중소형 압연기에서 철강 압연

중소 규모 압연기에서 철강 압연

철강 압연은 반대 방향(하나는 시계 방향, 다른 하나는 반시계 방향)으로 동일한 원주 속도로 구동되는 두 개의 롤 사이에 일반적으로 철도 차량이라고 하는 재료를 통과시키는 것으로 구성되며, 그 사이의 거리가 다음보다 약간 짧습니다. 그것들을 입력하는 강철 섹션의 두께. 이러한 조건에서 롤은 재료를 잡고 두께는 줄이고 길이는 늘리고 너비는 다소 늘린 상태로 전달합니다. 이것은 생산성이 높고 압연 제품의 정밀한 제어가 가능하며 운영 비용이 낮아 모든 금속 성형 공정 중에서 가장 널리 사용되는 공정 중 하나입니다. 압연은 전체 길이에 걸쳐 일정한 단면을 갖는 제품을 생산할 수 있습니다. 강철 압연 공정으로 많은 형상과 단면을 압연할 수 있습니다.

철강 압연은 철강의 소성 변형에 사용되는 금속 성형 공정입니다. 소성 변형은 회전하는 롤을 통해 가해지는 압축력에 의해 발생합니다. 높은 압축 응력은 롤과 강재 표면 사이의 마찰로 인해 발생합니다. 롤 스탠드에 장착된 한 쌍의 롤 사이에 강재가 압착되어 압연되는 강재의 두께는 감소하고 길이는 증가합니다.

강철 섹션은 일반적으로 초기 투입 재료와 완제품의 최종 단면적 비율에 의해 결정되는 여러 패스로 압연됩니다. 단면적은 각 패스와 형태에서 줄어들고 철도 차량의 크기는 점차 원하는 프로파일에 접근합니다.

압연은 대부분 고온에서 이루어지며, 큰 변형이 필요하기 때문에 열간압연이라고 합니다. 열간 압연은 일반적으로 잔류 응력이 없는 압연 제품을 만듭니다. 그러나 열간압연 시 Scaling이 큰 문제로 치수정확도를 유지하기 어렵다.

압연 제품의 최종 치수 품질은 마무리 공장 내의 압연 스탠드에 의해 결정됩니다. 최종 제품의 치수 정확도는 초기 스톡 치수, 롤 통과 순서, 온도, 미세 구조, 롤 표면 품질, 롤 및 스탠드 강성, 철도 차량/롤 마찰 조건을 비롯한 여러 요인에 따라 달라집니다.

압연기는 철강을 압연하는 곳입니다. 철강 압연과 관련된 보조 작업이 수행되는 일부 보조 장비와 함께 하나 이상의 압연 스탠드로 구성됩니다. 중소 규모 압연기에서 철강 압연은 일반적으로 크로스 컨트리 압연기에서 수행됩니다.

압연기는 롤 스탠드의 배열 때문에 크로스 컨트리 압연기로 불립니다. 이 압연기에서 롤 스탠드의 중심선은 서로 평행하고 압연되는 재료는 압연 방향에 수직으로 이동합니다. 이송 및 스키드 테이블은 작업물의 이동 방향을 반대로 하고 한 세트의 롤 스탠드에서 다른 세트로 운반하기 위해 이러한 밀에서 사용됩니다. 크로스 컨트리 밀의 특징 중 하나는 작업 조각이 충분히 짧아야 다른 조각이 밀 스탠드로 옮겨지기 전에 한 조각이 밀 스탠드를 떠날 수 있다는 것입니다.

