KR102508842B1 - 평평한 금속 제품의 냉각 제어 방법 - Google Patents

평평한 금속 제품의 냉각 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102508842B1
KR102508842B1 KR1020217000581A KR20217000581A KR102508842B1 KR 102508842 B1 KR102508842 B1 KR 102508842B1 KR 1020217000581 A KR1020217000581 A KR 1020217000581A KR 20217000581 A KR20217000581 A KR 20217000581A KR 102508842 B1 KR102508842 B1 KR 102508842B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal product
cooling
solid particles
flat metal
product
Prior art date
Application number
KR1020217000581A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210018930A (ko
Inventor
아크샤이 반살
벤자맹 부아지에르
제라르 그리페
Original Assignee
아르셀러미탈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아르셀러미탈 filed Critical 아르셀러미탈
Publication of KR20210018930A publication Critical patent/KR20210018930A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102508842B1 publication Critical patent/KR102508842B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1241Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling by transporting the cast stock through a liquid medium bath or a fluidized bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D30/00Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 넓은 면 및 400 ℃ 이상의 온도를 갖는 평평한 금속 제품의 냉각 방법에 관한 것으로, 상기 금속 제품은 고체 입자들의 유동 층과 접촉하여 놓이고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 갖고, 상기 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 포획된 열을 전달 매체에 전달하고, - 상기 금속 제품은 상기 금속 제품의 넓은 면이 상기 고체 입자들의 상기 순환 방향 (D) 과 평행하도록 상기 고체 입자들과 접촉하여 놓이고, - 상기 금속 제품의 제품 파라미터들을 고려하여, 상기 금속 제품의 열적 냉각 경로가 규정되고, - 버블링 체제에서 상기 고체 입자들을 유동화하기 위해 기체가 주입되고, 상기 기체의 주입 유량은 상기 금속 제품의 규정된 냉각 경로와 합치되도록 제어된다.

Description

평평한 금속 제품의 냉각 제어 방법
본 발명은 평평한 금속 제품의 냉각을 제어하는 방법에 관한 것이다.
강 생산에서, 보다 일반적으로는 금속 생산에서, 고온 금속 제품이 제조되고 냉각되어야 하는 여러 플랜트가 있다. 이러한 제품의 냉각 속도는 원하는 미세조직 및 관련 특성을 얻기 위해 매우 중요하다. 부적절한 냉각 속도로 인해 제품이 파손되거나 품질이 떨어지고 제품이 폐기될 수 있는 고합금강 등급의 경우 더욱 그렇다. 이는 특히 주조 스트랜드의 출구의 슬래브 또는 롤링 밀의 출구의 플레이트에 대해 발생할 수 있다.
따라서 금속 제품의 냉각 속도를 제어할 수 있는 방법이 필요하다.
문헌 US 3,957,111 은 복사에 의해 슬래브들로부터 방출된 열을 받는 냉각 벽들을 갖는 챔버에 슬래브를 넣는 냉각 방법을 설명한다. 물은 냉각 벽들 내의 통로 내에서 압력하에 흐르고 냉각 벽들로부터 열을 제거한다. 수온 제어를 통해 슬래브 냉각 속도를 제어할 수 있다. 증기와 같은 기체는 슬래브의 냉각 속도를 더욱 제어하기 위해 슬래브와 냉각 벽 사이의 공간을 채운다. 이 방법에서는 기체 유량과 물 유량을 모두 고려해야 하기 때문에 제어가 어렵다. 또한 필요한 장비가 무겁고 냉각 시간이 길다.
문헌 EP 0 960 670 은 슬래브에 물을 분사하기 위해 노즐들이 추가로 장착된 물 용기에 슬래브를 담그는 냉각 방법을 설명한다. 노즐들과 슬래브 사이의 거리는 특히 냉각 속도를 제어하기 위해 조정될 수 있다. 이 방법은 효율성을 보장하기 위해서는 용기가 정기적으로 보충되어야 하므로 많은 물을 필요로 한다.
