KR100373793B1 - Process and device for producing a steel strip with the properties of a cold-rolled product - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉간압연할 수 있는 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, a) 연속주조에 의해 용융강으로부터 두께(응고 두께)가 30mm 내지 10mm인 박층 슬래브를 제조하는 단계, b) 상기 단계 a)에서 제조된 박층 슬래브의 스케일을 제거하는 단계, c) 스케일이 제거된 박층 슬래브를 1150℃ 내지 900℃ 범위의 온도에서 열간압연하여 두께를 적어도 50%만큼 줄임으로써 최대 두께가 20mm인 중간 스트립을 제조하는 단계, d) 열간압연 후 얻어진 반완성 스트립을 급냉하는 단계, e) 냉각된 반완성 스트립을 적어도 3개의 스탠드를 구비한 최종처리열(finishing train)에서 850℃ 내지 600℃의 온도하에 등온압연하여 최대 두께가 2mm인 스트립으로 제조하는 단계, f) 등온압연된 스트립을 100℃ 이하의 온도로 급냉하고, 바람직하게는 완성된 스트립으로서 감는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 이 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cold-rolled strip, comprising the steps of: a) producing a thin slab having a thickness (coagulation thickness) of 30 mm to 10 mm from molten steel by continuous casting, b) C) preparing intermediate strips having a maximum thickness of 20 mm by reducing the thickness by at least 50% by hot rolling the descaled thin slab at a temperature in the range of 1150 DEG C to 900 DEG C D) quenching the semi-finished strip obtained after hot rolling, e) cooling the semi finished strip to a finish finishing train with at least three stands at a temperature between 850 ° C and 600 ° C, F) quenching the isothermal rolled strip to a temperature of less than or equal to 100 캜, and winding it, preferably as a finished strip, It provides a way to. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method.
Description
유럽특허 0541 574 B1에 개시된 방법에 의하면, 냉간압연제품의 특성을 지닌 완성품 스트립(finished strip)은 최종 치수에 근접하게 주조된 재료를 원료로 하여 열간압연 라인(hot-rolling train)에서 직접 제조된다. 이 공정의 연속주조장치에서는 우선 두께가 최대 100mm인 연속 박층 슬래브가 제조되고, 이때 액상 코어 및 고체상 코어를 포함한 주조 스트립(cast strip)이 연속주조 몰드 바로 뒤에 배열된 압연장치에서 응고 두께로 압연된다(주조 압연). 이어서 연속 박층 슬래브의 스케일이 제거되고, 1100℃ 이상의 온도에서 예를 들어 3단으로 이루어진 압연장치에서 10mm 내지 30mm의 두께로 열간압연된다. 이와 같은 방식으로 열간압연된 중간 스트립(intermediate strip)은 스트립 전단기(strip shears)에 의해 부분적인 길이로 분할된다. 부분적인 길이로 절단된 이 스트립은 주로 코일로 감겨지고, 나중에 계속 열간압연할 수 있도록 다시 풀려지며, 필요에 따라서는 다시 스케일이 제거된다. 다시 열간압연을 하기 전, 바람직하게는 코일로 감기 전, 스트립형 소재는 유도가열에 의해 다시 1100℃ 이상의 열간압연 온도로 가열된다. 제2차 열간압연은 Ar3이상의 온도에서 이루어진다. 이 공정 직후에 스트립은 Ar3이하의 온도로, 바람직하게는 600℃ 내지 250℃ 범위의 온도로 냉각된다. 이렇게 제조된 스트립은 후속하여 하나 또는 여러 개의 순차적 스탠드(stand)에서 냉간압연됨으로써 마무리 압연되고 코일형태로 감겨진다.According to the process disclosed in EP 0541 574 B1, finished strips with the characteristics of cold-rolled products are produced directly on the hot-rolling train, using the material cast close to the final dimensions . In the continuous casting apparatus of this process, a continuous thin slab having a thickness of at most 100 mm is first prepared, in which a cast strip including a liquid core and a solid phase core is rolled to a solidification thickness in a rolling apparatus arranged immediately after the continuous casting mold (Casting rolling). The continuous thin slabs are then scaled and hot-rolled to a thickness of 10 mm to 30 mm in a rolling apparatus consisting, for example, of three stages at a temperature of 1100 ° C or higher. The intermediate strips thus hot rolled are divided into partial lengths by strip shears. This strip, cut to partial length, is wound primarily in coils, then loosened again to be able to continue hot rolling later, and scaled back if necessary. Before stripping again, preferably before winding the strip, the strip-shaped material is again heated to a hot rolling temperature of at least 1100 DEG C by induction heating. The second hot rolling is performed at a temperature of Ar 3 or higher. Immediately after this process the strip is cooled to a temperature below Ar 3 , preferably in the range of 600 ° C to 250 ° C. The strip thus produced is subsequently finishing rolled and cold rolled in one or several sequential stands to form a coil.
