KR101376571B1 - 열간 압연 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강과 같이 조압연 후 생성되는 압연 바의 선단에 상향이 발생하는 강종에 적합한 열간 압연 시스템 및 방법이 개시된다.
본 발명의 열간 압연 시스템은, 소정 강종의 주편을 사전 설정된 두께로 압연하여 압연 바를 제조하는 조압연기; 상기 조압연기에 의해 제조된 압연 바를 가열하는 바 가열기; 상기 바 가열기에서 가열된 압연 바를 압연하여 스트립을 제조하는 마무리 압연기; 상기 조압연기와 바 가열기 사이에 설치되어 압연 바의 선단의 형상을 검출하는 선단 검출부; 상기 선단 검출부에 의해 검출된 형상을 분석하여 상기 압연 바의 선단 상향 발생 여부를 판단하는 상향 판단부; 및 상기 조압연기와 바 가열기 사이에 설치되며, 상기 상향 판단부에 의해 선단 상향이 발생한 것으로 판단된 경우, 사전 설정된 길이로 상기 압연 바의 선단을 절단하는 선단 절단기를 포함한다.

Description

열간 압연 시스템 및 그 방법 {HOT ROLLING SYSTEM USING BAR REMOVAL FUNCTION AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 열간 압연 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강에서, 조압연 후 생성되는 압연 바의 선단 상향을 제거하는, 열간 압연 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간 압연 시스템은 연주 설비에 의해 생산된 주편(Slab)을 조압연(Roughing Mill)하여 압연 바(Bar)를 제조하고 압연 바를 다시 마무리 압연(사상 압연, Finishing Mill)하여 스트립(Strip)을 제조하는 시스템이다.
열간 압연을 통해 스트립(Strip)으로 제조되는 강종 중에 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강은 에지 크랙(Edge Crack) 취약 강종으로 마무리 압연 공정 이전에 온도 보상이 이루어지지 않으면 에지 크랙으로 인한 후공정의 수율 하락 및 표며 품질 열위 등의 문제가 발생한다.
따라서, 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강의 열간 압연에서는 조압연 공정에서 발생하는 에지 크랙에 의한 악영향을 방지하기 위하여 마무리 압연 이전에 온도 보상 설비인 바 가열기(Bar Heater)가 반드시 요구된다.
그러나, 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강은 조압연 공정을 통해 제조되는 압연 바의 선단에 상향이 발생하는 강종인바, 이러한 압연 바 선단의 상향은 바 가열기의 전단에 설치된 상향 검출기에 의해 검출되어 바 가열기로의 진행이 중단된다.
이로 인하여 오토 코블(Auto Cobble)이 발생하고 온도 저하로 인해 마무리 압연이 불가능해지며, 재 열재 처리가 요구되므로 재 열재 처리 공정 추가에 따른 비용 및 시간의 손실이 발생하고 이는 곧 생산성 하락으로 연결되는 문제점이 있었다.
한편, 상향이 발생된 소재가 후공정으로 이송되어 설비 파손 및 오작동 등을 유발하기 이전에 그 휨량을 자동으로 검출하여 운전자에게 경고를 주고, 모터 제어 시스템에 의해 소재의 이동을 중지시킬 필요성이 있는바, CCD 촬상 장치를 이용하여 물체의 영상을 검출하고 그 영상을 계산 처리함으로써, 그 물체의 상태를 측정하는 기술이 개발되어 있다.
이러한 종래의 기술로, 일본공개특허공보 특개평 7-151526호, 일본공개특허공보 특개평 8-320215호가 개시되어 있다.
일본공개특허공보 특개평 7-151526호는, 통판 중인 강판에 대하여 폭 방향으로 설치된 스폿 빔, 투광장치에 다수의 레이저 센서를 강판의 상부에 배치한 상태에서, 각 레이저 빔을 강판에 주사하여 스폿 빔을 형성하게 한 후에, 각각의 스폿 빔에 대응하는 미러들을 스폿 빔 투광장치로부터 L1 거리만큼 떨어진 위치에 근접 배치하고, 그 미러들의 각도를 조절하여 각 스폿 빔의 상이 해당 미러에 맺히도록 하고, 상부의 CCD 카메라로 미러에 맺힌 상을 촬영하여, 강판에 대한 스폿 빔의 조사 위치를 간접적으로 검출, 영상 처리 장치에서 통판 중인 강판의 뒤틀림 량을 측정하는 기술이다.
