KR100217787B1 - 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 시스템과 연속공정 - Google Patents

얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 시스템과 연속공정 Download PDF

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로이드 엠 쉬멜질
디터 피게
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마리오 파텍
만네스만 아게
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Abstract

본 발명은 얇고 편평하게 열간압연된 스틸스트립을 성형하는 시스템과 연속공정에 관한 것으로, 제품제조공장에서 충분하게 바로 사용될 수 있는 최소한의 두께로 스트립이나 철금속을 열간압연해 주는바, 연속주조된 슬라브를 연속적으로 공급받아 열간압연하여 1차적으로 두께 축소시켜주는 플래쳐행성압연밀(22)과, 이 플래쳐행성압연밀(22)에 의해 두께축소된 연속스트립(19)을 공급받아 1.8

Description

[발명의 명칭]
얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 시스템과 연속공정
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 얇은 스틸스트립을 제조하는 시스템과 제조공정에 관한 것으로, 특히 연속주조된 스틸슬라브를 사용하여 두께가 대략 1.8보다 작은 얇고 편평하면서 열간압연된 연속스틸스트립을 제조하는 시스템과 공정에 관한 것이다.
[발명의 배경]
지금까지 스틸을 성형하는 많은 방법들이 녈리 공지되어 있는바, 이러한 스틸성형방법중에는 연속주조법과 같은 공정을 이용하는 방법이 있고, 액상 스틸을 소정틀에 부어서 슬라브나 봉상, 블랭크 또는 강편과 같이 반제품형상으로 성형하는 상기한 연속주조공정은 점차로 널리 사용되고 있는데, 왜냐하면 상기 연속주조공정은 인고트(ingot)형태로 스틸을 주조한 다음에 목적하는 제품으로 추가성형 해주는 기존의 방법과 비교해 볼때에 어떠한 추가적인 스틸제조장치도 필요없거나 또는 그 필요성이 감소되기 때문이다.
종래에는 상기 연속주조공정에 의해 150내지 300의 두께와 300까지의 폭을 갖는 스틸슬라브가 만들어졌는데, 이러한 스틸슬라브는 공정특성에 따라 다양한 길이로 절단되었으며, 이 절단된 스틸슬라브로 편평하게 압연된 스틸스트립(strip)을 만들어주기 위해서는 각 슬라브를 재가열하여 하나 혹은 다수개의 거친 열간압연밀을 통과시킨 다음에 다시 하나 혹은 다수개의 열간압연밀을 통과시켜 슬라브의 두께를 거의 2.5까지 감소시켜 주었다. 그리고 필요에 따라 열간압연된 슬라브의 두께를 보다 축소시켜주기 위해 최소한 하나의, 대개는 다수개의 축소/마무리 냉간압연밀을 통과시켜 주었다.
그런데 상기한 종래기술에 따라 열간압연공정에 의해 스틸스트립의 두께가 감소됨에 따라 스틸스트립을 추가적으로 두께축소시켜주기 위해 압연밀로 다시 주입시켜주기가 어려웠고, 스틸스트립은 각 압연밀에 낮은 속도로 주입된 다음에 점차로 가속되게 되는바, 여기서 열간압연밀로 주입되는 스트립의 주입후미부가 가능한한 빨리 주입되는 것이 매우 중요한데, 왜냐하면 스틸스트립이 열간압연밀로 주입될때에 상기 주입후미부의 온도가 가장 빨리 냉각되기 때문이다.
한편 종래 압연시스템에 사용되는 여러가지 상이한 형태의 장치에서 주입구 및 송출구의 상이한 속도때문에 연속주조될 슬라브를 반드시 분리된 형태의 슬라브로 만들어주어야 하는바, 즉 기 공지된 열간압연밀 기술에서는 연속주조장치의 연속송출속도와 이 연속주조장치에서 송출된 스틸을 압연시키는 초기압연밀 및 마무리압연밀의 작업속도를 일치시키기가 어려워 충분하게 연속적으로 운전시킬 수가 없었고, 열간압연밀에서 작업로울러의 열균열을 방지하고 공정과정의 열손실을 특히 최소화시키기 위해 열간압연밀은 고속으로 운전되어야 하지만, 이러한 열간압연밀의 고속운전속도를 스틸제조분야의 기술자가 공정상의 다른 장치들의 작업속도와 부합시킬 수가 없었다.
또한, 상기한 두께감축문제이외에도 종래의 시스템에서 야기되는 다른 문제점중의 하나는 고온으로 가열된 스틸스트립이 하나의 공정에서 차기공정으로 상당히 빠르게 이동될 경우에 제어해주기가 극히 어렵다는 것이다. 그리고 공정상에서 또다른 문제점은 각 분리된 슬라브를 감축시키는 압연밀의 작업로울러사이의 로울러갭을 분리된 슬라브가 빠져나가기가 용이하지 않는 데에 있고, 이로인해 모든 압연밀이 작업상태로 조절될 때까지 슬라브의 후미선단부로 부터 슬라브의 앞선 선단부 혹은 헤드부쪽으로 모든 압연밀이 비작업상태로 개구된 다음에 각압연밀이 순차적으로 작업상태로 조절되어야 하며, 각 분리된 슬라브의 전역에 걸쳐 열손실이 일어나기 때문에 열손실로 인해 스틸을 압연시켜 줄 수 없는 정도로 슬라브가 냉각되기 이전에 슬라브의 두께를 감축시켜주기 위해서는 요구되는 열간압연의 정상상태속도보다 상대적으로 높은 속도로 압연밀을 계속해서 가속시켜주어야 한다.
상기 각 절개된 슬라브의 열손실은 슬라브의 후미선단부가 급속히 냉각되기 때문에 심각한 문제일 뿐만아니라, 종종 슬라브가 마지막의 압연밀에 도달하기 이전에 최적의 열간압연온도보다 낮게 냉각되고, 이러한 열손실에 따른 냉각문제를 최소화시켜 주기 위해서는 열간압연밀이 일정하게 가속운전시켜 줄 수 있거나 급격하게 운동변화시켜 줄 수 있는 능력을 갖추어야 하는바, 즉 각 분리된 슬라브는 각 압연밀에 상대적으로 매우 낮은 속도로 주입된 다음에 요구되는 열간압연밀의 속도보다 상당히 빠른 속도로 가속이송되어야 한다.
상기한 가속이송이나 급격한 운동변화는 스틸이 작업해줄 수 없는 정도로 열손실되거나 온도강하되는 것을 피해주기 위해, 각 분리된 스트립의 후미선단부를 가능한한 빨리 모든 열간압연밀을 통과시키는 시도로 이루어졌지만, 상기 급격한 운동변화를 일으키기 위해 각 압연밀에는 충분하게 연속적으로 안정된 상태로 열간압연공정을 실행할 수 있는 동력과 속도를 갖는 전기모우터가 필요하게 되고, 스트립의 후미선단부가 냉각되는 것을 최소화시키고 압연밀에 의해 요구되는 가속레벨을 감소시키는 주변열유지계를 만들어주기 위해 첫번째의 압연밀의 상류측에 코일박스를 설치해주는 것이 종래기술에서는 급격한 운동변화에 필요한 최선의 해결책이었지만, 이 경우에 상기 코일박스의 자본코스트가 높아서 전기모우터에서의 어떠한 코스트절약도 효과가 없을 뿐만아니라 설비의 운전코스트도 받아들일 수 없는 정도로 여전히 지나치게 높은 문제점이 있었다.
또한, 시스템의 운전과정에 스트립의 숙련된 이송기술이 필요하게 되고, 각 분리된 스트립의 속도는 특히 다수개의 압연밀이 운전상태로 조절되고 급격한 운동변화의 진행과정에 요구되는 축소량만큼 만들어 줄 수 있도록 조절된 후에 저하된다.
한편, 종래의 시스템에서 이론적인 스트립의 두께는 1.5이하이었지만 실제로는 열간압연된 스트립의 두께가 기껏해야 1.8에서 2.5밖에 되지 않았고, 보다 두께를 감축시키기 위해서는 열간압연된 스틸을 어니일링(annealing)하고 피클링(pickling)해 준 다음에 최종두께를 갖도록 냉간압연시켜주어야 하는데, 이러한 추가적인 공정에는 시간과 에너지가 소비되므로 실질적으로 자본지출이 요구되었다.
한편, 연속주조장치와 압연밀의 상관관계에 대해서는 1990년 8월에 발간된 철시대(Iron Age)의 16페이지에 게재된 압연밀의 성형화(Rolling Mills Shape Up)에 상세하게 서술되어 있다(본 발명에 대한 종래 기술이 아님 ).
그리고, 충분하게 연속주조하여 얇고 편평하게 스틸스트립을 열간압연하는 공정의 개발과 함께 연속주조장치와 압연밀의 여러가지 형상구조에 대한 실험이 행해졌는데, 스트립의 두께를 대략적인 레벨로 감소시키기 위한 여러가지 압연밀의 형상들 가운데에는 어떤 특정한 형상으로 된 지지구조물의 주위를 따라 작업로울러가 행성형상으로 배치되어 블리워지는 행성압연밀이 있다.
기 공지된 플래쳐(Platzer)행성압연밀과 같은 행성압연밀은 50년대말과 60년대초에 개발되었고, 이 플래쳐행성압연밀에 대해서는 미합중국 특허 제2,975,663호와 동 제2,960,894호 및 동 제2,709,934호에 게재되어 있는바, 이러한 플래쳐행성압연밀은 강제이송밀로서 구동로울러를 갖추고 있으며, 이 구동로울러는 50~100정도의 두께를 갖는 스틸슬라브를 행성과 같이 배치된 로울러사이의 두께로 대략 20에서 부터 약 3에서 6로 축소시켜주도록 되어 있지만, 상기 플래쳐행성압연밀은 50내지 100정도의 연속주조물을 주입시켜줄 수 없었기 때문에 산업적으로 유용하게 이용될 수 없었다.
또한, 연속주조된 스틸슬라브를 플래쳐행성압연밀로 이송시켜주기 위한 종래기술에는 심각한 문제점이 있었는바, 즉 기 공지된 연속주조기술에 의해 주조된 두껍고 분리된 슬라브가 사용될 때에는, 이 슬라브를 플래쳐행성압연밀로 강제 이송시켜주기 위해 상당히 큰 이송팅(tongue)이 필요하거나, 혹은 압연밀이 목적하는 최종의 감축상태로 그의 작업로울러사이의 로울러갭이 조절되는 말기와 초기의 양측에서는 스틸스트립에 특정한 형상의 앞선 선단부를 만들어 주어야 하고, 이러한 이송팅은 대개는 토오치를 매개로 스트립의 앞선 선단부로 부터 절단하여 공정라인의 윗쪽이나 아랫쪽으로 또는 가로지르는 방향으로 폐기시켜주어야 하며, 열간압연된 스트립제품에 대한 각 슬라브로 부터 폐기되는 금속의 폐기량은 비록 공정으로 재순환되어 사용되지만 상당히 많아 자본과 운전코스트의 증가에 상당한 영향을 미치게 된다.
그리고, 스틸스트립을 열간압연시키는 종래의 시스템에는 플래쳐행성압연밀과 연속주조장치가 조합되어 사용되었지만 연속열간압연밀기술은 조합기술의 일부로 포함되지 않았는데, 예컨대 크루프(Krupp)/플래쳐행성압연밀을 연속주조장치와 조합하여 사용할 경우에는 스트립의 두께를 단지 한번의 열간압연만으로 98%까지 감축시켜줄 수 있고, 관련 참고물로서는 뮤엔키(Muenker)등에 의해 크루프(Krupp)/플래쳐행성압연밀의 간행물에 게재된 철금속과 비철금속에 있어서 혁명과 디자인 및 운전경험(Evolution, Design and Operating Experience in Ferrous and Non-Ferrous Practice)와 ; 핀크(Fink)등에 의해 1971년 1월에 발간된 철과 스틸엔지니어링(Iron and Steel Enginner)의 제45페이지에 게재된 열간압연된 스트립제품에 대한 크루프/플래쳐행성압연밀의 경제적인 적용[Economic Application of the Krupp/platzer Planetary Mill For the Prodution of Hot Rolled Strip) 및; 1987년 발간된 크루프(Krupp)/플래쳐행성압연밀-두께축소비 98%의 열간스트립밀(Krupp/Platzer Planetary Mill-A Hot Strip Mill With Thickness Reduction of up to 98%)이 있다.
상기 서술한 압연밀에는 얇은 슬라브를 주조하기 위한 연속주조공정이 포함됨과 더불어 통상의 편평화 로울러를 통해 터널형상의 보존로내로 주조된 슬라브를 이송시켜주게 되어 있고, 상기 주조된 슬라브는 보존로를 빠져나와 플래쳐압연밀의 작업로울러갭사이로 통과/이송되게 되어 있으며(대개, 1차적인 스케일링은 이송로울러에 의해 이루어지며 2차적인 스케일링은 플래쳐행성압연밀로 이송/통과에 의해 이루어진다), 상기 플래쳐행성압연밀은 단 한번의 통과로 공급된 편평한 주조슬라브의 두께를 98%까지 감축시켜 마무리해주고, 이렇게 높은 감축비로 압연된 스틸스트립은 압연밀로 부터 로울러테이블상으로 핀치로울러에 의해 이송되면서 로울러갭과 핀치로울러사이에서 텐션을 유지하게 되며, 이 로울러테이블상으로 이송된 스틸스트립은 절단되면서 통상의 코일러 유니트에 의해 코일형상으로 감겨져 공정이 완료되게 되어 있다.
상기한 구조로 된 시스템을 사용함에 따라 플래쳐행성압연밀은 공급된 슬라브의 두께를 98%의 축소비율로 축소시켜 줄 수 있고, 플래쳐행성압연밀로 부터 표준핀치 로울러/텐션로울러조합장치를 통해 스트립을 분배시키는 대신에 하나 혹은 2개의 4로울러씩 마무리압연밀, 특히 편평성을 향상시키고 오차를 줄일 수 있는 크루프 아이지씨이 로울러갭 제어시스템(Krupp IGC roll gap control System)에 적합한 압연밀을 사용할 수도 있으며, 상기와 같은 하나 혹은 2개의 4로울러씩 압연밀을 사용하면 스틸스트립을 가열시키는 추가적인 열원이 가해지지 않으므로 보유된 열이 불충분하기 때문에 어떠한 마무리축소도 많지 않게 된다.
