KR101776789B1

KR101776789B1 - 열간압연장치

Info

Publication number: KR101776789B1
Application number: KR1020160114249A
Authority: KR
Inventors: 김철희
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2017-09-11

Abstract

열간압연장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 열간압연장치는 압연기 스탠드의 압연롤에 압연유를 분사하는 복수의 제1 노즐을 갖는 제1 유압연 헤더 및 복수의 제2 노즐을 갖는 제2 유압연 헤더를 구비한 유압연기와, 압연기 스탠드로 진입하는 압연재의 사행을 감지하기 위한 감지부 및 감지부의 감지정보에 기초하여 제1 유압연 헤더와 제2 유압연 헤더 중 어느 하나를 선택적으로 작동시켜 압연유를 분사시키는 제어부를 포함한다.

Description

열간압연장치{HOT ROLLING APPARATUS}

본 발명은 열간압연장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연 시 압연유의 불균일 분사에 따른 강판의 사행 발생을 방지하는 열간압연장치에 관한 것이다.

크롬의 함유량이 높은 페라이트계 열연강판의 열간압연에서는 압연롤과 고온의 압연소재간의 눌어붙음 현상(스티킹 현상)이 발생하여 압연롤과 압연강판의 표면은 심각한 표면결함이 발생하는 문제가 있다.

한편, 압연롤과 압연소재간의 마찰을 줄여 스티킹 현상을 방지하기 위한 방안으로 유압연기술이 개발되어 적용되고 있으나, 매 슬라브를 압연할 때 마다 선단부와 미단부의 윤활이 불가하여 압연롤과 압연소재간의 직접 접촉을 방지하고자 하는 윤활의 효과를 크게 얻지 못하는 단점이 있다.

또 다른 방안으로 소재의 스케일(scale) 윤활 효과를 활용하기 위해 가열로의 온도를 올려 스케일의 두께를 증가시켜 압연하는 방법이 있으나, 이를 위해 고온으로 조업하는 소재단위와 저온으로 조업하는 소재단위로 압연단위 편성을 별도로 구성해야 할 뿐만 아니라, 리징성 저하등 소재의 물성 저하의 원인이 되는 것으로 알려진다.

공개특허공보 제10-2009-0070116호 (2009년 07월 01일 공개)

본 발명의 실시 예들은 압연유의 불균일 분사에 따른 압연재의 스티킹 또는 사행을 방지할 수 있는 열간압연장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 압연기 스탠드의 압연롤에 압연유를 분사하는 복수의 제1 노즐을 갖는 제1 유압연 헤더 및 복수의 제2 노즐을 갖는 제2 유압연 헤더를 구비한 유압연기와, 상기 압연기 스탠드로 진입하는 압연재의 사행을 감지하기 위한 감지부 및 상기 감지부의 감지정보에 기초하여 상기 제1 유압연 헤더와 상기 제2 유압연 헤더 중 어느 하나를 선택적으로 작동시켜 상기 압연유를 분사시키는 제어부를 포함하는 열간압연장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 제1 유압연 헤더와 상기 제2 유압연 헤더는 서로 인접하게 결합되어 일체로 마련될 수 있다.

또한 상기 제어부는 상기 제1 유압연 헤더를 통해 상기 압연유를 분사하는 동안 상기 감지부에 의해 상기 압연재의 사행이 감지되면, 상기 제1 유압연 헤더를 통한 상기 압연유 분사를 중단시킨 후 상기 제2 유압연 헤더를 통해 상기 압연유를 분사하도록 제어할 수 있다.

또한 상기 감지부는 상기 압연재의 양측 가장자리를 촬영하기 위한 카메라 모듈을 포함한다.

또한 상기 유압연기는 상기 압연유를 공급하는 공급부와, 상기 공급부와 상기 제1 유압연 헤더 및 상기 제2 유압연 헤더를 연결하는 공급배관과, 상기 제1 유압연 헤더 및 상기 제2 유압연 헤더로 상기 압연유의 공급을 제어하도록 상기 공급배관에 설치된 제어밸브를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 유압연 헤더의 노즐 막힘에 의한 분사불량에 따른 압연재의 스티킹 또는 사행을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열간압연장치를 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유압연기가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유압연기를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유압연기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 유압연 헤더에서 복수의 제1 노즐 중 일부가 막힌 상태에서의 압연유 분사를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 압연재의 사행과정을 도시한 동작 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 압연재의 사행 시 제2 유압연 헤더를 통한 압연유 분사를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열간압연장치를 나타내는 공정도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 다른 열간압연장치는 장입되는 슬라브(S, slab)를 가열하는 가열로(10)와, 가열로(10)로부터 추출되는 슬라브(S)를 조압연하는 조압연기(20)와, 조압연기(20)로부터 추출되는 압연재(S1)를 권취하여 코일 형태(C1)로 저장하는 코일박스(30)와, 코일(C2)이 풀어져 마련되는 압연재(S2)를 연속적으로 접합하여 연속 압연재(S3)를 형성하는 접합기(40)와, 연속 압연재(S3)를 마무리압연하는 마무리압연기(50)와, 마무리압연을 하면서 연속 압연재(S3)에 압연유를 배출하는 유압연기(60)와, 마무리압연을 마친 압연재(S3)를 권취하는 권취기(70)를 포함할 수 있다.

