KR101439682B1 - 냉연강판 형상 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉연강판 형상 제어장치 및 방법을 공개한다. 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 형상 제어장치는, 산세 및 냉간압연 공정(PCM)과 연속 소둔 공정(Continuous Annealing Line)을 연계하여, 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감할 수 있다.

Description

냉연강판 형상 제어장치 및 방법{Apparatus and method of controlling profile of black plate}

본 발명은 냉연강판 형상 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 냉연강판의 형상불량 유형으로는 엣지 웨이브(Edge wave), 센터 웨이브(Center wave) 외에 판의 두께가 얇은 경우 폭 방향으로 산발적으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)이 있다.

이러한 폭방향 국부형상불량의 주요 특징은 다음과 같다. 폭 방향으로 요철성 형태로 전면적으로 발생 되며, 압연되는 판의 두께가 얇을수록, 폭이 넓을수록, 판의 좌굴응력이 낮아져 발생 정도가 심해진다.

냉간 압연시 소재 두께 형상(Profile), 롤 크라운(Roll Crown), 롤(Roll) 표면조도 및 판의 윤활성 등에 의해 폭방향 위치별 압연조건이 서로 상이한 경우, 압하력 및 장력 차이가 발생하고 되고, 이로인해 폭 방향 위치별 국부적인 압연 중립점 변동이 일어나며, 이러한 중립점 위치가 상대적으로 출측으로 이동한 영역은 압출 압연 영향으로 국부형상불량이 발생한다. 특히 두께가 얇은 경우는 판의 좌굴강도가 낮아 이러한 영향에 의한 국부 형상불량이 발생하기가 쉽다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2003-0072842호(공개일: 2003년 09월 19일)가 있다.

본 발명의 목적은 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감한 냉연강판 형상 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 냉연강판 형상 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 본 발명의 냉연강판 형상 제어장치는, 산세 및 냉간압연 공정의 마무리 스탠드(Final Stand) 후단의 패스 라인에 설치되어 상기 마무리 스탠드를 통과한 상기 강판의 압연유를 제거하는 적어도 하나의 출측 수절용 와이퍼(wiper), 및 상기 출측 수절용 와이퍼 후단에 설치되고, 강기 강판의 잔존하는 압연유를 제거하는 적어도 하나의 추가 에어 와이퍼(Air wiper)를 구비하여, 산세 및 냉간압연 공정(PCM)과 연속 소둔 공정(Continuous Annealing Line)을 연계하여, 냉간압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감한다.

상기 냉간압연 공정에서 사용되는 압연유의 유화지수는 91 내지 96일 수 있다.

상기 연속 소둔 공정 출측의 조질압연(Temper Mill)의 형상제어조건을 워크 롤 벤딩(Work Roll Bending)값을 압연길이에 따라 감소시키며, 타겟 커브(Target Curve)를 약 센터 웨이브(Center wave)로 설정하고 스케일을 60이하로 설정하여 상기 강판의 형상을 제어할 수 있다.

상기 산세 및 냉간압연 공정(PCM) 내 1, 2번 스탠드 롤 포스(#1, 2 Stand Roll Force)를 일정 값 증가시켜 국부형상불량을 저감할 수 있다.

상기 강판의 두께는 0.25[mm] 이하일 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉연강판 형상 제어방법은, 상기 산세 및 냉간압연 공정(PCM)의 마무리 스탠드(Final Stand) 후단의 패스 라인에 구비된 적어도 하나의 출측 수절용 와이퍼(Wiper)를 이용하여 상기 마무리 스탠드(Final Stand)를 통과한 상기 강판의 압연유를 제거하는 단계, 및 적어도 하나의 추가 에어 와이퍼(Air wiper)를 이용하여, 상기 강판에 잔존하는 압연유를 제거하는 단계를 구비하여, 산세 및 냉간압연 공정(PCM)과 연속 소둔 공정(Continuous Annealing Line)을 연계하여, 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감할 수 있게 된다.

도 1은 압연유의 유화지수와 국부 형상 불량 저감 간 관계를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 형상 제어장치를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 적용한 전, 후의 폭방향 국부형상 실적을 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 형상제어장치 및 방법은 산세 및 냉간압연 공정(PCM)과 연속 소둔 공정(Continuous Annealing Line)을 연계하여, 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량(Pocket wave)을 저감한다. 이때 극박의 강판 두께는 0.25[mm]이하일 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 실시예에 따르면 냉간압연 시 국부형상불량 개선을 위해서 압연유의 유화지수(ESI15)를 91 내지 96으로 유지할 수 있다.

도 1은 압연유의 유화지수와 국부 형상 불량 저감 간 관계를 나타낸 도면이다.

좌굴 응력에 취약한 극박의 강판에 대해서 냉간 압연시 압연유의 유화지수가 낮은 경우, 압연된 강판의 폭 방향으로 불균일 윤활이 발생하기가 쉬워서, 폭 방향 위치별 국부적인 압연 중립점 변동이 일어나며, 이러한 중립점 위치가 상대적으로 출측으로 이동한 부위에서는 압출 압연 영향으로 국부형상 불량이 발생한다.

