KR101611118B1 - 열연 통판 가이드 - Google Patents

Abstract

열연 강판의 하면을 향하여 분사된 냉각수를 열연 통판 가이드 상으로부터 효율적으로 배출함으로써 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 있고, 또한, 조기 손모를 억제하여 수명 연장을 도모하는 것이 가능한 열연 통판 가이드를 제공한다. 열간 압연 라인에 있어서 열연 강판을 반송하는 테이블 롤(21, 21)간에 배치되는 열연 통판 가이드(30)이며, 테이블 롤(21, 21)간에 배치된 냉각 노즐(27)에 대응하는 위치에 형성된 복수의 노즐 구멍(31)과, 반송되는 열연 강판(5)의 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(31)끼리의 사이에 형성된 배수 구멍(32)을 구비하고, 배수 구멍(32)은 반송되는 열연 강판(5)의 통판 방향 F를 향하여 연장되는 연장부(34)와, 연장부(34)의 통판 방향 F의 양단부에 형성되며, 판 폭 방향 F로 확대된 광폭 구멍부(33)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열연 통판 가이드{HOT-ROLLED SHEET PASSING GUIDE}

본 발명은 열간 압연 라인에 있어서 열연 강판을 반송하는 테이블 롤간에 배치되는 열연 통판 가이드에 관한 것이다.

열간 압연 라인에 있어서는, 가열로에서 슬래브를 소정 온도로 가열하고, 가열한 슬래브를 조압연기로 소정 두께로 압연하여 조압연재로 하고, 이 조압연재를 복수의 압연 스탠드를 구비한 마무리 압연기로 압연하여 소정 두께의 열연 강판을 제조한다. 그리고, 마무리 압연기로 압연된 열연 강판은, 테이블 롤을 구비한 냉각상에 있어서 소정의 온도로까지 냉각된 후, 권취기에 있어서 코일 형상으로 권취된다.

상술한 냉각상에 있어서는, 반송되는 열연 강판의 상방에는 노즐을 구비한 상면 냉각 장치가 배치되고, 열연 강판을 반송하는 테이블 롤간에 냉각 노즐을 구비한 하면 냉각 장치가 배치되어 있어, 통과하는 열연 강판의 상하면을 냉각하는 구성으로 되어 있다.

여기서, 냉각상에 있어서는 마무리 압연기로 압연된 열연 강판의 선단이 테이블 롤간에 빠져 버리는 트러블이 발생하는 경우가 있다. 특히, 열연 강판의 판 두께가 얇은 경우에는, 강성의 부족에 의해 선단이 변형되기 쉽기 때문에, 상술한 트러블이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 열간 압연 라인에 있어서는, 열연 강판의 선단이 테이블 롤간에 빠져 버리는 것을 방지하기 위해서, 예를 들면 특허문헌 1 내지 3에 나타내는 바와 같은 열연 통판 가이드(에이프런)가 테이블 롤간에 배치되어 있다.

테이블 롤간에 배치된 열연 통판 가이드에는, 열연 강판의 하면을 냉각하기 위해서, 상술한 냉각 노즐에 대응하는 위치에 노즐 구멍이 형성되어 있다. 여기서, 열연 통판 가이드를 배치한 개소에 있어서는, 냉각 노즐로부터 분사된 냉각수는 열연 강판의 하면에 충돌한 후에 열연 통판 가이드 상에 체류하게 된다. 이 때문에, 열연 통판 가이드가 배치된 부분의 냉각이 촉진되게 되어, 하면의 냉각 불균일이 발생하고, 그 후의 품질 특성에 문제가 발생할 우려가 있다.

따라서, 상술한 특허문헌 1 내지 3에 기재된 열연 통판 가이드에 있어서는, 노즐 구멍 외에 배수 구멍을 형성하여, 열연 통판 가이드 상에 체류한 냉각수를, 배수 구멍을 통하여 배출하도록 구성되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2002-239623호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-42445호 공보 일본 특허 제5015034호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에서는 열연 통판 가이드를 테이블 롤의 전체 폭에 설치하고 있기 때문에, 냉각수가 열연 강판과 열연 통판 가이드 사이에 체류하기 쉽다. 이 체류한 냉각수의 대부분은 가이드의 단부로부터 배출되게 되고, 결과로서 판 폭 방향으로 냉각 편차가 발생해 버린다.

또한, 상기 특허문헌 2에서는, 열연 통판 가이드에 바둑판의 눈으로 복수 형성된 관통 구멍 중 일부의 관통 구멍에 대하여 냉각수를 분사하는 노즐을 격자 형상으로 배치하고, 나머지 관통 구멍을 배수 구멍으로서 사용하고 있다. 여기서, 특허문헌 2에 있어서는 다량의 고압수를 냉각수로서 사용하고 있다. 이 때문에, 열연 강판과 열연 통판 가이드 사이가 거의 냉각수로 채워진 상태에서, 강판 표면에 대하여 냉각수가 고압력으로 분사되고 있다고 생각된다. 따라서, 특허문헌 2에 있어서도 열연 통판 가이드의 배수성은 충분하지 않다.

열연 통판 가이드 상의 체류수에 의한 열연 강판의 냉각 온도 불균일의 문제는 열연 강판의 폭 방향 외에, 길이 방향에도 존재한다. 열간 압연 라인에 의해 얻어진 열연 강판을 냉간 압연한 경우에, 열연 강판의 일단부측에 있어서, 길이 방향에서 판 두께 변동이 발생하는 경우가 있다. 이 판 두께 변동의 주기를 조사한 결과, 열간 압연 라인의 권취기 전의 열연 강판의 온도 변동과 매우 일치하고 있는 것이 판명되었다.

