KR100598006B1

KR100598006B1 - 강판의 냉각방법, 강판의 냉각장치 및 강판의 제조방법

Info

Publication number: KR100598006B1
Application number: KR1020047009443A
Authority: KR
Inventors: 후지바야시아키오; 타가네아키라; 우에오카사토시
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2006-07-13
Also published as: EP1508388B1; WO2003097263A1; EP1508388A4; JP3925789B2; KR20040062691A; EP1508388A1; TWI222903B; JP2003334605A; CN1290634C; CN1610584A; DE60324272D1; TW200307580A

Abstract

본 발명은, 강판을, 강판면을 복수 세트의 상하 롤러로 구속하면서 수평으로 반송하는 공정과, 반송중의 강판을 강판면의 상하방향으로부터 수냉하는 공정을 포함하고, 1세트당의 상하 롤러에 의한 강판의 구속력(t)이 P1(= 6.85×10^-7S³L^0.65) 이상 P2(= 1.2×10^-6S³L^0.65) 미만인, 강판의 냉각방법을 제공한다. 여기에서, L(mm)는, 서로 이웃하는 상하 롤러 세트간의 거리, S(mm)은, 강판의 두께를 나타낸다. 본 발명의 방법에 의하여, 불균일한 냉각에 의한 캠버나 구속력에 의한 버클링이 생기는 일이 없이 열간압연된 강판을 균일냉각할 수 있다.

강판, 냉각방법, 캠버, 버클링, 열간압연.

Description

강판의 냉각방법, 강판의 냉각장치 및 강판의 제조방법{METHOD AND DEVICE FOR COOLING STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING STEEL SHEET}

본 발명은, 열간압연된 강판을 냉각하는 방법, 특히, 냉각중에 강판의 캠버(camber)나 버클링(buckling)이 생기는 일이 없이, 강판을 균일냉각하는 방법, 그 장치 및 그 방법을 이용한 강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열간압연 후의 강판은, 강판면이 수평이 되도록 반송되며, 강판면의 상하방향으로부터 주수(注水)되는 냉각수에 의하여 냉각된다. 이 때, 강판에는 불균일한 냉각이 쉽게 발생하여, 강판의 잔류응력이나 재질의 불균질의 원인이 될 뿐만 아니라, 강판에 캠버(camber)를 발생시켜 조업상의 문제를 일으킨다. 또한, 캠버가 발생한 강판은, 프레스(press)기 등으로 캠버를 교정하기 위한 정정(精整)공정을 필요로 하기 때문에, 코스트 증가를 초래한다.

최근, 압연과 냉각과를 조합시킨 제어압연ㆍ제어냉각(TMCP)에 의한 강판의 제조에서는, 이러한 불균일한 냉각을 없애고, 고정밀도의 온도 컨트롤을 행하여, 변형이 적은 평평한 강판을 연속적으로 제조할 필요가 높아지고 있다. 특히, 판두 께가 두꺼운 강판의 제조에서는, 판폭이 5m에 이르는 경우가 있으며, 어떻게 하면 냉각장치로부터 나온 냉각수를 냉각할 필요가 없는 강판의 부위에 유출하는 것을 막고, 소위 "배수(draining)"에 의하여 균일냉각을 기도할 수 있을 것인가가 과제로 되고 있다.

강판의 냉각시의 배수에 관해서는, 예컨대, 실개소53-39508호 공보에는, 강판의 상면에 에어 노즐(air nozzle)을 상하이동이 자유롭게 설치하여, 분사되는 에어에 의하여 배수를 행하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 실개소58-125611호 공보에는, 강판을 고무 롤러(gum roller)로 집고 압압하여 배수를 행하는 방법이 개시되어 있다. 더욱이, 특개소60-206516호 공보에는, 배수 롤러와, 그 하류측에 강판의 판폭방향을 따라서 물 분사 노즐을 설치하여, 강판의 판폭방향 중앙부보다 양단부 및 배수 롤러를 향하여 물을 분사하여 배수를 행하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상기 어느 방법에 의하여도 배수를 완전히 행할 수는 없고, 강판을 급속히 냉각하려고 하면, 강판의 상하면의 냉각이 반드시 동일하게 되지는 않으며, 강판의 폭방향이나 길이방향에 캠버가 생긴다.

폭방향의 캠버는, 판폭, 판두께, 상하면의 온도나 온도이력(履歷)의 차에 의하여 캠버의 양이나 캠버의 방향이 결정되지만, 이 캠버가 발행하면, 강판과 배수 롤러와의 사이에 극간(隙間)이 생겨 다량의 냉각수가 유출하며, 배수가 곤란하게 되어 불균일한 냉각을 심화시킨다.

