유니버설 빔 및 롤링

범용 빔 및 롤링

범용 빔은 평행 플랜지 빔 또는 와이드 플랜지 빔이라고도 합니다. 범용 빔의 단면은 I 또는 H 모양입니다. H형 빔은 범용 기둥이라고도 합니다. 범용 빔 단면의 수평 부분을 플랜지라고 하고 수직 요소를 웹이라고 합니다. H빔은 I빔보다 플랜지가 더 넓습니다. 범용 빔은 일반적으로 구조용 강재에서 압연되며 건설 및 토목 공학에 사용됩니다. 범용 빔은 대부분의 재료가 중립 축에서 멀리 떨어져 위치하여 높은 2차 면적 모멘트를 제공하여 강성을 증가시켜 굽힘 및 편향에 대한 저항을 증가시키기 때문에 가장 효율적인 단면 프로파일을 갖습니다.

H 빔은 너비와 깊이가 같거나 거의 같으며 다층 구조의 기둥과 같은 축 방향 하중을 전달하기 위해 수직으로 배향되는 데 더 적합하지만 I 빔은 너비보다 훨씬 더 깊으며 굽힘 하중을 전달하는 데 더 적합합니다. 바닥의 ​​빔 요소로.

빔이 구부러지면 빔의 상단은 압축되고 하단은 인장됩니다. 이 힘은 맨 위와 맨 아래에서 가장 큽니다. 유니버셜 빔은 상부 및 하부 측면에서 더 많은 양의 재료를 사용하고 웹에서 더 작은 재료를 갖기 때문에 최소한의 재료 사용으로 강성 구조 단면을 제공합니다.

I-빔은 웹과 평행한 평면에서 단방향 굽힘에는 탁월하지만 양방향 굽힘에서는 잘 수행되지 않습니다. 이 빔은 비틀림에 대한 저항도 거의 없으며 비틀림 하중 하에서 단면 뒤틀림을 겪습니다. 비틀림이 지배적인 문제의 경우 상자 섹션 및 기타 유형의 뻣뻣한 섹션이 I-빔보다 우선적으로 사용됩니다.

보의 깊이를 늘리면 세제곱 깊이만큼 굽힘 강도가 증가하므로 범용 빔은 많은 강성을 제공합니다. 그러나 웹 두께는 좌굴을 피하기 위해 작아서는 안됩니다.

범용 빔의 웹은 전단력에 저항하는 반면 플랜지는 빔이 경험하는 대부분의 굽힘 모멘트에 저항합니다. I형 빔은 긴 스팬에 걸쳐 높은 하중을 전달하도록 설계되었습니다. 웹 평면에서 굽힘 및 전단 하중을 모두 전달하는 데 매우 효율적인 형태입니다. 두꺼운 플랜지와 더 얇은 웹은 빔 응용 분야에서 높은 굽힘 하중을 견딜 수 있도록 재료를 효율적으로 비율 조정합니다. 그러나 I자형 단면은 가로 방향의 용량이 줄어들고 비틀림 하중을 전달하는 데에도 비효율적입니다.

H빔은 최적화된 단면적 분포와 합리적인 중량비의 장점으로 인해 고성능 형강입니다. 넓은 플랜지와 얇은 웹의 특징으로 H 빔은 단면 계수가 크고 굽힘 저항이 높으며 기계적 특성이 우수합니다. H 빔은 일반적으로 I 빔보다 무겁고 옹벽 등의 지지대로 유용합니다. 헤드룸이 중요한 빔 섹션으로도 사용할 수 있습니다. H빔은 뛰어난 특성으로 인해 보, 기둥 및 기타 건축 부재뿐만 아니라 말뚝 기초, 교량 및 기타 토목 공사에 널리 사용됩니다.

범용 빔은 테이퍼 플랜지 빔이라고도 하는 압연 강철 장선과 다릅니다. 범용 보의 플랜지는 평행하고 일정한 두께를 갖는 반면 장선의 플랜지는 테이퍼져 두께가 다양합니다. 플랜지 두께가 다양하기 때문에 장선은 연결을 위해 테이퍼 와셔가 필요합니다.

H 빔은 너비와 깊이가 같거나 거의 같으며 I 빔은 너비보다 훨씬 깊습니다. 범용 빔은 일반적으로 강판을 사용하여 제작하거나 압연하여 구조용 강으로 생산됩니다. 다양한 유형의 빔 단면 비교는 그림 1과 같습니다.

