선재 및 선재 공장

와이어 로드 및 와이어 로드 밀

철강선재는 다용도 철강산업의 핵심제품이기 때문에 만능 인재입니다. 그들은 패스너, 스프링, 베어링, 와이어 로프, 체인, 케이블, 와이어 메쉬, 와이어 펜싱, 타이어 코드, 철도 침목의 보강재 및 기타 여러 용도의 재료로 사용됩니다. 그들은 자동차 산업, 화학 산업, 발전소 및 기계 공학에 필요한 구성 요소에 사용됩니다. 선재는 냉연 강판, 후판, 파이프, 형강 등의 철강 제품과 달리 최종 제품의 열간 압연으로 거의 사용되지 않지만, 전문 공장에서 열처리, 단조 및 와이어 드로잉. 선재는 일반적으로 2차 가공에서 단조 또는 기타 성형 작업을 거치기 전에 특정 직경으로 끌어내립니다. 이러한 성형가공 전의 선재의 크기는 압연으로 공급할 수 있는 최소크기 5.5mm 이하인 경우가 많다.

일반적으로 각 선재 제품은 후가공 단계에서의 특성에 주의하여 개발됩니다. 선재에 관한 제철소에 요구되는 것은 가공성이 좋고 가공 후 요구되는 물성의 충족이다. 또한 후가공 비용이 선재 가격의 몇 배나 되는 경우가 있기 때문에 강재에서 최종 제품까지 전체 통합 제조 비용을 줄이는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.
또한 열 기계 처리( TMT) 건축에 기본적으로 필요한 6mm, 8mm, 10mm 철근을 선재공장에서 생산하고 있습니다.

일반적으로 선재 제품의 특징은 다음과 같습니다.

• 제품 등급은 일반 적용을 위한 표준화된 일반 등급에서 주로 자동차 및 기타 제조 산업을 위해 각 고객에 대해 개별적으로 정의된 사양이 있는 고급 적용을 위한 고품질 등급까지 광범위합니다.
• 자동차 엔진, 드라이브 트레인 시스템, 섀시와 같은 안전 관련 응용 분야의 고급 제품은 기능성 소재로 사용되기 때문에 고강도 및 긴 피로 수명과 같은 매우 까다로운 특성이 요구됩니다.
• 선재 제품은 열연으로 거의 사용되지 않는 반제품으로 단조, 열처리, 기계가공 등의 2차, 3차 가공을 거쳐 최종 제품으로 생산됩니다.
• 최종 산업용 제품은 국제 시장에서 치열한 경쟁을 펼칠 수 있습니다.
• 사용되는 공산품은 전과정에 걸쳐 지구 환경에 대한 부하를 최소화해야 합니다.

이러한 점을 고려하여 새로운 선재강재 제품을 개발함에 있어 다음과 같은 중요한 사항에 주의를 기울일 필요가 있다.

• 생산성을 높이고 제조 비용을 줄이기 위해 하나 이상의 2차 및 3차 처리를 제거하거나 단순화할 수 있는지 여부
• 신제품이 사용되는 최종 제품에 기능 향상, 서비스 수명 연장, 중량 감소 또는 기타 이점을 제공하는지 여부
• 환경적으로 유해한 물질을 제거할 수 있는지 여부

이러한 요구 사항이 항상 상호 호환되는 것은 아니며 가공 단계의 작동 조건, 사용 조건 및 선재를 사용할 최종 제품의 특성 등에 대한 충분한 이해를 바탕으로 개발 단계를 진행하는 것이 중요합니다. .

선재는 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 따라서 강도, 연성, 냉간 성형성, 인발성 및 경화성과 같은 속성의 주어진 조합을 충족해야 합니다. 또한, 현재 시장은 (i) 초정밀 치수 공차 및 타원형, (ii) 더 낮은 스케일 손실, (iii) 음의 공차(단면 중량), (iv) 선재 길이 전체에 걸친 치수, (v) 균일한 물리적 특성, (vi) 전면, 중간 및 후면 끝 사이의 공칭 편차가 있는 균일한 중량

요즘 선재의 품질이 중요해지고 있습니다. 선재의 많은 응용 분야에서 선재의 표면에는 자국, 긁힘, 껍질, 균열, 과충전 및 산화물 입자가 없는 것이 중요합니다.

압연 후 선재 전체 길이에 걸친 품질보증은 시간과 노동력이 필요하므로 압연 전 소재인 빌렛의 품질관리는 매우 중요하다. 빌릿은 일반적으로 자동 마그나플럭스 검사 장비에 의해 검사되고 표면 결함 제거를 위해 조절됩니다.