또한, 길이방향의 캠버는, 판폭, 판두께, 상하면의 온도나 온도이력의 차 이외에, 강판의 반송속도에 의하여도 캠버의 양이나 캠버의 방향이 결정되지만, 이 캠버가 발생하면, 안정하게 강판을 반송할 수 없고, 조업상의 문제를 일으킨다. 또한, 강판이 냉각장치를 통과한 후에, 이 캠버가 크게 발생하는 경우도 있다.

특개평10-263670호 공보에는, 폭방향의 캠버가 발생하지 않도록 냉각중의 강판면을 구속하면서 냉각하는 기술이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 어떤 힘 이상으로 강판을 구속하면서 냉각하고 있으므로, 평평한 채로 냉각하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 특개평10-263670호 공보의 방법에서는, 어떤 힘 이상으로 강판을 구속하면, 강판 자신이 버클링하여, 냉각장치내 혹은 냉각장치를 통과한 후에 큰 캠버가 생기고, 강판을 반송할 수 없게 되는 문제를 일으키는 경우가 있다.

발명의 개시

본 발명의 목적은, 열간압연된 강판을, 불균일한 냉각에 의하여 캠버(camber)나 구속력에 의한 버클링(buckling)이 생기는 일이 없이 균일냉각하는 방법, 그 장치 및 그 방법을 이용한 강판의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

이 목적은, 강판을, 강판면을 복수 세트(set)의 상하 롤러(roller)로 구속하면서 수평으로 반송하는 공정과, 반송중의 강판을 강판면의 상하방향으로부터 수냉하는 공정을 포함하며, 1세트당의 상하 롤러에 의한 강판의 구속력이 하기 (1) 및 (2)식으로 나타내어지는 P1(t) 이상 P2(t) 미만인, 강판의 냉각방법에 의하여 달성된다.

P1 = 6.85×10^-7S³L^0.65 … (1)

P2 = 1.2×10^-6S³L^0.65… (2)

여기에서, L(mm)는, 서로 이웃하는 상하 롤러 세트간의 거리, S(mm)는, 강판의 두께를 나타낸다.

이 강판의 냉각방법은, 반송중의 강판을 구속하기 위한 복수 세트의 상하 롤러와, 반송중의 강판을 강판면의 상하방향으로부터 수냉하는 수단과, 강판을 구속하는 구속력을 조정하기 위하여 복수 세트의 상하 롤러를 상하이동시키는 수단을 포함하는 강판의 냉각장치에 의하여 실현될 수 있다.

발명을 실시하기 위한 형태

도 1에는, 본 발명의 강판의 냉각장치의 1예가 도시되어 있다.

이 냉각장치에 있어서는, 상 롤러(2)와 하 롤러(3)로 이루어지고, 1m 간격으로 배치된 20세트의 상하 롤러의 사이를 압연직후의 강판(1)이 구속되면서 반송된다. 이 때, 강판의 상면은 슬릿 노즐(slit nozzle, 4)로부터의 냉각수에 의하여, 강판의 하면은 원관 노즐(5)로부터의 냉각수에 의하여, 각각 냉각된다. 도 1에 있어서는, 3개분의 상 롤러(2)와 2개분의 냉각 존(zone)이 도시되어 있다. 또한, 각 상하 롤러의 피치(pitch)는 1m이다.

상하 롤러의 사이에 있는 강판(1)의 상면에는, 슬릿 노즐(4)을 통하여 상류측의 상 롤러(2)로부터 하류측의 상 롤러(2)를 향하여, 강판(1)의 진행방향을 따라 서 강판의 단위면적당 상하 각각 2m³/min의 냉각수가 분사된다. 한편, 강판(1)의 하면은, 원관 노즐(5)로부터 냉각수가 분사된다.

20세트의 상하 롤러에 있어서, 하 롤러(3)는 반송 롤러를 겸하고 있고, 고정되어 있다. 상 롤러(2)는 직경 250mm이고, 상하로 0.5mm 피치로 승강이 가능하게 되어 있다. 상 롤러(2)와 하 롤러(3)의 갭(gap)은, 강판(1)의 두께 이상으로 세트되어, 강판(1)이 통과하면, 상 롤러(2)가 유압 실린더(6)의 가압력에 저항하는 반력에 의하여 강판(1)에 힘이 걸리고, 강판(1)은 구속된다. 또한, 이 구속력은 압력 센서(sensor)로 계측되어, 후술하는 값을 초과하면, 유압 실린더(6)의 압력이 조정된다. 유압 실린더(6)의 압력이 조정되면, 그 압력에 대응한 구속력이 강판(1)에 작용하여, 강판(1)으로부터의 반력에 응하여, 상 롤러(2)는 강판(1)에 따라 상하이동할 수가 있다. 또한, 상 롤러(2)의 위치가 어떤 값을 초과하면, 상 롤러(2)를 신속하게 상방으로 퇴피(退避)시키는 기구가 구비되어 있다. 더욱이, 상 롤러(2)와 강판(1)과의 간극으로부터 누설되는 냉각수를 강판 단부로부터 제거하기 위한 배수 스프레이 노즐(draining spray nozzle, 7)이 설치되어 있다.

