KR101282163B1 - 얇은 금속 스트립의 연속 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 롤 캐스팅 공정 후에 10 mm 미만의 스트립 캐스팅 두께를 가지며, 얇은 금속 스트립, 특히 고온-롤링되는 강 스트립을 금속 용융물로부터 직접, 연속 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 캐스트 금속 스트립은 인-라인 두께 감소를 위해 공급되며, 이후 저장 장치에 공급된다. 본 발명은 목적은 고온-롤링되는 금속 스트립, 연속-캐스트 얇은 슬래브 또는 캐스트 두께가 40 내지 300 mm 인 슬래브로부터 금속 스트립의 제조에 의해 달성될 수 있으며, 평탄도 허용오차와 관련된 고 품질 고온 롤링되는 얇은 스트립 캐스팅 두께를 가지며 금속 용융물로부터 직접 연속 제조할 수 있는 공정을 달성하는 것이다. 결국, 평탄도의 측정은 이동되는 금속 스트립 상에서 실행되며, 평탄도의 이러한 측정 결과는 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치기 위해서 얻어진다.
Description
본 발명은 롤-캐스팅 장치를 이용하는 롤-캐스팅 공정 후에 10 mm 미만의 스트립 캐스트 두께를 가지는 얇은 금속 스트립, 특히, 고온의 강 스트립을 금속 용융물로부터 직접 연속 제조하는 공정 및 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 6 mm 미만의 스트립 캐스트를 갖는 고온-롤링되는 강 스트립을 제조하는 공정 및 장치에 관한 것이다. 고온의 스트립이 롤링 변형되어 저장될 때, 고온의 스트립 두께는 0.3 내지 4 mm 이다.
본 발명을 기초로 하여 준비된 롤-캐스팅 공정은 금속 용융물이 금속 스트립을 연속적으로 형성하기 위해서 캐스팅 롤의 측면 상에서 고상화되는 모든 형태의 캐스팅 공정을 포함한다. 단일-롤 캐스팅 장치를 이용하는 단일 롤-캐스팅 공정 및 쌍롤 캐스팅 장치를 이용하는 수직 또는 수평의 쌍롤 캐스팅 공정 둘 모두는 본 발명을 실행하기에 적합할 수 있다. 두 개의 상호작용 캐스팅 롤의 축이 본 발명에 따른 공정을 실행하기 위해서 수평에 대해 비스듬히 경사진 평면 내에 배열되는 것이 적합할 수도 있다.
수직인 쌍롤 캐스팅 공정에서, 금속 용융물은 두 개의 회전되는 캐스팅 롤 및 관련 측면 판에 의해 측면으로 경계가 형성되는 용융물 공간 내측으로 도입되며, 캐스팅 롤의 회전 축들은 실질적으로, 하나의 수평면 내에 놓인다. 필요한 가동 및 제어 장치를 포함하는, 관련 측면 판을 갖는 두 개의 캐스팅 롤은 이러한 경우에, 쌍롤 캐스팅 장치의 코어 부품을 형성한다. 금속 용융물은 회전 측면에서 연속적으로 고형화되고, 캐스팅 롤에서 내부로 냉각되어 측면으로 이동하는 스트랜드 쉘(strand shell)을 형성한다. 두 개의 캐스팅 롤 사이의 가장 좁은 단면에서, 두 개의 스트랜드 쉘은 적어도 실질적으로 완전히 고형화되는 금속 스트립을 형성하도록 결합된다. 캐스트 금속 스트립은 캐스팅 롤들 사이에서 캐스팅 속도로 배출되며, 롤링 설비 내에서의 인-라인(in-line) 두께 감소를 위해 공급된다. 그 후, 롤링된 고온의 스트립은 저장 장치에 공급되어, 상기 장치 내에 저장된다. 이러한 공정은 바람직하게는, 강 스트립의 제조에 적합할 수 있지만, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 금속 스트립을 이러한 방식으로 제조하는 것도 가능할 것이다. 이러한 형태의 설비 및 공정의 기본 원리는 예를 들어, WO 01/94049 또는 WO 03/035291 호에 이미 공지되어 있다.
몇몇의 경우에는 표준으로 규정되는 처리를, 그리고 고객이 추가적으로 요청하는 추가적인 처리를 어떠한 문제도 없이 보장하기 위해서, 평탄도 허용오차가 롤링된 고온의 스트립에 의해 유지되어야 한다. 고온-롤링되는 강 스트립의 제조에서 얻은 경험은 대응 캐스팅 설비에서 쌍롤 캐스팅 공정을 이용할 때 이러한 요구조건을 만족시키는 것이 매우 어렵다는 것을 보여주고 있다.
얇은 고온 스트립의 평탄도에 대한 표준 값은 표준(예를 들어, DIN 10051)으 로 규정되며, 롤링되는 고온의 스트립에 대한 표준 값은 도입부에 기재된 두께 범위에 있어서 20 내지 30 I 단위의 값을 갖는다.