여기서, 상술한 열간 압연 라인에 있어서는, 마무리 압연기로 압연된 열연 강판이 권취기에 권취될 때까지의 동안은, 열연 강판에 장력이 작용하고 있지 않기 때문에, 반송되는 열연 강판이 크게 상하로 사행하는 경우가 있다. 상하로 크게 사행한 열연 강판은, 아래로 볼록해진 부분이 열연 통판 가이드에 근접ㆍ접촉함으로써 온도가 저하되기 때문에, 상술한 바와 같이, 열간 압연 라인의 권취기 전의 열연 강판의 온도가 길이 방향에서 주기적으로 변화하는 것이 판명되었다.

이와 같이, 열연 강판이 아래로 볼록해진 부분은 열연 통판 가이드에 근접ㆍ접촉하기 때문에, 열연 통판 가이드 상에 냉각수가 체류하고 있던 경우에는, 열연 강판이 국소적으로 냉각되어 크게 온도 저하되게 된다. 이 때문에, 단순히 배수 구멍을 형성한 것만으로는 열연 통판 가이드 상에 체류한 냉각수의 배출이 충분하지는 않아, 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 없었다. 즉, 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제하기 위해서는, 열연 통판 가이드의 배수성의 한층 더한 향상이 필요하였다.

상기 특허문헌 3에서는, 이와 같은 관점에서, 도 7에 도시한 바와 같은, 노즐(27)이 배치되는 노즐 구멍(3a)과, 노즐 구멍(3a)의 중간에 통판 방향 직선 형상의 배수 구멍(3b)이 형성된 열연 통판 가이드(3)가 제안되어 있다. 이 방식은 일정한 효과는 나타내지만, 열연 강판의 폭 방향 및 길이 방향의 온도 변동을 억제하기 위해서는, 열연 통판 가이드의 배수성을 더욱 향상시킬 필요가 있었다.

또한, 열연 통판 가이드는 열연 강판과 접촉함으로써 마모되어 간다. 특히, 열연 강판에 손상이 발생하지 않도록 열연 통판 가이드를 열연 강판보다도 연질의 재료로 구성한 경우에는, 조기에 마모되어 버려 수명이 짧아지는 등의 문제가 있었다. 최근에는, 열간 압연 라인에 있어서의 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 통판 속도의 상승이 도모되고 있어, 열연 통판 가이드의 조기 손모가 촉진되는 경향이 있다. 열연 통판 가이드를 교환하는 경우에는 조업을 중단하게 되기 때문에, 생산 효율 향상의 관점에서 열연 통판 가이드의 수명 연장이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 열연 강판의 하면을 향하여 분사된 냉각수를 열연 통판 가이드 상으로부터 효율적으로 배출함으로써 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 있고, 또한, 조기 손모를 억제하여 수명 연장을 도모하는 것이 가능한 열연 통판 가이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 것을 목적으로, 본 발명자들은 열간 압연 라인을 모의한 시험기를 사용하여, 노즐에 의해 열연 강판의 하면에 분사된 물의 흐름을 상세하게 관찰하였다. 구체적으로는, 투명한 아크릴판을 열연 강판이라 여기고, 아크릴판의 하면에 열연 통판 가이드를 배치하고, 열연 통판 가이드의 노즐 구멍에 배치된 노즐로부터 아크릴판의 하면에 대하여 물을 분사하였을 때의 물의 흐름을 아크릴판의 상면측으로부터 관찰하였다. 그 결과, 분사된 물이 이하와 같이 거동하는 것을 발견하였다.

도 7의 열연 통판 가이드(3)에 있어서, 노즐(27)로부터 분사된 냉각수는 아크릴판 하면에 충돌하고, 상면으로부터 볼 때 동심원 형상으로 아크릴판 하면을 흐른다. 이때, 냉각수의 속도가 크고 및 충돌하는 물체가 액체이기 때문에, 아크릴판에 충돌한 물의 대부분이, 바로 튀어 올라 낙하하지 않고 아크릴판 하면을 따라서 흐른다. 아크릴판 하면에 충돌한 후, 인접하는 노즐(27) 사이에 흐른 물 중, 아크릴판 하면 충돌부로부터의 거리가 짧은 부분에 흐른 물은, 배수 구멍(3b)의 바로 위에서 다른 노즐로부터 공급된 물과 충돌하고, 배수 구멍(3b)을 통하여 낙하한다(S1). 아크릴판 하면 충돌부로부터의 거리가 짧은 부분에 있어서는, 충돌하는 물의 단위 면적당의 운동량이나 각 부에서의 속도차가 거의 없다. 그 때문에, 충돌한 물은 확산되지 않고 강한 물의 기세를 유지한 채로 배수 구멍(3b)을 통하여 낙하한다.

한편, 아크릴판 하면 충돌부로부터의 거리가 긴 부분으로 흐른 물은, 배수 구멍(3b) 단부 혹은 그 연장부 바로 위뿐만 아니라, 그 주위에 퍼짐과 흔들림을 갖고 충돌하고 있는 것이 확인되었다(S2). 이것은, 아크릴판 하면 충돌부로부터의 거리가 길기 때문에, 이하의 요인의 영향이 커져, 2개의 방향으로부터 흘러 와서 충돌하는 물의 운동량이나 속도에 차이가 발생하기 때문이라고 생각된다. 또한, 이들 물의 운동량이나 속도는 시간과 함께 변동되므로 흔들림을 가진 충돌을 하는 것으로 생각된다. 이와 같은 물의 흐름으로 되는 요인으로서는 이하의 것이 생각된다.

