KR100916090B1 - 조선용 강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조선용 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 압연 목표두께로 압연된 강판을 폭과 길이를 주문치수로 절단한 뒤에, 강판의 중앙부 및 양 에지(Edge)부의 두께를 길이방향으로 측정하고; 상기 두께 측정치중 최소두께가 하한두께 보다 작으면 불합격 처리하고, 그렇지 않으면 평균두께가 상한두께 보다 작으면 합격처리하며, 평균두께가 상한두께보다 크면 판정대기 처리하고; 판정 대기재에 대해 실 제품중량과 주문 제품중량을 이용하여 각 제 품별 중량비를 구하고; 판정대기재 중에서 중량비가 가장 작은 제품을 선택하여 합격재와 같이 합산하여 누계 중량비를 구한 뒤, 누계 중량비가 1.015 이하이면 합격처리 하고; 합격된 제품이 주문 제품량을 전부 만족하면 생산을 종료하고, 그렇지 않으면 주문량을 만족할 때까지 부족분을 추가 생산하여 상기의 과정을 반복하는 것을 포함하여 구성되는 조선용 강판의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 두께공차와 중량제한을 모두 만족시키면서도 두께불량을 현저히 감소시킬 수 있다.

조선용, 강판, 두께공차, 중량제한, 중량비

Description

조선용 강판의 제조방법{Method for Manufacturing Shipbuilding Steel Plate}

도 1은 조선용 강판의 길이방향 두께 분포를 나타낸 모식도

도 2는 본 발명에 따른 압연 목표두께의 산출방법을 도시한 모식도

도 3은 제품의 최소두께 및 평균두께를 산출하기 위한 두께 측정위치도

도 4는 본 발명법에 따른 강판 제조 시 두께에 따른 검사결과를 나타내는 모식도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 압연이 완료된 상태의 강판

2 . . . 압연 완료 후 제품으로 생산된 강판

3 . . . 강판의 WS(우측) 두께 측정위치

4 . . . 강판의 CN(중앙부) 두께 측정위치

5 . . . 강판의 DS(좌측) 두께 측정위치

본 발명은 조선용 강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중량제한과 두께공차를 모두 만족시킬 수 있는 조선용 강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 후 강판의 두께검사는 하기 표 1에 나타낸 조선용 강의 두께공차와 같이 제품두께별 상.하한 두께공차를 설정해 두고, 후판압연이 완료되면 강판의 길이방향 및 폭 방향으로 두께를 측정하여 어느 한 위치에서 라도 두께 측정치가 상.하한 두께공차를 벗어나면 그 제품은 불량처리하고 있다.

제품 두께	제품 폭	하한두께공차	상한두께공차	비 고
10.0~15.0mm	1500∼5000mm	-0.70~1.00mm	0.70~1.00mm	제품 폭에 따라 가중치 부여
15.0~25.0mm	〃	-0.80~1.10mm	0.80~1.10mm
25.0~40.0mm	〃	-0.90~1.20mm	0.90~1.20mm

한편, 한 제품 내에서의 두께편차는 강판 길이방향의 온도편차로 인한 길이방향 두께편차와 압연 중 압연하중에 의한 압연롤의 휨에 의해 발생하는 폭 방향 두께편차가 있으며, 각 국가의 선급협회에서는 이러한 두께편차를 고려하여 제품두께별로 두께공차를 설정.운영하고 있다.

그러나 최근에는 유람선 등 사람을 수송하는 배가 증가하고, 고급화 됨에 따라 동일한 용적 내에서 가능한 한 많은 사람을 수송하기 위해 강판의 강도를 확보하는 한도 내에서 두께가 얇은 강판을 사용하여 배를 제작함으로서 배의 용적대비 중량을 경량화 하고 있다.

이를 위해 조선용 강판의 수요가인 선박 제작회사는 각 선급협회에서 설정한 두께공차 범위와는 다르게 배의 중량을 소재부문에서 경감시키기 위해 제품두께를 가능한 범위 내에서 얇게 하고, 두께허용공차를 제품두께의 ±1.5% 이내로 요구하는 등 아주 엄격한 조건을 제시하고 있다.

