KR102018370B1 - 열간 압연 이전에 강 스톡을 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 열간 압연 이전에 강 압연 스톡(5, 16, 22)을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 스톡 제조를 위한 에너지 효율적인 방법 및 콤팩트한 장치를 발견하는 것이며, 이에 의해 스톡이 신뢰가능하게 가열되며, 그럼에도 불구하고 순간적으로 급속하게 변하는 속도들에서조차 철저하게 스케일 제거된다. 본 발명의 목적은, 예열된 압연 스톡이 T1 ≥ 1000℃의 표면 온도로 후속하는 스케일 제거 장치(7)에 진입하도록 제 1 유도로(6)에서 압연 스톡(5, 16, 22)을 예열하는 단계, 후속하여, - 상기 스케일 제거 장치(7)에서 복수 개의 워터 제트들에 의해 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하는 단계; 직후에, - 스케일 제거된 압연 스톡을 제 2 유도로(8)에서 가열하는 단계로서, 스케일 제거된 압연 스톡은 T2　≥　TCurie 의 압연 스톡 온도로 제 2 유도로(8)에 진입하며, 스케일 제거된 압연 스톡은 주로 불활성 또는 주로 환원성 보호 가스 분위기에서 제 2 유도로(8)에서 가열되는, 가열 단계; 직후에, - 압연 밀(rolling mill)(9)에서 가열된 압연 스톡을 열간 압연하는 단계로서, 가열된 압연 스톡은 1220℃ ≥T3 ≥ 1050℃의 온도에서 압연 밀(9)에 진입하는, 열간 압연 단계를 포함한다.

Description

열간 압연 이전에 강 스톡을 제조하는 방법 및 장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR PREPARING STEEL STOCK BEFORE HOT ROLLING}
본 발명은, 압연 스톡을 예열하는 단계, 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하는 단계, 스케일 제거된 압연 스톡을 가열하는 단계 및 마지막으로 압연 스톡 자체를 열간 압연하는 단계를 포함하는, 열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 압연 스톡을 예열하는 제 1 노(furncae), 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하는 스케일 제거 장치, 스케일 제거된 압연 스톡을 가열하기 위한 제 2 노, 및 마지막으로, 가열된 압연 스톡을 자체로 열간 압연하기 위한 압연 밀(rolling mill)을 포함하는, 열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치에 관한 것이다.
규소 강(silicon steel)을 생산하기 위한 조합식 주조/압연 플랜트가 WO 2008/000396 A1으로부터 공지되어 있으며, 여기서는, 압연 스톡이 롤러 하스로(hearth furnace)에서 가열되고, 후속하여 스케일 제거되며, 압연 온도보다 더 높은 온도로 유도로에서 가열되며, 후속하여 2차로 스케일 제거되며, 마지막으로 열간 압연된다.
압연 스톡을 제조하는 이 방법에 대한 문제점은, 롤러 하스로가 작업 조건들, 예컨대 플랜트의 시동(startup) 및 중단(shutdown) 시에 주조 속도들을 급속하게 변화시키도록 구성하기에는 열악하고, 압연 스톡이 2 번 스케일 제거되어야만 하며, 스케일 제거된 압연 스톡은 열간 압연이 가능하기 이전에 압연 온도보다 상당히 높은 온도, 통상적으로 100℃ 보다 높은 온도까지 유도로에서 가열되어야 한다는 점이다. 따라서, 이 방법은 복잡하며, 노동집약형이고, 무엇보다도 에너지의 관점에서 비효율적이며; 게다가, 이 플랜트는 또한 복잡하며 그의 전체 설비 길이가 광대하다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점들을 극복하고, 에너지 효율적인 방법 및 압연 스톡 제조를 위한 콤팩트한 장치를 발견하여, 이에 의해 압연 스톡이 에너지 효율적인 방식으로 신뢰가능하게 가열될 수 있고, 그럼에도 불구하고 심지어 속도들을 순간적으로 급속하게 변화시킬 시에도 완벽하게 스케일 제거되도록 하는 것이다.
본 발명의 목적은, 제 1 항에서 주장된 바와 같은 방법에 의해 성취되며, 상기 방법은,
- 예열된 압연 스톡이 T1 ≥ 1000℃, 바람직하게는 T1 ≥ 1050℃의 표면 온도로 하류 스케일 제거 장치에 진입하도록 제 1 유도로에서 압연 스톡을 예열하는 단계; 후속하여,
- 상기 스케일 제거 장치에서 복수 개의 워터 제트들에 의해 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하는 단계; 직후에,
- 상기 스케일 제거된 압연 스톡을 제 2 유도로에서 가열하는 단계로서, 스케일 제거된 압연 스톡은 T2　≥　TCurie, 바람직하게는 T2 ≥ 900℃의 압연 스톡 온도로 제 2 유도로에 진입하며, 스케일 제거된 압연 스톡은 주로 불활성 또는 주로 환원성 보호 가스 분위기에서 제 2 유도로에서 가열되는, 가열 단계; 직후에,
- 압연 밀(rolling mill)에서 가열된 압연 스톡을 적어도 3 개의 압연 패스들에서 열간 압연하는 단계로서, 가열된 압연 스톡은 1220℃ ≥T3 ≥ 1050℃의 온도로 압연 밀에 진입하는, 열간 압연 단계를 포함한다.