1) 물이 접촉하는 아크릴판의 표면 상태, 움직임(강판의 주행 중의 움직임에 상당함)이나 기울기의 아주 작은 차이

2) 물을 공급하는 노즐 방향의 미묘한 위치의 어긋남

3) 노즐 내면에 랜덤하게 탈착함으로써 노즐 토출류의 방향의 미묘한 변동의 원인으로 되는 물에 포함되는 기포

노즐 내면에의 기포의 부착에 의해 노즐 토출류의 방향은 미묘하게 기운다. 그 기포가 탈리되면 노즐 토출류의 방향은 똑바로 되돌아간다. 이 현상이 각 부위에서 랜덤하게 반복하여 발생하여 노즐 토출류의 방향이 미묘하게 변동된다고 생각된다.

상기의 새로운 발견에 기초하여, 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 열연 통판 가이드는, 열간 압연 라인에 있어서 열연 강판을 반송하는 테이블 롤간에 배치되는 열연 통판 가이드이며, 상기 테이블 롤간에 배치된 냉각 노즐에 대응하는 위치에 형성된 복수의 노즐 구멍과, 반송되는 상기 열연 강판의 판 폭 방향으로 인접하는 상기 노즐 구멍끼리의 사이에 형성된 배수 구멍을 구비하고, 상기 배수 구멍은, 반송되는 상기 열연 강판의 통판 방향을 향하여 연장되는 제1 구멍부와, 상기 제1 구멍부의 상기 통판 방향의 양단부에 형성되며, 상기 판 폭 방향으로 확대된 제2 구멍부를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 열연 통판 가이드에 있어서는, 상기 테이블 롤간에 배치된 냉각 노즐에 대응하는 위치에 복수의 노즐 구멍이 형성되어 있다. 이 노즐 구멍을 통하여 열연 강판의 하면을 향하여 분사된 냉각수는, 열연 강판의 하면에 충돌하여 방사상으로 퍼져, 폭 방향으로 인접하는 각각의 노즐 구멍으로부터 분사된 냉각수끼리가 충돌하게 된다. 여기서, 본 발명에 있어서는, 반송되는 상기 열연 강판의 판 폭 방향으로 인접하는 상기 노즐 구멍끼리의 사이에 배수 구멍이 형성되어 있으므로, 인접하는 각각의 노즐 구멍으로부터 분사된 냉각수끼리가 충돌하는 영역에 배수 구멍이 배치되게 되어, 열연 통판 가이드와 열연 강판의 하면 사이에 존재하는 냉각수의 배출이 촉진된다.

여기서, 본 발명의 열연 통판 가이드에 있어서는, 상기 배수 구멍은, 반송되는 상기 열연 강판의 통판 방향을 향하여 연장되어 있다. 이 경우, 폭 방향으로 인접하는 각각의 노즐 구멍으로부터 분사된 냉각수끼리가 충돌하는 영역에 있어서, 배수 구멍의 개구 면적을 확보할 수 있어, 냉각수의 배출을 더욱 촉진할 수 있다.

또한, 본 발명의 열연 통판 가이드에 있어서는, 상기 배수 구멍의 상기 통판 방향의 단부에는 상기 판 폭 방향으로 확대된 제2 구멍부가 형성되어 있다. 노즐 구멍을 통하여 열연 강판의 하면을 향하여 분사된 냉각수는, 열연 강판의 하면에 충돌하여 방사상으로 퍼져 통판 방향으로도 흘러 간다. 이 때문에, 상기 배수 구멍의 통판 방향의 단부에 제2 구멍부를 형성함으로써, 냉각수의 배출을 확실하게 촉진하는 것이 가능해진다.

여기서, 상기 배수 구멍은 상기 제1 구멍부의 폭 W1과 상기 제2 구멍부의 폭 W2가 하기 수학식 1을 만족시키도록 형성하는 것이 바람직하다.

[수학식 1]

또한, 본 발명의 열연 통판 가이드에 있어서, 상기 열연 통판 가이드는 열연 강판보다 연질의 재료인 수지로 형성해도 된다. 이에 의해, 열연 통판 가이드가 열연 강판과 접촉하였을 때에 열연 강판에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면, 상기 열연 통판 가이드를 형성하는 재질의 비커스 경도는 36 이상 125 미만으로 하는 것이 좋다.

그리고, 본 발명에 있어서는, 연직 방향 상방으로부터 볼 때, 상기 열연 통판 가이드의 상면 전체의 면적에 대한 상기 노즐 구멍 및 상기 배수 구멍의 개구 면적의 비율인 개구 면적비 Sh가 0.13 이상으로 되어 있으므로, 열연 통판 가이드와 열연 강판의 하면 사이에 존재하는 냉각수를 확실하게 배수 구멍으로부터 배출할 수 있어, 열연 통판 가이드 상에 냉각수가 체류하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 열연 강판이 크게 상하로 사행하여 아래로 볼록해진 부분이 열연 통판 가이드에 근접ㆍ접촉한 경우라도, 열연 강판이 크게 온도 저하되는 것이 억제되게 되어, 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 상기 개구 면적비 Sh가 0.18 이하로 되어 있으므로, 열연 강판과의 접촉 면적이 확보되어, 이 열연 통판 가이드의 조기 마모를 억제할 수 있어, 수명 연장을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 열연 통판 가이드는, 상기 테이블 롤의 롤 폭의 중앙부에 배치되고, 상기 열연 통판 가이드의 폭은 상기 테이블 롤의 롤 폭의 1/2 이하로 구성되도록 해도 된다. 이에 의해, 냉각수를 배출하기 쉽게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 열연 강판의 하면을 향하여 분사된 냉각수를 열연 통판 가이드 상으로부터 효율적으로 배출함으로써 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 있고, 또한, 조기 손모를 억제하여 수명 연장을 도모하는 것이 가능한 열연 통판 가이드를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 열연 통판 가이드가 사용되는 열간 압연 라인의 개략 설명도이다.
도 2는 본 실시 형태인 열연 통판 가이드가 테이블 롤간에 배치된 상태를 도시하는 측면 설명도이다.
도 3은 본 실시 형태인 열연 통판 가이드가 테이블 롤간에 배치된 상태를 도시하는 평면 설명도이다.
도 4는 본 실시 형태인 열연 통판 가이드의 설명도이다.
도 5는 본 실시 형태인 열연 통판 가이드를 사용한 경우의 냉각 노즐로부터의 냉각수의 거동을 도시하는 설명도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 종래의 열연 통판 가이드에 있어서의 냉각수의 거동을 설명하기 위한 설명도이다.