이러한 단점을 극복하는 평평한 금속 제품의 냉각 속도를 제어할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명에 따른 방법은 금속 제품의 품질에 해로운 영향을 끼치지 않고서 평평한 금속 제품의 냉각 속도를 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 금속 제품에 해로운 화학적 영향을 주지 않으며 표면 결함을 일으킬 수 있는 표면상에서의 어떠한 물리적인 영향을 주지 않는다.
이 과제는 본 발명에 따른 방법에 의해 해결되고, 이 방법에서는 넓은 면 및 400 ℃ 이상의 온도를 갖는 금속 제품이 고체 입자들의 유동 층 (fluidised bed) 과 접촉하여 놓이고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 갖고, 상기 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 포획된 열을 전달 매체에 전달하고,
- 상기 금속 제품은 상기 금속 제품의 넓은 면이 상기 고체 입자들의 상기 순환 방향 (D) 과 평행하도록 상기 고체 입자들과 접촉하여 놓이고,
- 상기 금속 제품의 제품 파라미터들을 고려하여, 상기 금속 제품의 열적 냉각 경로가 규정되고,
- 버블링 체제 (regime) 에서 상기 고체 입자들을 유동화하기 위해 기체가 주입되고, 상기 기체의 주입 유량은 상기 금속 제품의 규정된 냉각 경로와 합치되도록 제어된다.
본 발명의 방법은 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합들에 따라 고려되는 다음의 선택적 특징들을 포함할 수 있다:
- 상기 규정된 냉각 경로는 상이한 부분들로 구성되고, 각 부분은 주어진 냉각 속도를 갖고, 상기 전달 매체의 유량은 상기 부분의 상기 주어진 냉각 속도에 도달하도록 조정된다;
- 상기 전달 매체가 물이다;
- 상기 전달 매체가 용융 염이다;
- 상기 전달 매체가 나노입자들을 함유한다;
- 상기 물은 증기를 생성하는데 사용된다;
- 상기 방법은 증기 네트워크를 갖는 플랜트 내에서 수행되고, 생성된 증기는 상기 증기 네트워크에 주입된다;
- 상기 금속 제품이 슬래브 또는 플레이트이다;
- 상기 금속 제품이 강 제품이다;
- 상기 고체 입자들이 500 내지 2000 J/kg/K 의 열 용량을 갖는다;
- 상기 유동 층에서의 상기 고체 입자들의 밀도가 1400 내지 4000 kg/m3 이다;
- 상기 고체 입자들이 알루미나, SiC 또는 강 슬래그로 제조된다;
- 상기 고체 입자들이 30 내지 300 ㎛ 의 평균 크기를 갖는다;
- 상기 기체가 5 내지 30 cm/s 의 속도로 주입된다;
- 상기 기체가 공기이다;
- 상기 금속 제품은 슬래브이고, 상기 슬래브는 그 가장자리가 바닥과 평행하도록 상기 유동 층 내에서 지지체 상에 배치된다;
- 상기 금속 제품은 그 표면에 스케일 입자들을 포함하고, 상기 스케일 입자들은 상기 고체 입자들에 의해 제거되고, 제거된 스케일 입자들은 상기 유동 층으로부터 규칙적으로 추출된다;
- 상기 금속 제품이 60 분 미만내에 900 ℃ 에서 350 ℃ 로 냉각된다.
본 발명은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 주어진 다음의 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다.
도 1 은 슬래브를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 모니터링된 냉각 방법을 수행하기 위한 장치의 실시형태를 도시한다.
도 3 은 다양한 유동화 체제를 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법을 사용한 냉각 곡선을 도시한다.
도 5 는 본 발명 및 종래 기술에 따른 방법 및 그 이미지 표현과 함께 슬래브 표면의 수직 변위를 시뮬레이팅하는 곡선이다.
