KR101507456B1 - 금속 스트립의 제조를 위한 방법 및 설비 - Google Patents

금속 스트립의 제조를 위한 방법 및 설비 Download PDF

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Abstract

주괴 몰드(15)를 포함하는 열간 압연 강철 스트립의 연속 제조를 위한 방법 및 초집약적 설비는, 40 내지 55 mm 사이 범위인 두께를 가진 좁은 측부들 및 중앙의 부풀어 오른 부분을 가지는, 매우 얇은 슬래브를 4 내지 16 m/min 사이 범위의 속도로 제조한다. 강철이 여전히 액체로 있는 코어를 나타내는 그러한 슬래브는 수직의 사전 압연 장치(16)를 통과하며, 사전 압연 장치는 슬래브의 두께를 감축시키고 그것을 평탄화시킨다. 응고된 슬래브는 콘베이어(17)에 의해서 제 1 의 가벼운 압연을 받게 될 수 있으며, 자유 만곡부를 형성함으로써 수평 위치를 취하게 되고, 수평 위치에서 제 1 표면 스케일 제거, 제 1 압연, 인덕터(23)에서의 가열, 제 2 표면 스케일 제거 및, 적어도 2 개의 스탠드들에 의해서 형성되는 압연 밀(30)에서, 그 밀을 따라서 온도를 재결정화 점(Ar3)보다 높게 유지하면서 일련의 감축을 받게 된다. 압연 밀(30)의 하류측에는 냉각 샤워기를 가진 롤러 활주로, 제조된 스트립을 길이로 절단하기 위한 비행 전단부(33), 핀치 롤 및, 열간 압연 스트립의 형성을 위한 적어도 2 개의 회전 휘일(34)들이 제공된다.

Description

금속 스트립의 제조를 위한 방법 및 설비{A process and a plant for the production of metal strip}
본 발명은 얇은 슬래브 주조물로부터 열간 압연 강철 스트립을 고속으로 연속 제조하기 위한 관련 설비 및 방법에 관한 것이다.
당해 기술 분야에는 전통적인 슬래브 또는 통상의 얇은 슬래브로부터 시작하여 열간 압연 강철 스트립을 제조하기 위한 설비 및 방법들이 공지되어 있는데, 상기 전통적인 슬래브(slab)는 150 내지 320 mm 의 두께를 가지고, 통상의 얇은 슬래브는 약 60 내지 90 mm 의 두께를 가진다.
그러한 설비들은 적어도 하나의 주괴 몰드(ingot mould)를 포함하는데, 이것은 수직의 주조 방향으로부터 수평의 압연 방향으로의 통로에서 주조 슬래브를 안내하고 포함하도록 적합화된, 롤러 콘베이어 또는 만곡된 롤러 경로와 연관된다. 통상적으로, 야금학적 원추부(metallurgic cone), 즉, 강철이 여전히 액체로 남아있는 슬래브의 실질적으로 원추형인 중앙 영역은 주괴 몰드의 외측으로 연장되고 만곡된 경로를 따라서 폐쇄됨으로써, 응고의 완성은 롤러 활주로에서 발생된다.
야금학적 원추부에서 롤러들은 주조 기계의 단부에서 보다 얇은 두께를 얻기 위하여 액체 코어 슬래브의 사전 압연을 수행하도록 응고된 외피에 압력을 가한다. 더욱이, 예를 들면 복수개의 스프레이 노즐들로 이루어진 슬래브 냉각용 제 2 냉각 시스템들은 롤러 콘베이어와 관련된다.
주조 기계의 하류측에, 그리고 그것과 라인(line)을 이루어, 제품을 길이로 절단하기 위한 전단부, 압연에 적절하도록 단일 슬래브의 온도를 회복시키기 위한 긴 터널형 오븐, 스케일 제거기(descaler) 및 압연 밀(rolling mill)이 제공되는데, 압연 밀은 6 개 또는 그 이상의 스탠드로 형성되며, 스트립의 소망되는 값이 얻어질 때까지 슬래브들의 두께를 감소시킨다. 각각의 스탠드를 통과하고 그와 관련하여 두께가 감소되는 것은 스트립의 온도가 내려가는 것을 의미하므로, 재료의 온도를 재결정점(re-crystallisation point, Ar3)을 초과하여 유지하기 위하여, 따라서 항상 롤을 오스테나이트 피일드(austenitic field)에 유지하기 위하여, 공지 기술의 설비들은 압연중에 스트립을 적절하게 가열하는 인터스탠드 인덕터(interstand inductor)를 포함하기도 한다.
압연 밀의 하류측에는 마지막으로 스트립 냉각 시스템들, 길이로 절단하기 위한 전단부 및 스트립을 미리 정해진 중량을 가진 코일로 감는 장치들이 제공된다.
이러한 방식으로 제작된 제조 라인들에서 발생되는 첫번째 문제는 라인의 전체적인 길이가 길어지는 것에 관련되는데, 이것은 투자 비용에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 제조 에너지 비용 및 유지 관리 비용에도 영향을 미친다.
공지된 설비들의 다른 문제는 제조 공정의 불연속성과 관련된 것으로서, 이 것은 압연 밀로의 이송 중단 및, 압연이 중단 없이 지속되는 것이 불가능하다는 것을 의미하며, 즉, 소위 "연속(endless)" 모드에서, 에너지 소비 및 환경에 대한 충격의 면에서 차후에 부정적인 영향을 미치게 된다.
따라서 제조 라인의 고도로 집약화된 구성 및 톤(ton)당 제조 비용의 상당한 절감을 구현할 수 있으면서 중단 없이 작동되도록 적합화된, 열간 압연 스트립을 위한 설비 및 관련 제조 공정들을 제작할 필요성이 있다.
이러한 방향으로 많은 노력들이 이루어졌고, 몇가지 "연속형'이 아닌 해법들이 제안되었지만, 그 어떤 경우에 있어서도 두께를 소망의 값으로 감소시키는데 필요한 롤링 스탠드들의 수는 많아지게 된다.
더욱이, 많은 적용예들에 대하여 냉간 압연 제품을 교체할 수 있는 것과 같은 높은 상업적 품질 및 얇은 두께를 가진 열간 압연 스트립의 제조를 허용하는 공정을 제공할 필요성이 있다.
본 발명의 제 1 목적은 고속의 연속적 주조에 의해 얻어진 얇은 슬래브로부터 시작하여 열간 압연 강철 스트립을 제조하기 위한 초집약적 설비(ultracompact plant) 및 관련된 연속 방법(endless process)을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 0.8 내지 12 mm 범위에서 가변적인 두께를 가진 열간 압연 스트립을 얻기 위한 것으로서, 이것은 냉간 압연 재료의 통상적인 특징들을 나타내도록 균일하게 분포된 미세한 그레인(grain)들을 가진 내부 구조를 가지며, 따라서 우수한 품질을 가지고 결점이 없다.
본 발명의 다른 목적은 연간 500,000 톤 내지 1,500,000 톤 사이 범위인 생산성을 가지고, 액체 강철로부터 열간 압연 코일을 연속 모드(endless mode)로 직접 생산할 수 있는 설비를 제공하는 것으로서, 이는 스트립의 같은 두께를 생산하는 전통적인 설비에 비교하면 투자 및 가동 비용이 감소되는 것이다.