선재의 요구 사항이 매우 다양하기 때문에 선재 공장은 일반적으로 다용성을 염두에 두고 설계됩니다. 신뢰할 수 있는 장비, 공정 일관성, 생산 유연성 및 폐기물 최소화는 모두 선재 공장에서 필요합니다. 또한 모든 크기 범위, 재료 및 합금은 선재 압연기에서 효율적이고 높은 생산성으로 압연되어야 합니다. 공장은 공정 최적화와 다운타임 최소화 및 생산 단계의 원활한 상호 연결을 통해 생산성을 극대화합니다. 밀의 복잡한 밀 레이아웃은 각 공정 단계에 필요한 시간, 필요한 온도 프로파일 및 효율적인 이송 영역을 보장하기 위해 최적화되어야 합니다. 더 빠른 전환은 분쇄기의 유연성에 대한 핵심입니다. 공장은 현재 주문을 계속 처리하면서 다음 주문으로 전환할 수 있고 사실상 가동 중지 시간 없이 한 제품에서 다른 제품으로 라인을 변경할 수 있습니다. 연간 400,000톤의 생산능력을 가진 선재공장의 전형적인 배치는 그림 1과 같다.

그림 1 선재 압연기의 일반적인 레이아웃

또한, 선재 압연기는 고하중 및 변화하는 온도 요구 사항을 견디도록 설계된 압연 스탠드를 사용하여 매우 높은 정밀도를 달성할 수 있어야 합니다. 공정 기술, 기계 장비, 전기 부품 및 자동화 기능의 조합은 공장 설계의 중요한 측면입니다. 이것들은 함께 선재 제품의 원하는 품질에 대한 광범위한 공정 조건을 허용합니다. 또한 공장은 비용에 맞게 최적화되어야 합니다. 비용 최적화에는 프로세스 제어 수율 극대화, 가동 중지 시간 감소 및 유지 관리 비용 제어를 비롯한 여러 측면이 있습니다.

필요한 요구 사항을 준수하기 위해 선재 압연에 사용되는 강은 열간 압연 중 오스테나이트 강화를 제공할 수 있는 충분한 합금 원소가 필요할 수 있으며 압연된 봉재 경도의 증가로 인해 냉간 압연 성형성 및 인발 한계가 모두 저하됩니다. . 따라서 열연 선재를 연화하기 위해 고가의 열처리(예:소둔)가 수행됩니다. 생산원가를 낮추기 위해 전 과정의 단순화를 통해 온라인 제어 냉각 시스템을 적용하고 있지만 고객 만족을 위해서는 추가적인 개선이 필요하다. 선재 생산업체들은 장력제어와 AGC(자동 게이지 제어)를 기반으로 한 정밀 압연 기술과 인라인 열처리를 통해 보다 정교한 봉 제품으로 이동하고 있습니다. 일반적으로 열간 압연 중 빌릿의 균일한 가열과 장력 제어는 필요한 치수 정확도를 달성하는 데 사용됩니다. 왜냐하면 실제로는 장기간의 생산 기간 동안 기존의 선재 압연기로 더 가까운 공차를 보장하기 어렵기 때문입니다.

선재 공장에서는 홈이 있는 롤을 사용하는 것이 일반적입니다. 중간 밀의 일반적인 홈 시퀀스는 '사각 타원형'과 '거짓 원형(둥근) 타원형'입니다. 또한 러핑 밀 업스트림에서 '다이아몬드-스퀘어', 다이아몬드-다이아몬드 및 '박스 그루브' 시퀀스를 사용하는 것이 널리 퍼져 있습니다. 패스 디자인의 다른 유형도 있습니다. Morgan의 특허받은 타원형 원형 원형 원형 롤 패스 시퀀스는 표면 품질을 향상하고 롤 수명을 연장하는 동시에 고감소 압연과 정규화 및 열-기계적 가공을 위해 설계되었습니다. 롤 패스 설계는 선재의 높은 수율과 적절한 품질을 보장하기 위한 것으로 생산 비용을 통제하는 데 가장 중요합니다.