<1. 열간 압연 라인의 개요>

이하에, 본 발명의 일 실시 형태인 열연 통판 가이드에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태인 열연 통판 가이드(30)는, 예를 들면 도 1에 도시한 열간 압연 라인(10)에 있어서 사용되는 것이다.

[1-1. 열간 압연 라인의 구성예]

도 1에 도시한 열간 압연 라인(10)은 슬래브(1)를 가열하는 가열로(11)와, 가열된 슬래브(1)를 조압연하여 조압연재(5a)로 하는 조압연기(12)와, 조압연재(5a)를 재가열하는 유도 가열 장치(13)를 구비하고 있다. 또한, 열간 압연 라인(10)은, 조압연재(5a)를 압연하여 소정 두께의 열연 강판을 제조하는 마무리 압연기(15)와, 마무리 압연 후의 열연 강판(5)을 소정 온도로 냉각하는 냉각상(20)과, 냉각된 열연 강판(5)을 권취하는 코일러(18)를 구비하고 있다.

여기서, 냉각상(20)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 열연 강판(5)의 통판 방향 F를 향하여 간격을 두고 배치된 복수의 테이블 롤(21, 21)과, 반송되는 열연 강판(5)의 상면을 냉각하는 상면 냉각 장치(22)와, 테이블 롤(21, 21)간에 배치되며, 반송되는 열연 강판(5)의 하면을 냉각하는 하면 냉각 장치(25)를 구비하고 있다. 그리고, 통판 방향 F에 있어서, 테이블 롤(21, 21)간에는 본 실시 형태인 열연 통판 가이드(30)가 배치되어 있다.

상면 냉각 장치(22)는, 냉각수가 공급되는 급수 배관(23)과, 급수 배관(23)에 접속되며, 반송되는 열연 강판(5)의 상면을 향하여 냉각수를 공급하는 라미나 노즐(24)을 구비하고 있다.

하면 냉각 장치(25)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 냉각수가 공급되는 급수 배관(26)과, 급수 배관(26)에 복수 배치된 냉각 노즐(27)을 구비하고 있다. 하면 냉각 장치(25)의 급수 배관(26)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 반송되는 열연 강판(5)의 판 폭 방향으로 연장되도록 배치되어 있고, 복수의 냉각 노즐(27)은 열연 강판(5)의 판 폭 방향으로 병렬되도록 배치되어 있다.

열연 통판 가이드(30)는, 마무리 압연기(15)로 압연된 열연 강판(5)의 선단이 테이블 롤(21, 21)간에 빠져 버리는 것을 방지하기 위해서 통판 방향 F로 인접하는 테이블 롤(21, 21)간에 배치된다. 본 실시 형태에서는, 열연 통판 가이드(30)는 열연 강판(5)보다도 연질의 재료로 구성되어 있고, 구체적으로는 수지로 구성되어 있다. 열연 통판 가이드(30)를 열연 강판(5)보다도 연질의 재료에 의해 구성함으로써, 열연 강판(5)과 열연 통판 가이드(30)가 접촉한 경우라도, 열연 강판(5)에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

구체적으로는, 열연 통판 가이드(30)는, 열연 강판(5)에 마찰 흠집 등과 같은 품질에 영향을 미치는 손상이 생기지 않도록 하기 위해서, 열연 강판(5)보다도 연질의 재료로 구성된다. 예를 들면, 보통강의 경도(비커스 경도)는 약 125Hv이다. 보통강을 사용한 경우에는 열연 강판(5)이 손상될 가능성이 높기 때문에, 열연 통판 가이드(30)의 경도는 125Hv 이하인 것이 바람직하다. 한편, 열연 통판 가이드(30)의 내구성의 관점에서, 열연 강판(5)에 접촉해도 바로 마모되지 않을 정도의 경도가 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 열연 통판 가이드(30)는 36Hv 이상의 경도가 있는 것이 바람직하다.

열연 통판 가이드(30)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 그 상면이 테이블 롤(21)의 상단부 위치보다도 일단(一段) 하방으로 후퇴한 위치로 되도록 배치되어 있다. 또한, 열연 통판 가이드(30)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 테이블 롤(21)의 롤 폭의 중앙부에 배치되어 있어, 판 폭이 상이한 열연 강판(5)에 대응 가능하게 되어 있다. 여기서, 판 폭 방향(즉, 테이블 롤(21)의 롤 폭 방향)에 있어서, 열연 통판 가이드(30)의 폭은 테이블 롤(21)의 롤 폭이 1/2 이하로 구성되는 것이 좋다. 이와 같이, 통판 방향 F로 인접하는 테이블 롤(21, 21)간에 있어서 열연 통판 가이드(30)가 배치되는 부분을 작게 함으로써, 열연 강판(5)과 열연 통판 가이드(30) 사이에 냉각수가 더 체류하기 어렵게 할 수 있다.