따라서, 본 발명은 열간 압연 스트립의 연속 제조 방법을 수행함으로써 상기 목적을 달성하고 상기에 기재된 문제점을 해결할 것을 제안하는데, 상기 열간 압연 스트립의 연속 제조 방법은, 청구항 제 1 항에 따라서, 결정화 장치(crystalliser)를 포함하는 주괴 몰드, 결정화 장치의 유출 부분에 근접하여 배치된 연성 감축 장치, 제 1 핀치 롤, 적어도 시간의 미리 정해진 기간 동안 작동될 수 있는 경로 편향 및 안내 장치, 제 2 핀치 롤을 포함하는 제 1 스케일 제거기, 제 1 압연 스탠드, 가열 및/또는 온도 유지 수단, 제 3 핀치 롤을 포함하는 제 2 스케일 제거기 및, 적어도 2 개의 제 2 압연 스탠드들로 이루어진 압연 마무리용 밀을 포함하고, 상기 제조 방법은: 중간의 중단 없이,
(a) 40 내지 55 mm 사이 범위 크기의 좁은 측부들 및, 강철이 액체 상태로 있는 코어(core)를 가지고, 4 내지 16 m/min 사이 범위를 포함하는 속도로 결정화 장치로부터 배출되는, 얇은 슬래브를 주조하는 단계;
(b) 15 내지 37 mm 사이 범위의 두께를 가진, 완전 응고된 주조 제품을 얻기 위하여, 상기 사전 압연 장치로 슬래브의 연성 감축(soft reduction) 작업을 수행하는 단계;
(c) 상기 제 1 핀치 롤과 상기 제 2 핀치 롤 사이의 부분에 포함된 주조 제품에 자유 만곡부를 형성하는 단계;
(d) 상기 제 1 스케일 제거기로 주조 제품에 제 1 스케일 제거 작업을 수행하는 단계;
(e) 완전히 응고된 주조 제품 두께의 최대 40 내지 50 % 의 감축을 형성하는 제 1 압연 스탠드에서의 제 1 압연 작업을 수행하는 단계;
(f) 상기 가열 및/또는 온도 유지 수단에 의해 가열 및/또는 온도 유지 작업을 수행하는 단계;
(g) 상기 제 2 스케일 제거기에 의해서 주조 제품상에 제 2 스케일 작업을 수행하는 단계;
(h) 0.8 내지 12 mm 사이 범위의 두께를 가진 스트립을 형성하기 위하여 상기 압연 마무리용 밀에서 복수의 제 2 압연 작업을 수행하는 단계;를 포함한다.
그러한 방법은, 본 발명의 제 2 특징에 따라서, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조를 위한 설비에 의해 수행되는데, 이것은 청구항 제 14 항에 따라서, 40 내지 55 mm 사이 범위의 두께를 가진 액체 코어의 얇은 슬래브를 제조하도록 적합화된 결정화 장치를 포함하는 주괴 몰드, 결정화 장치의 유출 부분에 근접하여 배치된, 액체 코어의 사전 압연 장치, 제 1 핀치 롤, 제 2 핀치 롤을 포함하는 제 1 스케일 제거기, 제 1 압연 스탠드, 가열 및/또는 온도 유지 수단, 제 3 핀치 롤을 포함하는 제 2 스케일 제거기 및, 적어도 2 개의 제 2 압연 스탠드들로 형성된 압연 마무리용 밀을 포함하고,
제 1 핀치 롤과 제 2 핀치 롤 사이에 주조 제품을 수직 경로로부터 수평 경로로 편향 및 안내하기 위하여 적어도 미리 결정된 시간 기간 동안 작동될 수 있는 편향 및 안내 장치가 제공되며, 이것은 상기 제 1 핀치 롤과 제 2 핀치 롤 사이 부분에서 주조 제품의 자유 만곡부의 형성을 허용하기 위하여 정규의 가동 조건에서 주조 제품을 배출하도록 적합화된다.
본 발명에 따른 설비 및 방법의 특징들은 그것의 장점을 강조하면서 아래에 열거될 것이다.
가열대(tundish)에서, 가열 시스템들은 액체 강철을 가열하기 위해서 유리하게 이용될 수 있으며, 가열 시스템들은 "액상(liquidus)" 온도에 대하여 가열대 안에서 강철의 과열 온도에 대한 효과적이고 신뢰성 있는 제어를 보장하기에 적절하며, 상기 과열 온도는 또한 주조중에 "과열 상태(superheat)"로서 알려진 것이다. 바람직스럽게는, 플라즈마 토치가 이용되어 액체 강철의 과열 상태 값을 보정하고, 상세하게는 액체 강철의 응고가 없는 것을 보장하기 위하여, 특히 가열대에 의한 열의 흡수가 보다 강력할 때인 주조의 시작시에, 가열대에서 있을 수 있는 온도의 강하를 복원할 수 있다. 다른 공지의 가열 장치들에 비하여, 플라즈마 토치의 이용은 가열대에서 유체 역학적 교란 문제들을 발생시키지 않고, 이것은 함유물의 변동(fluctuation)을 허용하고 액체 강철 온도의 균일한 분포를 보장한다. 유리하게는, 상대적으로 낮고 균일한 과열이 유지되어, 약 20℃ 의 평균값으로 최종 제품의 보다 낳은 야금학적 품질을 증진시킨다. 일정한 과열은 균질한 구조를 얻을 수 있게 하고 모든 주조 제품에서 특성의 균일성을 보장할 수 있다.
채용된 주괴 몰드는 4 내지 16 m/min 사이의 빠른 속도로 결정화 장치를 통해 슬래브를 주조하는 것을 허용하며, 슬래브는 공지된 주괴 몰드로 획득되었던 것보다도 훨씬 작은, 40 내지 55 mm 사이 범위의 두께를 가지고, 그 내부에는 코어가 측단부 영역의 다음에 액체로 유지된다; 유리하게는, 결정화 장치의 탱크 또는 주조 챔버가 적절한 공간을 보장하도록 하는 것이어서, 노즐로부터의 액체 강철 제트가 그 내부 표면 주위에 형성된 외피를 다시 주조하는 바람직스럽지 않은 현상을 일으키지 않으며, 특히 제트 단면의 표면이 큰 곳인 노즐로부터의 특정 거리로부터 시작되어 다시 주조되는 현상을 일으키지 않는다. 빠른 속도로 매우 얇은 두께를 주조하는 것은 주괴 몰드에서 빠른 냉각 속도를 필요로 한다: 그러한 빠른 냉각이 유리하게는 제품의 보다 미세한 마이크로구조를 얻을 수 있게 한다.
노즐이 바람직스럽게는 다중 포트(multi-port) 유형이고 응고 연결부(solidification bridges)를 회피하기 위하여 결정화 장치의 탱크에 대응하는 형상을 가진다. 유리하게는, 예를 들면 전자기 장치들의 이용에 의해서, 예를 들면 결정화 장치의 측부 영역을 향하여 그리고 볼록면(meniscus)을 향하여 액체 강철의 입력을 발생시키는 유동 부분들을 주조 속도의 함수로 제어함으로써, 측부 영역들을 향한 적절한 확산 및, 볼록면 레벨에서의 윤활 분말의 적절한 융합을 허용하기 위하여 노즐의 유동이 조절된다.
주괴 몰드에서 배출될 때 여전히 용융 상태인 금속 코어의 존재 때문에, 모든 슬래브는 "연성 감축(soft reduction)"으로 지칭되기도 하는, 액체 코어 사전 압연(liquid core pre-rolling)을 받을 수 있으며, 따라서 내부 다공성의 감소 및 중앙에서의 분정(segregation)과 함께, 응고되는 코어 구조의 정제(refining)를 얻는다. 유리하게는, 정규의 가동 조건들과 관련하여 주조 파라미터들에서 개재될 수 있는 변화들과 관련된 순간들 동안에 액체 원추부의 폐쇄 지점을 정확하게 설정하기 위하여 액체 코어의 사전 압연은 제어된 방식으로 다이나믹하게(dynamically) 수행된다. 이러한 방식으로, 슬래브의 우수한 품질이 모든 작동 조건들에서 보장된다.
2 개의 절반 외피들이 접합되는 소위 "맞춤 지점(kissing point)"인 액체 원추부 정점은 주괴 몰드 아래의 짧은 거리에 있다; 다음에 이어지는, "연성 감축"을 수행하는 롤러 콘베이어는 상대적으로 짧아서 차후에 공간을 절약한다.