도 1 에는 평평한 금속 제품의 예인 슬래브 (3) 가 도시되어 있다. 상기 슬래브 (3) 는 평행육면체 형상을 가지며, 상부 (3a) 및 하부 넓은 면, 2 개의 작은 면 (3b) 및 2 개의 에지 (3c) 를 포함한다. 넓은 면들은 슬래브의 폭 W 및 길이 L 을 정의하며, 상기 폭 W 는 일반적으로 700 내지 2,500 mm 이고, 길이 L 은 5,000 내지 15,000 mm 이고, 슬래브의 두께 T 는 일반적으로 150 내지 350 mm 이다. 보다 일반적으로, 평평한 제품은 가장 작은 치수 (예를 들어 두께 T) 가 다른 치수 (예를 들어 길이 L) 에 비해 무시할 수 있는 평행육면체로서 정의될 수 있고, 예를 들어 가장 작은 치수는 팩터 15 의 가장 큰 치수보다 적어도 작다. 평행육면체의 넓은 면들은 가장 작은 치수를 포함하지 않는 면들이다. 평평한 제품의 또 다른 예는 판 또는 후판이다.
이러한 평평한 제품은 일반적으로 반제품이며, 이는 판매되기 전에 추가 제조 단계를 거치게 됨을 의미한다. 이러한 후속 단계에 대해서는, 제품에 결함이 없고 특히 평탄도가 보장되는 것이 중요하다. 예를 들어, 슬래브가 수 밀리미터의 수직 굽힘을 갖는 경우, 추가 롤링 동안 어려움을 일으키거나 심지어 롤링하는 것을 불가능하게 만들 수 있으며, 이는 해당 슬래브의 폐기를 의미한다.
도 2 에는 본 발명에 따른 냉각 방법을 수행하기 위한 장치 (1) 가 도시되어 있다. 이 장치 (1) 는 슬래브 (3) 와 같은 뜨거운 평평한 금속 제품이 배치되는 챔버 (2) 를 포함한다. 챔버 (2) 는 뜨거운 금속 제품이 운반될 수 있는 폐쇄가능한 개구를 갖는 폐쇄된 챔버일 수 있지만, 개방된 지붕 또는 뜨거운 금속 제품 운반에 적합한 임의의 구성을 가질 수도 있다. 뜨거운 금속 제품 (3) 은 롤링 컨베이어에 의해 챔버 (2) 내부로 운반되거나, 또는 크레인 또는 임의의 적절한 픽업 수단과 같은 픽업 수단에 의해 챔버 (2) 내부에 배치될 수도 있다. 챔버 (2) 는 바람직하게는 하나 이상의 평평한 제품 (3) 을 수용할 수 있다.
챔버 (2) 는 고체 입자들을 포함하고 기체 주입 수단 (4) 을 포함하고, 기체는 고체 입자들을 유동화하고 버블링 체제에서 고체 입자들의 유동 층 (5) 을 생성하기 위해 주입되며, 유동화된 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 따라 순환한다. 뜨거운 평평한 금속 제품 (3) 은 그들의 넓은 면 (3a) 이 유동화된 입자들의 순환 방향 (D) 과 평행하도록 지지 수단상에서 챔버 (2) 에 배치된다. 바람직한 실시형태에서, 방향 (D) 은 수직이고 슬래브 (3) 는 그의 넓은 면이 수직 방향과 평행하도록 그의 에지 (3c) 를 따라 지지체 상에 배치된다. 이는 열전달 효율을 촉진시키고 제품의 변형을 방지할 수 있게 한다. 뜨거운 평평한 금속 제품은 챔버 (2) 에 배치될 때에 400℃ 이상의 온도를 가지며, 예를 들어 슬래브 또는 플레이트이며 강으로 만들어질 수도 있다.
