KR19990051999A - 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법 - Google Patents

열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트립 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법에 관한 것으로, 스케일 브레이커장치(31)로 스트립의 스케일을 제거한 직후 유리피복재 분사장치(41)로 용융유리를 분사, 스트립의 상하 표면에 용융유리피막을 형성시켜 사상압연시 공기와의 접촉을 차단함으로써 스케일의 생성을 억제하여 제품품질의 향상을 도모할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 스트립 사상압연기(11-17)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)을 구성하여 이 사상압연기군의 입측에 스케일 브레이커장치(31)를 구비함과 동시에 이 스케일 브레이커장치의 출측에 스트립의 상하 표면에 용융유리를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 유리피복재 분사장치(41)를 구비하는 한편, 사상압연기군의 출측에는 스트립의 상하 표면에 형성된 용융유리피막을 제거하는 용융유리피막 제거장치(51)를 구비한 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 이를 이용한 스케일 생성억제방법을 그 요지로 한다.

Description

열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법
본 발명은 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사상압연기를 이용하여 스트립(S)을 압연가공함에 있어서 스트립의 표면에 스케일이 생성되는 것을 억제하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법에 관한 것이다.
스트립의 압연가공시 철이 고온에서 산소나 공기 등의 가스와 접촉할 때에는 그 표면에 반응성 생성물의 피막, 즉 스케일이 생성된다. 이 스케일은 스트립에 표면결함 등 악영향을 미칠 우려가 있어 제거할 필요가 있다. 종래 스트립에 생성된 스케일을 제거하는 방법으로는 스트립 표면에 고압수를 분사하는 방법이 일반적이었다.
도 6은 종래 열간사상압연기의 스케일 제거장치의 개략도로서, 스트립의 반송방향에 따라 복수의 제1 ~ 제7사상압연기(각각 11, 12, 13, 14, 15, 17)가 병렬로 배치되어 있고 각각의 사상압연기에는 상하 1쌍의 워크롤(각각 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)을 구비한 사상압연기군(10)으로 구성되어 있다. 이 사상압연기군의 입측(入側)에는 스트립에 생성된 스케일을 제거하는 스케일 브레이커장치(31)가 구비되어 있고, 이 장치에는 스트립의 상하 방향으로 된 분사노즐(32)이 구비되어 있어 이 노즐로부터 스트립의 상하 표면에, 예를 들어, 200Kgf/cm2의 고압수를 분사함으로써 스케일을 제거할 수 있게 된다.
따라서, 스라브가 조압연기에 의해 조압연되어 반송된 스트립이 사상압연기군(10)의 입측에 반송되면, 사상압연전에 스케일 브레이커장치(31)에 의해 표면에 생성된 스케일이 제거된다. 즉, 반송된 스트립의 상하면에 상하의 분사노즐(32)로부터, 예를 들어, 200kgf/cm2의 고압수를 분사하여 부착되어 있는 스케일을 제거한다. 그리고, 스케일이 제거된 스트립은 사상압연기군(10)에 반송되어 제1 ~ 제7사상압연기(11-17)의 각 워크롤(21-27)에 의해 압연가공되어 순차적으로 소정의 판두께로 사상압연된다.
도 3은 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 압연하중과 스케일 두께의 관계를 압연시간에 따라 도시한 그래프로서, 종래 열간사상압연기 스케일 제거장치의 열간압연하중은 0이고, 스케일 두께는 2점쇄선으로 표시하였다. 스케일 브레이커장치(31)에 의해 스케일이 제거될 때는 A로 하고 제1 ~ 제7사상압연기에 의해 사상압연될 때는 각각 B,C,D,E,F,G,H로 하면, 상기 그래프로부터 스트립의 스케일 두께는 A에서 급격히 얇아지고, 다시 각 사상압연시(B,C,D,E,F,G,H)에도 얇아진다는 것을 알 수 있으며, 또한 압연이 반복됨에 따라 스케일이 더욱 얇아진다는 것을 알 수 있었다.
그런데, 열간사상압연기에서는 가공능률을 향상시키기 위하여 스트립을 고속으로 반송시켜야 할 필요가 있으나 스트립이 고속으로 반송되면 그 선단부가 각 사상압연기에 진입될 때 워크롤의 외주면에 충돌하여 이 워크롤이 변형되기도 하고 또 손상되기도 하는 문제점이 있다.