열연 통판 가이드(30)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하면 냉각 장치(25)의 냉각 노즐(27)에 대응하는 위치에 노즐 구멍(31)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드(30)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 3개의 노즐 구멍(31)이, 반송되는 열연 강판(5)의 판 폭 방향으로 병렬되도록 배치되어 있다. 또한, 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(31, 31)끼리의 사이에, 각각 배수 구멍(32)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 배수 구멍(32)은, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 반송되는 열연 강판(5)의 통판 방향 F를 향하여 연장되어 있다. 배수 구멍(32)은 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(31)의 사이에 위치하고, 열연 강판(5)의 통판 방향 F로 연장되는 제1 구멍부인 연장부(34)와, 배수 구멍(32)의 통판 방향 F에 있어서의 연장부(34)의 양단부에 형성되며, 판 폭 방향으로 개구 면적이 확대된 제2 구멍부인 광폭 구멍부(33)로 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태인 열연 통판 가이드(30)에 있어서는, 연직 방향 상방으로부터 볼 때, 열연 통판 가이드(30)의 상면 전체의 면적에 대한 노즐 구멍(31) 및 배수 구멍(32)의 개구 면적인 개구 면적비 Sh가 0.13 이상, 또한 0.18 이하의 범위 내로 되도록 설정되어 있다. 또한, 배수 구멍(32)의 형상 및 개구 면적비 Sh의 상세한 설명은 후술한다.

[1-2. 열간 압연 라인에 의한 열연 강판의 제조 수순]

다음에, 이 열간 압연 라인(10)을 사용하여 열연 강판(5)을 제조하는 수순에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저, 슬래브(1)가, 가열로(11)에 장입되어 입구측으로부터 출구측을 향하여 반송됨과 함께 가열된다(가열 공정). 가열된 슬래브(1)가 조압연기(12)에 장입된다. 조압연기(12)에 의해 조압연이 이루어져, 조압연재(5a)가 제조된다(조압연 공정).

다음에, 조압연재(5a)가 유도 가열 장치(13)에 장입되어, 재가열된다(재가열 공정). 그리고, 유도 가열 장치(13)를 통과한 조압연재(5a)가 마무리 압연기(15)에 공급된다. 이 마무리 압연기(15)에 의해 마무리 압연이 이루어져, 소정 두께의 열연 강판(5)이 제조된다(마무리 압연 공정).

마무리 압연기(15)로 압연된 열연 강판(5)은, 냉각상(20)에 있어서, 테이블 롤(21)에 의해 통판 방향 F를 향하여 반송됨과 함께, 상면 냉각 장치(22) 및 하면 냉각 장치(25)에 의해 소정 온도로까지 냉각된다(냉각 공정). 그리고, 소정 온도로까지 냉각된 열연 강판(5)이 코일러(18)에 권취된다(권취 공정).

<2. 열연 통판 가이드>

본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드(30)는, 냉각수의 배수성 향상과 강도 향상을 양립시키기 위해서, 판 폭 방향에 있어서의 배수 구멍(32)의 광폭 구멍부(33)를 연장부(34)보다 확장시킴으로써, 보다 많은 충돌류를 배수 구멍(32)으로부터 배출시키도록 구성되어 있다.

먼저, 도 5에 기초하여, 냉각상(20)에 의해 열연 강판(5)을 냉각하는 냉각 공정에서의 하면 냉각의 상태에 대하여 설명한다. 도 5는 도 4의 I-I 절단선에 있어서 열연 강판(5)의 통판 방향 F 전방측으로부터 본 도면이다. 냉각상(20)에 있어서, 열연 통판 가이드(30)의 노즐 구멍(31)에 삽입 관통된 냉각 노즐(27)로부터, 열연 강판(5)의 하면을 향하여 냉각수 W가 분사된다. 열연 강판(5)의 하면에 충돌한 냉각수 W는, 열연 통판 가이드(30)의 상면과 열연 강판(5)의 하면 사이의 공간을 방사상으로 퍼져 간다. 그리고, 인접하는 노즐 구멍(31, 31)에 각각 삽입 관통된 냉각 노즐(27, 27)끼리로부터의 냉각수 W는 인접하는 노즐 구멍(31, 31)끼리의 사이 공간에서 충돌한다. 열연 강판(5)의 하면에 충돌한 냉각수 W의 대부분은 이와 같이 거동한다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드(30)는, 테이블 롤(21, 21)간에 배치된 냉각 노즐(27)에 대응하는 위치에 형성된 복수의 노즐 구멍(31)과, 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(31, 31)끼리의 사이에 형성된 배수 구멍(32)을 구비하고 있다. 배수 구멍(32)은 판 폭 방향으로 인접하는 각 노즐 구멍(31, 31)을 통하여 냉각 노즐(27)로부터 분사된 냉각수 W끼리가 충돌하는 영역에 배치된다. 이에 의해 냉각수 W의 배수가 촉진된다.

보다 상세하게 보면, 도 4에 도시한 바와 같이, 배수 구멍(32)은 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(31)의 사이에 위치하고, 열연 강판(5)의 통판 방향 F로 연장되는 연장부(34)와, 연장부(34)의 양단부에 형성되며, 판 폭 방향으로 개구 면적이 확대된 광폭 구멍부(33)로 구성되어 있다. 각 냉각 노즐(27, 27)로부터 분사되는 냉각수 W의 배수량이 대략 동일할 때, 각 냉각 노즐(27, 27)로부터 분사되어 방사상으로 퍼진 냉각수 W는, 인접하는 노즐 구멍(31, 31)간에서 통판 방향 F를 따라서 직선 형상으로 충돌한다. 냉각수 W가 직선 형상으로 충돌하는 공간에는 배수 구멍(32)의 연장부(34)가 배치되어 있다. 또한, 냉각수 W는 열연 강판(5)의 통판에 수반하여 통판 방향 F 하류측으로 흐른다. 이 열연 강판(5)의 통판에 수반되는 냉각수 W가 흐르는 통판 방향 F 하류측에는 광폭 구멍부(33)가 형성되어 있다.