국부형상불량과 연계된 냉간압연 인자들의 영향을 데이터 마이닝(Data Mining)을 통한 정량적 분석한 결과, 유화지수 하락시 가장 큰 영향이 있는 것으로 나타났으며, 기타 영향 인자로는 마무리 스탠드 워크 롤 직경(Final Stand Work Roll Dia.) 및 압하력, 출측장력 및 열연소재 크라운(Crown) 등이 있다. 일반적으로 두께가 두꺼운 강판의 경우는 압연유의 유화지수가 낮은 경우에도 국부형상 불량 발생과의 연계성은 없으나, 두께가 얇은 극박(0.25[mm]이하)의 강판인 경우에는 유화지수가 낮을수록 국부형상 불량 발생이 증가하는 경향이 있다. 특히, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유화지수가 91보다 높은 경우가 낮은 경우보다 국부 형상 불량이 발생할 확률이 약 3배이하 수준으로 감소함을 알 수 있다. 이에 따라 냉간압연시 국부형상 불량 개선을 위해 압연유의 유화지수(ESI15) 안정화 및 관리기준을 91 내지 96으로 유지, 관리할 필요가 있다.

또한 극박의 강판의 형상제어시 필연적으로 발생하는 센터 웨이브(Center Wave)가 크게 발생하는 경우, 국부 형상 불량도 비례하여 증가하게 된다. 이에 따라 압연형상 제어 패턴을 약 센터 웨이브(Center Wave)로 작업하는 것이 필요하다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 따르면, 극박의 강판의 경우 압연길이에 따른 써멀 크라운(Thermal Crown) 영향을 감소하기 위해 워크 롤 벤딩(Work Roll Bending)값을 압연길이에 따라 감소시키는 자동 크라운 보상(Auto Crown Compensation) 적용 제어를 수행하며, 자동형상제어의 타겟 커브(Target Curve)를 약 센터 웨이브(Center wave)로 설정하고 스케일을 60이하로 설정한다. 이는 압연 공정을 제어하는 제어부(미도시)에 의해 수행되거나, 설정될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 형상 제어장치를 예시한 도면이다. 도 2에서, 1은 스탠드를, 2는 마무리 스탠드를, 3은 냉연강판(strip)을, 4는 출측 수절용 와이퍼들을, 5는 추가 에어 와이퍼들을, 6은 형상 검출기를 각각 나타낸다. 도 2에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 냉연강판 형상 제어장치는 도 2에 나타낸 구성들 및 기타 압연 공정을 제어하는 제어부를 더 구비할 수 있다.

일반적으로 냉간 압연후 압연된 강판에 잔존하는 압연유를 저감하기 위해 마무리 스탠드(Final Stand)의 워크 롤(Work Roll) 표면과 마무리 스탠드(Final Stand) 후단 패스 라인에 에어 블로잉(Air Blowing) 장치가 설치된다. 마무리 스탠드(Final Stand)의 워크 롤(Work Roll) 표면에 분사하는 에어 블로잉(Air Blowing)은 판의 형상 변화에 영향을 주지 않는 것으로 알려져 있으나, 좌굴응력이 낮은 극박(0.25mm 이하)의 강판에서는 폭방향으로 분사되는 에어 블로잉(Air Blowing)량 불균일시 롤 표면 온도(Thermal) 차에 의한 국부 형상불량이 발생할 수 있다.

이에 따라 본 발명의 실시예에서는 형상을 주로 교정하는 마무리 스탠드(Final Stand)에 이러한 외란 영향을 제거하기 위해, 마무리 스탠드 워크 롤(Final Stand Work Roll)에 에어 블로잉(Air Blowing)을 하는 대신, 도 2에 도시된 바와 같이 마무리 스탠드(Final Stand)(2) 후단의 패스 라인에 출측 수절용 와이퍼(4)들 외 별도로 에어 와이핑(Air Wiping) 설비인 추가 에어 와이퍼(Air wiper)(5)들을 추가 설치하여 수절기능을 보강하였다. 이에따라 마무리 스탠드 워크 롤 에어 블로잉(Final Stand Work Roll Air Blowing) 불균일에 의한 국부형상 불량을 발생을 저감할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 냉간압연 및 후공정인 연속 소둔 공정 열처리 후에도 잔존하는 국부형상 불량 저감을 위해 연속 소둔 라인의 출측에 설치되어 있는 조질압연(TPM: Temper Mill)형상제어 조건을 변경하여 국부형상 불량을 개선할 수 있다. 구체적으로, 조질압연시, 롤(Roll) 하중에 의한 압하력과 장력을 부여해 상대적으로 적게 늘어난 부분을 늘려서 판의 폭방향의 불균일 연신 정도를 감소시켜 형상 교정이 이루어질 수 있다. 강판의 형상이 센터 웨이브(Center Wave)가 큰 경우에는 국부형상 불량 정도도 비례하여 커지므로 워크 롤 초기 크라운(Work Roll Initial Crown) 저감과 벤딩(Bending)값을 작게 하여 우선 약 센터 웨이브(Center Wave)성으로 형상을 제어하는 것이 필요하다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 국부형상불량을 개선하기 위해서 극박의 강판의 경우 스탠드(Stand)간의 장력 증가에 의한 국부형상불량을 교정하는 대신에, 입측으로부터 1번, 2번 스탠드 롤 포스(#1,2 Stand Roll Force)를 증대하여 압하에 의한 연신 교정효과를 크게 얻을 수 있다. 이에 따라 기존조건(각 스탠드 간 장력 증가에 의한 국부형상불량을 교정하는 것) 대비 상기 1번, 2번 스탠드 롤 포스(#1,2 Stand Roll Force)를 약 10% 상향 작업하여 국부형상 불량을 저감할 수 있다.