본 발명에서 액체 코어 사전 압연 또는 연성 감축과 구별하도록 "경성 감축"으로 지칭되는, 응고된 제품 두께의 제 1 감축을 유리하게 수행할 수 있는 제 1 핀치 롤은 "연성 감축" 구획부의 바로 외측에 배치된다; 그러한 두께 감축은 상대적으로 작고 여전히 제품이 여전히 고온일 때 제품에 대하여 수행되므로 낮은 압축력을 필요로 한다. 그러한 첫 번째의 가벼운(mild) 압연은 품질에 더 기여하게 되며, 특히 제품의 내부 품질에 더 기여하는데, 이는 구조의 압밀(compaction)에 의해서 그레인(grain) 사이의 인터덴드리틱 영역(interdendritic regions)을 밀집시키기 때문이다. 더욱이, 이것은 그레인 둘레에 알루미늄 화합물의 침전을 회피시키는, 물질의 유익한 다이나믹 재결정화를 얻을 수 있게 하고, 보다 균일한 구조를 달성할 수 있게 한다; 그러한 재결정화는 다음의 압연 동안에 불규칙적인 가장자리 및 표면상의 크랙(crack)들의 형성을 허용하지 않는다.
"경성 감축" 이후에, 주조 제품은 이미 스트립의 두께 및 크기에 근접한 두께 및 크기에 도달하며, 따라서 이것은 "예비 스트립"으로서 지칭되고, 정규의 가동 조건에서 그 어떤 장치에 의해서 안내되지 않으면서도, 실질적으로 만곡된 경로를 따라서, 수직의 주조 방향으로부터 수평의 압연 방향으로 통과된다. 예비 스트립은 재료에 우수한 전성(ductility)의 특성을 제공하기 위하여 여전히 고온에 있으므로, 만곡된 경로를 따라서 어느 정도 올려지고 내려질 가능성을 가진다. 그러므로 그러한 자유 만곡부는 동일한 만곡부의 상류측과 하류측 사이의 연계 해제(decoupling)를 허용하고, 따라서 어느 정도 주조 공정을 압연 공정으로부터 연계 해제시켜서 설비에 융통성을 제공할 수 있는데, 설비는 "연속적"이므로 자체가 견고해지게 된다. 따라서 그러한 융통성은 "반-연속적" 설비의 장점을 얻을 수 있게 하는데, 예를 들면 제조 라인을 따라서 드로우잉(drawing)의 제어가 필요하지 않으므로, 공정의 제어를 위해서 덜 정교하고 덜 복잡한 장치들을 사용할 수 있는 장점을 얻을 수 있다. 그러한 만곡부는 설비의 정규적인 작동 동안에 실질적으로 원주의 원호 형상을 가진다.
주조 공정의 시작 단계, 즉, 슬래브가 전체 제조 라인을 따라서 주괴 몰드로부터 배출된 동일한 두께를 유지하는 동안에 해당하는 과도 단계(transient step)를 제어하기 위하여, 만곡된 경로를 따라서 주조 제품을 위한 편향 및 안내 장치가 제공되는데, 이것이 유리하게는 단부 둘레에 피봇 가능하게 힌지 결합된 만곡 롤러 콘베이어를 포함한다. 시작 단계의 끝에서 제조 공정은 정규의 가동 속도에 도달함으로써, 상기 롤러 콘베이어는 주조 제품으로부터 연계 해제되기 위하여 또한 주조 제품을 자유롭게 하기 위하여 해제되고, 따라서 만곡된 경로를 따라서 자유로운 부양(floatation)이 허용된다.
만곡된 롤러 콘베이어 형태인 순간의 편향 및 안내 장치의 다른 장점은, 압연 밀에서의 코블(cobble)의 경우 또는 주조 기계의 기능 불량, 예를 들면, 주괴 몰드에서의 달라붙음(sticking) 또는 이탈(breakout)과 같은 경우에, 주조 라인을 해제시키도록 보다 편리하게 개입할 수 있다는 것이다.
참으로, 슬래브를 위한 종래의 유지 및 안내 롤러 콘베이어는 복잡한 구조(정밀한 설비)를 가지고, 이것은 라인을 정리하기 위해서 길고 복잡한 작동을 의미하는 반면에, 본 발명에 따른 롤러 콘베이어에서는 주조 라인이 신속하게 치워지며, 긴 시간의 손실 및 더 이상의 구성 없이 생산이 다시 개시될 수 있다. 참으로, 코블이 압연 밀에 발생되거나 또는 이탈 또는 달라 붙음이 주괴 몰드에서 발생되는 경우에, 액체 강철의 유입은 상류측에서 정지되고, 예를 들면 하나 또는 그 이상의 산소 절단 장치들과 같은 적절한 절단 수단에 의해서 슬래브가 오직 하나의 단편 또는 몇 개의 단편들로 절단됨으로써, 슬래브는 수직의 주조 라인으로부터 완전하고 신속하게 제거되며, 상기 단편들은 주괴 몰드의 수직 아래에 배치된 집적 케이스내에 자유롭게 떨어질 수 있다.
유리하게는 상기 산소 절단 장치들이, 천천히 전방으로 움직이면서, 절단되어야 하는 슬래브의 폭과 적어도 같은 한번 또는 그 이상의 행정(stroke)을 주조 방향의 횡방향으로 수행하며, 바람직스럽게는 완전하게 자동화된 특수 로봇들에 의해서 제어된다; 더욱이, 집적 케이스의 변위를 허용하기 위하여 집적 케이스에는 바퀴가 달리고 예를 들면 금속 케이블 또는 다른 공지의 방법들에 의해 움직여진다.
압연 라인의 수평 구획부의 시작부에는 스케일 제거기(de-scaler)가 제공되는데, 스케일 제거기는 주조 제품의 표면으로부터 스케일(scale)을 제거하기 위한 것으로서 매우 높은 압력 및 매우 낮은 유량의 물을 이용한다. 상류측에 2 개 롤러의 핀치 롤을 구비하는 상기 스케일 제거기가 유리하게는 고성능의 장치로서, 즉, 주조 제품의 온도 감소는 작으면서 최소한의 물 유량을 이용함으로써 스케일의 정밀한 제거를 수행할 수 있다.
스케일 제거기 이후에는 주조 제품의 온도 및 기하 형상의 제어를 위한 장치 및, 상기 제품의 두께 감소를 수행하도록 적합화된 "4 개 고층(four high)"의 압연 스탠드(rolling stand)가 제공된다. 유리하게는, 스탠드의 압연 파라미터들의 설정은, 상기 압연 파라미터들이 더 하류측에 위치된 마무리용 밀에서의 다음 압연에 적절한 스트립의 프로파일을 형성하도록 한다는 의미에서, 상기 장치에서 검출되었던 것에 따라서 수행되며, 이는 우수한 품질의 제품이 얻어지는 것을 보장한다. 그러한 스탠드는 최대 40 내지 50 % 의 두께 감축을 수행할 수 있다.
상기 롤링 스탠드의 하류측에는 회전 블레이드 드럼 전단부(rotating blade drum shear)가 제공되는데, 이것은 주조 공정의 시작에서 주로 이용되어 최대 주조 속도가 달성될 때까지, 따라서 설비의 정규 가동이 이루어질 때까지 슬래브의 긴 단편들을 절단한다; 이것은 또한 모든 비상 상황에서 이용되는데, 예를 들면 주괴 몰드에서의 이탈 또는 달라붙음이나 또는 압연 밀에서의 코블과 같은 상황에서 이용되고, 더미 바아(dummy bar)가 제공되었을 때 더미 바아의 헤드를 분리시키도록 이용될 수 있다.
드럼 전단부의 하류측에는 그 어떤 설비의 가동 조건에서도 마무리용 밀의 제 1 압연 스탠드로 유입되는 제품의 정확한 온도를 보장하는 가열 및/또는 온도 유지 시스템들이 제공되는 것이 유리하다. 그러한 시스템들은 유도 가열 오븐 또는 인덕터(inductor)들과 같이 능동형일 수 있거나, 또는 예를 들면 절연 후드 또는 절연 패널들과 같이 수동형일 수 있다.