즉, 두께공차 하한 -1.5%는 소재의 강도를 확보하기 위한 목적이고, 상한 +1.5%는 선박의 중량을 소재가 차지하는 부분에서 목표중량 대비 +1.5% 이내로 관리하기 위함이다.

한편, 강판 내에서의 두께는 도 1과 같이 길이방향으로 편차가 발생한다.

이러한 현상은 강판의 소재인 슬랩(Slab)을 가열할 때 발생하는 온도 편차와 압연 중 강판이 최초로 치입되는 선단부에서의 오프게이지(Off-Gauge) 등에 의해 발생하는 것으로서 도1에 나타낸 바와 같이 선단부의 두께가 가장 얇은 상태를 나타낸다.

또한, 두께가 가장 얇은 위치인 선단부의 두께를 두께공차 이내로 관리하기 위해서는 압연 목표두께를 제품두께 대비 상향 설정해야 하므로, 압연후의 제품두께 평균치는 주문두께 대비 두꺼워져서 실 제품중량은 주문 제품중량보다 더 무겁게 된다. 이러한 현상에 의해 발생하는 중량초과를 줄이기 위해 선박제작회사에서는 두께제한을 강판 제조업체에게 엄격하게 요구하고 있다.

따라서 두께공차를 종래의 각 선급협회에서 설정한 값을 적용하지 않고, 수요가의 요구대로 제품두께 대비 ±1.5% 이내로 설정하여 관리할 경우에는 종래대비 두께불량이 크게 증가하여 수요가의 요구를 수용할 수 없거나, 수요가의 요구를 받아들일 경우에는 두께불량 증가로 인해 강판 제조업체의 수익성이 악화되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 두께 공차를 엄격하게 제시함으로써 두께불량의 증가 없이 중량제한과 두께공차를 모두 만족시킬 수 있는 조선용 강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 강판의 상.하한 두께공차를 설정하는 단계;

제품두께와 하한두께공차를 이용하여 압연 목표두께를 설정하는 단계;

압연기를 제어하여 압연재를 압연 목표두께로 압연하는 단계;

압연이 완료된 강판이 상온으로 냉각되면 폭과 길이를 주문치수로 절단한 뒤에, 두께계를 이용하여 강판의 중앙부 및 양 에지(Edge)부의 두께를 길이방향으로 측정하는 단계;

상기 두께 측정치중에서 최소두께와 평균두께를 산출하는 단계;

상기 두께 측정치중 최소두께가 하한두께 보다 작으면 불합격 처리하고, 그렇지 않으면 평균두께가 상한두께 보다 작으면 합격처리하며, 평균두께가 상한두께보다 크면 판정대기 처리하는 단계;

주문 로뜨(Lot)에 대한 압연이 완료되면, 합격재와 판정 대기재에 대해 각 제품별 실 중량을 구하는 단계;

판정 대기재에 대해 실 제품중량과 주문 제품중량을 이용하여 각 제 품별 중량비를 구하는 단계;

판정대기재 중에서 중량비(실 제품중량/주문 제품중량)가 가장 작은 제품을 선택하여 합격재와 같이 합산하여 누계 중량비를 구한 뒤, 누계 중량비가 1.015 이하이면 합격처리 하는 단계;

상기의 과정을 판정 대기재에 대해 전부 실시한 후에, 합격된 제품이 주문 제품량을 전부 만족하면 생산을 종료하고, 그렇지 않으면 주문량을 만족할 때까지 부족분을 추가 생산하여 상기의 과정을 반복하는 단계를 포함하여 구성되는 조선용 강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 두께공차 엄격관리 용 조선용 강판을 제조하기 위해서는 주문자가 요구한 강판의 상.하한 두께공차를 설정한다.

다음에는 제품두께와 하한 두께공차를 이용하여 도2에 도시한 방법으로 압연오차와 판 크라운을 보상하여 하기 관계식(1)에 의해 압연목표두께(TATH)를 구한다.

