 상기 유니버어설 다듬질 압연에 배치되고, 각각의 상기 폭 가변성 수평롤의 롤폭이 전패스에서 압연된 플랜지의 웨브 내폭보다 작은 값으로 설정되어 있음을 특징으로 하는 H 형강의 압연 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 웨브 내폭이 상기 유니버어설 다듬질 압연에서 수축될때, 1패스당 수축되는 웨브 내폭의 수축량이 80·T_W ²/B_W(T_W: 웨브 두께, B_W: 웨브 내폭)를 넘지 않는 범위내임을 특징으로 하는 H형강의 압연방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 웨브 내폭이 상기 유니버어설 다듬질 압연에서 수축될때, 상기 플랜지의 폭방향의 적어도 한쪽 단부가 플랜지 제한수단에 의해 제한되며, 이 플랜지 제한수단으로서 홈진 수직롤, 홈진 수평롤, 및 드루아우트 가이드 부재중 하나이상의 수단이 사용되며, 웨브 내폭의 수축량이 상기 유니버어설 다듬질 압연의 입구쪽에서 웨브 두께의 4배를 넘지 않도록 제한되는 것을 특징으로 하는 H 형강의 압연 방법.

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