그림 1 다양한 유형의 보 단면 비교

범용 빔의 회전  

일반적으로 다른 구조적 형태와 같은 범용 빔은 범용 스탠드에서 강철 블룸을 압연하여 생산됩니다(그림 2). 최근에는 단면이 도그본(dog-bone) 형태인 빔 블랭크가 연속 주조되어 1차 압연의 특정 단계를 건너뛰고 있습니다. I-빔 생산의 경우 가장 최근의 공정은 얇은 플랜지(예:두께가 50mm 미만)가 있는 연속 주조 및 롤링 빔 블랭크를 사용하여 얇은 웹이 있는 평행 플랜지 빔을 생산하는 것입니다.

기존의 범용 빔 밀

범용 빔의 롤링을 위한 기존의 생산 공정에는 블룸 가열, 적절한 윤곽 및 치수로 롤링, 처리할 수 있는 길이로 뜨거울 때 절단, 대기 온도로 냉각, 직선화, 주문한 길이로 절단, 검사 및 배송이 포함됩니다.

대형 섹션에 대한 블룸 가열은 푸셔 유형 노 또는 연속 보행 빔 노의 두 가지 유형의 용광로에서 수행됩니다. 푸셔 형 퍼니스는 거의 모든 구형 범용 빔 압연기에 사용되었지만 최근 추세는 많은 장점으로 인해 워킹 빔 퍼니스를 사용하는 것입니다. 일반적으로 범용 빔 밀에는 하나 또는 두 개의 연속 워킹 빔로가 있습니다.

보편적인 보 생산을 위한 일반적인 밀에는 초기 성형이 수행되는 2개의 높은 역전 파괴 스탠드가 있고, 그 다음에는 압연 공정이 완료되는 트레인에 배열된 3개의 스탠드 그룹이 있습니다.

H-빔은 처음에 2개의 하이 밀에서 압연되었고 3개의 하이 밀과 4개의 롤 범용 유형 스탠드가 마무리 압연에 사용되었습니다. 그러나 플랜지는 웹만큼 잘 드래프트되지 않았고 보의 크기가 제한되었습니다. 그러나 더 얇은 웹과 테이퍼가 거의 또는 전혀 없는 더 큰 플랜지가 있는 더 깊은 빔에 대한 상당한 수요가 있었습니다. 이러한 수요는 범용 빔 밀의 트렌드를 설정했습니다.

범용 빔을 롤링하는 일반 범용 빔 밀의 구성은 가열된 블룸에서 스케일을 제거하기 위한 고압 물 디스케일러, 롤링 스탠드의 양쪽에 조작기와 함께 다중 홈 롤이 있는 2개의 높은 역전 브레이크 다운 롤링 밀로 구성됩니다. 재료의 헤드 끝단을 절단하는 텅 톱, 범용 황삭 밀, 테두리 밀, 단일 패스 범용 마감 스탠드, 핫 톱, 게이지 스톱, 2개의 숫자 냉각 베드, 7-9 롤 로터리 스트레이트너, 검사 필요한 경우 빔을 다시 직선화하기 위한 개그 프레스와 함께 침대, 말뚝 박기 기계, 라벨러, 냉간 톱, 압연기에서 재료 이동을 위한 롤러 테이블과 함께 바인딩 기계. 이러한 압연기의 일반적인 압연기 레이아웃은 그림 2와 같습니다.

범용 황삭 및 에징 밀은 컴퓨터 속도 일치를 통해 탠덤으로 실행되는 다중 패스 밀을 반전시킵니다. 범용 황삭 밀은 일반적으로 2개의 구동 수평 롤과 2개의 비구동 수직 롤이 있는 4롤 밀입니다. 에징 밀은 일반적으로 2단 높이의 단일 홈 밀 스탠드입니다. 유니버설 피니싱 밀에는 2개의 구동 수평 롤과 2개의 비 구동 수직 롤도 있습니다.

롤링 후 범용 빔은 빔을 냉각 베드 길이로 절단하기 위한 열간 톱질과 같은 마무리 단계를 거칩니다. 일반적으로 하나의 고정 톱과 다른 이동 톱으로 구성된 두 개의 톱이 있습니다. 냉각 베드에는 일반적으로 워킹 빔과 재료 이동을 위한 이송 체인이 결합되어 있습니다. 일부 공장에서는 마무리 영역으로 이동하기 전에 냉각을 위해 절단 빔의 상단 및 하단 표면에 물 스프레이를 사용하기도 합니다.

그림 2 범용 스탠드 및 일반적인 밀 레이아웃에서 범용 빔의 롤링

현대적인 범용 빔 밀

현대적인 범용 빔 밀은 일반적으로 연속 주조 슬래브 또는 빔 블랭크를 롤링하기 위해 연속 범용 스탠드로 제작됩니다. 공장에는 일반적으로 자동 게이지 제어(AGC) 시스템이 장착되어 있습니다. 캐스트 빔 블랭크의 플랜지 두께는 50mm 미만입니다.