도 3 에 예시된 바와 같이, 유동화의 여러 체제들이 있다. 유동화는 고체 입자들이 기체 또는 액체에서 현탁액을 통해 유체와 같은 상태로 변형되는 작업이다. 유체 속도에 따라, 입자들의 거동이 다르다. 본 발명의 하나인 기체-고체 시스템에서는, 최소 유동화를 넘어서 유동 속도가 증가함에 따라, 기체의 버블링 및 채널링에 의한 큰 불안정성이 관찰된다. 더 높은 속도에서는, 교반이 더 격렬해지고 고체들의 움직임이 더 격렬해진다. 또한 층은 최소 유동화에서 그 부피 이상으로 많이 확장되지 않는다. 이 단계에서 유동 층은 고체 입자들의 양호한 순환과 유동 층의 균질한 온도를 갖기 위해 본 발명에 필요한 체제인 버블링 체제에 있다. 주어진 체제를 얻기 위해 적용되는 기체 속도는 사용된 기체의 종류, 입자들의 크기 및 밀도 또는 챔버 (2) 의 크기와 같은 여러 파라미터에 따라 달라진다. 이는 당업자에 의해 쉽게 관리될 수 있다.
기체는 질소 또는 불활성 기체, 예를 들어 아르곤 또는 헬륨일 수 있고, 바람직한 실시형태에서 공기일 수 있다. 이는 바람직하게는 낮은 통기력과 저감된 에너지 소비를 필요로 하는 5 내지 30 cm/s 의 속도로 주입된다. 기체의 주입 유량은 뜨거운 금속 제품 (3) 의 규정된 냉각 경로와 일치하도록 제어된다. 일치되는 냉각 경로는, 먼저, 냉각될 금속 제품의 제품 파라미터를 고려하여 규정된다. 이는 특히 금속 제품의 화학적 성질, 그 금속 상태 또는 초기 및 최종 온도를 고려할 수 있다. 이는 예를 들어 아바쿠스에 따라 미리 결정될 수 있고 그리고/또는 제품에 대해 수행된 온도 측정을 통해 온라인으로 모니터링될 수 있다. 이는 강과 같이 냉각 속도에 의해 품질이 영향을 받는 금속 제품에 유리할 수 있지만, 플랜트에서 생산을 조절하는 데에도 유리하다.
고체 입자들은 바람직하게는 500 내지 2000 J/Kg/K 의 열적 용량을 갖는다. 이들의 밀도는 바람직하게는 1400 내지 4000 kg/m3 이다. 이들은 SiC, 알루미나 또는 강 슬래그와 같은 세라믹 입자들일 수 있다. 이들은 유리 또는 1000℃ 까지 안정된 임의의 다른 고체 재료들로 만들어질 수 있다. 이들은 바람직하게는 30 내지 300 ㎛ 의 크기를 갖는다. 이러한 입자들은 바람직하게는 뜨거운 금속 제품 (3) 과의 임의의 반응을 방지하기 위해 불활성이다.