압연 스톡은, 예컨대, 슬래브, 박 슬래브, 빌렛 또는 블룸 횡단면을 갖는 주조 제품, 또는 압연된 평탄 또는 길이가 긴 제품, 예컨대 이른바 조질 스트립(rough strip) 또는 조질 스트랜드(rough strand)일 수 있다. 종종 압연 스톡은, 조압연 스탠드(roughing stand) 또는 조압연 스탠드 군(group)에서 생산된 이미 예비 압연된 제품이다.
본 발명에 따르면, 압연 스톡은, 불활성 또는 환원성 보호 가스 분위기(이것으로 강제하는 것은 아니지만)를 가질 수 있는 제 1 유도로에서 T1 ＞ 1000℃, 바람직하게는 T1 ＞ 1050℃의 온도로 예열되며, 예열된 압연 스톡이 T1 ＞ 1000℃의 표면 온도로 하류의 스케일 제거 장치에 진입하며, 이에 의해 압연 스톡의 철저한(thorough) 스케일 제거를 보장한다. 예열된 압연 스톡이 1050℃ 초과의 온도를 갖는다면, 압연 스톡은 훨씬 더 완전하게 스케일 제거될 수 있는데, 이는 스케일이 펄스식 워터 제트들의 모멘텀에 추가하여 열 쇼크를 받게 되기 때문이다. 통상적으로 각각의 경우에 압연 스톡의 폭 치수에 걸쳐 상부 및 저부측 상에 분포되는 복수 개의 별개의 스케일 제거 유닛들(예컨대, 단일 노즐들 또는 노즐 로터들)로 구성되는 스케일 제거 장치에 의한 스케일 제거는, 압연 스톡이 매우 얇은 스케일 막(film)을 갖는 제 2 유도로에 진입하며, 제 2 유도로에서의 압연 스톡의 온도는, 압연 스톡의 이른바 큐리에 온도(TCurie)(철 또는 강인 경우에 대략 770℃) 보다 항상 더 높은 것을 보장한다. TCurie를 초과하면, 압연 스톡은, 그의 강자성(ferromagnetic) 또는 강유전성(ferroelectric) 특성들을 손실하며, 이에 의해 가열 프로세스 중 압연 스톡의 일정한 투자율(permeability)을 보장한다. 이는, 특히, 고성능 유도로들의 전력 전자 장치(power electronic)들이 그의 상자성 고온 형태로 강자성 압연 스톡의 상전이 보다 낮은 곳에서 또는 상전이 중 파괴될 수 있는 반면, 본 발명에 따른 방법의 경우에 이는 신뢰가능하게 방지되는 것이 증명되고 있다. 주로 불활성 또는 주로 환원성 보호 가스 분위기를 갖는 제 2 유도로에서 가열되는 스케일 제거 압연 스톡의 결과로서, 압연 스톡은 프로세스에서 실질적으로 추가의 스케일 층을 생산하지 않고 압연 온도(T3)에 이르게 된다. 마지막으로, 가열 및 스케일 제거된 압연 스톡이 압연 밀(rolling mill)에서 열간 압연되고, 이 압연 스톡은 1050℃ 내지 1220℃의 온도에서 (전형적으로 멀티 스탠드) 압연 밀에 진입한다. 단지 한번(once-only)의 스케일 제거로 인하여, 그 결과로, 본 발명에 따른 방법은, 높은 에너지 효율도를 특징으로 하며, 예컨대, QSP 플랜트에서, 터널로(tunnel furnace)에서 취해진 열이 유지되어, 압연 스톡이 단지 소량의 추가의 예열 또는 가열만을 요구하는데, 이는 무엇보다, 압연 스톡이 단지 한번 스케일 제거되기 때문에, 제 2 유도로가 주로 불활성 또는 주로 환원성 보호 가스 분위기에 의해 작동되기 때문이다.
압연 스톡의 2단 가열, 즉, 제 1 유도로에서의 예열 및 제 2 유도로에서의 가열은, 2 개의 상이한 프로세스 파라미터들이 서로 독립적으로 최적으로 설정될 수 있다는 중요한 이점을 갖는다. 첫 번째로, 강 품질 의존성 스케일 제거 온도의 최적의 세팅이 가능하며; 두 번째로, 열간 압연이 최적의 온도, 특히 이른바 마무리(final) 압연 온도, 즉, 마지막 압연 패스 중의 온도로 실행되며, 이 온도는 압연 패스들의 수, 처리량(throughput) 및 전체 두께 압하(overall reduction in thickness)에 의존한다.