상기 공지의 방법은 가능한 한 적은 에너지를 소비하면서 냉연 스트립을 제조하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 최종 치수에 근접하게 주조하는 방법(박층 슬래브 제조) 및 주조 압연의 방법이 사용된다. 즉 고온의 주조 강판이 아직 부분적으로 액상 코어를 갖고 있는 동안 두께의 감소가 이루어진다. 또한, 연속주조 과정에서 남아있는 열을 이용하여 부분적으로 열간압연이 이루어진다. 여기서, 연속주조에서 나오는 열을 활용함에도 불구하고 열간압연의 2차 부분에 대해서는 스트립형 중간제품이 유도방식으로 가열되어야 한다는 것이 단점이다.The known method aims at producing a cold-rolled strip while consuming as little energy as possible. For this purpose, a method of casting close to the final dimension (thin slab manufacturing) and a method of casting rolling are used. That is, the thickness is reduced while the hot cast steel sheet still partially has the liquid core. In addition, hot rolling is partially performed using the remaining heat in the continuous casting process. Here, despite the use of heat from continuous casting, the disadvantage is that the strip intermediate product must be heated in an induction manner for the second part of the hot rolling.
본 발명은 특허청구의 범위 제1항의 전제부에 따른 냉간압연제품의 특성을 가진 강판을 제조하기 위한 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a steel sheet having the characteristics of a cold rolled product according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of an apparatus according to the present invention.
본 발명의 목적은 스트립형 중간제품을 별도로 재가열하고 이와 연관하여 에너지 및 설비에 비용이 드는 것을 피할 수 있는 방법, 및 이 방법을 실행하기 위한 장치를 제시하는 것이다. 추가하여, 제조된 재료의 특성이 냉간압연물의 특성에 맞추어 가능한 최대로 개선되도록 하는 것이다,It is an object of the present invention to provide a method of separately reheating a strip-shaped intermediate product and avoiding associated energy and equipment costs, and an apparatus for practicing the method. In addition, the properties of the material produced are improved as much as possible to match the properties of the cold rolled product.
상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징에 따른 방법으로 달성된다. 유리한추가적 개발에 관하여 종속항인 제2항 내지 제14항에 개시된다. 본 발명에 의한 상기 방법을 실행하기 위한 장치는 청구의 범위 제15항에 개시되며, 종속항인 제16항 내지 25항에 개시된 특징에 의해 더욱 유리하게 실시될 수 있다.This object is achieved by a method according to the features of claim 1. Are disclosed in dependent claims 2 to 14 with respect to advantageous further development. An apparatus for carrying out the method according to the present invention is disclosed in
유럽특허 0 541 574 B1에 개시된 공정과는 달리, 본 발명은 단지 한번의 연속 열간압연 공정(single continuous hot-rolling process)만을 필요로 한다. 따라서 본 발명은 2차 열간압연 단계를 필요로 하지 않으며, 그러한 단계에 소요되는 중간 유도가열을 필요로 하지 않는다. 그 대신 본 발명에 의하면 열간압연은 1회 통과로 행해지고, 그 공정이 종료시에 850℃ 내지 600℃ 범위의 온도로 급냉이 진행된다. 상기 냉각온도에 도달하면, 적어도 3단계 압연 패스-여기서 압연 패스의 각 단계에서 적어도 35%의 두께 감소가 달성됨-에서 등온압연(isothermic rolling)함으로써 완성품 강판(steel strip)이 제조된다. 상기 마무리 압연 후, 스트립은 100℃ 이하의 온도로 급냉된다. 이에 반하여, 종래의 기술에서는 마무리 압연이 상당히 낮은 온도(약 250℃ 내지 600℃)에서 이루어진다. 본 발명에 의한 등온압연이 진행되는 동안, 강판의 온도가 엄밀한 의미에서 일정하게 유지되는 것이 아니지만, 온도변화가 비교적 좁은 공차대역(tolerance band)(예를 들면, △T = 0℃∼20℃)을 벗어나지 않는다. 등온압연이 이루어지는 동안 온도는 절대로 임계치 이하로 떨어져서는 안되며, 또한 복사(radiation)에 의한 불가피한 열손실은 적어도 스트립상에서 진행되는 변형작업에 의해 보상되어야 한다. 바람직하게, 상기 방법은 특정한 변형작업["가속(speed up)"]으로부터의 열 기여(heat contribution)가 항상 복사에 의한 예상 열 손실보다 커야 하고, 한편 온도조절은 압연단계들 사이에서 목표로한 냉각에 의해 제어되는 방식으로 진행된다. 압연 공정 도중에 스트립의 실제 온도가 어쩌다 한번이라도 임계치 이하로 떨어진다면, 압연변수를 아무리 변화시켜도 온도를 원하는 값으로 올리는 것은 거의 불가능하다.Unlike the process disclosed in
본 발명은 도 1에 도시한 장치도를 참조하여 보다 상세하게 설명된다.The present invention will be described in more detail with reference to the apparatus diagram shown in Fig.