한편, 상기 뮤엔커(Muenker)등에 의한 기사에는 하나 혹은 2개의 마무리 압연밀과 조합사용되는 플래쳐압연밀에 대해 보다 자세하게 서술되어 있지만 연속주조슬라브와 조합하여 사용하는 방법 및 조합구성에 대해서는 기술되어 있지 않고, 단지 분리된 슬라브만을 사용할 경우에 대해서만 게재되어 있으며, 상기 뮤엔컬에 의한 기사에는 제조용량이 큰 경우에 유용한 선택적인 구성에 대해 서술되어 있는바, 여기서 플래쳐행성압연밀은 거친 가공압연밀로서 사용된다. 상기 기사의 제15도와 그에 수반되는 내용에는 종래의 열간압연밀과 비교하여 12개의 수평스탠드와 6개의 수직스탠드를 사용하고 플래쳐행성압연밀은 거친 가공압연밀/마무리 압연밀로 사용됨과 더불어 이 마무리압연밀에는 6개의 수평스탠드와 2개의 수직스탠드가 구비되어 150ton/hour의 속도로 제조할 수 있도록 되어 있다(8페이지~10페이지; 제15도). 또한 뮤엔컬등에 의한 기사에서는 플래쳐행성압연밀로 부터 송출되는 거친 가공된 스트립의 두께가 10~20정도이다.
상기 핀크등에 의해 게재된 기사에서는 연속주조장치 및 공정하류의 여러가지 압연장치와 플래쳐행성압연밀의 운전에 대해 서술되어 있는바, 연속주조장치와 플래쳐행성압연밀을 조합하여 사용할 경우에 있어서 플래쳐압연밀로 개별적으로 인접하거나 분리된 주조슬라브를 이송시키는 이송로울러(48페이지)에 의해 슬라브의 두께가 20%정도 감축되고, 압연밀에 의해서는 최종적으로 목적하는 두께에 따라 한번의 통과로 80%~98%까지 축소시키게 되어 있으며, 제4도에는 가열로와 행성압연밀의 조합구성이 나타나 있는데, 여기서 플래쳐행성압연밀은 다수개의 수직 및 수평마무리압연밀로 구성되면서 5개 혹은 7개의 마무리 압연밀열의 상류에서 거친가공 압연밀로 작용하게 되어 있다.
한편, 플래쳐행성압연밀이외에도 상업적으로 유용한 다른 압연밀로서는 센쯔미러(Sendzimir)행성압연밀이 이용되고 있는바, 이 센쯔미러행성압연밀은 미합중국 특허 제2,932,997호, 동 제2,978,933호, 동 제3,049,948호, 동 제3,076,360호, 동 제3,079,975호, 동 제3,147,648호, 동 제3,138,979호, 동 제3,210,981호, 동 제3,533,262호, 동 제3,789,646호 등과 같이 다수의 미합중국 특허에 서술되어 있다.
상기 플래쳐행성압연밀과 센쯔미르행성압연밀사이의 차이점은 당해 분야에 별로 다를 바 없는 평범한 기능중의 하나로 널리 알려져 있고, 실제적인 적용에 있어서는 만족할 만한 압연된 제품을 얻기 위해 센쯔미르압연밀에 대한 슬라브의 최소한의 이송두께는 120이며, 동일한 폭에 대해 상기 센쯔미르의 최소한의 이송두께는 플래쳐행성압연밀에서 요구하는 최소한의 두께보다 휠씬 크다. 그리고 널리 알려진 바와 같이 센쯔미르압연밀로 부터 송출되는 스트립은 편평하지 않고 압연방향을 따라 부채형상이나 물결무늬의 마크가 형성되어 추가적인 마무리압연공정이 필요하게 되고, 상기 플래쳐행성압연밀보다 센쯔미르압연밀의 편평성이 낮은 이유는 행성압연밀간의 구성의 차이에 기인된다.
즉, 상기 센쯔미르행성압연밀에는 회전빔이 구비되어 있는 반면에 상기 플래쳐행성압연밀에는 고정된 지지프레임이 갖춰져 있고, 이러한 회전빔 때문에 상기 센쯔미르압연밀에서는 금속유동으로 인해 상기와 같은 부채모양이나 물결무늬가 스트립의 표면에 만들어지게 되며, 상기 플래쳐행성압연밀에서는 고정된 지지빔이 금속유동을 안정시켜 스트립의 변형을 방지해주게 됨으로써 주조/압연방향을 따라 매우 미세한 물결무늬가 때에 따라 형성될 수도 있다.
또한, 회전빔을 갖춘 센쯔미르압연밀대신에 고정빔을 갖춘 플래쳐압연밀을 사용함에 따른 다른 잇점으로서는 고정빔을 사용함에 따라 빔내부에 여러가지 부품을 삽입시켜줄 수 있으므로 슬라브를 가로지른 방향으로(주조/압연방향을 가로지른 방향으로) 압연시켜줄 수 있고, 상기와 같이 고정빔의 내부에 부품을 삽입시켜 줌으로써 플래쳐행성압연밀에 의해 압연된 슬라브는 추가적으로 다른 압연밀을 사용하여 성형해줄 필요없이 차기공정에 적합하게 최적의 형상으로 성형되게 된다.
또한, 상기 플래쳐행성압연밀은 그의 작업로울러갭을 조절해 줄 수 있으므로 초기주입두께를 최적화시켜줄 수 있을 뿐만아니라 두께축소비를 증가시켜줄 수도 있으며, 이와 대조적으로 상기 센쯔미르압연밀에서는 스틸의 초기주입두께를 조절해줄 수 없게 되어, 즉 압연밀 그 자체에 가변시켜줄 수 없도록 고정되어 있다.
한편, 운전코스트와 유지비용에 있어서는 주로 로울러갭사이의 마찰차이로 인해 센쯔미르압연밀의 비용이 보다 비싸고, 센쯔미르압연밀에서는 구조상의 이유로 작업로울러와 압연되는 슬라브사이에 상당한 마찰이 야기되며, 이러한 마찰로 인해 플래쳐압연밀보다 로울러의 마모와 동력소비 및 구동모우터의 용량이 증가되고, 플래쳐압연밀에서는 로울러와 슬라브사이에 마찰이 거의 없지만 베어링내에서 단지 개재로울러에만 약간의 마찰이 일어나게 되므로, 상기 센쯔미르압연밀에 비해 작업로울러의 수명이 길어지고 운전 및 자본코스트가 저감되게 된다.
그리고, 센쯔미르에 의해 1986년 10월에 발간된 철과 금속엔지니어링(Iron and Steel Enginner)의 제36페이지에 얇은 슬라브를 연속주조하는 시스템용 열간스트립압연밀(Hot Strip Mills for Thin Slab Continuous Casting Systems)기고된 기사에는 센쯔미르압연밀의 사양이 서술됨과 더불어 몇개의 연속주조/행성압연밀과 얇은 슬라브주조장치(하젤레트(Hazelette))/행성압연밀의 조합구성(제8도 내지 제9도에 도시됨)에 대해 서술되어 있는데, 이 스트립을 열간압연하는 센쯔미르행성압연밀에는 슬라브를 행성압연실의 로울러갭사이로 이송시키는 이송로울러앞에 모서리절단장치와 스케일제거장치가 구비되어 있고, 센쯔미르행성압연밀로 부터 갈라진 공정하류는 1셋트의 인장로울러를 통해 작용하는 편평화 압연밀에 의해 영향을 받게 되어 있으며, 또한 송출테이블과 핀치로울러 및 회전코일러가 장치에 구비되어 있다(상기 편평화밀은 당해 분야에서 널리 공지된 기술로서 스트립의 두께를 10%이하로 감소시켜 줄 수 있고, 통상적으로 공정과정에 최대 3%~5%정도로 두께를 감소시켜주게 된다).
상기 센쯔미르행성압연밀은 단 한번의 통과로 스트립의 두께를 95%까지 축소시켜주는 것으로 서술되어 있고, 이송로울러는 슬라브를 끌어당겨 스크립의 두께를 약간 축소시키면서 가이드를 통해 행성압연밀로 이송시켜, 이 행성압연밀에서 스트립의 두께가 주로 축소되는데---(제36페이지), 2개의 고속이송로울러중의 1셋트 혹은 2셋트가 기재되어 있다(제36페이지에서 제37페이지, 제2도). 센쯔미르는 행성압연밀이 연속적으로 운전되고, [분리된]슬라브는 서로 인접한 상태로 행성압연밀과 세로로 나란하게 위치된 고가열도로 이송되어 고온으로 가열되는 것으로 강조했었다.
상기 슬라브의 온도는 정확한 온도한계내에서 일정하게 유지됨과 더불어 완성된 스트립의 칫수제어는 용이하게 얻어지며, 사실 경제적인 냉간압연의 허용공차는 앞선 선단부나 후미선단부가 길어지거나 편중되어 무거워지는 일없이 처음부터 끝까지 바로 열간압연에 의해서도 만족될 수 있고, 상기 편평화장치에서 자동적으로 칫수제어가 이루어지고 보다 정밀한 조절도 얻어질 수 있는 것으로 서술되어 있다(제37페이지).
이러한 구조에서는 연속주조장치로 부터 바로 연속주조된 스틸슬라브를 이용하는 충분한 연속공정을 명백하게 나타내어 주지는 못하고 있지만 분리된 슬라브를 사용하기 위한 시스템은 제안되어 있다.
센쯔미르는 또한 행성압연밀과 연속주조장치의 실험적인 직렬운전에 대해 하기 서술하는 바와 같이 발표했다.
[연속주조장치와 행성압연밀의 실험적인 직렬운전]
20년 그 이전부터 가열로의 전체열을 핫코일로 전환시킬 목적으로 슬라브를 연속압연하는 시도가 이미 이루어지고 있었는바(제8도), 이 경우에 야금학적으로 취급과 재가열 및 슬라브의 표면상에 다수의 문제점이 있었고, 주조장치의 출력을 평형시키는 것과 아울러 송출테이블상에서의 슬라브취급과 가열로의 주입 및 행성압연밀과 코일러의 운전등은 어려웠다.
초기의 모울드크기는 2 1/217 1/2인치(50435)로 독일에서 시도되었는데, 이 모울드는 너무 작고 주조속도는 너무 느리거나 열간압연하는 공정하류가 성공적이었으며, 슬라브의 이송속도는 4~5fpm(1.5m/min)으로서 슬라브가 압연밀에 주입될때에 슬라브의 선단부는 거무스름했지만 전체적인 작업은 80인치로 적절하게 이루어져 오디이(OD)코일이 제조되었다.
다음으로, 큰 용량의 연속주조장치가 미합중국에서 행성압연밀과 조합사용되었는데, 이 공정에서는 슬라브가 압연밀에 16~18fpm(5m/min)의 속도로 주입되고, 열평형은 적절하게 이루어지면서 60톤의 코일이 제조되었다.
세번째의 시도로서는 오스트리아에서 이루어졌는바, 이 공정에서는 행성압연밀과 연속주조장치가 후부가 서로 맞닿도록 배치되어 가열로가 필요없게 되지만 균등화된 후드를 사용하고 선단가열장치가 구비되었다. 이 공정에서는 더미(dummy)바아헤드가 주조장치로부터 행성압연밀로 주입되어 코일러 바로 앞에서 비행전단장치에 의해 소정길이로 절단되어야 하며, 행성압연밀의 맞물림부가 바로 주조부로 이어지고 슬라브가 목적하는 칫수로 성형되게 압연밀이 조절되어져, 실험이 성공적으로 이루어짐에 따라 더미바아헤드를 지나 경사부는 전체적으로 단지 작은 양으로 긁혀지게 되었다.
미래의 새로운 시도는 과거의 경험을 이용하게 될 것인바,
동시에 새로운 형태의 주조장치로 슬라브를 보다 얇게 주조할 것이고, 예컨대 압연밀은 250인치(501250)와 1 1/250인치(371250)의 연속주조부를 특별한 제품을 만들기 위해 3인치만큼의 두께로 압연할 수 있게 될 것이다.
그리고, 제39페이지 제8도에는 연속주조장치와 균등가열로 사이에 배치된 슬라브절단부가 서술되어 있는데, 슬라브가 센쯔미르압연밀에 순차적으로 공급되어 연속주조장치/행성압연밀의 조합장치부에는 연속주조된 스틸슬라브가 없고, 분명하게 이러한 구조에 대한 센쯔미르의 기술은 분리된 비연속적인 슬라브를 압연하도록 되어 있고, 상기 분리된 슬라브의 주공급원은 연속주조장치로 되어 있다.
센쯔미르는 또한 두께가 두꺼운 슬라브를 주로 압연하는 하젤레트(Hazelett)주조장치/행성압연밀의 조합구성에 대해서도 서술하였는 바(제40~41페이지, 제9도), 하젤레트주조장치는 행성압연밀로 주입되기전에 행성압연밀과 이어진 재가열로를 통과시켜 2인치(50)두께의 슬라브를 제조하기 위해 사용되었고, 행성압연밀로 부터 송출되는 스트립의 두께는 통상 0.150인치(3.8)이고, 편평화밀로 부터 나오는 스트립의 두께는 0.135인치(3.4)이며, 하젤레트주조장치로 부터 스트립이 24.5fpm(7.3m/min)의 속도로 송출됨과 더불어 행성압연밀로 부터는 327fpm(98m/min)의 속도로, 편평화밀에서는 364fpm(109m/min)의 속도로 송출된다( 제40페이지).
센쯔미르는 공정하류의 편평화밀에 대한 최적의 수와 기능에 대해 하기와 같이 서술하였다(제42페이지).
편평화밀 --- 행성압연밀로 부터 공정하류에 배치되고, 이 행성압연밀은 공정인자에 따라 하나 혹은 그 이상의 편평화밀을 갖추는 것이 바람직한 바, 즉 제품이 단순하거나 복잡한 경우에 열간스트립이 바로 사용될 것인지 아니면 냉각압연될 것인지, 야금학적인 순수성이나 저코스트가 제조공정에서 중요사항으로 간주될 경우에 스틸이 고강도의 저합금이나, 실리콘 또는 스테인레스와 같은 특정한 형태인 것인지에 따라 편평화밀의 포함숫자가 달라지게 될 것이고, 편평화밀의 사용수를 결정짓는데 있어서는 행성압연밀을 거친후에 요구되는 축소비가 추가되는 투자코스트 및 열간스트립의 품질에 대해 평형을 이루어야 한다.
상기 편평화밀에 의한 10%의 두께축소는 도금된 스틸이외에도 많은 경우에 있어서 충분할 것이고, 가벼운 굴절이 표면을 약화시키게 되는 구조물을 건조할 경우에 사용될 열간스트립에 대해서는 35%~50%두께축소가 적절할 것이다.