1세트당의 상하 롤러에 의한 강판의 구속력을 P1(t) 이상 P2(t) 미만으로 하고, 강판을 구속하면서 강판의 상하면을 단위면적당 각각 수량 2m³/min 이상으로 냉각하면, 온도가 확산하여 온도편차가 해소되고, 캠버가 발생하지 않으며, 확실하게 배수가 가능하게 되어 불균일한 냉각이 생기지 않는다. 따라서, 냉각후 강판을 무구속으로 하여도, 평평한 상태가 얻어진다.

P1(t) 미만의 구속력에서는, 폭방향의 캠버에 의하여 상하 롤러가 들뜨고, 냉각수가 누출하여, 불균일한 냉각이 일어난다.

또한, P2(t) 이상의 구속력에서는, 강판이 버클링하고, 그 시점에서는 강판은 평평하게 유지되어 있으나, 그 후 수냉을 멈추면 강판이 휘어, 냉각장치내에서 반송불능이 되거나, 장치를 파손시키거나, 혹은, 냉각장치를 통과한 후에 큰 변형이 남는다.

P2(t) 이상의 구속력으로 된 경우는, 복수 세트의 상하 롤러를 P2(t) 미만의 힘으로 가압하면서 강판의 캠버를 따라서 상하이동시키면, 강판을 냉각장치내에서 반송할 수 있고, 장치를 파손하거나 하는 일이 없게 된다. 더욱이, 냉각장치를 통과한 후, 예컨대 냉각상(冷却床)에서 냉각하고 있는 때에, 큰 변형이 남는 일도 없게 된다. 한편, 냉각이 불균형하게 되고, 강판이 휘려고 하고 있는 때에 큰 구속력으로 강판을 가압하면, 냉각장치내에서 역(逆)캠버가 발생하거나, 혹은 냉각장치를 나온 단계에서 예상 이상의 캠버가 발생한다. 실제로는, P2(t) 이상의 구속력으로 된 경우는, 그 반력을 압력 센서가 검지하고, 먼저, 구속력이 P2(t) 미만으로 되기까지 유압 실린더(6)에 걸리는 압력이 감압되어, 그 결과, 상 롤러는 상승한다. 여기에서, 강판의 반송에 지장이 없는 경우에는 그 상태에서 강판을 통과시킨다. 그러나, 실린더 압력을 감압하고, 상 롤러를 어떤 높이, 예컨대 300mm 상승시켜도, 아직 강판으로부터의 반력(구속력)이 P2(t) 이상의 경우에는, 상 롤러를 신속하게 개방하여 구속력을 제로(zero)로 하고, 상방으로 퇴피(退避)시킨다. 이렇게 함으로써, 예컨대, 하면(下面) 혹은 상면(上面)의 냉각수가 어떤 원인에 의하여 분사되지 않거나, 소정의 유량으로 분사되지 않거나 하여 강판의 냉각이 상하 비대칭이 되고 강판의 상면과 하면에서 큰 온도차가 생기는 경우, 이 온도차로부터 강판에 큰 캠버가 발생하려 하므로, 상 롤러를 들어올리려는 강판으로부터의 반력이 P2(t)를 크게 초과하여, 상 롤러(2)를 상방으로 밀어올리려고 하지만, 상기와 같이 상 롤러를 신속하게 퇴피(退避)시킬 수 있으면, 미연에 설비상의 문제나 설비파손을 방지할 수 있다.

이상의 설명은, 1세트의 상하 롤러에 의한 구속력에 관한 것이지만, 만약 다른 상하 롤러에 관해서도 구속력이 P2(t) 이상으로 되면, 상기와 같은 대응을 행하면 된다.