특히 에너지 효율적인 실시예에서, 예열된 압연 스톡은, 회전식 스케일 제거 장치의 로터로부터 각각 발생되는 복수 개의 회전하는 워터 제트들에 의해 스케일 제거된다. 이러한 배열에 의해, 열간 스트립의 표면에 대항하여 경사지게 지향되는 회전식 디스케일러의 복수 개의 회전하는 워터 제트들에 의해 스케일이 압연 스톡으로부터 제거되며, 디스케일러 내의 물은 예컨대, 200 bar 내지 420 bar의 압력을 갖는다.
에너지의 관점에서, 한편으로, 압연 스톡이 스케일 제거의 결과로서 단지 조금 냉각되고, 또한 다른 한편으로 제 2 유도로에서의 주로 불활성 또는 주로 환원 보호 가스 분위기에서 제한된 정도로만 가열되도록, 스케일 제거된 압연 스톡이 제 2 유도로에 900℃ 초과의 온도로 진입한다면 특히 유리하다. 이러한 실시예는 특히 높은 에너지 효율을 특징으로 한다.
일관적으로 높은 스케일 제거 효과뿐만 아니라 높은 수준의 에너지 효율을 위해서, 유리하게는, 예열된 압연 스톡의 온도(T1)는, 스케일 제거 단계 이전에 온도 측정 도구에 의해 측정되며 제어기에 공급되고; 또한 유리하게는, 제어 법칙의 도움과 기준 온도(T1 Ref)를 고려하여, 제어기는 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 여기서 제 1 유도로의 적어도 하나의 인덕터는 예열된 압연 스톡의 온도(T1)가 기준 온도(T1 Ref)에 가능한 근접하게 대응하도록 구동된다. 이 경우에, 온도 측정 도구가 예컨대, 고온계(pyrometer) 또는 열 카메라로서 구체화될 수 있으며, 이에 의해 압연 스톡의 온도의 비접촉식 측정이 가능하다.
추가의 유리한 실시예에 따르면, 예열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T1 )은 스케일 제거 단계 이전에 온도 프로파일 측정 도구에 의해 측정되며 제어기에 공급되고; 제어 법칙의 도움과 기준 온도 프로파일(T1 Ref )를 고려하여, 제어기는 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 1 유도로의 적어도 하나의 인덕터는 예열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T1 )이 기준 온도 프로파일(T1 Ref )에 가능한 근접하게 대응하도록 구동된다. 이 경우에, 온도 프로파일은 이산된(discrete) 온도들의 벡터일 수 있으며, 이러한 이유를 위해서, 온도 프로파일은 볼드체로 인쇄되어 도시되고 있다. 압연 스톡에서의 특히 균일한 온도 분포 및 이에 따라 압연 스톡 스케일 제거시 일관되게 높은 성능 수준이 본 실시예에 의해 성취될 수 있다. 온도 프로파일 측정 도구는, 이 경우에 복수 개의 고정(stationary) 온도 측정 도구들로부터, 또는 예컨대, 압연 스톡의 이송(conveyance) 방향에 횡 방향으로 횡단하는 하나의 온도 측정 도구로부터 형성될 수 있는데; 열 카메라들이 또한 이러한 목적에 이상적으로 적합하다.
또한, 유리하게는, 열간 압연 단계 이전에 온도 측정 도구에 의해 가열 및 스케일 제거된 압연 스톡의 온도(T3)를 측정하여 이를 제어기에 공급하고, 그리고, 제어 법칙의 도움과 기준 온도(T3 Ref)를 고려하여, 제어기는 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 2 유도로의 적어도 하나의 인덕터는 가열된 압연 스톡의 온도(T3)가 기준 온도(T3 Ref)에 가능한 근접하게 대응하도록 구동된다. 이 경우에, 기준 압연 온도는 상이한 스트립 속도들에서조차 또는 상이한 작동 조건들 하에서 고정밀도로 신뢰가능하게 얻어진다.
가열 및 스케일 제거된 압연 스톡의 온도뿐만 아니라 (연속적인 또는 이산된) 온도 프로파일(T 3 )이 열간 압연 단계 이전에 측정되어 제어기에 공급된다면 추가의 개선이 가능하다. 제어 법칙의 도움과 기준 온도 프로파일(T 3 Ref )을 고려하여, 제어기는 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 2 유도로의 적어도 하나의 인덕터는 가열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T 3 )이 기준 온도 프로파일(T 3 Ref )에 가능한 근접하게 대응하도록 구동된다.
P, PI, PID 또는 고품질 제어기들이, 예컨대 상기 인용된 제어 프로세스들 전부에 대해 적합하다. 당업자에게 다른 제어 법칙들(예컨대, 상태 관측기(state observer)에 적합한 상태 제어기)이 또한 적용될 수 있음이 널리 공지되어 있다.
스케일 형성을 방지하기 위해서, 주로 불활성 보호 가스 분위기의 산소 함량이 10 체적 % 미만, 바람직하게는 2 체적 % 미만으로 유지된다면, 유리하다. 통상적으로, 수소, 질소, 아르곤 또는 이들 가스들의 다른 혼합물들이 보호 가스로서 사용된다.
주로 환원성 보호 가스 분위기에서, 수소 함량이 1 체적 % 내지 5 체적 %, 바람직하게는 3 체적 % 내지 4.5 체적 %에서 유지된다면, 유리하다. 바람직한 변형예에서, 불활성화 매체는 95 체적 % 내지 99 체적 %의 N2 함량을 가지며, 불활성화 매체는 노 챔버에 공급된다.
상기 목적은, 제 9 항에 청구된 바와 같은 장치에 의해 추가로 성취되며,
상기 장치는,
압연 스톡을 T1 ≥ 1000℃, 바람직하게는 T1 ≥ 1050℃의 온도로 예열하기 위한 제 1 유도로; 후속하여,
- 복수 개의 워터 제트들에 의해 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하기 위한 스케일 제거 장치; 직후에,
- 스케일 제거된 압연 스톡을 1220℃ ≥T3 ≥ 1050℃의 온도로 가열하기 위해 불활성 또는 환원성 보호 가스 분위기를 갖는 제 2 유도로; 직후에,
- 상기 가열된 압연 스톡을 열간 압연하기 위해 적어도 3 개의 스탠드들을 갖는 압연 밀을 포함한다.
본 발명에 따른 장치는, 짧은 전체 설비 길이 및 낮은 투자비들을 특징으로 한다. 이러한, 즉 방법의 높은 에너지 효율과 조합된다는 것은, 열간 압연 스톡의 제품 고품질과 함께 강의 미터 톤(metric tonne)당 낮은 전체 비용들이 성취될 수 있음을 의미한다.
스케일 제거 장치가 압연 스톡의 상부 및 저부측 상에서 각각의 경우에 적어도 하나의 회전식 스케일 제거 장치를 포함한다면, 유리하다.
게다가, 압연 스톡의 온도 또는 온도 프로파일을 측정하는 목적을 위해서 제어기에 연결되는 측정 도구가 제 1 유도로와 스케일 제거 장치 사이에 배열되고, 제어기가 제 1 유도로의 적어도 하나의 인덕터에 연결된다면, 유리하다.
또한, 압연 스톡의 온도 또는 온도 프로파일을 측정하는 목적을 위해서 제어기에 연결되는 측정 도구가 제 2 유도로와 열간 압연 밀 사이에 배열되고, 제어기가 제 2 유도로의 적어도 하나의 인덕터에 연결된다면, 유리하다
제 1 유도로 다음에 예열된 압연 스톡의 냉각을 최소화하기 위해서, 제 1 유도로의 출구 개구와 스케일 제거 장치 사이의 거리가 최대 7 m, 바람직하게는 최대 4 m이라면, 유익하다.
제 2 유도로의 출구 개구와 열간 압연 밀의 제 1 압연 스탠드의 롤 갭 사이의 거리가 최대 7 m, 바람직하게는 최대 4 m인 것이 더 호의적이다.
마지막 두 개의 실시예들에 대한 대안으로서, 또는 이들 실시예에 추가 가능한 경우일 수 있는 것과 같이, 열적 후드(thermal hood)에 의한 온도 손실에 대항하여, 제 1 유도로와 디스케일러 사이뿐만 아니라 제 2 유도로와 열간 압연 밀 사이에서 압연 스톡을 보호하는 것이 유리하다.
플랜트의 조업 비용들을 최소로 유지하기 위해서, 그리고 유도로의 불활성화 매체에 대한 비용들이 생산된 강의 미터 톤당 조업 비용들의 상당 부분을 차지하고 있기 때문에, 제 1 유도로가 공기 분위기를 갖는다면, 유리하다. 이는, 제 2 유도로를 위해서 단지 불활성화 매체가 제공되어야 함을 의미한다.
강 스트립 생산을 위한 조합식 주조/압연 플랜트, 예컨대 ESP 플랜트의 경우에서, 본 발명에 따른 장치를 조압연 트레인(roughing train)과 최종 압연 트레인(finishing train) 사이에 배열하거나, 또는 조합식 ISP 주조/압연 플랜트에서 가열 가능한 코일박스와 최종 압연 트레인 사이에 배열하는 것이 특히 유리하다.
본 발명의 추가의 이점들 및 특징들은, 첨부의 개략적인 도면들을 참조로 하여 비제한적인 예시적 실시예들의 하기 설명으로부터 알려질 것이다.
도 1은 압연 스톡 제조용 장치를 갖는 열간 스트립의 완전 연속 생산을 위한 조합식 ESP 주조/압연 플랜트를 도시한다.
도 2는 도 1에 관한 본 발명의 온도 곡선 및 종래 기술에 따른 2 개의 개략적 온도 곡선들을 도시한다.
도 3은 본 발명의 제어 계획을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치를 갖는 열간 스트립 생산을 위한 조합식 ISP 주조/압연 플랜트의 상세를 도시한다.
도 5는 압연 스톡 제조용 장치를 갖는 박슬래브(thin slab)들을 열간 압연하기 위한 열간 압연 트레인(hot rolling train)을 도시한다.
도 6은 압연 스톡 제조용 장치를 갖는 열간 압연 슬래브들을 위한 종래의 열간 압연 트레인을 도시한다.
도 1은 2200 mm의 폭을 갖는 스트립 강을 생산하기 위한 조합식 주조/압연 플랜트를 개략적인 표시로 도시한다. 이 플랜트는,
- 박슬래브(2)들을 주조하기 위한 연속 주조기(1), 여기서, 부분적으로 고화된 스트랜드가 80 mm의 두께를 갖고 몰드를 나감;
- 70 mm의 두께로 스트랜드 가이드에서 박슬래브의 리퀴드 코어 압하(liquid core reduction (LCR)) 또는 소프트 코어 압하(soft core reduction (SCR))를 위한 스트랜드 가이드(보다 상세히 도시되지 않음);
- 연속 주조기(1)의 수평 런아웃(runout) 영역과 조압연 트레인(roughing train)(3) 사이에 비상 절단기(도시 생략);
- 13 mm의 두께를 갖는 조질(rough) 스트립(5)으로 박슬래브의 3단 압하를 위한 3 개의 스탠드(4a, 4b, 4c)들을 포함하는 조압연 트레인(3)을 포함하며, 조질 스트립은 880℃의 온도로 조압연 트레인을 나가며; 후속하여
- 대기 분위기에서 조질 스트립을 예열하기 위한 제 1 유도로(induction furnace)(6)를 포함하며, 예열된 조질 스트립은 T1 = 1080℃의 온도로 하류 스케일 제거(descaling) 장치(7)에 진입하며;
- 각각의 경우에 조질 스트립의 상부 및 저부측 상에서 복수 개의 로터 디스케일러들로 구성되는 스케일 제거 장치(7)를 포함하며, 여기서, 각각의 디스케일러는 8 개의 별개의 노즐들을 가지며, 디스케일러로부터 배출된 워터 제트들이 압연 스톡의 표면을 비스듬하게 가격한다. 스케일 제거의 결과로서, 압연 스톡이 T2 = 1010℃의 온도로 냉각된다.　
- 스케일 제거 장치(7) 직후에, 압연 스톡은 94 체적% N2, 5 체적 % 02, 및 1 체적 %의 다른 가스들(Ar, Xe, Kr, CO, CO2, H2)로 구성된 불활성 분위기에서 제 2 유도로(8)에 의해 가열되며, 그 결과, 제 2 유도로(8)를 나가자마자, 압연 스톡은 1160℃의 횡단면 평균 온도를 갖는다.
- 마지막으로, 스케일 제거되고 가열된 압연 스톡은, 4 스탠드 마무리 압연 트레인(9)에서 4 개의 압하 단계들을 통해 4 mm의 두께를 갖는 최종 스트립(11)으로 열간 압연된다. 예시의 명확화의 이유들을 위해, 최종 스트립의 냉각, 길이 절단 및 코일링은 도시되지 않는다.
도 2는 종래 기술에 따른 2 개의 실시예들과 비교하여 도 1에 따른 방법 중 발생하는 온도들을 도시한다. 본 발명의 방법에 따른 온도들의 곡선은, 실선으로서 도시되지만, 종래 기술의 제 1 실시예에 따른 온도들의 곡선은 파선으로서 도시된다. 상기 종래 기술에 따른 제 1 실시예는, 제 1 유도로(6)에 의한 조질 스트립의 예열이 발생하지 않는 차이점에도 불구하고, 도 1과 유사한 플랜트를 나타낸다(예컨대, EP 1 951 451 B1 참조). 압연 스톡이 스케일 제거 장치(7)에 진입할 때, 압연 스톡은 이제 단지 830℃의 온도를 가지는 것이 도 2에 따른 다이어그램으로부터 자명하며, 이는 압연 스톡의 철저한 스케일 제거가 강의 모든 품질들을 위해서 더 이상 가능하지 않다는 것을 의미한다. 게다가, 종래 기술에 따르면, 압연 스톡은 스케일 제거의 결과로서 760℃의 온도로 냉각되어, 압연 스톡의 강자성(ferromagnetic)으로부터 상자성(paramagnetic) 범위로의 상전이(phase transition)가 제 2 유도로(8)에서 발생한다. 이에 반해, 제 1 유도로(6)에서 1080℃의 온도로의 압연 스톡의 예열은, 압연 스톡이 1000℃ 초과의 온도로 스케일 제거 장치에 진입하고; 스케일 제거가 후속되며, 압연 스톡은 여전히 1010℃의 온도를 가져, 강력한 제 2 유도로(8)가 압연 스톡의 상자성 범위에서 항상 작동되는 것을 보장한다. 인덕터들의 신뢰성 및 사용 수명에 결과적으로 긍정적인 효과와 함께, 인덕터(inductor)들에 대한 손상이 그 결과로서, 신뢰가능하게 방지된다.
