선재 압연의 주요 특징

선재 압연의 중요한 기능

선재는 일반적으로 철강 온도가 1,000℃ 이상이고 최대 압연 속도가 120m/s(m/s)를 초과하며 생산되는 선재 코일의 길이가 최대 10km(km)인 고속 압연기에서 압연됩니다. . 선재 압연시 연속 압연기에서 보통 25~30패스를 취한다.

선재는 매우 광범위하게 응용되는 재료입니다. 자동차 산업용 부품부터 타이어 코드, 전극, 너트와 볼트와 같은 연결 요소, 스프링, 와이어 및 와이어 제품, 강철 보강재 등 모든 것이 선재를 기반으로 합니다. 그렇기 때문에 선재 압연기는 일반적으로 다목적성을 염두에 두고 설계됩니다. 압연기는 에너지 집약적인 압연기이므로 유연성을 손상시키지 않으면서 압연기 설계에 최적의 솔루션을 통합해야 합니다. 모든 크기 범위, 재료 및 합금은 선재 압연기에서 효율적이고 높은 생산성으로 생산되어야 합니다.

선재는 물리적, 화학적, 기계적, 야금학적 특성뿐만 아니라 표면 및 내부 품질에 대한 선재 사용자의 요구 사항을 충족하는 데 필요합니다. 선재는 원하는 형상으로 인발, 단조, 가공 등의 후가공과 열처리를 거쳐 원하는 강도를 얻을 수 있습니다. 따라서 선재는 생산된 부품이 사용되는 곳마다 좋은 성능을 보장함과 동시에 후가공의 여러 단계에서 좋은 작업성을 가질 수 있어야 합니다.

선재 사용자는 (i) 생산성을 향상시키고 가공 비용을 줄이기 위해 하나 이상의 2차 또는 3차 가공을 제거하거나 단순화하기 위해, (ii) 기능을 개선하기 위해, 즉 서비스 수명을 연장하기 위해, 선재가 사용되는 최종 제품의 무게를 줄이거나 기타 이점을 가져오고 (iii) 후가공 과정에서 환경적으로 유해한 물질의 사용을 제거합니다.

점점 더 엄격해지는 소비자의 요구 사항을 충족시키기 위해 선재 압연기는 다양한 관점에서 압연 선재의 전반적인 기능, 즉 (i) 치수 정확도 향상, (ii) 크기가 없는 압연 구현(즉, 압연 롤 교환 없이 다양한 사이즈의 제품), (iii) 롤 교환 작업을 가속화하여 생산성 향상(롤 교환 시간 단축), (iv) 운송 중 표면 결함 발생을 방지하여 제품 표면 품질 향상 롤링 프로세스.

선재공장은 단순히 자재만을 공급하는 것이 아니라 최종 제품이 생산될 때까지 2차, 3차 공정을 거쳐야 하는 긴 후공정의 요구사항에 부합하도록 선재를 공급하는 것입니다. 또한 최종 제품은 다양한 산업 분야에서 핵심 부품으로 사용되는 경우가 많기 때문에 고객과의 통합적 협업을 통한 공정 합리화에 대한 요구 사항이 있습니다. 따라서 밀은 사용자의 품질 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 후속 처리 중에 생산성, 수율, 유연성 및 생산 비용 요구 사항을 충족할 수 있어야 합니다. 적절한 제품 품질과 함께 높은 제분소 수율은 생산 비용을 제어하는 ​​데 가장 중요합니다.

선재 공장의 생산 능력은 몇 가지 표준 제품의 대량 생산 또는 다수의 강종 및 특화 제품 품질을 가진 선재로 구성된 다양한 제품 조합을 갖는지에 달려 있습니다.

선재 압연기는 기본적으로 (i) 초기 재료(빌렛)를 압연 온도로 가열하기 위한 가열 설비, (ii) 롤, 초크, 가이드 및 가드가 있는 압연 스탠드로 구성된 압연 설비, (iii) 부설, 열처리 및 코일링 장비, (iv) 운반 및 취급 장비. 모든 장비는 압연 온도, 갭 시간 손실, 속도 손실, 자갈, 부적합 제품 및 전환 또는 거부로 이어지는 품질 편차에 대한 제어와 긴밀하게 협력하여 작동해야 합니다.

