KR20090077433A - 냉간 압연강의 연속 제조방법 - Google Patents

냉간 압연강의 연속 제조방법 Download PDF

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Abstract

냉간 압연강의 연속 제조방법은, 주강을 어닐링 및 피클링한 후에 주강을 열간 압연하는 것에 의해 제조되는 백색 강(400)의 코일(100)을 제공하는 단계; 백색 강(400)의 코일(100)을 언코일링-용접 설비(21)에서 풀고 용접하는 단계; 평탄화되고 용접된 백색 강(400)을 제1 스트립 축적기(22) 및 소정의 두께를 갖는 냉간 압연강을 만들도록 백색 강(400)을 냉간 압연하는 냉간 압연장치(23)에 통과시키는 단계; 및 냉간 압연강을, 탈지 장치(24), 제2 스트립 축적기(25), 어닐링-피클링 설비(26), 제3 스트립 축적기(27), 조질 압연장치(28), 텐션 레벨링 장치(29), 제4 스트립 축적기(31) 및 트리밍-리코일링 설비(32)를 사용하여 순차적으로 가공하는 단계를 포함한다.

Description

냉간 압연강의 연속 제조방법{METHOD FOR CONTINUOUSLY MANUFACTURING COLD-ROLLED STEEL}
본 발명은 냉간 압연강의 연속 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백색 강(white steel)으로부터 냉간 압연강을 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
스테인레스 강을 제조하는 종래의 방법은, 본질적으로 주조, 열간 압연 및 냉간 압연을 포함한다. 주조로부터 얻은 강 슬라브를 열간 압연하여 흑색 강 코일(black steel coil)을 얻으며, 이 흑색 강 코일은 후에 어닐링되고 피클링(pickling)되어 백색 강 코일을 얻게 된다. 백색 강 코일을, 냉간 압연, 어닐링, 피클링, 조질 압연(temper rolling), 텐션 레벨링(tension leveling) 등에 의해서 추가로 처리하여 강 코일(steel coil) 제품을 얻을 수 있다. 냉간 압연, 어닐링 및 피클링에 의해서 얻은 제품은 2D 강 코일로 공지되어 있고, 2D 강 코일을 추가 조질 압연(temper rolling) 및 텐션 레벨링하는 것에 의해서 얻은 제품은 2B 강 코일로 공지되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 냉간 압연강 제조방법은, 강 코일 준비 설비(11), 냉간 압연 설비(12), 어닐링-피클링 설비(13), 조질 압연 설비(14) 및 텐션 레벨링 설비(15)를 포함하는 다단 제작 라인을 사용하여 수행되며, 상기 설비들은 서로 분리되어 있다.
강 코일 준비 설비(11)는 백색 강 코일(100)을 백색 강 스트립(400)으로 푸는데 사용되며, 백색 강 스트립(400)은 두 단부에서 길이가 각각 8~10 미터인 가이드부에 의해서 용접된 후에 강 코일(200)로 감긴다. 강 코일(200)은 냉간 압연 설비(12)로 반송된다.
강 코일(200)은 강 스트립(400)으로 풀리며, 이 강 스트립(400)은 냉간 압연 설비(12)를 통과한다. 냉간 압연 설비(12)는 20-고 냉간 압연 밀(mill)이며, 강 스트립(400)이 소정 두께를 갖도록 냉간 압연하는데 사용된다. 냉간 압연 후의 강 스트립(400)은 강 코일(200)로 감기며, 강 코일(200)은 어닐링 피클링 설비(13)로 반송된다.
강 코일(200)은 강 스트립(400)으로 풀리고, 강 스트립(400)은 어닐링 피클링 설비(13)를 통과하며, 어닐링 피클링 설비에서 강 스트립(400)이 어닐링 된 후에 강 스트립(400)으로부터 스케일을 제거하기 위해 피클링된다. 강 스트립(400)은 피클링 후에 2D 강 코일인 강 코일(200)로 감긴다.
2D 강 코일(200)은 조질 압연 설비(14)로 추가로 반송될 수 있다. 강 코 일(200)은 강 스트립(400)으로 풀리고, 강 스트립(400)은 조질 압연 설비(14)를 통과한다. 조질 압연 설비(14)는 강 스트립(400)에 광택을 내기 위해 사용된다. 강 스트립(400)은 조질 압연 후에 강 코일(200)로 감기고, 강 코일(200)은 텐션 레벨링 설비(15)로 반송된다.