가열로(10)는 열간압연을 위해 슬라브(S)를 재결정온도 이상으로 가열하기 위한 것으로, 장입대(charging zone), 예열대(preheating zone), 가열대(heating zone), 및 균열대(soaking zone)를 포함할 수 있다. 가열로(10)에서는 장입된 슬라브(S)의 초기 온도, 추출시의 최종 온도에 따라 장입대, 예열대, 가열대 내에서의 승온 속도 및 체류 시간 등이 제어될 수 있다.

가열로(10)에서 일정 온도로 가열이 완료된 슬라브(S)는, 조압연기(20)와 마무리압연기(50)로 이동되어 압연이 이루어진다. 압연단계는 조압연기(20)를 통해 슬라브(S)를 중간 두께로 압연하는 조압연과정과, 마무리압연기(50)를 통해 최종 제품을 얻기 위한 두께로 압연하는 마무리(다듬질)압연과정으로 이루어진다.

조압연기(20)와 마무리압연기(50)는 4단 형식으로 배치되는 스탠드가 압연재의 길이방향으로 연속적으로 배치되어 설치될 수 있다. 조압연기(20)는 통상 3개의 스탠드가 마련되고, 가열로(10)에서 추출된 슬라브(S)가 각각의 스탠드를 2회 이상 왕복 이동하여 통과함에 따라 조압연이 이루어지게 된다. 또한, 마무리압연기(50)는 통상 7개의 스탠드가 마련되고, 조압연된 슬라브(S)가 각각의 스탠드를 통과하면서 마무리압연이 이루어진다.

스탠드는 한 쌍의 압연롤(21, 51)과 지지롤(22, 52)이 상, 하로 적층 배열된 4단 형식으로 구성되며, 중앙에 위치한 한 쌍의 압연롤(21, 51)은 압연재와 직접 접촉되어 압연재를 이동시키는 구동롤일 수 있으며, 각 압연롤(21, 51) 외측에 위치한 지지롤(22, 52)은 압연롤(21, 51)에 하중을 부여하여 압연롤(21, 51)을 통한 압연재의 압연이 이루어지도록 하는 하중 부여용 피구동롤일 수 있다.

한편, 가열로(10)에서 가열되는 온도는 슬라브(S)의 조성물 함유량에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 페라이트계 스테인리스강 슬라브(S)에서 크롬의 함유량에 따라 가열되는 온도가 상이할 수 있다. 한편, 페라이트계 스테인리스강은 크롬의 함량에 따라 저크롬 페라이트계 스테인리스강과 고크롬 페라이트계 스테인리스강으로 구분될 수 있다. 더 상세하게는 크롬(Cr)의 함량이 10중량%를 초과하고 18%중량% 미만인 경우를 저크롬 페라이트계 스테인리스강이라 하고, 크롬의 함량이 18중량% 이상이고 35중량% 이하인 경우를 고크롬 페라이트계 스테인리스강이라 한다.

페라이트계 스테인리스강 슬라브(S)를 열간압연하여 열연강판을 제조함에 있어 저크롬 페라이트계 스테인리스강과 고크롬 페라이트계 스테인리스강을 하나의 단위로 편성할 때, 저크롬 페라이트계 스테인리스강은 가열로(10)에서 저온가열을 하여야 하고, 고크롬 페라이트계 스테인리스강은 가열로(10)에서 고온가열을 하여야 한다.

고크롬 페라이트계 스테인리스강을 저크롬 페라이트계 스테인리스강과 동일한 저온조건에서 압연하는 경우, 압연롤과 압연소재간의 스티킹 현상이 발생하여 롤과 압연소재 표면에 치명적인 표면결함을 야기하기 때문이다.