현대식 선재 공장의 요구 사항

선재 압연기에서 선재 압연을 위한 몇 가지 중요한 매개변수(그림 1)가 있습니다. 현대식 선재 압연기는 일반적으로 '전체 장비 효율성'(OEE) 철학에 따라 작동하도록 설계되었습니다. 압연기의 OEE 값은 압연기 가동률, 압연기 효율 및 압연기 수율 시간을 곱한 값입니다. 공장 가동률은 가용 가동 시간을 계획된 생산 시간으로 나누고 백분율로 표시한 것입니다. 분쇄기 효율은 가동 시간을 분쇄기의 사용 가능한 작동 시간으로 나눈 값으로 백분율로 표시됩니다. Mill yield time은 가동 시간과 관련된 주요 제품을 생산하는 시간입니다. 제품 수율은 허용 코일의 무게를 빌렛의 무게로 나눈 값으로 백분율로 표시됩니다.

<그림 클래스="aligncenter">

그림 1 선재 압연기의 중요 매개변수

선재 압연기는 일반적으로 제품 이동 중 롤 교환 및 스탠드 교환, 그루브 및 가이드 조정을 위한 가동 중단 시간이 더 길기 때문에 다른 종류의 압연기보다 OEE가 낮습니다. 이 가동 중지 시간을 줄일 수 있다면 제분소의 OEE를 개선할 수 있습니다.

공장의 이론적인 생산능력은 손실 없이 얻을 수 있는 능력, 즉 가동률 100%, 효율 100%, 수율 100%입니다. 그러나 실제 용량은 공장의 OEE 수준에 따라 다릅니다. 압연기의 OEE 수준이 60%이면 압연기의 압연기 생산 능력은 이론 용량의 60%입니다. 최적화된 압연기가 있는 첨단 선재 압연기의 OEE 수준은 일반적으로 80% 수준입니다.

선재공장의 불량품 원가는 일반적으로 검사비와 선재의 내외부 결함으로 인한 불량/전선의 합계액으로 결정됩니다. 고성능 밀의 경우 약 10%일 수 있습니다. 다양한 등급과 특화 제품 품질을 가진 선재로 구성된 다양한 제품 혼합으로 선재 공장에서 최대 30%까지 증가할 수 있습니다.

현대식 선재 공장에서 주요 초점은 생산성과 품질입니다. 높은 활용도, 효율성 및 수율은 높은 생산성을 제공합니다. 그러나 높은 생산성 자체가 선재의 성공을 위한 유일한 것은 아닙니다. 고객에게 가치를 제공하는 제품을 생산해야 하고 선재에 대해 지불하는 만큼의 가치가 있는 고품질 선재를 얻습니다.

압연기의 생산성과 활용도는 압연기 레이아웃과 제품 조합을 비롯한 여러 가지 이유로 인해 발생하는 압연기의 가동 중지 시간에 따라 달라집니다. 공장에서는 빌렛에서 최종 제품까지의 수율이 모든 단계에서 등록되고 공장에서 재료의 추적은 공장에서 발생하는 손실을 추적합니다. 분쇄기에서 발생하는 손실의 주요 범주는 (i) 갭 시간 손실, (ii) 속도 손실, (iii) 자갈로 인한 손실, (iv) 품질 편차로 인한 손실, (v) 분쇄기로 인한 손실입니다. Down time, (vi) 압연기 마무리측 검사 시 선재 전용/불합격으로 인한 손실, 특수 선재 제품 생산 시 부가가치화 작업으로 인한 시간 손실