주조 경로를 따라서 제품의 열 손실은 상기에 설명되었던 것 때문에 종래 설비에 비하여 매우 감소되므로, 상기 시스템들의 치수는 제한된 크기를 가질 수 있으며, 즉, 1 내지 2 m 사이 범위의 길이를 가질 수 있다. 유리하게는, 상기 시스템들중 하나로부터 배출시에, 제품은 그것의 전체 부분을 통해서 균일한, 적어도 1000℃ 의 온도를 가져야 하며, 즉, 압연 밀로부터 배출시에 적어도 850℃ 의 온도를 보장하도록 되어 있다.
유도 가열 시스템 또는 단순히 인덕터인 경우에, 이러한 온도의 값을 보장하기 위하여, 예를 들면 3000 Hz에서 3 내지 5 MW 사이의 전력이 필요하다. 이용되는 정밀한 전력뿐만 아니라 인덕터를 이용하거나 또는 이용하지 않는 것은 주조 조건들에 의해서 결정되며, 특히 "연성-감축" 이후의 두께 및 주조 속도에 의해서 결정된다: 그러한 파라미터들은 소위 "질량 유동(mass flow)"을 한정하고, 압연 밀의 단부에서의 온도는 상기 "질량 유동"에 관련되어 있다. 필요하다면 인덕터는 적절하게 가장자리들만을 가열할 수 있거나, 또는 예비 스트립 전체를 완전히 가열할 수 있다. 인덕터는 필요에 따라서 켜지거나 꺼지고, 가열되어야 하는 주조 제품은 보다 얇은 두께를 가지므로 유사한 설비에서 이용된 공지의 것들에 비하여 보다 제한적인 전력을 가진다. 인덕터가 유리하게는 제조 라인에 대하여 측방향으로 차단되도록(shut down) 바퀴가 설치될 수 있다. 상기와 같은 전제하에, 예를 들면 블레이드들의 교체를 수행하도록 드럼 전단부에 대한 용이한 접근이 허용된다.
가열 시스템들의 하류측에, 예를 들면 스케일 제거기와 같이 제품의 표면으로부터 표면상의 스케일을 제거하기 위한 시스템들이 제공된다. 스케일 제거기에 유리하게는 측방향의 차단을 위해서 바퀴가 달려 있으며, 따라서 보다 편리한 유지 관리 및 마무리용 밀의 제 1 압연 스탠드에 대한 우수한 접근성이 허용된다. 스케일 제거기는 표면 냉각을 최소한으로 감소시키기 위하여 매우 높은 압력 및 매우 낮은 유량의 물을 이용하여, 밀 안으로 유입되기 전에 주조 제품의 전체 표면 스케일이 제거되는 것이 총체적으로 보장된다.
압연 마무리용 밀은 적어도 2 개의 4 개 고층(four high) 압연 스탠드들로 이루어지며, 압연 스탠드 각각은 최대 70 % 의 두께 감축을 수행할 수 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 인터스탠드 인덕터(interstand inductor)들은 정확한 오스테나이트 압연 온도를 유지하는데 필요하지 않으며, 크기와 비용면에서 차후에 감축이 이루어진다.
압연 마무리용 밀의 하류측에, 다음의 장치들이 제공된다: 냉각 샤워기를 가진 롤러 활주로(roller runway), 길이 절단을 위한 비행 전단부(flying shear), 콘베이어들 및 적어도 2 개의 회전 휘일로서, 예를 들면 "다운코일러(downcoiler)" 유형이 제공된다. 길이 절단을 위한 비행 전단부는, 설비가 정규적으로 가동되고 있을 때, 코일의 소망 중량을 얻는데 적절한 길이로 스트립을 절단하는데 이용된다.
회전 휘일(spinning wheel)의 하류측에는 말단 영역이 배치되는데, 말단 영역은 드럼 전단부(drum shear)에 의해 절단된 슬래브의 긴 단편들을 저장하기 위한 것이다. 이러한 해법에 의해서, 드럼 전단부에 근접해서 배치된, 전용의 파편 수집 케이스에 대한 필요성이 제거되며, 따라서 기초부의 단순화 및 보다 합리적인 배치가 제공된다.
주조 공정의 시작을 위해서, 결정화 장치의 단부 구획부 안에 더미 바아(dummy bar)의 헤드를 도입하는 것은 2 가지 모드(mode)에 따라서 수행될 수 있다.
제 1 모드는 더미 바아를 그것이 위치되어 있는 다운코일러의 하류측 단부 영역으로부터 전체 라인을 따라서 통과시키는 것을 포함한다; 그러한 모드에서 더미 바아는 개방된 스탠드들과 함께 정지 상태인 전체 압연 밀을 통과하며, 만곡된 롤러 콘베이어에 의해서 수평으로부터 수직으로 방향을 바꾸며 다음에 결정화 장치로 도입된다. 주조가 시작되면, 더미 바아의 헤드는 드럼 전단부에 의해서 슬래브로부터 분리된다.
대신에, 제 2 모드는 주괴 몰드의 수직 방향에서 아래로부터 직접적으로 더미 바아의 도입을 수행하는 것을 포함한다.
지금까지 설명된, 스트립이 얻어질 때까지 가열대에서의 액체 강철로부터의 전체 제조 공정이 유리하게는 적절한 영역 콘트롤러(area controller)들에 의해 모니터되는데, 영역 콘트롤러는 설비의 상이한 구성 요소들 사이에 상호 작용함으로써 구성 요소들을 가동시킨다; 그러한 영역 콘트롤러들은 관리자에게 인접하여 있으며, 관리자는 포함된 상이한 변수들에 개입함으로써, 정지 조건들에서의 변화 및 설비에 영향을 미치는 장애 및 비정상과 관련하여 공정을 안정화시키도록 정돈된 방식으로 변수들이 상호 작용하게 한다. 이러한 방식으로, 공정은 그것이 "현명한 완전 다이나믹 공정(smart full dynamic process)"이 되도록, 확고하고, 지능적이며 다이나믹한 방식으로 전체적으로 제어된다.
제조 라인의 전체적으로 축소되서 전개될 뿐만 아니라, 적은 수의 스탠드들을 가지고 공지된 주조 공정의 두께보다 얇은 두께로부터 시작하여 주조 제품을 스트립으로 변형시키는, 압연 밀과의 직접적인 연결 및 얇은 슬래브 형태의 주조 제품의 빠른 속도는, 기초부, 공장의 높이, 배관, 하부 조직등과 같은 토목 구조에 작은 충격을 미칠 수 있게 한다. 이것이 유리하게는 공지 기술에 비하여 적은 초기 투자 및 적은 관리 유지 비용을 포함한다.
더욱이, 매우 얇은 슬래브를 주조하고 처음에 액체 코어의 두께 감축-"연성 감축"-을 수행하고 다음에 가능하게는 응고된 코어의 감축-"경성 감축"-을 수행하는 것은 주조 제품/예비 스트립을 얻을 수 있게 하며, 이것은 만곡부가 자유롭게 부양될 정도로 얇은 것이다; 상기 만곡부는 주조 공정 및 압연 공정의 연계를 해제시키는 상당한 장점을 제공하며 따라서 설비가 보다 융통성을 가지게 된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은, 도면을 참조하여 비 제한적인 예로서 설명된, 금속 스트립을 위한 제조 설비의 바람직하지만 배타적이 아닌 구현예에 대한 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 설비의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2 는 도 1 의 설비의 부분에 대한 구현예의 길이 방향 부분을 도시한다.