레이들(ladle)(10)로부터 용융강, 바람직하게는 딥드로잉 강(deep drawing steel)이 턴디시(tundish)(11)에 주입된다. 턴디시(11)는 그 속에 담긴 용융강을 연속유동 상태로 상기 턴디시 밑에 위치한 연속주조 몰드(12) 속으로 흘러 들어가게 한다. 여기서 상기 연속주조 몰드(12)는 액체 냉각장치(도시되지 않음)를 구비하고 있으며, 스트립 표피(strip shell)와 액상 코어로 구성되는 주조 스트립을 만들어내는 역할을 한다. 이 상태에서 고온의 주조 스트립은 상기 연속주조몰드(12) 밑에 위치한 주조압연장치로 들어간다. 주조 압연장치는 부분적으로 액상 코어를 가진 상기 주조 스트립의 두께를 더욱 감소시킨다. 그 결과, 두께가 30mm 내지 100mm, 바람직하게는 40mm 내지 70mm인 박층 연속적 슬래브(1)가 주조압연장치(13)로부터 나온다. 주조압연 과정 중에 이루어지는 두께의 감소는 적어도 10%이고, 바람직하게는 적어도 30%에 달한다. 이어서 상기 스트립은 스케일 제거장치(19)로 들어가는데, 이것의 실시예로는 수력학적인 스케일 제거장치(hydromechanical descaler)가 바람직하다. 스케일이 제거된 후, 박층 슬래브(1)의 온도는 1150℃ 내지 900℃ 범위에 있게 된다. 이 상태에서 상기 박층 슬래브(1)는 스케일 제거장치(19) 바로 뒤에 설치된 열간압연장치(15)로 공급된다. 열간압연장치(15)에서 상기 박층 슬래브(1)의 두께는 적어도 50% 감소되어 최대 두께가 20mm, 바람직하게는 10mm 내지 20mm인 중간 스트립을 형성한다. 경우에 따라서는, 부분적인 길이로 분할된 박층 슬래브를 원하는 열간압연 온도로 유지하기 위해 균질화로(equalizing furnace)(도시되지 않음)를 열간압연장치(15) 바로 앞에 설치하는 것이 또한 유리할 수 있다. 2단이나 3단 스탠드, 또는 가역 압연기(reverse rolling mill)를 구비하는 열간압연장치(15) 뒤에, 제조된 상기 중간 스트립을 전술한 부분적인 길이로 분할하기 위해 예를 들면 스트립 전단기(17) 형태의 분할 집합체(separation aggregate)를 연결하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 열간압연된 중간 스트립은 850℃ 내지 600℃의 온도범위로 급냉된다. 이와 같이 특정한 냉각온도로 선택되는 근거는 각각의 경우에, 투입된 강의 화학적 조성, 바람직한 미세조직(microstructure), 및 최종 스트립에서 얻고자 하는 기계기술적 특성에 기초한다. 냉각은 도면상에 스트립 전단기(17)에 직접 부착된 1차 냉각장치(18)에서 진행된다. 많은 경우, 공간적인 이유 때문에 중간 스트립(이것의 온도는 후속하는 최종 압연을 위해 요구되는 온도임)의 부분적인 길이를 코일장치(20)에서 코일로 감아 이들 중간 스트립 코일을 균질화로(21)에서 원하는 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 이 균질화로(21) 바로 뒤에 연결되는 코일 전개장치(uncoiling device)(22)에서 상기 중간 스트립은 후속되는 최종 압연을 위해 다시 풀린다. 최종 압연에 앞서, 예를 들면 새로 형성된 스케일로 인한 품질 저하를 피하기 위해,스케일 제거장치(23)에서 스케일 제거공정을 다시 실행하는 것이 바람직하다. 최종 압연은 적어도 3단 스탠드를 갖는 압연장치(24)에서 600℃ 내지 850℃ 범위의 온도하에 등온압연으로 진행된다. 많은 경우에, 압연장치는 4단 또는 많게는 5단 스탠드를 갖는 것이 바람직하다. 이보다 많은 압연 스탠드는 바람직하지 않다. 압연 스탠드는 각 압연 패스마다 스트립 두께가 적어도 25%씩 감소되도록 작동된다. 압연장치를 빠져나갈 때 최종 처리된 스트립의 두께는 최대 2mm이고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5mm이다. 등온압연 조건(근사치로서)을 확실히 하기 위해서는, 예를 들어 분무냉각기와 같이 제어방식으로 과잉의 열을 흡수하는 냉각장치(도시되지 않음)가 압연장치(24)의 각 압연 스탠드 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 압연장치(24) 내에서의 스트립의 실제온도는 온도감지기(도시되지 않음)에 의해 모니터된다. 압연장치(24)에서 빠져 나오는 스트립은 2차 냉각장치(25)에서 즉시 100℃ 이하의 온도로 급냉된다. 상기 급냉과정은 초당 10℃ 내지 25℃의 속도로 진행되는 것이 바람직하다. 이러한 목적에서, 최종 처리된 스트립은 예를 들면 액체냉각조를 경유하여 공급될 수 있다. 그러나 공지의 방식으로 250mm 이내의 최소한의 압연 거리에 있는 압연 테이블(roller table)을 따라 분무 냉각장치를 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 이 방식으로 제조된 최종 처리 스트립은 코일형태로 운반하기 위해 감겨져야 한다. 이를 위해 적절한 코일장치(26)가 장치 개략도에 나타나 있다.A molten steel, preferably a deep drawing steel, is injected from the