저크롬 페라이트계 스테인리스강과 고크롬 페라이트계 스테인리스강을 하나의 열간압연공정에서 열간압연하기 위한 방법으로 2가지 가열온도 영역으로 나누어 저온단위부터 작업하여 고온단위로 바꾸거나, 고온단위에서 작업을 시작하여 저온단위로 바꾸어 작업하는 방식을 사용할 수 있다. 일 예로, 저크롬 페라이트계 스테인리스강은 1000℃ 이상 1200℃ 미만의 범위에서 저온가열하고, 고크롬 페라이트계 스테인리스강은 1200℃ 이상 1400℃ 미만의 범위에서 고온가열할 수 있다. 바람직하게는 저크롬 페라이트계 스테인리스강은 1100℃에서, 고크롬 페라이트계 스테인리스강은 1300℃에서 가열할 수 있다.

그러나 이처럼 2가지 가열온도 영역을 구분하여 슬라브(S)를 가열하고 압연하는 경우, 고온단위에서 저온단위로 넘어가거나 저온단위에서 고온단위로 넘어가는 중간에 온도 이행재라는 중간압연재를 투입하여 서서히 온도가 천이되도록 하여야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 열간압연방법은 하나의 가열온도 영역에서 슬라브(S)를 가열하면서도 저크롬 페라이트계 스테인리스강과 고크롬 페라이트계 스테인리스강을 모두 열간압연할 수 있도록 하므로 별도의 온도 이행재 투입이 필요치 않게 된다. 다만, 이를 위해서는 고크롬 페라이트계 스테인리스강을 저온조건에서 압연하는 경우에도 치명적인 스티킹 현상이 발생하지 않도록 하여야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 열간압연방법은 고크롬 페라이트계 스테인리스강을 저온조건에서 압연하면서도 스티킹 현상이 발생하지 않도록 하기 위해 유압연공정을 포함한다. 아래에서 유압연공정에 대하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유압연기가 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유압연기를 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유압연기의 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 유압연기(60)는 마무리압연기(50)의 압연롤에 분사되는 압연유를 공급하는 공급부(80)와, 공급배관(81)을 통해 공급부(80)에 연결되어 압연롤에 압연유를 분사하는 유압연 헤더(61,62)를 포함한다.

공급부(80)는 워터펌프(미도시)에서 공급되는 물과 오일펌프(미도시)에서 공급되는 압연유를 혼합밸브(미도시)에서 혼합하여 공급배관(81)에 제공하고, 공급배관(81)을 통해 제공된 압연유는 와이퍼부재(59)에 설치되는 유압연 헤더(61,62)의 노즐을 통해 압연롤(51) 표면에 분사 또는 도포한다.

유압연 헤더(61,62)는 서로 인접하게 배치되어 일체로 형성되는 제1 유압연 헤더(61)와 제2 유압연 헤더(62)를 포함한다.

유압연 헤더(61,62)는 각각 내부에 압연유가 흐르는 유로가 형성되고, 그 길이방향을 따라 소정간격으로 이격 배치된 복수의 노즐(61a,62a)이 구비될 수 있다.

복수의 노즐(61a,62a)은 제1 유압연 헤더(61)에 마련된 복수의 제1 노즐(61a)과, 제2 유압연 헤더(62)에 마련된 복수의 제2 노즐(62a)을 포함한다.

제1 유압연 헤더(61)와 제2 유압연 헤더(62)는 별개로 마련되어, 브래킷(63) 또는 용접에 의해 서로 연결됨에 의해 일체로 제작될 수 있다.

이와 달리 제1 유압연 헤더(61)와 제2 유압연 헤더(62)는 하나의 헤더로 구성되고, 내부에 별개로 구획되는 유로를 형성하고, 별개의 유로에 각각 제1 노즐(61a)과 제2 노즐(61b)을 형성하도록 구성할 수 있음은 물론이다.

제1 유압연 헤더(61)와 제2 유압연 헤더(62)는 각각 공급배관(81)을 통해 압연유를 공급받고, 공급된 압연유를 복수의 노즐(61a,62a)을 통해 압연롤(51)의 표면에 분사시킨다.

공급배관(81)은 공급부(80)와 연결되는 제1 공급배관(81a)과, 제1 공급배관(81a)에서 분기되어 제1 유압연 헤더(61)와 제2 유압연 헤더(62)에 각각 연결되는 제2 공급배관(81b)과 제3 공급배관(81c)을 포함한다.

공급배관(81)의 분기부에는 제1 및 제2 공급배관(81a,81b) 중 어느 하나로 압연유의 공급을 제어하기 위한 제어밸브(85)가 설치될 수 있다.

제어밸브(85)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 유로를 변경함에 따라 제1 및 제2 공급배관(81a,81b) 중 어느 하나로 압연유를 공급하는 3방 밸브를 포함한다.

한편 제어밸브(85)는 공급배관(81)의 분기부가 아닌 제2 및 제3 공급배관(81b,81c)에 각각 설치되어, 제어부(90)의 제어신호에 따라 대응하는 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브로 구성될 수도 있다.

제어부(90)는 압연재의 사행 여부에 따라 제어밸브(85)의 개폐 또는 유로를 전환할 수 있다.

이를 위해, 압연재의 이동 경로를 따라 어느 한 지점에는 압연재의 사행을 감지하기 위한 감지부(93)가 마련된다.

감지부(93)는 압연재의 가장자리 부분의 영상을 획득하고, 획득된 영상에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 카메라 모듈을 포함할 수 있다.

카메라 모듈은 압연재의 양측 가장자리 상부에 설치될 수 있고, 촬영한 영상정보를 제어부(90)로 전송한다.

제어부(90)는 카메라 모듈로부터 전송된 영상정보에 기초하여 압연재의 사행을 판단하고, 판단된 정보를 통해 제어밸브(85)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(90)는 압연 중 제1 유압연 헤더(61)의 복수의 제1 노즐(61a)을 통해 압연유가 분사되도록 제어밸브(85)를 제어하여 압연유가 제2 공급배관(81b)으로 공급되도록 한다.

제1 유압연 헤더(61)의 제1 노즐(61a)을 통해 분사되는 압연유는 압연롤(51)의 표면에 분사되어 도포되고, 도포된 압연유는 압연작업 중에 압연재(S3)와 압연롤(51) 사이의 마찰력을 감소시켜서 압연하중을 경감하고 충격에 취약한 압연롤(51) 표피층의 탈락현상, 즉 스티킹 현상을 방지할 수 있다.

이 경우, 감지부(93)는 압연재의 가장자리 부분의 영상을 촬영하고, 촬영한 영상정보를 제어부(90)로 전송한다.

한편 압연 도중 도 5와 같이 오물 또는 슬러지 등과 같은 이물질에 의하여 복수의 제1 노즐(61a) 중 일부 또는 전체에 막힘이 발생하는 경우, 도 6과 같이 압연유가 분사되지 않는 압연재의 부분에서 스티킹 또는 슬립에 의한 판 쏠림 등의 사행이 발생되게 된다.

이때 제어부(90)는 감지부(93)에 의해 전송된 감지정보에 기초하여 압연재가 사행된 것으로 판단되면, 도 7과 같이 제1 유압연 헤더(61)의 사용을 중단하고 제2 유압연 헤더(62)를 통해 압연유가 분사되도록 제어밸브(85)의 유로를 전환시킨다.

따라서 제2 유압연 헤더(62)에 설치된 복수의 제2 노즐(62a)을 통해 압연재의 폭방향 전체에 골고루 압연유가 분사되도록 함에 따라 더 이상 스티킹 또는 슬립에 의한 판 쏠림이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 가열로, 20: 조압연기,
30: 코일박스, 40: 접합기,
50: 마무리압연기, 60: 유압연기,
61: 제1 유압연 헤더, 61a: 제1 노즐,
62: 제2 유압연 헤더, 62a: 제2 노즐,
70: 권취기, 80: 공급부,
81a: 제1 공급배관, 81b: 제2 공급배관,
81c: 제3 공급배관, 85: 제어밸브,
90: 제어부, 93: 감지부.

Claims

압연기 스탠드의 압연롤에 압연유를 분사하는 복수의 제1 노즐을 갖는 제1 유압연 헤더 및 복수의 제2 노즐을 갖는 제2 유압연 헤더를 구비한 유압연기;
상기 압연기 스탠드로 진입하는 압연재의 사행을 감지하기 위한 감지부; 및
상기 감지부의 감지정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 유압연 헤더 중 하나를 통해 압연유를 분사하는 동안 상기 감지부에 의해 상기 압연재의 사행이 감지되면 상기 하나의 유압연 헤더의 분사를 정지시킨 후 다른 하나의 유압연 헤더를 통해 압연유를 분사하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 열간압연장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 유압연 헤더와 상기 제2 유압연 헤더는 서로 인접하게 결합되어 일체로 마련되는 열간압연장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 감지부는 상기 압연재의 양측 가장자리를 촬영하기 위한 카메라 모듈을 포함하는 열간압연장치.
제1항에 있어서,
상기 유압연기는 상기 압연유를 공급하는 공급부와, 상기 공급부와 상기 제1 유압연 헤더 및 상기 제2 유압연 헤더를 연결하는 공급배관과, 상기 제1 유압연 헤더 및 상기 제2 유압연 헤더로 상기 압연유의 공급을 제어하도록 상기 공급배관에 설치된 제어밸브를 포함하는 열간압연장치.