도 3 은 도 1 의 설비의 부분에 대한 다른 구현예의 길이 방향 부분을 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 금속 스트립들의 제조를 위한 설비가 도시되어 있는데, 이것은:
-액체 코어를 가진 얇은 슬래브(slab)들의 제조를 위한 결정화 장치(crystallizer)를 구비하는 주괴 몰드(ingot mould, 15),
-주괴 몰드의 유출 부분에 근접해서 배치되고 완전히 응고된 주조 제품을 생산하는, "연성 감축(soft reduction) 장치 또는 액체 코어 사전 압연 장치(liquid core pre-rolling device, 16),
-주조 제품을 이송시키도록 적합화되고 약간의 두께 감소를 수행할 수도 있는, 주조 제품의 제 1 핀치 롤(pinch roll, 17);
- 예를 들어, 압연 밀에 있는 코블(cobble) 또는 주조 라인에서의 늘어 붙음(sticking) 또는 이탈(breakout)과 같은 비상의 경우에 슬래브의 절단을 수행하는, 예를 들면 하나 또는 그 이상의 산소 절단 장치들과 같은 절단 수단(24', 24")으로서, 산소 절단 장치들은 완전 자동화되고, 적절한 로봇에 의해 제어되어, 주조 라인을 치우도록 슬래브가 전방으로 움직이는 동안에 주조 방향에 대하여 횡방향으로 슬래브의 절단을 수행하는, 절단 수단(24',24");
- 사전 압연되지 않은 액체 코어 슬래브, 즉, "비 연성(non softed)" 슬래브를 수직의 경로로부터 수평의 경로로 일시적으로 편향시키고 안내하기 위한 편향 안내 장치(18);
-주조 라인의 수직선 아래에 배치된 휠 케이스(wheeled case, 52);
- 제 1 스케일 제거기(descaler, 19');
- 주조 제품의 온도 및 기하 형상을 제어하기 위한 제어 장치(20);
- 최대 40 내지 50 % 의 두께 감소를 수행하는 4 개의 높은 압연 스탠드(21);
- 드럼 전단부(drum shear, 22);
- 예비 스트립(pre-strip) 또는 주조 제품을 위한 가열 시스템(23) 및/또는 온도 유지 시스템;
- 제 2 스케일 제거기(19");
- 적어도 2 개의 스탠드들을 가진 압연 스탠드 밀(rolling stand mill, 30)로서, 각각의 스탠드는 최대 70 % 의 두께 감소를 수행할 수 있는, 압연 스탠드 밀(30);
- 스트립을 전방으로 움직이기 위하여 롤러 활주로(roller runway, 31)상에 배치된 스트립을 위한 일련의 냉각 샤워기(cooling shower, 32);
- 길이 절단을 위한 비행 전단부(flying shear, 33);
- 적어도 2 개의 회전 휘일(34);
-절단 슬래브 단편들을 저장하고, 가능하게는 더미 바아(dummy bar)를 저장하기 위한 저장 영역(50)을 포함한다.
주괴 몰드(15)가 유리하게는 4 내지 16 m/min 사이의 범위인 비율로 매우 얇은 슬래브를 생산하는데, 슬래브는 40 내지 55 mm 사이 범위인 두께를 가진 좁은 측부들을 가지고 중앙의 부풀어오른 부분 및 강철이 여전히 액체 상태인 코어(core)를 가진다. 다음에서, 주조되는 슬래브의 두께가 언급될 때는 "좁은 측부"로서 지칭되는 끝의 측부들에 관련된 두께가 항상 고려된다.
유리하게는, 가열대(tundish, 14)에서, 주괴 몰드의 상류측에, 액체 강철을 가열하기 위한 가열 시스템들이 이용되는데, 이들은 주조하는 동안에 가열대 안의 "과열 상태(superheat)"를 효과적이고 신뢰성 있게 제어하는 것을 보장하기에 적절하다. 바람직스럽게는 상기 가열 시스템들이 액체 상태인 강철의 "과열 상태" 값의 교정을 위해서 플라즈마 토치(13)를 포함하는데, 상기 과열 상태의 값은 최종 제품의 우수한 품질을 위하여 대략 20℃ 의 평균 값으로 상대적으로 낮게 유지된다.
주괴 몰드(15)의 유출 부분에 근접하여 액체 코어 사전 압연 장치(16)가 제공되는데, 이것은 실질적으로 수직의 압연 축을 가지는 것으로서, 슬래브의 통과 단면을 변화시키도록 형상화된 횡단의 내륜 롤러 및 외륜 롤러들 그룹을 포함하며, 따라서 슬래브를 사각형 단면을 가진 주조 제품으로 가져가기 위하여 결정화 장치(crystallizer)로부터 빠져나갈 때 볼록하거나 또는 부풀어오른 표면을 점진적으로 평탄화시키는 작용을 수행한다. 그러한 볼록함의 복원 작용은, 결정화 장치의 유출 부분에 있는 좁은 측부들의 폭에 대응하는 두께에 도달할 때까지, 액체 코어 슬래브를 압축한다는 것을 의미한다.
유리하게는, 상기 횡단의 롤러들이 짧은 거리에 배치될 수 있는데, 이는 결정화 장치로부터 나오는 두께에 비하여, 롤러 콘베이어로부터 나오면서 선형화되지 않은, 얇은 두께를 가진 주조 제품을 얻기 위한 것이다; 실질적으로 여전히 액체 코어를 가진 슬래브의 두께 감축이 수행되며, 즉, 소위 "연성 감축(soft reduction)"이 수행된다. 본 발명에 따르면, "연성 감축"의 끝에서 슬래브는 15 내지 37 mm 사이 범위의 두께로 감소된다.
횡방향의 내륜 롤러 및 외륜 롤러는 2 개 또는 그 이상의 요소들로 세분되는데, "연성 감축" 구획부로서 지칭되며, 그 각각은 독립적인 조절 제어부를 가지며, 예를 들면 유압 실린더들을 가진다.
일체화된 냉각 시스템과 협동하는 횡단 롤러들의 그룹은 그 어떤 경우에도 액체 코어를 여전히 가지는 슬래브를 위한 유지 및 안내 기능을 수행한다.
유리하게는, 주괴 몰드(15) 및 "연성-감축" 장치 또는 액체 코어 사전 압연 장치(16)의 부분들을 위한 신속 교환 장치들이 제공된다.
횡단 롤러들 그룹의 바로 하류측에는 제 1 핀치 롤(17)이 배치되는데, 이것은 복수개의 롤러 또는 실린더 쌍으로 이루어진 것으로서, 바람직스럽게는 4 개로 이루어지고, 직렬로 배치되어 실질적으로 수직의 만곡된 경로를 형성한다; 롤러들의 각각의 쌍은 완전히 응고된 주물 슬래브상에 약간의 압축을 수행할 수 있어서 0.1 내지 0.7 mm 사이 범위의 두께 감소를 이룬다. 이러한 방식으로 실제 압연이 수행되는데, 이것은 "경성 감축(hard reduction)"으로서 지칭된다.
본 발명에 따르면, "경성 감축"의 끝에서 주조 제품은 12 내지 36 mm 사이 범위의 두께를 가지고 배출됨으로써 "예비 스트립(pre-strip)"으로서 지칭되는 제품을 형성하는데, 이것은 제조되어야 하는 스트립의 최종 두께에 매우 근접한 것이다. 그러한 압연은 제품의 품질에 더욱 기여하며, 특히 제품의 내부 품질에 기여하는데, 이는 구조의 압밀(compaction)에 의해서 그레인(grain) 사이의 인터덴드리틱 영역(interdendritic regions)을 밀집시키기 때문이다.
또한 과도 단계인, 주조 과정의 시작 단계를 제어할 수 있도록 하기 위하여, 편향 및 안내 장치(18)가 제공되는데, 이것은 만곡된 롤러 콘베이어를 포함하는 것으로서 롤러 콘베이어는 유압 실린더(미도시)에 의해서 선택적으로 작동될 수 있으며, 유압 실린더는 롤러 콘베이어를 작동 위치로부터 해제 위치로 가져가게 되는데, 작동 위치에서는 편향 및 안내 장치가 핀치 롤(17)의 마지막 롤러들과 협동하여 만곡부(curve)가 수평의 압연 방향과 만나게 되고, 해제 위치에서는 내려지게 되며, 역으로도 작동된다.
만곡 롤러 콘베이어(18)는 또한 더미 바아(dummy bar)의 헤드가 결정화 장치 내에 도입되고 안내되는 것을 허용할 필요가 있다. 주조가 시작될 때 더미 바아에 의해서 이송되는 슬래브에는 액체 코어가 제공되어 있지 않으며, 따라서 "연성 감축"에 의하여 두께를 감소시키는 것이 불가능하고, 제 1 핀치 롤(17)의 실린더들은 가압 작용에 개입하지 않는다. 따라서, 주조 슬래브의 제 1 구획부는 마지막 압연 스탠드(rolling stand)로부터 출구까지 전체 라인을 따라서 주괴 몰드(15)의 유출 부 단면의 두께와 같은 두께를 가지며, 이러한 제 1 단계에서 "비 연성 슬래브(non-softed slab)"로서 통상적으로 정의된다. 만곡 롤러 콘베이어(18)의 안내 롤러들은 공전(idle)된다.
