KR20120041241A - 얇은 열간 압연 스트립 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

얇은 열간 압연 스트립 제조 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20120041241A KR1020127005638A KR20127005638A KR20120041241A KR 20120041241 A KR20120041241 A KR 20120041241A KR 1020127005638 A KR1020127005638 A KR 1020127005638A KR 20127005638 A KR20127005638 A KR 20127005638A KR 20120041241 A KR20120041241 A KR 20120041241A
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Abstract

본 발명은, 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립(1)을 제조하기 위한 장치에 있어서, 우선 박 슬래브(3)가 주조되는 주조기(2)와, 이 주조기(2) 후방에 배치되고 내부에서는 박 슬래브(3)가 주조 공정의 일차 열이 이용되는 조건에서 압연되는 하나 이상의 압연기열(4, 5)과, 스트립(1)의 이송 방향(F)에서 후방 영역(6)에 배치되고 내부에서는 스트립(1)이 작업 롤(8)들에 의해 최종 두께로 압연될 수 있는 복수의 다듬질 롤 스탠드(7)를 포함하는 상기 장치에 관한 것이다. 연속 공정의 얇은 열간 압연 스트립 제조를 개량하기 위해, 본 발명에 따라, 상기 다듬질 롤 스탠드(7)들의 작업 롤(8)들은 저마모 롤 표면을 포함한다. 또한, 본 발명은 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립(1)을 제조하기 위한 방법에도 관한 것이다.

Description

얇은 열간 압연 스트립 제조 장치 및 그 방법{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A THIN HOT-ROLLED STRIP}
본 발명은 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 장치에 있어서, 내부에서 박 슬래브가 주조되는 주조기와, 주조기의 후방에 배치되고 내부에서는 박 슬래브가 주조 공정의 일차 열(primary heat)이 이용되는 조건에서 압연되는 하나 이상의 압연기열과, 스트립의 이송 방향에서 후방 영역에 배치되고 내부에서는 스트립이 작업 롤들에 의해 최종 두께로 압연될 수 있는 복수의 다듬질 롤 스탠드를 포함하는 상기 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 유형의 시스템은 CSP 시스템이라는 명칭 하에 박 슬래브/박 스트립 주조 압연 시스템으로서 공지되었다. 상기 시스템은, 연속 주조 시스템과 압연기열의 견고한 연결과, 대응하는 온도 제어가 전체 시스템에 의해 잘 관리된다면, 열간 압연 스트립의 효율적인 생산을 가능하게 한다.
EP 0 286 862 A1 및 EP 0 771 596 B1에는 주조 열로 이루어지는 연속 압연 공정이 기재되어 있다. 여기서 주조 및 압연 공정은 직접 연결된다. 전단기를 이용한 연속 스트립의 절단은 권취기 직전에서 이루어진다.
주조 시스템과 압연 시스템을 연결한 조건에서 스트립 강재를 연속 제조하기 위한 유사한 방법은 EP 0 415 987 B2와 EP 0 889 762 B1에서 개시된다.
대체되는 기술은 개별 슬래브 또는 개별 스트립의 압연이다. 스트립을 비연속적으로 압연하는 경우 주조 공정과 압연 공정은 분리된다. 주조 속도는 일반적으로 매우 낮고 압연 속도는 주조 속도와 무관하게 최종 성형을 위한 온도가 최소 온도를 상회하는 방식으로 높은 수준으로 조정된다.
얇은 열간 압연 스트립의 제조는 수많은 적용에 유리하다. 그러나 이와 관련하여 압연 시 높은 작업 롤 마모가 발생하며, 이는 특히 스트립의 이송 방향에서 후방에 배치되는 압연기열의 스탠드들에서 작업 롤 중간 교환을 필요로 하게 한다는 단점이 있다. 지금까지 압연기열의 스탠드에서는 대부분 이른바 IC 롤이 이용되었다. 이런 롤들은 높은 탄화물 비율과 수지상 조직 간에 배열되는 흑연을 함유하는 종래의 롤 재료를 포함한다. 상기 롤들은 균일한 마모를 특징으로 하며 높은 공정 신뢰성을 갖는다. 그리고 상기 롤들은 열적 부하에 대해 상대적으로 민감하지 않다. 부연하면, 균열 시 흑연에서 배향(orientation)이 발생한다.