강 코일(200)은 강 스트립(400)으로 풀리고, 강 스트립(400)은 텐션 레벨링 설비(15)를 통과하며, 텐션 레벨링 설비(15)에서 강 스트립(400)이 텐션 레벨링된 후에 트리밍되고 감겨져서 강 코일 제품(300)(즉, 2B 강 코일)을 얻는다.
종래의 냉간 압연강 제조방법을 수행하기 위한 설비들(11, 12, 13, 14, 15)은 서로 분리되어 있기 때문에, 중간 감기 작업과 같은 복수의 포장 작업과 하나의 설비로부터 다른 설비로의 코일의 전달이 필요하다. 또한, 설비들 사이에서 중간 제품(코일)을 반송하는 복수의 작업 때문에 에너지 소비면에서 비용이 많이 든다. 또한, 중간 제품의 저장 공간이 필요하다.
종래의 다단 제작 라인에서 직면하는 상술한 단점을 극복하기 위해서, 당해 기술 분야에서는 냉간 압연강의 제조를 위한 연속 제작 라인을 개발하는 것이 요망되고 있다.
미국 특허 제 6,478,899 호는 냉간 압연 스테인레스강 스트립의 제조 방법 및 설비에 있어서, 액체 금속으로부터 직접, 즉 코일 형태의 스트립을 포장하기 위한 최종 단계를 통하여 주조 단계로부터, 박판 스트립으로부터 냉간압연 스테인레스 스트립을 제조하는 전체의 공정 단계를 단일의 제작 라인에서 연속적으로 실행하는 단계로 이루어지는 제조 방법 및 설비를 개시하고 있다. 그러나, 상기 문헌 에 개시된 방법 및 설비는 액체 금속으로부터 스테인레스 강 스트립을 직접 주조하는 것으로부터 시작하기 때문에, 관련된 작업 유닛 및 단계가 비교적 복잡하다. 따라서, 상기 문헌에 개시된 기술은 제조업에 사용하기에는 비실용적이다.
미국 특허 제 6,546,771 호는 스테인레스 강의 스트립 제조 방법에 있어서, 선행 공정이 스트립 주조를 통해 제조되거나 또는 열간 압연된 스트립의 냉간 상태에서의 압연을 포함하는 제조방법을 개시하고 있다. 최종 제품의 다양한 특정한 요구에 따라, 스테인레스 강은 압연 밀 라인을 한번 또는 두 번 통과해야 한다. 또한, 압연 밀 라인 또는 그의 부품들은 어떤 용도를 위해 상당히 중요한 다양한 특징을 갖는 스트립의 제조를 목표로 하는 공정에 사용될 수도 있다. 압연 밀 라인의 부품들은 최종 제품에 대한 특정한 요건을 고려하여 정지되어야 하기 때문에, 압연 밀 라인의 이용률이 비교적 낮다.
따라서, 당해 기술 분야에서는 냉간 압연강을 연속적으로 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이 여전히 요망되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래 기술의 상술한 결점을 해결하기 위하여 냉간압연강을 연속적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 냉간 압연강의 연속 제조방법은 다음의 단계들을 포함한다.
주강(cast steel)을 어닐링 및 피클링한 후에 주강을 열간 압연하는 것에 의해서 제조되는 백삭 강의 코일을 제공하는 단계;
언코일링-용접(uncoiling-welding) 설비에서 백색 강의 코일을 풀고 용접하여 백색 강의 코일을 언코일링 장치에서 평탄화하고 용접 장치에서 용접하는 단계;
평탄화되고 용접된 백색 강을 제1 스트립 축적기에 제공된 텐션 롤러 세트에 통과시키는 단계;
백색 강을 제1 스트립 축적기로부터 백색 강을 냉간 압연하는 냉간 압연장치쪽으로 이동시켜 소정 두께를 갖는 냉간 압연강을 만드는 단계;
냉간 압연강을, 냉간 압연 장치로부터 냉간 압연된 백색 강에서 그리스를 제거하기 위한 탈지 장치(degreasing device)쪽으로 이동시키는 단계;
냉간 압연강을 탈지 장치로부터 한 세트의 텐션 롤러를 갖는 제2 스트립 축적기 쪽으로 이동시키는 단계;
냉간 압연강을 제2 스트립 축적기로부터 냉간 압연강을 어닐링하고 또 어닐링 후에 냉간 압연강을 전기분해 및 산 세정(acid-washing)하기 위한 어닐링 피클링 설비 쪽으로 이동시켜 냉간 압연강으로부터 스케일을 제거하는 단계;
냉간 압연강을 어닐링 피클링 설비로부터 한 세트의 텐션 롤러를 갖는 제3 스트립 축적기쪽으로 이동시키는 단계;
냉간 압연강을 제3 스트립 축적기로부터 냉간 압연강에 광택을 내기 위한 조질 압연 장치쪽으로 이동시키는 단계;
냉간 압연강을 조질 압연 장치로부터 냉간 압연강을 레벨링하기 위한 텐션 레벨링 장치쪽으로 이동시키는 단계;
냉간 압연강을 텐션 레벨링 장치로부터 한 세트의 텐션 롤러를 갖는 제4 스 트립 축적기쪽으로 이동시키는 단계; 및
냉간 압연강을 제4 스트립 축적기로부터 냉간 압연강을 트리밍 및 리코일링 위한 트리밍-리코일링(trimming-recoiling) 설비쪽으로 이동시키는 단계.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 하기의 상세한 설명에서 명확하게 이해될 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 냉간 압연강의 연속 제조방법의 바람직한 실시예는 다음의 단계들을 포함한다.