장치 (1) 는 전달 매체가 순환하는 적어도 하나의 열교환기 (6) 를 더 포함하고, 열교환기는 유동 층 (5) 과 접촉한다. 이 열교환기는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉각 전달 매체 (10) 가 순환하여 열교환기 내에 주입되는 제 1 파이프 (61), 가열된 전달 매체 (11) 가 회수되는 제 2 파이프 (62), 및 제 1 파이프 (61) 와 제 2 파이프 (62) 를 연결하고 또한 제 1 파이프 (61) 로부터의 냉각 전달 매체 (11) 가 가열되는 유동 층 (5) 및 챔버 (2) 를 통과하는 제 3 파이프들 (63) 로 이루어질 수 있다. 이 장치 (1) 에 의하면 뜨거운 금속 제품 (3) 이 고체 입자들의 유동 층 (5) 에 잠기고, 고체 입자들은 뜨거운 금속 제품 (3) 에 의해 방출되는 열을 포획한다. 이는 금속 제품의 모든 부분들이 유동화된 고체 입자들과 접촉하므로 금속 제품의 균일한 냉각을 가능하게 한다. 고체 입자들은 주입 수단 (4) 에 의한 기체의 주입에 의해 운동을 유지하고, 열교환기 (6) 와 접촉하여 포획된 열을 내부를 순환하는 전달 매체에 방출한다. 열교환기 내부의 매체의 유량은 냉각 속도를 제어하기 위해 조절될 수 있으며, 실제로 열교환기 내부에서 더 많은 매체가 순환할수록 고체 입자들로부터 더 많은 열이 방출된다. 이는 매칭될 냉각 경로가 상이한 냉각 속도들을 갖는 여러 부분들을 포함할 때에 특히 유리할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 열교환기에서 순환하는 전달 매체 (10) 는, 유동화된 고체 입자들에 의해 방출된 열에 의해 가열되면 증기 (11) 로 변하는 가압수이다. 가압수는 1 내지 30 바아의 절대 압력을 가질 수 있다. 가압수는 그 후 플래시 드럼 (7) 또는 임의의 다른 적절한 증기 생산 장비에 의해 증기로 전환될 수 있다. 바람직하게는 물은 열교환기 내부에서 액체로 남아 있다. 생성된 증기 (11) 는 예를 들어 수소 생산을 위해 또는 강 플랜트의 경우에 CO2 기체 분리 유닛 또는 RH 진공 탈기장치를 위해, 플랜트 증기 네트워크 내에서의 주입에 의해 금속 생산 플랜트 내에서 재사용될 수 있다. 플랜트의 동일한 네트워크 내에 증기 재사용 플랜트와 금속 제품 제조 플랜트를 모두 보유하면 해당 네트워크의 전체 에너지 효율을 개선할 수 있다.
열교환기에서 순환하는 전달 매체 (10) 는 또한 포획 열을 저장할 수 있는 400 내지 800℃ 에서 상 변화를 바람직하게 갖는 용융 염 또는 공기일 수 있다. 전달 매체 (10) 는 열 전달을 촉진하기 위해 나노입자들을 포함할 수도 있다.
추가 실시형태에서 금속 제품 (3) 은 그 표면에 스케일 입자들을 포함할 수 있다. 유동화된 고체 입자들과의 화학적 또는 물리적 상호작용에 의해, 이러한 스케일 입자들은 금속 제품 (3) 으로부터 제거되어 유동 층의 바닥에 떨어질 수 있다. 그러한 경우에, 장비 (1) 에는 유동 층으로부터 스케일 입자들을 자주 제거하기 위해 제거가능한 금속 격자와 같은 스케일 제거 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 방법에 의하면 금속 제품은 60 분 미만에 900℃ 에서 350℃로 냉각될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 주조 플랜트의 출구, 슬래브 야드 또는 롤링 또는 레벨링 스탠드의 출구에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 제품에 대해, 특히 그 평탄도에 대해 유해한 영향없이 주어진 냉각 경로를 고려하면서 금속 제품의 빠르고 균일한 냉각을 가능하게 한다.
이는 또한 금속 제품에 의해 방출된 열의 적어도 90% 를 회수할 수 있게 한다. 더욱이, 본 발명에 따른 장치는 매우 콤팩트하고, 이용가능한 공간에 적응될 수 있다.
본 발명에 따른 방법이 어떻게 적용될 수 있는지를 보여주기 위해 시뮬레이션이 수행되었다. 시뮬레이션의 결과는 시간에 따른 슬래브 온도의 변화를 나타내는 그래프와 함께 도 4 에 도시되어 있다.
회색 곡선은 따라야 하는 미리 규정된 냉각 경로이다. 이 냉각 경로는 냉각 속도가 상이한 세 부분들 (a, b, c) 을 포함한다.