따라서, 종래 열간사상압연기에서는 스트립을 저속으로 반송시킬 수밖에 없었으며, 이에 따라 스트립과 워크롤의 접촉시간이 길어져 스케일의 두께가 한계치인 5㎛를 넘게 되어 사상압연시 이 스케일이 스트립 표면에 취입되어 흠이 발생하는 등 그 품질을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 사상압연기군(10)의 입측에 스케일 브레이커장치(31)를 구비하고 이 스케일 브레이커장치의 출측에 용융유리피복재 분사장치(41)를 구비하여 순차적으로 스트립 표면의 스케일 제거, 유리피막 형성 및 사상압연을 함으로써 스케일의 생성을 억제하여 제품품질을 향상시킬 수 있는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 부합되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 개략도
도 2는 용융유리피복재 분사장치의 개략단면도
도 3은 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 압연하중과 스케일 두께의 관계를 압연시간에 따라 도시한 그래프
도 4와 도 5는 본 발명에 부합되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 개략도
도 6은 종래의 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 개략도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10...사상압연기군 11...제1사상압연기
12...제2사상압연기 13...제3사상압연기
14...제4사상압연기 15...제5사상압연기
16...제6사상압연기 17...제7사상압연기
21...제1워크롤 22...제2워크롤
23...제3워크롤 24...제4워크롤
25...제5워크롤 26...제6워크롤
27...제7워크롤 31...스케일 브레이커장치
41...제1용융유리피복재 분사장치 42...제2용융유리피복재 분사장치
43...제3용융유리피복재 분사장치 44...제4용융유리피복재 분사장치
51...용융유리피막 제거장치 S...압연재(스트립)
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 스트립(S)을 사상압연가공하는 사상압연기(11-17) 또는 사상압연기를 복수 병렬한 사상압연기군(10)에 있어서, 상기 사상압연기 또는 사상압연기군의 입측(入側)에 스트립 표면의 스케일을 제거하는 스케일 브레이커장치(31)가 구비되고; 상기 스케일 브레이커장치의 출측(出側)에 스트립 상하 표면에 유리피복재를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 유리피복재 분사장치(41)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 사상압연기(11-17)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)의 스케일 생성억제장치를 이용하여 스트립표면의 스케일 생성을 억제하는 방법에 있어서, 상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11) 입측에 구비된 스케일 브레이커장치(31)로 스트립표면의 스케일을 제거하는 단계; 상기 스트립 표면에 유리피복재 분사장치(41)로 유리피복재를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 단계; 및 상기 스트립을 사상압연기로 소정의 판두께로 사상압연하는 단계;를 포함하여 구성되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제방법에 관한 것이다.
이하, 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 부합되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치의 개략도로서, 스트립(S)의 반송방향에 따라 복수의 제1 ∼ 제7사상압연기(11-17)가 병렬로 구비되어 있고 사상압연기 각각에는 상하 한쌍의 워크롤(21-27)이 구비되어 있는 사상압연기군(10)으로 구성되어 있다. 이 사상압연기군의 입측(入側)에는 스트립에 생성된 스케일을 제거하는 스케일 브레이커장치(31)가 구비되어 있고, 또 이 스케일 브레이커장치에는 스트립의 상하방향으로 한쌍의 분사노즐(32)이 구비되어 있어 이 분사노즐로부터 스트립의 상하면에, 예를 들어, 200kgf/cm2의 고압수를 분사시킴으로써 스케일이 제거되도록 되어 있다.
그리고, 사상압연기군의 제 1사상압연기(11)의 입측에 있는 스케일 브레이커장치의 출측에는 스트립의 상하 표면에 용융유리를 분사하여 용융유리피막을 생성시키는 용융유리피복재 분사장치(41)가 구비되어 있다.