1) 백색 강의 코일을 제공하는 단계:
주강을 어닐링 및 피클링한 후에 주강을 열간 압연함으로써 제조되는 백색 강(400)의 코일(100)이 제공된다.
2) 언코일링 및 용접 단계:
백색 강을 언코일링-용접 설비(21)에서 풀고 용접하여, 백색 강(400)의 코일(100)이 언코일링 장치(211)에서 평탄화되고 용접 장치(212)에서 용접된다. 용접 장치(212)는 1.5 ㎜ 이상, 바람직하게는 1.5~6 ㎜의 두께를 갖는 강 스트립을 용접하기 위한 제1 아크 용접기와, 1.5 ㎜ 미만의 두께를 갖는 강 스트립을 용접하기 위한 제2 아크 용접기를 포함한다.
3) 제1 스트립 축적기에 통과시키는 단계:
평탄화되고 용접된 백색 강(400)을 제1 스트립 축적기(22)에 제공된 한 세트 의 텐션 롤러(221)에 통과시킨다.
4) 냉간 압연단계:
백색 강(400)을 제1 스트립 축적기(22)로부터 백색 강(400)을 냉간 압연하여 소정 두께를 갖는 냉간 압연강을 만들기 위한 냉간 압연장치(23)쪽으로 이동시킨다. 냉간 압연장치(23)는 연속하여 배열된 3개의 냉간 압연 밀(231)을 포함한다. 백색 강(400)은 50 내지 70% 범위의 압연비와 약 0.3 ㎜의 두께로 냉간 압연된다. 백색 강(400)이 냉간 압연장치(23)에 진입할 때의 두께를 측정한다. 백색 강(400)이 냉간 압연장치(23)에서 빠져나갈 때의 두께 및 형상도 측정하여, 냉간 압연장치(23)의 상태와 냉간 압연 후의 백색 강(400)의 특성을 감시하도록 자동 게이지 제어 및 형상 제어 시스템에 전송한다.
5) 탈지 단계:
냉간 압연장치(23)로부터의 냉간 압연강을 냉간 압연 백색 강으로부터 그리스를 제거하기 위한 탈지 장치(24)쪽으로 이동시킨다. 탈지 장치(24)는, 냉간 압연강에 기저용액을 분무하기 위한 기저 용액 분무 영역(241), 물을 사용하여 냉간 압연강을 세정하기 위한 수세 영역(242), 세정 후에 냉간 압연강을 건조시키기 위한 건조 영역(243)을 포함한다.
6) 냉간 압연강을 제2 스트립 축적기쪽으로 이동시키는 단계:
냉간 압연강을 탈지 장치(24)로부터 제2 스트립 축적기(25)쪽으로 이동시킨다. 제2 스트립 축적기(25)는 구조면에서 제1 스트립 축적기(22)와 유사하며, 한 세트의 텐션 롤러(251)를 갖는다.
7) 어닐링 및 피클링 단계:
냉간 압연강을, 제2 스트립 축적기(25)로부터, 냉간 압연강을 어닐링하고 그리고 냉간 압연강에서 스케일을 제거하도록 어닐링 후에 냉간 압연강을 산 세척하기 위한 어닐링-피클링 설비(26)쪽으로 이동시킨다. 어닐링-피클링 설비(26)는, 어닐링 장치(261) 및 피클링 장치(262)를 포함한다. 어닐링 장치(261)는 1000℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 적동하는 가열 영역(263)과, 가열 영역(263)의 상류에 배치되어 가열 영역(263)에 의해 발생된 복사열에 의해 냉간 압연강을 예열하는 예열 영역(264)과, 가열 영역(263)의 하류에 배치되어 냉간 압연강을 80℃보다 높지 않은 온도로 냉각시키는 냉각 영역(265)을 포함한다. 피클링 장치(262)는 냉간 압연강으로부터 산화철 스케일을 제거하기 위한 황산나트륨 용액을 수용하는 전기분해 탱크(266)와, 냉간 압연강으로부터 Fe-Cr-Ni 산화물 스케일을 제거하기 위해 질산 및 플루오르화 수소산을 수용하는 산 세정 탱크(267)와, 냉간 압연강을 세정하기 위한 수세 영역(268)을 포함한다.