강 슬래브(steel slab)를 압연하여 강판으로 하고, 교정후, 본 발명인 강판의 냉각방법에 의하여 냉각하고, 더욱이 냉각후의 강판을 교정하면, 냉각중에 강판의 캠버나 버클링이 생기는 일이 없이, 평평하고 재질이 균일한 강판을 제조할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 강판의 냉각장치의 1예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 강판의 냉각장치를 사용하여, 강판의 판두께 S(mm), 상하 롤러 세트간의 거리 L(mm), 구속력 P(t)를 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시켜 강판을 냉각하고, 캠버의 발생상황을 조사하였다. 표 1에는, 상기 식(1), (2)로부터 구한 P1 및 P2를 아울러 표시하지만, 발명예에서는 P1＜P＜P2의 관계가 성립하고 있다.

본 발명의 방법으로 냉각된 강판은, 어느 것이나 냉각장치를 문제없이 통과하고, 또한, 냉각상(冷却床)에서 상온까지 냉각된 후에도 양호한 상태를 유지하였다.

발명예4와 6에 있어서, 반송중에 실제의 구속력이 P2를 초과하였지만, 이 때는 롤러가 들어올려져 P2 이상의 구속력이 걸리지 않았다. 강판은 냉각장치를 통과할 수가 있고, 또한, 냉각상에서는 당초에 캠버가 존재하고 있었지만, 방냉(放冷)하여 온도가 내려간 후에 캠버는 해소되어 평평하게 되었다.

한편, 강판이 P1 미만의 구속력으로 구속되면서 냉각된 비교예 1, 2, 5, 7, 9, 11에서는, 냉각장치내에서 발생한 폭방향의 캠버에 의하여 강판이 솟아오르고, 강판과 롤러와의 사이에 극간(隙間)이 발생하며, 그 곳에서부터 냉각수가 누출하여 국소적인 온도 불균일이 발생하고, 냉각상에서 큰 캠버가 발생하였다.

또한, 강판이 P2 이상의 구속력으로 구속되면서 냉각된 비교예 4, 6, 8, 10, 12에서는, 냉각장치내에서 변형이 발생하지 않았지만, 냉각상에서 방냉하고 있는 단계에서 큰 길이방향의 캠버가 발생하였다. 강판이 냉각장치내에서 항복(yielding)하고, 그 후, 냉각장치를 나온 단계에서는 평평하여도 방냉되어 상온에 근접함에 수반하여 온도가 균일하게 된 단계에서 항복(yielding)한 만큼의 변형이 발생한 것이라고 생각된다.

Claims

강판면(鋼板面)을 복수 세트(set)의 상하 롤러(roller)로 구속하면서 강판을 수평으로 반송하는 공정;

상기 반송중의 강판을, 강판면의 상하방향으로부터 수냉(水冷)할 때, 상기 1세트당의 상하 롤러에 의한 상기 강판의 구속력을 하기의 (1) 및 (2)식으로 나타내어지는 P1(t) 이상 P2(t) 미만이 되도록 조정하면서 강판을 수냉하는 공정;

상기 강판의 구속력을 조정하기 위하여 상기 강판의 구속력이 P2(t) 이상으로 된 때에는, 상기 복수 세트의 상하 롤러를 P2(t) 미만의 힘으로 가압하면서 상기 강판의 캠버(camber)를 따라 상하이동시키는 공정;

을 포함하는 강판의 냉각방법.

P1(t) = 6.85×10^-7S³L^0.65 … (1)

P2(t) = 1.2×10^-6S³L^0.65 … (2)

(여기에서, L(mm) : 서로 이웃하는 상하 롤러 세트간의 거리, S(mm) : 강판의 두께)
삭제
제1항에 있어서,

복수 세트의 상하 롤러의 상하이동량이 소정의 한계값을 초과하면, 상기 상하 롤러를 개방하고, 강판의 구속력을 제로(zero)로 하는 공정을 더 포함하는 강판의 냉각방법.
반송중의 강판을 구속하기 위한 복수 세트의 상하 롤러와;

상기 반송중의 강판을, 강판면의 상하방향으로부터 수냉하는 수단과;

상기 강판을 구속하는 구속력을 조정하기 위하여 상기 복수 세트의 상하 롤러를 상하이동시키는 수단;

상하 롤러의 이동량이 소정값을 초과한 때에, 상기 상하 롤러의 개도(開度)를 넓혀서 강판의 구속력을 제로로 하는 수단;

을 포함하는 강판의 냉각장치.
삭제
강 슬래브(steel slab)를, 강판으로 압연하는 공정과;

상기 강판을, 교정하는 공정과;

상기 교정후의 강판을, 제1항 또는 제3항의 냉각방법으로 냉각하는 공정과;

상기 냉각후의 강판을, 교정하는 공정;

을 포함하는 강판의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 냉각하는 공정에서, 강판 상면(上面)과 강판 하면(下面)을 각각 단위면적당 2m³/min 이상의 수량(水量)으로 냉각하는 강판의 제조방법.