표준 평탄도 값을 달성하는 데 어려운 원인 중 하나의 주원인은 캐스트 중간 생성물을 위해 선택되는 제조 공정이 갖는 높은 제조 속도로부터 야기된다. 금속 스트립은 매우 높은 고형화 비율를 갖는 공정에서 극도의 폭/두께 비율 갖는 형태로 직접적으로 제조되며, 그러한 공정이 원하는 고온의 스트립 최종 두께를 달성하기 위한 관점에서 대다수의 롤 통과를 제거하지만, (스트랜드 쉘을 형성할 때) 고형화 전방(solidification front)에서 폭과 상관 없고(width-independent) 균일한 대류적 열 전달이나 액상 금속 온도가, 금속 욕 내의 난류 상태 때문에, 제한된 범위에서만 가능할 수 있음을 의미한다. 이는 캐스팅 롤들 사이의 캐스팅 닙(nip)으로부터 캐스트 금속 스트립이 배출될 때, 캐스트 금속 스트립 상의 온도/폭 프로파일이 평형 고상선 온도에 대해 과냉각을 기초로 하는, 최대 100 % 그리고 그 이상의 변동으로 처리되어, 내부 응력 상태 및 크리프 특성이 생겨 캐스트 스트립 내의 비 평탄도를 초래한다. 고온의 스트립 표준을 넘는 상태의 비평탄도는 30 내지 40 % 범위의 변동만 있어도 생성된다.
스트립 입구 온도(금속 스트립이 롤링 스탠드에 유입되는 온도)가 금속 스트립의 폭에 걸쳐서 상대적으로 불균일하거나, 입구 스트립 프로파일을 알 수 없거나 변동된다면, 캐스트 금속 스트립의 인-라인 롤링이 추가의 불균일 형성에 기여할 수도 있다. 이러한 결과는 롤링 방향의 횡방향을 따른 상이한 롤 닙 프로파일 또는 상이한 스프링 특성의 결과로서 롤 닙의 가변적인 변형 특성을 야기한다.
먼저, 캐스트 금속 스트립이 롤링 스탠드로 유입될 때, 캐스트 금속 스트립은 캐스트 구조를 갖는 유입 미세구조를 가지며, 그러한 캐스트 구조는 두께 감소가 적은 통과(pass)에 의해 보다 미세한 입자의 롤링된 미세구조로 변환되어, 각각의 추가 처리 단계에 유리한 재료 특성을 얻는다. 동시에, 롤링 스탠드의 상류 부분의 개시 두께는 10 mm 미만, 바람직하게는 6 mm 미만이다. 바람직한 얇은 개시 두께에서, 어떠한 평탄 결함도 없이 상대적 스트립 프로파일에 영향을 미치는 것은 불가능하다. 또한, 캐스팅 작업 및 임의의 스케일링에 의해 금속 스트립의 높은 조도(粗度)가 야기되어, 높은 수준의 작동 롤 마모를 초래한다. 작동 롤 상의 이러한 마모 현상은 스트립 엣지 영역에 있어 상당한 정도로 발생하여 스트립 프로파일 내의 결함을 초래한다. 본 명세서에서, 스트립 두께 및 온도 레벨과는 별도로, 마모 현상은 스트립 재료, 스트립 프로파일 및 열 프로파일에 의해 상당한 정도로 영향을 받는다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술된 이러한 결함들을 방지하고 종래 기술에 대응하는 롤링 장치를 이용하여, 고온-롤링되는 금속 스트립, 특히 연속-캐스트 얇은 슬래브 또는 캐스트 두께가 40 내지 300 mm인 슬래브로부터의 강 스트립의 제조에 의해 현재 달성될 수 있으며 특성 프로파일 특히, 원하는 평탄도 허용오차와 관련된 특성 프로파일을 가지는 고품질의 고온-롤링되는 금속 스트립을 제조할 수 있는 공정 및 장치를 제공하는 것이며, 본 발명에 따라서 연속 제조 공정에서는 금속 용융물로부터 직접 시작되고, 스트립 캐스트 두께는 10 mm 미만이다.
고-품질 고온-롤링되는 금속 스트립의 비교가능한 프로파일 특성은 특히 이하를 포함한다:
도입부에 전술된 형태의 공정에서, 본 발명의 목적은 평탄도 측정이 이동하는 금속 스트립 상에서 수행되며, 이러한 평탄도 측정으로부터 측정된 평탄도 값이 목표 설정 방식으로 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치는데 이용된다는 사실에 의해 달성된다. 이러한 경우에, 금속 스트립 평탄도의 영향은 두 개의 캐스팅 롤의 측면들 사이에서의 금속 스트립 형성 중에, 또는 제어회로나 이와 달리 수동 간섭에 의한 인-라인 두께 감소 중에 발생할 수 있다. 평탄도 측정은 하나 이상의 캐스팅 롤에 의해 형성되는 롤-캐스팅 장치와, 스트립-진행 방향에 대해 횡방향인 평면 내의 저장 장치 사이의 간격에 걸쳐서 실행된다.
금속 스트립의 인-라인 두께 감소는 적어도 단일-스탠드 롤링 설비 내에서 하나 이상의 변형 스테이지에서 실행되며, 평탄도 측정은 하나 이상의 변형 스테이지 전후, 바람직하게는 제 1의 변형 스테이지 후에 즉시 실행된다.
바람직한 실시예에 따라서, 평탄도 측정은 이송 방향과 관련하여 횡방향으로 놓이는 평면 내의 금속 스트립에서의 응력 분포를 결정함으로써 실행된다.