따라서, 연장부(34) 상에서 충돌한 냉각수 W는 배수 구멍(32)을 통하여 열연 통판 가이드(30)의 하방측으로 빠르게 배출된다. 또한, 연장부(34)에서 배출되지 않은 일부의 냉각수에 의한 충돌류가 연장부(34)로부터 도망치듯이 통판 방향 F로 흐르지만, 이들은 광폭 구멍부(33)에 의해 효율적으로 배출된다. 즉, 열연 통판 가이드(30)는 그 상면에 냉각수 W가 체류하지 않도록 구성되어 있다. 또한, 배수 구멍(32)은 통판 방향 F 상류측에도 광폭 구멍부(33)가 형성되어 있다. 통판 방향 F 상류측에도 광폭 구멍부(33)는, 당해 열연 통판 가이드(30)가 배치되어 있는 테이블 롤(21, 21) 중 통판 방향 F 상류측에 위치하는 테이블 롤(21)의 회전에 수반하여 흘러 오는 냉각수 W를 배출하는 데 도움이 된다.

여기서, 배수 구멍(32)은 판 폭 방향에 있어서의 광폭 구멍부(33)의 폭 W2와 연장부(34)의 폭 W1이 하기 수학식 1의 관계를 만족시키도록 형성되는 것이 좋다. 여기서, 폭 W2, W1은 광폭 구멍부(33), 연장부(34)의 각각의 판 폭 방향에 있어서의 최대 폭인 것으로 한다.

상술한 바와 같이, 연장부(34) 상에서의 충돌류가 통판 방향 F로 흐르기 때문에, 연장부(34)의 양단부에 형성된 광폭 구멍부(33)의 폭 W2를 연장부(34)의 폭 W1보다 크게 함으로써, 연장부(34)에서 배출되지 않은 냉각수를 효율적으로 배출할 수 있다. 한편, 광폭 구멍부(33)의 폭 W2를 지나치게 크게 하면, 열연 통판 가이드(30) 중 광폭 구멍부(33)가 형성되어 있는 부분의 강도가 저하되어 버린다. 이것으로부터, 광폭 구멍부(33)의 폭 W2는 연장부(34)의 폭 W1의 1.70배까지의 크기로 하는 것이 좋다.

또한, 배수 구멍(32)의 통판 방향 F에 있어서의 길이 L은 클수록 좋지만, 열연 통판 가이드(30)의 내구성이나 테이블 롤(21, 21)과의 위치 관계에 따라서는, 열연 통판 가이드(30)의 통판 방향 단부 부근을 개방할 수 없는 경우도 있다. 배수 구멍(32)의 길이 L은 이들을 고려하여 적절히 결정된다.

이와 같은 본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드(30)는, 연직 방향 상방으로부터 볼 때, 열연 통판 가이드(30)의 상면 전체의 면적에 대한 노즐 구멍(31) 및 배수 구멍(32)의 개구 면적인 개구 면적비 Sh가 0.13 이상으로 되도록 형성되어 있다. 이에 의해, 열연 통판 가이드(30)와 열연 강판(5)의 하면 사이에 존재하는 냉각수 W를 확실하게 배수 구멍(32)으로부터 배출할 수 있는 개구 면적을 확보할 수 있어, 열연 통판 가이드(30) 상에 냉각수 W가 체류하는 것을 억제할 수 있다.

여기서, 냉각상(20)에 있어서 열연 강판(5)을 냉각하는 냉각 공정에서는, 열연 강판(5)의 선단이 코일러(18)에 권취될 때까지의 동안은 열연 강판(5)에는 장력이 작용하고 있지 않다. 이 때문에, 열연 강판(5) 중 상하 방향으로 크게 사행하여 아래로 볼록해진 부분이 열연 통판 가이드(30)에 근접ㆍ접촉하게 된다. 그러나, 본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드(30)의 구성에 의해, 열연 통판 가이드(30) 상에 있어서의 냉각수 W의 체류가 억제되어 있으므로, 열연 강판(5)의 국부적인 온도 저하를 억제할 수 있어, 열연 강판(5)의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서 열연 통판 가이드(30)는, 연직 방향 상방으로부터 볼 때, 열연 통판 가이드(30)의 상면 전체의 면적에 대한 노즐 구멍(31) 및 배수 구멍(32)의 개구 면적인 개구 면적비 Sh가 0.18 이하로 되도록 구성되어 있다. 냉각수 W의 배출 효율을 높이기 위해서는 열연 통판 가이드(30)의 개구 면적을 크게 하는 것이 좋지만, 개구 면적을 지나치게 크게 하면 열연 통판 가이드(30)의 내구성에 영향을 미친다. 따라서, 개구 면적비 Sh를 0.18 이하로 함으로써 열연 통판 가이드(30)와 당해 열연 통판 가이드(30)에 근접ㆍ접촉하는 열연 강판(5)의 접촉 면적을 확보한다. 이에 의해, 열연 통판 가이드(30)가 조기에 마모되는 것을 억제할 수 있어, 수명 연장을 도모할 수 있다.

