KR101742607B1 - 후강판의 제조 설비 및 제조 방법 - Google Patents

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켄지 아다치
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Abstract

디스케일링 공정에 있어서 후강판 표면에 발생하고 있는 스케일의 균일화를 도모함으로써, 냉각 공정에서 균일한 냉각을 행하여, 강판 형상이 우수한 후강판의 제조 설비 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 　
열간 압연기, 형상 교정 장치, 디스케일링 장치 및 가속 냉각 장치를 이 순서로 반송 방향 상류측으로부터 배치하고, 상기 디스케일링 장치가 후강판의 표면을 향하여 분사하는 냉각수가 갖는 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 하는 후강판의 제조 설비이다.

Description

후강판의 제조 설비 및 제조 방법{FACILITY AND METHOD FOR MANUFACTURING STEEL PLATE}
본 발명은, 후강판의 열간 압연, 형상 교정 및 제어 냉각을 행하는 후강판의 제조 설비 및 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 후강판의 제조 프로세스로서 제어 냉각의 적용이 확대되고 있다. 그러나, 일반적으로 열간 후강판은, 형상, 표면 성상(surface properties) 등이 반드시 균일하지는 않다. 이 때문에, 냉각 중에 후강판 내에 온도 편차가 발생하기 쉽고, 냉각 후의 후강판에 변형, 잔류 응력, 재질 불균일 등이 발생함으로써, 품질 불량이나 조업상의 트러블을 초래하고 있다.
그래서, 특허문헌 1에서는, 마무리 압연의 최종 패스(final path)의 직전 및 직후 중 적어도 한쪽에서 디스케일링(descaling)을 행하고, 계속해서 열간 교정을 행하고, 그 후에 디스케일링을 행하고, 강제 냉각을 행하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 마무리 압연, 열간 교정을 행한 후, 디스케일링을 행하고 나서 제어 냉각을 행하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 제어 냉각의 직전에, 냉각수의 충돌 압력을 제어하면서 디스케일링을 행하는 방법이 개시되어 있다.
일본공개특허공보 평9-57327호 일본특허공보 제3796133호 일본공개특허공보 2010-247228호
그러나, 상기 특허문헌 1, 2의 방법으로 실제로 후강판을 제조하면, 디스케일링에 있어서 스케일이 완전하게는 박리되지 않고, 오히려 디스케일링에 의해 스케일 불균일(scale non-uniformity)을 발생시켜 버려, 제어 냉각시에 균일한 냉각을 행할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 3의 방법에서 스케일 불균일을 발생시키지 않기 위해서는, 높은 충돌압이 필요해진다. 이 때문에, 낮은 충돌압에서는 스케일 불균일이 발생하고, 그 결과, 제어 냉각시에 균일한 냉각을 행할 수 없다는 문제점이 있다.
특히 최근, 후강판에 요구되는 재질 균일성의 레벨은 엄격해지고 있어, 상기와 같은 스케일 불균일에 의해 발생하는 제어 냉각시의 냉각 속도의 불균일이, 특히 후강판 폭방향의 재질 균일성에 주는 악영향을 무시할 수 없게 되고 있다.
그래서, 본 발명은, 상기 종래예의 미해결의 과제에 착안하여 이루어진 것이며, 디스케일링 공정에 있어서 후강판 표면에 발생하고 있는 스케일의 균일화를 도모함으로써, 냉각 공정에서 균일한 냉각을 행하여, 후강판 형상이 우수한 후강판의 제조 설비 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 냉각수에 의해 스케일 박리를 일으키는 힘에 대해서 예의 검토한 결과, 열간 형상 교정 후에 디스케일링을 행하는 경우, 디스케일링 장치로부터 후강판에 분사하는 냉각수의 에너지 밀도가 0.10J/㎟ 이상이면, 제품 후의 표면에 발생하는 스케일 두께가 균일화하는 것을 발견했다. 그 결과, 가속 냉각 장치를 통과할 때에, 후강판의 폭방향 위치의 표면 온도의 불균일이 거의 없이 균일하게 냉각할 수 있어, 후강판 형상이 우수한 후강판이 되는 것을 발견했다.
본 발명의 요지는, 이하와 같다.
[1] 열간 압연기, 형상 교정 장치, 디스케일링 장치 및 가속 냉각 장치를 이 순서로 반송 방향 상류측으로부터 배치하고, 상기 디스케일링 장치가 후강판의 표면을 향하여 분사하는 냉각수가 갖는 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
[2] 상기 디스케일링 장치에서 상기 가속 냉각 장치까지의 반송 속도를 V[m/s], 냉각 전의 후강판 온도를 T[K]로 하면, 상기 디스케일링 장치에서 상기 가속 냉각 장치까지의 거리 L[m]은, L≤V×5×10－9×exp(25000/T)의 식을 충족하고 있는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 후강판의 제조 설비.
[3] 상기 디스케일링 장치에서 상기 가속 냉각 장치까지의 거리 L이 12m이하가 되도록 각 장치를 배치하는 것을 특징으로 하는 [2]에 기재된 후강판의 제조 설비.
[4] 상기 디스케일링 장치의 분사 노즐에서 상기 후강판의 표면까지의 분사 거리 H를, 40㎜ 이상이고 200㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [3] 중 어느 1항에 기재된 후강판의 제조 설비.
[5] 상기 가속 냉각 장치가, 상기 후강판의 상면에 냉각수를 공급하는 헤더와, 당해 헤더로부터 매달려진(suspended) 막대 형상 냉각수를 분사하는 냉각수 분사 노즐과, 상기 후강판과 상기 헤더와의 사이에 설치되는 격벽을 구비함과 함께, 상기 격벽에는, 상기 냉각수 분사 노즐의 하단부를 내삽(內揷;inserted into)하는 급수구와, 상기 후강판의 상면에 공급된 냉각수를 상기 격벽 상으로 배수하는 배수구가, 다수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중 어느 1항에 기재된 후강판의 제조 설비.
[6] 열간 압연 공정, 열간 교정 공정 및 가속 냉각 공정의 순서로 후강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 열간 교정 공정 및 냉각 공정의 사이에, 후강판의 표면에 에너지 밀도 E가 0.10J/㎟ 이상인 냉각수를 분사하는 디스케일링 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.
[7] 상기 디스케일링 공정의 완료에서 상기 가속 냉각 공정의 개시까지의 시간 t[s]는, t≤5×10－9×exp(25000/T)의 식을 충족하고 있는 것을 특징으로 하는 [6]에 기재된 후강판의 제조 방법. 단, T: 냉각 전의 후강판 온도(K)이다.
