KR100332173B1 - 시트바의큰단위중량열간압연방법및그압연설비 - Google Patents

시트바의큰단위중량열간압연방법및그압연설비 Download PDF

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Abstract

시트바 캐스터에 의해서 연속 주조한 20㎜∼50㎜ 두께의 시트바를 그대로 제 1 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 업 엔드 상태로 권취하여 업 엔드 시트바 코일로 한 후, 해당 업 엔드 시트바 코일을 되감기하여 제 2 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 마무리 압연을 실시한 후, 열간 코일에 권취한다. 종래의 슬래브 주조-고압 압연 방법에 비해 제품 품질, 제품 수율 및 생산 능률을 향상시킬 수 있으며 또한 건설 비용이나 설비 유지 비용 등의 설비비를 절감시킬 수 있다는 점에서 유리하다.

Description

시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비{HEAVY UNIT WEIGHT HOT ROLLING METHOD FOR SHEET BARS, AND STEEL MILL EQUIPMENT THEREFOR}
종래에 열간 스트립(hot strip)은, 연속 주조 또는 조괴-분괴법((造塊-分塊法)에 의해서 만들어진 슬래브(slab)를 가열로에서 재가열한 후, 기본적인 열간 압연(coarsely hot-rolling) 및 이에 계속하여 마무리 압연(finish hot-rolling)을 실시하여 제조되는 것이 일반적이었다. 그러나, 상기 제조 방법에서는 슬래브의 재가열이 필요하기 때문에 연료원 단위가 커지는 불이익이 있다. 또한, 슬래브 야드(slab yard)나 가열로 등 모든 곳에서 반드시 대기되기 때문에, 큰 단위 중량의 긴 슬래브는 취급이나 설비의 정비면에서 문제가 있다. 또한, 큰 단위 중량인 채로는 압연이 어렵기 때문에 10톤 내지 30톤 정도의 슬래브를 단위로 하여 압연이 실행되었다.
그러나, 이러한 압연에서는 코일마다 선단부 및 후단부에 비정상부가 발생되기 때문에 제품의 품질 및 수율의 문제점이 미해결 상태로 남아 있다.
상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 주조에서 열간 압연까지를 완전히 연속하여 실행하는 완전 연속 압연법이 제안되었다.
이러한 완전 연속 압연은, 이하에 기술하는 바와 같은 이점이 고려된다.
(1) 연속 주조기로부터 직접적으로 압연 성형되고 재가열의 필요가 없기 때문에, 연료원 단위가 향상된다.
(2) 비연속 압연에 있어서는, 각 압연재를 각각 기본적인 압연기 그룹, 마무리 압연기 그룹의 상하 양쪽 롤 사이에 원활하게 물릴(bit) 필요가 있기 때문에, 각 압연재의 선단부 형상 및 판 두께 등을 조정하지 않으면 안되지만, 완전 연속 압연의 경우에는 그럴 필요가 전혀 없다.
(3) 비연속 압연에 있어서는, 각 압연재의 선단부 및 후단부의 온도가 저하하기 때문에, 성형된 제품의 재질이 불균일하게 되는 문제점이 있지만, 완전 연속 압연에서는 이러한 문제점이 발생하지 않는다.
(4) 비연속 압연에 있어서는, 선행하는 압연재와 후속하는 압연재의 사이에, 압연 작업이 되지 않는 시간적 및 기계적 공간이 발생하기 때문에, 고가인 압연 설비의 유효 이용도가 낮게 될 뿐만 아니라 생산성도 저하된다. 반면, 완전 연속 압연에서는 이러한 불이익이 발생되지 않는다.
(5) 비연속 압연에 있어서는, 각 압연재의 선단부를 각각 기본적인 압연기 그룹 및 마무리 압연기 그룹에 물리게 할 때에 충격이 발생하기 때문에 이 충격에견딜 수 있도록 압연 설비의 강도 설계를 할 필요가 있었지만, 완전 연속 압연에서는 상기 선단부의 물림이 적기 때문에 압연 설비의 강도 설계상 유리하다.
상술한 바와 같이, 완전 연속 압연은 종래부터의 비연속 압연에 있어서의 문제를 유리하게 해소할 수 있지만, 현시점에서는 압연기의 능력에 비해서, 한 대당 연속 주조기의 주조 능력이 특히 뒤떨어지기 때문에 대규모의 프로세스로 할 수 없었다.
그런데, 현재의 열간 스트립의 제조 프로세스를 고려해 보면 하기의 점이 주목된다.
즉, 제강(製鋼)은 컨버터(converter) 또는 전기로의 용량에 의해 결정되는 배치 조업(batch operation)에 의해 1차지(50톤 내지 300톤)마다 만들어지고, 또한 열간 스트립의 정렬 구성을 보면, 동일 폭, 동일 두께의 로트(lots)는 평균적으로 50톤 내지 100톤 단위인 것이 많다.
따라서, 적어도 1차지 단위의 연속 압연이 가능해지면 가령 비연속 압연이더라도 완전 연속 압연과 동등한 효과를 기대할 수 있다.