통상적으로, 간단한 2로울러씩 고압연밀로 10%~20%의 두께를 축소시키면서 주조무늬의 대부분을 제거할 수 있을 것이고, 비록 3로울러씩 고압연밀로 20%까지의 두께축소를 이룰 수 있지만, 작업로울러가 마모되어 20시간까지 연속운전하는 데에는 문제가 야기될 수 있는데, 이것은 또한 일본산 68인치 야킨(Yakin)압연밀에서 사용되는 4로울러씩 및 6로울러씩 압연밀에서와 같은 압연밀에서도 동일하게 문제점으로 대두되며, 비록 상기 4로울러씩 및 6로울러씩 압연밀로는 35%까지의 두께축소와 바람직한 형상(특히 6로울러씩 압연밀)으로 압연시켜줄 수 있지만 작업로울러의 마모와 그에 따른 로울러의 교환으로 인해 장시간 연속운전하는 데에는 한계가 있을 것이다.
상기 압연밀을 거친 후에는 스트립이 비행전단장치에 의해 절단되면서 코일러를 매개로 감겨지게 되는데, 상기 코일러는 회전목마형식으로 구성될 수 있거나 혹은 2개의 분리된 코일러가 스트립의 이동에 방해되지 않도록 다루는데에 사용될 수 있다.
상기 스트립이 전단장치에 의해 절단될 때에 후미선단부는 감겨진 코일로 부터 떨어져 가속되고, 스트립이 코일러에 의해 연속적으로 감겨지도록 스트립의 선단부가 붙잡혀질 수 있게 10ft~l5ft(3~4.5)의 갭이 바람직하다.
상기 서술한 3로울러씩과 4로울러씩 및 6로울러씩 압연밀에서 작업로울러의 마모문제는 상당히 심각하였고, 20시간에서 24시간 가까이까지 혹은 그 이상의 시간으로 주조하는 주조공정을 채택하는 어떠한 시스템도 센쯔미르에 의해 발표된 운전가능한 시간을 명백하게 초과하게 될 것이다.
상기한 문제를 해결하기 위해 역회전밀을 갖고서 불연속적으로 압연하는 주조시스템이 센쯔미르에 의해 제안되었는 바, 이러한 시스템에서는 게재된 바와 같이 상기 역회전밀은 상당한 속도와 파워를 갖는 정교하고도 값비싼 전기장치가 필요하고, 불연속압연밀을 연속운전시키고자 할 경우에는 2개의 열간코일박스와 이에 수반되는 상당한 자본투자가 요구되며, 이러한 경우에 있어서 역회전압연밀은 4로울러씩 혹은 6로울러씩 또는 2로울러씩 고압연밀로 이루어지면서 한번의 패스로 스트립의 두께를 얇게, 예컨대 0.40인치(1.016)로 축소시킴과 더불어 보다 정확하게 성형해줄 수 있다.
상기 서술한 센쯔미르행성압연밀은 3로울러씩 및 4로울러씩 압연밀으로서 하나 혹은 2개의 편평화밀을 사용하도록 되어 있었고, 2개의 3로울러씩 압연밀이 사용될 경우에 각 압연밀이 14%와 20%로 두께를 축소시키거나 첫째의 압연밀이 26%, 두번째의 압연밀이 23%로 두께를 축소시킬 수 있도록 되어 있으며, 공정상류의 이송로울러는 16%와 20%씩 혹은 첫번째 이송로울러가 22%, 두번째 이송로울러가 28%로 두께를 축소시키도록 되어 있고, 2개의 이송로울러와 2개의 편평화압연밀이 목적하는 바의 하나의 연결구성을 이루고 있다.
상기 플래쳐 및/또는 센쯔미르압연밀에 의한 종래의 어떠한 기술도 연속주조된 슬라브를 연속스틸스트립으로 변환시켜주는 충분한 연속공정을 만들어줄 수 없었고, 또한 어떠한 추가적인 공정없이는, 특히 추가적인 냉각압연공정없이는 분리된 슬라브를 사용하지 않고 스트립의 칫수/두께 및 물리적인 특성을 바로 제품제조공장에서 사용할 수 있을 만족할 만한 정도로 성형해 줄 수 없었는바, 각 경우에 있어서 공정구성은 충분하게 연속공정을 이루지 못할 뿐만아니라 적절한 행성압연밀을 제공해주지 못한 한편, 압연밀은 스틸스트립의 제조에 있어서 필요한 두께와 물리적인 특성을 갖도록 열간압연을 매개로 스트립의 두께를 축소시켰다.
상기 뮤엔컬등과 핀크등 및 센쯔미르에 의해 스틸스트립의 제조공정이 제안되었는바, 사실 이들에 의해 부분적으로 종래기술이 정확성에 있어서 향상되었지만, 유용한 자본과 운전(설비포함)코스트로서 운전효율 및 제품의 질이 향상된 상태로 상업적으로 필요한 스트립의 폭과 두께를 갖도록 열간압연된 스틸스트립을 제조하는 제조장치와 충분한 연속시스템은 제공해 주지 못했으며, 상기한 어떤 종래기술도 경제적인 제조비율로 안정된 운전상태로 운전하여 연속주조슬라브를 연속공정으로 얇은 스틸스트립으로 변환시켜주는 스틸제조분야에서 평이한 기술중의 하나를 연속시스템으로 만들어주지 못했었다.
상기 뮤엔컬등과 핀크등 및 센쯔미르에 의해 제안된 것과는 반대로, 분리된 슬라브는 간단하게 서로 인접될 수 없을 뿐만아니라, 행성압연밀로 강제 이송될 수 없었고, 직각을 이루는 인접한 앞선 선단부(뒤따르는 슬라브)로 부터 후미선단부(앞선 슬라브)로 이어지는 분리된 슬라브의 배치구조로는 행성압연밀로 일정하게 이송될 수 없었으며, 또한 슬라브들은 묶여지고 앞선 슬라브의 후미선단부에 뒤따르는 슬라브의 앞선 선단부가 겹쳐지거나 행성압연밀의 주입구에서 접혀지는 경우가 있었고, 이로 인해 압연밀이 손상되거나 슬라브가 사용할 수 없게 된다.
그리고 상기 슬라브의 앞선 선단부와 후미선단부는 적절한 공정을 이루기 위해 슬라브를 냉간제조하는 것과 같이 성형되어, 슬라브들이 열장이음식으로 결합되거나 짝을 이루어 연속주조슬라브형상을 만들게 되는데, 이러한 경우에 갈짓자무늬가 바람직한 바, 즉 앞선 스트립의 후미전단부를 암형상으로 만들어 뒤따르는 스트립의 앞선선단부를 화살표형상으로 성형하여 결합시켜주면 되는바, 이것은 실제적으로 공정상에 상당한 코스트와 경제적으로 받아들일 수 없는 상당한 시간이 증가되게 된다.
그리고, 불연속시스템을 이용한 종래기술에서 일련의 분리된 슬라브를 사용함에 따라 압면밀의 공정하류에서 추가적인 문제점이 야기되었고, 송출테이블은 로울러와 에이프런수단을 갖추고 있으며, 이 에이프런수단위에서 고온의 스트립이 하류 코일러와 이에 관련하는 핀치로울러로 이송되는 데, 분리된 스트립의 전단부가 상기 송출테이블위로 이송되기 시작할 때에 스트립의 두께와 이동속도 및 테이블과의 마찰로 인해 때에 따라 스트립이 원활하게 이동되지 못해 굽혀지거나 변형되고, 최악의 경우에는 테이블로부터 스트립이 벗어나게 되며, 이로 인해 스트립과 테이블이 손상되어 보수해주어야 할 뿐만아니라 완전하게 사용할 수 없게 되는 경우도 있었다. 따라서 공정하류의 테이블을 거쳐 핀치로울러와 코일러로 각 스트립을 이송시키는 것은 상기한 문제점을 야기시키는 위험이 있고, 분리된 슬라브를 이용한 공정에서는 상기한 이송과 핀치로울러를 통한 공급이 매 새로운 분리된 스트립마다 반복적으로 이루어져야 하므로 반복되는 손실위험과 스트립의 결함 및 수용할 수 없는 공정운휴시간의 문제점이 항상 잔존하게 된다.
한편, 연속주조장치와 행성압연밀, 열간압연밀 및 냉각압연밀의 조합시스템은 널리 공지되어 있는데, 하르토그(Hartog)등에 의한 유럽특허 제306,076호에는 성형가능한 스틸스트립의 제조방법과 제조장치에 대해 게재되어 있고, 이 유럽특허(1989. 3. 8에 공개됨)는 휴고벤스 그룹 비이.브이.(Hoogovens Group B.V.)에 양도되었는 바, 상기 유럽특허에는 두께가 0.5와 1.5(제2페이지 컬럼1, 11.1-3)인 성형가능한 스틸스트립을 제조하는 몇가지의 조합장치들에 대해 서술되어 있다.
하르토그등에 의한 특허에서는 특정한 야금학적 특성에 따라 고양질의 스틸이 필요한 특정한 분야에 사용될 수 있는 스틸의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
하르토그등은 스틸스트립의 종래 제조방법에 대해 서술하고, 그들 발명에 의한 잇점을 하기와 같이 주장하고 있다(제2페이지 컬럼1, 11.10-38).
얇은 스틸스트립의 제조에 있어서, 종래 제조시 재료는 두께가 150~300인 두꺼운 스틸슬라브를 사용하고 있고, 이 스틸슬라브는 1000℃~1250℃의 온도로 균일하게 가열된 다음에 대략 두께가 35정도인 중간슬라브로 대충 성형되며, 이 슬라브는 몇개의 압연밀로 이루어진 고온 스트립의 완성장치부에서 2.5~4의 두께로 축소된 다음에 다시 냉간압연장치에 의해 0.75~2의 두께로 감축되는 데, 사전에 피클링된 스트립은 다수개의 중간압연밀에 의해 냉각윤활재를 매개로 냉간압연되고, 얇은 슬라브를 주조하여 균등하게 가열시킨 후에 고온스트립의 완성장치부로 바로 안내하는 방법이 제안되어 있다.
모든 기 공지된 압연공정은 불연속적으로 압연운전하는 공정에 대해 개발되었고, 슬라브의 주조와 슬라브의 열간압연 및 스트립의 냉간압연은 각기 상이한 장치에서 이루어지며, 이 장치들은 이용가능한 기계운전시간의 단지 일부동안에만 효과적으로 사용되었고, 불연속 압연운전과정에서 장치들의 운전에는 각 슬라브의 주입구 및 주출구와, 각 슬라브의 앞선 선단부 및 후미선단부사이에서 일어나는 온도차를 고려할 필요가 있는데, 이것은 복잡하고 값비싼 측정이 필요하게 된다.
상기 하르토그등에 의한 발명에 따라 주장하는 바의 키이는 다음과 같다(제2페이지, 컬럼2, 11 35-46).
만일 시이트를 성형하기 위해 스틸의 오오스테나이트영역에서 연속주조된 스틸슬라브를 열간압연하고 난 다음에 얇은 시이트(2~5)을 상대적으로 낮은 속도로(즉 1000m/min이하, 바람직하기로 750m/min이하) 페라이트영역내에서, 즉 T1온도(하기 서술됨)이하에서 추가적으로 압연시키면 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 이러한 압연은 300℃~450℃의 온도범위가 바람직하고, 그 결과 냉간압연해줄 필요없이 기계적인 특성뿐만아니라 표면특성도 우수한 얇은 성형가능한 스틸스트립을 얻을 수 있게 된다.
그리고, 얇은 스틸스트립을 제조하기 위해 하르토그등은 다음단계로 이루어진 연속공정을 제안했다(제3페이지, 컬럼3, 11.5-23).
(a) 연속주조장치에 있어서, 액상스틸을 두께가 100이하인 고온의 슬라브로 성형하고,
(b) 이 성형된 슬라브를 오오스테나이트 영역에서 1100℃의 이하의 온도로 두께가 2~5의 스트립으로 열간압연하며,
(c) 이 스트립을 300℃에서 스틸의 75%가 페라이트로 변환되는 온도 T1사이에서 냉간하고,
(d) 이 냉간된 스트립을 상기 온도 300℃~온도 T1사이에서 최소한 25%의 두께축소가 이루어지도록, 바람직하기로는 30%두께축소와 1000m/min을 넘지 않은 속도로 압연한 다음에,
(e) 이 압연된 스트립을 코일형상으로 감아주는바, 상기 온도 T1은 오오스테나이트영역에 있는 스틸의 75%가 페라이트영역으로 변환되는 온도로서 기공지된 바와 같이 스틸내의 탄소함유량과 상관관계를 갖고 있다. 즉 T1=910-890(%C)
상기 하르토그등에 의한 공정에서는 기 공지된 150~300두께의 슬라브대신에 거의 50두께를 갖는 얇은 슬라브를 주조할 수 있으므로 연속주조장치의 설비에 있어서 비용이 절감되고, 오오스테나이트영역((b)단계)에서 냉간단계((c)단계)를 거쳐 페라이트영역((d)단계)으로 압연이 분리되어 이루어짐에 따라 이른바 2위상 압연을 피할 수 있으므로 변형속도에 무관하게 기계적 특성과 표면특성이 우수한 스트립을 제조할 수 있을 뿐만아니라 어떤 다른 분야에서 필요한 바와 같이 상기 서술된 어떠한 공정시스템에 따른 운전속도보다 상대적으로 저속도로 운전가능하다고 강조하였다(제2페이지, 컬럼3, 11.24-52).
또한, 하르토그에 의한 공정에 따르면 120톤까지의 스틸을 연속주조장치로 부터 송출되는 주조슬라브를 실제적으로 100%사용하여 0.5~1.5의 시이트로 연속주조할 수 있으므로, 최대 25톤의 중량을 갖는 스틸슬라브로부터 시작하는 불연속공정으로 이루어진 종래기술에 비해 우수하다고 주장하고 있다(제2페이지, 컬럼3, 1.53-컬럼4, 1.10).
그런데, 하르토그등에 의한 공정에서는 페라이트 냉간압연부에(400℃~600℃) 최소한 25%의 두께축소가 필요하고(제2페이지, 컬럼4, 11.46-48), 오오스테나이트 고온열간단계는 바람직하기로 행성압연밀을 포함하는 몇단계에서는 상당한 두께축소를 이루며, 하르토그등은 행성압연밀에서의 주 두께축소가 단지 40%의 압연에 의한 두께축소후에 10%~20%로 이루어진 다음에 편평화압연밀로 공급되어 스트립의 형상을 바로잡고 크리스탈구조를 향상시킨다고 주장하고 있으며, 행성압연밀과 상기 편평화밀사이의 상관관계와 제품의 평탄성 및 알갱이크기는 다음과 같이 설정되었다(제11페이지, 컬럼5, 11.43-58).