도 2는 또한 종래 기술로서 점선(dotted) 온도 곡선을 갖는 종래 방법의 제 2 접근을 도시한다. 이러한 종래 기술의 실시예는, 압연 스톡이 유도로에 의해 단지 한번 가열된다는 차이점에도 불구하고, 도 1과 유사한 플랜트를 나타낸다. 도 2에 따른 다이어그램으로부터, 압연 스톡이 스케일 제거 장치(7)에 진입할 때, 압연 스톡이 1180℃의 온도를 갖는 것이 명확하다. 마무리 압연 트레인 내로의 압연 스톡의 진입시까지 압연 스톡의 후속의 철저한 스케일 제거(subsequent thorough descaling)는, 압연 스톡 전체가 130 K까지 냉각되는 것을 유도한다. 스케일 제거의 결과로서, 압연 스톡은 따라서 제 1 압연 스탠드 내로 공급될 때까지 1050℃의 온도로 냉각된다. 따라서, 스케일 제거로 인한 전체 에너지 손실은, 본 발명에 따른 방법의 경우에 비해서 상당히 더 높다(거의 2 배 높음).
도 3은 압연 스톡 제조용 장치를 도시하며, 여기서, 도 1 이외에, 온도 측정 도구(13)가 제 1 유도로(6)와 스케일 제거 장치(7) 사이에 배열되고, 온도 프로파일 측정 도구(14)가 제 2 유도로(8)와 열간 압연 밀(hot rolling mill)(9) 사이에 배열된다. 측정 도구(13, 14)들 양자 모두는 각각의 경우에 제 1 및 제 2 유도로의 인덕터들을 구동하는 제어기(12)에 연결된다. 이에 따라, 제어기(12)는 스케일 제거 이전에, 예열된 압연 스톡의 온도가 제 1 기준 온도(T1_Ref)(일반적으로, 1000℃ 초과)에 해당하고, 열간 압연 이전에, 예열된 압연 스톡의 온도가 제 2 기준 온도(T2_Ref)(일반적으로, 1050℃ 내지 1250℃)에 해당하는 것을 보장한다. 특히, 본 실시예의 유리한 양태는, 단지 제 1 유도로(6)만이 압연 스톡을 철저히 스케일 제거하는 동안 요구되는 추가 에너지를 전달하고, 압연 스톡이 TCurie(강에 대해, 대략 770℃)를 초과하는 온도로 제 2 유도로(8) 내로 공급되는 것이다. 이에 따라, 연속 주조기에 또는 조질 스트립(5)에 고속으로 에너지가 거의 도입되지 않으며; 그러나, 주조 또는 조압연 프로세스의 속도가 저하된다면, 이에 따라 조질 스트립(5)은 더 강하게 예열되어야 한다.
명백히 도시되지 않았을지라도, 추가의 온도 측정 도구가 스케일 제거 장치(7)와 제 2 유도로(8) 사이에 배열되는 변형예가 또한 상정가능하다. 이 경우에, 따라서, 제 2 유도로 내로의 진입 온도를 목표로 하는 방식으로 온도 조절하는 것이 가능하다.
도 4는 ISP 플랜트에서 압연 스톡의 제조를 도시한다. 이 경우에, 열간 스트립은 가열가능한 코일박스(15)(이른바, 크레모나 박스(Cremona box))에 의해 가열되어 고온으로 유지되고, 다운코일링(downcoiling) 이후에, 제 1 유도로(6)에 공급된다. 다음으로, 열간 스트립이 스케일 제거 장치(7)에서 스케일 제거되며, 제 2 유도로(8)에서 압연 온도로 가열된다.
도 5는 불연속 압연 밀(rolling mill)에서의 압연 스톡의 제조를 도시한다. 이러한 변형예에서, 냉간 슬래브(16)들이 먼저 롤러 하스로(roller hearth furnace)(17)에 의해 가열되고, 이 경우에, 또한 슬래브들을 상류 멀티 스트랜드 연속 주조기 또는 복수 개의 싱글 스트랜드 연속 주조기들(예컨대, 하나의 투(two) 스트랜드 또는 두 개의 싱글 스트랜드 연속 주조기들)로부터 롤러 하스로(17) 내로 도입하고 거기서 이들 슬래브들을 가열하는 것이 가능하다. 슬래브(16)들은 이어서 먼저 제 1 유도로(6) 내로 구동가능한 롤러들에 의해 도입되며, 거기서 예열되고, 이후 스케일 제거 장치(7)에서 스케일 제거되며, 제 2 유도로(8)에서 압연 온도로 가열되고, 마지막으로 열간 압연 밀(9)에서 최종 스트립으로 열간 압연된다.