상기에 근거하여, 발명자들은 우선 일본 특허 공개 제 84-92103 호 공보에서, 압연 공정을 전단계 공정과 후단계 공정으로 나누어, 전단계에는 후단계의 압연 장치의 처리 능력에 대응하여 고압하 압연이 가능한 압연 장치를 복수기 배치함과 동시에, 전단계에서 세워진 상태(up-end state)로 권취한 시트바(sheet bar)를 적절히 되감기함으로써 비연속이기는 하지만 연속 압연과 동등한 처리 능력을 갖는 열간 스트립의 압연 방법을 제안하였다. 이 열간 스트립의 압연 방법의 개발에 의해, 생산성은 현저히 향상되었다. 이 압연 방법에서는, 슬래브를 연속 주조한 후에 고압하 압연기를 이용하여 압연함으로써, 나중에 계속되는 마무리 압연이 가능한 두께의 시트바로 만들었지만, 이 방법에서는 시트바를 제조할 때의 고압하 압연에 기인하여, 열간 압연 강판 제품에 스케일 물림 결함(scale biting scratch)이나 롤 결함(roll mark)이라고 하는 표면 결함이 빈번히 발생하고, 품질 불량품의 발생률이 높다고 하는 문제가 있었다. 또한, 고압하 압연을 실행하는 압연기의 워크 롤(work rolls)의 표면 손상이 심하고, 이 워크 롤의 롤 교환 작업을 빈번히 행해야 하기 때문에, 당초의 목적인 후단계 압연 장치의 처리 능력에 적당한 압연을 실행할 수 없다고 하는 문제도 있었다.
본 발명은 상기 열간 스트립의 압연 방법을 더욱 개량한 것으로, 제조 비용을 더욱 절감하고 제품 품질의 향상도 동시에 실현한 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비를 제안하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
발명자들이 열간 압연 강판 제품에 있어서의 스케일 물림 결함의 발생 원인에 대하여 조사한 결과, 스케일 물림 결함의 발생 상황은 마무리 압연에 제공되는 시트바를 제조할 때의 전단계 압연에 있어서의 압하율(draft)로부터 큰 영향을 받는다는 것을 발견하였다.
즉, 연속 주조한 대로의 강 스트립을 가열하지 않고서 압연하는 경우에는, 전단계의 압연에 있어서의 압하율이 10∼20%라고 하는, 연속 주조 강 스트립을 가열로에서 재가열한 후에 압연하는 경우에 비하면 상당히 낮은 압하율에서, 스케일의 물림이 발생하는 것이 밝혀졌다. 이 원인에 대해서는, 아직 명확히 해명된 것은 아니지만 연속 주조한 대로의 강 스트립을 압연하는 경우에는 강 스트립의 두께 방향에 온도차가 발생하여 강 스트립의 표면 온도가 내부 온도에 비해 낮아지는 것이 원인으로 고려된다.
그러므로, 발명자들은 마무리 압연에 제공되는 시트바를 제조할 때의 전단계 압연에 있어서, 압하율을 작게 하는 것과 상기 전단계의 압연을 실행할 때에 강 스트립의 표면과 내부의 온도차를 작게 하는 것에 착안하여 수많은 실험과 검토를 거듭하였다.
그리고, 실험의 일환으로서, 먼저 본 발명자들이 개발한 슬래브 주조-고압하 압연 방법 대신에 시트바 주조기의 이용을 시도한 결과 소기의 목적을 달성하여 기대 이상의 성과를 얻었다.
본 발명은 상기의 지견에 입각한 것이다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.
1. 시트바 주조기에 의해서 연속 주조한 20㎜∼50㎜ 두께의 시트바를 그대로 제 1 자세 교정 장치로 통과시키고 나서, 세워진 상태로 권취하여 세워진 상태의 시트바 코일로 만드는 공정과, 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하여 제 2 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 마무리 압연을 실시한 후, 열간 코일로 권취하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비.
2. 시트바 주조기에 의해서 연속 주조한 후, 형상 조정 또는 재질 조정을 위한 경압(輕壓)을 가하여 20㎜∼50㎜ 두께로 한 시트바를 제 1 자세 교정 장치로 통과시키고 나서, 세워진 상태로 권취하여 세워진 상태의 시트바 코일로 하는 공정, 및 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하여, 제 2 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 마무리 압연을 실시한 후, 열간 코일로 권취하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비.
3. 상기 2에 있어서, 3%∼10%의 압하율로 경압연(light-rolling)을 실행하는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
4. 상기 1∼3중 어느 하나에 있어서, 한 대의 마무리 압연 설비열에 대하여, 그 처리 능력에 대응한 복수의 시트바 주조기를 병렬로 배치하고, 상기 복수의 시트바 주조기를 상기 마무리 압연 설비열의 생산 계획으로부터 정해진 요구 처리량에 따라서 결정되는 시간 간격으로 순서대로 가동시키는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비.
5. 상기 1∼4중 어느 하나에 있어서, 시트바 코일의 단위 중량이 50톤 이상인 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
6. 상기 1∼5중 어느 하나에 있어서, 마무리 압연에 의해 제조되는 열간 압연 강 스트립의 판 두께가 1.6㎜ 이하인 경우에 상기 시트바의 판 두께를 40㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
7. 상기 1∼6중 어느 하나에 있어서, 마무리 압연을 실행하기 전에 세워진 상태의 시트바 코일의 내부 권취부 및 외부 권취부에 대응하는 부분을 가열하는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비.
8. 상기 1∼7중 어느 하나에 있어서, 세워진 상태의 시트바 코일의 상측 및/또는 하측을 가열하는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비.