그러나 상기 롤들의 마모는 전체적으로 상대적으로 높다. 그리고 이에 수반되어 압연 시간이 제한된다.
또한, 특히 저마모 재료의 층에 의해 형성되어 특히 저마모성을 띠는 롤 표면을 포함하는 롤 스탠드 내 작업 롤도 일반적으로 공지되었다. 이런 유형의 롤은 HSS 롤 또는 반(semi)-HSS 롤 또는 PM 롤로서 공지되었다.
HSS란 명칭은 고속강(high-speed steel)을 나타내고 상대적으로 낮은 탄화물 비율을 함유하는 재료를 나타낸다. 주조 후에는 재-오스테나이트화가 이루어지고 이어서 경화 및 어닐링이 이루어진다.
PM 롤은, HIP(hot isostatic pressing; 열간 등방압 가압) 방법에 따라 제조된 롤이다. 이와 관련하여 분말형 셸(shell) 재료가 고압 조건에서 압축된다. HIP 방법에서는 롤 코어가 종래 방식으로 사전 제조된다(구상 흑연 주조 또는 단조 가공). 그런 다음 코어와 HSS 셸 재료의 결합이 이루어진다. 이를 위해 코어와 분말형 셸 재료는 특수한 HIP 시스템에서 매우 높은 가스 압력이 사방에서 작용하고 온도는 대응하는 항복점 이상으로 높은(약: 1,100℃) 조건으로 가열되고 이때 압축된다.
그러나 상기 롤은 지금까지 다듬질 압연 용도로 이용된 것이 아니라 롤 스탠드열(roll stand train)의 전방 영역에서만 이용되었다. 그 이유는, 상기 롤이 매우 민감하다는 점, 다시 말하면 스트립 말단을 압연하는 경우나 또 다른 장애 사항으로 인해, 표면 파손 또는 열 균열을 초래하고 그에 따라 롤의 이른 고장을 초래하며, 이런 점은 다듬질 롤 스탠드 내부에서 상기 롤들의 사용을 기본적으로 비경제적이게 하거나 심지어는 불가능하게 하기 때문이다.
그러므로 본 발명의 목적은 앞서 언급한 유형에 따라 얇은 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 증가된 성능 능력과 더욱 높은 경제성을 달성할 수 있도록 상기 장치 및 방법을 개량하는 것에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 장치 기술 측면에서 다듬질 롤 스탠드들의 작업 롤들이 저마모 롤 표면을 포함하는 것을 통해 달성된다. 이는 특히 롤 표면이 저마모 재료 층에 의해 형성됨으로써 달성된다.
여기서 저마모 층은 공지된 방식으로 분말 야금 재료로 구성될 수 있다. 이런 경우 저마모 층은 바람직하게는 소위 HIP 방법(열간 등방압 가압법)에 의해 제조된다.
또한, 저마모 층은 금속-세라믹 복합 재료[소위 "서메트(Cermet)"]로도 구성될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따라 작업 롤들은 HSS 롤(고속강 롤) 또는 반-HSS 롤로서 형성된다.
여기서 바람직하게는 하나 이상의 압연기열의 모든 작업 롤은 저마모 롤 표면을 포함한다.
연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 방법은, 다듬질 롤 스탠드의 작업 롤로서 저마모 롤 표면을 포함하는 작업 롤, 특히 저마모 재료 층을 포함하는 작업 롤이 이용되는 것을 특징으로 한다.
여기서 확실한 압연 공장과 롤의 높은 사용 기간을 보장하기 위해, 바람직하게는 적어도 다듬질 롤 스탠드들의 영역에서 스트립의 유입 전에 작업 롤들 사이의 롤간 간격이 개방 이동되고 스트립의 유입 후에는 상기 롤간 간격이 설정 값으로 이동된다. 여기서 롤간 간격의 개방 이동은 바람직하게는, 확실하게 압연될 두께의 조건에서 작업 롤에 대해 손상을 야기하지 않는 압연 공정이 이루어질 수 있는 값으로 이루어진다.
또한, 그에 상응하게, 적어도 다듬질 롤 스탠드들의 영역에서, 스트립의 유출 전에 롤간 간격이 설정 값으로부터 더욱 큰 값으로 개방 이동된다.
