KR101159739B1 - 제어압연공정에서의 압연 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어압연공정에서 냉각대기시간 동안 압연 가능한 최대매수와 설비길이에 따른 압연 가능한 최대매수를 이용하여 강재의 동시압연매수를 결정하여 제어압연을 실시할 수 있도록 한 제어압연공정에서의 압연 제어 방법에 관한 것으로, 잔류압하율을 이용하여 냉각대기시간 동안 압연 가능한 제1최대매수를 연산하는 단계와, 냉각목표두께를 이용하여 설비길이에 따른 압연 가능한 제2최대매수를 연산하는 단계와, 제1최대매수와 제2최대매수를 비교하여 동시압연매수를 설정하는 단계와, 동시압연매수를 이용하여 제어압연을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제어압연, 고장력, 강재, 냉각

Description

제어압연공정에서의 압연 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING ROLLING IN CONTROLLED ROLLING PROGRESS}

본 발명은 제어압연공정에 관한 것으로, 더 상세하게는 제어압연공정에서 냉각대기시간 동안 압연 가능한 최대매수와 설비길이에 따른 압연 가능한 최대매수를 이용하여 강재의 동시압연매수를 결정하여 제어압연을 실시할 수 있도록 한 제어압연공정에서의 압연 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제어압연은 고장력 강을 제조하기 위한 압연으로, 고장력의 성질을 만족하기 위한 결정립의 미세화를 목적으로 온도를 제어하여 압연을 실시하고 있다.

이러한 제어압연은 페라이트(Ferrite)의 대폭적인 미세화가 중요하기 때문에 강재를 재결정 영역(온도)에서 1차 압연한 후 냉각 대기를 시킨다. 이후 재결정이 일어나지 않는 미 재결정 영역에서 2차 압연을 실시하여 고장력 강을 제조하고 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

이러한 제어압연은 1차 압연 후 미 재결정 영역이 될 때까지 냉각 대기를 시키기 때문에 총 압연시간 증가로 인해 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

특히, 제품의 두께가 두꺼울수록 냉각 대기시간이 더 길게 발생하므로 제품두께가 두꺼운 후물재에서는 생산성이 더욱 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 냉각대기시간 동안 압연할 수 있는 최대매수와 냉각대기설비의 길이제한 범위 내에서 압연할 수 있는 최대매수를 산출하고, 이를 이용하여 강재의 동시압연매수를 결정하여 제어압연을 실시할 수 있도록 한 제어압연공정에서의 압연 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 제어압연공정에서의 압연 제어 방법은, 잔류압하율을 이용하여 냉각목표두께를 연산하는 단계; 냉각목표두께와 냉각목표온도를 이용하여 1차압연을 위한 제1압연시간과 냉각대기시간 및 2차압연을 위한 제2압연시간을 연산하는 단계; 제1압연시간과 제2압연시간을 비교하여 큰 값을 한계압연시간으로 설정하는 단계; 한계압연시간을 이용하여 냉각대기시간 동안 압연 가능한 제1최대매수를 연산하는 단계; 냉각목표두께를 이용하여 냉각대기재의 길이를 연산하는 단계; 냉각대기재의 길이와 압연완료재의 길이를 이용하여 설비길이에 따른 압연 가능한 제2최대매수를 연산하는 단계; 제1최대매수와 제2최대매수 중 작은 값을 동시압연매수로 설정하는 단계; 동시압연매수의 슬라브를 잔류압하율로 제1압연시간동안 1차압연하는 단계; 1차압연 후 냉각대기시간 동안 자연냉각시키는 단계; 및 자연냉각 후 잔류압하율로 제2압연시간동안 2차압연하는 단계를 포함한다.

삭제

삭제

삭제

삭제

상술한 바와 같이, 본 발명은 냉각대기시간에 따른 압연 가능한 최대매수와 설비길이에 따른 압연 가능한 최대매수를 이용하여 동시압연 가능한 매수를 연산하여 제어압연을 수행함으로써 냉각대기시간의 효율적 관리로 고장력 강의 생산성을 현저히 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 인장강도 50kg.f/mm² 급 이상인 고장력 강의 제어압연에 있어서 냉각대기시간에 따른 압연 가능한 최대매수와 설비길이에 따른 압연 가능한 최대매수를 이용하여 두 조건을 모두 만족하는 동시압연매수를 결정하여 작업함으로써 선행재 작업 중에 후행재의 냉각이 종료되거나, 압연 중인 소재길이와 냉각중인 소재의 길이를 합산한 길이가 냉각 대기설비의 길이를 초과하는 등의 문제없이 안정적으로 생산성을 향상시킨다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반 에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연을 위한 제조설비의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연의 제조과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연에 의한 강재의 형상 및 치수를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 제어압연공정을 위한 제조설비는 가열로(1)와, 스케일 브레이커(2)와, 압연기(3) 및 가속냉각기(4)를 포함한다.