밀 유연성

선재 압연기에서 강(빌렛)은 재결정 온도 이상으로 가열되고 압연기에서 롤의 여러 홈을 통과합니다. 선재 압연기에 사용되는 일반적인 롤 패스 디자인은 다이아몬드 사각, 다이아몬드 다이아몬드, 상자 패스, 사각 타원형, 거짓 원형 타원형 및 원형 타원형입니다. 선재 공장에서는 일반적으로 크기 자유 압연이 수행됩니다. 즉, 압연기에 보유된 롤의 통과 크기 제한 없이 모든 크기의 선재를 압연할 수 있습니다. 이것은 또한 시리즈의 유연성으로 알려져 있습니다. 또한, 상류 압연기의 통과 일정을 단순화함으로써 롤 교환 빈도를 상당히 낮출 수 있습니다. 동일한 롤로 압연 가능한 제품 사이즈의 범위(사이즈 자유 범위)가 넓을수록 롤 교환 횟수 감소 효과가 커집니다. 크기 자유 압연은 마무리 공장에 국한되지 않습니다. 그것은 또한 사전 마무리 공장에 적용할 수 있습니다.

생산성 향상을 위해 선재의 다운타임 최소화에 중점을 두고 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 가동 중지 시간이 너무 길어집니다. 더 작은 로트와 다양한 종류의 철강을 포함하는 오늘날의 시장 요구를 충족시키기 위해 현대의 ​​선재 공장은 높은 수준의 유연성을 보이는 것이 필수가 되었습니다.

선재 압연기의 특별한 측면은 유연한 롤 패스 설계 또는 작업 범위가 높은 유연한 그로브를 사용하는 것입니다. 유연한 롤 패스 시퀀스를 사용하면 롤 거리를 변경하기만 하면 다양한 완제품에 대해 동일한 홈에서 롤링을 수행할 수 있습니다. 따라서 홈 교체는 롤 갭의 간단한 이동으로 대체될 수 있으며 이는 한 제품에서 다른 제품으로 교체하기 위한 가동 중지 시간을 줄입니다. 롤 패스 설계의 유연성, 분쇄기 활용도 및 수율 사이에는 강한 상호 의존성이 있습니다.

유연한 롤 패스 설계를 채택하여 밀에서 손실의 중요한 부분을 줄일 수 있습니다. 유연한 롤 패스 설계는 강재 등급 변경 중 홈이 과도하게 채워지고 자갈이 생성될 위험을 최소화합니다. 유연한 롤 패스 디자인은 새로운 크기나 강종을 도입해야 할 때 제품 개발에 유리합니다. 또한 플렉서블 롤패스 설계로 가성비를 높이는 러닝타임을 획기적으로 개선할 수 있습니다.

밀 생산성

선재 압연기는 마무리 블록 앞에 냉각층 배출구가 있어 바 압연기와 결합할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 업스트림 압연기의 용량을 활용하기 위해 수행됩니다. 선재 블록에서 롤이 변경되면 상류 압연기는 압연기의 전체 가동 중단 시간을 줄이기 위해 봉을 생산합니다.

현대의 선재 압연기는 일반적으로 단일 가닥 압연기입니다. 멀티 스트랜드 밀의 경우 스트랜드 동시 압연 횟수 변화에 따른 영향을 줄이기 위해 각 스트랜드에 2차 중간 압연기를 도입한다. 두 번째 중간 압연기는 사전 마무리 블록의 형태일 수 있습니다. 또한 3롤 압연기 블록의 형태일 수도 있습니다. 3롤 압연기의 주요 특징은 압연재의 전체 둘레를 압연하는 3개의 그루브 롤 사이의 치수 편차를 억제하여 기존의 2단 압연기에 비해 스프레드를 줄이는 능력입니다. 이 중간 압연기는 사이징 압연기로 알려져 있으며 저축소로 성형이 이루어집니다. 이것은 밀의 업스트림에 가족 롤링 철학을 갖도록 하여 재설정 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다.