9. 상기 1∼6중 어느 하나에 있어서, 마무리 압연을 실행하기 전에 세워진 상태의 시트바 코일 전체를 가열 또는 보열하는 것을 특징으로 하는 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비.
상기한 바와 같이, 본 발명은 고압하 압연의 생략과 시트바 주조기의 활용을 유기적으로 결합시킴으로써, 일본 특허 공개 제 84-92103 호 공보에 개시된 압연 방법에서 문제로 되고 있던 열간 압연 강판 제품의 스케일 물림 결함의 발생을 효과적으로 방지함과 동시에, 필요에 따라서 시트바의 형상 교정 또는 재질 조정을 위해 시트바를 연속 주조한 후에 경압하 압연을 실행하도록 한 것이다.
또, 시트바 주조기에 대해서는, 종래부터 많은 연구가 진행되어 왔지만 모두 그 주조기로부터 마무리 압연기 그룹으로의 이송 조건의 제약 때문에, 어떤 단위 중량(최대 100톤) 이하로 밖에 마무리 압연을 실행할 수 없었다.
구체적으로, 복수의 시트바 주조기에 의해 제조된 시트바를 1개의 압연 설비에 의해 압연하기 위해서는 시트바를 온도 강하시키는 일 없이 유지해 둘 필요가 있고, 그를 위해서는 시트바를 권취하여 코일 상태로서 유지하는 것이 온도 강하의 억제 및 설비의 소형화 면에서 유리하다. 그러나, 종래와 같이 다운 엔드 상태(즉, 코일 축이 수평인 상태)로 시트바를 권취하는 프로세스에서는, 코일 중량이 커지면 코일 형상이 스스로의 중량에 의해 왜곡되어 버려서 그 후 압연전으로의 되감기를 실행할 수 없게 된다. 이 경향은 코일 중량이 50톤을 초과하면 발생하기 쉬워지고, 코일 중량이 100톤을 초과하면 되감기를 완전히 실행할 수 없는 상태로 된다. 또한, 시트바 주조기와 마무리 압연기 그룹을 한 세트로 하여 강 스트립을 제조하는 경우에는 고작해야 15만톤/달 정도의 능력밖에 안되었다.
이와 같이, 종래의 시트바 주조법에서는 시트바 주조기와 마무리 압연기 그룹이 한 세트로서 취급되었고, 큰 단위 중량 열간 압연을 가능하게 하기 위해서 복수의 시트바 주조기를 한 대의 마무리 압연 설비열과 연동시킨다고 하는 생각은 없었으며, 이러한 기술 사상은 본 발명에서 처음 도입된 것이다.
본 발명은 50톤 내지 수 백톤 단위의 큰 단위 중량[강 스트립의 1차지(charge) 단위]에서의 연속 압연을 가능하게 하는 큰 단위 중량 열간 압연 방법 및 그 압연 설비에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 시트바 주조기 및 압연 설비의 개략적인 다이어그램,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바람직한 시트바 주조기 및 압연 설비의 개략적인 다이어그램,
도 3은 권취기를 자세 교정 장치와 함께 나타낸 사시도,
도 4는 맨드릴이 없는 권취기의 사시도,
도 5a는 맨드릴이 없는 권취기의 평면도,
도 5b는 맨드릴이 없는 권취기의 정면도,
도 6은 가열용 버너의 배치 상태를 도시한 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 시트바 주조기, 시트바의 유도 가열 장치 및 압연 설비의 개략적인 다이어그램,
도 8은 다운 엔드 상태로 시트바를 코일에 권취한 경우의 코일 변형에 미치는 시트바 두께와 코일 단위 중량의 영향을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 각각, 본 발명의 실시에 이용되는 바람직한 시트바 주조기 및 마무리 압연 설비열을 개략적으로 도시하고, 또한 도 3에는 대표적인 권취기를 자세 교정 장치와 함께 사시도로서 도시한다. 도면에 있어서, 참조부호(1A)는 시트바 주조기, 참조부호(2A)는 핀치 롤, 참조부호(3A)는 형상 조정 또는 재질 조정을 위한 압연기, 참조부호(4A)는 플라잉 시어(flying shear), 참조부호(5A)는 보온실, 참조부호(6A)는 권취기, 참조부호(6A1)는 지지대, 참조부호(6A2)는 회전 테이블, 참조부호(6A3)는 맨드릴, 참조부호(6A4)는 코일 유지판, 참조부호(6A5)는 가이드 기구, 참조부호(6A6)는 가이드 롤, 참조부호(6A7)는 가이드 판, 참조부호(6A8)는 실린더, 참조부호(7A)는 제 1 자세 교정 장치이고, 또한 참조부호(1B)는 제 2 자세 교정 장치, 참조부호(2B)는 마무리 압연기 그룹, 참조부호(3B)는 냉각 장치, 참조부호(4B)는 플라잉 시어이다. 그런데, 본 발명에서는 시트바 주조기(1A)에 의해 연속 주조된 시트바(S1) 혹은 압연기(3A)에 의해 경압을 가한 시트바(S2)를 세워진 상태로 권취하여 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)로 한다. 이 때, 시트바 주조기에 대해서는 특별한 제한은 없고 종래에 공지된 모든 것이 적합하지만, 시트바(S1, S2)의 두께에 대해서는 그 후의 열간 마무리 압연이 가능한 두께로 할 필요가 있다. 시트바를 두께 0.8㎜∼10㎜ 정도의 얇은 강 스트립으로 마무리 압연하는 것을 고려하면, 시트바(S1, S2)의 두께는 20㎜∼50㎜(바람직하게는 20㎜∼40㎜)로 하는 것이 바람직하다. 그런데, 마무리 압연후의 소망 두께에 따라 시트바의 두께의 최적값은 상이하기 때문에 권취 전에 압력을 가하여 시트바의 두께를 조정하는 것이 바람직한 경우가 있다.