[관계식 1]

TATH = PLTH - MTOL + ERR + Pcrown

[여기서, PLTH : 제품두께(mm)

MTOL : 제품하한공차(=제품두께*0.015, mm)

ERR : 압연오차(판내 두께편차 + 판간 두께편차)

Pcrown: 판 크라운(mm)]

상기 관계식(1)에서의 압연오차는 판내 두께편차와 판간 두께편차가 포함된 것으로서, 각 제품두께별 편차실적을 수집하여 회귀분석에 의해 구한다.

여기서, 판내 두께편차(Dinter)는 하한 두께를 만족시키는 것이 선행되어야 하므로 각 제품두께별 평균두께와 하한두께의 차이를 종속변수로 두고, 제품두께(PLTH)를 독립변수로 두어 하기 관계식(2)와 같이 회귀식을 도출한다.

[관계식 2]

Dinter = a × PLTH + b

또, 판간 두께편차(Dintra)는 각 제품별 목표두께와 평균두께의 차이를 종속변수로, 그리고 목표두께(TATH)를 독립변수로 두어 하기 관계식(3)과 같은 회귀식을 도출한다.

[관계식 3]

Dintra = c × TATH + d

a, b, c, d는 공장의 제어능력에 의해 결정되는 회귀계수로서, 실험결과에 의해 구해지며, 그 바람직한 값으로는 a: 0.004~0.008, b: 0.05~0.15, c: 0.008~0.015, d: 0.05~0.15를 들 수 있다.

다음에는 압연기를 제어하여 압연재를 압연 목표두께로 압연한다.

상기와 같이 목표두께로 압연이 완료된 강판이 상온으로 냉각되면 폭과 길이를 제품 주문치수로 절단한 뒤에, 두께계를 이용하여 도 3과 같이 강판의 중앙부 및 양 에지(Edge)부의 두께를 길이방향으로 측정한다.

도 3에서 부호 1은 압연이 완료된 상태의 강판을, 부호 2는 압연 완료 후 제품으로 생산된 강판을, 부호 3은 강판의 WS(우측) 두께 측정위치를, 부호 4는 강판의 CN(중앙부) 두께 측정위치를, 그리고 부호 5는 강판의 DS(좌측) 두께 측정위치를 나타낸다.

다음에는 상기 두께 측정치중에서 하기 관계식(4)를 이용하여 최소두께(MinTH)를 구하고, 그리고 하기 관계식(5)를 이용하여 평균두께(AveTH)를 구한다.

[관계식 4]

MinTH = Min{∑[MTHCN(i), MTHWS(i), MTHDS(i)]}

[여기서, MTHCN(i) : 강판의 폭 방향 중앙부에서 길이방향으로 측정한 (i)위치에서의 두께 측정치(mm)
MTHWS(i) : 강판의 WS(우측)에서 길이방향으로 측정한 (i)위치에서의 두께 측정치(mm)
MTHDS(i) : 강판의 DS(좌측)에서 길이방향으로 측정한 (i)위치에서의 두께 측정치(mm)
i : 두께계를 이용하여 길이방향으로 측정한 각 위치]

삭제

삭제

삭제

삭제

[관계식 5]

AveTH = [(MTHDS+MTHWS)/2 + MTHCN]/2
[여기서, MTHCN : 강판의 폭 방향 중앙부에서 길이방향으로 측정한 두께의 평균치(mm)
MTHWS : 강판의 WS(우측)에서 길이방향으로 측정한 두께의 평균치(mm)
MTHDS : 강판의 DS(좌측)에서 길이방향으로 측정한 두께의 평균치(mm)]

여기서 평균두께를 구하는 이유는 강판의 실 중량을 구하기 위함이다.

즉, 조선용 강판에서 중량증가는 두께증가율과 동일하다.

왜냐하면 강판의 폭과 길이는 절단 및 용접 후 사용하기 때문이다.

따라서 조선업체에서는 중량 제한치를 달성하기 위해서 두께 제한치를 엄격하게 관리해 줄 것을 요구한다.