바람직하게는 스트립은 다듬질 롤 스탠드들 내부에서 0.5㎜와 1.5㎜ 사이의 최종 스트립 두께로 압연된다.
본 발명의 기본 사상은, (지금까지 공지 및 사용되지 않은 점으로서) 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립을 다듬질 압연하기 위해, 그 자체로서는 비록 앞서 공지되어 있지만, 다듬질 압연 시 높은 롤 부하로 인해 지금까지 이용할 수 없었던 저마모 작업 롤이 이용되도록 하는 점을 목표로 한다.
이런 점은 다듬질 압연 공정 시에도 작업 롤들에 과도한 부하를 초래하지 않는 점을 보장하는 기재한 방법 기술 관련 조치에 의해 보조 되거나 가능해진다.
본 발명에 따라 제공되는 연속 주조 시 압연 장애는 방지될 수 있으며, 이런 점은 다듬질 압연 영역에서도 저마모 롤 표면을 포함하는 작업 롤들의 이용을 가능하게 한다. 여기서 압연기열에서 인입 및 인출 없이 (수 시간의) 더욱 오랜 시간에 걸쳐 지속되는 압연 공정이 개시된다. 선단 또는 말단에서는, 다듬질 스탠드 내에서 작업 롤 부하를 낮게 유지할 수 있도록, 스탠드들의 개방 또는 확실하게 압연될 더욱 두꺼운 최종 두께로의 압연과 같은 전술한 특별 조치들이 취해질 수 있다. 여기서 생산량 손실은 상대적으로 적은데, 그 이유는 손실 길이가 연속해서 압연되는 스트립의 총 스트립 길이에 비해 짧기 때문이다.
저마모 작업 롤들(특히 HSS 롤, PM 롤)을 이용하는 연속 압연의 조건에서 박 스트립(thin strip)의 경제적인 제조가 특히 바람직하게 이루어진다. 적은 횟수의 롤 교환과 그에 따라 적은 횟수의 주조 중단이 개시된다. 따라서 압연 프로그램 및 주조 시퀀스가 각각 연장됨과 동시에 스트립 윤곽이 향상될 수 있는데, 그 이유는 본 발명에 따라 후방의 스탠드들에서도 작업 롤 마모가 더욱 적기 때문이다.
전체 시스템의 생산성은 압연 프로그램 및 주조 시퀀스 각각의 연장에 의해 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있다.
도 1은 조압연기열 및 다듬질 압연기열을 포함하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주조 및 압연 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 대체되고 콤팩트한 압연기열을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 주조 및 압연 시스템을 도시한 개략도이다.
도 1에는 얇은 열간 압연 스트립(1)을 제조하기 위한 장치가 도시되어 있다. 스트립 제조는 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 이루어진다. 이를 위해 주조기(2)가 제공되고, 주조기 내부에서는 우선 박 슬래브(3)가 주조된다. 슬래브 또는 스트립의 이송 방향(F)에서 후방에 압연기열(4, 5)이 배치된다. 압연기열(4, 5) 내부에서는 박 슬래브(3)가 주조 공정의 일차 열이 이용되는 조건에서 점차로 스트립 완성품으로 압연된다. 이와 관련하여 조압연기열(4)과 다듬질 압연기열(5)이 제공된다. 다듬질 압연기열(5)은 이송 방향(F)에서 볼 때 압연기열(4, 5)의 후방 영역에 배치되는 복수의 다듬질 롤 스탠드(7)를 포함한다. 여기서 스트립(1)은 바람직하게는 0.5㎜와 1.5㎜ 사이의 범위에 속하는 최종 두께로 압연된다. 다듬질 롤 스탠드(7)들에서 스트립의 압연은 지지 롤들로 지지되는 작업 롤(8)들에 의해 이루어진다.
여기서 중요한 점은, 다듬질 롤 스탠드(7)들의 작업 롤(8)들은 저마모 롤 표면을 포함한다는 점에 있다. 특히 롤 표면은 저마모 재료 층에 의해 형성된다.
상기 유형의 롤들은 비록 (앞서 설명한 바와 같이) 그 자체로서 종래 기술에 공지되어 있긴 하지만, 지금까지 스트립(1)의 다듬질 압연을 위해 결코 사용된 바가 없었다.