열간압연장치(15)와 압연장치(24) 사이에 중간 스트립 코일의 형성 단계를 계획하는 것은 압연장치로 하여금 가동중의 고장을 덜 일으키도록 해주는 물류 완충(material buffer)을 형성하는 장점이 있다. 나아가서, 완충 재료의 온도를 유지하는 데 필요한 균질화로(21)는 비교적 적은 공간을 차지한다.Planning the forming step of the intermediate strip coil between the hot rolling
공정예Process Example
다음과 같은 조성을 갖는 딥드로잉 강의 용융물이 약 1540℃의 온도에서 박층 슬래브용 연속주조 장치에서 주조되었다:A melt of deep drawn steel having the following composition was cast in a continuous casting apparatus for thin slabs at a temperature of about 1540 DEG C:
0.04% C0.04% C
0.02% Si0.02% Si
0.21% Mn0.21% Mn
0.018% P0.018% P
0.006% S0.006% S
0.035% A10.035% A1
0.05% Cu0.05% Cu
0.05% Cr0.05% Cr
0.04% Ni0.04% Ni
0,0038% N0.0038% N
잔류 철 및 표준 불순물(Tliq→1520℃)Residual iron and standard impurities (T liq → 1520 ° C)
연속주조 몰드를 통과한 후, 두께가 80mm이고 폭이 1300mm인 주조 스트립은 아직도 액상코어를 가지고 있었다. 몰드 출구에서 주조 스트립의 평균온도는 약 1310℃였다. 이 상태에서 박층 슬래브 스트립은 주조 압연장치 속으로 공급되고, 두께가 25% 감소되어 그 결과 60mm의 응고 두께가 얻어졌다. 고압의 워터제트를 사용하여 스케일을 제거한 뒤 박층 슬래브 스트립은 3단 스탠드 열간압연 열(列)에서 약 66% 만큼의 두께감소를 달성함으로써 두께가 20mm인 중간 스트립이 얻어졌다. 상기 열간압연 열에 들어갈 때의 온도는 1130℃이었고 나을 때는 938℃이었다. 상기 공정 직후에, 상기 중간 스트립은 여러 개의 조각으로 분할되어 약 700℃로 급냉되었다. 약 700℃로 가동되는 균질화로를 통과하고 스케일이 제거된 후, 부분적 분할 길이로 제조된 중간 스트립 코일은 최종압연 열(列)로 공급되었다. 최종 압연 열은 총 5단 스탠드를 가졌으며 총 두께감소는 95%이었다. 650℃에서 1차 압연 스탠드로 공급된 중간 스트립이 상기 스탠드에서 나올 때 658℃보다 약간 상승한 온도를 나타내었고, 2차 압연 스탠드 앞에 설치된 분무냉각 장치에 의해 약 650℃로 다시 냉각되었다. 마찬가지로, 2차 압연 스탠드 이후의 출구 온도 664℃가 3차 압연 스탠드 앞에 있는 분무냉각기에 의해 다시 저하되어 3차 압연 스탠드에 투입되는 온도인 650℃로 떨어졌다. 4차 압연 스탠드 및 5차 압연 스탠드에서도 동일한 과정이 적용되었다. 이 공정 직후에, 두께 1.00mm로 제조된 최종 스트립은 냉각수조에서 21℃/s의 냉각속도로 약 90℃까지 냉각된 후 완성품 코일로 감겼다. 이와 같이 제조된 최종 처리된 스트립은 냉간압연 스트립에 비견되는 탁월한 기계기술적 특성을 가졌다.After passing through a continuous casting mold, the cast strip having a thickness of 80 mm and a width of 1300 mm still had a liquid core. The average temperature of the cast strip at the mold exit was about 1310 ° C. In this state, the thin slab strip was fed into the casting rolling apparatus and the thickness was reduced by 25%, resulting in a coagulation thickness of 60 mm. After removing the scale using a high-pressure water jet, the thin slab strip achieved a thickness reduction of about 66% in a three-stage stand hot rolling row (row), resulting in an intermediate strip of 20 mm thickness. The temperature at the time of entering the hot rolling row