제어압연에 의해 제조되는 인장강도 50kg.f/㎟급 이상의 고장력 강은 우수한 강도, 충격성 및 용접성이 요구된다.

먼저, 용접성을 향상시키기 위하여 탄소 함량을 0.16% 이하로 낮게 관리한다. 그리고 강도와 충격인성의 확보를 위해서 가열로(1)에서 1050~1200℃의 고온으로 가열된 강재를 스케일 브레이커(2)에서 강재의 표면에 생성된 산화스케일을 제거한다.

이어서, 재결정 영역에서 1차압연(A)을 실시하고, 자연냉각(B)을 시키며, 미 재결정영역에서 2차압연(C)을 실시하여 고장력 강을 제조한다.

특히, 미 재결정 영역에서 2차압연을 수행하여 결정립을 미세화시킬 목적으로 압연종료온도를 750~820℃까지 낮추는 온도 제어압연을 실시한다. 이를 위해 냉각목표두께(Th2) 및 냉각목표온도(T2)를 설정하고 1차압연에 의하여 냉각목표두께(Th2)에 도달하면 자연냉각(B)에 의해 냉각목표온도(T2)에 도달할 때까지 압연을 실시하지 않고 대기한다.

냉각목표온도(T2)에 도달하면 다시 2차압연(C)을 미 재결정역에서 진행하여 압연종료온도(T3) 및 압연목표두께(Th3)를 달성하도록 압연속도 및 패스(Pass) 사이의 시간을 조절한다.

이와 같은 과정에 의해 얻어진 압연조직은 결정립이 길게 연신되어 변형대(Deformation Band) 증가로 인한 페라이트(Ferrite) 핵 생성 자리를 증가시키게 되어 미세한 조직이 얻어진다.

이어서, 가속냉각 공정에서는 미리 설정한 냉각 개시온도 및 냉각속도 등의 정보에 의해 냉각 종료온도를 달성하도록 냉각수를 분사하여 결정립의 성장 억제와 저온 변태조직을 얻음으로써 강도 및 인성을 확보한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연에서의 압연 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 제어압연에서의 압연 제어 방법은, 잔류압하율(RRR)을 이용하여 냉각대기시간(TimeCool) 동안 압연 가능한 제1최대매수(CNTcool)를 연산한다(S1).

먼저, 인장강도 50kg.f/㎟급 이상 제어압연형 강재의 동시압연 매수를 결정하기 위해서는 제어압연 형 강재의 잔류압하율(RRR)을 이용하여 아래의 <수학식 1>을 통해 압연소재의 냉각목표두께(Th2)를 구한다.

Th2 = Th3 / (1.0 - RRR/100.)

여기서, Th3 : 최종압연 목표두께(제품두께: mm)

RRR : 잔류압하율(%)

이때 잔류압하율은 제품 주문자가 요구한 제품의 기계적 성질을 만족시키기 위한 것으로서 이론 또는 실험치를 이용하여 설정한다.

이어서 냉각목표두께(Th2)와 냉각목표온도(T2)를 이용하여 제1압연시간(TimeRoll_1)과 냉각대기시간(TimeCool) 및 제2압연시간(TimeRoll_2)을 구한다.

여기에서 제1압연시간(TimeRoll_1)과 제2압연시간(TimeRoll_2) 및 냉각대기시간(TimeCool)은 각 공장의 설비능력에 따라 결정되는 것으로서 각 공장의 자동화를 위해 설치한 전산기의 압하 스케쥴(Schedule) 프로그램을 이용하여 계산된다.

이어서 제1압연시간(TimeRoll_1) 및 제2압연시간(TimeRoll_2) 중에서 큰 값을 한계압연시간(LimTime)으로 설정한다.

다음에는 상기에서 설정한 한계압연시간(LimTime)으로 냉각대기시간(TimeCool) 동안에 압연 가능한 제1최대매수(CNTcool)를 <수학식 2>를 이용하여 구한다.

CNTcool = int(TimeCool / LimTime)

여기서, TimeCool : 냉각대기시간(sec)

LimTime : 한계압연시간(sec)

다음으로, 냉각목표두께(Th2)를 이용하여 설비길이에 따른 압연 가능한 제2최대매수(CNTent)를 연산한다(S2).

냉각대기 설비인 입측 롤러테이블(5)의 설비길이 한도 내에서 압연 가능한 최대 매수를 구하기 위한 과정으로서, 먼저 냉각 목표두께(Th2)와 소재 치수로 각 소재의 냉각 대기길이(Ln2)를 <수학식 3>을 이용하여 구한다.

Ln2 = Th1 X Wd1 X Ln1 / (Th2 X Wd2)

여기서, Th1 : 소재 두께(슬라브 두께)

Wd1 : 소재 폭(슬라브 폭)

Th2 : 냉각목표두께

Wd2 : 냉각 대기재의 폭

이어서 <수학식 4>를 이용하여 압연완료재의 길이(Ln3)에 냉각대기길이(Ln2)를 한 매씩 합산하여 누적한 길이가 냉각 대기설비인 입측 롤러테이블(5)의 길이(LenEnt)를 초과하지 않는 개수를 선택한다.