평탄도 측정으로부터 측정된 값을 롤링 설비의 하나 이상의 롤링 스탠드 내의 롤 닙에 영향을 미치도록 이용하는 것이 방편이다. 중앙 처리 유닛에서 처리될 수 있는 측정된 평탄도 값은 폐 루프 평탄도 제어를 위해 이용되며, 롤링 스탠드의 부품, 또는 롤링 스탠드의 실질적으로 직접적인 상류 부분에 장착되는 장치는 롤 닙에 영향을 미치며 그리고/또는 금속 스트립의 상태 변수에 영향을 미치는데 이용된다.
롤링 스탠드 내의 롤 닙은 하기의 측정:
- 작동 롤 벤딩,
- 작동 롤 변위,
- 롤 배럴 또는 작동 롤의 적어도 구회적 열 영향, 중 하나 이상에 의해 영향을 받는다.
동일하게, 평탄도 측정으로부터 측정된 값은 금속 스트립의 적어도 구역적인 열 영향을 위해 이용될 수 있다.
평탄도 측정값으로부터 평탄도 제어 회로를 위한 제어 신호를 발생시키는 다른 방법은 평탄도 측정으로부터 측정된 값을 이용하여, 하나 이상의 캐스팅 롤의 표면 프로파일에 영향을 미치게 된다.
평탄도 측정 이외에, 제조되는 고온의 스트립에 있어서 평탄도 오차의 추가의 개선은 금속 스트립의 온도 프로파일이 적어도 롤링 설비 앞이나 뒤에 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에서 결정되며, 측정된 온도 프로파일이 목표 설정 방식으로 고온의 스트립의 평탄도에 영향을 미치는데 이용된다는 사실에 의해 달성된다.
종방향으로 지향되는 구역에서 발생하는 고온의 스트립에서의 국부적 온도 편차는, 금속 스트립 내의 온도 분포가 측정된 온도 프로파일의 함수로서 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내의 섹션에서 영향을 받는다면 특히 영향을 받을 수 있다. 보다 독립적으로 제어가능한 냉각 또는 가열 구역은 스트립 진행 방향에 대해 횡방향으로 배열되며, 보다 양호한 온도 프로파일은 캐스트 금속 스트립에서 제어될 수 있다.
금속 스트립의 평탄도를 보다 균일하게 형성하는 다른 방법은 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내의 스트립 두께 프로파일을 부가적으로 측정하는 단계, 및 측정된 스트립 두께를 이용하여 목표 설정 방식으로 고온의 스트립의 평탄도에 영향을 미치는 단계로 이루어진다.
본 발명은 쌍롤 캐스팅 공정, 특히, 수직인 쌍롤 캐스팅 공정을 이용하여 금속 스트립의 제조에 바람직하게 사용되며, 여기서 금속 스트립의 평탄도 측정값을 기록하기 위한 평탄도-측정 장치가 롤-캐스팅 장치와 저장 장치 사이에 배열되며, 평탄도-측정 장치는 결정되는 평탄도 측정값을 기록하여 변환하기 위한 평가 장치를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 본 발명의 목적은, 롤-캐스팅 장치를 가지며, 하류 부분에 배열되는 적어도 단일-스탠드 롤링 설비를 가지며, 그리고 롤링된 금속 스트립을 저장하기 위한 저장 장치를 가지며, 금속 스트립의 평탄도 측정값을 위한 평탄도-측정 장치가 롤-캐스팅 장치와 저장 장치 사이에 배열되고, 그리고 평탄도-측정 장치가 평탄도 측정값을 기록하고 변환하기 위한 평가 장치를 구비한다면, 금속 용융물로부터 직접, 10 mm 미만의 스트립 두께를 갖는, 얇은 금속 스트립, 특히, 고온의 강 스트립의 연속 제조에 의해서 달성되기도 한다.
편의상, 평탄도 측정값을 기록하기 위한 평탄도-측정 장치는 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓인 평면 내에 배열된다.
바람직하게, 평탄도-측정 장치는 적어도 단일-스탠드 롤링 설비의 롤링 스탠드의 상류부분 또는 하류부분에 배열된다. 다중-스탠드 롤링 밀 트레인의 경우에, 평탄도 측정 장치는 제 1의 롤링 스탠드의 상류부분 또는 바람직하게는 하류부분에 배열된다.
평탄도 측정은 시판되는 다양한 평탄도-측정 장치로 실행될 수 있다. 이러한 형태의 측정 장치는 냉간 스트립 제조로부터 평탄도 값을 결정하기 위해 대개 공지되어 있으며, 결과적으로, 고온에서 열 안정성 및 측정 정밀도와 관련된 적합한 응용예가 롤링 온도에서 고온의 스트립의 특정 응용예를 위해 요구된다. 고온의 영역에서의 평탄도 측정을 위해서, 평탄도 측정 장치는 바람직하게는, 평탄도-측정 롤러, 형상을 광학적으로 기록하기 위한 장치 또는 스트립 표면 특성에서의 기타 불균질성을 기록하기 위한 장치에 의해 형성된다. 평탄도-측정 롤러를 이용하는 평탄도 측정의 경우에, 금속 스트립은 일반적으로, 평가 장치로 야기되는 측정 평가를 참작하여 스트립 인장 하에 놓인다. 금속 스트립의 형상을 광학 기록하는 경우에, 양호한 측정 결과가 달성된다면 금속 스트립은 스트립 인장하에 놓여서는 안 된다. 종래의 냉간-롤링 및 고온-롤링 장치에 사용되는 평탄도-측정 장치는 이미 DE 37 21 746 A1, US 6,606,919 B2, US 2002/0178840 A1 및 US 2002/0080851 A1에 공지되어 있으며, 여기서 이들의 구조는 더 상세히 기재되어 있다.
