KR101158333B1 - 출발 재료의 열간 압연 방법 및 그를 위한 마감 압연트레인 - Google Patents

출발 재료의 열간 압연 방법 및 그를 위한 마감 압연트레인 Download PDF

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Abstract

본 발명은 출발 재료의 열간 압연 방법 및 그를 위한 마감 압연 트레인에 관한 것이다. 마감 압연 트레인에서는, 출발 재료가 서로 연속된 다수의 롤 스탠드들(110-n)에서 마감 압연되는데, 그때에 재료가 열 손실에 기인하여 냉각되게 된다. 속도가 낮은 경우에 마감 압연 트레인의 내부 및 그 출구에서의 재료의 온도가 미리 주어진 온도 하한치 아래로 내려가지 않도록 하기 위해서는, 마감 압연 트레인의 내부에서 재료를 재가열하여야 한다. 그러한 재가열을 위한 에너지를 가능한 한 낮게 유지시키기 위해, 본 발명에 따라 마감 압연 트레인의 내부에서 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 재료의 온도가 열 손실에 기인하여 처음으로 온도 하한치 아래로 내려갈 상황에 처한 곳에서 최초로 제1 회의 재가열을 수행할 것을 제안한다. 또한, 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 하류에 연결된 다음의 가열 장치까지 및 압연 트레인을 떠날 때까지 잴교를 후속 이송하는 동안 재료의 온도가 온도 하한치(TU)까지만 내려가고, 그 아래로는 내려가지 않을 정도로만 재가열 시에 재료의 온도를 상승시킬 것을 제안한다.
Figure 112008032104091-pct00001
열간 압연, 마감 압연 트레인, 롤 스탠드, 가열 장치, 온도 하한치

Description

출발 재료의 열간 압연 방법 및 그를 위한 마감 압연 트레인{METHOD AND FINISHING TRAIN FOR HOT-ROLLING STARTING MATERIAL}
본 발명은 출발 재료, 특히 박 슬래브 또는 예비 스트립을 열간 압연하는 방법 및 그를 위한 마감 압연 트레인에 관한 것이다.
그러한 유형의 방법 및 그에 상응하는 마감 압연 트레인이 선행 기술로, 예컨대 유럽 특허 공보 EP 0 415 987 B2로부터 공지되어 있다. 그 공보에는, 서로 연속된 다수의 롤 스탠드들을 포함하는 마감 압연 트레인이 개시되어 있다. 롤 스탠드들은 출발 재료를 스트립 재료로 열간 압연하는 역할을 하는데, 그 스트립 재료는 처음에 마감 압연 트레인의 끝에서의 원하는 최종 압연 온도보다 더 높은 유입 온도로 가열된다. 스트립 재료는 마감 압연 트레인을 통과하는 동안 열 손실에 기인하여 냉각을 겪게 된다. 마감 압연 트레인의 내부에는, 스트립 재료가 압연 트레인을 떠날 때에 스트립 재료의 원하는 최종 압연 온도가 미리 주어진 하한치를 밑돌지 않을 정도로 스트립 재료를 재가열함으로써 열 손실을 보상하는 유도 가열 장치가 마련된다.
전술된 유럽 특허 공보는 마감 압연 트레인의 내부에서의 스트립 재료의 재가열이 어떠한 기준에 따라 유도 가열 장치에 의해 수행되는지에 관한 상세한 정보 를 제시하고 있지 않다. 그 특허 공보에 기재된 처리 방식은 에너지 측면에서 최적의 것은 아니다.
따라서, 그러한 선행 기술로부터 출발하고 있는 본 발명의 목적은 재료가 마감 압연 트레인을 떠날 때에 원하는 최종 압연 온도에 도달하게 하기 위해 마감 압연 트레인의 내부에서 재료에 공급되는 에너지가 최소로 줄어들도록 공지의 출발 재료 마감 열간 압연 방법 및 그에 상응하는 공지의 마감 압연 트레인을 개선하는 것이다.