종래의 열간 압연에 대한 본 발명의 방법 또는 장치의 사용이 도 6에 예시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 240 mm의 두께를 갖는 슬래브(16)는, 프로세스에서, 1차 스케일 제거 장치(19)에 의해 가열되어 5 개 또는 7 개의 패스들에서 리버싱 스탠드(20)에 리버싱 방식으로 조압연된 직후 스케일 제거되기 이전에 푸셔 하스로(18)에서 1000℃의 온도가 된다. 조압연의 결과로서 생산된 25 mm 내지 50 mm, 바람직하게는 30 mm 내지 45 mm의 두께를 갖는 중간 스트립(22)은 850℃ 내지 950℃의 진입 온도로 제 1 유도로(6)에 진입하기 이전에 크롭 절단기(crop shear)(21)에 의해 크롭된다. 압연 스톡은, 1000℃ 내지 1050℃의 온도로 제 1 유도로(6)에서 예열되고, 후속하여 스케일 제거 장치(7)에 의해 스케일 제거되어 950℃ 내지 1010℃의 온도로 프로세스에서 냉각된다. 예열 및 스케일 제거된 압연 스톡이 제 2 유도로(8)에 진입한 직후, 제 2 유도로에서 1050℃ 내지 1150℃의 온도로 가열된다. 이후, 압연 스톡은 코일들로 감겨지기(spooled) 전에 최종 압연 트레인(9)에서 열간 압연된다. 본 발명에 따른 방법의 유리한 양태는, 푸셔 하스로(18)가 (종래 기술에 따른 대략 1200℃에 비해) 1000℃의 훨씬 더 낮은 온도로 슬래브를 가열하는 것이 요구된다는 것이며, 이는 복사 손실들(온도의 4승(fourth power)에 비례함)이 극적으로 감소되어 그 결과 전체 프로세스가 보다 에너지 효율적으로 실행될 수 있음을 의미한다.
1 : 연속 주조기
2 : 박슬래브(thin slab)
3 : 조압연 트레인(roughing train)
4a 내지 4c : 조압연 트레인 스탠드(roughing train stand)
5 : 조질 스트립(rough strip)
6 : 제 1 유도로(induction furnace)
7 : 스케일 제거(descaling) 장치
8 : 제 2 유도로
9 : 열간 압연 트레인(hot rolling train)
10a 내지 10d : 열간 압연 트레인 스탠드(hot rolling train stand)
11 : 최종 스트립(finished strip)
12 : 제어기
13 : 온도 측정 도구(temperature measuring instrument)
14 : 온도 프로파일 측정 도구
15 : 가열 가능 코일박스
16 : 슬래브(slab)
17 : 롤러 하스로(roller hearth furnace)
18 : 푸셔 하스로(pusher hearth furnace)
19 : 1차 스케일 제거 장치(primary descaling device)
20 : 리버싱 스탠드(reversing stand)
21 : 크롭 절단기(crop shear)
22 : 중간 스트립(intermediate strip)
S : 플랜트 길이
T : 압연 스톡의 온도

Claims (17)

  1. 열간 압연 이전에 강 압연 스톡(5, 16, 22)을 제조하는 방법에 있어서,
    - 예열된 압연 스톡이 T1 ≥ 1000℃의 표면 온도로 하류 스케일 제거 장치(7)에 진입하도록 공기 분위기를 갖는 제 1 유도로(6)에서 압연 스톡(5, 16, 22)을 예열하는 단계; 후속하여,
    - 상기 스케일 제거 장치(7)에서 복수 개의 워터 제트들에 의해 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하는 단계; 직후에,
    - 상기 스케일 제거된 압연 스톡을 제 2 유도로(8)에서 가열하는 단계로서, 스케일 제거된 압연 스톡은 T2　≥　TCurie의 압연 스톡 온도로 제 2 유도로(8)에 진입하며, 스케일 제거된 압연 스톡은 불활성 또는 환원성 보호 가스 분위기에서 제 2 유도로(8)에서 가열되는, 가열 단계; 직후에,
    - 압연 밀(rolling mill)(9)에서 가열된 압연 스톡을 적어도 3 개의 압연 패스(10a 내지 10d)들에서 열간 압연하는 단계로서, 가열된 압연 스톡은 1220℃ ≥T3 ≥ 1050℃의 온도로 압연 밀(9)에 진입하는, 열간 압연 단계를 포함하고,
    조압연 트레인(roughing train) 및 최종 압연 트레인(finishing train)을 포함하는 강 스트립 생산을 위한 조합식 주조/압연 플랜트에서, 상기 최종 압연 트레인은 상기 압연 밀이고, 상기 방법은 상기 조압연 트레인에서 수행되는 조압연 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 예열된 압연 스톡은, 회전식 스케일 제거 장치(7)의 로터로부터 각각 발생된 복수 개의 회전하는 워터 제트들에 의해 스케일 제거되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 예열된 압연 스톡의 온도(T1)는, 스케일 제거 단계 이전에 온도 측정 도구(13)에 의해 측정되어 제어기(12)에 공급되고;
    제어 법칙(control law)의 도움과 기준 온도(T1 _ Ref)를 고려하여, 상기 제어기(12)는 제어 변수(control variable)를 판정하고 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 1 유도로(6)의 적어도 하나의 인덕터는 예열된 압연 스톡의 온도(T1)가 기준 온도(T1 _ Ref)에 가능한 근접하게 대응하도록 구동되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 예열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T 1 )은 스케일 제거 단계 이전에 온도 프로파일 측정 도구(14)에 의해 측정되어 제어기(12)에 공급되고;