평가 장치, 바람직하게 중앙 처리 유닛은 제어 변수를 전달하기 위한 신호 라인을 통해서 하기의 가동 장치: 즉
- 작동 롤 벤딩을 위한 벤딩 블록,
- 작동 롤 변위 장치,
- 롤 배럴의 구역적인 직접 또는 간접 열 영향을 위한 가열/냉각 장치,
-금속 스트립의 적어도 구역적인 열 영향을 위한 가열/냉각 장치, 중 하나 이상에 연결되어 롤링 스탠드 내의 롤링 닙에 영향을 미친다.
이와 달리 또는 이 외에, 평가 장치는 하나 이상의 캐스팅 롤의 표면 프로파일에 영향을 미치기 위한 하기의 가동 장치:
-캐스팅 롤 배럴의 구역적인 직접 또는 간접 열 영향을 위한 가열/냉각 장치,
-방사상으로 작용하는 변형력을 인가하기 위한 캐스팅 롤에서의 바람직하게는 수압식 가동 변형 장치,
-캐스팅 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 위한 가스 퍼지 장치,
-스트랜드 쉘 고형화 상태에 영향을 미치기 위해서 핵 생성 밀도 또는 열 전달에 영향을 미치는 코팅제를 이용하여 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 코팅을 하기 위한 코팅 장치,
-캐스팅 롤 배럴에서 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 위한 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 세정을 위한 세정 장치, 중 하나 이상에 연결된다.
매우 협소한 오차 범위 내에서 평탄도 값을 달성하기 위해서, 금속 스트립의 온도를 기록하기 위한 온도-측정 장치는 부가적으로, 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에, 롤링 설비의 하나 이상의 롤링 스탠드의 바로 전방 또는 바로 후방에 배열되며, 이러한 온도-측정 장치는 측정된 값을 기록하고 변환하기 위한 평가 장치를 구비하고 있다. 이러한 온도 측정은 바람직하게, 즉시, 짧은 간격으로 제 1의 롤링 스탠드의 하류 부분에서 실행되어, 롤링 닙 내의 상태가 가능한 정확하게 재현될 수 있게 한다.
편의상, 온도-측정 장치는 롤링 설비의 상류 부분에 배열되며, 평가 장치는 제어 변수를 전달하기 위한 신호 라인을 통해, 스트립-가열 장치 또는 스트립-냉각 장치에 연결되어 보다 균일한 온도 프로파일을 형성한다.
고온의 스트립 상의 평탄도 편차를 최소화하는 다른 가능한 방법은 스트립 두께 프로파일을 결정하기 위한 스트립 두께 프로파일 측정 장치가 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에 배열되며, 이러한 스트립 두께 측정 장치가 측정된 값을 기록하고 변환하기 위한 평가 장치를 구비한다는 사실로서 이루어진다.
평가 장치는 제어 변수를 전달하기 위한 신호 라인을 통해서 하기의 가동 장치: 즉
- 작동 롤 조절 장치,
- 작동 롤 벤딩을 위한 벤딩 블록,
- 작동 롤 변위 장치,
- 롤 배럴의 구역적인 직접 또는 간접 열 영향을 미치기 위한 가열/냉각 장치, 중 하나 이상에 연결되어 롤링 스탠드 내의 스트립 두께 프로파일에 영향을 미치친다 .
또한, 평가 장치는 신호 라인을 통해서 하기의 가동 장치: 즉
- 캐스팅 롤 조절 장치,
- 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 열 영향을 미치기 위한 가열/냉각 장치,
- 바람직하게는, 방사상으로 작용하는 변형력을 인가하기 위해서 캐스팅 롤에서의 수압식 가동 변형 장치,
- 캐스팅 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 미치기 위한 가스 퍼지 장치,
- 스트랜드 쉘 고형화 상태에 영향을 미치기 위해서 핵생성 밀도 또는 열 전달에 영향을 미치는 코팅제를 이용하여 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 코팅을 하기 위한 코팅 장치,
- 캐스팅 롤 배럴에서 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 미치기 위한 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 세정을 위한 세정 장치, 중 하나 이상에 개별적으로 연결되어 하나 이상의 캐스팅 롤에 의해 스트립 두께 프로파일에 영향을 미친다.
평탄도 측정, 또는 대안적으로 제조 라인에 따른 다수의 평탄도 측정의 측정 결과는 독점적으로, 하나 이상의 롤링 스탠드 또는 독점적으로 롤-캐스팅 장치, 또는 대안적으로 이러한 장치 둘 모두를 조합하여 목표 설정 방식으로 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치기 위해서 이용될 수 있다. 게다가, 예를 들어, 스트립-가열 장치와 같은, 관련 장치에 의해 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치는 것이 가능할 수도 있다.