행성압연밀에 의해 주두께축소가 이루어지는 것은 디프드로잉(deep-drawing)품질에 바람직하지 못하게 알갱이크기를 매우 미세하게 만들고, 압연온도에서 단지 40%의 상대적으로 적은 제2단계의 두께축소는 알갱이를 결정적으로 크게 성장시켜 미세한 알갱이를 상대적으로 큰 알갱이로 변환시키며, 행성압연밀은 시이트에다 얕은 물결무늬를 만들 수 있고, 이러한 물결무늬는 편평화압연밀에 의해 스트립이 축소됨에 따라 완전하게 제거되며, 열간압연전에 슬라브가 균등가열로를 통과하여 850℃~1000℃의 온도, 바람직하기로 대략 950℃의 온도로 가열된다면 최적의 압연이 이루어질 수 있게 된다.
제1도 내지 제3도는 하르토그등에 의한 장치의 몇가지 형상을 도시한 것인바, 각 장치에는 연속주조장치와, 균등가열로, 행성압연밀, 고온압연을 위한 편평화밀, 냉각수단 및 하나 혹은 2개의 4로울러씩 냉간압연밀이 순차적으로 배치되어 있다.
주조속도와 두께축소에 관해서는 하르토그등은 1200의 폭과 50의 두께를 갖는 연속슬라브는 대략 5m/min의 속도로 주조되어야 한다고 제안하였고, 행성압연밀은 한번의 통과시에 동일하게 2~5의 두께로 슬라브를 축소시키고, 이 결과 매우 미세한 알갱이를 갖는 오오스테나이트재질이 편평화밀을 통과하게 되면 최대 40%까지 축소되며, 특히 최종 스틸스트립의 두께가 0.6~1.5로 요구될 때에 냉간압연밀(하나 혹은 2개의 4로울러씩 압연밀)전후에서 최소한 25%의 두께축소를 이룰 수 있도록 40%이상, 즉 60%의 두께축소로 조절되어야 할 필요가 있다(제5페이지, 컬럼7, 11.10-30: 컬럼7, 1.57-컬럼8, 1.9). 제품의 질을 위해 어떤 페라이트영역에서의 두께축소가 요구될 경우에, 주로 양질의 디프드로잉스틸등급이 필요할 경우에 2개의 4로울러씩 냉간압연밀이 바람직하고, 가열로내에서 상대적으로 긴 어니일링시간(10초~90초)과 뒤따르는 냉간압연이 필요하다(제 6페이지, 컬럼9, 11.13-27).
하르토그등은 연속공정의 중요한 부분으로서 냉간압연운전을 사용하는 것을 제외하고, 플래쳐행성압연밀과 센쯔미르 행성압연밀을 조합시기는 공정구성외에는 어떠한 다른 추가적인 사항도 언급하지 않았다.
따라서 종래기술에서는 분리된 슬라브를 사용하지 않는 충분한 연속공정으로 바로 제품으로 사용가능하게 적합한 형상으로 성형하면서 야금학적으로 받아들일 수 있는 스틸스트립을 제조하는 공정이나 시스템의 구성을 제시하지 못했고, 또한 연속주조된 연속스틸슬라브를 사용하여 차기에 냉간압연해줄 필요없이 1.8이하의 두께를 갖는 스틸스트립을 제조할 수 있는 충분한 연속공정을 제시해주지 못했었다.
그러므로, 스틸제조분야에서는 목적하는 물리적특성을 갖도록 1.8이하의 두께로 제조하는 마지막 공정이전에 열간압연된 스트립을 추가적으로 냉간압연시켜 주어야 하고, 이러한 냉간압연과 연속슬라브를 충분하게 연속적으로 공정시켜주지 못하는 이유때문에 설비자본과 운전경비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.
[발명의 요약]
본 발명은 플래쳐행성압연밀과 열간압연밀 및 연속주조스틸슬라브를 냉간압연없이는 얻을 수 없는 물리적특성과 두께를 갖는 스틸스트립으로 연속주조하는 데에 관련되는 장치를 사용하고, 본 발명은 장치와 공정 및 제품을 제공하는 바, 이 제품은 기 공지된 냉간압연된 스틸스트립과 동일한 치수와 동일하거나 보다 우수한 물리적 특성을 갖는 열간압연된 제품으로서, 열을 가해주기 위한 소비전력과 여러가지 압연밀을 구동시키는 구동력을 상대적으로 작게 사용하여 낮은 제조단가로 얻어지게 되며, 이렇게 제조된 얇은 스틸스트립은 종래기술에 따른 냉간압연밀에 의해 제조된 압연밀보다는 최소한 우수한 물리적특성을 갖고 있다.
본 발명은 장치와 공정 및 제품을 제공함으로써 종래기술의 문제점을 해소시켜 주는 바, 상기 제품은 하나의 충분한 연속운전으로 연속주조되면서 높은 축소비로 열간압연됨과 더불어 차후의 냉각압연공정이 필요없을 뿐만아니라 공정과정에 절단하여 분리시켜줄 필요도 없으며, 상기 장치와 공정은 연속스틸슬라브나 혹은 다른 형태의 철금속을 얇은 스트립형상으로 만들어주고, 이 스트립제품은 기 공지된 냉간압연작업을 실행해줄 필요없이 요구되는 물리적 특성과 치수를 갖게 되어 있다.
따라서 본 발명에 의하면 단지 냉간압연된 제품으로서 이용가능한 얇은 스틸스트립을 대체로 동일한 물리적 특성과 치수를 갖는 열간압연된 얇은 스틸스트립으로 대체하여 사용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 장치와 공정은 종래 공정에서 야기되던 여러가지 문제점, 즉 압연밀의 이송과 시운전에 있어서는 열간압연과 냉간압연이 순차적으로 이어지는 연속주조공정에 의해 만들어진 분리된 슬라브를 사용해야 하는 문제점과, 속도에 있어서는 압연밀의 이송속도와 소비동력을 일치시켜야 하는 문제점을 해소시켜 주고, 본 발명에 따른 장치와 공정에서는 연속주조된 연속스틸슬라브로 부터 잘려진 분리된 슬라브를 사용하지 않고 충분한 연속운전이 가능하므로, 스틸슬라브는 각 주조공정에서 압연밀로 단지 한번만 주입되면 되고, 압연밀들은 종래 기술에 따라 장치와 공정에서 요구되던 급격한 운동변화의 가속력을 얻기 위한 과용량의 전기모우터가 필요없게 될 뿐만아니라 코일박스가 필요없게 되므로 자본코스트와 운전코스트가 최소화가 되게 된다.
그리고, 본 발명에 따라 플래쳐행성압연밀은 대략 2.5m/min~3.5m/min의 슬라브 주입속도를 갖고 있고, 이러한 플래쳐행성압연밀의 주입속도는 본 발명에 따른 얇은 슬라브의 연속주조장치로 부터 송출되는 슬라브의 송출속도와 부합하게 되어, 따라서 연속주조장치의 주조속도와 행성압연밀의 압연속도를 일치시키기 위해 연속주조된 연속슬라브를 다수의 분리된 슬라브로 절단해줄 필요가 없게 된다.
또한, 본 발명에 따른 충분한 연속공정과 장치에 의해 상기 서술한 송출테이블에 관련된 종래의 문제점이 해소되게 되는 바, 즉 연속스트립의 전단부가 단지 한번의 주조공정에서 송출테이블위로 이송된 다음에 하류코일러와 관련되는 핀치로울러를 빠져나감에 따라 스트립이 손상되거나 송출테이블로 부터 이탈되게 될 위험이 없거나 적어지게 되고, 이것은 코일이 요구되는 길이로 만들어지고 새로운 코일이 만들어지기 시작할 때와 같이 본 발명에 따른 공정에서는 스트립이 핀치로울러부에서 절단되기 때문이며, 게다가 연속슬라브를 연속압연하여 얇게 열간압연된 스틸스트립을 만들어주는 본 발명은 분리된 슬라브를 사용하도록 된 종래 기술에 비해 코일의 폭에 대한 코일의 중량에 있어서 또다른 잇점이 있다.
즉, 스트립의 폭과 길이 및 중량에 관련하는 PIW(혹은 kg/폭)와 같은 상대매개변수가 당해 분야에 알려져 있고, 분리된 슬라브를 사용하는 공정에서 가장 최근에 알려진 열간압연밀은 1.8보다 큰 두께에 대략 최대 1000PIW를 갖고 있으며, 하류 코일러의 바로 앞쪽에 위치된 전단수단을 특히 사용하여 연속슬라브를 충분한 연속공정으로 압연시키는 본 발명은 상당히 큰 크기와 중량의 PIW를 갖게 됨으로써 보다 널리 많은 분야에 적용시킬 수 있는 잇점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 장치와 공정은 경제적으로 유용한 1.8이하의 두께를 갖는 연속스틸스트립을 만들어줄 수 있고, 종래 기술에서는 600나 또는 그 이상의 폭을 갖는 스틸스트립을 만들어 줄 수 없는데 반해, 본 발명은 최소한 600부터 1524까지의 폭을 갖는 연속스트립을 성형해 줄 수 있으며, 바람직하기로 본 발명에 따른 장치와 공정 및 제품은 최소한 600의 폭을 갖는 스트립, 가장 바람직하기로는 대략 600에서 1600까지의 폭을 갖는 스트립을 제공해 준다.
또한, 연속주조장치로 부터 50~100보다 크지않는 두께로, 보다 바람직하기로는 50~90의 두께로, 최적으로는 대략 70∼90의 두께로 송출되는 본 발명에 따른 얇은 연속스틸슬라브는 필요에 따라 유도가열장치가 구비된 플래쳐행성압연밀로 바로 이송되어 종래 기술에 따라 일련의 분리된 슬라브에서 보다 열에너지가 보다 양호하게 슬라브내에 보존되게 되며, 이 플래쳐행성압연밀로 공급된 슬라브는 대략3~15의 두께로 축소되어 송출된 다음에 일련의 열간압연밀로 다시 주입되어 1.8이하의 두께로 감축되게 된다.
그런데, 상기한 두께(1.8이하)는 필요에 따라 보다 얇게, 1이나 혹은 0.7~0.8와 같이 그 이하의 두께로 축소될 수도 있고, 본 발명에 의해 추가적인 냉간압연없이 열간압연만으로 성형된 스틸스트립은 종래 기술에 따라 냉간압연에 의해 요구되는 두께로 축소된 스틸스트립보다 최소한으로 동등한 물리적 특성을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 현재 단지 냉간압연과 그에 관련되는 공정을 거친 후에 수용할 수 있는 두께를 갖는 편평한 열간압연스틸이나 철금속스트립을 제조하기 위한 충분한 연속공정에 관한 것으로, 1차로 두께축소된 고온의 연속스트립을 제조하기 위해 연속주조된 연속슬라브나 철금속을 플래쳐행성압연밀로 이송시키는 단계가 포함되고, 이 플래쳐행성압연밀에서 1차로 두께축소된 스트립을 다수개의 열간압연밀로 송출시켜 최소한 50%정도로 두께를 추가적으로 감소시킴으로써 1.8이하의 두께, 바람직하기로 1나 혹은 그 이하의 두께로, 최적으로는 0.7~0.8의 두께를 갖도록 성형되는데, 이 열간압연과정에 인접한 압연밀사이에는 고온의 연속스트립을 재가열수단을 매개로 가열시켜 각 압연밀에 스트립이 충분하게 열간압연되도록 고온을 유지시켜 주게 되어 있다(만일 상기 재가열수단이 열간압연밀사이에 배치되지 않게 되면 연속스트립이 공정과정에 급속하게 냉각되어 추가적으로 두께를 축소시키기 위해 열간압연에 필요한 충분한 온도로 유지되지 못하게 된다.).
본 발명은 또한 바로 물품제조공장으로 직송되어 사용할 수 있는 정도로 충분하게 얇고 편평하게 압연된 스틸이나 철금속스트립을 연속적으로 제조하기 위한 시스템과 장치에 관한 것으로서, 연속주조장치와 이 연속주조장치로 부터 연속주조된 연속스틸슬라브나 철금속슬라브를 연속적으로 공급받아 1차적으로 두께를 축소시키는 플래쳐행성압연밀, 이 플래쳐행성압연밀로 부터 1차로 두께가 축소되어 송출된 스트립을 공급받아 최소한 50%이상으로 두께를 추가적으로 축소시켜 1.8이하의 평균두께, 바람직하기로는 1정도 또는 그 이하의 두께로 축소시켜 주는 다수개의 열간압연밀 및, 이 열간압연밀들사이에 배치되어 열간압연밀에 의해 2차로 두께축소가 이루어질 수 있는 정도의 충분한 온도로 유지되게 스트립을 재가열시켜주는 재가열장치를 갖추고 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서 연속주조공정은 대략 70∼90정도의 두께를 갖는 고온의 스틸슬라브를 연속적으로 성형해주는 데에 사용되고, 고온의 연속주조 연속스틸슬라브는 1차로 두께축소가 이루어지도록 플래쳐행성압연밀로 이송되며, 이 플래쳐행성압연밀로 공급된 스틸슬라브는 대략 3~15의 두께로 축소되어 송출된 다음에 다수개의 열간압연밀로 공급되어 1또는 그 이하의 두께로 2차적으로 두께 축소된다. 그리고 상기 다수개의 열간압연밀사이에는 전기유도재가열장치가 배치되어 스틸스트립의 온도를 목적하는 작업온도로 유지시켜주게 되는 데, 여기서 상기 플래쳐행성압연밀에서 연속주조장치로 부터 2.5m/min 또는 3.5m/min의 속도로 스틸슬라브가 공급되고, 상기 플래쳐행성압연밀로 부터 3~15의 두께로 송출된 슬라브가 다수개의 압연밀을 연속적으로 통과함에 따라 슬라브의 두께가 목적하는 두께로 점차적으로 축소되며, 이어서 스틸스트립은 선적이나 기타 다른 공정을 위해 코일형상으로 감겨지게 될 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 연속주조장치로 부터 연속주조된 스틸슬라브를 추가적인 냉간압연없이 바로 제품공장에서 사용될 수 있을 정도로 연속적으로 열간압연하여 두께를 감소시키는 열간스틸스트립의 연속제조시스템 및 공정을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 특별한 목적은 추가적인 냉간압연없이 연속주조된 스틸슬라브의 두께를 1또는 그 이하로 연속적으로 감소시키기 위한 최소한 3개이상의 열간압연밀과 조합된 플래쳐행성압연밀로써 스틸을 제조하는 시스템과 공정을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 최소한 3개이상의 각 열간압연밀 사이에 배치되어 스틸스트립의 온도를 목적하는 작업온도로 유지시켜주기 위해 스틸스트립을 재가열하는 재가열장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 분리된 슬라브를 사용하지 않고 분리된 슬라브의 앞선 선단부와 후미선단부사이의 온도차이로 인해 압연밀을 가속시키지 않으면서 연속스트립을 연속주조하여 열간압연하는 데에 있고, 얇은 슬라브의 연속주조장치의 연속주조속도와 플래쳐행성압연밀 및 열간압연밀의 압연속도를 일치시킴과 더불어 이 열간압연밀들 사이에 재가열장치를 배치시킴으로써, 스틸스트립은 폭과 두께, 평탄성 및 기타 다른 칫수를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 정상상태공정내에서 연속적으로 압연될 수 있을 것이다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 편평하게 압연된 금속시이트를 제조하기 위한 종래 기술에 따른 시스템과 공정의 개략도.
제2도는 종래 기술에 따른 플래쳐행성압연밀의 개략적인 요부단면도.
제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 플래쳐행성압연밀의 부분선단면도.
제4도는 각 공정단계에서 스트립의 온도가 표시된 본 발명에 따른 시스템과 공정의 개략도.
제5도는 본 발명 실시예 1에 따른 선단압연밀의 여러가지 측단면도.
제6도는 본 발명에 따른 스트립의 여러가지 선단부의 형상이 도시된 스트립의 횡단면도.
제7도는 본 발명의 실시예 1에 따라 각 단계사이의 거리와, 각 단계의 스트립두께, 이송속도 및 온도를 나타내는 공정유통도.
제8도는 본 발명에 따른 전기유도가열장치의 개략사시도.
제9도는 본 발명에 따른 공정유통차트.
제10도는 본 발명에 따른 장치를 순차적으로 통과하는 스트립의 공정 유통도.
제11도는 본 발명의 실시예 2에 따라 각 공정단계에서의 스트립온도차트가 도시된 시스템과 공정의 개략도이다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
제1도는 연속주조된 슬라브의 두께를 연속적으로 축소시키기 위한 종래의 장치를 개략적으로 도시한 것인바, 이러한 장치는 상기 서술한 핀크등에 의한 보고서에 기재되어 있고, 제1도에 도시된 바와 같이 상기 장치(10)에는 두께가 얇은 연속슬라브를 주조하는 주조장치에 의해 형성된 얇은 스틸슬라브(19)가 구비되어 있는데, 이 주조장치는 터릿(12, turret)과 쇳물바가지(14), 주물용기, 얇은 슬라브모울드(16) 및 정열로울러(18)들 갖추고 있으며, 얇은 슬라브(19)는 터널형상의 균등가열로(20)로 이송되어 예열되고, 이 예열된 슬라브(19)는 주조속도와 동일하게 일정한 저속도로 플래쳐행성압연밀(22)의 로울러사이로 공급된다.
이 과정에 상기 예열된 슬라브(19)는 선단로울러(24)와 제1스케일제거기(28), 이송로울러(30) 및 중앙로울러(32, 제2도에 도시됨)을 통과하게 되고, 제2스케일제거기(34)는 또한 제2도에 도시되어 있으며, 상기 행성압연밀(22)에 의해 제2도를 참조하여 자세히 후술되는 바와 같이 가열된 슬라브(19)의 두께가 1차로 축소되게 되고, 이 축소되어 다소 냉각된 슬라브(19)는 다시 인장로울러(38)를 통해 핀치로울러스탠드(40)로 이송되게 되는데, 이 경우 핀치로울러스탠드(40)에서는 슬라브(19)의 두께가 더이상 축소되는 일이 없고, 완성된 스트립은 분배로울러테이블(42)로 공급되게 된다.
그리고, 필요에 따라 상기 완성된 스트립은 비행전단기(44)에 의해 소정길이로 절단된 다음에 핀치로울러세트(46)를 통해 하부의 코일러(48)로 이송되고, 이 코일러(48)의 감기로울러(50)에 의해 코일형상으로 팽팽하게 감겨지게 되며, 이렇게 코일형상으로 감겨진 스트립은 코일운반대(52)에 의해 체인콘베이어벨트로 이송되고, 일단 냉각이 완료된 다음에 상기 콘베이어벨트가 스트립코일을 이웃하는 차기공정으로 이송시키게 된다.
상기 기공지된 플래쳐행성압연밀(22)은 제2도에 도시된 바와 같이 고정된 2개의 지지빔(54)을 갖추고 있고, 이 지지빔(54)의 주위에는 2개의 링형상으로 배치된 작업로울러(56)가 화살표(58,58')로 도시된 바와 같이 서로 반대방향으로 회전하고 있으며, 상기 작업로울러(56)는 중간의 지지로울러(60)와 함께 회전되는데, 이들 작업로울러(56)와 지지로울러(60)는 구동케이지(62)내에서 반경방향으로 이동될 수 있을 뿐만아니라 서로 반대방향으로 동기회전되면서 상기 고정된 지지빔(54)의 주위를 따라 행성운동과 같이 회전된다.
이와 같이 상기 로울러(56,60)들이 행성과 같이 회전운동함에 따라 행성밀이라 불리워지고 있고, 상기 이송로울러(30)는 인접한 작업로울러(56)에 의해 형성된 행성압연밀내의 로울러사이로 상기 예열된 슬라브(19)를 느린속도로 밀어넣어주게 되는바, 이 경우에 상대적으로 빠르게 회전하는 상기 작업로울러(56)의 각 로울러쌍이 슬라브(19)의 양쪽 측면을 가압하여 완성된 스트립이 형성되게 되며, 대략 98%만큼의 높은 정도로 축소됨에 따라 상기 스트립은 증가된 속도로 압연밀로 부터 송출되게 된다.
상기한 열간압연공정에서 특히 중요한 점은 작업로울러(56)의 앞쪽에서 만들어지는 슬라브(19)의 작은 벌브(64)가 완전하게 편평한 스트립형상으로 압연되어야 하는데, 이러한 목적을 달성하기 위해 상기 각 지지빔(54)의 원주면내에 삽입된 교환가능한 웨어부(68)의 서로 마주보는 2개의 대향면(66)이 편평하게 형성되고, 상기 지지로울러(60)에는 로울러샤프트와 링(69)이 개별적으로 회전될 수 있도록 장착되어 상기 작업로울러(56)가 자유회전될 수 있게 되며, 이것은 구속력과 마찰 및 마모가 최소한으로 유지되도록 해주는 예방책이 된다. 완전한 스트립 선단부를 만들기 위해 수직으로 조절가능하게 형상화된 상기 제1스케일제거기(28)와 중앙로울러(32)에 의해 슬라브선단부가 둥글게 형성될 것이다.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 플래쳐행성밀내의 형상화수단의 사용상태를 도시한 것인바, 상기 고온의 연속스트립에 형상화수단이 적용되고 있고, 이러한 실시예는 1990년 6월 15일에 웨스트-저먼(West-Geman)의 이름으로 출원한 특허 제4,019,562.7호에 게재되어 있으며, 2개의 기본적으로 상이한 가로지른 방향의 단면외형이 도시되어 있는데, 즉 제3(a)도에는 바깥쪽으로 오목한 2개의 오목면이 도시되어 있는 반면에 제3(b)도에는 바깥쪽으로 볼록한 2개의 볼록면이 도시되어 있고, 제3(a)도에서 시이트(W)의 바깥쪽으로 오목한 면은 행성궤도형상으로 배치된 작업로울러(56)와 지지로울러(60)를 사용하기 위해 형성됨과 더불어 상기 고정된 지지빔(54)에 의해 지지되며, 이 지지빔(54)에는 성형수단(2)을 갖춘 웨어부(68)가 구비되고, 로울러들은 대체로 바깥쪽으로(슬라브가 압연되는 방향으로) 볼록하게 형성되어 있다. 제3(b)도에서 시이트(W)의 바깥쪽으로 볼록한 볼록면은 행성궤도형상으로 배치된 작업로울러(56A)와 지지로울러(60A)를 사용하기 위해 형성됨과 더불어 상기 고정된 지지빔(54)에 의해 지지되고, 이 지지빔(54)에는 성형수단(2)을 갖춘 웨어부(68)가 삽입되며, 로울러는 대체로 바깥쪽으로(슬라브가 압연되는 방향으로) 오목하게 형성되고, 기타 다른 형상들이 행성궤도형상으로 배치된 작업로울러(56)와 지지빔(54)의 형상이 조합되어 변화될 경우를 위해 형성될 수도 있는바, 즉 당해분야의 숙련된 기술자에 의해 가로지른 방향으로 일정하거나 또는 일정하지 않은 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플래쳐행성압연밀은 다수개의 웨어부(68)를 갖추고 있는데, 이 웨어부(68)는 고정된 각 지지빔(54)의 원주면내에 삽입되고, 이 지지빔(54)은 회전가능하게 배치되어 상기 서로 대향된 웨어부(68)의 쌍들이 반대방향으로 배치되게 되며(제2도에 도시됨), 상기 다수개의 웨어부(68)는 원주면에 대해 등간격을 두고 적절하게 배치되는 바, 이 경우 만일 4개의 웨어부(68)가 삽입될 경우에는 90°의 각도를 두고 배치되며, 6개의 웨어부(68)가 삽입될 경우에는 60°의 각도를 두고 배치되게 된다.
상기 서술한 바와 같이 플래쳐행성압연밀(22)에 주입되기전의 슬라브(19)의 두께(S1)가 제2도에 도시된 바와 같이 송출두께(S2)만큼 크게 축소될지라도, 이 송출두께(S2)는 자동차나 다른 장치등에 제품으로 사용할 수 있을 만큼 충분하게 얇지 않기 때문에 송출된 상기 슬라브(19)는 최종 두께를 갖도록 어니일링(anneal)되거나 피크링(pickling)되면서 다시 냉간압연된다.
한편 제품으로 바로 사용할 수 있을 정도로 충분하게 최소한의 두께를 갖는 얇고 편평한 열간압연스틸이나 철금속시트를 제조하기 위한 본 발명에 따른 연속공정시스템은 제4도에 도시되어 있다.
제4도에 도시된 바와 같이 본 발명의 슬라브 연속주조장치는 터릿(12)과 쇳물바가지(14), 주용용기, 얇은 슬라브모울드(16) 및, 정열로울러(18)을 갖춤과 더불어 순형상화장치가 근접되게 구비될 수 있고, 주조플랜트로 부터 반출된 얇은 금속슬라브는 가장 바람직하기로 두께가 거의 80정도인데, 이 금속슬라브는 선단에 배치된 압연밀(1000)과 토오치절단장치(1100)를 거쳐 터널형상의 가열로(20)에서 가열되어 거의 1200~1250℃의 온도로 유지되게 되며, 이 가열로(20)에서는 또한 슬라브의 두께방향과 주조/압연방향을 가로지르는 방향으로 온도가 균등하도록 가열된다.
이어서 상기 가열된 연속슬라브는 플래쳐행성압연밀(22)을 통과하게 되는데, 이 경우 본 발명의 바람직한 실시예서 금속슬라브의 두께가 거의 4~6정도까지 축소되어 연속스트립형상으로 나오게 되고. 이 연속스트립은 다시 당해분야에서 널리 공지되어 있는 4로울러씩 제1압연밀(70)을 거쳐 1차로 두께가 축소되고, 이어서 유도가열장치(80)에서 2차로 가열된 다음에 제3압연밀(74)을 거쳐 마지막으로 세번째로 유도가열장치(82)에서 재가열된 후에 4로울러씩 제4압연밀(76)로 공급되어, 이 제4압연밀에서 바로 제조공장으로 공급될 수 있도록 두께가 축소되는바, 이 경우 상기 슬라브를 재가열시키는 재가열량은 플래쳐행성압연밀로 부터 송출되는 슬라브의 두께에 따라 달라지며, 재가열수단으로서는 기공지된 전기유도가열장치나 가스점화가열장치를 사용할 수 있다.
그리고, 상기 제4압연밀(76)로 부터 송출된 금속스트립은 로울러(84)와 비행전단기(3000)를 통과한 다음 하부에 배치된 코일감개부(86)에서 코일형상으로 감겨지게 되고, 상기 코일감개부(86)는 스틸이 주위에 선택적으로 감겨지는 드럼(88,90)을 갖추고 있으며, 상기 비행전단기(3000)는 하나의 코일감개가 준비되는 동안에 다른 코일감개가 금속스트립을 코일형상으로 감아줄 수 있도록 이동하는 연속스트립을 요구되는 길이로 절단해 주게 되고, 이렇게 금속스트립이 요구되는 길이로 절단되어 하나의 코일감개에 금속스트립이 완전히 감겨지게 되면, 연속적으로 이동하는 금속스트립은 다른 코일감개로 공급되어 드럼에 감겨지게 된다.
제4도에는 또한 정열로울러(18)의 선단에 배치된 압연밀(1000)과 토오치절단장치(1100) 뿐만아니라 배출테이블수단(1200)이 도시되어 있는바, 이 배출테이블수단(1200)은 주조가 시작될 때에 슬라브의 더미바아와 앞선선단부를 잘라내어줄 뿐만아니라 운전과정에 운전방해가 최소한으로 이루어지도록 공정라인으로 부터 슬라브조각을 제거해주고, 상기 각 유도가열장치(78,80,82)는 제10도에 도시된 금속스트립의 이동과정에 금속스트립의 이동라인을 가로지르는 방향으로 배치되어 있으며, 일단 하나의 부분공정이 완료되면 상기 가열장치가 제4도에 도시된 것같이 금속스트립의 이동라인내로 운전위치로 이동되게 되고, 상기 서술된 바와 같이 공정의 하류에 배치된 비행전단기(3000)는 운전편의와 효능에 따라 금속스트립을 탄력적으로 절단해 주게 되는데, 특히 제10도에 도시된 공정진행과정에 스트립의 앞선 선단부로 부터 절단되는 금속스트립의 소비를 최소화하면서 공정하류의 코일러의 효과적인 운전에 도움이 되도록 금속스트립을 탄력적으로 절단해 주게 된다.
그리고 제4도에는 본 발명에 따른 시스템의 아랫쪽에 2개의 차트가 도시되어 있는데, 이 2개의 차트는 최종 스트립제품의 두께가 0.8가 되도록 각기 상이한 주조/운전속도, 즉 3.5m/min의 속도와 2.7m/min의 속도에 대한 슬라브의 계산된 온도를 나타낸다.
한편, 상기 플래쳐행성압연밀(22)은 상이한 두께의 스트립을 제조할 수 있는데, 즉 플래쳐행성압연밀(22)로 제조할 수 있는 금속스트립의 최대 두께는 20정도이고, 플래쳐행성압연밀(22)로 주입되는 금속슬라브의 두께가 80일때에 송출되는 스트립의 두께는 6~12정도가 되며, 또한 최종 금속스트립의 두께는 상기 플래쳐행성압연밀(22)에서 송출되는 금속스트립의 두께에 따라 변화될 수도 있는바, 예컨대 상기 플래쳐행성압연밀(22)의 출력두께가 4일때에 제4압연밀(76)로 부터 출력되는 스트립의 두께는 0.8가 되고, 상기 상기 플래쳐행성압연밀(22)의 출력두께가 6인 경우에는 제4압연밀(76)의 출력두께가 1.6정도가 되며, 또한 플래쳐행성압연밀(22)의 출력두께가 16일 경우에는 제4압연밀(76)의 출력두께가 12정도가 된다. 따라서 상기 플래쳐행성압연밀(22) 뿐만아니라 각 압연밀(72,74,76)은 요구되는 최종제품의 두께에 따라 출력두께를 변화시키도록 조절될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에서 플래쳐행성압연밀로부터 송출되는 연속슬라브의 두께는 대략 4~6정도이고, 대개는 6정도이다. 이러한 6정도의 두께를 갖는 연속슬라브를 1.6정도의 요구되는 두께로 축소시켜주기 위해, 즉 연속슬라브의 두께를 74%로 축소시켜주기 위해 4개의 열간압연밀이 매우 효과적이며(플래쳐행성압연밀로 부터 송출되는 슬라브의 두께가 4일때 이를 1.8로 축소시켜 주기 위해서는 55%의 두께축소비가 필요하다), 이 4개의 열간압열밀은 요구되는 물리적인 특성을 갖추고서 두께가 1.6인 스트립을 제조해주는 데에 바람직하고, 이러한 4개의 압연밀중에 처음부터 3번째까지의 각 압연밀들은 하기 표 1에서와 같이 슬라브의 두께를 거의 유사한 비율로 축소시키는 반면에 마지막 4번째의 압연밀은 상대적으로 적은 축소비로 슬라브의 두께를 축소시켜 주게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 예로서는 플래쳐행성압연밀로 부터 송출되는 연속슬라브의 두께가 4정도인데, 이 4정도의 두께를 요구되는 0.8로 축소시켜주기 위해서는 전체 두께축소비가 80%가 되도록 4개의 고열간압연밀을 사용하는 것이 효과적이고, 이들 4개의 고열간압연밀의 조합체는 요구되는 물리적인 특성을 갖는 0.8두께의 스트립을 제조해 줄 수 있으며, 이러한 4개의 열간압연밀들중에 처음부터 3번째까지의 열간압연밀들은 하기 표 2.에서와 같이 거의 유사한 비율로 슬라브의 두께를 축소시키는 반면에 마지막 4번째의 압연밀은 상대적으로 적은 축소비로 축소시켜 주게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 4개의 열간압연밀들은 플래쳐행성압연밀로 부터 송출된 슬라브의 두께를 최대로 95%까지 축소시켜 줄 수 있도록 구성되어 마무리 압연밀이 슬라브의 두께를 최적으로 축소시켜 제품을 완성시켜줄 수 있게 된다.
그리고, 상기 연속주조된 슬라브의 선단부가 바람직하지 못하게 접혀지는 것을 방지해주기 위해 선단압연밀이 슬라브의 옆쪽/바깥쪽 선단부를 적절하게 형상화시켜 주도록 배치될 수 있고, 이러한 선단압연밀은 또한 상기 선단부에 형성되거나 선단부로 이동되는 가스거품 또는 차폐물들을 막아주게 될 것이며, 선택적으로 연속주조장치에는 예비성형모울드가 갖춰져 선단부가 접혀지는 것이 방지되도록 형상화 된 옆/측면선단부를 갖는 연속슬라브를 만들어줄 수 있게 된다. 상기 모울드에 의해 성형된 슬라브의 옆쪽/바깥쪽 선단부는 주조방향을 가로지르는 방향으로 수직코너부없이 대체로 편평한 아아취형상 또는 타원형상으로 만들어지게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 시스템은 연속주조장치사이에 배치된 균등가열도로서 선단유도가열장치를 갖추고 있고, 이 선단유도가열장치는 연속주조슬라브의 선단부를 열간압연온도로 거의 1200∼1250℃까지 가열하여 주조공정이 진행됨에 따른 선단부의 냉각온도를 보상해 주게 된다.
그리고, 상기 선단유도가열장치를 선단압연밀과 조합시켜 주는 것이 특히 바람직한데, 이 선단압연밀은 주조모울드로 부터 형상화된 선단부가 사용되지 않을 경우에 선단부를 다르게 형상화시켜 줄 수 있으며, 또한 필요에 따라 공정하류에 배치된 열간압연밀의 작업로울러의 수명을 연장시켜주기 위해 스트립의 폭을 좁게 만들어주도록 연속주조 슬라브를 천천히 밀어넣어 주는데에 사용될 수도 있다.
또한, 상기 선단유도가열장치를 사용함에 따라 연속슬라브를 가로지르는 방향으로 슬라브의 온도를 요구되는 대로 균일하게 가열시켜 선단부의 냉각을 방지해 줌으로써 선단부의 접힘과 찢겨짐 및 불균일한 가열을 막아줄 수 있게 되고, 이 선단유도가열장치와 선단압연밀을 조합하여 사용하게 되면 대개 냉각된 선단부에 의해 금속조각이 눌러붙은 열간압연밀의 작업로울러의 표면을 최소한으로 끌어주거나 절개시켜줄 수 있을 뿐만아니라 작업로울러 표면이 긁혀졌을때에 긁혀지지 않거나 절개되지 않는 작업로울러면상에서 축소되는 슬라브가 효과적으로 이동될 수 있게됨으로써 연속주조길이를 최대길이로 해줄 수 있는 잇점이 있게 된다.
제5도와 제6도는 상기 플래쳐행성압연밀로 주입되기 이전에 연속주조된 스틸슬라브의 선단부를 성형하는 본 발명 실시예의 장치를 도시한 것인바, 제5a도는 상기 선단성형장치를 갖춘 선단성형압연밀(1000)의 측면도를 나타낸다. 일반적으로 선단성형압연밀(1000)은 주입지지부(1001)와 선단압연밀(1010) 및 송출지지부(1020)와 같이 3개의 부품유니트로 구성되고, 이 부품유니트는 각각 베이스부(1030)에 의해 지지되며, 이 베이스부(1030)내에서 상기 각 부품유니트는 잠금/해제된 상태로 미끄럼이동가능하게 결합되고, 이러한 미끄럼이동결합으로 인해 길이방향을 따른 주조경로(CP)의 바깥쪽으로 가로지르는 방향으로 이동가능하게 되어 상기 각 부품유니트 또는 모든 부품유니트는 주조라인으로 부터 벗어날 수 있게 된다.
여기서, 상기 주입지지부(1001, 제5(b)도에 도시됨)는 2개의 지지휠(1002,1003)을 갖추고 있고, 이들 지지휠(1002,1003)은 주조된 스틸스트립의 평면에 대해 수직한 축주위로 회전될 수 있도록 저어널 결합됨과 더불어 조절블럭(1004,1005)에 의해 지지되며, 이들 조절블럭(1004,1005)은 다시 순차적으로 조절축(1006)과 나사결합되어 상기 주입지지부(1001)와 미끄럼이동결합되게 된다. 상기 조절블럭(1004,1005)은 연속주조라인의 중심선에 대해 균일하게 이격배치되고, 도시되지 않은 구동수단을 매개로 조절축(1006)을 회전시킴에 따라 상이한 주조스틸폭에 적합하게 및/또는 천천히 밀어넣어 줌으로써 연속주조슬라브의 폭을 좁게 만들어 주는데에 적합하게 지지휠(1002,1003)사이의 이격거리를 조절해 줄 수 있게 된다.
그리고, 상기 지지휠(1002,1003)의 허브(1002A,1003A)와 플랜지(1002B,1003B)는 주조슬라브에 대해 수직되면서 동심원상으로 배치되어, 연속 주조슬라브가 상기 지지휠(1002,1003)과 접촉될때에 그의 선단부가 변동없이 직각으로 형성되게 되고, 상기 허브(1002A,1003A)의 바깥면과 이 허브(1002A,1003A)보다 상대적으로 직경이 큰 상기 플랜지(1002B,1003B)의 안쪽벽에 의해 연속슬라브가 안내되는 안내채널이 형성되게 된다.
그리고, 상기 선단압연밀(1010, 제5(b)도에 도시됨)은 조절블럭(1013,1014)을 매개로 각각 지지되면서 도시되지 않은 구동수단에 의해 구동되는 2쌍의 구동밀로울러(1011A,1011B; 1012A,1012B)를 갖추고 있고, 상기 조절블럭(1013,1014)은 순차적으로 조절축(1015)과 나사결합되면서 베이스부(1016)와 미끄럼이동가능하게 결합되며, 이들 조절블럭(1013,1014)은 연속주조라인의 중심선으로 부터 등간격을 두고 배치되고, 상기 도시되지 않은 구동수단을 매개로 조절축(1015)을 회전시킴에 따라 상이한 연속주조슬라브의 폭에 적합하게 및/또는 천천히 밀어넣어줌으로써 연속주조슬라브의 폭을 좁게 또는 보다 좁게 만들어 주는 데에 적합하게 2쌍의 구동밀로울러(1011A,1011B; 1012A,1012B)사이의 거리를 조절해 줄 수 있게 된다.
또한, 상기 2쌍의 구동밀로울러(1011A,1011B; 1012A,1012B)는 각 조절블럭(1013,1014)내에서 수평방향으로 저어널결합됨과 더불어 각 유니버설조인트(1011C,1011D,1012C,1012D)를 통해 상기 각 구동밀로울러(1011A,1011B,1012A,1012B)에 구동가능하게 부착된 도시되지 않는 구동수단에 의해 회전되고, 상기 2쌍의 구동밀로울러(1011A,1011B; 1012A, 1012B)의 외주면은 스틸슬라브(5)의 선단부형상을 요구되는 형상으로 만들어줄 수 있도록 형상화되어, 주조스트립의 두께가 본 발명에 따른 플래쳐행성압연밀(22)에서 축소될때에 직각을 이루는 선단부의 형상을 스트립선단부에서의 접힘현상이나 기타 다른 문제점을 제거해 줄 수 있는 형상으로 가로지르는 방향으로 변형시켜 주게 된다.
한편, 상기 송출지지부(1020)는 2개의 지지휠(1021,1022)을 갖추고 있고, 이 지지휠(1021,1022)들은 주조스틸의 평면에 수직한 중심축 주위로 회전가능하게 저어널결합됨과 더불어 조절블럭(1023,1024)에 의해 지지되어 있으며, 이들 조절블럭(1023,1024)은 구동축(1026)과 나사결합되면서 베이스부(1025)와 미끄럼이동가능하게 연결되어 있다. 또한 이들 조절블럭(1023,1024)은 연속주조라인의 중심선으로 부터 등간격을 두고 배치되고, 도시되지 않은 구동수단을 매개로 조절축(1026)을 회전시킴에 따라 상이한 연속주조슬라브의 폭에 적합하게 및/또는 천천히 밀어넣어 줌으로써 연속주조슬라브의 폭을 좁게 또는 보다 좁게 만들어 주는데에 적합하게 지지휠(1021,1022)사이의 거리를 조절해 줄 수 있게 된다.
그리고, 상기 지지휠(1021,1022)의 허브(1021A,1022A)와 플랜지(1021B,1022B)는 동심원상으로 배치되고, 이 허브(1021A,1022A)의 외부면과 상기 플랜지(1021B,1022B)의 안쪽벽에 의해 스틸의 선단부를 형성시키는 채널이 형성되어, 슬라브의 선단부형상은 상기 지지휠(1021,1022)과 접촉성형됨에 따라 대체로 균일한 형상으로 만들어지게 된다.
제6도는 상기 선단성형압연밀(1000)에 의해 형성되는 연속주조스틸의 몇가지 바람직한 선단부형상을 도시한 것인바, 여기서 제6(a)도는 연속주조스틸을 가로지르는 방향으로 직각인 선단부를 도시한 것이고(제6도의 평면에 수직한 방향이 주조방향이다), 제6(b)도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선단부형상을 도시한 것이다. 이 바람직한 실시예에 따른 선단부에는 바깥쪽으로 돌출한 반원형의 중앙부가 형성되어 있고, 이 중앙부는 스틸의 두께중심선의 중앙에 형성되어 있지만 이 중앙부의 직경은 스틸(S)의 두께보다 작으며, 이 돌출중앙부의 양측에는 어깨부가 형성되어 있는데, 이 어깨부는 스트립의 상면과 바닥면에 각각 대체로 수직한 상부선단부와 하부선단부를 형성하면서 90°의 각도를 이루고 있다.
제6(c)도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선단부형상을 도시한 것인바, 이 선단부에는 바깥쪽으로 돌출하면서 대체로 반원형을 이루는 단면부가 형성되어 있고, 이 단면부는 스틸의 중심선에 대해 등간격으로 배열된 반원형부와 조합되어 이루어진 형상으로 되어 있는데, 즉 스틸의 중심선에 대해 제1반원형부가 80°의 각도를 이루면서 형성됨과 더불어 이 제1반원형부와 이어서 스틸의 중심선에 대해 120°의 각도를 이루는 제2반원형부가 형성되어 있으며, 또한 이 제2반원형부는 스트립의 상면 및 하면과 이어지게 되어 있다.
상기 제6(c)도에 도시된 선단부의 형상은 스트립의 두께가 최대로 축소될 때에 특히 바람직한 형상인 한편, 제6(d)도는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 선단부형상을 도시한 것인바, 이 선단부에는 바깥쪽으로 돌출한 대체로 3각형상을 이루는 단면부가 형성되어 있고, 이 3각형상의 단면부의 정점은 둥글게 형성되며, 또한 이 정점의 양측은 120° 의 각도를 이루면서 스트립의 상면 및 하면과 각각 이어지게 되어 있다.
제7도는 각 공정단계사이의 거리를 나타내는 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따른 공정의 유통도를 도시한 것이다. 즉 두께가 0.8이고 폭이 1000인 스트립을 제조하기 위한 각 단계에서의 스틸스트립(19)의 두께와 이동속도 및 온도를 나타낸 것인바, 이 실시예에서 상기 플래쳐행성압연밀에 주입되는 시점에서 스틸스트립(19)의 두께는 80이고 0.0583m/sec 또는 3m/min의 속도로 이동된다. 상기 플래쳐행성압연밀로 부터 송출되는 시점에서는 스트립(19)의 두께가 4로 축소되면서 대략 1.17m/sec로 이동되고, 상기 제1압연밀(70)에서 송출되는 시점에서 스틸스트립(19)의 두께는 2.4로 축소되면서 1.9m/sec의 속도로 이동되며, 이어서 상기 제2압연밀(72)에서 송출되는 시점에서 스틸스트립(19)의 두께는 1.45로 축소됨과 더불어 3.23m/sec의 속도로 이동되며, 상기 제3압연밀(74)에서 송출될 경우에 스틸스트립(19)의 두께는 0.94m로 축소됨과 아울러 4.38m/sec의 이동속도를 가지는 한편, 마지막으로 상기 제4스틸스트립(76)에서 송출될 경우에 스틸스트립(19)은 0.8의 두께로 축소되면서 5.85m/sec의 속도로 이송되게 된다.
그리고, 상기 플래쳐행성압연밀(22)과 제1압연밀(70)사이의 거리는 5200이고, 또한 제1압연밀(70)과 제2압연밀(72), 제2압연밀(72)과 제3압연밀(74) 및 제3압연밀(74)과 제4압연밀(76)사이의 거리는 6000이다. 게다가 상기 플래쳐행성압연밀(22)에서 빠져나올때의 스틸스트립(19)의 온도는 1120℃이고, 이 스틸스트립(19)이 이동되어 제1압연밀(70)에 도달될 시점에서는 대략 1065℃로 냉각됨과 더불어 이 냉각된 스틸스트립(19)이 제1압연밀(70)로 부터 송출될 때에는 978℃로 보다 더 냉각되며, 이 냉각된 스틸스트립(19)은 제1유도가열장치(78)에 의해 70℃정도로 가온되어 1048℃의 온도를 갖게 되고, 이 가온된 스틸스트립(19)이 계속해서 제2압연밀(72)로 주입될때의 온도는 1019℃로 재차 냉각됨과 더불어 제2압연밀(72)로 부터 빠져나올때에는 942℃로 더욱더 냉각된다.
또한, 상기 제2압연밀(72)로부터 송출된 스틸스트립(19)은 제2유도가열장치(80)에 의해 70℃정도로 가온되어 대략 1012℃의 온도를 갖게 되고, 이 가온된 스틸스트립(19)이 이송되어 제3압연밀(74)로 부터 빠져나온때에는 930℃까지 재차 냉각된 다음에 계속해서 이송되어 제3유도가열장치(82)로 주입될 시점에서는 909℃의 온도를 갖게 되며, 이 제3유도가열장치(82)에 의해 70℃정도로 가온되어 979℃까지 다시 가열되고, 이 재가열된 스틸스트립(19)이 제4압연밀(76)로 주입될 시점에서는 953℃로 냉각된 후에 제4압연밀(76)을 통과하게 되면 890℃까지 냉각되게 된다.
한편, 상기 제1,2,3유도가열장치(78,80,82)는 제8도에 도시되어 있는바, 이 유도가열장치들은 환형로울러(108)가 구비된 전기인턱터를 갖추고 있고, 스틸스트립(19)은 2쌍의 인덕터 플레이트(100,102)사이를 통과하게 되는데, 이 인덕터 플레이트(100,102)는 대략 1m정도의 길이와 1500kw에서 2000kw정도의 에너지를 발생시킬 수 있는 인턱터코일(104,106)을 구비하고 있으며, 상기 인턱터 플레이트(100,102)사이의 이격거리(112)는 50~75이고, 상기 스틸스트립(19)이 2쌍의 인턱터 플레이트(100,102)사이를 통과할 때에 70~100℃정도까지 가온된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서 이동하는 연속스트립은 플래쳐행성압연밀(22)의 상류에 배치된 예열장치와 선단부재가열장치 및/또는 각 압연밀사이에 배치된 유도가열장치에 의해 가열되고, 기공지된 공정제어장치, 즉 여러가지 컴퓨터제어장치나, 피이드백(feedback), 피이드포워드(feedforward) 및/또는 기타 다른 기공지된 공정제어기술을 사용하여 적절한 온도를 셋팅해 줌으로써 이동하는 연속스트립의 온도를 조절해 줄 수 있을 뿐만아니라 각 예열장치와 재가열장치를 제어하는 공정제어장치를 매개로 가열된 온도로 유지시켜줄 수 있게 되며, 또한 필요에 따라 상기한 예열장치와 재가열장치 및 제어장치를 사용하여 이동하는 스트립의 금속상(像)을 조절하고 변화시켜줄 수 있다.
제9도는 본 발명의 공정단계를 도시한 것인바, 제1단계(114)에서는 상기 서술한 주조장치를 매개로 연속금속슬라브가 형성되고, 이 금속슬라브는 제2단계(116)에서 예열된 다음에 제3단계(118)에서 플래쳐행성압연밀(22)로 공급되는데, 이 경우 플래쳐행성압연밀(22)로 공급되기 직전에 두께는 대략 80정도이다. 이 플래쳐행성압연밀(22)에서 금속슬라브는 4, 6, 16또는 18와 같이 요구되는 두께로 축소되고, 이렇게 금속슬라브의 두께가 축소됨과 아울러 플래쳐행성압연밀(22)로 부터 마지막 압연밀로 주입될때까지의 온도는 대략 1120℃에서 825℃까지 변화되며, 바람직하기로는 함유된 특정스틸의 AC3변태점 이상으로 가열되고, 제4단계(120)에서 스트립은 열간압연밀에 의해 두께가 더욱 더 축소됨과 아울러 제5단계(122)에서는 재가열장치에 의해 70℃~100℃의 온도로 가온된 다음에 제6단계(124)에서 두번째의 압연밀에 의해 두께가 보다 더 축소된다. 이어서 제7단계(126)에서 두번째의 재가열장치에 의해 스트립은 재가열되고 나서 제8단계에서 세번째의 압연밀에 의해 다시 두께가 축소되고, 연이어 제9단계(130)에서 스트립은 다시 세번째의 재가열장치에 의해 재가열된 후에 제10단계(132)에서 네번째의 압연밀에 의해 요구되는 두께로 다시 축소된다.
상기 제4단계(120)와 제6단계(126) 및 제8단계(128)에서 두께축 비율은 10%에서 40%정도이고, 제10단계에서 두께축소비는 앞선 압연밀의 두께축소비에 근거하여 8%~15%정도이며, 이어서 제11단계(134)에서는 추가적인 압연밀을 사용하여 스트립을 편평하게 성형하면서 추가적인 두께축소없이 칫수를 조절해 줄 수도 있는데, 이 제11단계(134)에서는 스트립제품의 표면에 상업적으로 사용될 수 있도록 마무리 작업을 실행해 줄 수도 있고, 마지막으로 제12단계(136)에서는 스틸스트립이 코일형상으로 감겨지면서 소정길이로 절단되어 선적준비를 해주게 된다.
본 발명에 따른 연속스트립의 초기제조공정에는 연속슬라브주조장치를 매개로 슬라브를 연속주조하기 시작하는 단계가 포함되어 있는데, 당해 분야에서 인식된 바와 같이 더미바아나 유사한 장치가 연속주조를 시작하기 위해 사용될 것이고, 최초로 연속주조된 슬라브가 송출테이블로 부터 송출될 때에 더미바아는 주조라인으로 부터 윗방향으로 또는 아랫방향으로 절단되어 제거될 것이며, 연속주조가 계속해서 진행됨에 따라 슬라브의 앞선 선단부는 균등가열로의 상류에 재치된 핀치로울러와 접촉되어 이 핀치로울러를 통해 상기 균등가열로로 공급된다.
상기한 주조과정이 계속해서 진행되면 슬라브의 앞선 선단부는 플래쳐행성압연밀의 구동로울러와 접촉되어 압연밀내부로 이송되고, 상기 플래쳐행성압연밀은 연속주조슬라브의 두께를 요구되는 만큼 축소시켜 공정하류로 가속이동시킴에 따라 연속주조슬라브가 제1열간압연밀로 공급되게 되며, 이어서 각 열간압연밀은 슬라브의 두께를 요구되는 만큼 축소시켜 주게 될 것이고, 이들 열간압연밀사이에 배치된 재가열장치는 주조라인내로 이송되어져 스트립을 재가열시키게 되는데, 선택적으로 수직으로 조절가능한 로울러테이블을 플래쳐행성압연밀 앞에 배치시켜 주조의 시작을 용이하게 하고 연속주조의 시작점 및/또는 끝점에서 슬라브를 들어올려 줄 수도 있으며, 기공지된 토오치절단장치를 사용하여 용융로 내로 재순환되는 금속조각과 함께 슬라브의 주조시작부를 절단하여 제거해 줄 수도 있다.
제10도는 연속주조금속슬라브/스트립의 두께를 축소시키는 본 발명에 따른 플래쳐행성압연밀과 열간압연밀의 연속공정을 도시한 것이다.
제10(a)도는 공정초기단계를 도시한 것으로서 플래쳐행성압연밀과 4개의 4로울러씩 고압연밀중의 2개의 압연밀이 도시되어 있고, 상기 4로울러씩 고압연밀은 개방된 상태로 공정준비를 시작하고 있는 반면에 상기 플래쳐행성압연밀은 이동하는 슬라브의 두께를 축소시킬 수 있도록 조절된 상태와 개방된 상태의 중간상태로 되어 있으며, 이송핀치로울러(2001)가 스틸슬라브의 두께를 80로 부터 64로 축소시켜주고, 이렇게 축소된 스틸슬라브는 플래쳐행성압연밀의 로울러갭 사이로 용이하게 강제 이송될 수 있게 되며, 상기 플래쳐행성압연밀로 부터의 송출두께는 15로 축소되는 바, 이 송출두께는 플래쳐행성압연밀의 로울러갭의 개구정도를 조절해 줌에 따라 변화시켜 줄 수 있다.
상기 스틸스트립이 4로울러씩 고압연밀중에 첫번째의 압연밀(F1)에 도달할 때에 상기 첫번째의 압연밀(F1)은 플래쳐행성압연밀내에서 목적하는 두께축소가 이루어질 때까지 계속해서 로울러갭이 축소조절되고, 제10(b)도에 도시된 바와 같이 플래쳐행성압연밀내에서 로울러캡의 축소조절개시는 첫번째의 4로울러씩 압연밀(F1)에 의해 먼저 이루어지는데, 이 첫번째의 압연밀(F1)은 그의 작업로울러가 이동하는 스틸스트립과 강제접촉됨에 따라 핀치로울러의 기능을 시작하게 되며, 연이은 운전은 단지 각 주조공정에서 일단 실행되기 때문에 첫번째의 압연밀(F1)의 전기모우터는 작업로울러가 급격한 운동변화를 일으키지 않고 연속적이면서도 안정된 구동속도로 회전시켜주는데에 단지 필요하게 되므로, 연속주조스트립과 예열장치로 부터의 열손실이 최소화된다(이와 유사하게 각 압연밀(F2,F3,F4)의 모우터도 작업로울러를 연속적이면서도 안정한 운전속도로 단지 운전시키는 데에 필요하다).
제10(c)도에 있어서는 상기 플래쳐행성압연밀의 로울러갭이 목적하는 만큼 축소조절되어 송출두께가 4정도로 되고, 첫번째의 고압연밀(F1)은 운전축소량에 가깝게 로울러갭이 축소조절되어 그의 송출두께가 2.4로 되는데, 이 축소된 스트립의 앞선 선단부는 도시된 바와 같이 운전상태로 로울러갭이 조절된 두번째의 압연밀(F2)에 이르게 되며, 다시 상기 두번째의 압연밀(F2)은 그의 작업로울러가 이동되는 스틸스트립과 강제접촉됨에 따라 상기 서술한 첫번째의 압연밀(F1)과 동일하게 핀치로울러의 기능을 초기 실행하게 된다.
제10(d)도에서는 상기 두번째의 압연밀(F2)이 운전상태로 조절되어 1.8의 두께로 스트립이 송출되는 것을 도시한 것인바, 이렇게 두께가 축소된 스틸스트립의 앞선 선단부는 도시된 바와 같이 운전상태로 로울러갭이 조절된 세번째의 압연밀(F3)에 도달하게 되고. 다시 상기 세번째의 압연밀(F3)은 그의 작업로울러가 이동되는 스틸스트립과 강제접촉됨에 따라 상기 서술한 두번째의 압연밀(F2)과 같이 핀치로울러의 기능을 초기실행하게 된다.
제10(e)도에서는 상기 세번째의 압연밀(F3)이 운전상태로 그의 로울러갭이 축소조절되어 두께가 0.94로 스틸스트립이 송출되고, 상기 두께축소된 스트립이 앞선 선단부는 도시되지 않았지만 마지막 압연밀(F4)에 이르게 되며 이 압연밀(F4)이 운전상태로 축소될때까지 상기 세번째의 압연밀(F3)이 핀치로울러의 기능을 초기실행하게 되는 한편, 제10(f)도에서는 연이어진 모든 4개의 4로울러씩 압연밀라인과 재활용되기 위해 연속주조장치로 순환되는 절단된 스트립의 앞선 선단부가 도시되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치와 제조공정이 완전하게 연속적으로 운전되기 위해서는 상기 제10도에 도시된 연이어진 공정이 단지 각 주조공정에서 일단 실행되어야 한다.
제11도는 제4도와 유사한 본 발명의 실시예 2에 따른 시스템과 공정을 도시한 것인바, 제11도에서 2개의 차트는 2개의 서로 상이한 연속주조/이송속도에 대한 스트립의 계산된 온도를 나타내고, 최종 스트립 제품의 두께를 0.8로 할 경우에 상부차트는 3.5m/min의 주조속도에 대한 계산된 온도를 나타낸다(양쪽 차트는 플래쳐행성압연밀로 공급되는 연속주조슬라브의 두께가 8이고 폭이 1270일 경우에 근거하여 계산된 것임).
첫번째의 온도계산에서는 압연밀사이에 배치된 전기유도가열장치는 대략 70℃만큼 슬라브를 가온시키는 반면에 두번째의 온도계산에서는 대략 100℃만큼 슬라브를 가온시키도록 조절되어 있다.
본 발명의 여러가지 바람직한 실시예에 따른 열간압연밀은 스틸스트립을 제조하는 데에 당해 분야에서 기공지된 여러가지 기술을 사용하게 되는바, 이러한 기술들에는 스트립의 선단부가 잘못 성형되거나 줄어드는 것을 막아주는 과정에 연속스트립의 크라운형상(제3도에 도시됨)을 조절해주는 작업로울러의 축방향이동과 굽힘기술들이 포함되어 있고, 이러한 기술들은 모두 스틸스트립의 편평성을 최대화시켜줌과 더불어 제품의 최종사용자가 스틸스트립으로 만들어주기 위한 추가적인 단계의 공정이 필요없이 다른 제품생산공정으로 바로 이송시켜 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템에서는 4로울러씩 고압연밀을 사용했지만 열간압연공정에서 요구되는 축소량에 따라 6로울씩 고압연밀이나 혹은 4로울러씩 고압연밀과 6로울러씩 고압연밀을 조합하여 사용하는 것은 본 발명의 범주내에 속하는 것으로 간주한다. 상기한 6로울러씩 고압연밀은 4로울러씩 고압연밀보다 상대적으로 스트립의 두께를 보다 많이 축소시켜 줄 수 있지만, 보다 많은 자본투자가 필요하게 되고, 특히 본 발명의 바람직한 실시예에서는 최소한 2개 혹은 3개의 고압연밀이 주조공정에서 사용되는 모든 4로울러씩 고압연밀이 구비되거나 또는 최소한 3개 혹은 그이상의 4로울러씩 고압연밀과 2개의 6로울러씩 고압연밀, 혹은 하나의 6로울러씩 고압연밀과 최소한 2개의 4로울러씩 고압연밀이 갖춰진다.
본 발명에 따른 공정시스템에 의하면 종래 공정시스템에 비해 자본코스트가 절감될 뿐만아니라 열간압연밀의 운전경비도 저감되고, 종래의 열간압연밀에서는 대략적인 열간압연후에 시이트의 두께를 1.8~2.5로 축소시켜 주기 위해서 최소한 6개의 압연밀이 필요함에 따라 전체적으로 7개의 압연밀이 요구되게 되며, 4로울러씩 압연밀에서 작업로울러의 직경은 요구되는 스트립의 칫수/두께에 의해 조절되며, 종래의 열간압연밀에서는 본 발명에 따른 열간압연밀에서 사용되는 작업로울러의 직경보다 다소 큰 직경을 갖는 작업로울러가 필요하게 된다. 그리고 상기한 본 발명에 따른 작업로울러의 직경은 종래의 냉간압연밀에서 사용되는 작업로울러의 직경과 동일하므로, 종래의 냉간압연밀이 필요하지 않게 될 뿐만아니라 열간압연공정에서 상대적으로 용량이 작고 비용이 저렴한 압연밀을 사용할 수 있게 됨으로써 자본코스트가 절감된다.
또한, 본 발명에 따른 열간압연공정에서는 열간압연밀을 구동시키는 전기모우터의 소비동력이 상대적으로 저감되어져 운전코스트를 감소시킬 수 있게 된다. 게다가, 본 발명에 따른 시스템에서는 주조라인을 연속적으로 길게 운전시켜줄 수 있도록 압연밀이 바람직하게 형상화됨에 따라 종래기술에 따른 장치와 공정에서는 결코 얻어질 수 없는 추가적인 잇점, 즉 열간압연된 얇은 스트립의 물리적특성을 변화시키지 않고 오랜시간동안에 연속운전할 수 있는 잇점이 있고, 바람직한 실시예에 따른 압연밀은 그의 로울러갭사이를 윤활시켜 마찰과 손상을 최소화시켜 줄 수 있으며, 또한 본 발명의 열간압연밀들은 그의 작업로울러가 축방향(주조 및 압연방향을 가로지르는 방향)으로 이동될 수 있도록 만들어져 있고, 게다가 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따른 열간압연밀에서는 이동되는 스트립을 열간압연하는 과정에 주조라인으로 부터 바깥으로 이송시켜 로울러를 교환시켜줄 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 자본코스트와 운전코스트를 절감시켜 줄 수 있는 효과는 열간압연되는 스틸스트립의 두께를 목적하는 두께로 축소시켜 주기 위한 압연밀의 숫자와 사이즈를 절감시켜줄 수 있는 데에 기인하고, 종래기술에 따른 공정에서는 거친 압연밀과 마무리압연밀을 갖춘 압연밀로 폭이 1250이고, 두께가 2.5되도록 축소시켜주기 위해 대략 40,000kw의 동력이 요구된다.
그런데, 각 압연밀에서 상당한 동력이 필요한 이유는 모든 공지된 열간압연밀이 일괄 운전되기 때문이므로 안정된 상태로 운전될 수 없고, 압연밀에 의해 두께축소된 각 분리된 슬라브에 대해 압연운전/순차가속운전의 연속/중단이 반드시 필요하게 되므로 압연밀을 구동시키는 전기모우터가 매우 낮은 저효율로 구동되거나 과부하로 운전되는 문제점이 있으며, 압연밀들이 정상운전상태로 조절될 때에 주조장치와 가장 인접한 압연밀이 먼저 조절되면서 순차적으로 공정의 하류방향으로 각 압연밀들이 조절된다. 압연밀들이 조절됨에 따라 압연밀들은 스트립이 후미선단부로 부터 헤드 혹은 앞선 선단부까지의 온도강하와 길이때문에 순간적으로 가속운전되고, 상기 후미선단부는 가장 많이 냉각되어 마지막으로 압연될 것인바, 왜냐하면 압연밀이 스트립에 추가적으로 열을 가해주지 않기 때문에 스트립의 후미선단부는 압연과정을 통해 계속적으로 냉각되어, 로울러의 열균열을 방지하고 급격한 운동변화를 실행할 필요가 있기 때문에 요구가 있을때마다 가장 높은 처리속도가 필요하게 되는데, 이것은 열간압연해 줄 수 없을 정도로 스트립이 온도강하되기 이전에 스트립을 연속적으로 가속시켜주기 위한 높은 속도를 갖도록 각 압연밀은 항상 충분한 동력을 가져야만 한다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점은 본 발명에서 열간압연밀사이에 재가열장치를 배치시켜 열간압연밀과 조합사용함으로써 해소되는 바, 상기 재가열장치와 충분한 연속운전으로 인해 상기의 온도강하문제점이 해소되기 때문에 열간압연밀부를 가속운전시켜 줄 필요가 없게 되고, 충분한 연속운전에 의해 열간압연밀부를 순차적 운전/조절/급격한 운동변화를 일으켜줄 필요가 명백하게 없게 되어 분리된 슬라브의 사용이 필요없으며, 그 결과 본 발명에 따른 공정과 장치는 각 압연밀이 일정한 회전수와 소비동력을 사용함에 따라 압연밀의 전기구동모우터의 전기동력과 스케일링은 보다 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따른 플래쳐행성압연밀과 4개의 4로울러씩 압연밀에 있어서, 0.8의 두께와 1250의 폭을 가진 스트립을 만드는 데에는 전체적으로 20,000Kw의 동력이 요구되므로, 종래에 40,000Kw의 동력소비에 비해 20,000kw의 자본코스트를 절감시킬 수 있고, 또한 운전경비에 있어서도 상당하게 저감시킬 수 있을 뿐만아니라 냉간압연밀이 필요없게 됨에 따라 설비와 운전경비의 양측에서 절감시킬 수 있게 된다.
상기 서술한 바와 같이 본 발명에서는 연속주조된 스틸슬라브를 이용하여 제품제조공장으로 바로 직송할 수 있을 정도로 최소한으로 충분하게 얇게 편평한 스틸을 열간압연하는 신규한 시스템과 공정을 서술하였는바, 이러한 신규시스템은 플래쳐행성압연밀과, 이 압연밀로 부터 스트림을 받아 두께를 추가적으로 축소시키는 다수개의 압연밀 및, 이 압연밀들 사이에 배치되어 압연밀에 의해 열간압연이 충분하게 이루어질 수 있도록 스트립을 재가열시켜주는 유도가열장치를 갖추고 있다.
여기서, 상기 플래쳐행성압연밀은 연속슬라브의 두께를 80에서 거의 4로 축소시키고, 이 플래쳐행성압연밀 다음에 배치된 압연밀들은 플래쳐행성압연밀로 부터 송출된 스트립의 두께를 최소한 거의 50%씩 축소시켜, 최종적으로 연속스트립의 두께가 1.8보다 작게 가장 바람직하기로는 1나 또는 그 보다 작게, 최적으로는 0.7∼0.8정도로 감소되고, 인접한 압연밀들 사이에 배치된 유도가열장치는 스틸스트립이 2차로 그의 두께가 감소될 수 있는 충분한 정도의 온도로 유지될 수 있도록 스틸스트립을 가열해 주며, 최소한 3개의 압연밀이 목적하는 두께로 감소시키기 위해 사용되지만 필요에 따라 그 이상의 압연밀이 사용될 수도 있고, 스트립의 최종두께는 0.7~0.8로 축소될 것이며, 각 압연밀들은 앞선 압연밀들로 부터 송출된 스트립의 두께를 10% 내지 40%정도까지 축소시켜 준다.
본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세히 서술했지만, 이는 본 발명을 특별한 형태로 설정하여 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 의도는 아니었으며, 하기 후술하는 청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범주내에 포함될 수 있는 변형과 수정을 망라하기 위해 서술한 것이다.

Claims (25)

  1. 제품제조공장에서 충분하게 바로 사용될 수 있는 얇은 두께를 갖도록 편평하게 열간압연된 스틸이나 철금속을 제조하기 위해, 연속주조된 스틸 또는 철금속의 연속슬라브(19)를 행성압연밀(22, 118)로 이송시켜 두께가 1차로 축소된 연속 핫스트립을 만들기 위해 두께를 1차적으로 축소시키는 단계와, 이 행성압연밀(22, 118)에 의해 두께가 축소된 상기 연속 핫스트립을 공급받아 다수개의 압연밀(millstand)에 의해 1.8이하의 평균두께를 갖도록 최소한 50%이상으로 연속 핫스트립의 두께를 2차적으로 감소시키는 단계로 이루어진 연속성형공정에 있어서, 상기 두께 축소단계에서 행성압연밀(22, 118)은 플래쳐 행성압연밀(Platzer planetary mill)을 사용하고, 연속 스트립시트를 2차적으로 두께를 축소시키기에 충분한 작업온도로 유지하기 위해 재가열수단(78, 80, 82, 122, 126, 130)에 의해 각각의 인접한 압연밀 사이에서 연속 핫스트립을 재가열하는 단계를 포함하되, 상기 플래쳐 행성압연밀의 출구에서 최후 압연밀의 입구까지의 스틸의 상기 작업온도는 l120℃에서 AC3 변태점 사이에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2차의 두께축소단계에서 상기 플래쳐행성압연밀(22)에 의해 1차적으로 두께가 축소된 연속스트립(19)을 순차적으로 공급받아 2차적으로 두께를 축소시켜주기 위해 최소한 3개이상의 압연밀이 배치된 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  3. 제1항 내지 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연밀이 4단식 압연밀(70,72,74,76)로 이루어진 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  4. 제1항 내지 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 플래쳐 행성압연밀(22)에 연속주조된 스틸슬라브를 2.5m/min∼3.5m/min의 속도로 공급해 주는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 최종두께가 1이하가 되도록 축소시키는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 최종두께가 0.8가 되도록 축소시키는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  7. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 압연밀에 의한 연속스트립(19)의 두께축소비가 10%∼40%사이인 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  8. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 두께를 2차적으로 감소시켜 완성시킨 다음에 선적을 위해 완성된 스트립을 코일형상으로 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  9. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 두께를 2차적으로 감소시킨 다음에 표면처리하여 소정의 길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  10. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속슬라브를 상기 플래쳐 행성압연밀(22)로 공급하기 전에 예열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  11. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 플래쳐 행성압연밀(22)에 공급하기 전의 연속주조된 연속슬라브의 최대 두께를 70∼90사이로 하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  12. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연밀(70, 72, 74, 76)들 사이에 배치된 재가열수단은 전기유도가열장치(78, 80, 82)를 사용하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  13. 제1항, 제2항 및 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 플래쳐 행성압연밀(22)이 하나 이상의 고정된 지지빔(54)을 갖추고서, 이 지지빔(54)과 행성형상으로 배치된 작업로울러에 의해 연속 핫스트립의 형상을 성형 및 조절하는 것을 특징으로 하는 얇고 편평한 스틸스트립을 열간압연하는 연속성형공정.
  14. 제품제조공장에서 바로 사용될 수 있을 정도로 충분하게 얇은 두께를 갖도록 편평하게 열간압연된 스틸이나 철금속을 제조하기 위해, 연속주조된 스틸 또는 철금속의 연속슬라브(19)를 공급받아로 두께가 1차로 축소된 연속 핫스트립을 만들기 위해 두께를 1차적으로 축소시키는 행성압연밀(22)과, 이 행성압연밀(22)에 의해 두께가 축소된 상기 연속 핫스트립을 공급받아 1.8이하의 평균두께를 갖도록 최소한 50%이상으로 연속 핫스트립의 두께를 2차적으로 감소시키는 다수개의 압연밀(millstand)로 이루어진 연속성형 시스템에 있어서, 상기 행성압연밀(22, 118)은 플래쳐 행성압연밀(Platzer planetary mill)로 되어 있고, 연속 스트립시트를 2차적으로 두께를 축소시키기에 충분한 작업온도로 유지하기 위하여 각각의 인접한 압연밀 사이에서 연속 핫스트립을 재가열하는 재가열수단(78, 80, 82, 122, 126, 130)이 구비되어 있되, 상기 플래쳐 행성압연밀의 출구에서 최후 압연밀의 입구까지의 스틸의 상기 작업온도는 1120℃에서 AC3 변태점 사이에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 압연밀은 최소한 3개 이상의 압연밀(millstand)로 되어 연속스트립(19)의 두께를 2차적으로 감소시켜주기 위해 사용된 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 압연밀(70, 72, 74, 76)이 4단식 압연밀로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 플래쳐 행성압연밀(22)로의 연속주조된 스틸슬라브의 공급속도는 2.5m/min∼3.5m/min인 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 최종두께가 1이하로 축소되는 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 압연밀은 최종두께가 0.8정도인 연속스트립(19)을 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  20. 제14항, 제15항 및 제19항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 압연밀에 의한 연속스트립(19)의 두께축소비가 10%∼40%인 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  21. 제14항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 두께가 2차적으로 축소되어 완성된 스트립을 선적을 위해 코일형상으로 감는 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  22. 제14항에 있어서, 상기 연속스트립(19)의 표면을 처리하는 표면처리수단과 완성된 스트립을 소정길이로 절단하는 절단수단이 구비된 것을 특징으로 하는 연속 슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  23. 제14항에 있어서, 상기 연속슬라브가 플래쳐 행성압연밀(22)로 공급되기 전에 예열시켜주는 예열수단이 구비된 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  24. 제14항에있어서, 상기 압연밀(70, 72, 74, 76)들 사이에 배치된 상기 재가열수단은 전기유도가열장치(78, 80, 82)로 된 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
  25. 제14항에 있어서, 상기 플래쳐 행성압연밀(22)은 하나 이상의 고정된 지지빔(54)을 구비하고, 이 지지빔(54)과 행성형상으로 배치된 작업로울러에 의해 연속스트립(19)의 형상이 성형 및 조절되도록 된 것을 특징으로 하는 연속슬라브를 얇고 편평하게 연속압연하는 시스템.
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