본 발명에 의하면, 디스케일링 공정에 있어서 후강판 표면에 발생하고 있는 스케일의 균일화를 도모함으로써, 가속 냉각 공정에서 균일한 냉각을 행할 수 있어, 후강판 형상이 우수한 후강판을 제조할 수 있다.
도 1은 후판 압연 라인의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 디스케일링 장치에 있어서의, 분사하는 냉각수의 에너지 밀도와, 후강판의 제품 표면에 발생하는 스케일 두께와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 디스케일링 장치에 있어서의, 분사 노즐의 분사 거리와 유체 속도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 냉각 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다른 냉각 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 격벽의 노즐 배치예를 설명하는 도면이다.
도 7은 격벽 상의 냉각 배수의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 8은 격벽 상의 냉각 배수의 다른 흐름을 설명하는 도면이다.
도 9는 종래예의 후강판 폭방향 냉각수의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 10은 가속 냉각 장치에 있어서의 냉각수의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 11은 가속 냉각 장치에 있어서의 격벽 상의 냉각 배수와의 비(非)간섭을 설명하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 여기에서는, 본 발명을 후판 압연 프로세스에서의 후강판의 냉각에 이용한 경우를 예로 하여 서술한다.
도 1은, 본 발명의 실시에 제공하는 후판 압연 라인의 일 예를 나타내는 개략도이다. 가열로(2)로부터 추출된 슬래브는 압연기(3)에 의해 조압연(rough rolling)과 마무리 압연이 행해져, 소정 판두께의 후강판(1)에 압연된다. 그리고, 디스케일링 장치(4)에서 후강판(1)의 표면에 발생한 스케일이 제거된 후, 후강판(1)은 온라인으로 가속 냉각 장치(6)로 반송된다. 여기에서, 제1 형상 교정 장치(5)를 통하여 후강판의 형상을 정돈하고 나서 가속 냉각을 행하는 것이, 냉각 후의 후강판 형상에는 적합하다. 가속 냉각 장치(6)에서는, 상면 냉각 설비와 하면 냉각 설비로부터 분사되는 냉각수에 의해 후강판은 소정 온도까지 냉각된다. 그 후, 필요에 따라서 제2 형상 교정 장치(7)에서 후강판의 형상이 교정된다.
디스케일링 장치(4)는, 후강판(1)의 표면에 발생한 스케일을 제거하는 장치이다. 디스케일링 장치(4)에서는, 압연 후, 제1 형상 교정 장치(5)에서 후강판(1)에 발생한 변형의 형상 교정을 한 후의 후강판(1)의 표면에 복수의 분사 노즐을 향하게 하여, 그들 노즐로부터 냉각수를 분사한다.
본 발명자들은, 디스케일링 조건에 따라 스케일 박리가 충분히 행해지지 않고, 오히려 스케일 불균일을 조장한다는 인식을 얻었다. 그리고, 스케일 박리가 충분히 행해지는 조건에 대해서 예의 검토한 결과, 형상 교정 후에 디스케일링을 행하는 경우에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 디스케일링 장치(4)의 분사 노즐로부터 후강판(1)의 표면에 분사되는 냉각수의 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 함으로써, 그 후에 재생성되는 스케일 두께가 5㎛ 이하로 균일해지는 것을 밝혔다. 이것은, 디스케일링에 의해 일단 스케일이 균일하게 완전 박리되고, 그 후, 스케일이 얇고 균일하게 재생성되었기 때문이라고 생각된다.
본 발명에서는, 냉각수의 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 하여 디스케일링을 행함으로써, 후강판(1)의 표면에 발생한 스케일을 제거한다. 그 후, 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)의 가속 냉각을 행한다. 본 발명에서는, 디스케일링에 의해 후강판의 스케일 두께가 얇고 균일해지기 때문에, 가속 냉각 장치를 통과할 때에, 후강판의 폭방향 위치의 표면 온도 불균일이 거의 없이 균일하게 냉각할 수 있어, 후강판 형상이 우수한 후강판이 된다.
이 이유는 다음과 같다. 종래의 압연 설비에 있어서, 형상 교정 후에 디스케일링 장치에 있어서 스케일 제거를 행하면, 부분적으로 스케일이 박리되는 경우가 있다. 그러면, 스케일이 균일하게 박리되지 않기 때문에, 10∼50㎛ 정도의 스케일 두께 분포의 불균일이 발생한다. 이 경우, 그 후의 가속 냉각 장치에 있어서 후강판을 균일하게 냉각하는 것이 곤란하다. 즉, 종래의 압연 설비에 있어서 스케일 두께 분포의 불균일이 발생한 후강판을 가속 냉각하면, 폭방향 위치의 표면 온도의 불균일이 커서, 균일하게 냉각할 수 없다. 그 결과, 후강판 형상에 영향이 발생한다.
따라서, 디스케일링 장치(4)에서 냉각수의 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 하여 디스케일링을 행함으로써, 스케일 두께 분포의 불균일이 없어지기 때문에, 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)을 냉각했을 때에, 폭방향 위치의 표면 온도의 불균일이 거의 없이 균일하게 냉각할 수 있다. 그 결과, 후강판 형상이 우수한 후강판(1)을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 경우, 충돌압이 낮은 경우라도, 반송 속도를 조정함으로써, 높은 충돌압을 이용하는 경우와 동일한 디스케일링을 달성할 수 있다.
여기에서, 후강판에 분사되는 냉각수의 에너지 밀도 E(J/㎟)란, 디스케일링에 의해 스케일을 제거하는 능력의 지표로서, 다음의 (1)식과 같이 정의된다.
E＝Q/(d×W)×ρv2/2×t…(1)
단, Q: 디스케일링수의 분사 유량[㎥/s], d: 플랫 노즐의 스프레이 분사 두께[㎜], W: 플랫 노즐의 스프레이 분사폭[㎜], 유체 밀도 ρ[㎏/㎥], 후강판 충돌시의 유체 속도 v[m/s], 충돌 시간 t[s](t＝d/1000/V, 반송 속도 V[m/s])이다.
그러나, 후강판 충돌시의 유체 속도 v의 측정은 반드시 용이하지는 않기 때문에, (1)식으로 정의되는 에너지 밀도 E를 엄격하게 구하고자 하면, 대단한 많은 노력을 필요로 한다.