그러한 목적은 청구항 1에 청구된 방법에 의해 달성되게 된다. 그러한 방법은 먼저 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 그 정점에서 또는 그 배후에서 재료의 온도가 열 손실에 기인하여 처음으로 온도 하한치 아래로 내려갈 상황에 처한 가열 장치를 탐지하는 단계, 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 다음의 가열 장치까지 또는 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 추가의 가열 장치가 더 이상 없을 경우에는 마감 압연 트레인을 떠날 때까지 재료를 후속 이송하는 동안 온도가 마감 압연 트레인에서의 각각의 국부적 열 손실에 기인하여 단지 온도 하한치까지 내려갈 정도로만 재료의 온도를 탐지된 가열 장치에 의해 상승시킴으로써 재료의 재가열을 수행하는 단계, 및 마감 압연 트레인의 내부에서 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 각각의 가열 장치에 의해 재료의 재가열을 반복하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
청구된 처리 방식에서는, 마감 압연 트레인의 내부에서 재료의 온도 레벨 및 온도 변동을 최소로 유지시키고, 그리하여 마감 압연 트레인의 내부에서 재료의 재가열에 필요한 열 에너지 및 그에 소요되는 비용을 최소로 줄이는 것이 바람직하다. 청구된 방식의 재가열은 오직 적당한 온도 상승만을 가져오고, 마감 압연 트레인 전체에 다 합쳐서 상대적으로 낮은 온도를 내는데, 그것은 표면 품질과 관련하여서도 역시 유리한 점이다. 재료의 온도가 마감 압연 트레인 전체를 통과하는 동안에도 그 열 손실에 의해 원하는 최종 압연 온도 아래로 내려가지 않을 정도로 유입 재료를 마감 압연 트레인으로의 유입 전에 가열하는 방식에 비해, 청구된 방법에서는 필요한 열 투입이 훨씬 더 낮아진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 재가열 시에 재료를 미리 주어진 온도 상한치를 넘어 가열하지 않고, 그에 따라 마감 압연 트레인의 내부에서 첫 번째 재가열 후에 재료의 온도가 마감 압연 트레인을 떠날 때까지 적어도 온도 상한치와 온도 하한치에 의해 그 범위가 정해지는 목표 온도 범위 내에 거의 항상 유지되게 된다. 그러한 목표 온도 범위에서는, 재료의 규칙적인 재가열 동안 준 등온 압연이 이뤄지게 된다.
사용되는 일정 재료(예컨대 ULC-강 또는 IF-강)에 대해, 온도에 따른 사용되는 재료의 평균 열 항복 강도의 추이가 목표 온도 범위에서 국부적인 최소치를 갖도록 목표 온도 범위를 선택한다. 그 경우, 사용되는 재료는 목표 온도 범위에서 매우 잘 성형될 수 있는 것이 바람직하고, 그것은 압연 트레인(롤 스탠드, 모터 등)의 응력을 감소시키고 최소의 최종 두께를 줄이는데 이용될 수 있다. 그러한 성형은 페라이트계 압연이다.
양호한 압연 결과, 특히 우수한 재료 특성 및 우수한 표면 품질과 관련하여, 온도 하한치를 재료에 의존하여 미리 정하는 것이 바람직하다.
특정의 슬래브 설비 또는 스트립 설비에서는, 출발 재료를 마감 압력 트레인으로 도입하기 전에 추가의 선행 가열 장치에 의해 온도 하한치 위에 있는 유입 온도로 가열하는 것이 필요할 수 있다. 그것은 노 또는 주조 설비로부터 나올 때의 재료의 온도가 매우 낮은 경우 또는 주조 속도 및/또는 빌렛 가이드 장치와 마감 압연 트레인 사이의 간격이 매우 커서 재료가 마감 압연 트레인으로 유입될 때까지 온도 하한치 아래에 있는 유입 온도로 냉각되었을 경우에 필요할 수 있다. 그러한 경우에 있어서는, 선행 가열 장치가 마감 압연 트레인으로의 유입 이전에 열 손실을 적어도 부분적으로 보상하는 역할을 한다. 그에 대해 대안적으로 또는 부가적으로, 원하는 우수한 표면 품질과 관련하여 마감 압연 트레인의 입구 구역에 재료를 매우 강력하게 냉각시키는 스케일 제거 장치 또는 롤 스탠드간 중간 냉각 장치가 마련된 경우에 그 입구 구역에서 재료의 온도가 하한치 아래로 내려가는 것을 예방하는데에도 선행 가열 장치를 사용할 수 있다.
마감 압연 트레인의 롤 스탠드들 사이의 개개의 가열 장치로부터 통과 재료로 전달하여야 할 열량을 계산 모델에 의해 각각의 가열 장치에 대해 개별적으로 미리 계산하는 것이 바람직하다. 그러한 사전 계산은 특히 서로 연속된 롤 스탠드들 사이 또는 서로 연속된 가열 장치들 사이에서 재료를 이송할 때 및 개개의 롤 스탠드를 통과하는 동안 발생하는 바와 같은 기지의 열 손실을 감안하여 수행된다. 계산 모델은 마감 압연 트레인의 롤 스탠드들 및 가열 장치들에 대해 제조자 측에서 미리 지정한 재료 조건부 제약, 기계적 또는 전기적 제약과 압연 공정에 대한 허용 범위를 감안한 것으로 한다. 그러한 미리 지정된 제약들을 준수하기 위해, 계산 모델은 갖가지의 공정 파라미터들을 평가한다.
개개의 가열 장치로부터 재료로 각각 전달하여야 할 열량을 재료 흐름 방향으로의 순방향 계산을 기반으로 하여 또는 마감 압연 트레인의 출구에서의 스트립 재료의 원하는 최종 압연 온도로부터 출발하는 재료 흐름 방향의 반대 방향으로의 역방향 계산을 기반으로 하여 반복적으로 계산하는 계산 모델을 구성할 수 있다.
생성하여야 할 또는 재료로 전달하여야 할 열량은 기본적으로 마감 압연 공정의 진입 구역에서 계산된다.
하지만, 마감 압연 공정 동안 인지되는 공정 파라미터의 변경을 자기 적응(self-adaptation)에 의해 감안하는 계산 모델을 구성하는 것도 바람직하다.