정지 상태인 가동 조건들에서 예비 스트립이 따라가는 경로를 치울 필요가 있을 때, 그리고 예를 들면 코블(cobble)과 같이, 패인 곳(pit)에 있는 모든 물질을 배출시킬 필요가 있는 비상 상태에 있을 때, 주조 제품으로부터의 해제 및 회전을 허용하기 위하여 만곡 롤러 콘베이어(18)의 단부는 힌지 결합된다.
위에서 언급된 바와 같이, 과도적인 시작 단계의 끝에서, 주조는 규칙적인 속도로 발생되고, "플랩(flap)"으로도 지칭되는 만곡 롤러 콘베이어(18)는 개방 위치에 있어서 예비 스트립이 자유 만곡부 또는 루프(51)를 형성하는 것을 허용하는데, 상기 자유 만곡부 또는 루프는 설비의 정규 가동 상태에서 실질적으로 원주 원호(circumference arc)의 형상을 가진다.
자유 만곡부(51)의 존재는 다음과 같은 상당한 장점들을 가져온다.
(a) 이것은 주조 공정이 더 하류측에 있는 압연 공정과 연계되지 않는 것을 허용함으로써 압연과 주조 사이에서 있을 수 있는 차이를 제어한다.
(b) 이것은 설비에 대하여 보다 큰 융통성을 허용함으로써 공정의 제어를 위하여 예를 들어 정교하지 않고 복잡하지 않는 장치들을 사용할 수 있게 하는데, 이는 제조 라인을 따라서 드로잉(drawing)이 필요하지 않기 때문이다.
(c) 이것은 예비 스트립이 냉각되어야 하는 것을 감소시키는데, 이는 종래 설비의 안내 롤러들 및 지지부와의 열 전도에 의한 열교환이 없기 때문이다.
(d) 이것은 슬래브의 품질 및 주조 성능과 관련하여 우수한 장점을 가지고 주괴 몰드의 레벨 제어에 대한 관련성을 회피한다.
본 발명에 따르면, 자유 만곡부는 가능성 있는 기하 형상에 의해 한정된 소정 범위내에서 떠 있는 것이 허용되며, 그 기하 형상은 만곡부 자체 및 재료의 특징들에 의해 취해질 수 있다; 이러한 방식으로, 재료의 축적을 제어하는 것과, 따라서, 미리 정해진 한계내에서 만곡부의 상류측 속도와 하류측 속도 사이의 완전한 연계 해제(decoupling)를 제어하는 것이 가능하다.
제어 시스템은 예를 들면 프로브(probe)로써 지속적으로 자유 만곡부의 위치를 미리 결정된 상부 한계 및 하부 한계에 관련하여 모니터하고, 만곡부 자체가 상기 한계들중 하나에 접근할 때 미리 정해진 제어 공정들에 따라서 설비의 구성 요소들에 작용함으로써 개입한다.
본 발명의 설비의 다른 구현예는 도 3 에 도시되어 있다. 이미 설명된 동일한 구성 요소들은 도 1 및 도 2 의 참조 번호들과 동일한 번호로 표시되어 있다.
이러한 유리한 구현예에서, 만곡 롤러 콘베이어 또는 "플랩(flap)"은 2 개의 부분(18',18")들로 이루어진다.
제 1 부분(18')은 만곡 형상이고, 그것의 단부(68') 둘레로 피봇 가능하게 힌지 결합되어 있으며, 단부(68')는 제 1 핀치 롤(17)의 하단부에 근접하게 배치된다.
제 2 부분(18')은 선형 형상이고 그것의 단부(68") 둘레에 피봇 가능하게 힌지 결합되며, 단부(68")는 제 2 핀치 롤(40)의 2 개 롤러들에 근접하게 배치된다.
편향 및 안내 장치의 이러한 구현예를 가지고, 과도적인 시작 단계의 끝에서, 주조는 정규적인 속도로 발생되고, 만곡 롤러 콘베이어는 개방 위치에 있게 되는데, 개방 위치는 2 개 부분(18',18")이 그들의 개별 단부(68',68") 둘레로 회전하는 것에 의해 달성되며, 예비 스트립이 설비의 정규적인 가동 조건들에서 원주형의 원호 형상을 실질적으로 가지는 자유 만곡부 또는 루프(51')를 형성하는 것을 허용한다.
자유 만곡부 또는 루프(51')는 제 1 구현예(도 2)에 있는 편향 및 안내 장치에 의해서 얻을 수 있는 자유 만곡부(51) 보다 크다. 유리하게는, 예비 스트립의 자유 만곡부를 지지하도록 적합화된 적어도 하나의 지지용 롤러(70)가 제공된다.
이러한 커다란 자유 만곡부(51')는, 예를 들면 결정화 장치에서 슬래브의 외장이 달라붙는 것과 같은, 주조 장치에서 발생하는 문제들의 경우에 압연 공정의 연속성을 항상 허용한다. 버퍼(buffer)로서 작용하는 자유 만곡부(51')는 주조 장치와 압연 밀 사이에서 있을 수 있는 속도 차이를 보상할 수 있다.
다른 장점으로서, 만곡 롤러 콘베이어의 2 개 부분(18',18")들은 도 3 의 부분에서 벽(61,62,63,64)들에 의해 형성된 단열 챔버(60)의 내부에 하우징된다.
챔버(60)의 저부를 형성하는 벽(63)은 개방 가능하거나 또는 그곳에 개구가 제공되는데, 이는 가능성 있는 폐기물을 집적 케이스(52)로 떨어뜨릴 수 있도록 하기 위한 것이다. 대안으로서 벽(63)은 제공되지 않을 수 있다.
이러한 절연 챔버(60)는 예비 스트립이 4 개의 높은 압연 스탠드(rolling stand, 21)로 진입하기 전에 예비 스트립을 적절한 온도로 유지하기 위한, 가능성 있는 연소기(미도시)를 이용하게 한다.
압연 라인의 수평 구획부의 시작부에 스케일 제거기(19')가 제공되는데, 이것은 주조 제품의 표면으로부터 스케일(scale)을 제거하기 위한 것으로서, 매우 높은 압력과 매우 낮은 유량의 물을 이용한다. 상기 스케일 제거기(19')는 상류측에 제 2 롤러 핀치 롤(40)을 포함하고, 스케일 제거기가 유리하게는 고성능 스케일 제거기로서, 즉, 주조 제품으로부터의 열손실을 최소로 감소시키도록 최소로 가능한 물의 유량을 이용하여 스케일을 정확하게 제거하는 것을 수행할 수 있다. 더욱이, 스케일 제거기의 크기는 깊이가 매우 제한적이다.
주조 제품들의 자유 만곡부(51)는 제 1 핀치 롤(17)의 하단부에서 시작되고, 상기 제 2 핀치 롤(40)의 2 개 롤러들에서 끝난다.
스케일 제거기(19') 이후에는 주조 제품의 기하 형상 및 온도를 제어하기 위한 제어 장치(20) 및, 상기 제품의 두께 감축을 수행하도록 적합화된 4 개의 높은 압연 스탠드(21)가 제공된다.
유리하게는, 스탠드(21)의 압연 파라미터들의 설정은 상기 장치(20)에 의해 검출되는 데이터의 함수로서 수행되는데, 이는 상기의 압연 파라미터들이 더 하류에 배치된 마무리용 밀(finishing mill)에서의 다음 압연에 적절한 스트립의 형상(profile)을 만들도록 한다는 점에서 그러하며, 이는 고품질의 제품이 얻어지는 것을 보장한다. 스탠드(21)는 40 내지 50 % 의 두께 감축을 수행할 수 있고, 바람직스럽게는 35 % 의 두께 감축을 수행할 수 있다.
