KR101431020B1 - 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치 - Google Patents

열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 야드 적치 시에 온도 편차를 감소시켜 재료 물성을 균일화할 수 있는 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치는, 열간 압연 금속재가 수용되는 내부 공간을 형성하는 박스형 구조체를 포함하고, 상기 박스형 구조체는, 상기 열간 압연 금속재의 냉간 속도 편차를 감소시키고, 상기 열간 압연 금속재를 서냉시키는 내화물 단열층; 상기 내화물 단열층의 외부 표면에 부착된 금속 외피층; 및 상기 내화물 단열층의 내부 표면에 부착된 금속 내피층;을 포함한다.

Description

열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치{Apparatus for slowly cooling hot rolled metal product}
본 발명의 기술적 사상은 열간 압연에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치에 관한 것이다.
철강 제조 공정에서 실시되는 열간 압연 공정은 고로 등에서 제조된 슬라브를 가열로에서 압연에 적당한 온도로 재가열한 후에, 조 압연기(Roughing Mill) 및 최종압연기(Finishing Mill) 등의 일련의 압연 장치를 거쳐 스트립(strip) 형태의 열연 강판으로 압연된다. 상기 열연 강판은 냉각설비를 이용하여 공냉 및/또는 수냉 과정을 통해 목표한 온도로 냉각시킨 후, 다운 코일러(Down Coiler)를 이용하여 코일 형태로 권취된다. 이와 같이, 권취된 코일은 야드(yard)에 적치되어 보관된다.
상기 냉각 공정에서, 코일은 중심 영역과 외곽 영역의 온도 편차가 발생할 수 있고 특히 합금 원소가 다량 첨가된 코일의 경우에는 이러한 온도 편차가 두드러지게 나타날 수 있다. 따라서, 상기 코일을 노출된 상태로 야드에 적치하는 경우에는, 외곽 영역이 중심 영역에 비하여 주변 공기에 의하여 우선적으로 냉각되므로, 온도 편차가 더욱 심해질 수 있고, 이에 따라 상기 코일의 재료 물성 편차를 유발할 수 있다. 이러한 재료 물성 편차는 상기 코일의 내부 영역에 따른 미세 조직의 차이를 발생시켜, 냉간 압연의 작업성을 떨어뜨리며, PCM(Pickling & Cold Rolling Mill) 작업 시 파괴 또는 뒤틀어짐을 유발할 수 있다. 따라서, 코일의 내부 영역의 온도 편차를 감소시켜 야드에 적치하는 기술적 요구가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 야드 적치 시에 온도 편차를 감소시켜 재료 물성을 균일화할 수 있는 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 야드 적치 시에 온도 편차를 감소시켜 재료 물성을 균일화할 수 있는 열간 압연 금속재의 서냉 저장 방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치는, 열간 압연 금속재가 수용되는 내부 공간을 형성하는 박스형 구조체를 포함하고, 상기 박스형 구조체는, 상기 열간 압연 금속재의 냉각 속도 편차를 감소시키고, 상기 열간 압연 금속재를 서냉시키는 내화물 단열층; 및 상기 내화물 단열층의 외부 표면에 부착된 금속 외피층;을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 내화물 단열층은 5 cm 내지 20 cm 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 내화물 단열층은 세라믹 벽돌 또는 세라믹 섬유로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 박스형 구조체는, 상기 내화물 단열층의 내부 표면에 부착된 금속 내피층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 박스형 구조체는, 상기 내화물 단열층과 상기 금속 외피층으로 구성되고, 상기 열간 압연 금속재의 측면을 둘러싸는 측면 부재; 및 상기 내화물 단열층과 상기 금속 외피층으로 구성되고, 상기 열간 압연 금속재의 상측을 덮는 커버 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 측면 부재와 상기 커버 부재는 서로 결합될 수 있다. 상기 측면 부재와 상기 커버 부재는 함께 이동하여 상기 열간 압연 금속재를 상측으로부터 덮어씌움으로써, 상기 열간 압연 금속재를 수용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 측면 부재와 상기 커버 부재는 서로 분리될 수 있다. 