슬래브 또는 빔 블랭크는 일반적으로 연속 워킹 빔 재가열로로 가열됩니다. 많은 재가열로에는 4개의 가열 구역과 시간당 약 250톤의 용량이 있습니다. 최신 재가열로는 컴퓨터로 완전히 제어되며 장입을 위해 고온 또는 저온 슬래브 또는 빔 블랭크를 수용할 수 있습니다.

완전한 밀 트레인은 일반적으로 하나의 브레이크다운 또는 황삭 압연 스탠드, 하나의 범용 스탠드 U1, 에저 스탠드 E1, 범용 스탠드 U2(그림 2) 및 하나의 범용 마무리 스탠드가 있는 하나의 범용 스탠드 그룹으로 구성됩니다. 황삭 스탠드 전에 고압수 디칼라가 있습니다. 장비에는 또한 고온 및 저온 절단 설비, 롤러 스트레이트너 1개, 개그 프레스와 함께 검사 베드, 마무리 기계, 롤 터닝 및 작업장 장비가 포함됩니다. 모든 장비는 차량의 이동을 위한 롤러 테이블과 연결됩니다. 마무리 측면에서 일부 장소에서 체인 이동이 있습니다. 현대의 범용 빔 밀은 일반적으로 연간 100만 톤 이상의 생산 능력을 가지고 있습니다.

황삭 밀은 종종 반전 스탠드입니다. 얇은 슬래브 또는 얇은 플랜지가 있는 빔 블랭크가 주조되고 입구 크기로 사용되기 때문에 기존 압연 방식보다 적은 패스가 필요합니다. 강철은 빔 밀의 범용 스탠드에 맞는 크기가 될 때까지 압연됩니다.

일반적인 빔 밀 범용 스탠드 그룹은 수직 및 수평 롤이 있는 범용 거친 스탠드, 수평 가장자리 스탠드 및 수평 및 수직 롤이 있는 범용 마감 스탠드로 구성됩니다(그림 2). 더 무거운 슬래브를 출발 재료로 사용하여 수율을 향상시킬 수 있도록 일반적으로 충분한 런아웃 테이블 길이가 제공됩니다.

일반적으로 브레이크다운 스탠드가 압연기를 앞뒤로 통과한 후 성형된 철도 차량이 보편적인 거친 스탠드는 중앙 웹과 두 플랜지의 두께를 줄이는 반면 에저 롤은 길이를 제어하기 위해 플랜지 팁과만 접촉합니다. 범용 마감 스탠드는 4개의 롤이 단면에 우수한 표면 마감을 제공하고 우수한 치수 공차를 보장할 때 최종 패스까지 열린 상태를 유지합니다.

양쪽 유니버셜 스탠드의 하단 수평 롤과 상단 롤의 높이를 조정할 수 있습니다. 이렇게 하면 웹이 플랜지 중앙에 형성될 수 있습니다. 3개의 스탠드에 있는 모든 롤은 필요한 다양한 섹션의 모양과 게이지에 맞게 프로그래밍된 컴퓨터 제어에 의해 자동으로 배치됩니다.

공장에는 자동 유압 게이지 제어(AGC) 시스템도 장착되어 있습니다. 이는 향상된 치수 공차와 섹션 크기의 높은 유연성을 제공합니다.

단면 형상이 직사각형이 아닌 H형강과 같은 제품도 압연으로 생산할 수 있습니다. 여기에서 구경 압연은 황삭 단계에서 수행됩니다. 재료는 롤과 동일한 단면 모양을 얻기 위해 구경 롤로 압연됩니다. 구경 압연으로 H에 가까운 형상을 만든 후, 유니버셜 밀과 에징 밀로 제품을 완성합니다. 재료가 4개의 롤을 통과할 때 H형 단면이 형성되어 한 쌍의 수직 롤과 한 쌍의 수평 롤이 장착된 유니버설 밀을 H형강 롤링에 적합하게 만듭니다. 에징 밀에는 구경 롤이 장착되어 있으며 제품의 플랜지 너비를 조정하는 기능이 있습니다.

유니버설 밀에서는 롤 간격을 조정하여 플랜지 두께와 웹 두께를 쉽게 변경할 수 있습니다. 그러나 웹 높이와 플랜지 너비가 다른 제품을 롤링할 경우 이러한 크기의 전용 롤을 사용해야 하므로 롤 교체가 필요합니다. 특히, 웹 높이는 수평 롤의 너비와 플랜지 두께의 합으로 결정되기 때문에 현재까지 제품 웹 높이와 동일한 수의 수평 롤 크기를 가질 필요가 있었습니다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 개발로 최근에는 롤의 교체 없이 폭이 가변적인 롤 1개로 웹 높이를 조절할 수 있는 압연기 및 압연기법이 개발되고 있다.