롤-캐스팅 장치는 바람직하게는, 본 발명에 따라서 쌍롤 캐스팅 공정을 실행하도록 디자인되며, 캐스트 금속 스트립의 단면 형태(format)를 형성하기 위한 캐스팅 갭 및 금속 용융물을 유지하기 위한 용융물 공간을 서로 형성하는, 회전 구동되는 두 개의 캐스팅 롤 및 두 개의 측면 판을 포함한다.
반-산업용 실험 설비에 있어서 전술된 바와 같은, 본 발명에 따른 공정의 실행은 몇몇 실험 직후에도 최대 50 % 까지 평탄도 편차를 감소시키도록 조절된다.
본 발명의 추가의 이점 및 특징은 첨부 도면을 참고하여, 비-제한 예시적 실시예를 도시하는 도면의 하기의 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
도 1은 쌍롤 캐스팅 장치 및 단일-스탠드 롤링 설비를 가지며, 평탄도-측정 장치를 포함하는, 얇은 고온의 스트립을 제조하기 위한 본 발명에 따른 제조 설비를 도시하는 도면이며,
도 2는 쌍롤 캐스팅 장치 및 다중-스탠드 롤링 설비를 가지며, 평탄도-측정 장치를 포함하는, 얇은 고온의 스트립을 위한 본 발명에 따른 제조 설비를 도시하는 도면이다.
도 1 및 도 2는 설비의 주요 부품, 뿐만 아니라 고온의 얇은 스트립에 있어 불문율인 평탄도 허용오차 내에서 고온의 얇은 스트립의 제조를 위한 측정 및 제어 장치를 포함하는, 고온의 강 스트립을 개략적 종방향 섹션의 형태로 제조하기 위한 설비의 두 개의 실시예를 도시하고 있다. 설비의 기본 구조는 비철 금속 스트립을 제조할 때와 동일하다.
쌍롤 캐스팅 장치(1)에서, 강 용융물은 용융물 공간(4) 내측으로 도입되며, 캐스팅 롤의 단면에 위치된 두 개의 측면 판(3) 및 캐스팅 롤(2)이 마주보며 회전하여, 두 개의 내부적 냉각에 의해 형성되며, 그리고 소정의 단면 형태를 갖는 캐스트 강 스트립(5)은 캐스팅 롤(2) 및 측면 판(3)에 의해 형성되는 캐스팅 갭으로부터 수직 하향으로 배출된다. 강 스트립이 수평 이송 방향으로 변환된 후에, 캐스트 강 스트립은 두께 감소 처리되며, 롤링 설비(6) 내에서 미세구조로 변경되어 저장 장치(7)로 공급된다. 강 등급, 캐스팅 두께 및 고온의 스트립의 최종 두께에 따라서, 롤링 설비(6)는 예를 들어, 저 품질 요건을 갖는 스트립 강을 위해서, 단일-스탠드 롤링 설비(8)(도 1)로서 디자인되거나, 예를 들어, 보다 큰 정도의 감소 및 표면 품질 및 변형 특성에 부과되는 특정 요구사항을 갖는 고-품질 강 등급의 제조를 위해서, 다중-스탠드 롤링 밀 트레인(9)(도 2)으로서 디자인된다. 저장 장치(7)는 고온의 스트립을 코일로 감기 위한 코일러를 포함하며, 냉각 노 내에 통합될 수도 있다. 코일링(coiling) 중에 스트립 인장 및 스트립 전단 응력을 설정하기 위한 스트립 드라이버(strip driver; 10)는 저장 장치의 상류 부분에 장착된다.
제 1의 롤링 스탠드의 상류 부분의 일정한 롤링 온도를 설정하기 위해서, 강 스트립은 제 1의 롤링 스탠드의 상류 부분에 장착되며 스트립-가열 장치(12)를 통해 통과하며, 냉각 장치를 포함할 수도 있다. 스트립-가열 장치(12)는 강 스트립 온도의 구역적인 영향을 스트립-진행 방향에 대해 횡방향으로 허용하여, 예를 들어, 과도한 냉각이 이러한 영역 내에서 이미 발생하게 된다면 스트립 엣지의 가열은 증가하게 된다. 스트립-진행 방향에 대해 횡방향으로 위치되는 평면 내의 복수의 존 내에서 스트립 온도를 연속적으로 기록하고, 스트립-가열 장치(12)를 제어하는데 이용되는 온도-측정 장치(13)는 제 1 롤링 스탠드(11)의 상류부분에 직접 장착된다. 스트립 드라이버(14)는 강 스트립을 스트립 인장 하에서 유지시키며, 필요한 경우, 강 스트립을 스트립-가열 장치(12) 내에 그리고 제 1의 롤링 스탠드(11) 까지 중심에 위치시키기도 한다. 스트립 두께 프로파일 측정 장치(15)는 쌍롤 캐스팅 설비를 지나 캐스트 강 스트립의 스트립 두께를 측정하며, 이러한 스트립 두께는 캐스팅-롤 제어 장치(16)를 이용하여 미리 조절되거나, 측정 결과에 따라서 수정된다.