이 시뮬레이션을 위해 우리는 대략 28 톤의 무게에 해당하는 12m x 1.5m x 0.2m 크기를 갖는 슬래브를 고려했다. 800 ℃ 의 초기 온도를 갖는 슬래브가 탄화 규소의 고체 입자들을 포함하는 장비에 배치된다.
유동 층의 온도는 400℃ 였다. 시뮬레이션에는 물을 유체로 사용하는 도 1 과 같은 열교환기가 사용되었다. 고체 입자들을 유동화하기 위해 주입되는 기체의 유량은 세 부분들 (a, b, c) 사이에서 수정되어, 열전달 계수 (Heat Transfer Coefficient: HTC) 가 그에 따라 수정되고, 유량이 증가하면 HTC 가 증가함을 의미한다. HTC 는 부분들 a, b 및 c 에 대해 각각 750, 1000 및 500 W/m2/K 였다.
흑색 곡선은 슬래브의 시간 대 온도의 변화를 예시한다. 도 3 에서 볼 수 있듯이, 주입된 기체의 유량을 변경하면 미리 규정된 냉각 경로에 따라 슬래브를 냉각할 수 있다.
제품 영향
종래 기술 및 본 발명에 따른 냉각 방법의 변형의 견지에서 제품 영향을 평가하기 위해 시뮬레이션이 수행되었다.
시나리오 A 와 B 모두에서, 10m 의 길이 L, 1m 의 폭 W, 0.25m 의 두께 T 를 갖는 상용 저탄소강 등급으로 만들어진 슬래브가 320 kg/m3 의 밀도 및 50 ㎛ 의 Sauter 직경을 갖는 탄화 규소의 고체 입자들을 포함하는 장비에 배치되고, 이 입자들은 5 cm/s 의 공기 주입으로 인해 버블링 체제로 유동화되고 수직으로 순환하며, 챔버의 바닥은 수평 방향이다.
시뮬레이션에는 물을 유체로서 사용하는 도 2 에 도시된 것과 같은 열교환기가 사용되었다. 두 시나리오 모두에서 초기 슬래브 온도는 800℃ 이고 최대 400℃ 까지 냉각된다. 시나리오 A 에서 슬래브는 그의 넓은 면 중 하나가 지지 수단 위에 놓이도록 유동 층에 배치되고, 따라서 넓은 면은 유동 입자들의 순환 방향에 수직인 반면, 시나리오 B 에서는 그의 에지들 중 하나에 배치되고, 따라서 그의 넓은 면은 유동 입자들의 순환 방향과 평행하다.
두 시나리오 모두에 대해, 슬래브의 변형이 시뮬레이팅되고 도 5 에 예시되어 있다.
도 5 는 먼저 종래 기술에 따른 방법 및 본 발명에 따른 방법으로 냉각할 때에 제품의 길이를 따라 수직 방향으로 변위의 곡선을 나타낸다. 두 개의 다른 그림에서 이 변위는 제품에 직접 표시되며, 종래 기술에 따른 방법을 사용할 때에 제품의 명확한 굽힘이 발생하여 그의 초기 평탄도로 돌아오지 않음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 제품에 대한 해로운 영향없이, 특히 제품의 변형을 수반하지 않고서 평평한 제품의 냉각 경로를 모니터링할 수 있게 한다.