도 2는 상기 용융유리피복재 분사장치의 개략단면도로서, 스트립의 상방향 및 하방향에는 각각 상부헤더(41a)와 하부헤더(41b)가 있고, 각 헤더에는 스트립 방향으로 근접되어 있는 슬리트상의 분사노즐(41c, 41d)이 형성되어 있다. 한편, 소정위치에는 용융유리를 저장한 용해조(41e)가 구비되어 있고 그 하부에는 히터(41f)가 장착되어 있다. 그리고, 상기 용해조는 중도부에 펌프(41g)를 갖춘 공급관(41h)을 통해 상기 각 헤더에 연결되어 있다. 또한, 상기 상부헤더, 하부헤더, 용해조 및 공급관에는 단열재가 설치되어 있다.
따라서, 상기 본 발명의 열간사상압연기에 의하여 스트립을 사상압연가공할 경우 조압연기에서 스라브를 조압연하여 반송된 스트립이 사상압연기군(10)의 입측에 반송되면 사상압연전에 먼저 스케일 브레이커장치(31)에 의해 표면에 생성된 스케일이 제거된다. 즉, 반송된 스트립의 상하면에 대해서 상기 스케일 브레이커장치의 분사노즐(32)로부터, 예를 들어, 200kgf/cm2의 고압수를 분사함으로써 부착되어 있는 스케일을 제거한다.
다음, 용융유리피복재 분사장치(4)1에 의하여 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사하여 용융유리피막을 형성시킨다. 즉, 도 2에 상세하게 도시된 바와 같이, 유리는 용해조(41e)내에서 히터(41f)에 의하여 용해된후, 펌프(41g)를 작동함으로써 공급관(41h)에 연결된 상부헤더(41a) 및 하부헤더(41b)에 공급되어 분사노즐(41c, 41d)에 의해 분사되어 스트립의 상하표면에 용융유리피막을 형성시킴으로서 공기와의 접촉을 차단하고 스트립 표면에 스케일이 생성되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
상기 스케일이 제거되고 용융유리피막이 형성된 스트립은 사상압연기군에 반송되어 제1 ∼ 제7사상압연기의 각 워크롤에 의해 압연가공되지만 이때 스트립은 표면에 형성된 용융유리피막에 의해 공기와의 접촉이 차단되어 스케일이 생성되지 않고 순차적으로 소정의 판두께로 사상압연된다. 한편, 상기 용융유리피막은 윤활재로서의 효과도 양호하여 각 사상압연기(11-17)에 있어서의 압연하중을 줄일 수 있다.
상기한 바와 같이, 도 3은 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 압연하중과 스케일 두께의 관계를 압연시간에 따라 도시한 그래프로서, 본 발명의 열간사상압연기 스케일 생성억제장치의 열간압연하중은 0이고, 스케일 두께는 실선으로 표시하였다. 스케일 브레이커장치(31)에 의해 스케일이 제거될 때는 A로, 제1 ~ 제7사상압연기에 의해 사상압연될 때는 각각 B,C,D,E,F,G,H로, 용융유리피복재 분사장치(41)에 의한 유리피막의 형성시는 X로 하면, 상기 그래프로부터 스트립의 스케일 두께는 A에서 급격히 얇아지고, 다시 각 사상압연시(B,C,D,E,F,G,H)에도 얇아진다는 것을 알 수 있으며, 또한 압연이 반복됨에 따라 스케일이 더욱 얇게 된다는 것을 알 수 있다.
즉, 스트립의 스케일은 상기 스케일 브레이커장치(31)에 의해서 스케일이 제거되는 A에서 거의 제거되고, 용융유리피복재 분사장치(41)에 의한 유리피막의 형성시(X)에는 스케일 두께가 스케일 제거시(A)와 거의 동일한 0.5㎛으로 억제되며, 그후 각 사상압연시(B,C,D,E,F,G,H)에는 스트립이 압연됨에 따라 스케일이 얇게 연신되어 순차적으로 얇게 된다. 또한, 용융유리피막이 형성된 스트립의 압연하중도 줄어든다는 것을 알 수 있다.