스트립-진행 방향에 대해 횡방향인 평면 내의 강 스트립의 평탄도 프로파일을 기록하기 위해서 이용되는 평탄도-측정 장치(18)는 도 1에 도시된 제 1 실시예에서의 단지 제 1의 롤링 스탠드(11) 및 도 2에 도시된 실시예에서의 제 1의 롤링 스탠드(11)의 하류부분에 짧은 간격으로 배열된다. 평탄도 편차는 스트립 폭에 걸친 두께 편차로부터 야기되거나 스트립 내의 굴곡으로부터 야기된다. 평탄도-측정 장치(18)는 고온에서 이용되기 적합한 평탄도-측정 롤러(19)를 포함한다. 본 발명에 따라 이용될 수 있는 평탄도-측정 롤러는 미국 특허 US 6,606,919 B2에 상세히 기재되어 있다. 평탄도 편차를 결정하기 위한 대응 측정 방법은 특허 출원 US 2002/0178840 A1에 기재되어 있으며, 본 원에 사용될 수도 있다. 결정되는 측정값은 중앙 처리 유닛(CPU)에 의해 형성되는 평가 장치(20)에 공급되며, 여기서, 측정 신호가 평가되어, 제 1의 롤링 스탠드(11)의 가동 장치(21) 및/또는 쌍롤 캐스팅 장치(1)의 가동 장치(22)에 전달되는 평탄도 편차를 감소시키는 신호를 제어한다.
제 1 롤링 스탠드의 실행가능한 가동 장치(21)는 종래의 롤링 스탠드를 표준으로서 이용할 수 있는 장치이다. 가동 장치(21)는 예를 들어, 원형 작동 또는 지지 롤의 작동 롤 벤딩을 위한 벤딩 블록 또는 윤곽이 형성된 작동 또는 지지 롤의 축 변위를 위한 작동 롤 변위 장치를 포함할 수 있다. 또한, 작동 롤러의 롤 배럴의 구역적인 열 영향을 미치기 위한 가열 및 냉각 장치는 실행가능한 가동 장치로도 구성된다.
하부 영역에서, 평탄도 편차 또는 두께 프로파일 편차는 쌍롤 캐스팅 장치 내의 강 스트립 형성 중에 일찍부터 강 스트립 상에서 발생한다. 얇은 스트립 캐스트 두께에서, 이러한 편차는 더 이상 제거될 수 없으며, 또는 후속 롤 통과에 의해서 낮은 비율이 편차만이 제거될 수 있다. 특히, 강 스트립의 형성 중에 제조되는 두께 프로파일 편차는 롤 통과 중에 평탄도 편차를 초래할 수 있다. 따라서, 측정된 평탄도 값을 기초로 하는 폐-루프 제어에 의해서, 쌍롤 캐스팅 장치(1)에서의 직접 가동 장치(22)에 의한 스트립 프로파일 형성에 개입하는 것이 방편이다. 쌍롤 캐스팅 장치에서의 캐스팅 롤의 표면 프로파일에 영향을 미치기 위한 실행가능한 가동 장치(22)는 캐스팅 롤 배럴의 외부 형상의 구역적인 직접 또는 간접 열 영향을 미치기 위한 가열 및/또는 냉각 장치, 바람직하게는, 캐스팅 롤 측면에 반경방향으로 작용하는 변형력을 가하기 위한, 캐스팅 롤에서의 수압식 작용 변형 장치, 캐스팅 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 미치기 위한 가스 퍼지 장치, 스트랜드 쉘 고형화 상태에 영향을 미치기 위해서 열 전달에 영향을 미치는 코팅제를 이용하여 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 코팅을 하기 위한 코팅 장치, 또는 대안적으로, 캐스팅 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 미치기 위한 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 세정을 위한 세정 장치를 포함한다.
평탄도 편차를 최소화하기 위한 편리한 제어는 쌍롤 캐스팅 장치 내의 캐스팅 공정 중의 프로파일 형성 및 제 1 롤링 스탠드 내의 제 1 롤 통과의 프로파일 형성 및 변경을 측정하고 영향을 미치는 단계로 구성될 수 있다. 이는 평가 장치 내의 적합한 평가에 의해 단독으로 수행될 수 있으며, 또는 제 1 롤링 스탠드의 상류 부분의 추가의 평탄도-측정 장치를 포함함으로써 수행될 수 있다.
온도-측정 장치(13, 13a, 13b)에 의해 기록되는, 스트립 폭에 걸친 온도 프로파일, 및 스트립 두께 프로파일 측정 장치(15, 15a)를 이용하여 기록되는 스트립 두께 프로파일은 평탄도 값 이외에 평가 장치 내의 수학적 모델로 입력될 수 있어서, 수학적 모델은 최적 제어 통계를 전개하여 대응 제어 신호를 발생시킨다.
캐스트 금속 스트립의 온도 프로파일은 스트립이 두 개의 캐스팅 롤(2) 아래로 멀어져 배열되는 온도-측정 장치(13b)를 이용하여 형성된 후에 즉시 기록될 수 있다. 이러한 온도 프로파일은 일반적으로 우세한 온도 조건 또는 고형화 및 캐스팅 롤의 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 형성으로 결론 내리게 한다. 평가 장치로 평탄도 측정값을 평가할 때, 이러한 온도 프로파일을 고려함으로써, 특히, 쌍롤 캐스팅 장치에서의 가동 장치(22)를 제어하기 위해서, 스트립 형성 조건에 보다 더 정확하게 매칭되는 제어 변수를 발생시킨다.