넓은 의미에서 압연기는 압연 및 보조 작업을 모두 수행하는 일련의 장비와 함께 일련의 롤 스탠드로 구성됩니다. 압연될 강재는 스톡에서 압연 온도로 가열되는 재가열로로 이송됩니다. 압연기에서 수행되는 다양한 작업은 (i) 압연기에서 가열된 강재의 압연, (ii) 압연 중인 재료를 한 롤 스탠드에서 다른 롤 스탠드로 옮기는 것, (iii) 일부 제철소의 경우 재료, (iv) 압연 후 철강 제품 운송, (v) 일부 제철소의 냉각 베드에서 압연 재료 냉각, (vi) 압연 제품의 절단, 마킹 또는 스탬핑 및 (vii) 트리밍 , 포장 및 완제품 재고로의 운송. 중소형 압연기의 압연 공정 흐름도는 그림 1과 같다.

그림 1 크로스컨트리 공장의 압연 공정 흐름도

크로스 컨트리 유형의 밀 레이아웃은 낮은 용량의 압연기에 사용됩니다. 이 레이아웃은 일반적으로 밀에 사용할 수 있는 공간이 제한되어 있기 때문에 채택됩니다. 크로스 컨트리 유형의 밀 레이아웃은 밀에서 압연될 수 있는 철강 제품의 최대 길이를 제한합니다.

크로스 컨트리 밀은 일반적으로 원형, 사각형, 플랫 또는 섹션 등과 같은 형강 제품을 압연하는 데 사용되는 열간 압연기입니다. 형강 제품은 일반적으로 '장형 제품'이라는 일반적인 이름으로 알려져 있습니다.

크로스 컨트리 유형의 압연기는 공작물이 동시에 둘 이상의 롤 스탠드에 있지 않도록 배열된 여러 롤 스탠드로 구성됩니다. 롤 스탠드가 나란히 위치하기 때문에 공작물이 다양한 스탠드의 롤 바이트에 측면으로 전달됩니다. 많은 크로스 컨트리 밀에서 공작물의 압연은 양방향으로 이루어집니다. 이러한 압연기에서는 매 패스 후에 압연 방향이 바뀌기 때문에 압연 제품의 품질에 긍정적인 영향을 미칩니다.

각 패스에서 단면이 감소하고 길이가 증가합니다. 즉, 각 스탠드에서 가장 긴 강철 조각을 수용할 수 있는 시설이 있어야 하며 이는 당연히 공장의 양쪽에 모두 적용됩니다.

단일 드라이브를 사용하는 크로스 컨트리 밀에서 달성할 수 있는 최대 감소에는 제한이 있습니다. 특히 압연기에서 한 번에 두 개 이상의 강재가 압연되도록 설계된 경우에는 더욱 그렇습니다. 따라서 유입되는 강재의 크기는 일반적으로 상당히 작습니다. 또한 이러한 밀에서 2개의 높은 스탠드는 첫 번째 스탠드의 상부 롤이 높이가 두 번째 스탠드의 하부 롤과 일치하도록 하는 방식으로 설정될 수 있습니다. 스탠드 라인. 동일한 크로스 컨트리 어셈블리에 2개의 하이 스탠드와 3개의 하이 스탠드가 조합되어 있는 경우 3개의 하이 스탠드의 중앙 롤은 연결된 2개의 하이 유닛의 구동 롤에 해당합니다.

대안적인 배열은 크로스컨트리 스탠드 앞에 홀수번의 패스(예:3에서 5)만 수행한 다음 강철을 크로스컨트리 스탠드로 통과할 수 있는 단일 황삭 스탠드가 선행되도록 하는 것입니다. 이 레이아웃은 더 높은 단면의 입력 재료를 굴리는 데에도 사용할 수 있습니다.

다른 열간 압연기와 마찬가지로 크로스컨트리 압연기에서 압연은 강재의 재결정 온도 이상에서 수행됩니다. 압연 중 압연 중에 변형되는 결정립은 재결정화되어 등축 미세 조직을 유지하고 강재가 가공 경화되는 것을 방지합니다. 이러한 압연방식에서 열간압연강재 제품은 기계적 성질 및 변형유도 잔류응력에서 방향성이 거의 없다.