다음에는 도 4에 나타난 바와 같이 상기 두께 측정치 중에서 최소두께가 하한 허용두께 보다 작으면 불합격 처리하고, 그렇지 않으면 평균두께가 상한두께 보다 작으면 합격처리하며, 평균두께가 상한두께보다 크면 판정대기 처리한다.

여기서, 최소두께가 하한 허용두께보다 작으면 강판의 강도에 문제가 되기 때문에 불합격 처리 해야 되지만, 평균두께가 상한두께를 초과하더라도 주문 로뜨(Lot) 전체제품에 대한 중량제한치 대비 +1.5%를 초과하지 않으면 되므로 일단 판정을 보류 한다.

다음에는 주문 로뜨(Lot)에 대한 압연이 완료되면 합격재와 판정대기재에 대해 평균두께, 폭 및 길이를 이용하여 각 제품별 실 중량(MCWt)을 하기 관계식(6)에 의해 구한다.

[관계식 6]

MCWt = AveTH * WID * LEN *ρ / k

[여기서, WID : 제품 폭(mm)

LEN: 제품 길이(mm)

ρ: 비중(g/㎣)

k : 단위 변환 상수(1000)]

다음에는 판정 대기재에 대해 각 제품별 중량비(실 제품중량/주문 제품중량)를 하기 관계식(7)에 의해 구한다.

[관계식 7]

WtRatio = MCWt / ODWt

[여기서, WtRatio : 주문제품 중량에 대한 실제품의 중량비

ODWt : 주문제품 중량]

다음에는 판정대기재 중에서 중량비(WtRatio)가 가장 작은 제품을 순차적으로 하나씩 선택하여 합격재와 같이 누계중량비를 구한 뒤, 그 중량비가 1.015 이하이면 합격처리 한다.

여기서 평균두께가 주문두께 대비 작은 제품부터 순차적으로 합격처리 하는 이유는 중량 초과 영향도가 낮은 제품부터 선택하므로서 만약에 발생할 지도 모르는 두께불량제품의 수를 줄이기 위한 것이다.

다음에는 상기의 과정을 판정대기재에 대해 전부 실시한 후에, 합격된 제품이 주문 제품량을 전부 만족하면 생산을 종료하고, 그렇지 않으면 주문 제품량을 만족할 때까지 부족분을 추가 생산하여 상기의 과정을 반복하므로서, 두께공차가 엄격한 조선용 강판에 대해 두께 및 중량을 모두 만족시키면서도 불량을 줄일 수 있게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

제품두께: 10~15mm, 제품 폭: 2500~3500mm 범위의 강판을 각각 1000매에 대해 수요가가 요구하는 제품의 강도와 중량을 고려한 두께공차 ±1.5%를 적용할 때, 종래방법에 의해 생산한 경우와 본 발명방법에 의해 생산한 경우에 대한 불량률을 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구 분		합격	불합격	판정대기	불 합격율
본 발명 방법	1차 검사	826	4	170	0.4%
	최종검사	170	0	-
	계	996	0	-
종래 방법		825	175	-	17.5%

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 종래방법에 의한 경우에는 불 합격률이 17.5%로 나타났지만, 본 발명에 의한 경우에는 불합격률이 0.4%로 현저히 감소하였음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 유람선 등 소재 두께를 얇게 하여 배의 중량을 경감시키고 소재의 강도를 확보하기 위한 두께공차 엄격관리 용 조선용 강재의 두께검사를 1차적으로 하한 두께공차와 평균두께를 이용하여 실시하고, 최종에는 평균두께와 주문중량에 대한 실제품의 중량비를 이용하여 실시하므로서, 두께공차와 중량제한을 모두 만족시키면서도 두께불량을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 강판의 상.하한 두께공차를 설정하는 단계;

   하기 관계식(1)에 의해 압연목표두께(TATH)를 구하는 단계;

   [관계식 1]

   TATH = PLTH - MTOL + ERR + Pcrown

   [여기서, PLTH : 제품두께(mm)

   MTOL : 제품하한공차(=제품두께*0.015, mm)

   ERR : 압연오차(판내 두께편차 + 판간 두께편차)

   Pcrown: 판 크라운(mm)]