수직인 쌍롤 캐스팅 장치와 관련되어 기재된 측정은 단일-롤 캐스팅 장치에 동일하게 전달될 수 있다. 자유 스트립 표면을 조절하기 위한 평탄한 롤은 단일-롤 캐스팅 장치의 캐스팅 롤에 구비되는 것이 바람직하며, 평탄도에 영향을 미치기 위한 가동 장치는 캐스팅 롤 및 평탄화 롤 두 개 모두에 구비되는 것이 바람직하다.
Claims (23)
- 금속 용융물로부터 직접, 롤-캐스팅 공정 후에 10 mm 미만의 스트립 캐스트 두께를 갖는 얇은 금속 스트립을 연속 제조하는 얇은 금속 스트립 연속 제조 방법으로서,- 하나 이상의 회전되는 캐스팅 롤의 측면에 금속 용융물이 도포되어, 금속 스트립이 형성되며,- 인-라인(in-line) 두께 감소를 위한 캐스팅 속도로 상기 금속 스트립이 공급되며, 그리고- 이어서 상기 금속 스트립이 저장 장치에 공급되어 상기 저장 장치에 저장되는얇은 금속 스트립 연속 제조 방법에 있어서,- 이동되는 금속 스트립 상에서 평탄도 측정이 수행되며, 그리고- 이러한 평탄도 측정으로부터의 평탄도 측정값이 목표 설정 방식(targeted way)으로 상기 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치는데 이용되고,- 평탄도 편차를 감소시키는 제어 신호를 하나 이상의 롤링 스탠드 및 쌍롤 캐스팅 장치의 가동 장치로 전달하기 위해 상기 평탄도 측정으로부터의 평탄도 측정값이 평가 장치로 제공되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 스트립의 인-라인 두께 감소는 적어도 단일-스탠드 롤링 설비 내의 하나 이상의 변형 스테이지에서 실행되며, 상기 평탄도 측정은 하나 이상의 변형 스테이지 이전에 또는 이후에 실행되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 평탄도 측정은 첫 번째 변형 스테이지 직후에 또는 단 하나의 변형 스테이지의 직후에 실행되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 평탄도 측정은 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에서 상기 금속 스트립 내의 응력 분포를 결정함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 평탄도 측정으로부터의 평탄도 측정값은 롤링 설비의 하나 이상의 롤링 스탠드 내의 롤 닙에 영향을 미치는데 이용되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 롤 스탠드 내의 상기 롤 닙은:- 작동 롤 벤딩,- 작동 롤 변위,- 롤 배럴의 적어도 구역적인 열 영향,- 상기 작동 롤의 적어도 구역적인 열 영향,- 상기 금속 스트립의 적어도 구역적인 열 영향,중 하나 이상에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 평탄도 측정으로부터의 평탄도 측정값은 상기 캐스팅 롤의 표면 프로파일에 영향을 미치는데 이용되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 금속 스트립의 온도 프로파일은 상기 롤링 설비 바로 앞이나 바로 뒤의 상기 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에서 결정되며, 측정된 온도 프로파일은 목표 설정 방식으로 고온의 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치는데 이용되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 금속 스트립 내의 온도 분포는 상기 측정된 온도 프로파일의 함수로서 상기 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내의 섹션들에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스트립 두께 프로파일은 상기 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면에서 측정되며, 측정된 스트립 두께 프로파일은 목표 설정 방식으로 고온의 금속 스트립의 평탄도에 영향을 미치는데 이용되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 롤-캐스팅 공정은 수직 쌍롤 캐스팅 공정으로서 구현되며, 상기 공정에서,- 회전하는 캐스팅 롤 및 측면 판에 의해 경계가 형성되는 용융물 공간 내로 금속 용융물이 도입되며,- 상기 금속 용융물이 상기 롤과 함께 진행하여, 스트랜드 쉘들의 형태로, 상기 캐스팅 롤의 측면 상에서 연속으로 고형화되며,- 이러한 스트랜드 쉘들은 상기 캐스팅 롤들 사이의 가장 좁은 횡단면에서 맞닿아 적어도 실질적으로 완전히 고형화된 금속 스트립을 형성하며,- 상기 금속 스트립은 상기 캐스팅 롤들 사이에서 상기 캐스팅 속도로 배출되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 방법.
- 금속 용융물로부터 직접, 10 mm 미만의 스트립 두께를 갖는 얇은 금속 스트립을 연속 제조하는 얇은 금속 스트립 연속 제조 장치로서,롤 캐스팅 장치;하류에 배열되는 적어도 단일-스탠드 롤링 설비; 그리고롤링된 금속 스트립을 저장하기 위한 저장 장치;를 구비하는 얇은 금속 스트립 연속 제조 장치에 있어서,상기 금속 스트립의 평탄도 측정값을 기록하기 위한 평탄도-측정 장치(18)가 상기 롤-캐스팅 장치와 상기 저장 장치(7) 사이에 배열되며,상기 평탄도 측정 장치는 상기 평탄도 측정값을 기록하고 변환하기 위한 평가 장치(20)를 구비하고,상기 평가 장치(20)는, 캐스팅 롤 내의 롤 닙에 영향을 미치기 위해 하나 이상의 롤링 스탠드의 가동 장치에 연결되고 그리고 상기 캐스팅 롤의 표면 프로파일에 영향을 미치기 위해 쌍롤 캐스팅 장치의 가동 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 평탄도 측정값을 기록하기 위한 상기 평탄도-측정 장치(18)가 상기 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에 배열되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,상기 평탄도-측정 장치(18)는 적어도 단일-스탠드 롤링 설비(8, 9)의 롤링 스탠드(11)의 상류 또는 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 평탄도-측정 장치(18)는 평탄도-측정 롤러(19), 형상을 광학적으로 기록하기 위한 장치 또는 스트립 표면 특성에서의 다른 불균질성을 기록하기 위한 장치에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 평가 장치(20)는 제어 변수를 전달하기 위한 신호 라인을 통해서 하기의 가동 장치(21): 즉- 작동 롤 벤딩을 위한 벤딩 블록,- 작동 롤 변위 장치,- 롤 배럴의 구역적인 열 영향을 위한 가열/냉각 장치,- 상기 금속 스트립의 적어도 구역적인 열 영향을 위한 가열/냉각 장치중 하나 이상에 연결되어 상기 롤링 스탠드 내의 상기 롤 닙에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 평가 장치(20)는 상기 캐스팅 롤(2)의 표면 프로파일에 영향을 미치기 위한 하기의 가동 장치(22): 즉- 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 열 영향을 위한 가열/냉각 장치,- 방사상으로 작용하는 변형력을 인가하기 위한 상기 캐스팅 롤에서의 변형 장치,- 상기 캐스팅 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 위한 가스 퍼지 장치,- 상기 스트랜드 쉘 고형화 상태에 영향을 미치기 위해서 핵 생성 밀도 또는 열 전달에 영향을 미치는 코팅제를 이용하여 상기 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 코팅을 하기 위한 코팅 장치,- 상기 캐스팅 롤 배럴에서 상기 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 위해서 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 세정을 위한 세정 장치중 하나 이상에 신호 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 금속 스트립의 온도 프로파일을 기록하기 위한 온도-측정 장치(13, 13a, 13b)는 상기 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에서 상기 롤링 설비(8, 9)의 하나 이상의 롤링 스탠드의 적어도 전방 또는 후방에 배열되며, 측정된 값을 기록하고 변환하기 위한 평가 장치(20)에 이러한 온도-측정 장치가 할당되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 온도-측정 장치(13, 13b)는 상기 롤링 설비의 상류에 배열되며, 상기 평가 장치(20)는 제어 변수를 전달하기 위한 신호 라인을 통해서 스트립-가열 장치(12) 또는 스트립-냉각 장치에 연결되어 상기 온도 프로파일을 보다 더 균일하게 만드는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,스트립 두께 프로파일을 결정하기 위한 스트립 두께 프로파일 측정 장치(15, 15a)가 상기 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 놓이는 평면 내에 배열되며, 상기 측정된 값을 기록하고 변환하기 위한 평가 장치(20)에 이러한 스트립 두께 측정 장치가 할당되는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 20 항에 있어서,상기 평가 장치(20)는 제어 변수를 전달하기 위한 신호 라인을 통해서 하기의 가동 장치(21): 즉- 작동 롤 조절 장치,- 작동 롤 벤딩을 위한 벤딩 블록,- 작동 롤 변위 장치,- 롤 배럴의 구역적인 열 영향을 미치기 위한 가열/냉각 장치중 하나 이상에 연결되어 상기 롤링 스탠드 내의 상기 스트립 두께에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 20 항에 있어서,상기 평가 장치(20)는 신호 라인을 통해서 하기의 가동 장치(21): 즉- 캐스팅 롤 조절 장치,- 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 열 영향을 위한 가열/냉각 장치,- 방사상으로 작용하는 변형력을 인가하기 위한 상기 캐스팅 롤에서의 변형 장치,- 상기 캐스팅 롤 배럴에서의 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 위한 가스 퍼지 장치,- 상기 스트랜드 쉘 고형화 상태에 영향을 미치기 위해서 핵 생성 밀도 또는 열 전달에 영향을 미치는 코팅제를 이용하여 상기 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 코팅을 하기 위한 코팅 장치,- 상기 캐스팅 롤 배럴에서 상기 스트랜드 쉘 고형화 상태의 구역적인 영향을 미치기 위해서 상기 캐스팅 롤 배럴의 구역적인 세정을 위한 세정 장치중 하나 이상에 연결되어 상기 캐스팅 롤에 의해 상기 스트립 두께 프로파일에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 롤-캐스팅 장치는 캐스트 금속 스트립의 횡단면 형태(format)를 형성하기 위한 캐스팅 갭 및 금속 용융물을 유지하기 위한 용융물 공간을 함께 형성하는, 회전 구동되는 두 개의 캐스팅 롤 및 두 개의 측면 판을 포함하는 것을 특징으로 하는,얇은 금속 스트립 연속 제조 장치.
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