    제어 법칙의 도움과 기준 온도 프로파일(T 1 Ref )를 고려하여, 제어기(12)는 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 1 유도로(6)의 적어도 하나의 인덕터는 예열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T 1 )이 기준 온도 프로파일(T 1 Ref )에 가능한 근접하게 대응하도록 구동되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열된 압연 스톡의 온도(T3)는, 열간 압연 단계 이전에 온도 측정 도구(13)에 의해 측정되어 제어기(12)에 공급되고;
    제어 법칙의 도움과 기준 온도(T3 Ref)를 고려하여, 제어기(12)가 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 2 유도로(8)의 적어도 하나의 인덕터는 가열된 압연 스톡의 온도(T3)가 기준 온도(T3 Ref)에 가능한 근접하게 대응하도록 구동되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T 3 )은 열간 압연 단계 이전에 온도 프로파일 측정 도구(14)에 의해 측정되어 제어기(12)에 공급되고;
    제어 법칙의 도움과 기준 온도 프로파일(T 3 Ref )을 고려하여, 상기 제어기(12)는 제어 변수를 판정하여 이 제어 변수를 제어 요소에 공급하며, 제 2 유도로(8)의 적어도 하나의 인덕터는 가열된 압연 스톡의 온도 프로파일(T 3 )이 기준 온도 프로파일(T 3 Ref )에 가능한 근접하게 대응하도록 구동되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    불활성 보호 가스 분위기 중의 산소 함량은 10 체적 % 미만으로 유지되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    환원성 보호 가스 분위기 중의 수소 함량은 1 체적 % 내지 5 체적 %에서 유지되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 방법.
  9. 열간 압연 이전에 강 압연 스톡(5, 16, 22)을 제조하는 장치에 있어서,
    공기 분위기를 가지며 상기 압연 스톡(5, 16, 22)을 T1 ≥ 1000℃의 온도로 예열하기 위한 제 1 유도로(6); 후속하여,
    - 복수 개의 워터 제트들에 의해 예열된 압연 스톡을 스케일 제거하기 위한 스케일 제거 장치(7); 직후에,
    - 스케일 제거된 압연 스톡을 1220℃ ≥T3 ≥ 1050℃의 온도로 가열하기 위해 불활성 또는 환원성 보호 가스 분위기를 갖는 제 2 유도로(8); 직후에,
    - 상기 가열된 압연 스톡을 열간 압연하기 위해 적어도 3 개의 스탠드(10a 내지 10d)들을 갖는 압연 밀(9)을 포함하고,
    조압연 트레인 및 최종 압연 트레인을 포함하는 강 스트립 생산을 위한 조합식 주조/압연 플랜트에서, 상기 최종 압연 트레인은 상기 압연 밀이고, 상기 장치는 조압연 트레인 이후에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스케일 제거 장치(7)는 압연 스톡의 상부 및 저부측 상에서 각각의 경우에 적어도 하나의 회전식 스케일 제거 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    제어기(12)에 연결되는 측정 도구(13, 14)는, 상기 압연 스톡(5, 16, 22)의 온도 또는 온도 프로파일을 측정하는 목적을 위해서 제 1 유도로(6)와 스케일 제거 장치(7) 사이에 배열되며,
    상기 제어기(12)는 제 1 유도로(6)의 적어도 하나의 인덕터에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    제어기(12)에 연결되는 측정 도구(13, 14)는, 상기 압연 스톡의 온도 또는 온도 프로파일을 측정하는 목적을 위해서 제 2 유도로(8)와 압연 밀(9) 사이에 배열되며,
    상기 제어기(12)는 제 2 유도로(8)의 적어도 하나의 인덕터에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 유도로(6)의 출구 개구와 스케일 제거 장치(7) 사이의 거리는 최대 7 m인 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 유도로(8)의 출구 개구와 압연 밀(9)의 제 1 압연 스탠드(10a)의 롤 갭 사이의 거리는 최대 7 m인 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  15. 삭제
  16. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조합식 주조/압연 플랜트는 가열 가능한 코일박스를 더 포함하는 조합식 ISP 주조/압연 플랜트이고, 상기 가열 가능한 코일박스는 상기 조압연 트레인 및 상기 제 1 유도로(6) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    열간 압연 이전에 강 압연 스톡을 제조하는 장치.
  17. 삭제
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