긴 제품은 일반적으로 초기 투입 강재의 단면적과 완제품의 최종 단면적의 비율에 의해 결정되는 여러 패스로 압연됩니다. 각 압연 패스에서 단면적이 감소하고 압연되는 강재의 형태와 크기가 점차 원하는 프로파일에 접근합니다.

크로스컨트리 밀에서 사용되는 롤 스탠드는 2개의 하이 스탠드 또는 3개의 하이 스탠드입니다. 크로스컨트리 공장은 일반적으로 여러 개의 높이 2개 또는 3개 또는 이 둘의 조합으로 구성됩니다.

2개의 하이롤 스탠드에는 2개의 롤이 있습니다. 하나는 상단 롤로 알려져 있고 다른 하나는 하단 롤로 알려져 있습니다. 두 개의 하이 스탠드 밀에서 압연은 한 방향으로만 이루어집니다. 역방향 압연의 경우 압연기는 역방향이어야 합니다. 밀이 반전되지 않은 경우 풀오버 유형 2개의 하이 스탠드가 사용됩니다. 이 경우 한 패스에서 압연된 강재는 다음 패스에서 추가 압연을 위해 일반적으로 롤 상단의 공급 측으로 옮겨집니다.

3개의 하이롤 스탠드에는 탑롤, 미들롤, 바텀롤로 구성된 3개의 롤이 있습니다. 강재는 두 개의 롤을 통해 한 방향으로 공급된 다음 다른 쌍을 통해 반전됩니다. 중간 롤은 각 급지에서 공통입니다. 세 개의 하이 롤 스탠드는 모터 및 기어 드라이브 회전 방향을 바꾸지 않고 압연되는 강철 막대의 방향을 바꾸는 데 사용됩니다. 하나의 간격(하단 롤과 중간 롤 사이)은 막대를 한 방향으로 가져가고 다른 간격(상단 롤과 중간 롤 사이)은 막대를 다른 방향으로 가져갑니다. 바를 하부 갭의 고도에서 상부 갭으로 이동시키기 위해 틸트 테이블을 사용할 수 있습니다. 테이블 전체를 위아래로 움직이는 리프트 테이블과 같은 막대를 이동하는 다른 방법도 사용됩니다.

두 개의 높은 롤 스탠드에서는 롤 중 하나(상단 또는 하단) 또는 두 롤이 모두 구동됩니다. 3개의 하이롤 스탠드의 경우 1개 또는 2개의 롤이 구동되고 밸런스 롤은 마찰에 의해 회전합니다. 2개의 롤이 3개의 높은 스탠드에서 구동되는 경우 일반적으로 상단 및 하단 롤이 구동되고 중간 롤은 마찰 구동됩니다.

토크와 파워는 롤링의 두 가지 중요한 구성 요소입니다. 토크는 롤에 토크를 적용하고 공작물 장력을 통해 압연기에 동력이 가해지는 동안 회전 운동을 생성하기 위해 롤에 가해지는 힘의 척도입니다. 압연기에서 동력은 주로 (i) 강철을 변형하는 데 필요한 에너지, (ii) 마찰력을 극복하는 데 필요한 에너지, (iii) 피니언 및 동력 전달 시스템에서 손실되는 동력의 네 가지 방식으로 소비됩니다. , 그리고 (iv) 다양한 모터의 전기적 손실.

일반적으로 단일 드라이브는 모든 압연 스탠드에 대해 크로스 컨트리 레이아웃이 있는 중소 규모 압연기에 사용됩니다. 업스트림에 있는 황삭 스탠드의 경우, 황삭 스탠드에 별도의 드라이브가 있을 수 있습니다. 드라이브는 (i) 충분한 용량의 전기 모터, (ii) 드라이브 벨트, (iii) 플라이 휠, (iv) 기어 세트, (v) 피니언 스탠드 및 (vi) 커플링으로 구성됩니다. 일반적으로 AC(교류) 모터는 이러한 밀에서 속도 제어가 중요한 문제가 아니기 때문에 이러한 밀에서 사용됩니다.