또한, 연속 주조한 시트바를 그대로 코일에 권취하는 경우, 주조 조직 그대로는 권취시의 굴곡 가공에 의해서 시트바 표면에 균열이 발생하여 결과적으로 압연 제품의 표면 품질이 열화하는 경우가 있다. 이러한 경우에는 권취 전에 압연을 실시하여 시트바 표면의 주조 조직을 파괴한 후에 권취하는 것이 바람직하다.
따라서, 연속 주조 후, 권취에 앞서 필요에 따라 압연을 실시하지만 이 때의 압하율이 너무나 크면 상술한 바와 같이 스케일의 물림 발생이 우려된다.
또한, 권취기의 입구측에서 압연을 실행하는 경우, 시트바의 압연기 입구측 속도가 시트바 주조기의 출구측 속도와 동일하게 되고, 종래의 열간 압연에 비해서 압연 속도가 매우 늦어지는 점 때문에, 압하율이 크면 롤 손상에 기인한 품질 불량을 초래할 우려가 있다. 여기서, 압하율이 10%를 초과하면 상기한 바와 같은 폐해가 발생될 우려가 크기 때문에, 상술한 형상 교정이나 재질 조정을 위해서 실시하는 압하 처리로서는, 압하율이 3%∼10% 정도인 경압연으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 연속 주조된 시트바에 경압을 가하는 경우, 본 발명에서는 스케일의 물림을 유발하는 위험성이 적다고 하더라도, 주조시의 시트바 두께가 얇은 쪽이 표면과 내부의 온도차가 발생하기 어렵고 스케일 물림 결함을 피할 수 있어 유리하다.
상기한 전단계의 공정에는, 수평 횡 자세로 된 시트바(S2)(S1도 포함함: 이하 동일함)를 권취기(6A)에 의해 세워진 상태로 권취하기 위해서, 권취기(6A)의 입구측에 수평 횡 자세로 된 시트바(S2)의 자세를 직립 자세로 고치기 위한 다수의 롤러와 가이드로 이루어지는 제 1 자세 교정 장치(7A)가 설치된다. 이어서, 이 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)은 그 세워진 상태대로 되감기되어 후단계의 마무리 압연 설비열(B)에 의해 열간 스트립(S3)으로 성형되지만, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)로부터 세워진 상태대로 되감기된 시트바(S2)는, 상기한 제 1 자세 교정 장치(7A)와 완전히 동일한 구성으로 되어 있는 제 2 자세 교정 장치(1B)에 의해 수평 횡 자세로 교정된 후, 마무리 압연기 그룹(2B)에 의해 소망하는 판 두께로 압연되고, 또한 냉각 장치(3B)에 의해 재질 조정된 후 열간 스트립(S3)으로 성형되며, 플라잉 시어(4B)에 의해 요구되는 길이마다 절단되고 코일에 권취되어 열간 스트립 코일(SC2)로 성형되는 것이다. 이와 같이, 본 발명은 시트바(S2)를 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)로 성형하고, 이 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)로 성형된 시트바를 세워진 상태대로 되감기하여 열간 스트립(S3)으로 성형하는 것이지만, 그 압연 작업에서는 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 성형하기 때문에, 전단계의 시트바 제조 공정과 후단계의 압연 공정으로 나누어진다.
또한, 시트바 주조기(1A) 및 형상·재질 조정용 압연기(3A)에 의한 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 제조 능력에 비하여, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 열간 스트립(S3)으로 성형하는 마무리 압연기 그룹(2B) 및 냉각 장치(3B) 등으로 이루어진 후단계의 마무리 압연 설비열(B)의 제조 능력쪽이 훨씬 좋기 때문에, 실제의 운전은 한 대의 마무리 압연 설비열(B)에 대하여, 이 마무리 압연 설비열(B)의 처리 능력에 적합한 복수의 시트바 주조기(1A)를 조합하고, 이들 복수의 시트바 주조기(1A)를, 마무리 압연 설비열(B)에 의해 1개의 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 열간 스트립(S3)으로 압연 성형하는 데 필요로 하는 시간만큼 겹치지 않도록 피해서 점차 운전하고, 그리고 후단계의 마무리 압연 설비열(B)을 연속 운전시키도록 하는 것이 유리하다.
여기서, 복수의 시트바 주조기(1A)와 한 대의 마무리 압연 설비열(B)을 조합하여 사용하는 경우에는, 그 중간에 보온실(5A)을 설치하는 것이 압연 작업을 보다 원활하게 하기에 효과적이다.