도 4에 본 발명에 부합되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치의 개략도로서, 스트립의 반송방향에 따라 복수의 제1 ∼ 제7사상압연기(11-17)가 병렬로 구비되어 있고 사상압연기 각각에는 상하 한쌍의 워크롤(21-27)을 구비한 사상압연기군(10)으로 구성되어 있다. 이 사상압연기군의 입측에는 스케일 브레이커장치(31)가 구비되어 있고, 또 이 장치에는 분사노즐(32)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11) 입측에 구비된 상기 스케일 브레이커장치의 출측에는 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 용융유리피복재 분사장치(41)가 구비되어 있으며, 상기 사상압연기군의 제7사상압연기(17) 출측에는 스트립의 상하표면에 형성된 용융유리피막을 제거하는 용융유리피막 제거장치(51)가 구비되어 있다. 이 용융유리피막 제거장치에는 상하 1개씩의 분사노즐이 구비되어 있고 이 분사노즐로부터 고압수를 분사함으로써 스트립의 상하면에 잔류되어 있는 용융유리피막을 제거하는 것이다.
즉, 스트립이 사상압연기군(10)의 입측에 반송되면, 사상압연기전에 먼저 스케일 브레이커장치(31)의 각 분사노즐(32)로부터 스트립의 상하표면에 고압수를 분사함으로써 이 스트립의 상하 표면에 생성된 스케일을 제거하고, 다음에는 용융유리피복재 분사장치(41)의 각 분사노즐로부터 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사함으로써 용융유리피막을 형성하여 공기와의 접촉을 차단한다.
상기 스케일이 제거되고 용융유리피막이 형성된 스트립은 사상압연기군(10)에 반송되어 각 사상압연기(11-17)에 의해 압연가공되지만 이때 스트립은 표면에 형성된 용융유리피막에 의해 공기와의 접촉이 차단되어 있으므로 스케일이 생성됨이 없이 순차적으로 소정의 판두께로 사상압연된다. 그리고, 소정의 판두께로 사상압연된 스트립의 상하표면에 잔류된 용융유리피막은 용융유리피막 제거장치(51) 상하의 분사노즐로부터 스트립의 상하면에 고압수를 분사함으로써 제거된다.
상기한 바와 같이, 스트립의 스케일을 제거한 직후 용융유리피막을 형성시킴으로써 사상압연시 스트립과 공기의 접촉을 차단하여 스케일이 생성됨이 없이 순차적으로 소정의 판두께로 사상압연 가능하다. 그리고, 소정의 판두께로 사상압연된 스트립의 표면에 잔류된 용융유리피막을 제거함으로써 스트립을 제품화할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명에 부합되는 스케일 생성억제장치의 개략도로서, 스트립의 반송방향에 따라 복수의 제1 ∼ 제7사상압연기(11-17)가 병렬로 구비되어 있고 사상압연기 각각에는 상하 한쌍의 워크롤(21-27)을 구비된 사상압연기군(10)으로 구성되어 있다. 이 사상압연기군의 입측에는 스케일 브레이커장치(31)가 구비되어 있고, 이 스케일 브레이커장치에는 분사노즐(32)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11) 입측에 구비된 상기 스케일 브레이커장치의 출측에는 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 제1용융유리 분사장치(41)가 구비되는 한편, 사상압연기군의 제7사상압연기(17) 출측에는 용융유리피막 제거장치(51)가 구비되어 있다. 그리고, 필요에 따라 상기 사상압연기군의 임의의 사상압연기 또는 전체의 사상압연기에 제2, 제3, 제4용융유리피복재 분사장치를 구비할 수 있다. 도 5는 제1사상압연기(11), 제3사상압연기(13), 제5사상압연기(15)의 각 출측에 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 제2, 제3, 제4용융유리피복재 분사장치(42,43,44)가 구비되어 있는 것을 예시한 것이다.
스트립이 사상압연기군(10)의 입측에 반송되면, 사상압연기전에 먼저 스케일 브레이커장치(31)의 각 분사노즐(32)로부터 스트립의 상하표면에 고압수를 분사함으로서 이 스트립의 상하 표면에 생성된 스케일을 제거하고, 다음에는 제1용융유리피복재 분사장치(41)의 각 분사노즐로부터 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사함으로써 용융유리피막을 형성하여 공기와의 접촉을 차단한다.