그래서, 본 발명자들은, 추가로 검토를 더한 결과, 후강판에 분사되는 냉각수의 에너지 밀도 E(J/㎟)의 간편한 정의로서, 수량 밀도×분사 압력×충돌 시간을 채용하면 좋은 것을 발견했다. 여기에서, 수량 밀도(㎥/(㎟·min))는, 「냉각수의 분사 유량÷냉각수 충돌 면적」으로 계산되는 값이다. 분사 압력(N/㎡(＝㎫))은, 냉각수의 토출 압력으로 정의된다. 충돌 시간(s)은, 「냉각수의 충돌 두께÷후강판의 반송 속도」로 계산되는 값이다. 이 간편한 정의로 산출되는 냉각수의 에너지 밀도와 제품 표면에 발생하는 스케일 두께와의 관계도, 도 2와 동일해져, 냉각수의 에너지 밀도가 클수록 스케일 두께는 작아진다. 즉, 에너지 밀도 E가 0.10J/㎟보다 작으면 후강판의 스케일 두께의 불균일이 커져, 균일하게 냉각할 수 없고, 후강판 형상이 우수한 후강판을 제조할 수 없는 경우가 있다. 이에 대하여, 에너지 밀도 E가 0.10J/㎟ 이상이면, 이러한 장해는 회피된다. 따라서, 본 발명에 있어서, 냉각수의 에너지 밀도 E는 0.10J/㎟ 이상으로 하고, 0.15J/㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 본 발명자들은, 디스케일링 장치(4)의 분사 노즐로부터 분사되는 냉각수의 유체 속도 v에 대해서 조사했다. 그 결과, 유체 속도 v와 분사 거리와의 관계는, 도 3과 같이 되는 것을 알 수 있었다. 종축인 유체 속도는, 부력과 공기 저항을 고려한 운동 방정식을 풂으로써 구했다. 후강판에 냉각수가 도달할 때까지의 사이에, 냉각수의 유체 속도 v는 분사시보다도 감속한다. 이 때문에, 분사 거리가 작을수록, 후강판 충돌시의 유체 속도 v가 커서, 큰 에너지 밀도를 얻을 수 있다. 도 3으로부터, 특히 분사 거리 H가 200㎜ 초과가 되면 감쇠가 커지기 때문에, 분사 거리 H는 200㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 분사 거리가 짧을수록, 소정의 에너지 밀도를 얻기 위한 분사 압력, 분사 유량 등도 적게 할 수 있기 때문에, 디스케일링 장치(4)의 펌프 능력의 저감화를 도모할 수 있다. 도 1에 나타내는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 제1 형상 교정 장치(5)에서 형상 교정된 후강판(1)은, 디스케일링 장치(4) 내로 이동하여 오기 때문에, 디스케일링 장치(4)의 분사 노즐을 후강판(1)의 표면에 근접시키는 것이 가능하다. 그러나, 분사 노즐과 후강판(1)과의 접촉을 고려하여, 분사 거리의 하한값은 40㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이상으로부터, 본 발명에 있어서, 분사 거리 H는 40㎜ 이상 200㎜ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 디스케일링 장치(4)에 있어서, 냉각수의 분사 압력은, 바람직하게는 10㎫ 이상, 보다 바람직하게는 15㎫ 이상으로 한다. 이에 따라, 반송 속도를 과도하게 작게 하는 일 없이 냉각수의 에너지 밀도를 0.10J/㎟ 이상으로 설정할 수 있기 때문에 유효하다. 분사 압력의 상한값은 특별히 한정되지 않는다. 단, 분사 압력을 높게 하면, 고압수를 공급하는 펌프가 소비하는 에너지가 팽대해지기 때문에, 분사 압력은 50㎫ 이하가 바람직하다.
그런데, 가속 냉각 장치(6)에 의한 후강판(1)의 냉각시의 안정성에 영향을 미치는, 후강판(1)의 표면의 스케일에 대해서, 후강판(1)의 스케일의 성장은 일반적으로 확산 율속(diffusion control)으로 정리할 수 있다고 여겨져, 다음의 (2)식으로 나타내는 것이 알려져 있다.
ξ2＝a×exp(－Q/RT)×t…(2)
단, ξ: 스케일 두께, a: 정수, Q: 활성화 에너지, R: 정수, T: 냉각 전의 후강판 온도[K], t: 시간이다.
그래서, 디스케일링 장치(4)에 의한 스케일 제거 후의 스케일 성장을 고려하고, 여러 가지의 온도, 시간으로 스케일 성장의 시뮬레이션 실험을 행하여, 상기 (2)식의 정수를 실험적으로 도출하고, 추가로, 스케일 두께와 냉각 안정성에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 스케일 두께가 15㎛ 이하에서 냉각이 안정되고, 스케일 두께가 10㎛ 이하에서 보다 안정되고, 스케일 두께가 5㎛ 이하에서 매우 안정된다는 인식을 얻었다.
스케일 두께가 15㎛ 이하인 경우, 상기 (2)식에 기초하여, 하기식 (3)을 도출할 수 있다. 즉, 디스케일링 장치(4)에 의한 후강판(1)의 스케일 제거 종료 후로부터, 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)의 냉각을 개시할 때까지의 시간 t[s]가, 다음의 (3)식을 충족하는 경우에, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각이 안정된다.
t≤5×10－9×exp(25000/T)…(3)
단, T: 냉각 전의 후강판 온도[K]이다.
또한, 스케일 두께가 10㎛ 이하인 경우, 상기 (2)식에 기초하여, 하기식 (4)를 도출할 수 있다. 즉, 디스케일링 장치(4)에 의한 후강판(1)의 스케일의 제거 종료 후로부터, 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)의 냉각을 개시할 때까지의 시간 t[s]가, 다음의 (4)식을 충족하는 경우에, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각이 보다 안정된다.
t≤2.2×10－9×exp(25000/T)…(4)
또한, 스케일 두께가 5㎛ 이하인 경우, 상기 (2)식에 기초하여, 하기식 (5)를 도출할 수 있다. 즉, 디스케일링 장치(4)에 의한 후강판(1)의 스케일 제거 종료 후로부터, 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)의 냉각을 개시할 때까지의 시간 t[s]가, 다음의 (5)식을 충족하는 경우에, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각이 매우 안정된다.
t≤5.6×10－10×exp(25000/T)…(5)
한편, 디스케일링 장치(4)의 출측(exit side)에서 가속 냉각 장치(6)의 입측(entrance side)까지의 거리 L은, 후강판(1)의 반송 속도 V와, 시간 t(디스케일링 장치(4)의 공정 종료에서 가속 냉각 장치(6)의 공정 개시까지의 시간)에 대하여 다음의 (6)식을 충족하도록 설정한다.
L≤V×t…(6)
단, L: 디스케일링 장치(4)로부터 가속 냉각 장치(6)까지의 거리(m), V: 후강판(1)의 반송 속도(m/s), t: 시간(s)
그리고, 상기 (6)식과 상기 (3)식으로부터, 다음의 (7)식을 도출할 수 있다. 본 발명에 있어서, (7)식을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
L≤V×5×10－9×exp(25000/T)…(7)
또한, 상기 (6)식과 상기 (4)식으로부터, 다음의 (8)식을 도출할 수 있다. 본 발명에 있어서, (8)식을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.