그런데, 복수대의 시트바 주조기(1A)와 한 대의 마무리 압연 설비열(B)의 조합의 운전 형태는 여러가지로 고려되지만, 도 1a는 한 대의 시트바 주조기(1A)에대응하여 한 대의 보온실(5A)내에 한 대의 되감기 기능을 갖는 권취기(6A)를 배치하고, 한 대의 권취기(6A)에 시트바(S2)가 권취되고 있는 동안에, 다른 시트바 주조기(1A)의 권취기(6A)에 권취되어 있는 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)은 되감기되어 마무리 압연 상태에 있도록 한다. 또한, 도 1b는 보온실(5A)내에, 한 대의 시트바 주조기(1A)에 대응하여 2대의 되감기 기능을 갖는 권취기(6A)를 배치하고, 한 대의 권취기(6A)에 시트바(S2)가 권취되고 있는 동안에, 다른 권취기(6A)에 권취되어 있는 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)은 대기 상태 또는 되감기 상태에 있도록 한다. 도 1b의 예에는 한 대의 마무리 압연 설비열(B)에 대하여 2대의 시트바 주조기(1A)가 조합되어 있고, 또한 한 대의 시트바 주조기(1A)에 대하여 2대의 권취기(6A)가 설치된다. 즉, 보온실(5A)내에는 4대의 권취기(6A)가 설치되어 있으므로, 이 4대의 권취기(6A)에 순서대로 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)이 권취되고 또한 되감기된다. 도 1b의 상태는, 시트바 주조기(1A)의 권취기(6A)에 권취된 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)이 되감기 동작중이고, 시트바 주조기(1A)에 대응하는 권취기(6A)는 시트바(S2)를 거의 절반까지 권취한 상태에 있다. 또한, 시트바 주조기(1A)의 권취기(6A)에는 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)이 성형되어 있고 또한 대기 상태에 있는 반면, 권취기(6A)는 시트바(S2)를 권취하기 시작한 상태에 있다.
도 2의 예는 한 대의 시트바 주조기(1A)에 한 대의 권취기(6A)가 부착된 것으로, 이 경우에 시트바 주조기(1A)는 후단계의 마무리 압연 설비열(B)에 앞서 구동되고 미리 2∼3개의 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 성형해 놓는다. 이 경우에는, 필요로 하는 권취기(6A)의 대수가 적은 상태로 종료됨과 동시에, 되감기 기능을 부가할 필요가 없고, 또한 시트바 주조기(1A) 상호 및 시트바 주조기(1A)와 마무리 압연 설비열(B) 사이의 동작 타이밍이 특별히 제한되지 않는 반면, 성형된 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 보온실(5A) 내에서의 대기 시간이 길어지는 것과, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 권취기(6A)로부터 꺼낼 필요가 있는 것과, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 되감기 위한 전용 리와인더(5B)가 필요해지는 것 등의 문제가 발생한다. 이 시트바 주조기(1A)와 마무리 압연 설비열(B)의 구체적인 조합을 예로 들면, 일반적인 시트바 주조기(1A)의 능력은 약 5000톤/1스트랜드·일(日)이므로 10000톤/일의 처리 능력이 있는 마무리 압연 설비열(B)에 대하여, 2대의 시트바 주조기(1A)를 조합하는 것이 현실적이다.
또한, 도 1a 및 도 1b에 도시한 배열 조합은 위치적 제약 및 조작상의 제약 또한 상기한 시트바 주조기(1A)의 생산 능력으로 인하여 약간 저생산성의 경향이 있는 것에 비하여, 도 2에 도시한 배열 조합은 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)이 몇개가 있더라도 무방하므로 생산성이 큰 경향이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 여러가지의 실시형태를 취할 수 있지만, 어떠한 형태로 실시하든간에 성형된 시트바(S2)를 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)로 성형할 필요가 있다.
이제, 이 시트바(S2)를 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)로 권취할 때의 권취 요령을, 도 3에 근거하여 설명한다.
권취기(6A)는, 정지 상태로 고정된 지지대(6A1)에 회전 테이블(6A2)을 회전 가능하게 부착하고, 이 회전 테이블(6A2)의 상면 중앙부에 맨드릴(6A3)을 직립으로 설치하여 권취기(6A)의 본체 부분을 구성하고, 이 맨드릴(6A3)에 측방으로부터 대향하여 이 맨드릴(6A3)로의 시트바(S2)의 권취를 정확하고 원활하게 수행하기 위한 가이드 기구(6A5)를 설치하여서 구성된다. 가이드 기구(6A5)는 맨드릴(6A3)에 권취하기 위해 도입되어 온 시트바(S2)를 맨드릴(6A3)에 가압하는 다수의 가이드 롤(6A6)과, 도입된 시트바(S2)가 맨드릴(6A3)에 권취되는 방향으로 주행하도록 가이드하는 적당한 수의 가이드 판(6A7)을 갖고 있고, 각 가이드 롤(6A6)에는 도시하는 바와 같이 실린더(6A8)에 의해서 일정 자세를 유지한 채로 맨드릴(6A3)을 향하는 가압력이 인가되고 있다. 이 가이드 롤(6A6)에 인가되고 있는 가압력은, 시트바(S2)가 맨드릴(6A3)에 권취될 당초부터 작용하고 있는 것으로, 이 가압력으로 인해서 맨드릴(6A3)에 권취되는 시트바(S2)에 간극이 없으며, 또한 중첩된 표면간에 마찰 변위가 발생되지 않기 때문에 시트바(S2)의 표면에 흠집이 날 우려도 없다. 이 가이드 기구(6A5)는 시트바(S2)를 권취할 때에만 필요로 되는 것으로, 권취 동작시 이외의 시간은 각각의 가이드 롤(6A6) 및 가이드 판(6A7)을 퇴피 위치로 후퇴시켜 놓는다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 실시예에서 사용되는 권취기(6A)에는 되감기 기능도 부여할 필요가 있기 때문에, 회전 테이블(6A2) 및 맨드릴(6A3)은 지지대(6A1)에 대하여 공회전(空轉) 가능하게 부착해야 한다.