스탠드(21)의 하류측에는 다음의 기능들을 수행하도록 적합화된 회전 블레이 드 드럼 전단부(22)가 제공된다.
(a) 주조 공정이 시작될 때, 더미 바아의 헤드가 분리되고, 최대의 주조 속도가 달성될 때까지, 따라서 플랜트가 정규의 가동 조건에 도달될 때까지, 압연되지 않은 슬래브의 긴 단편들이 절단된다.
(b) 주조 라인상의 고장의 경우에, 공정의 연속을 중지시키고 양호한 재료를 압연 밀로 투입하기 위하여 슬래브의 말미 절단(tail cutting)을 수행하고, 차후에 설비가 정지할 때까지 길이 절단을 수행한다.
(c) 압연 밀(30)의 고장의 경우에, 압연 밀로 재료가 유입되는 것을 중지시킨다.
이러한 위치에서 드럼 전단부(drum shear)는, 공정의 시작 단계 및 중지 단계에서 그리고 비상시의 취급에서 재료의 폐기를 최적화시킬 수 있으므로, 보다 낳은 공정 성능이 가능하게 한다.
특히, 도 3 의 구현예의 경우에, 드럼 전단부(22)는 비상 상황의 경우에 파쇠용 장치(srapping machine)로서도 작용하며, 가능성 있는 파쇠(scrap)를 모으기 위하여, 드럼 전단부(22) 아래에 다른 집적 케이스(52')가 제공된다.
드럼 전단부(22)의 하류측에 가열 시스템(23) 및/또는 온도 유지 시스템이 유리하게 제공되는데, 이것은 설비의 그 어떤 조건에서도 마무리용 밀(30)의 제 1 압연 스탠드로 유입되는 제품의 정확한 온도를 보장한다. 그러한 가열 시스템(23)들은 예를 들면 유도 가열 오븐과 같은 능동형일 수 있거나, 또는 예를 들면 단열 후드 또는 단열 패널과 같은 수동형일 수 있다.
주조 경로를 따른 제품의 열 손실이 매우 제한되므로, 상기 가열 시스템(23)은 제한적인 크기를 가지며, 길이는 1 내지 2 m 사이의 범위이다. 유리하게는, 상기 가열 시스템들중 하나로부터 배출될 때, 제품은 적어도 1000℃ 의 - 전체 부분을 통하여 균일한- 온도를 가져야 하며, 즉, 압연 밀(30)의 출구에서 적어도 850℃ 의 온도가 보장되도록 하여야 한다.
유도 가열 시스템의 경우에, 또는 단순하게는 인덕터(inductor)의 경우에, 3000 Hz에서 3 내지 5 MW 사이 범위의 전력이 상기의 온도 값을 보장하는데 필요하다. 이용되는 전력의 조절 뿐만 아니라 인덕터를 이용할 것인지 또는 이용하지 않을 것인지는 주조 상태들에 의해서 결정되며, 상세하게는 주조 속도 및 "연성 감축" 이후의 두께에 의해서 결정된다: 그러한 파라미터들은 소위 "질량 유동(mass flow)"을 한정하며, 주조 라인의 끝에서 제품의 온도는 상기 "질량 유동"에 관련된다. 인덕터가 유리하게는 제조 라인에 대하여 측방향으로 닫혀지도록 바퀴가 달려 있을 수 있다. 상기와 같이 가정한다면, 예를 들면 블레이드의 교체를 수행하기 위하여 드럼 전단부에 편리하게 접근할 수 있다.
가열 시스템(23)들의 하류측에, 제품의 표면에 있는 스케일의 제거 시스템들이 제공되는데, 예를 들면 매우 높은 압력 및 매우 낮은 유량의 물을 이용하는 스케일 제거기(19")와 같은 것이다: 스케일 제거기(19")가 유리하게는 상류측의 2 개인 제 3 롤러 핀치 롤(41)을 구비하며 측방향에서의 닫힘을 위하여 바퀴가 달리고, 따라서 그것의 보다 편리한 유지 관리가 가능하고 제 1 압연 스탠드에 대한 양호한 접근이 허용된다.
압연 마무리용 밀(30)은 적어도 3 개의 압연 스탠드로 이루어지고, 최대 6 개의 압연 스탠드로써 이루어지며, 상기의 스탠드는 "4 개 고층(four high)" 유형이다. 각각의 스탠드는 최대 70 % 의 두께 감소를 수행할 수 있다.
마무리용 밀(30)의 하류에는 다음의 장치들이 제공된다: 층류 물 냉각 샤워기(32)가 제공된 롤러 활주로(31), 길이에 대한 절단을 위한 비행 전단부(flying shear, 33) 및, 예를 들면 "다운코일러(downcoiler)" 유형인, 적어도 2 개의 회전 휘일(34)이 제공된다.
회전 휘일의 하류측에는 단부 영역(50)이 배치되는데, 이것은 드럼 전단부(22)에 의해서 절단된 슬래브의 긴 단편들 및 더미 바아의 적재를 위한 것이다.
비행 전단부(33)는 정규적인 조건에서 약 30 톤의 무게를 가진 코일을 얻기에 적절한 길이로 스트립을 절단하도록 작동된다.
편향 및 안내 장치(18)와 협동하여 절단 수단(24',24")이 배치되는데, 절단 수단이 바람직스럽게는 2 개의 산소 절단 송풍 파이프 또는 토치(torch)를 포함하며, 그 각각은 실질적으로 길이가 긴 형상을 가진 아암에 장착되며, 아암의 단부에 힌지 결합되고, 절단 수단은 적어도 2 개의 작업 위치들을 취할 수 있다. 각각의 송풍 파이프는 편향 및 안내 장치(18)의 초기 구획부 및 단부 구획부에 근접하여 각각 배치된다.
산소 절단 송풍 파이프들이 작동되는 방식은 아래와 같다.
압연 밀의 코블(cobble)이 연속 제조 공정중에 발생한다면, 제조 라인은 다음과 같이 치워진다.
액체 강철 공급은 상류측에서 중단된다.
주조 라인은 슬래브의 구획부를 핀치 롤(17)로 전방으로 움직임으로써 치워지며, 슬래브의 구획부는 다음에 송풍 파이프(24)에 의해서 절단된다.
스케일 제거기(19',19") 안에 각각 포함되어 있는 핀치 롤(40,41)에 의해서 뒤로 움직이도록 마무리용 밀내에 막혀 있는 제품을 이끌고, 또한 그것을 송풍 파이프(24)로 절단함으로써 압연 라인이 치워진다.
송풍 파이프들에 의해 절단된 단편들은 집적 케이스(52) 안에 수집되고 다음에 치워진다.
설비를 형성하는 요소들의 특정한 구성으로써, 만곡 편향 및 안내 구획부의 단부까지의 주조 라인의 전개는 공지 기술의 설비에 비하여 상당히 적어지는 결과를 가져온다.
결정화 장치와 압연 스탠드(21) 사이에서 주조 라인의 전개가 감소되는 것은 유리하게도 주조 제품상에 스케일이 거의 형성되지 않을 수 있게 한다. 따라서 이것은 물과 에너지 소비가 적은 낮은 동력의 스케일 제거기의 이용, 주조 제품의 적은 냉각 및 적은 증기 형성을 허용한다.
본 발명에 따른 설비 및 공정에 의해서, 마무리된 제품이 매우 제한된 공간에서 제조 라인의 불연속성 없이 얻어질 수 있다. 참으로, 결정화 장치에 의한 주조는 개시 제품(starting product)을, 즉 슬래브 자체를, 고속에서 주조하는 것을 허용하며, 그리고 마무리된 제품의 두께, 즉, 스트립의 두께와 매우 근사한 두께를 미리 가지는 것을 허용한다.
유리하게는, 획득된 얇은 슬래브는 40 내지 55 mm 사이 범위에서 결정화 장치로부터 배출되는 두께를 가지며, 주조 속도는 4 내지 16 m/min 범위이다.