또한, 일본공개특허공보 특개평 8-320215호에는 조압연 공정을 거친 강판에 대하여 3대의 라인 CCD 소자를 이용하여 강판 선, 후단부의 크롭 형상, 챔버량을 자동으로 측정하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래 기술들은 정확한 상향 정도를 판단할 수 없는 것은 물론, 공정 라인의 중단 여부를 판단할 수 있도록 소재 상향을 검출하는 기능은 가지고 있지만, 설령 소재 상향을 검출한다고 해도, 라인 전체를 중단시켜야만 하는바 이는 전체 작업 효율성을 저하시키는 문제점이 있었다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
일본공개특허공보 특개평 7-151526호 일본공개특허공보 특개평 8-320215호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강과 같이 조압연 후 생성되는 압연 바의 선단에 상향이 발생하는 강종에 적합한 열간 압연 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열간 압연 시스템은, 소정 강종의 주편을 사전 설정된 두께로 압연하여 압연 바를 제조하는 조압연기; 상기 조압연기에 의해 제조된 압연 바를 가열하는 바 가열기; 상기 바 가열기에서 가열된 압연 바를 압연하여 스트립을 제조하는 마무리 압연기; 상기 조압연기와 바 가열기 사이에 설치되어 압연 바의 선단의 형상을 검출하는 선단 검출부; 상기 선단 검출부에 의해 검출된 형상을 분석하여 상기 압연 바의 선단 상향 발생 여부를 판단하는 상향 판단부; 및 상기 조압연기와 바 가열기 사이에 설치되며, 상기 상향 판단부에 의해 선단 상향이 발생한 것으로 판단된 경우, 사전 설정된 길이로 상기 압연 바의 선단을 절단하는 선단 절단기를 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 강종은 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 선단 검출부는 상기 압연 바의 측면 형상을 촬상하는 적외선 카메라일 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열간 압연 방법은, 소정 강종의 주편을 사전 설정된 두께로 압연하여 압연 바를 제조하는 조압연 단계; 상기 조압연 단계에서 제조된 상기 압연 바의 선단 형상을 검출하고, 검출된 선단 형상을 분석하여 상기 압연 바의 선단 상향 발생 여부를 판단하는 단계; 상기 압연 바의 선단 상향이 발생된 경우, 사전 설정된 길이로 상기 압연 바의 선단을 절단하는 단계; 상기 선단이 절단된 압연 바 또는 상기 압연 바의 선단 상향이 발생하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 조압연 단계에서 제조된 압연 바를 가열하는 단계; 및 상기 바 가열기에서 가열된 압연 바를 압연하여 스트립을 제조하는 마무리 압연 단계를 포함한다.
상기 강종은 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강과 같이 조압연 후 생성되는 압연 바의 선단부에 빈번하게 발생하는 선단부 상향을 바 가열기 진입 이전에 제거함으로써, 선단부 상향에 의해 압연 바가 바 가열기로의 진입이 차단되는 것을 예방할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 연주 공정, 조압연 공정, 가열 공정 및 마무리 압연 공정 순으로 연속적으로 이루어지는 열간 압연의 공정 진행이 중단되는 것을 방지함으로써, 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 바 가열기 진입이 이루어지지 못하는 경우 요구되는 재열재 처리 공정을 생략함으로써 열간 압연 공정에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 'A' 지점에서 압연 바의 선단부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 'B' 지점에서 압연 바의 선단부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연 시스템은, 조압연기(10), 선단 검출부(20), 상향 판단부(30), 선단 절단기(40), 바 가열기(50), 마무리 압연기(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
조압연기(10)는 압연 공정을 통하여 주편(Slab)을 압연 바(Bar)로 제작하는 장비이다. 도시하지는 않았지만, 조압연기(10) 전단에는 주편을 제조하기 위한 연주기 설비가 설치될 수 있다. 예를 들어, 고속 연주기 설비는, 레이들과 턴디쉬 및 연주기를 구비하여, 레이들에 보관된 용강이 레이들에서 나와 턴디쉬와 연주기를 거쳐 주편으로 제조될 수 있다.
조압연기(10)는 외주면이 상호 대향하여 배치되는 적어도 두 개의 회전하는 압연롤을 구비할 수 있다. 이 두 개의 회전하는 압연롤 사이로 주편이 지나가면서 사전 설정된 두께를 갖는 압연 바로 제조될 수 있다. 도 1에는 총 3 단계의 압연이 이루어지는 압연롤을 도시하고 있으나, 다양한 조건에 따라 압연 단계는 적절하게 변경될 수 있다.
발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바와 같이, 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강을 조압연하게 되면 그 선단이 상향하는 문제가 발생할 수 있다. 도 2는 도 1의 'A' 지점, 즉 조압연기(10)에서 제조되어 출력되는 듀플렉스 강 또는 수퍼 오스테나이트 강 압연 바의 선단부를 도시한 도면이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 듀플렉스 강 또는 수퍼 오스테나이트 강으로 이루어진 압연 바는 그 선단부가 상부로 휘어지는 상향이 발생할 수 있다. 이러한 선단부 상향으로 인해 듀플렉스 강 또는 수퍼 오스테나이트 강의 마무리 압연 이전에 필수적인 공정인 바 가열기(50)에 의한 압연 바 가열 공정이 이루질 수 없게 된다. 즉, 선단부가 상향된 압연 바는 바 가열기(50)로의 진입이 불가능하다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하고자, 조압연기(10)의 출력 부분, 즉 조압연기(10)와 바 가열기(40) 사이에 압연 바의 선단의 형상을 검출하기 위한 선단 검출부(20)와 선단 검출부(20)에서 검출된 형상을 분석하는 상향 판단부(30) 및 판단 결과에 따라 압연 바의 선단부를 절단하기 위한 바 절단기(40)를 구비한다.
선단 검출부(20)는 조압연기(10)에서 제조되어 출력되는 압연 바의 선단 형상을 검출한다. 예를 들어, 선단 검출부(20)는 압연 바의 선단이 상부로 휘어진 것을 용이하게 검출할 수 있도록, 압연 바 측면 형상을 촬상하는 적외선 카메라로 구현될 수 있다.
선단 검출부(20)에서 검출된 압연 바의 선단 형상(예를 들어, 적외선 카메라에서 촬상된 이미지)은 상향 판단부(30)로 입력되고 상향 판단부(30)는 검출된 압연 바의 선단 형상을 분석하여 압연 바의 선단에 상향이 발생하였는지 판단한다. 상향 판단부(30)는 사용자에 의해 프로그램 가능한 판단 로직을 수행할 수 있는 마이콤 등으로 구현될 수 있다.
상향 판단부(30)에서 압연 바에 상향이 발생한 것으로 판단하는 경우 바 절단기(40)로 선단 절단을 위한 명령 신호가 제공될 수 있다. 바 절단기(40)는 압연 바를 그 진행 방향에 수직으로 절단할 수 있도록 마련된 요소로서, 상향 판단부(30)에 의해 압연 바에 상향이 발생한 것으로 판단된 경우, 압연 바의 선단부를 소정 길이 만큼 절단할 수 있다.
도 3은 도 1의 'B' 지점, 즉 바 절단기(40)에 의해 상향이 발생한 바의 선단부가 절단된 압연 바의 선단부를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 조압연기(10)에서 제작되고 출력되는 압연 바의 선단부에 상향이 발생하더라도, 선단 검출부(20), 상향 판단부(30) 및 바 절단기(40)의 동작에 의해 바의 선단에 발생한 상향이 제거될 수 있다. 이를 통해 압연 바는 공정의 중단 없이 바로 바 가열기(50)로 입력되어 가열될 수 있다.
바 가열기(50)는 유입되는 압연 바를 마무리 압연 가능한 온도로 가열한다. 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강으로 제조된 압연 바는 에지 크랙에 취약하므로 반드시 바 가열기(50)에 의한 가열 공정이 요구된다.
마무리 압연기(사상 압연기)(70)는 조압연기(10)와 유사하게 다수의 압연 단계를 구비하여 가열된 압연 바를 압연하여 더 얇은 두께의 스트립을 제조할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 마무리 압연기(70)의 후단에는 스트립을 냉각하기 위한 냉각 장치와 냉각된 스트립을 권취하기 위한 권취기가 구비될 수 있다. 또한, 마무리 압연기(70)의 전단에는 마무리 압연 속도나 권취 속도에 따라 적절한 길이로 압연 바를 절단하기 위한 마무리 압연 입측 절단기(60)가 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연 방법의 흐름도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연 방법은, 조압연기(10)에 의해 주편을 압연하여 주편의 두께보다 얇은 두께를 갖는 압연 바를 제조하는 단계(S11)로부터 시작된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 주편은 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강을 이용하여 고속 연주 공정에 의해 제조될 수 있다.
이어, 조압연기(10)의 출측에 구비된 선단 검출부(20)를 이용하여 제조된 압연 바의 선단의 형상을 검출하고, 상향 판단부(30)에서 검출된 압연 바의 선단 형상을 분석하여 압연 바 선단에 상향이 발생하였는지 판단한다(S12). 상기 선단 검출부(20)는 압연 바를 측면에서 촬상하는 적외선 카메라로 구현될 수 있고, 압연 바의 측면 형상이 촬상된 이미지가 상향 판단부(30)로 제공되어 상향 판단부(30)에서는 사전에 프로그램된 로직에 따라 이미지를 분석하여 선단 상향이 발생하였는지를 판단할 수 있다.