압연기 속도를 높이고 압연기 생산성을 높이기 위해 기존의 마무리 블록 뒤에 RSM(reducing/sizing mill)이 설치됩니다. 기존의 마무리 블록 이후에 RSM을 통합하면 작은 크기에서 밀링 생산성이 크게 향상됩니다(최대 60%). 그 극도의 정밀도는 많은 설치에서 입증되었습니다. 또한, 극저온 압연과 결합하여 추가적인 2차 공정을 제거할 수 있는 보다 정교한 미세 구조를 생성합니다. RSM은 생산성과 완제품 품질 향상을 동시에 제공하여 운영 비용을 절감하고 선재 제품의 품질을 향상시킵니다. 황삭 그룹의 스탠드 1에서 정삭 블록의 마지막 스탠드까지 단일 롤 패스 설계를 수용합니다. 동일한 단일 패밀리 패스 설계를 용이하게 하므로 최종 제품 크기에 관계없이 높은 밀링 효율을 유지할 수 있습니다.

스탠드 간 장력은 일반적으로 선재 압연에서 가능한 한 피합니다. 그렇지 않으면 자유 단부가 장력 하에서 압연될 수 없기 때문에 헤드 및 테일 단부가 허용 오차를 벗어나기 때문입니다. 이 사실로 인해 홈이 과도하게 채워지고 핀과 같은 끝단 결함이 발생할 수 있습니다. 그러나 고정 전송이 있는 고속 회전 방지 블록에서는 안정적인 롤링 조건을 달성하기 위해 스탠드 간 장력이 사용됩니다. 압연 바에 스탠드 간 장력이 가해지면 그로브가 필요한 공차를 제공하도록 설정됩니다.

선재 품질

선재는 여러 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 많은 응용 분야에서 선재의 품질 요구 사항은 매우 엄격합니다. 선재의 불량은 최종 제품의 불량/전용을 증가시킬 뿐만 아니라 고객 측의 수율에 악영향을 주어 고객의 불만을 야기합니다.

선재 압연은 에너지 집약적인 압연이기 때문에 결함이 있는 선재 코일의 압연을 최소한으로 줄이는 것이 항상 필요합니다. 때때로 빌릿의 결함이 상당히 크면 공장에 자갈이 생길 수도 있습니다. 빌릿에서 나오는 선재의 길이가 매우 길기 때문에 압연 후 선재 전체 길이에 걸친 품질보증에는 시간과 노력이 필요하다. 이러한 이유로 빌렛(압연 전 출발 물질)의 품질 관리가 매우 중요합니다. 결함이 있는 빌릿은 빌릿 검사를 통해 식별, 분리 및 제거해야 합니다. 빌릿은 표면 결함과 내부 결함 모두에 대해 검사해야 합니다. 빌릿을 연마(컨디셔닝)하여 미세한 표면 결함을 제거할 수 있습니다.

선재(특히 가는 선재)에서 요구되는 중요한 특징은 2차 가공에서의 높은 생산성과 최종 연신 후의 높은 강도입니다. 생산성이 높다는 것은 연신 및 번칭 시 와이어 파손을 최소화하거나 높은 연신 속도와 같은 가혹한 연신 조건에서 이상적인 무파단, 높은 직접 연신성 및 양호한 연신성을 의미합니다. 비금속 개재물, 분리, 탈탄, 기계적 특성 및 미세 구조와 같은 품질 관리 항목에 엄격한 표준을 적용하여 고객의 요구 사항이 점점 더 복잡해지고 있습니다.

일반적으로 많은 응용 분야에서 선재에 대한 세 가지 주요 요구 사항이 있습니다. 이것은 (i) 더 높은 강도, (ii) 후처리의 제거 또는 단순화, (iii) 환경적으로 유해한 물질의 사용 감소입니다. 사용자 측의 비용 절감 및 기타 여러 이유로 인해 더 높은 강철 강도가 필요합니다. 선재는 사용자 측에서 단조, 인발, 기계가공과 같은 다양한 2차 가공과 열처리, 담금질, 템퍼링 등을 거치기 때문에

등등, 따라서 비용 절감, 에너지 절약 및 환경 보전의 관점에서 요구되는 요구 사항은 열처리 및 가공(예:니어 네트 또는 칩리스 성형)의 제거 또는 단순화를 강력하게 촉구합니다.