상기 측면 부재에 의하여 형성된 공간에 상기 열간 압연 금속재를 삽입시킨 후, 상기 커버 부재를 상기 측면 부재 상으로 이동함으로써, 상기 열간 압연 금속재를 수용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 박스형 구조체는, 상기 열간 압연 금속재가 상측에 탑재되는 기저 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 박스형 구조체는, 가로 2 m 내지 3 m, 세로 3 m 내지 4 m, 높이 2.5 m 내지 3.5 m의 치수를 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 방법은, 열간 압연 금속재를 적치 위치에 위치시키는 단계; 상기 열간 압연 금속재가 수용되는 내부 공간을 포함하고, 내화물 단열층과 금속 외피층으로 구성된 박스형 구조체를 포함하는 서냉 저장 장치를 상기 적치 위치에 이동시키는 단계; 및 상기 서냉 저장 장치로 상기 열간 압연 금속재를 덮어씌우는 단계;를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치는 내화물 단열층을 포함하여 구성됨으로써, 열간 압연 금속재가 냉각될 때에 냉각 속도 편차가 감소되고, 서냉시킬 수 있다. 이에 따라, 열간 압연 금속재의 외곽 영역과 중심 영역에서의 인장 강도와 항복 강도가 거의 유사하게 나타나며, 열간 압연 금속재의 길이 방향으로도 동일한 경향을 나타내었다. 따라서, 열간 압연 금속재의 재료 물성 편차를 감소시키는 효과가 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 도시하는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치를 이용한 열간 압연 금속재의 서냉 저장 방법을 도시하는 개략도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 서냉 저장 장치를 이용하여 저장된 열간 압연 금속재의 물성을 도시하는 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치(1)를 도시하는 외관 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치(1)를 도시하는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 서냉 저장 장치(1)는, 열간 압연 금속재(90)가 수용되는 내부 공간(12)을 형성하는 박스형 구조체(10)를 포함한다.
박스형 구조체(10)는, 내화물 단열층(14)과 금속 외피층(16)을 포함할 수 있다. 박스형 구조체(10)는 열간 압연 금속재(90)가 수용될 수 있는 크기를 가질 수 있다. 박스형 구조체(10)는, 예를 들어 가로 약 2 m 내지 약 3 m, 세로 약 3 m 내지 약 4 m, 높이 약 2.5 m 내지 약 3.5 m의 치수를 가질 수 있다. 박스형 구조체(10)는, 예를 들어 가로 약 2.6 m, 세로 약 3.5 m, 높이 약 3 m의 치수를 가질 수 있다. 그러나, 이러한 박스형 구조체(10)의 치수는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
내화물 단열층(14)은 열간 압연 금속재(90)의 냉각 속도 편차를 감소시키고, 열간 압연 금속재(90)를 서냉시킬 수 있다. 내화물 단열층(14)은 박스형 구조체(10)의 내부를 외부로부터 단열시킬 수 있고, 이에 따라 내부 공간(12)의 온도를 균일하게 유지하면서 냉각시킬 수 있다. 내화물 단열층(14)은, 예를 들어 약 5 cm 내지 약 20 cm 범위의 두께를 가질 수 있고, 예를 들어 약 10 cm의 두께를 가질 수 있다. 내화물 단열층(14)은 세라믹 벽돌 또는 세라믹 섬유로 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 내화물 단열층(14)의 치수와 재질은 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
금속 외피층(16)은 내화물 단열층(14)의 외부 표면에 부착될 수 있다. 금속 외피층(16)은 내화물 단열층(14)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 금속 외피층(16)은 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 금속 외피층(16)은, 예를 들어 약 1 mm 내지 약 1 cm 범위의 두께를 가질 수 있다. 이러한 금속 외피층(16)의 치수와 재질은 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
박스형 구조체(10)는 측면 부재(20)와 커버 부재(30)로 구성될 수 있다. 측면 부재(20)와 커버 부재(30) 중 적어도 어느 하나는 상술한 내화물 단열층(14)과 금속 외피층(16)으로 구성될 수 있다.
측면 부재(20)는 열간 압연 금속재(90)의 측면을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 커버 부재(30)는 열간 압연 금속재(90)의 상측을 덮도록 구성될 수 있다. 즉, 커버 부재(30)는 측면 부재(20)의 상측에 위치하여 측면 부재(20)와 결합될 수 있다.
측면 부재(20)와 커버 부재(30)가 결합됨에 따라 형성되는 박스형 구조체는 상측이 폐쇄되고 하측이 개방된 구조를 가질 수 있다.
측면 부재(20)와 커버 부재(30)의 결합 관계에 따라 열간 압연 금속재(90)의 서냉 저장 방법이 상이해질 수 있다. 이에 대하여는 도 5 및 도 6을 참조하여 하기에 설명하기로 한다.