was 1130 占 폚, and it was 938 占 폚 at a better time. Immediately after the process, the intermediate strip was divided into several pieces and quenched to about 700 ° C. After passing through a homogenization furnace running at about 700 ° C and scaling off, the intermediate strip coils produced in partial split lengths were fed into a final rolling row. The final rolling heat had a total of five stages and a total thickness reduction of 95%. The intermediate strip fed to the primary rolling stand at 650 ° C exhibited a temperature slightly above 658 ° C when it exited the stand and was cooled back to about 650 ° C by a spray chiller installed in front of the secondary rolling stand. Likewise, the outlet temperature after the secondary rolling stand of 664 ° C dropped again to 650 ° C, the temperature dropped to the tertiary rolling stand by the spray chiller in front of the tertiary rolling stand. The same process was applied to the 4th and 5th rolling stands. Immediately after this process, the final strip produced to a thickness of 1.00 mm was cooled to about 90 ° C at a cooling rate of 21 ° C / s in a cooling water bath and wound into a finished coil. The final treated strip thus produced had excellent mechanical properties comparable to cold rolled strips.
본 발명에 의한 마무리처리 방법은 특별히 미세 결정입자(grain)로 이루어진 미세구조를 형성하게 했으며, 이러한 미세구조는 공지의 유럽특허 0 541 574 B1에 따라 얻어지는 결과보다 유리한 것이 명백하다. 공지의 방법에서는 2차 열간압연 단계 이전에 행해지는 1100℃로의 재가열은 결정입자를 현저히 거칠게 만든다. 본발명에 따른 방법에서는 선택되는 온도범위가 850℃ 내지 600℃이므로 이러한 현상이 발생할 수 없다. 결정입자 크기에 관한 추가적인 차이는 최종 압연방식의 차이로부터 초래된다. 본 발명에 따른 방법에서, 등온 압연공정 중에 강도 및 인성(靭性)의 증가와 같은 동태적인 결정입자 정제가 일어난다. 상기 등온압연 공정은 재결정 한계온도에서 실행되고 또한 명백히 90% 이상의 소정의 총 변형율(total deformation degree)하에 실행된다. 각각의 압연 패스에서 변형이 명백히 적기 때문에, 이러한 현상은 종래의 공정에서는 전혀 명확하게 일어나지 않는다. 또한, 종래의 공정에서 냉간 경화(cold-hardening)에 의해 달성될 수 있는 높은 강도가 본 발명에 따른 방법으로 적절히 조정된 압연 싸이클에 의해 달성될 수 있다. 추가로, 이러한 개선치는 명백히 개선된 인성을 수반하게 될 것이다.The finishing process according to the present invention is particularly advantageous for forming a microstructure consisting of microcrystalline grains and this microstructure is more advantageous than the results obtained according to the known
결론적으로, 본 발명에 의한 공법으로 제조되는 강판은 매우 높은 강도와 탁월한 변형특성 및 인성을 종합적으로 갖추게 된다.As a result, the steel sheet produced by the method according to the present invention has a very high strength, excellent deformation characteristics and toughness.
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