L≤V×2.2×10－9×exp(25000/T)…(8)
추가로, 상기 (6)식과 상기 (5)식으로부터, 다음의 (9)식을 도출할 수 있다. 본 발명에 있어서, (9)식을 만족하는 것이 바람직하다.
L≤V×5.6×10－10×exp(25000/T)…(9)
상기의 (7)∼(9)식으로부터, 예를 들면 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각 전의 후강판(1)의 온도를 820℃로 하고, 후강판(1)의 반송 속도를 0.28∼2.50m/s로 하면, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L은 12m 이상 107m 이하에서 냉각이 안정되고, 5m 이상 47m 이하에서 냉각이 보다 안정되고, 1.3m 이상 12m 이하에서 냉각이 매우 안정된다.
이에 따라, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L을 12m 이하로 하면, 후강판(1)의 반송 속도 V가 느린(예를 들면 V＝0.28m/s) 경우라도 냉각은 안정되고, 반대로, 후강판(1)의 반송 속도 V가 빠른(예를 들면 V＝2.50m/s) 경우에는 냉각이 매우 안정되기 때문에, 바람직하다. 또한, 보다 바람직한 것은, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L이 5m 이하이다.
또한, 일반적으로, 제어 냉각을 필요로 하는 후강판(1)의 대부분은 반송 속도 V가 0.5m/s 이상인 것을 생각하면, 이 반송 속도 V에서 냉각이 매우 안정되는 조건인 거리 L이 2.5m 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 여기에서는, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각 전의 후강판(1)의 온도를 820℃로 한 경우에 대해서 설명했다. 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각 전의 후강판(1)의 온도를 820℃ 이외의 경우에 대해서도 동일하게, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L을 바람직하게는 12m 이하, 보다 바람직하게는 5m 이하, 더욱 바람직하게는 2.5m 이하로 함으로써, 냉각을 안정시킬 수 있다. 이것은, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각 전의 후강판(1)의 온도가 820℃보다도 낮은 경우, 상기 (7)식, 상기 (8)식, 상기 (9)식의 우변(右邊)의 값이, 각각, T＝820℃의 경우보다도 커지기 때문에, T＝820℃의 경우에 대해서 적정하게 설정된 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L이면, 상기 (7)식, 상기 (8)식, 상기 (9)식은, 필연적으로 만족하기 때문이다. 반대로, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각 전의 후강판(1)의 온도가 820℃보다도 높은 경우에는, 후강판(1)의 반송 속도 V를 적절히 낮게 조정함으로써, 역시, 상기 (7)식, 상기 (8)식, 상기 (9)식을 만족시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 가속 냉각 장치(6)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 후강판(1)의 상면에 냉각수를 공급하는 상(上) 헤더(11)와, 당해 상 헤더(11)로부터 매달려진 막대 형상 냉각수를 분사하는 냉각수 분사 노즐(13)과, 후강판(1)과 상 헤더(11)와의 사이에 설치되는 격벽(15)을 구비함과 함께, 격벽(15)에는, 냉각수 분사 노즐(13)의 하단부를 내삽하는 급수구(16)와, 후강판(1)의 상면에 공급된 냉각수를 격벽(15) 상으로 배수하는 배수구(17)가, 다수 설치되어 있는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 상면 냉각 설비는, 후강판(1)의 상면에 냉각수를 공급하는 상 헤더(11)와, 당해 상 헤더(11)로부터 매달려진 냉각수 분사 노즐(13)과, 상 헤더(11)와 후강판(1)과의 사이에 후강판 폭방향에 걸쳐 수평으로 설치되고 다수의 관통구멍(급수구(16)와 배수구(17))을 갖는 격벽(15)을 구비하고 있다. 그리고, 냉각수 분사 노즐(13)은 막대 형상의 냉각수를 분사하는 원관 노즐(circular tube nozzle;13)로 이루어지고, 그 선단이 상기 격벽(15)에 형성된 관통구멍(급수구(16))에 내삽되어 격벽(15)의 하단부보다 상방이 되도록 설치되어 있다. 또한, 냉각수 분사 노즐(13)은, 상 헤더(11) 내의 저부(bottom portion)의 이물을 흡입하여 막히는 것을 방지하기 위해, 그 상단이 상 헤더(11)의 내부로 돌출하도록, 상 헤더(11) 내로 관입(貫入)시키는 것이 바람직하다.
여기에서, 본 발명에 있어서의 막대 형상 냉각수란, 원형 형상(타원이나 다각의 형상도 포함함)의 노즐 분출구로부터 어느 정도 가압된 상태로 분사되는 냉각수로서, 노즐 분출구로부터의 냉각수의 분사 속도가 6m/s 이상, 바람직하게는 8m/s 이상이며, 노즐 분출구로부터 분사된 수류의 단면이 거의 원형으로 유지된 연속성과 직진성이 있는 수류의 냉각수를 말한다. 즉, 원관 라미나 노즐(circular tube larminar nozzle)로부터의 자유 낙하류나, 스프레이와 같은 액적 상태(liquid drops)로 분사되는 것과는 상이하다.
냉각수 분사 노즐(13)의 선단이 관통구멍에 내삽되어 격벽(15)의 하단부보다 상방이 되도록 설치되어 있는 것은, 가령 선단이 상방으로 휜 후강판이 진입해 온 경우라도 격벽(15)에 의해 냉각수 분사 노즐(13)이 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 그에 따라 냉각수 분사 노즐(13)이 양호한 상태로 장기간에 걸쳐 냉각을 행할 수 있기 때문에, 설비 보수 등을 행하는 일 없이, 후강판의 온도 불균일의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 원관 노즐(13)의 선단이 관통구멍에 내삽되어 있기 때문에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 격벽(15)의 상면을 흐르는 점선 화살표의 배출수(19)의 폭방향 흐름과 간섭하는 일이 없다. 따라서, 냉각수 분사 노즐(13)로부터 분사된 냉각수는, 폭방향 위치에 의하지 않고 동일하게 후강판 상면으로 도달할 수 있어, 폭방향으로 균일한 냉각을 행할 수 있다.