이어, 압연 바 선단에 상향이 발생한 것으로 판단된 경우, 바 절단기(40)를 이용하여 압연 바 선단부를 절단할 수 있다. 상향 판단부(30)는 압연 바의 선단 상향이 발생한 것으로 판단하는 경우, 선단부를 절단하기 위한 명령 신호를 바 절단기(40)로 전달하고, 바 절단기(40)는 사전에 설정된 길이 만큼 압연 바의 선단부를 절단하여 상향이 이루어진 부분을 제거할 수 있다.
한편, 상향 판단부(30)에 의해 압연 바 선단에 상향이 발생하지 않은 것으로 판단된 경우, 압연 바의 선단부 절단은 이루어지지 않으며 압연 바는 바로 바 가열기(50)로 진입하여 마무리 압연에 필요한 온도로 가열된다(S15). 마찬가지로, 상향 판단부(30)에 의해 압연 바 선단에 상향이 발생한 것으로 판단되어 선단부가 절단된 압연 바 역시 바 가열기(50)로 진입하여 마무리 압연에 요구되는 온도로 가열된다(S15).
이어, 가열된 압연 바는 마무리 압연기(70)에 의해 압연되어 스트립으로 제조된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 조압연기(10)에서 제조되는 압연 바를 바 가열기로 진입시키기 이전에 그 선단의 상향 발생 여부를 판단하고 그에 따라 선단부를 절단하는 기술 구성을 갖는다.
이러한 기술 구성에 의해, 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강과 같이 조압연 후 생성되는 압연 바의 선단부에 빈번하게 발생하는 선단부 상향을 제거함으로써, 바 가열기(50)로의 압연 바 진입이 차단되는 것을 예방할 수 있다.
이를 통해, 연주 공정, 조압연 공정, 가열 공정 및 마무리 압연 공정 순으로 연속적으로 이루어지는 열간 압연의 공정 진행이 중단되는 것을 방지함으로써, 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 바 가열기(50) 진입이 이루어지지 못하는 경우 요구되는 재열재 처리 공정을 생략함으로써 열간 압연 공정에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 조압연기 20: 선단 검출부
30: 상향 판단부 40: 선단 절단기
50: 바 가열기 60: 압연 바 절단기
70: 마무리 압연기

Claims (5)

  1. 소정 강종의 주편을 사전 설정된 두께로 압연하여 압연 바를 제조하는 조압연기;
    상기 조압연기에 의해 제조된 압연 바를 가열하는 바 가열기;
    상기 바 가열기에서 가열된 압연 바를 압연하여 스트립을 제조하는 마무리 압연기;
    상기 조압연기와 바 가열기 사이에 설치되어 압연 바의 선단의 형상을 검출하는 선단 검출부;
    상기 선단 검출부에 의해 검출된 형상을 분석하여 상기 압연 바의 선단 상향 발생 여부를 판단하는 상향 판단부; 및
    상기 조압연기와 바 가열기 사이에 설치되며, 상기 상향 판단부에 의해 선단 상향이 발생한 것으로 판단된 경우, 사전 설정된 길이로 상기 압연 바의 선단을 절단하는 선단 절단기;를 포함하는, 열간 압연 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강종은 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강인 것을 특징으로 하는 열간 압연 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선단 검출부는 상기 압연 바의 측면 형상을 촬상하는 적외선 카메라인 것을 특징으로 하는, 열간 압연 시스템.
  4. 소정 강종의 주편을 사전 설정된 두께로 압연하여 압연 바를 제조하는 조압연 단계;
    상기 조압연 단계에서 제조된 상기 압연 바의 선단 형상을 검출하고, 검출된 선단 형상을 분석하여 상기 압연 바의 선단 상향 발생 여부를 판단하는 단계;
    상기 압연 바의 선단 상향이 발생된 경우, 사전 설정된 길이로 상기 압연 바의 선단을 절단하는 단계;
    상기 선단이 절단된 압연 바 또는 상기 압연 바의 선단 상향이 발생하지 않은 것으로 판단된 경우 상기 조압연 단계에서 제조된 압연 바를 가열하는 단계; 및
    바 가열기에서 가열된 압연 바를 압연하여 스트립을 제조하는 마무리 압연 단계를 포함하는, 열간 압연 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강종은 듀플렉스(Duplex) 강 또는 수퍼 오스테나이트(Super Austenite) 강인 것을 특징으로 하는, 열간 압연 방법.
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