Claims (18)

  1. 넓은 면 및 400 ℃ 이상의 온도를 갖는 평평한 금속 제품의 냉각 방법으로서,
    상기 금속 제품은, 슬래브 또는 플레이트이고, 고체 입자들의 유동 층 (fluidised bed) 과 접촉하게 놓이고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 갖고, 상기 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 포획된 열을 전달 매체에 전달하고,
    - 상기 금속 제품은 상기 금속 제품의 넓은 면이 상기 고체 입자들의 상기 순환 방향 (D) 과 평행하도록 상기 고체 입자들과 접촉하게 놓이고,
    - 상기 금속 제품의 제품 파라미터들을 고려하여, 상기 금속 제품의 열적 냉각 경로가 규정되고, 상기 열적 냉각 경로는 상이한 부분들로 구성되고, 각 부분은 주어진 냉각 속도를 갖고,
    - 버블링 체제 (regime) 에서 상기 고체 입자들을 유동화하기 위해 기체가 주입되고, 상기 기체의 주입 유량 및 상기 전달 매체의 유량은 상기 금속 제품의 규정된 냉각 경로와 합치되도록 제어되는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 매체가 물인, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 매체가 용융 염인, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전달 매체가 나노입자들을 함유하는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 물은 증기를 생성하는데 사용되는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 제품이 강 제품인, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 입자들이 500 내지 2000 J/kg/K 의 열 용량을 갖는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 층에서의 상기 고체 입자들의 밀도가 1400 내지 4000 kg/m3 인, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 입자들이 알루미나, SiC 또는 강 슬래그로 제조되는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 입자들이 30 내지 300 ㎛ 의 평균 크기를 갖는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체가 5 내지 30 cm/s 의 속도로 주입되는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체가 공기인, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평평한 금속 제품은 슬래브이고, 상기 슬래브는 그 가장자리가 바닥과 평행하도록 상기 유동 층 내에서 지지체 상에 배치되는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 제품이 60 분 미만내에 900 ℃ 에서 350 ℃ 로 냉각되는, 평평한 금속 제품의 냉각 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020217000581A 2018-07-11 2019-07-10 평평한 금속 제품의 냉각 제어 방법 KR102508842B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IBPCT/IB2018/055110 2018-07-11
PCT/IB2018/055110 WO2020012222A1 (en) 2018-07-11 2018-07-11 Method to control the cooling of a metal product
PCT/IB2019/055882 WO2020012381A1 (en) 2018-07-11 2019-07-10 Method to control the cooling of a flat metal product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210018930A KR20210018930A (ko) 2021-02-18
KR102508842B1 true KR102508842B1 (ko) 2023-03-09

Family

ID=63143304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217000581A KR102508842B1 (ko) 2018-07-11 2019-07-10 평평한 금속 제품의 냉각 제어 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20210254190A1 (ko)
EP (1) EP3821042A1 (ko)
JP (1) JP7232313B2 (ko)
KR (1) KR102508842B1 (ko)
CN (1) CN112334584A (ko)
BR (1) BR112020025191A2 (ko)
CA (1) CA3103441C (ko)
MX (1) MX2021000311A (ko)
WO (2) WO2020012222A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023111633A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-22 Arcelormittal Heating method of a metallic product

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3718024A (en) * 1971-02-12 1973-02-27 Morgan Construction Co Apparatus including a fluidized bed for cooling steel rod through transformation
JPS5317965B2 (ko) 1972-11-30 1978-06-12
JPS5240413A (en) * 1975-09-26 1977-03-29 Kobe Steel Ltd Process for heat treating metallic material by means of fluidized bed
SE425799B (sv) * 1980-03-13 1982-11-08 Per Olof Strandell Anordning for nedsvalning av metallemnen
US4717433A (en) * 1983-03-07 1988-01-05 Rockwell International Corporation Method of cooling a heated workpiece utilizing a fluidized bed
