KR100266827B1 - 얇은 슬래브의 고속 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속주조 인풋 스톡 스트립으로부터 열간 압연 스틸 스트립을 일련의 과정으로 통해 제조하기 위한 장치에 관한 것으로서, 주조 레벨 및 주조 유출구 사이의 요면을 가지는 진동하는 연속주형 및/또는 요면 및/또는 상기 슬래브를 유도하고 중심을 맞추기 위한 협면 영역의 연속주조대 내의 센터링 및 가이드 부재들을 가지는 주조 가이드를 사용하여 주조속도가 4∼8 m/min, 응고두께가 90∼125 ㎜인 연속주조 및 압연 유닛을 가지는 연속주조장치를 특징으로 한다. 냉각 또는 단열 섹션은 연속주조장치 및 상기 연속주조 인풋 스톡 스트립을 위한 균열로 사이에 구현되며, 길이가 대략 45 m, 폭이 5 내지 20 m인 횡전달로는 상기 연속주조장치 다음에 상기 분괴 압연기 앞에 배열된다.
Description
이와 같은 장치는 아직 공개되지 않은 DE 195 12 953.9에 설명되어 있다.
얇은 슬래브로부터 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 장치 중 지금까지 시장에 알려진 장치들은 대략 2∼2.5 mio. tpa의 계정-열간 압연기의 균형-용량 및 이로 인한 생산성의 극대화를 실현하기 위해서는 최소한 두 개의 연속주조장치를 나타내어야 하며, 나타냈어야만 했다.
상기 연속주조장치들은 5 내지 6 m/min의 주조속도로 매우 안정성 있게 작동될 수 있고, 두께에 있어서는 50∼80 ㎜의 주조 레벨에 60 내지 43 ㎜의 응고두께를 나타낸다.
다른 한편으로, 예를 들어 1600×200 ㎜ 규격의 종래 연속주조장치들은 최대 2 m/min으로 주조된다. 그러나 실제로 주조할 때 평균 주조속도는 1.6 내지 1.8 m/min으로 두드러지게 나타난다. 왜냐하면 주조속도가 비교적 빠를 경우에는 파손될 우려로 인해 상기 주조 안전성이 위태롭기 때문이다.
본 발명은 일련의 과정을 통해 연속주조 인풋 스톡 스트립(band of continuous-casting in-put stock)으로부터 열간 압연 스틸 스트립을 제조하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치에서 상기 응고된 연속주조 인풋 스톡 스트립은 빌렛 전단기를 이용하여 초기 스트립길이로 재단되고, 균열로(soaking furnace)내에서 균일한 압연온도로 전환되어 표면의 스케일(scale)이 제거된 후, 최소한 두 개의 패스를 가지는 분괴 압연기(blooming mill)로 장착되는 제 1압연기에서 일차 압연되고, 다듬질 압연기(finishing mill) 앞에 배열된 와인딩(winding) 및 언와인딩(unwinding) 스테이션 내에서 중간 저장된 후 다듬질 압연기의 앞에 배열된 스케일 제거부를 거쳐 완성 스트립두께로 마무리 압연되도록 동급된다.
제1도는 본 발명에 의한 일련의 과정의 도면.
제2도는 다양한 두께의 슬래브가 상기 연속주조장치와 노의 입구 사이에서의 체류시간의 표.
본 발명의 목적은, 연속주조단계 및 압연단계로 이루어지며, 최소의 투자비용으로 최대의 생산성을 내고, 동시에 최소의 개조비용으로 1 ㎜까지의 스트립두께를 보장하기 위한 동종의 장치를 발명해내는 데 있다.