내마모성 표면을 포함하여 이용되는 롤에 대해서는, "제철 및 제강(Ironmaking and Steelmaking)" 2004년, 31권 5호 383쪽 이하에 M. Andersson(앤더슨) 등이 기고한 논문 "유럽 열간 스트립 압연기에서 강화 무한 칠 및 고속강 롤의 도입(Introduction of enhanced indefinite chill and high speed steel rolls in European hot strip mills)"과 EP 1 365 869 B1(특히 단락 [0014])이 참조된다.
HIP 방법은 "강철(Steel)" 1998년, 6권, 38 ~ 40쪽에 Ch, Willems(빌렘즈) 등이 기고한 논문 "툴과 몰드를 위한 PM-HIP 솔루션"에 더욱 자세하게 설명되어 있다.
서메트로서도 지칭되는 금속-세라믹 복합 재료는 높은 경도 및 파괴 인성의 조합을 바탕으로 수많은 구성부품에서 내마모성 재료로서 이용되며, 이런 점은 본원에서도 활용된다.
바람직하게는 열간 압연 스트립 압연기열의 모든 스탠드 내 저마모 작업 롤들의 사용이 제공될 수 있으며, 또한 조압연기열(4)에도 제공될 수 있다(조압연기열에 제공되는 조치는 종래 기술에 그 자체로서 이미 공지되었다).
이런 경우 공정 시퀀스는, 압연된 스트립 말단 또는 일반적인 장애와 그에 따른 작업 롤의 손상이 하기의 조치들에 의해 방지되도록 이루어진다.
롤간 간격이 개방된 조건에서의 인입, 또는 스트립 선단의 인입은 제품 치수(더욱 두꺼운 최종 스트립)가 확실하게 제조되는 조건에서 이루어질 수 있다. 그런 다음, 다듬질 롤 스탠드 내로 스트립이 인입된 후에 비로소 롤간 간격의 두께가 결정적으로 제조될 목표 두께로, 바람직하게는 1.5㎜ 미만의 값으로 조정된다.
또한, 길이가 긴 스트립 필렛 부품 용도의 수많은 코일에 대한 연속적인 압연 관행(rolling practice)이 제공된다.
또한, 스트립의 인출은 다시 최종 두께가 더욱 두껍거나 롤간 간격이 개방된 조건에서 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 장치는 실질적으로 본 실시예에서 콤팩트한 압연기열(4)이 제공된다는 점에서 도 1에 따른 장치와 차이가 있다. 그러나 상기 장치도 이송 방향(F)에서 볼 때 후방에 위치하고 내부에 저마모 롤 표면을 포함하는 작업 롤(8)들이 제공되는 부분(6)을 포함한다. 이런 시스템에서는 연속 압연 공정이 실시되거나, 또는 이에 대체되는 방식으로 배치(batch) 작동 모드가 실시될 수 있다.
도들에는 얇은 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 장치의 공지된 다양한 유닛도 도시되어 있지만, 이들 유닛은 본 발명을 위해 중요하지는 않다.
그러나 본원에서는 단지 종래 방식으로 작동되는 특히 유도로(9)와 보온로(10)만이 주지된다. 그리고 자체 후방에 스트립 완성품을 코일(13)로 권취하기 위한 권취기(12)가 배치되는 냉각 구역(11)이 언급된다.
다듬질 롤 스탠드(7)들에서 이용되는 작업 롤(8)들은 앞서 이미 부분적으로 언급한 것처럼 HSS 롤, 반-HSS 롤, PM-HIP 롤 또는 서메트 롤의 명칭으로 그 자체로서 공지되어 있다. 또한, 내마모성을 띠지만 대개는 민감한 또 다른 외피 재료도 가능하다.
압연 프로그램 기간은 대개 작업 롤들의 마모 깊이 또는 그 형태, 또는 (이와 결부되어) 목표하는 스트립 윤곽에 의해 결정된다. 특별한 장애 요소로서는 예컨대 높은 테두리 마모에 의한 높은 융기 또는 높은 스트립 모서리 낙하(edge drop)가 있다.
또한, 롤 표면 품질 및 스트립 표면 품질도 압연 프로그램 기간에 유의적으로 영향을 미친다. 또한, 예컨대 압연된 스트립 단부에 의해 롤 표면에서 야기되는 압착뿐 아니라 높은 거칠기도 이와 관련이 있다.