일반적으로 선재공장은 생산성 향상을 위해 공장 가동 중단을 최소화하는 데 주력하고 있습니다. 이러한 초점의 효율성은 일반적으로 새로운 최종 치수와 새로운 강종 및 형상이 제조될 때 롤 교체에 대한 시간과 필요성을 줄임으로써 향상됩니다. 이것은 시리즈의 유연성이라고도 하는 작업 범위를 개선함으로써 달성됩니다. 형태와 치수가 다른 다양한 강종을 압연 일정을 최소한으로 변경하여 압연하면 유연성이 향상됩니다. 모든 강종은 롤 갭을 통과할 때 다른 퍼짐과 같은 재료 흐름의 특정 방식이 특징입니다. 또한 실제 강종에 따라 시작 시간과 정확한 압연 온도를 기다리는 시간을 줄여야 합니다. 그러나 다양한 그레이드를 압연해야 하는 경우 다른 가열 주기로 인해 여전히 너무 긴 가동 중지 시간이 발생합니다. 더 작은 로트와 다양한 종류의 강철을 포함하는 오늘날의 시장 요구를 충족시키기 위해 현대의 ​​로드 밀은 높은 수준의 유연성을 보여주는 것이 필수가 되었습니다.

선재 생산 기술의 발전(예:인터스탠드 냉각, 기존 마무리 블록 후 사이징 장비 추가, 제어 냉각 설비 개선)을 통해 정밀 압연 및 TMCP(열기계적 제어 공정) 도입, 낮은 범위 확대 및 중탄소강 선재, 단순화된 생산 경로 또는 직접 가공에 적합한 선재 제조

고정밀 압연 기술을 통해 제품 치수(공차) 개선과 함께 낮은 마무리 압연 온도를 달성할 수 있습니다. 마무리 블록 이후에 소형 사이징 밀의 위치는 생산성 향상뿐만 아니라 야금 특성 향상에도 유리합니다. 저온에서 제품을 압연하는 능력은 연성을 높이고 후속 열처리 공정을 단축하기 위해 결정립 미세화에서 열-기계 압연의 이점을 사용할 수 있습니다.

그러나 열-기계적 공정에서 고려해야 할 몇 가지 매개변수가 있습니다. 이것은 (i) 압연 장비의 위치, (ii) 수냉식 위치, (iii) 압연 속도, (iv) 마무리 압연 온도입니다.

예를 들어, 미니블록을 도입하면 분리력과 동력에 한계가 있어 마무리 압연 온도가 1000℃ 이상인 기존 선재 압연기에서 마무리 압연 온도를 950℃ 이하로 낮추는데 도움이 된다. 철도 차량 온도를 낮추기 위해 수냉식을 사용하려면 비틀림 방지 압연기와 사이징 압연기 사이의 적절한 거리가 필요합니다. 사이징 밀의 위치는 최종 감소 이전에 로드가 냉각되고 균등화되도록 제어되는 시간을 허용하여 로드 코어의 과열 위험을 줄이는 데 중요합니다. 이는 높은 마무리 온도에서 결정립 조대화에 민감한 특수강에 매우 중요합니다.

또한 균일한 미세구조를 촉진하기 위해서는 변형률과 마무리 온도의 중요한 조합이 필요합니다. 정적 및 메타-동적 재결정화 과정은 온도와 축적된 변형률에 크게 의존합니다. 로드 사이징 중에 충분한 변형률이 없으면 재결정화 과정이 적절하게 촉진되지 않거나 적은 수의 재결정화 부위가 핵 생성됩니다. 결과적으로 국부적인 거친 입자가 발생할 수 있습니다.

선재의 열 기계적 가공의 도입은 더 빠른 마무리 속도와 더 미세한 오스테나이트 입자 크기로 이어집니다. 그 결과 다른 변형 거동과 랩 겹침(루프 레이어에 코일 축적)으로 인해 컨베이어를 따라 다른 냉각 패턴이 사용됩니다. 이와 관련하여 열간 압연 및 선재 제어 냉각 동안 오스테나이트 진화를 예측할 수 있는 수학적 모델은 현재 플랜트 및 기술 데이터와 함께 플랜트 구성, 압연 및 냉각 방식이 진화 및 균일성에 미치는 영향을 예측하는 데 효과적으로 적용될 수 있습니다. 선재 미세구조.

우수한 야금 특성

마무리 블록과 부설 헤드 사이에 위치한 선재 축소 및 사이징 밀로 수냉 및 균등화 구역은 미세 입자 구조를 달성하기 위해 750℃까지 낮을 수 있는 제어된 진입 온도를 제공합니다. 결과적으로 개선된 특성은 비용이 많이 드는 다운스트림 어닐링 프로세스를 줄이거나 없앨 수 있습니다. 다양한 강종은 아래와 같이 저온 압연의 이점을 얻을 수 있습니다.

• 냉간 압연 마모된 봉의 경우 박리를 줄여 손실을 줄이는 이점이 있습니다. 특정 스테인리스강 및 티타늄 등급 제품의 경우 박리, 재료 손실을 최대 30%까지 줄일 수 있습니다. 또한 개선된 성형성과 우수한 공차로 인해 볼트 제작과 같은 다운스트림 공정에서 스크랩을 최대 50%까지 절약할 수 있습니다.
• 스프링 강선재의 경우 특히 작은 직경의 선재에서 마르텐사이트 형성 감소가 이점입니다. 또한 이러한 선재에는 빈번한 사전 인발 열처리가 덜 필요합니다.
• 전극 품질의 선재의 경우 미세 구조가 미세화되어 드로잉성이 향상되고 입도가 미세하여 마르텐사이트 형성을 억제하는 이점이 있습니다.
• 베어링 스틸 품질의 선재의 경우 미세하고 잘 분산된 탄화물로 유사 구상화 미세 조직이 형성된다는 이점이 있습니다. 또한 대부분의 다운스트림 구상화 어닐링을 방지하여 담금 온도와 시간을 완전히 제거하거나 줄입니다. 또한 경화성을 감소시켜 마르텐사이트 형성을 제거합니다.
• 인발 품질의 선재의 경우, 환원 및 사이징 밀을 통한 저온 처리는 다운스트림 와이어 드로잉 공장에 여러 이점을 제공할 수 있습니다. 이는 (i) 균일한 스케일 파손, 로드 표면의 마르텐사이트 감소 및 와이어 파손 감소와 함께 더 나은 기계적 스케일 제거, (ii) 우수한 크기 허용 오차 및 타원형으로 인한 인장 균일성 향상, (iii) 다이 수명 증가, 더 나은 윤활과 균일한 드래프팅, (iv) 자유 크기 롤링을 통해 비표준 로드 크기로 최적화된 다이 구성

오늘날의 많은 선재 공장에는 라인 게이지 측정 시스템과 온라인 갭 조정 절차가 있습니다. 이 시스템을 사용하면 첫 번째 압연된 선재의 치수를 정하고 압연 시험봉 없이 압연을 완전히 제어할 수 있습니다.

선재 공장에서 전통적으로 표면 결함을 감지하는 데 사용할 수 있는 방법은 에칭 및 파일링, 업셋 테스트, 시각적 테스트 등을 포함하는 조악한 방법입니다. 그러나 이러한 모든 방법은 결국 고속 현대식 선재 압연기에 의해 생산되는 재료의 양과 품질 관리 직원이 일해야 하는 가혹한 환경. 열연 와이어 제품의 소비자는 항상 더 나은 표면 품질을 요구하고 있습니다. 출하된 제품의 품질을 향상시키려는 노력은 필연적으로 단순한 검사에서 벗어나 공정 개선으로 옮겨가고 있습니다.

용융 및 압연 공정은 표면 결함의 잠재적인 원인입니다. 그것들을 찾으려면 독창성이 필요합니다. 프로세스 개선에 익숙한 사람은 프로세스 변경의 영향을 안정적으로 측정할 수 있는 좋은 반응 변수의 중요성을 이해합니다.

변경 결과를 측정할 명확한 방법이 없을 때 프로세스 변수를 조정하는 것은 거의 유익하지 않고 종종 많은 해를 끼칩니다. 위에서 설명한 밀 조건을 감안할 때 표면 품질에 대한 응답 변수는 파악하기 어려웠지만 인라인 와전류 표면 검사 시스템은 가능성을 보여주었습니다. 잠재적인 생산 문제가 심각한 품질 및 자재 손실로 이어지기 전에 동시에 이를 감지할 수 있는 오늘날 사용할 수 있는 유일한 방법입니다. 이 방법은 또한 압연 제품에서 신뢰할 수 있는 결함 검출을 수행합니다. 열연 선재 코일의 다양한 표면 결함을 찾는 데 매우 유용한 장치임이 입증되었습니다. 단단히 감긴 이음새를 감지할 수 있는지 여부는 아직 명확하지 않습니다. 그러나 훨씬 더 인상적인 것은 코일을 생산하는 프로세스에서 의도적이거나 계획되지 않은 변경의 영향을 나타내는 능력입니다.