8) 제3 스트립 축적기쪽으로 냉간 압연강을 이동시키는 단계:
냉간 압연강을 어닐링-피클링 설비(26)로부터 제3 스트립 축적기(27)쪽으로 이동시킨다. 제3 스트립 축적기(27)는 제1 스트립 축적기(22)와 구조가 유사하며, 한 세트의 텐션 롤러(271)를 갖는다.
9) 조질 압연 단계:
냉간 압연강을 제3 스트립 축적기(27)로부터 냉간 압연강에 광택을 내기 위한 조질 압연장치(28)쪽으로 이동시킨다. 조질 압연장치(28)는, 이송 인쇄를 거쳐 냉간 압연강에 광택을 내기 위한 한 세트의 워크 롤(재가 roll)(281)을 포함한다.
10) 텐션 레벨링 단계:
냉간 압연강을 조질 압연장치(28)로부터 냉간 압연강을 레벨링하기 위한 텐션 레벨링 장치(29)쪽으로 이동시킨다. 텐션 레벨링 장치(29)는, 냉간 압연강을 레벨링하기 위한 레벨링 유닛(291)과, 레벨링 후에 냉간 압연강을 세척하기 위한 세척 건조장치(292)를 포함한다. 레벨링 유닛(291)은 한 세트의 벤딩 롤(bending roll)(293)과 한 세트의 역 벤딩 롤(294)을 포함한다. 또한, 냉간 압연강이 레벨링 유닛(291)에 진입하기 전에, 세척 건조장치(292)에 의해서 냉간 압연강에 물 또는 윤활제가 분무된다.
11) 제4 스트립 축적기로 냉간 압연강을 이동시키는 단계:
냉간 압연강을 텐션 레벨링 장치(29)로부터 제4 스트립 축적기(31)쪽으로 이동시킨다. 제4 스트립 축적기(31)는 제1 스트립 축적기(22)와 구조가 유사하고, 한 세트의 텐션 롤러(311)를 구비한다.
제1, 제2, 제3 및 제4 스트립 축적기(22, 25, 27, 31)의 각각이 강의 장력을 조정하며, 강이 2개의 인접 장치를 통해 이동하는 속도가 서로 독립이 되도록 할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
12) 냉간 압연강을 트리밍-리코일링 설비로 이동시키는 단계:
냉간 압연강을 제4 스트립 축적기(31)로부터 트리밍-리코일링 설비(32)쪽으로 이동시킨다. 트리밍-리코일링 설비(32)는, 냉간 압연강을 트리밍하기 위한 트 리밍 장치(321)와, 냉간 압연강을 리코일링하여 냉간 압연강 제품(300)(즉, 2B 강 코일)을 얻기 위한 리코일링 장치(322)를 포함한다.
또한, 2D 강 코일을 제조하고자 하는 경우, 그것은 단순히 조질 압연장치(28)의 작동을 정지시키는 것에 의해서 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 제작 라인의 이용률을 종래 기술보다 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 방법에 의해서 제조된 냉간 압연강 제품과 도 1에 도시된 종래의 다단 공정에 의해서 제조된 냉간 압연강 제품을, 설비 비용, 인건비, 작동 속도, 처리량, 생산성, 및 총 생산비의 측면에서 비교하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법의 설비 비용이 상대적으로 높고 또 본 발명의 방법의 작동 속도가 상대적으로 낮을지라도, 본 발명의 방법의 인건비, 처리량, 및 생산성은 종래의 다단 공정에 비해서 향상되었다. 전적으로, 본 발명의 방법의 총 생산비는 종래의 다단 공정의 78%에 불과하다.
본 발명을 가장 실용적이고 바람직한 실시예인 것으로 고려되는 것과 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 개시한 실시예에 한정되지 않고 모든 그러한 수정 및 등가물을 포괄하도록 가장 광범위한 해석의 정신과 범이 내에 포함되는 다양한 설비를 포함하고자 의도하는 바이다.
도 1은 다단 제작 라인을 사용하여 수행되는 종래의 냉간 압연강 제조방법의 개략적 다이아그램,
도 2는 본 발명에 따라 냉간 압연강을 연속 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예의 개략적 다이아그램,
도 3은 도 1의 종래 기술의 바람직한 실시예의 제작 효율 비교를 설명하는 막대그래프.