격벽(15)의 일 예를 나타내면, 도 6에 나타내는 바와 같이 격벽(15)에는 직경 10㎜의 관통구멍이 후강판 폭방향으로 80㎜, 반송 방향으로 80㎜의 피치로 크로스 컷 형상(grid pattern)으로 다수 뚫려 있다. 그리고, 급수구(16)에는 외경 8㎜, 내경 3㎜, 길이 140㎜의 냉각수 분사 노즐(13)이 삽입되어 있다. 냉각수 분사 노즐(13)은 지그재그 격자 형상으로 배열되고, 냉각수 분사 노즐(13)이 통과하고 있지 않은 관통구멍은 냉각수의 배수구(17)가 되고 있다. 이와 같이, 본 발명의 가속 냉각 장치의 격벽(15)에 형성된 다수의 관통구멍은, 거의 동일한 수의 급수구(16)와 배수구(17)로 이루어져 있고, 각각 역할, 기능을 분담하고 있다.
이때, 배수구(17)의 총단면적은, 냉각수 분사 노즐(13)의 원관 노즐(13)의 내부의 총단면적보다도 충분히 넓어, 원관 노즐(13)의 내부의 총단면적의 11배 정도가 확보되어 있고, 도 4에 나타내는 바와 같이 후강판 상면에 공급된 냉각수는, 후강판 표면과 격벽(15)과의 사이에 충만하고, 배수구(17)를 통과하여, 격벽(15)의 상방으로 유도되고, 신속하게 배출된다. 도 7은 격벽 상의 후강판 폭방향 단부 부근의 냉각 배수의 흐름을 설명하는 정면도이다. 배수구(17)의 배수 방향이 냉각수 분사 방향과 반대인 상향으로 되어 있고, 격벽(15)의 상방으로 빠진 냉각 배수는, 후강판 폭방향 외측으로 방향을 바꾸어, 상 헤더(11)와 격벽(15)과의 사이의 배수 유로를 흘러 배수된다.
한편, 도 8에 나타내는 예는, 배수구(17)를 후강판 폭방향으로 경사시켜 배수 방향이 후강판 폭방향 외측을 향하도록 폭방향 외측을 향한 경사 방향으로 한 것이다. 이와 같이 함으로써, 격벽(15) 상의 배출수(19)의 후강판 폭방향 흐름이 원활해져, 배수가 촉진되기 때문에 바람직하다.
여기에서, 도 9에 나타내는 바와 같이 배수구와 급수구가 동일한 관통구멍에 설치되어 있으면, 냉각수는, 후강판에 충돌한 후, 격벽(15)의 상방으로 빠지기 어려워져, 후강판(1)과 격벽(15)의 사이를 후강판 폭방향 단부를 향하여 흐르게 된다. 그러면 후강판(1)과 격벽(15)의 사이의 냉각 배수의 유량은, 판폭 방향의 단부에 가까워질수록 많아지기 때문에, 분사 냉각수(18)가 체류수막(retained water membrane)을 관통하여 후강판에 도달하는 힘이 판폭 방향 단부만큼 저해되게 된다.
박판의 경우에는 판폭이 고작 2m 정도이기 때문에 그 영향은 한정적이다. 그러나, 특히 판폭이 3m 이상인 후판의 경우에는, 그 영향은 무시할 수 없다. 따라서, 후강판 폭방향 단부의 냉각이 약해지고, 이 경우의 후강판 폭방향의 온도 분포는, 불균일한 온도 분포가 된다.
이에 대하여, 본 발명의 가속 냉각 장치는, 도 10에 나타내는 바와 같이 급수구(16)와 배수구(17)는 별개로 설치되어 있고, 급수와 배수를 역할 분담하고 있기 때문에, 냉각 배수는 격벽(15)의 배수구(17)를 통과하여 격벽(15)의 상방으로 원활하게 흘러가게 된다. 따라서, 냉각 후의 배수가 신속하게 후강판 상면으로부터 배제되기 때문에, 후속으로 공급되는 냉각수는, 용이하게 체류수막을 관통할 수 있어, 충분한 냉각 능력을 얻을 수 있다. 이 경우의 후강판 폭방향의 온도 분포는, 균일한 온도 분포가 되어, 폭방향으로 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다.
덧붙여, 배수구(17)의 총단면적은, 원관 노즐(13)의 내부의 총단면적의 1.5배 이상이면, 냉각수의 배출이 신속하게 행해진다. 이것은, 예를 들면, 격벽(15)에는 원관 노즐(13)의 외경보다도 큰 구멍을 뚫어, 배수구의 수를 급수구의 수와 동일하거나, 그 이상으로 하면 실현할 수 있다.
배수구(17)의 총단면적이 원관 노즐(13)의 내부의 총단면적의 1.5배보다 작으면, 배수구의 유동 저항이 커져, 체류수가 배수되기 어려워지는 결과, 체류수막을 관통하여 후강판 표면에 도달할 수 있는 냉각수량이 대폭으로 감소하고, 냉각능이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 4배 이상이다. 한편 배수구가 지나치게 많거나, 배수구의 단면 지름이 지나치게 커지면, 격벽(15)의 강성이 작아져, 후강판이 충돌했을 때에 손상되기 쉬워진다. 따라서, 배수구의 총단면적과 원관 노즐(13)의 내부의 총단면적의 비는 1.5 내지 20의 범위가 적합하다.
또한, 격벽(15)의 급수구(16)에 내삽한 원관 노즐(13)의 외주면과 급수구(16)의 내면과의 간극(gap)은 3㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 간극이 크면, 원관 노즐(13)로부터 분사되는 냉각수의 수반류(flow that accompanies the cooling water)의 영향에 의해, 격벽(15)의 상면으로 배출된 냉각 배수가 급수구(16)의 원관 노즐(13)의 외주면과의 간극에 인입되어, 다시 후강판 상에 공급되게 되기 때문에, 냉각 효율이 나빠진다. 이것을 방지하려면, 원관 노즐(13)의 외경을 급수구(16)의 크기와 거의 동일하게 하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, 공작 정밀도나 부착 오차를 고려하여, 실질적으로 영향이 적은 3㎜까지의 간극은 허용한다. 보다 바람직하게는 2㎜ 이하로 한다.
또한, 냉각수가 체류수막을 관통하여 후강판에 도달할 수 있도록 하기 위해서는, 원관 노즐(13)의 내경, 길이, 냉각수의 분사 속도나 노즐 거리도 최적으로 할 필요가 있다.
즉, 노즐 내경은 3∼8㎜가 적합하다. 3㎜보다 작으면 노즐로부터 분사하는 물줄기가 가늘어져 기세가 약해진다. 한편 노즐 지름이 8㎜를 초과하면 유속이 느려져, 체류수막을 관통하는 힘이 약해진다.
원관 노즐(13)의 길이는 120∼240㎜가 적합하다. 여기에서 말하는 원관 노즐(13)의 길이란, 헤더 내부로 어느 정도 관입한(penetrating into) 노즐 상단의 유입구로부터, 격벽의 급수구에 내삽한 노즐의 하단까지의 길이를 의미한다. 원관 노즐(13)이 120㎜보다 짧으면, 헤더 하면과 격벽 상면과의 거리가 지나치게 짧아지기(예를 들면, 헤더 두께 20㎜, 헤더 내로의 노즐 상단의 돌출량 20㎜, 격벽으로의 노즐 하단의 삽입량 10㎜로 하면, 70㎜ 미만이 됨) 때문에, 격벽보다 상측의 배수 공간이 작아져, 냉각 배수를 원활하게 배출할 수 없게 된다. 한편, 240㎜보다 길면 원관 노즐(13)의 압력 손실이 커져, 체류수막을 관통하는 힘이 약해진다.
노즐로부터의 냉각수의 분사 속도는, 6m/s 이상, 바람직하게는 8m/s 이상이 필요하다. 6m/s 미만에서는, 체류수막을 냉각수가 관통하는 힘이 극단적으로 약해지기 때문이다. 8m/s 이상이면, 보다 큰 냉각 능력을 확보할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상면 냉각의 냉각수 분사 노즐(13)의 하단으로부터 후강판(1)의 표면까지의 거리는, 30∼120㎜로 하는 것이 좋다. 30㎜ 미만에서는, 후강판(1)이 격벽(15)에 충돌하는 빈도가 극단적으로 많아져 설비 보전이 어려워진다. 120㎜ 초과에서는, 냉각수가 체류수막을 관통하는 힘이 극단적으로 약해진다.
후강판 상면의 냉각에서는, 냉각수가 후강판 길이 방향으로 확산되지 않도록, 상 헤더(11)의 전후에 수절 롤(draining rolls;20)을 설치하는 것이 좋다. 이에 따라, 냉각 구역 길이가 일정해져, 온도 제어가 용이해진다. 여기에서 수절 롤(20)에 의해 후강판 반송 방향의 냉각수의 흐름은 차단되기 때문에 냉각 배수는 후강판 폭방향 외측으로 흐르게 된다. 그러나, 수절 롤(20)의 근방은 냉각수가 체류하기 쉽다.
그래서 도 5에 나타내는 바와 같이, 후강판 폭방향으로 나열된 원관 노즐(13)의 열(列) 중, 후강판 반송 방향의 최상류측 열의 냉각수 분사 노즐은, 후강판 반송 방향의 상류 방향으로 15∼60도 기울어지게 하고, 후강판 반송 방향의 최하류측 열의 냉각수 분사 노즐은, 후강판 반송 방향의 하류 방향으로 15∼60도 기울어지게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 수절 롤(20)에 가까운 위치에도 냉각수를 공급할 수 있고, 수절 롤(20) 근방에 냉각수가 체류하는 일이 없어, 냉각 효율이 오르기 때문에 적합하다.
상 헤더(11) 하면과 격벽(15) 상면의 거리는, 헤더 하면과 격벽 상면에 둘러싸인 공간 내에서의 후강판 폭방향 유로 단면적이 냉각수 분사 노즐 내부의 총단면적의 1.5배 이상이 되도록 설치되고, 예를 들면 100㎜ 정도 이상이다. 이 후강판 폭방향 유로 단면적이 냉각수 분사 노즐 내부의 총단면적의 1.5배 이상이 아닌 경우, 격벽에 설치된 배수구(17)로부터 격벽(15) 상면으로 배출된 냉각 배수가 원활하게 후강판 폭방향으로 배출할 수 없다.
본 발명의 가속 냉각 장치에 있어서, 가장 효과를 발휘하는 수량 밀도의 범위는, 1.5㎥/(㎡·min) 이상이다. 수량 밀도가 이보다도 낮은 경우에는 체류수막이 그만큼 두꺼워지지 않고, 막대 형상 냉각수를 자유 낙하시켜 후강판을 냉각하는 공지의 기술을 적용해도, 폭방향의 온도 불균일은 그만큼 커지지 않는 경우도 있다. 한편, 수량 밀도가 4.0㎥/(㎡·min)보다도 높은 경우라도, 본 발명의 기술을 이용하는 것은 유효하다. 그러나, 설비 비용이 비싸지는 등 실용화에 있어서의 문제가 있기 때문에, 1.5∼4.0㎥/(㎡·min)가 가장 실용적인 수량 밀도이다.
본 발명의 냉각 기술을 적용하는 것은, 냉각 헤더의 전후에 수절 롤을 배치하는 경우가 특히 효과적이다. 그러나, 수절 롤이 없는 경우에도 적용하는 것은 가능하다. 예를 들면, 헤더가 길이 방향으로 비교적 길고(2∼4m 정도 있는 경우), 그 헤더의 전후에서 퍼지(purge)용의 물 스프레이를 분사하여, 비수냉 구역으로의 누수를 방지하는 냉각 설비에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서, 후강판 하면측의 냉각 장치에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 도 4, 도 5에 나타내는 실시 형태에서는, 상면측의 냉각 장치와 동일한 원관 노즐(14)을 구비한 냉각 하(下) 헤더(12)의 예를 나타냈다. 후강판 하면측의 냉각에서는, 분사된 냉각수는 후강판에 충돌한 후에 자연 낙하하기 때문에, 상면측 냉각과 같은 냉각 배수를 후강판 폭방향으로 배출하는 격벽(15)은 없어도 좋다. 또한, 막 형상 냉각수(membranous cooling water)나 분무 형상의 스프레이 냉각수 등을 공급하는 공지의 기술을 이용해도 좋다.
이상과 같이, 본 발명의 후강판의 제조 설비는, 디스케일링 장치(4)의 분사 노즐로부터 후강판(1)의 표면에 분사하는 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 설정함으로써, 후강판(1)에 발생하고 있는 스케일의 균일화를 도모하고, 가속 냉각 장치(6)에서 균일한 냉각을 도모할 수 있다. 그 결과, 후강판 형상이 우수한 후강판(1)을 제조할 수 있다.
또한, 제1 형상 교정 장치(5)에서 후강판(1)의 형상 교정을 행함으로써, 디스케일링 장치(4)의 분사 노즐을 후강판(1)의 표면에 근접시키는 것이 가능해진다.
또한, 분사 거리 H(디스케일링 장치(4)의 분사 노즐과 후강판(1)의 표면 거리)를 40㎜ 이상, 200㎜ 이하로 하면 디스케일링 능력이 향상된다. 또한, 소정의 에너지 밀도 E를 얻기 위한 분사 압력, 분사 유량 등이 작아도 되기 때문에 디스케일링 장치(4)의 펌프 능력의 저감화를 도모할 수 있다.
또한, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L을, L≤V×5×10－9×exp(25000/T)를 충족함으로써, 가속 냉각 장치(6)에 의한 후강판(1)의 냉각을 안정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 가속 냉각 장치(6)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상부 냉각수 분사 노즐(13)로부터 급수구(16)를 통하여 공급된 냉각수가, 후강판(1)의 상면을 냉각하여 고온의 배수가 되고, 상부 냉각수 분사 노즐(13)이 삽입 통과되어 있지 않은 배수구(17)를 배수 유로로서 격벽(15)의 상방으로부터 후강판(1)의 폭방향으로 흘러가, 냉각 후의 배수가 후강판(1)으로부터 신속하게 배제되도록 되어 있기 때문에, 상부 냉각수 분사 노즐(13)로부터 급수구(16)를 통하여 흘러오는 냉각수가 순차 후강판(1)에 접촉함으로써, 충분하게 또한 폭방향으로 균일한 냉각 능력을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명자들이 검토한 결과, 본 발명과 같은 디스케일링을 행하지 않고, 가속 냉각을 행한 후강판의 폭방향의 온도 불균일은 40℃ 정도가 되는 것을 알 수 있었다. 그 한편으로, 본 발명의 디스케일링 장치(4)를 이용하여, 냉각수의 에너지 밀도를 0.10J/㎟ 이상으로 디스케일링을 행한 후, 가속 냉각을 행한 후강판의 폭방향의 온도 불균일은 10℃ 정도로 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 디스케일링 장치(4)에서 디스케일링을 행한 후, 도 4에 나타내는 가속 냉각 장치(6)를 이용하여 가속 냉각을 행한 후강판의 폭방향의 온도 불균일은, 4℃ 정도로까지 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 후강판의 온도 불균일은, 주사형 온도계로 가속 냉각 후의 강판 표면 온도 분포를 측정하고, 그 측정 결과로부터 폭방향의 온도 불균일을 산출했다.
또한, 본 발명과 같이, 압연 중에 발생한 변형은 제1 형상 교정 장치(5)에서 교정하고, 디스케일링 장치(4)에서 후강판(1)의 디스케일링을 행하여, 냉각의 제어성을 안정화시키기 때문에, 제2 형상 교정 장치(7)에서 교정되는 후강판(1)은, 원래 평탄도가 높고 후강판(1)의 온도도 균일하다. 따라서, 제2 형상 교정 장치(7)의 교정 반력에 대해서는, 너무 높게 할 필요는 없다. 또한, 가속 냉각 장치(6)와 제2 형상 교정 장치(7)와의 거리는, 압연 제조 라인에서 제조하는 후강판(1)의 최대 길이보다도 길게 하면 좋다. 이에 따라, 제2 형상 교정 장치(7)에서 리버스 교정 등을 실시하는 경우도 많기 때문에, 역송(逆送)한 후강판(1)이 반송 롤 상에서 튀어(jumping up), 가속 냉각 장치(6)에 충돌하는 등의 트러블을 막는 효과나, 가속 냉각 장치(6)에 있어서의 냉각 중에 발생한 근소한 온도 편차를 균일화하여, 교정 후에 온도 편차에 기인한 휨의 발생을 피하는 효과를 기대할 수 있다.
실시예 1
압연기(3)에 의해 압연한 판두께 30㎜, 폭 3500㎜의 후강판(1)을, 제1 형상 교정 장치(5) 및 디스케일링 장치(4)를 통과하고 나서, 820℃에서 420℃까지의 제어 냉각을 행했다. 여기에서, 냉각이 안정되는 조건은, 전술한 (3), (4), (5)식으로부터 산출하면, 디스케일링 장치(4)에 의한 후강판(1)의 스케일을 제거 종료 후부터 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)의 냉각을 개시할 때까지의 시간 t는, 바람직하게는 42s 이하, 보다 바람직하게는 19s 이하, 더욱 바람직하게는 5s 이하이다.
디스케일링 장치(4)는, 노즐의 분사 압력이 17.7㎫, 노즐 1개당의 분사 유량이 50L/min(＝8.3×10－4㎥/s), 분사 거리(디스케일링 장치(4)의 분사 노즐과 후강판(1)의 표면 거리)가 130㎜, 노즐 분사 각도가 32°, 노즐 영각(the nozzle attack angle)이 15°로 하고, 서로 이웃하는 노즐의 분사 영역이 어느 정도 랩(lap)되도록 폭방향으로 1열 나열한 것이며, 스프레이 분사 두께는 3㎜, 스프레이 분사폭은 77㎜이다. 여기에서, 냉각수의 에너지 밀도는, 전술한 수량 밀도×분사 압력×충돌 시간으로 정의되는 값이다. 충돌 시간(s)은 후강판 표면에 디스케일링수가 분사되고 있는 시간으로, 스프레이 분사 두께를 반송 속도로 나눔으로써 구해진다.
가속 냉각 장치(6)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 후강판 상면에 공급한 냉각수를 격벽의 상방에 흘리고, 추가로 도 7에 나타내는 바와 같이 후강판 폭방향 측방으로부터 배수할 수 있는 바와 같은 유로를 형성한 설비로 했다. 격벽에는, 직경 12㎜의 구멍을 크로스 컷과 같이 뚫고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 지그재그 격자 형상으로 배열한 급수구에 상부 냉각수 분사 노즐을 내삽하고, 나머지의 구멍을 배수구로서 이용했다. 상 헤더 하면과 격벽 상면의 거리는 100㎜로 했다.
가속 냉각 장치(6)의 상부 냉각수 분사 노즐은, 내경 5㎜, 외경 9㎜, 길이 170㎜로 하고, 그 상단을 헤더 내로 돌출시켰다. 또한, 막대 형상 냉각수의 분사 속도를 8.9m/s로 했다. 후강판 폭방향의 노즐 피치는 50㎜로 하여, 테이블 롤러 간 거리 1m의 존 내에서 노즐을 길이 방향으로 10열 나열했다. 상면의 수량 밀도는, 2.1㎥/(㎡·min)이었다. 상면 냉각의 노즐 하단은, 판두께 25㎜의 격벽의 상하 표면의 중간 위치가 되도록 설치하고, 후강판 표면까지의 거리는 80㎜로 했다.
또한, 하면 냉각 설비에 대해서는, 도 4에 나타내는 바와 같은, 격벽을 구비하지 않는 것 이외에는 상면 냉각 설비와 동일한 냉각 설비를 이용하고, 막대 형상 냉각수의 분사 속도 및 수량 밀도를 상면의 1.5배로 했다.
그리고, 표 1에 나타내는 바와 같이, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리 L, 후강판의 반송 속도 V 및 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 시간 t를 여러 가지 변화시켰다.