본 발명은 극히 집약적이고 고도로 융통성이 있는 단일의 사이클로 경쟁력 있는 가격에서 강철 설비로부터 나오는 액체 강철을 고품질의 얇은 강철 스트립의 코일로 연속 변형시킬 수 있다.
본 발명에 따른 스트립 제조 설비의 전체적인 길이는, 결정화 장치의 외륜 수직 평면에 포함된 수직 주조 축(Y)으로부터 제 2 회전 휘일의 축까지 측정했을 때 50 내지 70 m 사이의 범위이다.
본 발명의 방법 및 설비로써 얻어진 열간 압연 스트립은 종래 유형의 열간 압연 설비들 및 주조에 의해 얻어진 유사한 제품들의 기계적인 특성들보다 훨씬 우수한 기계적 특성들을 가지며, 따라서 상이한 유형의 적용예들에 대하여, 종래의 설비들에 의해서 채용된 냉간 압연의 차후 단계가 더 이상 필요하지 않다. 따라서, 에너지 수요의 상당한 감소 및 우수한 환경상의 적합성 뿐만 아니라, 투자 및 제조 비용과 관련된 상당한 절약이 이루어질 것이다.
본 발명은 열간 압연 스트립의 제조를 위하여 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법으로서, 결정화 장치(crystalliser)를 포함하는 주괴 몰드(15), 결정화 장치의 유출 부분에 근접하여 배치된 액체 코어 사전 압연 장치(liquid core pre-rolling device, 16), 제 1 핀치 롤(17), 적어도 시간의 미리 정해진 기간 동안 작동될 수 있는 경로 편향 및 안내 장치(18,18',18"), 제 2 핀치 롤(40)을 포함하는 제 1 스케일 제거기(19'), 제 1 압연 스탠드(21), 가열 및/또는 온도 유지 수단(23), 제 3 핀치 롤(41)을 포함하는 제 2 스케일 제거기(19") 및, 적어도 2 개의 제 2 압연 스탠드들로 이루어진 압연 마무리용 밀(30)을 포함하고, 상기 제조 방법은: 중간의 중단 없이,
    (a) 40 내지 55 mm 사이 범위 크기의 좁은 측부들 및, 강철이 액체 상태로 있는 코어(core)를 가지고, 4 내지 16 m/min 사이 범위를 포함하는 속도로 결정화 장치로부터 배출되는, 액체 코어 슬래브(liquid core slab)를 주조하는 단계;
    (b) 15 내지 37 mm 사이 범위의 두께를 가진, 완전 응고된 주조 제품을 얻기 위하여, 상기 액체 코어 사전 압연 장치(16)로 액체 코어 슬래브의 연성 감축(soft reduction) 작업을 수행하는 단계;
    (c) 상기 제 1 핀치 롤(17)과 상기 제 2 핀치 롤(40) 사이의 부분에 포함된 주조 제품에 자유 만곡부(51,51')를 형성하는 단계;
    (d) 상기 제 1 스케일 제거기(19')로 주조 제품에 제 1 스케일 제거 작업을 수행하는 단계;
    (e) 완전히 응고된 주조 제품 두께의 최대 40 내지 50 % 의 감축을 형성하는 제 1 압연 스탠드(21)에서의 제 1 압연 작업을 수행하는 단계;
    (f) 상기 가열 및/또는 온도 유지 수단(23)에 의해 가열 및/또는 온도 유지 작업을 수행하는 단계;
    (g) 상기 제 2 스케일 제거기(19")에 의해서 주조 제품상에 제 2 스케일 제거 작업을 수행하는 단계;
    (h) 0.8 내지 12 mm 사이 범위의 두께를 가진 스트립을 형성하기 위하여 상기 압연 마무리용 밀(30)에서 복수의 제 2 압연 작업을 수행하는 단계;를 포함하는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계(e) 이전에, 제어 장치(20)로 주조 제품의 기하 형상 및 온도를 검출하고, 제어 장치(20)에 의해 검출된 데이터의 함수로서 상기 제 1 압연 스탠드(21)의 압연 파라미터들을 설정하는 것이 제공되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    압연 마무리용 밀(30)로부터 배출되는 스트립 압연 제품의 온도가 850℃ 이상이도록 인덕터(inductor)에 의해서 가열 작용이 수행되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    온도 유지 수단은 절연된 후드 또는 절연 패널들에 의해서 수행되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 핀치 롤(17)에 의해서, 15 내지 36 mm 사이 범위의 두께를 가진 예비 스트립을 얻도록 단계(b)와 단계(c) 사이에서 주조 제품에 제 3 압연 작용이 제공되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유 만곡부(51)는 설비의 정규 가동 상태에서 원주형 원호의 형상을 가지는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    프로브(probe)에 의한 자유 만곡부(51)의 위치 제어 작용이 단계(c) 동안 제공되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 방법.
  9. 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비로서, 상기 연속 제조 설비는, 40 내지 55 mm 사이 범위의 두께를 가진 액체 코어 슬래브를 제조하도록 적합화된 결정화 장치를 포함하는 주괴 몰드(15), 15 내지 37 mm 사이 범위의 두께를 가지고 완전하게 응고된 주조 제품을 얻기 위하여 액체 코어 슬래브의 연성 감축 작용을 수행하도록 결정화 장치의 유출 부분에 근접하여 배치된, 액체 코어 사전 압연 장치(16), 제 1 핀치 롤(17), 제 2 핀치 롤(40)을 포함하는 제 1 스케일 제거기(19'), 제 1 압연 스탠드(21), 가열 및/또는 온도 유지 수단(23), 제 3 핀치 롤(41)을 포함하는 제 2 스케일 제거기(19") 및, 적어도 2 개의 제 2 압연 스탠드들로 이루어진 압연 마무리용 밀(30)을 포함하고,
    제 1 핀치 롤(17)과 제 2 핀치 롤(40) 사이에 주조 제품을 수직 경로로부터 수평 경로로 편향 및 안내하기 위하여 적어도 미리 결정된 시간 기간 동안 작동될 수 있는 편향 및 안내 장치(18,18',18")가 제공되며, 이것은 상기 제 1 핀치 롤과 제 2 핀치 롤 사이 부분에서 주조 제품의 자유 만곡부(51,51')의 형성을 허용하기 위하여 정규의 가동 조건에서 주조 제품을 배출하도록 적합화되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 편향 및 안내 장치는 그 단부 둘레에서 피봇되게 힌지 결합된 단일의 만곡된 롤러 콘베이어(18)를 포함하는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 편향 및 안내 장치는 제 1 부분(18') 및 제 2 부분(18")이 제공된 롤러 콘베이어를 포함하고, 제 1 부분(18')은 만곡 형상을 가지고 제 1 핀치 롤(17)의 하단부에 근접하여 그것의 단부(68') 둘레에 피봇되게 힌지 결합되고, 제 2 부분(18")은 제 2 핀치 롤(40)에 근접하여 단부(68")의 둘레에 피봇되게 힌지 결합된 선형의 형상을 가지는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 부분(18') 및 제 2 부분(18")은 버너(burner)들이 제공된 단열 챔버(60) 내측에 하우징되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
  13. 제 9 항에 있어서,
    제 1 스케일 제거기(19')와 제 1 압연 스탠드(21) 사이에 배치되어, 주조 제품의 기하 형상 및 온도를 제어하는 제어 장치(20)가 제공되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
  14. 제 9 항에 있어서,
    액체 코어 슬래브의 상기 액체 코어 사전 압연 장치(16)는 수직이고, 액체 코어 슬래브의 통과 단면을 수정하여 액체 코어 슬래브 표면의 점진적인 평탄화를 수행함으로써 사각형 단면을 가진 주조 제품을 얻도록 형상이 이루어진 횡방향의 내륜 롤러(intrados roller)들 및 외륜 롤러(extrados roller)들의 그룹을 포함하는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
  15. 제 9 항에 있어서,
    자유 만곡부에 근접 배치되어 비상 상황에서 액체 코어 슬래브를 절단하기 위한 절단 수단(24',24")이 제공되는, 열간 압연 금속 스트립의 연속 제조 설비.
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