그러나, 제1사상압연기(11)에 의해 상기 스트립이 소정의 판두께로 사상압연되면 스트립의 표면에 형성된 용융유리피막이 약간 얇아진다. 따라서, 상기 제1사상압연기(11)에 의한 압연후 제2용융유리피복재 분사장치(42)의 각 분사노즐로부터 스트립의 상하표면에 용융유리를 분사함으로써 스트립의 용융유리피막을 보충하여 두껍게 한다. 또한 용융유리피막이 보충된 스트립은 제2, 제3사상압연기(각각 12,13)에 의해 압연가공된후 제3용융유리피복재 분사장치(43)에 의해 스트립의 표면에 용융유리피막을 보충한다. 그 다음에는 제4, 제5사상압연기(각각 14,15)에 의해 압연가공된 후 제4용융유리피복재 분사장치(44)에 의해 스트립의 표면에 용융유리피막을 보충하여 제6, 제7사상압연기(각각 16,17)에 의해 압연가공하여 소정의 판두께로 압연가공된다.
그리고, 소정의 판두께로 사상압연된 스트립의 상하표면에 잔류된 용융유리피막은 용융유리피막 제거장치(51) 상하의 분사노즐로부터 스트립의 상하면에 고압수를 분사함으로써 제거한다.
상기한 바와 같이, 스트립의 스케일을 제거한 직후 용융유리피막을 형성시킴으로써 사상압연시 스트립과 공기의 접촉을 차단하여 스케일이 생성됨이 없이 순차적으로 소정의 판두께로 사상압연 가능하다. 그리고, 소정의 판두께로 사상압연된 스트립의 표면에 잔류된 용융유리피막을 제거함으로써 스트립을 제품화할 수 있도록 한다.
상기 본 발명의 실시예에 있어서는 스트립 표면에 용융유리피막을 형성하는 피복재로서 용융유리를 사용하였지만, 분말유리를 사용하여 고온의 스트립 상하표면에 분사하여 용해시킴으로써 용융유리피막을 형성하는 것으로 하여도 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 스트립을 사상압연가공하는 압연기 또는 사상압연기를 복수병렬한 사상압연기군(10)을 구비하고, 이 사상압연기 혹은 사상압연기군의 입측에 스케일 브레이커장치(31)를 구비함과 동시에 스케일 브레이커장치의 출측에는 스트립의 상하표면에 유리피복재를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 용융유리피복재 분사장치(41)를 구비하여, 스트립의 스케일을 제거한 직후에 용융유리피막을 형성하여 사상압연시 공기와의 접촉을 차단함으로써 스케일의 생성을 억제하여 소정의 판두께로 사상압연할 수 있도록 하며, 또한 상기 스트립의 표면에 형성된 용융유리피막은 윤활제로서도 양호하여 각 사상압연기에 의한 압연하중을 줄일 수 있으므로 스트립의 스케일 생성을 확실히 억제하여 제품품질의 향상을 도모할 수 있도록 한다.

Claims (4)

  1. 스트립(S)을 사상압연가공하는 사상압연기(11-17) 또는 사상압연기를 복수 병렬한 사상압연기군(10)에 있어서,
    상기 사상압연기 또는 사상압연기군의 입측(入側)에 스트립 표면의 스케일을 제거하는 스케일 브레이커장치(31)가 구비되고;
    상기 스케일 브레이커장치의 출측(出側)에 스트립 상하 표면에 유리피복재를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 유리피복재 분사장치(41)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사상압연기 또는 사상압연기군의 출측에 상기 유리피복재 분사장치에 의해 스트립의 상하 표면에 형성된 용융유리피막을 제거하는 용융유리피막 제거장치(51)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사상압연기군(10)의 임의의 사상압연기 또는 전체 사상압연기 출측에 스트립 상하 표면에 유리피복재를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 유리피복재 분사장치(42, 43, 44)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치.
  4. 사상압연기(11-17)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)의 스케일 생성억제장치를 이용하여 스트립표면의 스케일 생성을 억제하는 방법에 있어서,
    상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11) 입측에 구비된 스케일 브레이커장치(31)로 스트립 표면의 스케일을 제거하는 단계;
    상기 스트립표면에 유리피복재 분사장치(41)로 유리피복재를 분사하여 용융유리피막을 형성시키는 단계; 및
    상기 스트립을 사상압연기로 소정의 판두께로 사상압연하는 단계;를 포함하여 구성되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제방법.
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