열간 압연 금속재(90)는 열간 압연이 종료된 금속재를 의미하며, 코일, 슬라브, 스트립, 강판 등의 형상을 가질 수 있다. 또한, 열간 압연 금속재(90)는 철계 금속이거나 다른 종류의 금속일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치(2)를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 서냉 저장 장치(2)는, 각각 세 층으로 구성된 측면 부재(20a)와 커버 부재(30a)를 포함한다.
측면 부재(20a)는 도 2를 참조하여 상술한 내화물 단열층(14)과 금속 외피층(16)으로 구성되고, 또한 내화물 단열층(14)의 내부 표면에 부착된 금속 내피층(18)을 더 포함할 수 있다.
커버 부재(30a)는 도 2를 참조하여 상술한 내화물 단열층(14)과 금속 외피층(16)으로 구성되고, 또한 내화물 단열층(14)의 내부 표면에 부착된 금속 내피층(18)을 더 포함할 수 있다.
측면 부재(20a)와 커버 부재(30a) 중 적어도 하나가 금속 외피층(16), 내화물 단열층(14), 및 금속 내피층(18)의 세 층으로 구성될 수 있다. 또한, 측면 부재(20a)와 커버 부재(30a)이 더 많은 층으로 구성되는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
금속 내피층(18)은 내화물 단열층(14)의 내부 표면에 부착될 수 있다. 금속 내피층(18)은 내화물 단열층(14)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 금속 내피층(18)은 주철, 주강, 단조강, 강판, 청동, 황동 등을 포함할 수 있다. 금속 외피층(16)은, 예를 들어 약 1 mm 내지 약 1 cm 범위의 두께를 가질 수 있다. 이러한 금속 내피층(18)의 치수와 재질은 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 금속 외피층(16)과 금속 내피층(18)은 동일한 물질을 포함하거나 다른 물질을 포함할 수 있다.
측면 부재(20a)와 커버 부재(30a)가 결합됨에 따라 형성되는 박스형 구조체는 상측이 폐쇄되고 하측이 개방된 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치(3)를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 서냉 저장 장치(3)는, 측면 부재(20)와 커버 부재(30)를 포함하고, 또한, 기저 부재(40)를 포함할 수 있다.
기저 부재(40)는 측면 부재(20)의 하측에 위치하며, 열간 압연 금속재(90)가 탑재될 수 있다.
측면 부재(20), 커버 부재(30), 및 기저 부재(40) 중 적어도 어느 하나는 도 2를 참조하여 상술한 금속 외피층(16)과 내화물 단열층(14)의 두 층으로 구성될 수 있다. 또한, 측면 부재(20), 커버 부재(30), 및 기저 부재(40) 중 적어도 어느 하나는 도 3을 참조하여 상술한 금속 외피층(16), 내화물 단열층(14), 및 금속 내피층(18)의 세 층으로 구성될 수 있다.
측면 부재(20), 커버 부재(30) 및 기저 부재(40)가 결합됨에 따라 형성되는 박스형 구조체는 상측과 하측이 모두 폐쇄되는 구조를 가질 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치(1)를 이용한 열간 압연 금속재(90)의 서냉 저장 방법을 도시하는 개략도들이다. 도 5와 도 6은 서로 다른 열간 압연 금속재(90)의 서냉 저장 방법을 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 열간 압연 금속재(90)의 서냉 저장 방법은, 열간 압연 금속재(90)를 적치 위치에 위치시키는 단계; 열간 압연 금속재(90)가 수용되는 내부 공간(12)을 포함하고, 내화물 단열층(14)과 금속 외피층(16)으로 구성된 서냉 저장 장치(1)를 상기 적치 위치에 이동시키는 단계; 및 서냉 저장 장치(1)로 열간 압연 금속재(90)를 덮어씌우는 단계;를 공통으로 포함한다.
도 5를 참조하면, 서냉 저장 장치(1)의 박스형 구조체(10)에 포함된 측면 부재(20)와 커버 부재(30)는 서로 결합되어 있다. 측면 부재(20)와 커버 부재(30)는 함께 하향 방향으로 이동하여 열간 압연 금속재(90)를 상측으로부터 덮어씌운다. 이에 따라, 서냉 저장 장치(1)가 열간 압연 금속재(90)를 수용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 서냉 저장 장치(1)의 박스형 구조체(10)에 포함된 측면 부재(20)와 커버 부재(30)는 서로 분리되어 있다. 측면 부재(20)에 의하여 형성된 공간에 열간 압연 금속재(90)를 하향 방향으로 이동하여 삽입시킨다. 이어서, 커버 부재(30)를 측면 부재(20) 상으로 이동하여 접촉시킨다. 이에 따라, 서냉 저장 장치(1)가 열간 압연 금속재(90)를 수용할 수 있다.