이에 대하여, 도 2에 도시한 실시예에서 사용되는 권취기(6A)는 되감기 기능을 가질 필요가 없는 대신에, 성형된 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 권취기(6A)로부터 꺼내는 기구를 부여할 필요가 있다.
이 때문에, 예를 들면 도시한 바와 같이, 회전 테이블(6A2)상에 편평한 원판 형상의 코일 유지판(6A4)을 착탈 가능하게 더 설치함과 동시에, 맨드릴(6A3)을 지지대(6A1)내에 하강 수납할 수 있는 구조로 하고, 권취기(6A)에 의해 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 성형한 후, 맨드릴(6A3)을 하강시키고 나서 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 코일 유지판(6A4)에 탑재한 채로 권취기(6A)로부터 착탈시킬 수 있도록 하는 것이 편리하다.
그런데, 열간 마무리 압연에 있어서는, 통상, 마무리 온도가 관리되고 있으며, 마무리 온도가 관리 기준내에 들어 있지 않으면 재질 및 품질 면에서 문제가발생한다. 본 발명에서는 50톤 이상이나 되는 시트바를 1회에 압연하기 때문에, 시트바 내에서 온도 변동이 발생하기 쉽다. 특히, 시트바 코일의 내부 권취부와 외부 권취부는 열의 확산이 크기 때문에 온도가 낮아지기 쉽다. 여기에서, 권취기가, 도 3에 도시된 바와 같이, 맨드릴에 시트바를 권취하는 것과 같은 형식으로 된 것에 있어서는 코일 내부 권취부의 온도 저하가 커진다. 따라서, 시트바내에서의 온도 변동을 억제하기 위해서는 권취기를 맨드릴이 없는 형식으로 하는 것이 바람직하다. 도 4에는 맨드릴이 없는 권취기의 요부를 사시도로, 도 5a 및 도 5b에는 이 맨드릴 없는 권취기를 평면도 및 정면도로 도시한 것이다. 그런데, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시한 권취기는 벤딩 롤(8)에 의해 시트바(S2)를 소정의 곡률로 절곡할 수 있는 기구로 이루어지고, 이 벤딩 롤(8)에 의해 절곡된 선단을 성형 롤(9)로 이송하여, 이 예에서는 3개의 성형 롤(9)에 의해서 시트바(S2)를 코일로 만드는데, 3개의 테이블 롤(10)로 이루어지는 회전 테이블 위에서 회전시키면서 권취하여 간다. 여기에, 상기한 벤딩 롤(8) 및 성형 롤(9)은 코일 직경의 증대와 함께 외측으로 이동이 가능한 기구로 되어 있고, 또한 벤딩 롤(8)의 갭을 조정함으로써 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 코일 직경의 증대에 맞추어 곡률을 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시한 회전 테이블은 코일의 회전 중심으로부터 방사상으로 배치한 3개의 테이블 롤(10)로 이루어지는 것이지만, 본 발명은 이것에만 한정되는 것이 아니며, 디스크 형상의 회전 테이블 등이더라도 좋다. 그러나 디스크형의 회전 테이블에 있어서는 코일 하면측의 온도 저하가 우려되기 때문에, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같은 테이블 롤(10)로 이루어지는 구성의 것이 바람직하다.
또한, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 내부 권취부에서의 온도 저하를 보상하고 코일내에서의 온도 변동을 더욱 작게 하기 위해서는, 내부 권취부 및 외부 권취부를 가열 또한 보열하는 것이 바람직하다. 가열 수단으로서는, 도 6에 도시하는 바와 같이 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 내부 권취부와 외부 권취부를 예를 들어 버너(11a, 11b)로 가열하도록 하여도 좋고, 또한 도 7a 및 도 7b에 도시하는 바와 같이 제 2 자세 교정 장치(1B)와 마무리 압연기 그룹(2B) 사이에 유도 가열 장치(12)를 설치하여 두고, 코일의 내부 권취부 및 외부 권취부에 상당하는 되감기 후의 코일 선단부 및 후단부를 가열하도록 하여도 좋다. 중요한 것은, 마무리 압연기 입구측에 있어서 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)내의 온도 변동을 작게 하는 것이고, 상술한 바와 같은 수단을 강구하여 이러한 온도 변동을 50℃ 이내에서 제어하도록 가열 및 보열하는 것이 바람직하다.
또한, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)을 유지할 때에는, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 양쪽 폭 단부, 즉 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 상측 및 하측의 온도 저하가 우려된다. 따라서, 세워진 상태의 시트바 코일(SC1)의 상측 및/또는 하측에 대해서도, 마찬가지로 버너(11c, 11d) 등의 가열 수단으로 가열하여, 온도 변동을 극력 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 세워진 상태의 시트바코일(SC1)의 권취를 종료한 후에, 가열로에 집어 넣는 등의 일을 하여 세워진 상태의 시트바 코일(SC1) 전체를 가열하도록 해도 좋다.