<3. 정리>

이상, 열간 압연 라인의 개요와 본 실시 형태에 관한 열연 통판 가이드(30)의 구성 및 그 작용에 대하여 설명하였다. 본 실시 형태인 열연 통판 가이드(30)에 있어서는, 배수 구멍(32)은 통판 방향 F를 향하여 연장되는 연장부(34)와, 통판 방향 F에 있어서의 연장부(34)의 양단부에, 판 폭 방향으로 확대된 광폭 구멍부(33)를 포함한다. 따라서, 판 폭 방향으로 인접하는 각각의 노즐 구멍(31, 31)을 통하여 분사된 냉각수 W끼리가 충돌하는 영역에 형성된 연장부(34)로부터 인접하는 노즐 구멍(31, 31)을 통하여 분사된 냉각수 W의 충돌류가 배출되는, 배수 구멍(32)의 개구 면적을 확보할 수 있어, 냉각수 W의 배수를 더욱 촉진할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 열연 통판 가이드(30)가 열연 강판(5)보다도 연질의 재료인 수지로 구성되어 있으므로, 열연 강판(5)과 열연 통판 가이드(30)가 접촉한 경우라도, 열연 강판(5)에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 열연 통판 가이드(30)를 연질의 재료로 구성한 경우라도, 상술한 바와 같이, 개구 면적비 Sh를 0.18 이하로 하고 있기 때문에, 열연 통판 가이드(30)의 조기 마모를 억제할 수 있다. 또한, 열연 통판 가이드(30)는 테이블 롤(21)의 롤 폭의 중앙부에 배치되고, 열연 통판 가이드(30)의 폭은 테이블 롤(21)의 롤 폭의 1/2 이하로 구성된다. 이와 같이 열연 통판 가이드(30)의 설치 면적 자체를 작게 함으로써, 열연 강판(5)의 하면을 향하여 분사된 냉각수 W를 배출하기 쉽게 할 수 있다.

상술한 구성으로 함으로써, 열연 강판(5)의 하면을 향하여 분사된 냉각수를 열연 통판 가이드(30) 상으로부터 효율적으로 배출하여 열연 강판(5)의 길이 방향의 온도 변동을 억제하고, 또한, 조기 손모를 억제할 수 있다.

이상, 본 실시 형태인 열연 통판 가이드에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 도 1에 도시한 구성의 열간 압연 라인의 냉각상에 배치되는 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 구성의 열간 압연 라인 등에 배치되는 것이어도 된다.

또한, 노즐 구멍의 개수 및 형상, 배출 구멍의 개수 및 형상은 실시 형태에 있어서 설명한 것에 한정되는 것은 아니고, 적절히 설계 변경해도 된다. 또한, 수지로 구성한 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 다른 재료로 구성한 것이어도 된다.

예를 들면, 배수 구멍의 형상을, 도 6에 도시한 열연 통판 가이드(30A)와 같이, 통판 방향의 상류측과 하류측에서 상이하도록 해도 된다. 도 6의 열연 통판 가이드(30A)는, 도 4의 열연 통판 가이드(30)와 비교하여, 배수 구멍(32A)의 형상이 상이하다. 도 6의 배수 구멍(32A)은 통판 방향 상류측의 광폭 구멍부(33a) 및 통판 방향 하류측의 광폭 구멍부(33b)와, 노즐 구멍(31A) 사이에 형성되며, 광폭 구멍부(33a, 33b)를 연결하는 연장부(34)를 포함한다. 이 경우에도, 배수 구멍(32)은 판 폭 방향에 있어서의 광폭 구멍부(33a, 33b)의 폭 W2와 연장부(34)의 폭 W1이 상기 수학식 1의 관계를 만족시키도록 형성되는 것이 좋다.

연장부(34)에서 배출되지 않은 일부의 냉각수에 의한 충돌류는, 통판 방향 상류측보다도 열연 강판의 통판에 수반되어 통판 방향 하류측으로 흐르는 양(量)쪽이 많다고 생각된다. 이것으로부터, 통판 방향 상류측의 광폭 구멍부(33a)보다도 통판 방향 하류측의 광폭 구멍부(33b)를 통판 방향으로 길어지도록 함으로써, 보다 효율적으로 냉각수를 배출할 수 있도록 할 수 있다.

실시예 1

이하에, 본 발명의 열연 통판 가이드의 효과를 확인하기 위해서 실시한 실험 결과에 대하여 설명한다. 실시예 1에서는, 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동에 대하여 확인하였다. 본 발명의 실시예로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(27)끼리의 사이에 통판 방향을 향하여 연장되는 배수 구멍(32)을 형성한 열연 통판 가이드(30)를 사용하였다. 또한, 비교예로서, 도 4의 배수 구멍을 형성하지 않은 열연 통판 가이드(비교예 1)를 사용하였다.

상술한 열연 통판 가이드를, 냉각상의 테이블 롤간에 배치하여, 열연 강판의 냉각을 실시하고, 냉각상을 통과한 열연 강판의 선단으로부터 50m의 영역에서의 온도 편차를 측정하였다. 열연 강판의 온도는, 단색 온도계를 사용하여, 열연 통판 가이드가 배치된 판 폭 중앙부와, 열연 통판 가이드가 배치되어 있지 않은 폭 단부로부터 판 폭 1/3의 위치에서 측정하였다. 측정된 온도 데이터로부터, 이하의 식에 의해, 열연 통판 가이드의 영향에 의한 온도 변동폭 E를 산출하였다.