실제 작업에서, 소재 Size가 0.2*900인 경우, 상기 1번, 2번 스탠드 롤 포스(#1,2 Stand Roll Force)가 각각 550~600톤 및 350~400톤이던 것을, 각각 650~700톤 및 450~500톤으로 작업 조건을 변경함으로써, 국부형상 불량을 저감할 수 있었다.

도 3은 본 발명의 실시예를 적용한 전, 후의 폭방향 국부형상 실적을 나타낸 도면이다.

냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박(0.25mm이하)의 강판에서 판 폭방향으로 발생되는 국부형상 불량(Pocket Wave)을 저감하여 후공정 작업시 폭방향으로 작용하는 비대칭 장력요인을 개선하여 연속 소둔 공정 라인속도를 증대할 수 있게 된다. 도 3은 소재 사이즈는 0.20×900~950mm재에 대한 개선 전, 후의 폭방향 국부형상 실적을 보여주고 있다. 폭방향으로 52mm간격으로 자동측정된 형상의 급준도로, 도 3의 동그라미 부분이 국부 형상 불량이 심하게 발생된 영역이다. 도 3에 나타낸 개선전 후의 실적을 비교해보면, 상기 개선안 적용결과 국부 형상 불량이 현저히 개선됨을 알 수 있다. 정량적으로 이에 따라 극박의 강판의 1CAL(연속소둔공정) 라인 속도는 약 13% 향상되어 1.1천톤/월 증산이 가능하였다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1 : 스탠드 2 : 마무리 스탠드
3 : 냉연강판(strip) 4 : 출측 수절용 와이퍼들
5 : 추가 에어 와이퍼들 6 : 형상 검출기

Claims (10)

1. 산세 및 냉간압연 공정의 마무리 스탠드 후단의 패스 라인에 설치되어 상기 마무리 스탠드를 통과한 강판의 압연유를 제거하는 적어도 하나의 출측 수절용 와이퍼; 및
   상기 출측 수절용 와이퍼 후단에 설치되고, 상기 강판의 잔존하는 압연유를 제거하는 적어도 하나의 추가 에어 와이퍼를 구비하여,
   산세 및 냉간압연 공정과 연속 소둔 공정을 연계하여, 냉간압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량을 저감하는 냉연강판 형상 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉간압연시 사용되는 압연유의 유화지수는 91 내지 96인 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연속 소둔 공정 출측의 조질압연의 형상제어조건을 워크 롤 벤딩값을 압연길이에 따라 감소시키며, 타겟 커브를 약 센터 웨이브로 설정하고 스케일을 60이하로 설정하여 상기 강판의 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 냉간압연시, 상기 산세 및 냉간압연 공정 내 1, 2번 스탠드 롤 포스를 일정 값 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 강판의 두께는 0.25[mm] 이하인 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어장치.
6. 산세 및 냉간압연 공정의 마무리 스탠드 후단의 패스 라인에 구비된 적어도 하나의 출측 수절용 와이퍼를 이용하여 상기 마무리 스탠드를 통과한 강판의 압연유를 제거하는 단계; 및
   적어도 하나의 추가 에어 와이퍼를 이용하여, 상기 강판에 잔존하는 압연유를 제거하는 단계를 구비하여,
   산세 및 냉간압연 공정과 연속 소둔 공정을 연계하여, 냉간 압연시 좌굴응력이 낮은 극박의 강판에서 폭 방향으로 발생하는 국부형상불량을 저감하는 냉연강판 형상 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 압연유의 유화지수는 91 내지 96인 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 연속 소둔 공정 출측의 조질압연의 형상제어조건을 워크 롤 벤딩값을 압연길이에 따라 감소시키며, 타겟 커브를 약 센터 웨이브로 설정하고 스케일을 60이하로 설정하여 상기 강판의 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 냉간 압연시, 상기 산세 및 냉간압연 공정 내 1, 2번 스탠드 롤 포스를 일정 값 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어방법.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 강판의 두께는 0.25[mm] 이하인 것을 특징으로 하는 냉연강판 형상 제어방법.

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