롤은 일반적으로 압연기의 주요 소모품이며 매우 고가의 소모품입니다. 롤은 압연기에서 강철을 압연하는 데 사용되며 성능은 사용되는 재료와 사용 중에 받는 하중을 비롯한 여러 요인에 따라 달라집니다. 롤 설계는 롤링 하중, 롤 강도 및 롤링에 사용할 수 있는 토크에 의해 적용되는 제한의 영향을 받습니다. 롤의 재료는 자체 소성 변형 없이 철도 차량을 소성 변형시키는 하중을 견딜 수 있어야 합니다.

철제 롤을 특정 롤 스탠드에 사용할지 여부는 수행해야 하는 특정 의무에 따라 다릅니다. 철 롤은 회주철 롤, 합금 철 롤, 투명 냉각 또는 한정 냉각 롤, 복합 또는 이중 롤, 무기한 냉각 롤 또는 구상 흑연 철 롤일 수 있는 반면 강철 롤은 주강 롤 또는 단조 강철 롤일 수 있습니다. 롤 선택을 위해 고려해야 할 중요한 특성에는 인성, 열 균열 저항성, 충격 하중 또는 내마모성이 포함됩니다. 특정 롤의 선택은 생산 요구 사항, 초기 비용 및 요구되는 특정 품질 등과 같은 문제에 따라 다릅니다. 이러한 요구 사항이 가능한 한 충족되도록 롤 제조업체와 긴밀한 협력이 바람직합니다.

성형 제품은 홈이 있는 롤 사이에서 압연됩니다. 그루브는 짝을 이루는 롤에서 롤 터닝 머신으로 절단됩니다. 이 홈은 강재가 통과하여 목표 단면을 얻는 경로를 형성합니다. 압연되는 강재는 최종 형상이 되기까지 많은 과정을 거칩니다. 롤 패스는 (i) 황삭 패스 또는 브레이크다운 패스, (ii) 리더 패스 및 (iii) 마무리 패스로 분류됩니다. 황삭 패스는 단면적을 줄이기 위한 것입니다. 리더 패스는 단면을 최종 모양에 가깝게 만드는 반면 마무리 패스는 강재의 최종 또는 필요한 단면을 제공합니다.

롤링은 홈이 있는 롤 사이에서 수행됩니다. 협력 롤에 있는 두 개의 반대 홈은 통과 후 예상되는 공작물의 단면 모양에 해당하는 통과를 형성합니다. 통과할 때마다 단면이 줄어들고 모양이 최종 제품의 모양에 가까워집니다. 후속 패스 모양의 개발과 롤의 적절한 위치를 롤 패스 디자인이라고 합니다.

롤은 압연되는 강재의 단면을 줄이는 무거운 작업을 수행하는 데 필요합니다. 롤은 모든 종류의 응력, 정상 및 비정상 롤링으로 인한 하중을 견뎌야 하며 롤링 캠페인 중 롤 마모에 따라 변화합니다. 추가 롤은 깨지거나 부서지거나 마모되지 않을 것으로 예상됩니다. 또한 문제를 일으키지 않고 우수한 성능을 제공할 것으로 예상됩니다. 압연 조건에서 강과 접촉하는 롤의 접촉면은 마모되는 반면, 롤 본체 및 롤 넥의 다른 부분은 소성 변형이나 피로가 발생하지 않지만 높은 하중을 받습니다. 최근 압연 기술이 많이 개선되고 변경되었지만 롤은 항상 압연기의 중요한 부분으로 남아 있었습니다.

롤은 압연기의 도구이며 압연기에서 가장 값비싼 소모품입니다. 강철을 변형시키는 역할을 수행하기 위해 롤이 사용되는 방식은 많은 경우 롤 패스 설계에 의해 크게 결정됩니다. 롤 패스 설계의 목적은 (i) 우수한 표면 조도(표면 결함 없음)로 공차 범위 내에서 정확한 프로파일 생산, (ii) 최저 비용으로 최대 생산성, (iii) 최소 롤 마모, (iv) 용이함 작동 및 (v) 최적의 에너지 활용.