바로 박 스트립의 경우 높은 마모가 발생한다. 특히 소정 폭의 압연 시에 마모 효과가 분명하게 확인된다. 이런 경우 종래의 열간 압연 스트립 압연기열에서는 스트립 말단 압연 또는 기타 압연 오류의 위험도 높다.
그러므로 특히 본원의 기술, 다시 말하면 저마모 작업 롤들을 이용하는 연속 박 슬래브 시스템(최종 스탠드에서도 이용함)에서의 박 스트립 압연이 제공된다. 연속 기술은 압연 오류를 방지하며, 그리고 저마모 롤들은 제품의 품질을 향상시키고 압연 프로그램 기간의 연장을 허용한다.
직접적인 적용(direct application)(적은 에너지 공급이 이루어지는 조건에서 주조 공정에 이은 압연 공정의 실시)의 조합과 주조 시퀀스의 연장은 전술한 기술을 특히 경제적으로 달성하게 한다.
1: 열간 압연 스트립(스트립)
2: 주조기
3: 박 슬래브
4: 압연기열
5: 압연기열
6: 후방 영역
7: 다듬질 롤 스탠드
8: 작업 롤
9: 유도로
10: 보온로(holding furnace)
11: 냉각 구역
12: 권취기
13: 코일
F: 이송 방향

Claims (12)

  1. 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립(1)을 제조하기 위한 장치로서, 내부에서 박 슬래브(3)가 주조되는 주조기(2)와, 이 주조기(2)의 후방에 배치되고 내부에서는 상기 박 슬래브(3)가 주조 공정의 일차 열이 이용되는 조건에서 압연되는 하나 이상의 압연기열(4, 5)과, 상기 스트립(1)의 이송 방향(F)에서 후방 영역(6)에 배치되고 내부에서 상기 스트립(1)이 작업 롤(8)들에 의해 최종 두께로 압연될 수 있는 복수의 다듬질 롤 스탠드(7)를 포함하는 상기 장치에 있어서,
    상기 다듬질 롤 스탠드(7)들의 작업 롤(8)들은 저마모 롤 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 롤 표면은 저마모 재료 층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저마모 층은 분말 야금 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 저마모 층은 HIP 방법(열간 등방압 가압법)에 의해 분말 야금 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 저마모 층은 금속-세라믹 복합 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작업 롤은 HSS 롤(고속강 롤) 또는 반-HSS 롤로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 압연기열(4, 5)의 모든 작업 롤(8)은 저마모 롤 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 연속 공정의 주조 및 압연을 통해 얇은 열간 압연 스트립(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 우선 주조기(2) 내부에서 박 슬래브(3)가 주조되고, 이에 이어서 상기 박 슬래브는 하나 이상의 압연기열(4, 5)에서 주조 공정의 일차 열이 이용되는 조건에서 압연되며, 그리고 상기 스트립(1)은 스트립(1)의 이송 방향(F)에서 후방에 위치하는 영역(6)에서 복수의 다듬질 롤 스탠드(7) 내부에서 작업 롤(8)들에 의해 최종 두께로 압연되는, 상기 방법에 있어서,
    상기 다듬질 롤 스탠드(7)들의 작업 롤(8)들로서 저마모 롤 표면을 포함하는 작업 롤, 특히 저자모 재료 층을 포함하는 작업 롤이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 상기 다듬질 롤 스탠드(7)들의 영역에서 상기 스트립(1)의 유입 전에 작업 롤(8)들 사이의 롤간 간격이 개방 이동되고 상기 스트립(1)의 유입 후에는 상기 롤간 간격이 설정 값으로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 롤간 간격은, 확실하게 압연될 두께의 조건에서 상기 작업 롤(8)들에 대해 손상을 야기하지 않는 압연 공정이 이루어질 수 있는 값으로 개방 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 다듬질 롤 스탠드(7)들의 영역에서 상기 스트립(1)의 유출 전에 상기 롤간 간격이 설정 값으로부터 더욱 큰 값으로 개방 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립(1)은 상기 다듬질 롤 스탠드(7)들 내에서 0.5㎜와 1.5㎜ 사이의 최종 스트립 두께로 압연되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020127005638A 2009-08-12 2010-08-11 얇은 열간 압연 스트립 제조 장치 및 그 방법 Ceased KR20120041241A (ko)

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