도 5와 도 6에 설명된 열간 압연 금속재(90)의 서냉 저장 방법은 도 3과 도 4를 참조하여 상술한 서냉 저장 장치(2, 3)를 이용하여 수행될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 서냉 저장 장치(1)를 이용하여 저장된 열간 압연 금속재의 물성을 도시하는 그래프들이다. 도 7a는 비교예로서 야드에 노상 적치된 열간 압연 금속재의 인장강도이다. 도 7b와 도 7c는 각각 본 발명의 서냉 저장 장치(1)를 이용하여 저장된 열간 압연 금속재의 인장 강도와 항복 강도이다. 도 7a 내지 도 7c에서, "WS"와 "DS"는 열간 압연 금속재의 폭 방향 위치를 나타내며, "E"와 "T"는 길이 방향 위치를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c을 참조하면, 비교예의 경우에는 열간 압연 금속재의 외곽 영역(점선 참조)이 중심 영역에 비하여 매우 높은 인장 강도를 나타내며, 이는 외곽 영역이 중심 영역에 비하여 빠르게 냉각되었기 때문이다. 따라서, 재료 물성 편차가 발생한다. 이러한 재료 물성 편차는 상기 열간 압연 금속재의 길이 방향으로도 동일한 경향을 나타내는 것으로 관찰되었다.
반면, 본 발명의 실시예의 경우에는 열간 압연 금속재의 인장 강도와 항복 강도가 모두 외곽 영역과 중심 영역이 거의 유사하게 나타나며, 따라서 재료 물성 편차가 감소되었다. 이러한 재료 물성 편차의 감소는 상기 열간 압연 금속재의 길이 방향으로도 동일한 경향을 나타내는 것으로 관찰되었다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1, 2, 3: 서냉 저장 장치, 10: 박스형 구조체, 12: 내부 공간,
14: 내화물 단열층, 16: 금속 외피층, 18: 금속 내피층,
20, 20a: 측면 부재, 30, 30a: 커버 부재, 40: 기저 부재,
90: 열간 압연 금속재,

Claims (9)

  1. 열간 압연 금속재가 수용되는 내부 공간을 형성하는 박스형 구조체를 포함하고,
    상기 박스형 구조체는,
    상기 열간 압연 금속재의 측면을 둘러싸는 측면 부재;
    상기 열간 압연 금속재의 상측을 덮는 커버 부재; 및
    상기 열간 압연 금속재가 상측에 탑재되고, 상기 측면 부재의 개방된 하부와 대응되는 형상을 가지는 기저 부재를 포함하되,
    상기 측면 부재는,
    내화물 단열층;
    상기 내화물 단열층의 외부 표면에 부착된 금속 외피층; 및
    상기 내화물 단열층의 내부 표면에 부착된 금속 내피층을 포함하고,
    상기 커버 부재는,
    내화물 단열층;
    상기 내화물 단열층의 외부 표면에 부착된 금속 외피층; 및
    상기 내화물 단열층의 내부 표면에 부착된 금속 내피층을 포함하는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내화물 단열층은 5 cm 내지 20 cm 범위의 두께를 가지는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내화물 단열층은 세라믹 벽돌 또는 세라믹 섬유로 형성되는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 부재와 상기 커버 부재는 서로 결합되고,
    상기 측면 부재와 상기 커버 부재는 함께 이동하여 상기 열간 압연 금속재를 상측으로부터 덮어씌움으로써, 상기 열간 압연 금속재를 수용하는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 부재와 상기 커버 부재는 서로 분리되고,
    상기 측면 부재에 의하여 형성된 공간에 상기 열간 압연 금속재를 삽입시킨 후, 상기 커버 부재를 상기 측면 부재 상으로 이동함으로써, 상기 열간 압연 금속재를 수용하는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 박스형 구조체는, 가로 2 m 내지 3 m, 세로 3 m 내지 4 m, 높이 2.5 m 내지 3.5 m의 치수를 가지는, 열간 압연 금속재의 서냉 저장 장치.
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