출발 재료의 측방 에지는 전형적으로 주형으로부터 재료가 나온 이래로 노출되고, 그런 한에는 열 방사 면으로서 작용하게 된다. 또한, 예컨대 출발 재료의 스케일 제거 동안 그 넓은 측 표면에 인가되는 모든 냉각수가 에지로 흘러내리고, 그로 인해 에지가 추가로 더 강력하게 냉각된다. 따라서, 그 결과로 출발 재료는 마감 압연 트레인으로 들어가지 전에 전형적으로 그 중심에서보다는 그 에지에서 더 강력하게 냉각되게 된다. 하지만, 재료는 늦어도 마감 압연 트레인을 떠날 때에 가능한 한 도처에 걸쳐(재료 흐름 방향을 가로질러서도) 균일하게 가열되는 것이 바람직하다. 그것을 구현하기 위해, 본 발명은 마감 압연 트레인의 내부에서 재료의 재가열을 위한 가열 장치들을 스트립 에지에 맞춰 정렬되게 위치시키고, 유입 시에 과냉각된 재료의 에지를 재료의 중심보다 더 강력하게 가열하여 재료가 늦어도 마감 압연 트레인을 떠날 때에 횡 방향으로도 균일하게 가열되도록 계산 모델을 통해 가열 장치들을 제어할 것을 제안한다.
실제로, 재가열을 유도 가열 장치에 의해 수행하는 것이 효과적인 것으로 입증되었는데, 그것은 유도 가열 장치가 버너와는 다르게 짧은 구간으로 재료의 강력한 가열을 구현하는 동시에, 재료에 도입된 열량의 균일한 분포 또는 의도된 분포를 가능하게 하기 때문이다.
본 명세서에는 총 7개의 도면들이 첨부되어 있는바, 그 중에서,
도 1은 본 발명에 따른 마감 압연 트레인을 구비한 슬래브 설비를 제어 유닛(계산 모델)의 구성 요소들과 함께 개괄적으로 나타낸 도면이고;
도 2는 본 발명에 따른 방법을 나타낸 도면이며;
도 3은 선행 기술로부터 공지된 방법에 대비한 본 발명에 따른 방법의 효율을 나타낸 도면이고;
도 4는 본 발명에 따른 방법의 변형례를 나타낸 도면이며;
도 5는 온도에 따른 각종의 강에 대한 평균 열 항복 강도의 추이를 나타낸 도면이고;
도 6은 스트립 에지에 맞춰 위치된 재료 재가열용 가열 장치의 실시예를 나타낸 도면이며;
도 7은 상이한 스트립 에지 온도를 갖는 재료의 폭을 따른 여러 온도 추이들 을 나타낸 도면으로, 그 온도 추이가 가열 장치로부터 재료로 전달하여야 하는 열량 분포를 나타내고 있는 도면이다.
이하, 본 발명을 전술된 첨부 도면들을 참조하여 실시예의 형태로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 재료 흐름 방향(화살표 방향)으로 다음의 것들을 포함하는 슬래브 설비를 나타낸 것이다: 주조 빌렛을 주조하는 주조기(300), 주조된 주조 빌렛을 수직으로부터 수평으로 안내하는 빌렛 가이드 장치(320), 출발 재료의 형태의 주조 빌렛을 스트립 재료로 마감 압연하는 마감 압연 트레인(100), 마감 압연된 스트립 재료를 냉각시키는 냉각 구간(400), 전형적으로 무단인 스트립 재료를 분할하는 전단기(500), 및 끝으로 전단기(160)에 의해 잘라진 스트립 재료를 권취하는 권취 장치(600).
마감 압연 트레인(100)은 재료 흐름 방향으로 연달아 배치되는 롤 스탠드들(110-n, n = 1 - N)과 개별 롤 스탠드들(110-n) 사이에 배치되는 가열 장치들(120-k, k = 1 - K)을 주요 구성 요소로 하여 이뤄진다. 특별한 경우, 마감 압연 트레인(100)의 상류에 선행 가열 장치(120-0)가 연결될 수 있다. 예컨대, 그것은 전형적으로 주조기로부터의 낮은 유출 온도를 감안할 경우 또는 마감 압연 트레인의 제1 롤 스탠드들 사이에 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들(140)이 마련되는 경우에 해당하는 사항이다.
또한, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 마감 압연 트레인(100)에는 가열 장 치들(120-k)과 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들(140)을 제어하는 제어 장치(130)가 부속된다. 본 발명에 따르면, 제어 장치(130)는 전술된 장치들을 단속할 뿐만 아니라, 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들(140)의 경우에 출력되는 수량의 조절을 통해 개개의 냉각 강도를 설정하고 가열 장치들(120-k)의 경우에 그로부터 재료로 전달하여야 할 열량을 개별적으로 설정하도록 구성된다. 제어 장치(130)는 전술된 장치들의 단속에 관한 결정 및 설정하려는 냉각 출력과 열 출력에 관한 결정을 계산 모델(132)에 의해 판정하는바, 그 계산 모델(132)은 특히 마감 압연 트레인의 내부에서의 열 손실을 결정을 내리는데 감안한다. 그러한 열 손실은 주로 서로 연속된 롤 스탠드들(110-n) 사이에서 또는 서로 연속된 가열 장치들(120-k) 사이에서 재료(200)를 이송할 때에, 그리고 롤 스탠드들(110-n)을 통과할 때에 발생하는 열 손실들이다. 아울러, 계산 모델(132)은 압연 패스 입안 및 전술된 장치들의 제어에 있어서 롤 스탠드들(110-n)과 가열 장치들(120-k)에 대한 미리 주어진 기계적 제한, 재료 조건부 제한, 전기적 제한, 및 압연 공정에 대한 미리 주어진 제한들을 감안한다. 구체적으로, 계산 모델(132)은 미리 주어진 다수의 공정 파라미터들, 예를 들어 사용되는 출발 재료(200)의 종류, 즉 예컨대 사용되는 강 종류 또는 사용되는 알루미늄 종류, 출발 재료(200)의 두께, 주조 속도(VG), 빌렛 가이드 장치(320)의 배후에서의 온도(TG), 마감 압연 트레인(100)에서의 롤 스탠드들(110-n)의 수, 롤 스탠드들의 상호 간격 또는 가열 장치들(120)의 상호 간격, 마감 압연 트레인의 출구에서의 스트립 재료의 온도(TA), 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들(140) 의 최대 가능 냉각 출력, 재료의 에지에 대한 미리 주어진 상승 온도 지정치 등을 계산하고, 선택적으로 롤 스탠드들(110-n) 사이에서 실제로 측정된 온도 값들을 고려하기도 한다.
도 1에서는, 계산 모델(132)이 감안하는 롤 스탠드들, 가열 장치들, 및 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들에 대한 전술된 제한들이 도면 부호 "133"으로 지시되어 있는 한편, 사용되는 재료의 종류 또는 출발 재료의 두께, 주조 속도 등에 대한 공정 의존 조건부 파라미터가 도면 부호 "134"로 지시되어 있다.
도 2는 전술된 마감 압연 트레인(100)에 대한 출발 재료를 열간 압연하는 본 발명에 따른 방법을 개괄적으로 나타낸 것이다.
본 방법은 두께가 120 내지 50㎜인 박 슬래브 또는 예비 스트립의 형태의 출발 재료(200)에 아주 잘 맞는다. 본 발명에 따르면, 그러한 재료는 마감 압연 트레인(100)에서 이송될 때에 미리 주어진 온도 하한치(TU) 위에 있는 유입 온도(TE)로 가열되는 것을 그 전제로 한다. 그 온도 하한치(TU)는 재료에 의존하여 미리 주어진다. 즉, 온도 하한치는 오스테나이트계로 압연되는 강에 대해 약 900℃로 설정되고, 페라이트계로 압연되는 강에 대해 약 800℃로 설정된다. 이어서, 출발 재료(200)는 서로 연속된 다수의 롤 스탠드들(110-1, …, 110-7)에서 스트립 재료로 마감 압연되는데, 마감 압연 트레인의 내부에서의 열 손실에 기인하여 유입 온도(TE)에 비해 냉각되게 된다. 마감 압연 트레인(100)을 통과할 때의 재료의 평균 온도(T)의 추이가 도 2에 그래프로 도시되어 있다. 그 그래프에서, 재료의 열 손 실은 기본적으로 음의 경사를 갖는 추이 곡선 부분들에 의해 나타나고 있는 반면에, 가열 장치들에 의한 온도 공급은 양의 경사를 갖는 추이 곡선 부분들에 의해 나타나고 있다. 구간 섹션들(X1, X2, 및 X3)의 내부에서 급격하게 떨어지는 부분들(A1, A2, 및 A3)은 스케일 제거 장치들(142) 또는 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들(140)을 작동한 것에 기인하는 것으로, 그 장치들은 압연되는 재료에서 매우 우수한 표면 품질을 얻기 위해 작동되는 것이 바람직하다.
또한, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 재료의 열 손실, 즉 재료의 온도 하락은 롤 스탠드(110)를 통과할 때에 특히 커지는바, 그것은 도 2에 따른 온도 추이에서 급락 부분들로 각각 표시되어 있다. 그러한 강력한 온도 급락은 재료가 롤 스탠드를 통과할 때에 각각의 작업 롤에 매우 많은 열을 넘긴다는 사실에 그 원인이 있다.
도 2에 도시된 점선은 롤 스탠드들 사이에 있는 가열 장치들(120-k)을 작동시키지 않은 채로, 즉 본 발명에 따른 방법을 사용하지 않은 채로 마감 압연 트레인의 내부에서 재료 흐름 방향으로의 재료의 온도 추이를 나타내고 있다. 그 경우에 설정되는 최종 압연 온도는 오스테나이트계 압연에 있어 너무 낮고, 온도 하한치(TU)의 아래에 있다. 그 반면에, 흑색의 실선 곡선은 본 발명에 따른 방법을 사용하였을 때의 재료의 온도 추이를 나타내고 있다. 본 발명에 따른 방법이 제안하는 바는 먼저 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 그 정점에서 또는 그 배후에서 재료(200)의 온도가 열 손실에 기인하여 처음으로 온도 하한치(TU) 아래로 내려갈 상 황에 처한 가열 장치를 탐지하는 것이다. 그러한 온도 하한치(TU)는 도 2에서 수평 쇄선으로 표시되어 있고, 예컨대 900℃로 정해진다. 도 2에서는, 롤 스탠드(110-4)과 롤 스탠드(110-4) 사이의, 즉 구역 X4에서의 흑색 실선 곡선이 그 임박한 온도 하락을 보상하지 않을 경우에 그 온도 하한치(U) 아래로 내려갈 상황에 처해 있다. 바로 그러한 보상을 본 발명에 따른 방법에 의해 제공하는바, 그 위치 구역(X4)에 배치된 가열 장치(120-3)에 의해 재료의 온도를 상승시켜 온도가 온도 하한치 아래로 내려가는 것을 방지함으로써 온도 하락을 보상한다. 다만, 그 구역에서의 온도 상승은 임의적인 것이 아니라, 공급되는 에너지의 최소화라는 측면에서 필요한 정도로만, 즉 마감 압연 트레인의 내부에서 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 하류에 연결된 다음의 가열 장치, 여기서는 가열 장치(120-4)까지 재료를 후속 이송하는 동안 재료의 온도가 마감 압연 트레인에서의 각각의 국부적 열 손실로 인해 단지 온도 하한치(TU)까지만 내려가되, 그 아래로 내려가지는 않을 정도로만 이뤄지게 된다. 이어서, 마감 압연 장치(100)의 내부에서 하류에 연결된 가열 장치(120-4) 및 하류에 연결된 다른 모든 가열 장치들(120-5, 120-6)에서 본 발명에 따른 재료의 가열이 각각 반복되어 마감 압연된 스트립 재료(200)가 마감 압연 트레인(100)의 출구에서 원하는 최종 압연 온도(TA)의 크기에 있는, 즉 대략 미리 주어진 온도 하한치(TU)의 크기에 있는 온도를 갖게 된다. 마감 압연 트레인의 내부에 있는 가열 장치들(120-3, 120-4, 120-5)과는 달리, 마감 압연 트레인의 마지막 가열 장치(120-6)는 인가할 열량을 다소 더 낮게 설정하는데, 왜냐하면 그 가열 장 치는 최종 롤 스탠드(110-7)와 그 하류에 연결된 가열 장치(존재하지 않는) 사이에서의 열 손실을 보상하여야 할 필요가 더 이상 없기 때문이다.
도 2에 도시된 실시예에서, 마감 압연 트레인의 내부에 있는 가열 장치들(120-1, 120-2)은 꺼지는데, 왜냐하면 그곳에서는 재료의 표면 품질의 개선을 조장하기 위한 롤 스탠드간 중간 냉각이 이뤄지기 때문이다. 따라서, 가열 장치들을 제어 작동시키는 본 발명에 따른 방법은 도 2에서는 단지 가열 장치들(120-3, …, 120-6)에만 적용된다. 선행 가열 장치(120-0)는 재료가 스케일 제거 장치(142) 및 롤 스탠드간 중간 냉각 장치(140)를 통과하는 동안, 즉 위치 구역 X1, X2, 및 X3을 통과하는 동안 재료의 온도가 온도 하한치(TU) 아래로 내려가지 않도록 하는 그러한 온도로 재료를 가열하는 역할을 한다.
도 3에는, 선행 기술로부터 공지된 방법과 대비하여 에너지 면에서 더 양호한 본 발명에 따른 방법의 작용 방식이 도시되어 있다. 선행 기술로부터 공지된 방법은 도 3의 상반부에 도시되어 있고, 주조기(300) 또는 빌렛 가이드 장치(320)의 출구에서의 1150℃의 온도(TG)로부터 출발하여 전체의 마감 압연 트레인(100)을 후속 통과하는 동안 마감 압연 트레인의 내부에서의 재가열이 없이 마감 압연 트레인(100)의 출구에서 850℃의 최종 압연 온도 아래로 냉각되지 않을 정도로 재료를 선행 가열 장치(120-0)에서 가열하는 것을 제안하고 있다. 전술된 바와 같이 선행 가열 장치(120-0)의 내부에서 재료를 가열하는데에는 예컨대 14700kW의 전력이 요구된다.
그 반면에, 도 3의 하반부에는 본 발명에 따른 방법에 의한 온도 추이가 도시되어 있다. 동일한 경계 조건에서 주조기(300) 또는 빌렛 가이드 장치(320)의 출구에서의 1150℃의 동일한 온도(TG)로부터 출발하여, 동일한 마감 압연 트레인(100)의 출구에서 역시 850℃의 원하는 최종 압연 온도를 낳게 된다. 도면의 상반부와는 다르게, 도면의 하반부에서는 마감 압연 트레인으로 들어오기 전에 선행 가열을 수행하는 것이 아니라, 본 발명에 따른 방법에 따라 롤 스탠드들(110-n) 사이에서 가열 장치들(120-k)에 의해 재료의 반복적 재가열을 수행한다. 도면의 하반부에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에서는 마감 압연 트레인의 출구에서 동일한 최종 압연 온도를 얻기 위해 단지 8000kW의 레벨의 열 공급만이 필요한바, 그러한 열 공급은 전술된 선행 기술로부터 공지된 방법에서 사용되는 열 에너지의 불과 55%에 지나지 않는 것이다.
도 4는 예비 성형 그룹(90)과 마감 롤 스탠드들(110-n)로 이뤄진 압연 트레인을 나타낸 것이다. 예비 성형 그룹과 마감 압연 트레인 사이와 마감 압연 트레인의 내부에 유도 가열 장치들(120-0, 120-k)이 배치된다. 마감 압연 트레인의 앞에 있는 유도 가열 장치(120-0)는 갖가지 경계 조건 변경들(주조 온도 또는 속도에 대한)에 반응하여 마감 압연 트레인(110-n)에서의 출발 온도를 일정하게 유지시키기 위해 유입 온도를 미리 설정하는 역할을 하고, 그것은 소개되고 있는 방법을 지원해 준다.
또한, 도 4는 가열 장치(120-k)에 의해 재료를 재가열할 때의 온도를 미리 주어진 절대 온도 상한치(To)에 의해 한정하는데 요체가 있는 본 발명에 따른 방법의 변형례를 도시하고 있다. 그러면, 그러한 본 발명에 따른 방법의 변형례에서는, 본 발명에 따른 반복적 재가열 시에 마감 압연 트레인(100)의 내부에서의 재료의 온도가 단지 온도 상한치와 하한치 사이의 차에 의해 형성되는 목표 온도 범위(△T)에서만 움직이게 된다. 그러면, 재료의 준 등온 압연(quasi-isothermal rolling)이 이뤄지게 된다. 그러한 목표 온도 범위가 도 4에 개괄적으로 도시되어 있다.
목표 온도 범위(△T)는 사용되는 각각의 재료가 그 목표 온도 범위에서 우수한 재료 특성들 및/또는 가능한 한 우수한 성형성을 갖도록 선택되는 것이 바람직하다. 그러한 매우 우수한 성형성은 예컨대 온도에 따른 그 평균 열 항복 강도의 추이가 수학적으로 말해서 국부 최소치를 갖는 곳에서의 재료를 나타내는 것이다. 도 5에는, 2개의 상이한 강 종류에 대해 온도에 따른 평균 열 항복 강도의 추이가 도시되어 있는바, 점선 곡선은 통상의 C-강에 대한 열 항복 강도를 대변하고, 실선 곡선은 ULC-강에 대한 열 항복 강도를 대변하고 있다. ULC-강에 대한 실선 곡선이 약 820 내지 860℃의 구역에서 국부 최소치를 보이는 것을 알 수 있는데, 본 발명에 의한 페라이트계 압연에 그것을 적극적으로 활용할 수 있다.
도 6은 유도 가열 장치(120-k)에 대한 실시예를 나타낸 것이다. 유도 가열 장치는 조작자 측의 인덕터(120-k-1)와 모터 측의 인덕터(120-k-2)를 갖는 2 부품 구성으로 이뤄진다. 양자의 인덕터들은 필요 시에 우측으로부터 또는 좌측으로부터 마감 압연 트레인의 라인으로 겹쳐진 채로 인입되고, 이어서 최종적으로 유도 코일(I)이 재료(20)의 폭 방향 측면 위에 배치된다. 인덕터의 인덕터 헤드는 스트립 에지에 맞춰 정렬되게 조절되고, 쌍으로 연달아 배치된다. 여기서, 스트립 에지에 맞춰 정렬되게 위치시킨다는 것은 인덕터 헤드를 재료의 폭을 넘어서도록, 예컨대 재료의 에지로부터 일정 간격(A)을 두고 떨어지도록 설정한다는 것을 의미한다.
그 경우, 본 발명에 따르면, 가열 장치들(120-k)은 예컨대 도 7에 도시된 재료의 폭에 따른 온도 공급 분포, 즉 재료를 가로지르는 온도 공급 분포를 얻도록 제어 장치(130)에 의해 제어된다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 재료(200)의 에지에서는 가열 장치의 적절한 제어 및 스트립 에지에 맞춰 정렬된 그 위치 설정에 의거하여 특이성을 갖는 횡 방향 구역 가열이 구현되고, 재료(200)의 에지는 도 7에 도시된 바와 같이 재료의 중심에 비해 상대적으로 더 강력하게 가열되는바, 그에 관해서는 도면 부호 "H"를 참조하면 된다. 마감 압연 트레인으로의 유입 전에 재료의 에지가 매우 강력하게 냉각된다는 것을 감안할 때에, 재료의 에지를 더 강력하게 가열하는 결과로 마감 압연 트레인을 떠날 때에 재료의 폭에 걸쳐 상대적으로 균일한 열 분포가 나오게 된다. 그에 반하여, 도 7의 곡선(W)의 추이는 재료를 폭에 걸쳐 상대적으로 균일하게 가열하는 것을 나타내고 있다. 도 7에는, 인덕터 헤드의 다양한 위치(A)에 대해 재료 흐름 방향을 가로질러 재료(200)의 폭에 걸쳐 스트립 중심 온도에 대한 스트립 에지 온도의 작용 또는 비율이 기입되어 있다.
마감 압연 트레인의 내부에서 스트립 온도를 의도된 대로 유도 가열에 의해 설정하는 것은 부가적으로 또는 대안적으로 스트립 평탄도 및 스트립 프로파일에 영향을 미치는데에도 사용될 수 있다. 특히, 오스테나이트계 특수강의 경우, 스트립 에지 온도 및 그에 따른 스트립 형태에 영향을 미치는 것이 넓은 범위에서 가능하다. 그러한 영향은 프로파일 모델, 윤곽 모델, 평탄도 모델에서 표현되고, 모델 지정치에 의존하여 유도 가열의 위치를 의도된 대로 사용한다.

Claims (16)

  1. 출발 재료(200)를 미리 주어진 온도 하한치(TU) 위에 있는 유입 온도(TE)로 가열하여 마감 압연 트레인에 도입하는 단계;
    가열된 출발 재료(200)를 마감 압연 트레인의 서로 연속된 다수의 롤 스탠드들(110-n)에서 스트립 재료로 압연하되, 재료가 마감 압연 트레인(100)에서의 열 손실에 기인하여 유입 온도(TE)에 비해 냉각되는 단계; 및
    적어도 서로 연속된 개개의 롤 스탠드들(110-n) 사이에서 마감 압연 트레인의 내부에서의 온도 및 마감 압연 트레인(100)을 떠날 때의 스트립 재료의 최종 압연 온도(TA)가 미리 주어진 온도 하한치(TU)를 밑돌지 않을 정도로 가열 장치들(120-k)에 의해 재료를 재가열함으로써 열 손실을 보상하는 단계를 포함하는, 마감 압연 트레인(100)에 대한 출발 재료(200)를 열간 압연하는 방법에 있어서,
    먼저 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 그 정점에서 또는 그 배후에서 재료의 온도가 열 손실에 기인하여 처음으로 온도 하한치(TU) 아래로 내려갈 상황에 처한 가열 장치(120-k)를 탐지하는 단계;
    재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 다음의 가열 장치(120-[k+1])까지 또는 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 추가의 가열 장치가 더 이상 없을 경우에는 마감 압연 트레인(100)을 떠날 때까지 재료를 후속 이송하는 동안 온도가 마감 압연 트레인에서의 각각의 국부적 열 손실에 기인하여 단지 온도 하한치(TU)까지 내려갈 정도로만 재료의 온도를 탐지된 가열 장치(120-k)에 의해 상승시킴으로써 재료의 재가열을 수행하는 단계; 및
    마감 압연 트레인의 내부에서 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 각각의 가열 장치에 의해 재료의 재가열을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 마감 압연 트레인의 내부에서의 재가열 동안 재료의 온도를 온도 하한치(TU) 위에 있는 미리 주어진 온도 상한치(TO)를 넘어 상승시키지 않고, 그에 의해 온도 상한치와 온도 하한치 사이의 목표 온도 범위(△T)에서 재료의 온도를 유지시키는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 사용되는 재료에 대한 온도에 따른 평균 열 항복 강도의 추이가 목표 온도 범위에서 국부 최소치를 갖도록 목표 온도 범위(△T)를 사용되는 재료의 종류에 따라 선택하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 온도 하한치(Tu)를 재료에 의존하여 미리 지정하되, 오스테나이트계로 압연되는 저 탄소 강에 대해 900℃로 설정하고, 페라이트계로 압연되는 강에 대해 800℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 출발 재료(200)를 마감 압연 트레인(100)으로 도입하기 전에 선행 가열 장치(120-0)에 의해 온도 하한치(TU) 위에 있는 유입 온도(TE)로 가열하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 마감 압연 트레인의 제1 롤 스탠드들(110-1, 110-2, 110-3) 사이에서 재료(200)의 중간 냉각(140)이 수행될 경우, 출발 재료를 마감 압연 트레인으로 도입하기 전에 롤 스탠드간 중간 냉각(140)의 구역을 통해 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 다음의 가열 장치(120-3)에 이르기까지 재료를 이송하는 동안 롤 스탠드간 중간 냉각의 구역의 배후에서 재료가 온도 하한치(TU) 아래로 냉각되지 않게 하는 온도로 출발 재료를 선행 가열 장치(120-0)에 의해 가열하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 그 정점 또는 그 배후에서 재료의 온도가 열 손실에 기인하여 처음으로 온도 하한치(TU) 아래로 내려갈 상황에 처한 온도 레벨 또는 가열 장치의 탐지를 계산 모델(132)에 의해 또는 마감 압연 트레인의 내부로부터의 온도 측정치를 기반으로 하여 계산하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 재가열 과정 동안 가열 장치들(120-k) 중의 어느 하나로부터 통과 재료로 각각 전달하여야 할 개개의 열량을 서로 연속된 롤 스탠드들(110-n) 사이에서 또는 서로 연속된 가열 장치들(120-k) 사이에서 재료를 이송할 때와 재료가 롤 스탠드들을 통과할 때에 발생하는 것과 같은 열 손실을 감안하여 압연 작업의 시작 이전에 계산 모델(132)에 의해 미리 계산하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 계산 모델(132)은 마감 압연 트레인의 롤 스탠드들, 가열 장치들, 및 압연 공정에 대해 미리 주어진 제한들(133)을 감안하여 사용되는 출발 재료의 종류, 출발 재료의 두께, 주조 속도, 마감 압연 트레인에서의 롤 스탠드들의 수, 롤 스탠드들 또는 가열 장치들의 상호 간격, 빌렛 가이드 장치(320)의 출구에서 측정된 출발 재료의 온도, 마감 압연 트레인의 출구에서 측정된 스트립 재료의 온도, 롤 스탠드간 중간 냉각 장치들(140)의 냉각 출력, 롤 스탠드들 사이에서 측정된 온도 값 및 재료의 에지에 대해 미리 주어진 온도 상승 지정치로 구성된 미리 주어진 공정 파라미터들에 기초하여 열 손실을 계산하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 계산 모델(132)은 제1 가열 장치 또는 개개의 가열 장치들(120-k)로부터 재료(200)로 각각 전달하여야 할 열량을 재료 흐름 방향으로의 순방향 계산을 기반으로 해서 또는 마감 압연 트레인(100)의 출구에서의 스트립 재료의 원하는 최종 압연 온도(TA)로부터 시작하는 재료 흐름 방향의 반대 방향으로의 역방향 계산을 기반으로 해서 반복적으로 계산하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 계산 모델(132)과 그에 의한 제1 가열 장치의 탐지 및 압연 과정 동안 개개의 가열 장치들(120-k)에 대해 개별적으로 미리 주어지는 열량을 변경된 공정 파라미터들에 맞춰 조정하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 가열 장치들(120-k)을 스트립 에지에 맞춰 정렬되게 위치시키고, 재료의 흐름 방향을 가로질러 보았을 때에 평균 이상으로 강력하게 냉각되는 재료의 에지에 재료의 중심에서보다 더 강력한 열 공급이 이뤄지도록 가열 장치들(120-k)을 계산 모델(132)에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 마감 압연 트레인의 내부에서 스트립 온도를 유도 가열에 의해 설정하는 것을 스트립 평탄도 및 스트립 프로파일에 영향을 미치는데 사용하되, 그 영향을 프로파일 모델, 윤곽 모델, 및 평탄도 모델에 표현하고, 유도 가열의 위치를 미리 지정하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 재가열을 가열 장치들(120-k)에 의해 유도 가열로 수행하는 것을 특징으로 하는 출발 재료의 열간 압연 방법.
  15. 출발 재료(200)를 스트립 재료로 열간 압연하되, 온도 하한치(TU) 위에 있는 유입 온도(TE)로 가열된 출발 재료(200)가 마감 압연 트레인(100)에서의 열 손실에 기인하여 냉각을 겪게 되는 재료 흐름 방향으로 서로 연속된 다수의 롤 스탠드들(110-n);
    개개의 롤 스탠드들(110-n) 사이에 배치된 하나 이상의 가열 장치(120-k); 및
    마감 압연 트레인 떠난 후의 스트립 재료의 최종 압연 온도(TA)가 미리 주어진 온도 하한치(TU)를 밑돌지 않을 정도로 재료(200)를 재가열하여 열 손실을 보상하도록 가열 장치(120-k)를 제어하는 제어 장치(130)를 포함하는 마감 압연 트레인(100)에 있어서,
    제어 장치(130)는
    a) 재료 흐름 방향으로 보았을 때에 그 정점에서 또는 그 배후에서 재료의 온도가 마감 압연 트레인에서의 열 손실에 기인하여 처음으로 온도 하한치(TU) 아래로 내려갈 상황에 처한 가열 장치(120-k)를 탐지하고;
    b) 재료 흐름 방향으로 하류에 각각 연결된 다음의 가열 장치(120-[k+1])까지 또는 최종 가열 장치를 통과한 후에는 최종 롤 스탠드(110-n)를 떠날 때까지 재료를 후속 이송하는 동안 재료의 온도가 열 손실에 기인하여 단지 온도 하한치(TU)까지 내려갈 정도로만 재료를 각각 재가열하도록 탐지된 가열 장치(120-k) 및 마감 압연 트레인의 내부에서 재료 흐름 방향으로 하류에 연결된 추가의 가열 장치들을 제어하게끔 구성되는 것을 특징으로 하는 마감 압연 트레인(100).
  16. 제 15 항에 있어서, 제어 장치(130)는 제 2 항과 제 3 항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게끔 더 구성되는 것을 특징으로 하는 마감 압연 트레인(100).
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