이는 감지될 수 있는 열이 외부로부터 공급될 필요가 없으며 단지 최소의 투여만을 필요로 하는 일련의 과정이 보장될 때 최소의 압연비용을 들임으로써 달성된다. 본 발명의 목적은 이어지는 장치의 특징들을 조합함으로써 놀랍게도 해결될 수 있었다:
주조 레벨 및 주조 유출구 사이에 요면(concavity)을 가지는, 유압식으로 구동하는 진동 연속주형(continuous-casting mould) 및/또는, 요면 및/또는 센터링 및 유도 부재들을 가지는 주조 가이드를 상기 슬래브의 유도 및 중심 맞추기 위한 이것들의 협면부(狹面部) 영역의 상기 연속주조대 내에서 사용하여 주조속도가 4∼8 m/min, 응고두께가 90∼125 ㎜인 연속주조 인풋 스톡 스트립을 제조하기 위한 주조압연기를 가지는 연속주조장치.
연속주조장치 및 연속주조 인풋 스톡 스트립을 위한 균열로 사이에 구현되는 냉각 또는 단열 섹션 및 상기 연속주조장치 다음에 배열되고 상기 분괴 압연기 앞에 배열되는 길이가 대략 45 m, 폭이 대략 5∼20 m인 횡전달로(crossover furnace).
본 발명에 적합한 형태들은 종속항들에 개시되어 있다.
본 발명은 독립항의 특징들을 조합함으로써 - 최소의 압연비용 및 1.0 내지 0.8 ㎜의 열간 압연 스트립두께를 동시에 보장하는 경우에 - 단지 하나의 연속주조장치를 가지고도 2∼2.5 mio tpa의 용량을 가지는 압연기를 충분히 활용할 수 있게 한다.
이밖에도 본 발명에서는 충분한 열량을 가지는 상기 슬래브가 상기 균열로(횡전달로) 안으로 장입될 수 있다는 점이 뛰어나다. 상기 노는 상기 슬래브의 온도를 균일하게 하는 기능을 담당하며, 필요할 경우에만 연속주조단계 및 압연단계 사이의 상기 슬래브를 완충하는 기능을 한다.
상기 노 안에서의 상기 슬래브들의 완충작용(체류시간)은 제조장애의 이유 또는 작동기술상의 이유로 불가피해질 수 있으며 그리고/또는 상기 내부구조(예를 들어 결정화)에 영향을 미칠 수 있다.
상기 노는 그 다음에는 에너지와 관계없이 작동된다. 상기 노에는 방사열(예를 들어 0.5 KW/m2)로 손실되는 에너지만이 공급될 수 있다. 상기 에너지는 노 뿐만 아니라 압연하는 데 필요한 량보다 더 많은 슬래브-열량을 통해 공급될 수 있으며, 나중에는 예를 들어 상기 노가 냉각유닛의 형태로도 작용한다.
원하는 에너지량을 가지는 슬래브를 상기 노 안으로 장입하여 상기 노가 단지 균열로로만 작동하게 하기 위해서는, 냉각 가능성 또는 절연 가능성이 연속주조장치 및 노 입구 사이에서 고려되어야 한다. 상기 슬래브의 열량에 미치는 영향은 분무냉각 및/또는 제어된 채로 덮일 수 있는 롤러 테이블 또는 중간 범퍼에 의해 실현될 수 있다.
상기 슬래브가 중간 와인딩을 거친 후 네 개 또는 다섯 개의 하우징으로 이루어진 다듬질 압연기에서 최소한 0.8∼1.0 ㎜의 열간 압연 스트립으로 마무리 압연되기 위해, 상기 노로부터 유출된 후 두 개의 패스를 가지는 탠덤(tandem)-분괴압연기 또는 세 개의 패스를 가지는 일체형 하우징으로 이루어진 가역-분괴 압연기에서 25∼10㎜로 압연된다.
상기한 문제점을 해결함으로써 작동시 안정성이 높아진다. 왜냐하면 상기 빌렛이 상기 주형 안에서 예를 들어 두께가 50 ㎜인 얇은 슬래브와 관련해서 볼 때 슬래그의 생성 가능성이 두 배 내지 여섯 배 더 높기 때문이다. 상기 슬래그의 생성 가능으로 인해 빌렛셸(billet shell) 뿐만 아니라 주형판의 역관통 및 열부하가 이에 상응하게 상대적으로 줄어들게 된다.
상기 주형의 광면들 및/또는 주조 가이드의 요면 형성으로 인해, 그리고/또는 상기 슬래브의 유도 및 중심을 맞추게 하는 협면을 가지는 부재들로 인해, 특히 상기 주형의 영역에서 4∼8 m/min의 빠른 속도로 주조 안정성을 보장하는 상기 빌렛의 직선진행이 허용된다.
이밖에도 설명한 본 발명은 상기 빌렛셸 및 상기 주형벽 사이에 비교적 두꺼운 슬래그 필름(slag flim)을 형성하는 장점을 가지며, 상기 슬래그 필름의 형성은 균열에 민감한 철강제품을 비교적 용이하게 주조할 수 있게 한다.
본 발명의 실시예는 도면에서 개략적으로 나타나 있고, 이하에서 설명된다.
도 1에서는 이어지는 것과 같이 다음사항들이 표시되어 있다.
1 : 연속주형 2 : 텅 하우징(tongue housing)
3 : 응고하는 빌렛의 액상말단 4 : 횡 전단기
5 : 냉각섹션 5a : 롤러 테이블 커버
6 : 균열로 7 : 스케일 제거부
8 : 2단 분괴 압연기 9 : 2단 분괴 압연기
10 : 와인딩 스테이션 11 : 언와인딩 스테이션
12 : 스케일 제거부 13 : 다듬질 압연기
14 : 유출 롤러 테이블 15 : 와인딩업 보빈(winding-up bobbin)
16 : 가역 압연기 17 : 스케일 제거부
하나의 연소주조장치만으로 2∼2.5 mio tpa의 필요한 연용량(annual capacity)을 나타내고 있다. 상기 연속주조장치에서는 140∼90 ㎜ m/min의 두께 및 30 내지 3 ㎜의 광면 마다 나타나는 요면, 상기 빌렛두께를 최소한 90 ㎜로 감소시키기 위한 텅 하우징(2) 및/또는 주조 가이드의 가운데가 오목한 롤러 섹션 및/또는 양쪽의 부재들을 이용하는 주조 가이드 및 센터링부, 90∼125 ㎜의 응고 두께를 가지는 연속주형(1)이 뛰어나다.
상기 연속주조장치(1)는 언급될 만한 주조장애 없이 4∼8 m/min의 주조속도로 작동될 수 있다. 상기 주조장치로부터 유출된 빌렛 S는 추후의 필수 압연과정에서 필요한 열량이 제어된 후 범퍼의 기능을 할 수 있는 상기 온도균열로(6) 안으로 유입될 수 있다. 상기 온도균열로(6)의 길이가 최대 45 m 정도로, 이 경우 최대 25 ㎏/㎜ 정도의 특별 스트립무게가 발생된다는 것이 측정되었다. 온도균열 후 상기 슬래브 B는 빌렛 두께가 90 ㎜ 미만일 경우에는 상기 탠덤-분괴 압연기(8, 9) 안으로 유입되거나 다른 "레이아웃(layout)"에서 빌렛 두께가 125 ㎜ 미만일 경우에는 상기 가역 분괴 압연기(16) 안으로 유입된다. 두 가지 경우에서 상기 슬래브 B는 15 ㎜의 두께로 중간 압연된다. 상기 중간과정의 두께는 두 개의 패스를 가지는 탠덤-분괴 압연기(8, 9) 또는 세 개의 패스를 가지는 일체형 가역 분괴 압연기(16)를 통해 형성된다.
상기 분괴 압연기(16)(8, 9)를 거친 후, 예를 들어 15 ㎜의 상기 제조된 중간단계의 스트립 Z는 중간 압연되어, 스케일 제거부(12)가 바로 다음에 배열되는 네 개 내지 다섯 개의 하우징으로 된 다듬질 압연기(13)으로 공급된다. 여기에서 상기 중간단계의 스트립은 예를 들어 0.8 m/sec의 유입속도로 상기 다듬질 압연기의 제 1하우징 안으로 유입되고, 이로 인해 스케일이 새로이 형성되는 것을 방지하며, 상기 다듬질 압연기(13)의 제 5하우징으로부터 1 ㎜의 두께 및 12 m/sec의 유출속도로 유출된다. 상기 스트립은 최소한 100 ㎜의 롤러 간격을 가지는 차단 유출 롤러 테이블(14) 위에서 경우에 따라서는 스트립 냉각작용을 거치고, 대략 650 ℃로 상기 와인딩업 보빈(15)에 의해 감긴다.
상기 유출 롤러 테이블(14)에서 뛰어난 점은 상기 얇은 스트립들을 원활하게 유도하고 상기 스트립의 절삭을 방지하기 위한 특히 작은 롤러 및 이로 인한 롤러의 간격이다. 또한 이와 다르게 마지막 다듬질 하우징(5∼15 ㎜) 바로 뒤에 보빈이 위치할 수도 있다.
이렇게 제조된 얇은 열간 압연 스트립들이 시장에 나와 있는 상기 냉간 압연 스트립 대부분을 대체할 수 있으며, 이로 인해 일반 과정에 비해 비용 및 에너지면에서 뛰어난 장점을 나타낼 수 있다.
도 2는 표를 통해 상기 연속주조장치(1, 2) 및 상기 균열로(6) 안으로의 유입 사이의 다양한 두께를 가지는 상기 슬래브 B의 체류시간을 나타낸다. 상기 체류시간은 상기 슬래브 B가 상기 균열로(6) 안으로 유입될 경우 방사를 통하여 압연 단계를 위해 필요한 열량을 나타내는 데 필수적이다.
최대 체류시간은 예를 들어 연속주조속도가 4 m/min으로 느릴 경우 수냉각 섹션(5)에 의해서도 단축될 수 있거나 롤러 테이블에 의해 연장될 수도 있다.
열간 압연 스트립을 제조하는 데 있어서 본 발명은
● 단일 고속-연속주조장치 하나에 의한 투여량이 최소이고, 상기 고속-연속주조장치의 용량과 상기 압연기의 용량이 동일하며, 이로 인해
● 변환비용이 최소이고
● 에너지소모가 적으며 전체 개조비용이 적게 들기 때문에 냉간 압연 스트립-제조영역의 부분들을 동시에 대체하는 가장 얇은 스트립두께 조절이 가능하다는 장점들이 있다.
이밖에도 상기 연속주조장치의 개념은 빠른 주조속도에서도 포정(包晶) 스틸들(0.08 내지 0.15 ％ Gew.C)을 균열 없이 주조할 수 있게 한다. 실험을 통해서, 예를 들어 최대 열관통이 1.9 MW/㎡일 경우에 상기 주형 내에서 길이에 어떠한 균열도 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 후술하는 기준 조건들을 갖춘 장치에는 상기 주형 안에서 길이에 대한 어떠한 균열도 발생하지 않는다.
A 상기 주형 안에서의 빌렛두께 100 ㎜
최대 주조속도 6 m/min
대략 300 t/h 또는 2.1 Mio tpa
주형두께=응고두께
또는
B 상기 주형 안에서의 빌렛두께 75 ㎜
최대 주조속도 4.5 m/min
대략 150 t/h 또는 1.05 Mio tpa
주형두께=응고두께
또는
C 상기 주형 안에서의 빌렛두께 50 ㎜
최대 주조속도 2.7 m/min
대략 50 t/h 또는 0.35 Mio tpa
주형두께=응고두께.
상기 주조용량 때문에 상기 장치 A 및 B 만이 대체로 언급된다. 장치 A의 경우에는 다듬질 압연기를 충분히 활용하려면 대략 2.5 Mio tpa를 가지는 장치 하나면 충분하고, B의 경우에는 상기 다듬질 압연기를 충분히 활용하려면 두 개의 장치가 필수적이다.
앞에 언급된 열관통이 1.9 MW/㎡를 초과하지 않으면, 550°K 또는 227℃의 상관 동판(銅板)의 중간 표면온도 및 대략 770 용융체 또는 시간의 최대 보존성을 기대할 수 있다.
구별되는 장치 개념들의 가능성을 종합하여, 19 MW/㎡의 열관통 이하에서 포정 스틸의 균열 없는 주조가 가능하다는 것을 기초로 하면, 100 내지 75 ㎜의 얇은 슬래브두께가 6 내지 4.5 m/min까지의 속도로 포정 스틸의 얇은 슬래브의 길이에 균열 없는 주조를 가능하게 한다.
Claims (4)
- 빌렛 전단기를 이용하여 응고된 연속주조 인풋 스톡 스트립을 초기 스트립길이로 재단하고, 균열로 안에서 압연온도로 전환되어 상기 표면의 스케일이 제거된 후, 최소한 두 개의 패스를 가지는 분괴 압연기로 장착된 제 1압연기 안에서 초기 압연되고, 다듬질 압연기 앞에 배열된 와인딩 및 언와인딩 스테이션 내에서 중간 저장된 후 상기 다듬질 압연기의 앞에 배열된 스케일 제거부를 거쳐 완성 스트립두께로 마무리 압연되도록 공급되는, 일련의 과정을 통해 연속주조 인풋 스톡 스트립으로부터 열간 압연 스틸 스트립을 제조하기 위한 장치에 있어서, 주조 레벨 및 주조 유출구 사이의 요면을 가지는 진동 연속주형(1), 및/또는 요면 및/또는 센터링 및 유도 부재들을 가지는 주조 가이드를 상기 슬래브의 유도 및 중심 맞추기 위한 이것들의 협면부 영역의 상기 연속주조대 내에서 사용하여, 주조속도가 4∼8 m/min, 응고두께가 90∼125 ㎜인 연속주조 인풋 스톡 스트립을 제조하기 위한 주조압연기(2), 및/또는 요면 및/또는 상기 슬래브(B)를 유도하고 중심을 맞추기 위한 협면 영역의 주조 유도 하우징(2) 안의 센터링 부재들 및 유도부재들을 가지는 주조 가이드를 가지는 연속주조장치; 연속주조장치(1, 2) 및 균열로(6) 사이에 설치되는 밴드형 인풋 스톡(S)을 위한 냉각 또는 단열 섹션(5, 5a); 및 횡 전단기(4) 다음에 배열되고 상기 분괴 압연기(8, 9, 16) 앞에 배열되는 길이가 대략 45 m, 폭이 5 내지 20 m인 균열로(6)를 특징으로 하는 연속주조 인풋 스톡 스트립으로부터 열간 압연 스틸 스트립을 제조하기 위한 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 연속주형(1)은 140 내지 90 ㎜의 광면들 사이의 간격 및 주조 레벨 및 30 내지 3 ㎜의 주조 유출구 사이의 광면마다 요면(concavity)을 나타내고, 상기 연속주조 인풋 스톡 스트립(S)은 마지막 텅 세그먼트(2)에서 최소한 90 ㎜로 줄어들 수 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 인풋 스톡 스트립으로부터 열간 압연 스틸 스트립을 제조하기 위한 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분괴 압연기는 초기 스트립두께 또는 슬래브두께가 90 ㎜이하일 경우 두 개의 하우징으로 된 탠덤-분괴 압연기(8, 9)로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속주조 인풋 스톡 스트립으로부터 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분괴 압연기가 상기 초기 스트립 두께가 125 ㎜ 이하일 경우 가역 분괴 압연기(16)로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속주조 인풋 스톡 스트립으로부터 열간 압연 스트립을 제조하기 위한 장치.
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