SumLength = Ln3 + {Ln2(1)+ Ln2(2)+ Ln2(3) + ‥‥ + Ln2(n)}

이어서 상기에서 누적한 길이(SumLength) 계산에 사용된 매수를 설비길이에 따른 압연 가능한 제2최대매수(CNTent)로 설정한다.

다음으로, 상기에서 구한 설비길이에 따른 압연 가능한 제2최대매수(CNTent)와 냉각 대기시간에 따른 압연 가능한 제1최대매수(CNTcool)을 비교하여 작은 값을 동시압연 매수(CNTact)로 설정한다(S3).

이후, 상기에서 설정한 동시압연매수(CNTact)를 이용하여 제어압연을 수행한다(S4).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연에 의한 강재를 동시에 여러 매를 압연하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, ①번 소재를 압연기(3)에서 1차압연을 완료한 후에 압연기 출측 롤러테이블(6)로 이동시켜 냉각 대기시킨다.

이어서 ②, ③, ④, ⑤번 소재의 1차압연이 종료되면 압연기 출측에서 5매를 동시에 압연기 입측롤러테이블(5)로 이동시켜 냉각 대기시킨다.

다음에는 ①번 소재의 냉각이 종료되면 다시 압연기(3)에서 2차 압연을 수행하여 압연이 완료되면 후공정으로 이송시키고, 이어서 ②, ③, ④, ⑤번 소재도 입측 롤러테이블(5)에서 냉각이 종료되면 순차적으로 압연기(3)에서 2차 압연을 수행한다.

<표 1>은 제품두께 40～80mm, 제품 폭 2500～4000mm의 범위에 속하는 강판을 종래의 방법으로 3매씩를 동시에 압연한 경우와 본 실시예에 의해 5매씩을 동시에 압연한 경우에 대하여 각각 90매 씩 압연한 후의 생산성을 비교한 것이다.

본 실시예에 의한 경우의 압연 피치(Pitch)는 평균 155초로 종래방법에 의한 압연 피치 대비 84초가 감소되어 시간당 생산량은 290.0[Ton/Hour]로서, 종래에 의한 경우의 생산성 188.6[Ton/Hour] 대비 약 54% 향상되었음을 알 수 있다.

구 분	종래방법	본 발명방법	대상 강재
압연 Pitch	239초	155초	제품두께 ≥40mm 평균중량: 12.5ton
Ton/Hour	188.6	290.0

이와 같이 본 발명은 냉각대기시간에 따른 압연 가능한 최대 매수와 설비의 길이 제한치에 따른 압연 가능 최대매수를 구하여 두 가지 조건을 모두 만족하는 값을 동시압연매수로 결정하여 제어압연을 수행함으로써 냉각 매수 증가에 따른 설비길이 제한 범위를 초과하지 않으면서 냉각 대기시간의 효율적 관리가 가능해 진다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연을 위한 제조설비의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연에 의한 강재의 형상 및 치수를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연에서의 압연 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어압연에 의한 강재를 동시에 여러 매를 압연하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가열로 2 : 스케일 브레이커

3 : 압연기 4 : 가속냉각기

5 : 입측 롤러테이블 6 : 출측 롤러테이블

7 : 슬라브 8 : 냉각 대기재

9 : 압연 완료재

Claims (5)

1. 잔류압하율을 이용하여 냉각목표두께를 연산하는 단계;

   상기 냉각목표두께와 냉각목표온도를 이용하여 1차압연을 위한 제1압연시간과 냉각대기시간 및 2차압연을 위한 제2압연시간을 연산하는 단계;

   상기 제1압연시간과 상기 제2압연시간을 비교하여 큰 값을 한계압연시간으로 설정하는 단계;

   상기 한계압연시간을 이용하여 냉각대기시간 동안 압연 가능한 제1최대매수를 연산하는 단계;

   상기 냉각목표두께를 이용하여 냉각대기재의 길이를 연산하는 단계;

   상기 냉각대기재의 길이와 압연완료재의 길이를 이용하여 설비길이에 따른 압연 가능한 제2최대매수를 연산하는 단계;

   상기 제1최대매수와 상기 제2최대매수 중 작은 값을 동시압연매수로 설정하는 단계;

   상기 동시압연매수의 슬라브를 상기 잔류압하율로 상기 제1압연시간동안 1차압연하는 단계;

   상기 1차압연 후 상기 냉각대기시간 동안 자연냉각시키는 단계; 및

   상기 자연냉각 후 상기 잔류압하율로 상기 제2압연시간동안 2차압연하는 단계를 포함하는 제어압연공정에서의 압연 제어 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images