후강판 형상에 대해서는, 추가 교정률(％)로 평가했다. 구체적으로는, 강판 전체 길이의 휨, 및/또는, 강판 전체 폭의 휨이, 그 강판에 대응하는 제품 규격으로 정해져 있는 기준값 이내이면 합격, 기준값을 초과하고 있으면, 추가 교정 실시재라고 판단하고, 추가 교정률은(추가 교정 실시재의 개수)/(대상재의 전체 개수)×100으로 하여 산출했다.
Figure 112015102682111-pct00013
표 1의 본 발명예 1∼5는, 에너지 밀도가 모두 0.10J/㎟ 이상인 점에서, 형상 불량에 의한 추가 교정률이 낮아, 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이것은, 가속 냉각 장치(6)에서 냉각했을 때에, 폭방향 위치의 표면 온도의 불균일이 거의 없이 균일하게 냉각되어, 후강판의 온도 분포에 기인한다고 생각되는 평탄도가 우수하고, 그 결과, 형상 불량에 의한 추가 교정률이 낮아졌다고 생각된다. 또한, 본 발명예 1∼5는 모두 스케일 제거되어 있고, 표면 성상도 양호했다. 또한, 표면 성상의 평가는, 실온까지 냉각된 후강판 표면의 화상을 이용하여, 스케일 잔존부와 박리부와의 색조차를 이용한 화상 처리로부터 스케일 유무를 판단하여, 평가했다.
특히, 디스케일링 장치(4)에서 가속 냉각 장치(6)까지의 거리를 5m로 한 본 발명예 1∼3은, 디스케일링 장치(4)에 의한 후강판(1)의 스케일을 제거 종료 후로부터, 가속 냉각 장치(6)에서 후강판(1)의 냉각을 개시할 때까지의 시간 t가, 후강판의 반송 속도 V에 관계없이, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각이 보다 안정되는 조건인 19s 이하였다. 그 때문에, 추가 교정률이 5％ 이하로 양호했다.
또한, 본 발명예 5는, 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같은 높은 충돌압(1.0㎫)을 필요로 하지 않고서도, 에너지 밀도를 본 발명 범위 내로 함으로써, 양호한 결과가 되었다.
한편, 디스케일링 장치(4)에 의한 스케일 제거를 실시하지 않고, 가속 냉각 장치(6)에 의한 냉각을 행한 비교예 1에서는, 후강판의 온도 분포에 기인한다고 생각되는 평탄도가 악화되어, 추가 교정률이 40％가 되었다.
또한, 디스케일링 장치(4)에 의한 설정 조건을, 수압 9㎫, 노즐 1개당의 분사 유량이 25L/min(＝4.2×10－4㎥/s)으로 하고, 다른 조건은 본 발명예 2와 동일하게 하여, 에너지 밀도를 0.08J/㎟로 한 비교예 2는, 스케일이 부분 박리됨으로써 후강판 폭방향의 온도 분포가 악화되고, 그에 수반하여 후강판의 평탄도도 악화되었기 때문에, 추가 교정률이 70％가 되었다.
또한, 비교예 3은, 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같은 높은 충돌압의 범위 내임에도 불구하고, 에너지 밀도가 본 발명의 범위 외였기 때문에, 스케일이 부분 박리됨으로써 후강판 폭방향의 온도 분포가 악화되고, 그에 수반하여 후강판의 평탄도도 악화되었기 때문에, 추가 교정률이 65％가 되었다.
1 : 후강판
2 : 가열로
3 : 압연기
4 : 디스케일링 장치
5 : 제1 형상 교정 장치
6 : 가속 냉각 장치
7 : 제2 형상 교정 장치
11 : 상 헤더
12 : 하 헤더
13 : 상 냉각수 분사 노즐(원관 노즐)
14 : 하 냉각수 분사 노즐(원관 노즐)
15 : 격벽
16 : 급수구
17 : 배수구
18 : 분사 냉각수
19 : 배출수
20 : 수절 롤
21 : 수절 롤

Claims (8)

  1. 열간 압연기, 형상 교정 장치, 디스케일링 장치 및 가속 냉각 장치를 이 순서로 반송 방향 상류측으로부터 배치하고, 상기 디스케일링 장치가 후강판의 표면을 향하여 분사하는 냉각수가 갖는 에너지 밀도 E를 0.10J/㎟ 이상으로 하는 능력을 갖고,
    상기 가속 냉각 장치가, 상기 후강판의 상면에 냉각수를 공급하는 헤더와, 당해 헤더로부터 매달려진(suspended) 막대 형상 냉각수를 분사하는 냉각수 분사 노즐을 구비하고,
    상기 후강판의 반송 방향의 최상류측 열의 상기 냉각수 분사 노즐은, 상기 반송 방향의 상류 방향으로 기울어져 있고, 상기 반송 방향의 최하류측 열의 상기 냉각수 분사 노즐은, 후강판 반송 방향의 하류 “‡향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스케일링 장치에서 상기 가속 냉각 장치까지의 반송 속도를 V[m/s], 냉각 전의 후강판 온도를 T[K]로 하면, 상기 디스케일링 장치에서 상기 가속 냉각 장치까지의 거리 L[m]은, L≤V×5×10－9×exp(25000/T)의 식을 충족하고 있는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디스케일링 장치에서 상기 가속 냉각 장치까지의 거리 L이 12m 이하가 되도록 각 장치를 배치하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스케일링 장치의 분사 노즐에서 상기 후강판의 표면까지의 분사 거리 H를, 40㎜ 이상 200㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속 냉각 장치가, 상기 후강판과 상기 헤더와의 사이에 설치되는 격벽을 구비함과 함께, 상기 격벽에는, 상기 냉각수 분사 노즐의 하단부를 내삽하는 급수구와, 상기 후강판의 상면에 공급된 냉각수를 상기 격벽 상으로 배수하는 배수구가, 다수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
  6. 제1항에 기재된 후강판의 제조 설비를 사용하여, 열간 압연 공정, 열간 교정 공정 및 가속 냉각 공정의 순서로 후강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 열간 교정 공정 및 냉각 공정의 사이에, 후강판의 표면에 에너지 밀도 E가 0.10J/㎟ 이상인 냉각수를 분사하는 디스케일링 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디스케일링 공정의 완료에서 상기 가속 냉각 공정의 개시까지의 시간 t[s]는, t≤5×10－9×exp(25000/T)의 식을 충족하고 있는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법. 단, T: 냉각 전의 후강판 온도(K)이다.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 가속 냉각 장치가, 상기 후강판과 상기 헤더와의 사이에 설치되는 격벽을 구비함과 함께, 상기 격벽에는, 상기 냉각수 분사 노즐의 하단부를 내삽하는 급수구와, 상기 후강판의 상면에 공급된 냉각수를 상기 격벽 상으로 배수하는 배수구가, 다수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 설비.
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