Claims (8)

  1. 냉간 압연강의 연속 제조방법에 있어서,
    주강(cast steel)을 어닐링(annealing) 및 피클링(pickling)한 후에 주강을 열간 압연하는 것에 의해서 제조되는 백색 강(white steel)(400)의 코일(100)을 제공하는 단계;
    백색 강(400)의 코일(100)을 언코일링-용접 설비(21)에서 풀고 용접하되, 백색 강(400)의 코일(100)을 언코일링 장치(uncoiling device)(211)에서 평탄하게 하고 용접 장치(212)에서 용접하는 단계;
    평탄화되고 용접된 백색 강(400)을 제1 스트립 축적기(22)에 제공된 한 세트의 텐션 롤러(221)에 통과시키는 단계;
    백색 강(400)을 제1 스트립 축적기(22)로부터, 냉간 압연강을 소정의 두께로 만들도록 백색 강(400)을 냉간 압연하는 냉간 압연장치(23)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 냉간 압연장치(23)로부터, 냉간 압연 백색강에서 그리스를 제거하기 위한 탈지 장치(24)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 탈지 장치(24)로부터 한 세트의 텐션 롤러(251)를 갖는 제2 스트립 축적기(25)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 제2 스트립 축적기(25)로부터, 냉간 압연강을 어닐링하고 어닐링 후에 냉간 압연강을 전기분해 및 산 세척하여 냉간 압연강에서 스케일을 제거 하기 위한 어닐링-피클링 설비(26)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 어닐링 피클링 설비(26)로부터 한 세트의 텐션 롤러(271)를 갖는 제3 스트립 축적기(27)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 제3 스트립 축적기(27)로부터 냉간 압연강에 광택을 내기 위한 조질 압연장치(temper rolling device)(28)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 조질 압연장치(28)로부터 냉간 압연강을 레벨링하기 위한 텐션 레벨링 장치(tension leveling device)(29)쪽으로 이동시키는 단계;
    냉간 압연강을 텐션 레벨링 장치(29)로부터 한 세트의 텐션 롤러(311)를 갖는 제4 스트립 축적기(31)쪽으로 이동시키는 단계; 및
    냉간 압연강을 제4 스트립 축적기(31)로부터 냉간 압연강을 트리밍 및 리코일링 하기 위한 트리밍-리코일링 설비(trimming-recoiling installation)(32)쪽으로 이동시키는 단계를 포함하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    백색 강(400)은 50 내지 70% 범위의 압연비에서 약 0.3㎜의 두께로 냉간 압연되는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈지 장치(24)는 냉간 압연강에 기저 용액을 분무하는 기저 용액 분무 영역(241)과, 물을 사용하여 냉간 압연강을 세척하는 수세 영역(242)과, 수세 후에 냉간 압연강을 건조시키는 건조 영역(243)을 포함하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 어닐링-피클링 설비(26)는 어닐링 장치(261)를 포함하고, 상기 어닐링 장치는, 1000℃ 내지 1200℃ 범위의 온도에서 작동하는 가열 영역(263)과, 상기 가열 영역(263)의 상류에 배치되고 상기 가열 영역(263)에 의해 발생된 복사열에 의해 냉간 압연강을 예열하는 예열 영역(264)과, 상기 가열 영역(264)의 하류에 배치되고 냉간 압연강을 80℃이하의 온도로 냉각하는 냉각 영역(265)을 포함하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 언코일링 장치(211)는 2개의 오버행 맨드렐(overhang-mandrel) 형 언코일러(uncoiler)를 포함하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 장치(212)는, 1.5㎜ 이상의 두께를 갖는 강 스트립을 용접하는 제 1 아크 용접기와, 1.5㎜ 미만의 두께를 갖는 강 스트립을 용접하는 제2 아크 용접기를 포함하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 어닐링-피클링 설비(26)는 피클링 장치(262)를 포함하며, 상기 피클링 장치는, 냉간 압연강으로부터 산화철 스케일을 제거하기 위한 황산나트륨을 수용하는 전기분해 탱크(266)와, 냉간 압연강으로부터 Fe-Cr-Ni 산화물 스케일을 제거하기 위한 질산 및 플루오르화수소산을 수용하는 산 세척 탱크(267)와, 냉간 압연강을 세척하는 수세 영역(268)을 구비하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 텐션 레벨링 장치(29)는, 레벨링 후에 냉간 압연강을 세척 및 건조시키는 세척 건조장치(292)를 포함하는
    냉간 압연강의 연속 제조방법.
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