본 발명은 상술한 바와 같이 압연마다 발생하는 선단부나 후단부에 있어서의 비정상부의 비율을 될 수 있는 한 작게 하여, 제품의 품질이나 수율의 향상을 도모하는 것이 목적이다. 또한, 컨버터나 전기로에 있어서의 1차지를 일 회에 압연하는 것이 가장 효율적이다. 이러한 점들을 고려하면 시트바 코일의 단위 중량은 적어도 50톤 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명은 선단부 및 후단부와 같은 비정상부의 비율을 작게 할 수 있기 때문에, 비정상부에서의 압연이 어렵다고 하는, 판 두께가 1.6㎜ 이하인 얇은 물건을 열간 압연할 때에 특히 유효하다.
여기서, 판 두께가 1.6㎜ 이하인 얇은 물건을 마무리 압연하는 경우, 마무리 압연기의 압연 능력을 고려하면 시트바의 판 두께는 40㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 단위 중량이 50톤 이상이고 판 두께가 40㎜ 이하인 시트바를 다운 엔드 상태로 권취하면 스스로의 무게로 인해서 코일이 짜부러진다. 도 8에, 다운 엔드 상태로 시트바를 코일에 권취한 경우의, 코일 변형에 미치는 시트바 두께와 단위 중량의 영향에 대하여 조사한 결과를 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 50톤의 단위 중량으로 시트바 두께가 40mm 이하로 되면, 다운 엔드 상태에서는 코일이 짜부러지는 것을 알 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 시트바를 세워진 상태로 권취하여 세워진 상태의 시트바 코일로 성형하기 때문에, 이 세워진 상태의 시트바 코일이 큰 단위 중량으로 되더라도, 코일이 짜부러지거나 스크래치가 발생할 우려는 전혀 없다. 또한 상기한 바와 같이, 세워진 상태의 시트바 코일을 큰 단위 중량으로 할 수 있기 때문에 후단계의 마무리 압연 설비열에서 이 큰 단위 중량의 코일을 연속 압연함으로써 스트립의 품질 향상, 수율 향상 및 생산 능률의 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 시트바를 코일 형상으로 권취함으로써, 상술한 시트바의 표면과 내부 사이의 온도차가 없어져 균일화되기 때문에 그 후의 마무리 압연을 종래의 열간 압연과 마찬가지로 실행하더라도 스케일 물림 결함이 발생하는 일은 없다.
또한, 시트바 주조기를 사용한 시트바의 제조 능력과 성형된 시트바를 열간 스트립으로 성형할 능력을 복합시킬 수 있기 때문에, 각각의 압연기 및 다른 여러가지의 열간 스트립 성형을 위한 설비 장치를 대기 시간 없이 연속하여 운전시킬 수 있으며, 이에 따라 고가인 설비를 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
도 1a에 도시한 제조 설비를 이용하여, 본 발명에 따른 큰 단위 중량 열간 압연을 실시하였다. 또한, 비교를 위해, 일본 특허 공개 제 84-92103 호 공보에 개시된 종래의 슬래브 주조-고압하 압연법에 의해서도 열간 스트립을 제조하였다.
그 결과, 본 발명에 따른 경우에는, 현실적인 의미를 갖는 하나의 히트 사이즈[1 차지(charge) 단위](200∼300톤) 단위에서 완전한 연속 압연을 실시할 수 있었는데, 비교 발명과 비교하면 특히 다음 점에서 우수하였다.
즉, 비교 발명에서는 고압하 압연에 기인하여 스케일 물림 결함이나 롤 결함 등의 품질 불량이 발생하였기 때문에 제품 수율이 90%에 그친 것에 반하여, 본 발명에 따른 경우에는 이러한 품질 불량의 발생은 없고 99.9%라고 하는 높은 제품 수율을 달성할 수 있었다.
또한, 비교 발명의 경우에는, 슬래브 연속 주조 스피드와 고압하 압연기의 압연 스피드의 조정에 불량이 발생하거나 고압하 압연기의 워크 롤이 도중에 손상되기도 해서, 연속 주조 슬래브를 절단하여 연속 주조 설비와 고압하 압연기를 동기시키지 않고서 조업을 실행해야만 하는 경우가 발생하였지만, 본 발명의 경우에는 이러한 불량의 발생이 전혀 없었다.
그 결과, 1개월당 생산량이 증대하여, 종래보다 생산성을 20% 향상시키는 효과도 있었다.
또한, 설비비에 대해서, 본 발명에서는 종래와 같은 고압하 압연기를 필요로 하지 않기 때문에 그 건설 비용 및 설비 유지 비용을 생략할 수 있어 그에 해당하는 약 30%의 설비비를 절감할 수 있었다.
본 발명에 따르면, 종래의 슬래브 주조-고압하 압연법에 비해서 열간 스트립의 품질 향상과 제품 수율의 향상을 동시에 이룰 수 있다.
또한, 작업중에 고압하 압연에 기인한 문제 등이 발생하지 않기 때문에 생산 능률의 향상을 도모할 수 있고, 또한 고압하 압연기의 건설 비용이나 설비 유지비용이 불필요하기 때문에 설비비를 절감시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 시트바(sheet bars)의 큰 단위 중량 열간 압연 방법에 있어서,
    시트바 주조기에 의해서 연속 주조한 20㎜ 내지 50㎜ 두께의 시트바를 그대로 제 1 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 세워진 상태(up-end state)로 권취하여 세워진 상태의 시트바 코일로 만드는 단계와,
    상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하여 제 2 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 마무리 압연을 실시한 후, 열간 코일로 권취하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  2. 시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법에 있어서,
    시트바 주조기에 의해서 연속 주조한 후, 형상 조정 또는 재질 조정을 위한 경압을 가하여 20㎜ 내지 50㎜ 두께로 한 시트바를 제 1 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 세워진 상태로 권취하여 세워진 상태의 시트바 코일로 만드는 단계와,
    상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하여 제 2 자세 교정 장치로 통과시키고 나서 마무리 압연을 실시한 후, 열간 코일로 권취하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    3% 내지 10%의 압하율로 경압연(light-rolling)을 실행하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    세워진 상태로 권취하기 전에 벤딩 롤에 의해 소정의 곡률로 상기 시트바를 절곡하여 성형 롤로 이송시키고, 회전 테이블 위에서 회전하면서 상기 시트바를 권취하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 벤딩 롤의 갭을 조정함으로써 상기 시트바 코일의 코일 직경에 맞추어 곡률을 제어하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    한 대의 마무리 압연 설비열에 대하여, 그 처리 능력에 대응한 복수의 시트바 주조기를 병렬로 배치하고, 상기 복수의 시트바 주조기를 상기 마무리 압연 설비열의 생산 계획으로부터 정해진 요구 처리량에 따라서 결정되는 시간 간격으로 순서대로 가동시키는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트바 코일의 단위 중량이 50톤 내지 300톤인 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    마무리 압연에 의해 제조되는 열간 압연 강 스트립의 판 두께가 1.6㎜ 이하인 경우에 상기 시트바의 판 두께를 20㎜ 내지 40㎜로 하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    마무리 압연기 입구측에 있어서 상기 시트바 코일내의 온도 변동을 50℃ 이내로 제어하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    마무리 압연을 실행하기 전에 상기 세워진 상태의 시트바 코일의 내부 권취부 및 외부 권취부에 대응하는 부분을 가열하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    마무리 압연을 실행하기 전에 상기 세워진 상태의 시트바 코일의 상측 및/또는 하측을 가열하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    마무리 압연을 실행하기 전에 세워진 상태의 시트바 코일 전체를 가열 또는보열하는 것을 특징으로 하는
    시트바의 큰 단위 중량 열간 압연 방법.
  13. 큰 단위 중량의 시트바 코일을 연속 열간 압연하는 설비에 있어서,
    (1) 한 대 이상의 시트바 주조기와,
    (2) 한 대 이상의 경압하 압연기와,
    (3) 시트바 코일을 권취하는 권취기의 바로 앞에 설치하여 시트바를 수평 자세로부터 직립 자세로 교정하는 제 1 자세 교정 장치와,
    (4) 세워진 상태로 시트바 코일을 권취하는 한 대 이상의 권취기와,
    (5) 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 보온 또는 가열하는 장치와,
    (6) 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하는 한 대 이상의 리와인더와,
    (7) 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하는 리와인더의 바로 뒤에 설치하여 시트바를 직립 자세로부터 수평 자세로 교정하는 제 2 자세 교정 장치와,
    (8) 마무리 압연기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  14. 제 13 항에 있어서,
    세워진 상태로 시트바 코일을 권취하는 상기 권취기가,
    (9) 상기 시트바를 소정의 곡률로 절곡하는 벤딩 롤과,
    (10) 성형 롤과,
    (11) 테이블 롤로 구성되는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 벤딩 롤과 상기 성형 롤은 코일 직경이 증대함에 따라 외측으로의 이동이 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 벤딩 롤은 그 갭을 조정함으로써 상기 시트바 코일의 코일 직경에 맞추어 곡률을 제어하는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  17. 제 13 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세워진 상태의 시트바 코일을 보온 또는 가열하는 장치가 내부 권취 가열용 버너 및 외부 권취 가열용 버너로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  18. 제 13 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세워진 상태의 시트바 코일을 보온 또는 가열하는 장치가 상측 가열용 버너 및 하측 가열용 버너로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  19. 제 13 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세워진 상태의 시트바 코일을 보온 또는 가열하는 장치가 상기 세워진 상태의 시트바 코일 전체를 가열하는 가열로인 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
  20. 큰 단위 중량의 시트바 코일을 연속 열간 압연하는 설비에 있어서,
    (1) 한 대 이상의 시트바 주조기와,
    (2) 한 대 이상의 경압하 압연기와,
    (3) 시트바 코일을 권취하는 권취기의 바로 앞에 설치하여 시트바를 수평 자세로부터 직립 자세로 교정하는 제 1 자세 교정 장치와,
    (4) 세워진 상태로 시트바 코일을 권취하는 한 대 이상의 권취기와,
    (5) 리와인더와 마무리 압연기 사이에 설치되어 시트바를 가열하는 유도 가열 장치와,
    (6) 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하는 한 대 이상의 리와인더와,
    (7) 상기 세워진 상태의 시트바 코일을 되감기하는 리와인더의 바로 뒤에 설치하여 시트바를 직립 자세로부터 수평 자세로 교정하는 제 2 자세 교정 장치와,
    (8) 마무리 압연기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    시트바 코일의 연속 열간 압연 설비.
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