작업의 정확성과 속도 및 롤 수명은 모두 롤 패스 설계 및 롤 재료 선택과 관련이 있습니다. 롤 패스 설계의 롤링 시퀀스는 롤링 하중, 롤 강도 및 롤링에 사용할 수 있는 토크에 의해 적용되는 제한 사항의 적용을 받습니다. 롤 패스 디자인은 롤의 물리적 치수와 재료가 롤링 시퀀스 동안 발생하는 가장 무거운 하중을 견딜 수 있도록 하는 것이기도 합니다.

롤의 재료는 자체 소성 변형 없이 철도 차량을 소성 변형시키는 하중을 견딜 수 있어야 하기 때문에 중요합니다. 열간 압연에서 이것은 어려운 문제가 아니며 철도 차량의 온도보다 상당히 낮은 온도에서 작동되는 경우 철 또는 강철 롤이 적합합니다. 주철 또는 강철(주조 또는 단조) 여부에 관계없이 롤 재료의 선택은 롤이 수행해야 하는 특정 의무와 표면 인성, 열 균열 또는 충격 하중에 대한 내성 또는 내마모성과 같은 중요한 특성에 따라 다릅니다. 특정 롤의 선택은 생산 요구, 초기 비용 및 필요한 특정 품질에 따라 다릅니다.

롤 재료는 롤이 견뎌야 하는 하중을 추정하는 데 중요합니다. 또한 밀 작업의 합리적인 효율성을 보장하기 위해 주어진 제품 범위에 가장 적합한 밀 크기를 제안합니다. 아마도 롤 수명과 관련된 가장 중요한 단일 요소 중 하나는 롤 재료의 마모 특성일 것입니다.

부드러운 회전과 다양한 힘에 대한 저항을 위해서는 '베어링'이 필요합니다. 롤 베어링은 철강 제품의 원활한 압연인 압연기의 기본 요구 사항을 충족하기 위한 것입니다. 그들은 최소한의 에너지 손실로 효과적인 롤링을 위해 롤을 지지하는 마찰 감소 장치입니다. 베어링은 높은 구름 하중, 심한 충격, 다양한 속도 및 고온을 견디도록 설계되어야 합니다. 이 외에도 베어링은 스케일, 먼지 및 물의 침투를 견디도록 설계되어야 합니다. 전력 소모를 줄이고 롤링 상태를 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.

롤 스탠드의 롤이 지지되는 롤 베어링은 높은 하중을 받습니다. 특정 부하도 높습니다. 베어링이 구름력을 안정적으로 지지할 수 있으려면 높은 하중 전달 능력을 가져야 합니다. 반면에 이러한 베어링에 사용할 수 있는 장착 공간은 특히 베어링의 단면 높이와 관련하여 제한됩니다.

밀 베어링은 정격 회전 속도에서 분리력에 저항할 수 있는 크기입니다. 베어링 유형과 스타일은 밀 스탠드 용량을 결정합니다. 슬라이더 베어링(건메탈 또는 파이버) 또는 롤러 베어링은 중소형 장형 제품 압연기에서 가장 일반적으로 사용되는 베어링입니다.

강철의 열간 압연 중에 열이 롤에 전달됩니다. 냉각되지 않으면 열 축적으로 인해 롤의 온도가 압연되는 스톡의 온도와 동일한 온도로 증가합니다. 이 단계에서 롤도 소성 변형을 겪습니다. 롤에서 열을 제거하기 위해 냉각수가 적용됩니다. 냉각수의 적용은 물이 롤 진입 지점에서 철도 차량에 떨어지지 않도록 제어되어야 합니다. 이 경우 철도 차량을 냉각시키고 롤과 철도 차량 사이에 증기 주머니를 만들고 롤의 다른 쪽에서 더 잘 사용할 수 있는 폐수를 만듭니다. 롤 마모를 최소화하기 위해 롤 냉각수는 철도 차량이 롤을 떠나는 지점에 가깝게 적용해야 합니다.