비금속 개재물, 침전물, 변형 및 야금학적 구조의 제어는 선재의 특성 향상을 위한 주요 야금학적 측정입니다. 비금속 개재물의 제어는 스프링강의 강도 증가, 베어링강의 수명 연장, 쾌삭강의 납 제거 등을 위한 주요 종자 기술 중 하나입니다. 산화물 및 형상의 구조 및 형상 제어 황화물은 이러한 강의 원하는 특성을 구현하는 데 효과적입니다.

선재 공장에서는 규정된 코일 재료 특성을 정밀하게 충족시키는 데 있어 타협이 없습니다. 여기서 제어 냉각 컨베이어(CCC) 시스템이 핵심 역할을 합니다. 선재 코일 전체에 걸쳐 일관된 고품질 제어가 필요합니다.

이와 관련하여 CCC 시스템은 원하는 균일성, 야금 및 기계적 특성을 달성하고 품질 선재 제품을 가공하는 데 중요한 역할을 합니다. 평균 인장 강도의 1% 이내의 표준 편차로 급속 냉각 제품의 링 주변 인장 강도 편차를 엄격하게 제어합니다.

적절한 냉각 방식 선택에 의한 CCC 시스템은 대체 냉각 모드가 있는 특수 제품 등급뿐만 아니라 모든 기존 등급의 강철 생산을 수용합니다. 또한 저온 압연 및 냉각 제어를 위해 RSM과 함께 사용할 경우 탄소강 및 합금강 등급의 가공을 최적화하여 특성과 치수 제어의 매우 우수한 조합을 생성합니다.

CCC 시스템은 단일 시스템 내에서 급속 냉각 및 저속 냉각 모드를 포함하여 다양한 조건에서 처리를 용이하게 합니다. 이 기능을 통해 선재 공장은 광범위한 일반 탄소강 및 합금강은 물론 스테인리스강 및 기타 특수 등급을 생산할 수 있습니다. CCC 시스템은 선재의 압연 막대 특성을 개선하여 직접 사용 가능한 조건에서 더 많은 등급의 생산을 가능하게 하고 구상화 어닐링과 같은 다운스트림 공정을 줄이거나 없앱니다.

선재 압연기의 열기계적 압연(TMR)은 동적 재결정의 결과로 최종 입자 크기를 미세화합니다. 최종 인라인 수냉식 및 CCC 시스템의 우수한 제어 냉각과 결합된 TMR은 최종 제품 특성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 후속적으로 다운스트림 처리 중에 구상화 어닐링되는 저합금 및 중합금 강 제품에 특히 유용합니다. 결정립 크기를 강력하게 제어하는 ​​능력은 변태 시작 시간과 온도를 이동시켜 베이나이트 및 마르텐사이트와 같은 경질 제품으로의 후속 변태에도 영향을 미칩니다. 따라서 TMR은 직접 다운스트림 냉간 가공을 최소화하고 어닐링 시간을 단축할 수 있습니다.

CCC 시스템에서의 가공과 낮은 압연 온도의 조합은 일부 임계 등급의 선재에서 경화성을 감소시키는 기능을 제공합니다. 궁극적으로 이것은 페라이트 형성을 촉진하고 베이나이트와 마르텐사이트로의 진화를 지연시킵니다. TMR을 통해 얻은 미세 입자 크기는 열처리 중 확산을 개선하고 열처리 시간과 온도를 줄일 수 있습니다. 열처리되지 않은 봉의 경우 세련되고 복잡한 구조는 냉간 변형 동안 인장 픽업을 증가시켜 (i) 압연 인장 강도 감소, (ii) 다운스트림 응답 개선, (iii) 작업 증가와 같은 여러 이점을 생성합니다. 경화성. 개선 사항은 입자 미세화 및 미세 구조 제어에서 비롯됩니다. CCC 시스템에서 냉각 공정의 우수한 제어와 선재의 감소된 경화성은 공정을 매우 안정적으로 만들고 원하지 않는 단단한 상을 형성할 가능성을 줄입니다.