E=(판 폭 중앙부의 온도 변동폭)-(1/3 위치에 있어서의 온도 변동폭)

종래예의 열연 통판 가이드를 사용한 경우에는, 열연 통판 가이드의 영향에 의한 온도 변동폭 E가 10.3℃이었다. 이에 반해, 본 발명예의 열연 통판 가이드를 사용한 경우에는, 열연 통판 가이드의 영향에 의한 온도 변동폭 E가 5.8℃이었다. 본 발명예의 열연 통판 가이드를 사용함으로써, 열연 강판의 길이 방향의 온도 변동을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

실시예 2

실시예 2에서는, 배수 구멍의 광폭 구멍부와 연장부의 폭비(W2/W1)와 개구 면적비 Sh를 변화시켰을 때의 열연 통판 가이드의 배수 성능에 대하여 검증하였다. 본 발명의 실시예로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 판 폭 방향으로 인접하는 노즐 구멍(27)끼리의 사이에 통판 방향을 향하여 연장되는 배수 구멍(32)을 형성한 열연 통판 가이드(30)를 사용하였다. 또한, 비교예로서, 도 7에 도시한 바와 같은 광폭 구멍부가 없는 배수 구멍을 갖는 열연 통판 가이드(30A)를 사용하였다.

실시예 2에서는, 도 2에 도시한 바와 같은 열간 압연 라인(10)을 모의한 시험기를 사용하여, 실시예 및 비교예의 열연 통판 가이드의 배수 성능 및 내구성을 확인하였다. 하기 표 1에 그 결과를 나타낸다. 여기서, 배수성에 대해서는 단위 시간당의 냉각수의 배수량을 측정하여 평가하였다. 배수성 평가는 하기 표 2에 기초하여 행하였다. 또한, 냉각 노즐(27)의 수량 밀도는 0.52㎥/㎡ㆍmin으로 하였다. 또한, 내구성에 대해서는 열연 통판 가이드의 월당의 소모량을 측정하여 평가하였다. 내구성 평가는 하기 표 3에 기초하여 행하였다.

표 1로부터, 개구 면적비 Sh를 변화시킨 경우, No.1, 2로부터, 개구 면적비 Sh가 0.13보다 작아지면, 내구성은 양호하지만, 배수 구멍의 개구 면적이 지나치게 작기 때문에 배수성이 저하되는 것을 알 수 있다. 한편, No.10, 11로부터, 개구 면적비 Sh가 0.18보다 커지면, 배수성은 양호하지만, 배수 구멍의 개구 면적이 지나치게 크기 때문에 내구성이 저하되는 것을 알 수 있다.

또한, 개구 면적비 Sh를 0.13 이상 0.18 이하로 한 경우라도, No.3과 같이 배수 구멍의 광폭 구멍부와 연장부의 폭비(W2/W1)가 1.00 미만으로 되면, 연장부의 폭보다 광폭 구멍부의 폭이 좁아지기 때문에, 배수성이 떨어진다. 또한, No.4와 같이 배수 구멍의 광폭 구멍부와 연장부의 폭비(W2/W1)가 1.70보다 커지면, 연장부와 광폭 구멍부의 경계 부분인 넥부에 과대한 부하가 걸려 버린다. 이 때문에, 넥부에서 균열이 발생하여 파괴되어 버려, 내구성에 문제가 있는 결과로 되었다.

한편, No.5 내지 9와 같이, 개구 면적비 Sh를 0.13 이상 0.18 이하로 하고, 배수 구멍의 광폭 구멍부와 연장부의 폭비(W2/W1)를 1.00보다 크고 1.70 이하로 함으로써, 배수성, 내구성 모두 양호해졌다.

또한, 본 실시예에서는 No.1 내지 11에서 사용한 열연 통판 가이드는, 비커스 경도가 36 내지 41Hv인 재질을 사용하였다. 파괴된 No.4를 제외하고, No.1 내지 3, 5 내지 11 모두 소정 기간(6개월) 사용해도 강판에 손상이 생기는 일은 없어, 내손상성은 양호하였다.

5 : 열연 강판
10 : 열간 압연 라인
15 : 마무리 압연기
18 : 코일러
20 : 냉각상
21 : 테이블 롤
27 : 냉각 노즐
30 : 열연 통판 가이드
31 : 노즐 구멍
32 : 배수 구멍
33 : 광폭 구멍부(제2 구멍부)
34 : 연장부(제1 구멍부)

Claims (6)

1. 열간 압연 라인에 있어서 열연 강판을 반송하는 테이블 롤간에 배치되는 열연 통판 가이드이며,
   상기 테이블 롤간에 배치된 냉각 노즐에 대응하는 위치에 형성된 복수의 노즐 구멍과, 반송되는 상기 열연 강판의 판 폭 방향으로 인접하는 상기 노즐 구멍끼리의 사이에 형성된 배수 구멍을 구비하고,
   상기 배수 구멍은, 반송되는 상기 열연 강판의 통판 방향을 향하여 연장되는 연장부와, 상기 연장부의 상기 통판 방향의 양단부에 형성되며 상기 판 폭 방향으로 확대된 광폭 구멍부로 이루어지고,
   상기 배수 구멍은 상기 연장부의 폭 W1과 상기 광폭 구멍부의 폭 W2가 하기 수학식 1을 만족시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 열연 통판 가이드.
   [수학식 1]
   

   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 열연 통판 가이드는 열연 강판보다 연질의 재료인 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 통판 가이드.
4. 제3항에 있어서,
   상기 열연 통판 가이드를 형성하는 재질의 비커스 경도는 36 이상 125 미만인 것을 특징으로 하는, 열연 통판 가이드.
5. 제1항에 있어서,
   연직 방향 상방으로부터 볼 때, 상기 열연 통판 가이드의 상면 전체의 면적에 대한 상기 노즐 구멍 및 상기 배수 구멍의 개구 면적의 비율인 개구 면적비 Sh가 0.13 이상 또한 0.18 이하의 범위 내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 통판 가이드.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열연 통판 가이드는 상기 테이블 롤의 롤 폭의 중앙부에 배치되고, 상기 열연 통판 가이드의 폭은 상기 테이블 롤의 롤 폭의 1/2 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는, 열연 통판 가이드.

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