봉형강용 열간 압연기에서 가이드 장비는 롤 패스의 입구와 출구에서 철도 차량을 안내하여 철도 차량이 원활하게 압연되도록 합니다. 안내 장비는 견고하고 정확하며 안정적이어야 합니다. 압연기 가이드 장비는 압연 제품의 표면 품질을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 가이드는 일반적으로 긴 제품 롤링에서 발생하는 다양한 스톡 크기와 모양에 맞게 설계되어야 합니다.

가이드 장비는 일반적으로 (i) 작업대에 대한 위치(예:진입 가이드 및 출구 가이드 등), (ii) 시공 방법, (iii) 철도 차량과 차량 사이의 마찰 유형의 세 가지 방식으로 분류됩니다. 가이드 장비의 작동 요소(예:슬라이딩 또는 롤링 등).

중소 규모의 크로스 컨트리 압연기는 일반적으로 정적 가이드라고도 하는 슬라이딩 유형의 입구 및 출구 가이드를 사용합니다. 이 가이드의 디자인은 슬라이딩 마찰을 기반으로 합니다. 이 가이드는 일반적으로 가이드 상자, 밀 패스 라인의 반대쪽에 있는 가이드 상자에 장착되고 인접한 면에 세로로 연장되는 채널이 있는 두 개의 대향 블록으로 구성되며, 각 채널을 연결하는 별도의 금속판으로 구성되어 있습니다. 가이드를 통해 이동하는 차량의 측면 및 플레이트의 외부 표면과 접촉하는 채널을 통해 물을 순환시키는 수단입니다.

중소 규모 압연기와 관련된 보조 장비

중소형 압연기와 관련된 주요 보조 장비는 다음과 같습니다.

• 디스케일링 장비 – 고압 워터젯 시스템 대신에 핀치 롤이 일부 밀에서 사용되어 스케일이 첫 번째 롤 스탠드에서 롤링되기 전에 넘어질 수 있습니다.
• 일부 공장에서는 철도 차량의 이동을 위해 롤러 컨베이어를 사용합니다. 일부 제철소에서는 철도 차량의 측면 이동을 위해 트랜스퍼 그리드 또는 스키드 트랜스퍼를 사용합니다.
• 냉각 베드 – 이러한 유형의 압연기에 사용되는 냉각 베드는 슬라이딩 방식으로 바 전체 길이 하나를 수용할 수 있습니다. 바는 대기 공기에 의한 자연 냉각을 통해 냉각 베드에서 냉각됩니다.
• 이 공장에서 가위를 사용하는 곳은 세 곳입니다. 일부 공장은 압연 후 단일 냉각 베드만 생성하도록 로로 공급 재료를 절단하는 냉전단기를 사용합니다. 일부 다른 공장에서는 용광로로의 공급물이 냉각 베드 길이의 두 배를 수용합니다. 이 재료는 황삭 스탠드에서 압연되고 열간 압연 막대는 열간 전단에 의해 두 조각으로 절단된 다음 압연 후 냉각 베드 길이를 얻기 위해 크로스 컨트리 밀로 공급됩니다. 모든 경우에 압연기의 냉각 베드에서 냉각된 막대는 끝단 절단 및 표준 길이로 막대 절단을 위해 냉간 전단기로 사용됩니다.
• 전단 후 바는 표준 길이 파일 또는 주변 온도로 더 냉각되도록 여러 길이 파일로 보내집니다. 냉각 후 제품을 쌓거나 묶어서 고객에게 발송합니다.






현대식 긴 제품 압연기에서 철강 압연 재가열로에서의 철강 가열