   압연기를 제어하여 압연재를 압연 목표두께로 압연하는 단계;

   압연이 완료된 강판이 상온으로 냉각되면 폭과 길이를 주문치수로 절단한 뒤에, 두께계를 이용하여 강판의 중앙부 및 양 에지(Edge)부의 두께를 길이방향으로 측정하는 단계;

   상기 두께 측정치중에서 하기 관계식(4)를 이용하여 최소두께(MinTH)를 구하고, 그리고 하기 관계식(5)를 이용하여 평균두께(AveTH)를 구하는 단계;

   [관계식 4]

   MinTH = Min{∑[MTHCN(i), MTHWS(i), MTHDS(i)]}

   [여기서, MTHCN(i) : 강판의 폭 방향 중앙부에서 길이방향으로 측정한 (i)위치에서의 두께 측정치(mm)

   MTHWS(i) : 강판의 WS(우측)에서 길이방향으로 측정한 (i)위치에서의 두께 측정치(mm)

   MTHDS(i) : 강판의 DS(좌측)에서 길이방향으로 측정한 (i)위치에서의 두께 측정치(mm)

   i : 두께계를 이용하여 길이방향으로 측정한 각 위치]

   [관계식 5]

   AveTH = [(MTHDS+MTHWS)/2 + MTHCN]/2

   [여기서, MTHCN : 강판의 폭 방향 중앙부에서 길이방향으로 측정한 두께의 평균치(mm)

   MTHWS : 강판의 WS(우측)에서 길이방향으로 측정한 두께의 평균치(mm)

   MTHDS : 강판의 DS(좌측)에서 길이방향으로 측정한 두께의 평균치(mm)]

   상기에서 구한 최소두께가 하한 허용두께 보다 작으면 불합격 처리하고, 최소두께가 하한 허용두께 보다 큰 경우에는 평균두께가 상한두께 보다 작으면 합격처리하고, 평균두께가 상한두께보다 크면 판정대기 처리하는 단계;

   합격재와 판정대기재에 대해 각 제품별 실 중량(MCWt)을 하기 관계식(6)에 의해 구하는 단계;

   [관계식 6]

   MCWt = AveTH * WID * LEN * ρ/ k

   [여기서, WID : 제품 폭(mm)

   LEN: 제품 길이(mm)

   ρ: 비중(g/㎣)

   k : 단위 변환 상수(1000)]

   판정 대기재에 대해 각 제품별 중량비(실 제품중량/주문 제품중량)를 하기 관계식(7)에 의해 구하는 단계;

   [관계식 7]

   WtRatio = MCWt / ODWt

   [여기서, WtRatio : 주문제품 중량에 대한 실제품의 중량비

   ODWt : 주문제품 중량]

   판정대기재 중에서 중량비((WtRatio)가 가장 작은 제품을 순차적으로 하나씩 선택하여 합격재의 중량비와 함께 누계중량비를 구한 후, 그 중량비가 1.015 이하이면 합격처리 하는 단계; 및

   상기의 과정을 판정 대기재에 대해 전부 실시한 후에, 합격된 제품이 주문 제품량을 전부 만족하면 생산을 종료하고, 그렇지 않으면 주문량을 만족할 때까지 부족분을 추가 생산하여 상기 과정을 반복하여 행하는 단계를 포함하여 구성되는 조선용 강판의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 상기 관계식(1)중의 압연오차(ERR)는 판내 두께편차와 판간 두께편차로 이루어지고;

   상기 판내 두께편차(Dinter)는 하기 관계식(2)에 의해 구해지고, 상기 판간 두께편차(Dintra)는 하기 관계식(3)에 의해 구해지고; 그리고

   [관계식 2]

   Dinter = a × PLTH(제품두께) + b

   [관계식 3]

   Dintra = c × TATH(목표두께 ) + d

   상기 관계식 (2) 및 (3)에서 a는 0.004~0.008이고, b는 0.05~0.15이고, c는 0.008~0.015이고, 그리고 d는 0.05~0.15인 것을 특징으로 하는 조선용 강판의 제조방법

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