JPS62151528A (ja) * 1985-12-26 1987-07-06 Nippon Steel Corp 金属帯の顕熱回収方法
JPS62230932A (ja) * 1986-04-01 1987-10-09 Hitachi Metals Ltd 金属体の冷却方法
CA1296603C (en) * 1986-09-30 1992-03-03 Jaak Van Den Sype Process for rapid quenching in a fluidized bed
JPS63100124A (ja) * 1986-10-16 1988-05-02 Shimizu Densetsu Kogyo Kk 熱処理装置
JPS63105920A (ja) * 1986-10-23 1988-05-11 Toyota Autom Loom Works Ltd 鋳鉄品の熱処理方法
JP2632678B2 (ja) * 1987-02-13 1997-07-23 森川産業株式会社 鋳造製品の冷却方法
US5080729A (en) * 1987-11-10 1992-01-14 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Process for rapid quenching in a collapsed bed
JPH01233049A (ja) * 1988-03-11 1989-09-18 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Al−Li合金の連続鋳造法
DE4412737A1 (de) * 1994-04-13 1995-10-19 Andrija Dr Ing Fuderer Verfahren zur Erzeugung von Phthalsäureanhydrid
JP3726506B2 (ja) 1998-05-28 2005-12-14 Jfeスチール株式会社 鋼片の水冷方法
JP2001081515A (ja) * 1998-09-18 2001-03-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 鋼の熱処理方法および熱処理装置
DE19940845C1 (de) * 1999-08-27 2000-12-21 Graf & Co Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Feindraht
US20070125463A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Io Technologies, Inc. Fluidized bed cryogenic apparatus and continuous cooling method for quenching of steel parts
US9869004B2 (en) * 2013-10-18 2018-01-16 American Manufacturing & Engineering Company, Inc. Article processing fixture
CN203823748U (zh) * 2014-05-22 2014-09-10 彭万旺 一种联合流化床灰冷却器
WO2015180462A1 (zh) * 2014-05-30 2015-12-03 宝山钢铁股份有限公司 由钢水直接生产免酸洗热镀薄板带产品的方法
JP6493469B2 (ja) * 2016-08-17 2019-04-03 Jfeスチール株式会社 金属帯の熱処理装置及び連続焼鈍設備

Also Published As

Publication number Publication date
JP7232313B2 (ja) 2023-03-02
WO2020012222A1 (en) 2020-01-16
KR20210018930A (ko) 2021-02-18
WO2020012381A1 (en) 2020-01-16
BR112020025191A2 (pt) 2021-03-09
CN112334584A (zh) 2021-02-05
CA3103441C (en) 2023-09-19
MX2021000311A (es) 2021-04-12
US20210254190A1 (en) 2021-08-19
JP2021531402A (ja) 2021-11-18
CA3103441A1 (en) 2020-01-16
EP3821042A1 (en) 2021-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120211191A1 (en) High Pressure Heat Treatment System
KR20150037817A (ko) 제강 사이클에서 생긴 슬래그에서 열과 연기를 회수하기 위한 장치
KR102508842B1 (ko) 평평한 금속 제품의 냉각 제어 방법
US20180093350A1 (en) Additive production method
CN112313450B (zh) 传热的方法和相关设备
JP2021127510A (ja) 粒鉄製造装置
JP3726506B2 (ja) 鋼片の水冷方法
Peters et al. The extended discrete element method (XDEM): An advanced approach to model blast furnace
JP2014085064A (ja) 凝固スラグの熱回収システムおよび熱回収方法
JP2632678B2 (ja) 鋳造製品の冷却方法
US3674389A (en) Apparatus for production of metal strip from metal powder
KR101277936B1 (ko) 드라이아이스 분사 방식이 적용된 열처리로 출측 이송롤 스케일 제거 장치 및 방법
US4612065A (en) Method for the heat treatment of workpieces
JP2022181262A (ja) 粒銑製造装置および粒銑製造方法
JP4357981B2 (ja) スラグの処理方法および処理装置
RU2353673C2 (ru) Способ и устройство для охлаждения или закалки плоских заготовок и листов водой в охлаждающем бассейне
JP2022117358A (ja) 製鋼スラグの破砕方法及び破砕機
JP2011149559A (ja) 加熱装置
JP2008121958A (ja) スラグ凝固システム
WO2023111633A1 (en) Heating method of a metallic product
JPS63282486A (ja) 自動温度調節流動層装置
JP3978855B2 (ja) 連鋳鋳片の最適熱延前加熱方法
JPS61235508A (ja) 金属体の冷却装置
JPS5922605B2 (ja) 鋼板の下面冷却方法
JPS6127444B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant