KR20040020739A - 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바의 폭압연시 폭부족부의 폭을 다른 부분의 폭보다 크게 제조하여 열간압연공정에서 권취공정에서 생기는 열연강판의 폭부족현상을 제거하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법에 관한 것으로, 바를 폭압연 및 두께압연하여 소정 두께(D) 및 폭(W)의 열연강판으로 만드는 열간압연공정에서 권취공정에서 권취가 완료된 강판의 과거 두께별 폭부족량 실적을 수집하여, 상기 폭부족분을 보상하는 폭 증가량(A)을 설정하고, 최종압연기 후면 목표온도에서 열간 평균변형저항이 가장 낮은 850℃까지 공냉되는데 걸리는 시간을 산출후, 상기 구간을 폭이 증가될 압연길이방향 위치로 설정하고, 증가부의 길이(L1)를 설정한 후, 상기 설정단계에서 설정된 값에 근거하여, 폭압연시 폭증가의 제어개시 시점(t1) 및 완료시점(t2)을 산출하여, 폭압연시 제어시점(t1)부터 완료시점(t2)까지의 범위에서 폭압연기의 폭을 상기 설정된 폭증가량(A)만큼 증가시켜 폭압연을 실시함으로서, 최종 생산된 코일에서 폭부족현상을 제거하는 것이다.
Description
본 발명은 바를 폭압연 및 두께압연하여 소정 두께(D) 및 폭(W)의 열연강판으로 만드는 열간압연공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열권권취시 과장력에 의해 열연강판의 특정부분에 폭부족부가 발생하는 것을 보상하도록 폭압연시 폭부족분이 발생하는 부분의 폭을 증가시켜 권취시 해당 부분이 과장력에 의해 늘어나더라도 소정 폭을 유지하도록 하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법에 관한 것이다.
열간압연공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 가열로(1)에서 슬라브(slab)를 소정 온도로 충분하게 균열시키고, 상기 가열로(1)에서 추출된 슬라브는 조압연기(2)로 이송되어, 소정의 두께 및 수요가의 요구하는 최종 폭을 갖는 바(bar)로 압연하고, 상기 조압연기(2)로부터 배출된 바는 다듬질압연기(3)로 치입되어, 수요가가 요구하는 최종 두께를 갖는 강판으로 압연된 후, 냉각설비(4)를 거쳐 권취기(5)에 코일로 권취하는 것이다.
상기에서, 조압연공정(2)은 다듬질압연기(3)에서 압연하기 좋도록 가열로에서 충분히 균열된 슬라브를 소정의 바 두께(25~60mm) 및 수요가가 요구하는 최종폭을 갖도록 통상 3~9패스의 가역식 압연하는 공정으로서, 두께압연과정과 폭압연과정으로 나눌수있다.
상기 두께께압연은 수평압연기를 이용하여 실시하며 폭압연은 수직압연기를 이용하여 실시한다.
그리고, 다듬질압연공정(3)은 조압연기(2)에서 배출된 소정의 소재인 바를수요가가 요구하는 최종적인 두께(1.0~25.4mm)로 압연하는 공정으로서, 통상 5~7개의 연속 압연기를 통해 고속(최대1500mpm)으로 이루어진다.
상기 다듬질압연공정(3)의 최종압연기를 통과한 열연강판은 냉각공정(4)을 거쳐 제품의 재질이 결정되고, 최종공정인 권취RL(5)에서 완제품인 열연코일이 만들어 진다.
그런데, 열간압연의 최종공정인 권취기(5)에서는 다듬질압연공정(3)의 최종압연기와 권취기의 사이에 적당한 장력을 부여하지 않으면 강판 톱부가 권취기에 진입시 생기는 순간적인 과장력에 의한 열연강판의 소정 부분에서 폭부족 현상이 발생하게 된다.
일반적으로, 열연강판의 평균변형저항은 온도가 낮아지면 낮아질수록 증가하는 현상을 나타내지만, 극저 탄소강의 경우는 온도가 낮아짐에도 불구하고 도 2에 도시한 바와 같이, 특정 온도구간(즉, 850℃부근)에서 열간 평균변형저항이 반대로 급격히 감소하는 현상이 나타난다. 보통 열간압연공정에서는 상기 온도구간(850℃부근)에서 권취가 이루어지기 때문에, 특히 극저탄소강의 경우, 열간 평균변형저항이 급격히 낮아지므로, 권취기에 진입시 생기는 순간적인 과장력에 의한 폭부족 현상이 더욱 크게 발생된다.
그리고, 권취공정에서 열연강판의 선단부가 권취기(5)에 진입시 열연강판에 적당한 장력이 부여되지 않으면 열연코일의 권취형상이 나빠지므로, 반드시 일정 장력이 걸리도록 다듬질압연기중 최종압연기와 권취기의 속도를 조정하여 권취를 실시한다.
상기 권취기(5)의 속도는 다듬질압연기(3)의 최종압연기 속도보다 빠르게하여, 적당한 장력이 걸리도록 권취를 해야하나, 권취기의 속도가 너무 빠를 경우 과장력에 의한 폭부족 현상이 크게 나타나며 반면에 느릴 경우에는 느슨한 열연코일이 제조되므로 반드시 일정 장력이 걸리도록 권취해야 한다.
따라서, 권취공정에서는 필연적으로 장력이 걸리므로, 강판의 선단부가 권취기(5)에 치입되면 권취기(5)와 최종압연기의 사이 강판에 갑작스럽게 장력이 걸리면서 해당 부분의 강판에 폭부족 현상이 발생된다. 이때문에, 종래 열연공정에서의 바의 전장에 걸쳐서 고객이 요구하는 폭보다 5~10mm 정도 증가한 폭으로 제조 하였기 때문에 고객이 강판을 재가공할시 증가한 폭만큼 전장에 걸쳐서 절단하여 사용할수 밖에 없었으며, 이로 인한 실수율 저하 및 절단시에 강판의 폭부족부분 절단불량으로 생산성이 떨어지는 등의 문제점을 초래하였다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 바의 폭압연시 폭부족부의 폭을 다른 부분의 폭보다 크게 제조하여 열간압연공정에서 권취공정에서 생기는 열연강판의 폭부족현상을 제거하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 열간압연공정의 전체 구성을 보인 공정도이다.
도 2는 극저탄소강의 온도에 대한 변형저항 변화를 보인 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 폭 변동량 보상압연방법이 적용되는 조압연의 폭압연설비를 개략적으로 보인 블럭구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법을 보인 플로우챠트이다.
도 5는 과거실적데이타로부터 수집된 강판의 두께별 폭증가량을 보인 그래프이다.
도 6은 강판(2.3mm 기준)이 목표온도에서 850℃까지 공냉되는데 걸리는 시간을 보인 그래프이다.
도 7은 본 발명에 의하여 폭압연된 바의 상면도이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 바를 폭압연 및 두께압연하여 소정 두께(D) 및 폭(W)의 열연강판으로 만드는 열간압연공정에서 열연강판의 권취 순간 장력에 의한 폭 변동량을 보상 압연하는 방법에 있어서,
권취공정에서 권취가 완료된 강판의 과거 두께별 폭부족량 실적을 수집하여, 상기 폭부족분을 보상하는 폭 증가량(A)을 설정하는 단계;
최종압연기 후면 목표온도에서 열간 평균변형저항이 가장 낮은 850℃까지 공냉되는데 걸리는 시간을 산출후, 상기 구간을 폭이 증가될 압연길이방향 위치로 설정하는 단계;
증가부의 길이(L1)를 설정하는 단계;
상기 설정단계에서 설정된 값에 근거하여, 폭압연시 폭증가의 제어개시 시점(t1) 및 완료시점(t2)을 산출하는 단계; 및
폭압연시, 상기 산출단계에서 산출된 제어시점(t1)부터 완료시점(t2)까지 폭을 상기 설정된 폭증가량(A)만큼 증가시키는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 설정단계에서 폭증가량(A)은(여기서, d는 최종압연후 귄취되는 강판의 최종두께이다)에 의하여 설정되고, 권취시 변동량을 보상하기 위해 폭을 증가시키는 부분의 압연길이방향 위치(P)는
(상기에서, L은 최종압연기에서 권취기까지의 거리, v는 최종압연기속도, β는 선진율, D는 강판최종두께, d는 바의 두께이고, T는 공냉시간이고, Tair는 공기온도이고, Ttarget은 목표온도이고, α는 공냉계수이고, cp는 강판의 비열이고, γ는 강판의 밀도이다)에 의하여 설정되며, 제어시점(t1)은에 의해 산출하고, 완료시점(t2)는으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 상기 도 1에 도시한 열간압연공정도에서, 본 발명과 관련된 조압연공정의 폭압연기를 개략적으로 보인 블럭도로서, 본 발명은 조압연기(10)의 전후면에 설치된 폭압연기(20)를 제어하여, 폭압연시 권취공정에서 발생하는 폭부족부의 폭을 증가시켜 도 7과 같은 형상의 바를 제조하도록 하는 것이다.
즉, 바의 톱에서 테일까지의 전장부에서, 권취시 폭부족이 심하게 발생되는 부분을 추출하여, 해당 부분의 폭을 부족분만큼 증가시켜 폭압연한다.
도 4는 본 발명에 의한 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법을 도시한 플로우챠트로서, 이를 참조하여 본 발명의 보상압연과정을 설명한다.
1)바의 폭 증가량 설정(단계401)
조압연공정(2)에서 압연된 바의 폭의 증가량 설정은 후공정인 권취공정(5)에서 권취가 완료된 강판의 두께별 폭부족량 실적을 기준으로 설정한다.
이 같은 폭 증가량 설정은 강판의 두께별로 행할수 있는데, 강판의 두께가 얇을수록 폭 증가량은 크고, 강판의 두께가 두꺼울수록 폭증가량은 작아지는 경향을 나타낸다. 도 5는 과거 권취공정에서 수집된 폭부족부 실적에 근거하여 추출된 강판두께별 폭증가량을 그래프로 나타낸 것으로서, 이는 근사적으로 1차원의 X의 누승으로 표현될 수 있으며, 다음의 수학식 1과 같이 구해진다.
여기서, D는 최종압연후 귄취되는 강판의 최종두께이다)
따라서, 상기 본 단계에서, 폭증가량 A는 최종압연기에서 출력되는 강판의 목표두께로부터 상기 수학식 1에 의해 설정된다.
2) 바의 폭증가부에 대한 압연 길이방향 위치 설정(단계402)
다음으로, 상기 설정된 폭증가분만큼 폭을 증가시킬 부분의 시작위치를 압연 길이방향을 기준으로 설정한다. 상기 압연길이방향 폭증가시작위치는 권취기(5) 진입시의 열간 평균변형저항이 가장 낮은 온도구간(850℃부근)의 압연 길이방향 위치로 설정한다. 이를 위해서, 강판이 진행하면서 공냉되는 공냉시간(T)을 먼저 산출한다.
상기 계산하는 공냉시간(T)은 다듬질압연공정(3)의 최종압연기 후면 목표온도에서 열간 평균변형저항이 가장 낮은 850℃까지 공냉되는데 걸리는 시간으로서, 예를 들어, 강판두께가 2.3mm의 경우 도 6에 도시한 바와 같은 1차원의 직선 그래프로 표현되고, 다음의 수학식 2와 같이 구해진다.
(상기에서, T는 공냉시간이고, Tair는 공기온도이고, Ttarget은 목표온도이고, α는 공냉계수이고, cp는 강판의 비열이고, γ는 강판의 밀도이다)
그 다음 폭증가부분의 압연길이방향 위치(P)를 상기에서 구해진 공냉시간(T)과 다듬질압연공정(3)의 최종압연기 속도(v) 및 다듬질압연공정(3)의 최종압연기에서 권취기(5)에 강판의 톱이 진입하기까지의 거리(L)를 이용하여 다음의 수학식 3과 같이 구한다.
상기에서, D는 강판의 두께, d는 바의 두께이고, L은 다듬질압연의 최종압연기에서 권취기에 강판의 선단부가 진입하기까지의 거리로, 통상 다듬질압연의 최종압연기에서 권취기까지의 거리에 권취기 진입후 초기장력이 걸리는 시점까지의 거리를 더한 값을 이용하는데, 본 발명에서는 다듬질압연의 최종압연기에서 권취기까지의 거리는 열연공장의 설비배치에 따라 결정되는 고정값이며, 권취기 진입후 초기장력이 걸리는 시점까지의 거리는 일반적으로 권취기 진입후 3~5바퀴 감기는 시점이므로 7~12m(권취기 초기경 0.762m ×π×3~5)를 사용하는 것이 바람직하며, β는 최종압연기의 압하율에 의해 결정되는 선진율로 통상 압하율의 25%를 사용하는 것이 바람직하다.
3) 바의 폭 증가부 길이 설정(단계403)
증가부의 길이 설정은 상기 단계402에서 구해진 압연 길이방향 위치에서 최종압연이 완료된 열연강판의 길이기준으로 예를 들어 ±20m정도로 설정한다. 상기 ±20m는 경험치에 의해 임의로 산출된 값이다.
4) 제어개시 및 완료시점 산출(단계404)
상기 설정된 압연 길이방향 위치와 증가부의 길이를 이용하여, 폭보상 제어개시 시점(t1)과 제어완료 시점(t2)을 다음의 수학식 4에 의해 구한다.
상기에서, L1은 상기 단계403에서 설정된 증가부의 길이로 대략 ±20m이다.
5) 폭보상 제어(단계405, 단계406)
상기와 같이 제어데이타가 모두 구해지면, 상기 제어개시시점(t1)과 제어완료시점(t2)에 조압연공정의 폭압연기(20)의 폭을 설정치에서 상기 폭증가량(A)만큼 증가시켜, 폭압연을 실시한다. 즉, 폭압연시 상기 폭압연기(20)를 이용하여 바의 톱부로부터 거리 카운팅을 실시하여, 상기 설정된 제어개시시점(t1)에 도달하면, 폭압연기(20)의 폭을 설정치에서 상기 폭증가량(A)만큼 증가시키고 제어완료시점(t2)에 도달하면, 증가된 폭을 원래의 설정치로 감소시킨 후 바의 나머지부분에 대해 폭압연을 실시한다.
이에 의하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 특정부분에서 폭이 큰 바가 제조된다.
다음은 상기 방법을 실제 적용한 실험예를 보인 것이다.
바의 폭압연시 폭의 증가량 및 압연 길이방향 위치와 증가부의 길이를 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 설정한다. 즉, 강판두께가 2.3mm인 경우, 바의 폭증가량은 상기 수학식 1에 의해, "19.083 x 2.3-1.3002= 6.46mm" 이고, 최종압연기의 후단 목표온도가 910℃인 경우 공냉시간(T)이 수학식 2에 의해 "620 x 8000 x 2.3 / 1000 x ln((850 - 25) / (910 - 25)) / (-2.0 x 120) =3.337초"가 되고, 다듬질압연의 최종압연기에서 권취기까지의 거리가 120m, 권취기 진입후 초기장력이 걸리는 시점까지의 거리가 12m, 다듬질압연 최종압연기의 속도가 10m/초, 선진율이 4%, 바두께가 60mm 라고 하면, 압연 길이방향 위치는 수학식 3에 의해 "((120 + 12) - ((10 x (1.0 + 0.04)) x 3.337)) x (2.3 / 60.0)"로, 바 톱으로부터 3.73m 지점이 된다. 그리고, 증가부의 길이는 압연길이방향 위치에서 ±20m로 한다.
상기에서 구해진 압연 길이방향 위치와 증가부의 길이를 이용하여 제어개시 시점과 제어완료 시점을 구하면, 수학식 4에 의하여, 제어개시 시점은 "3.73 - (20 x (2.3 / 60.0))"로, 바의 톱으로부터 2.96m 경과한 시점이 되고, 제어완료 시점은 "[3.73 + (20 x (2.3 / 60.0))"로, 바 톱으로부터 4.50m 경과한 시점이 된다.
이에, 상기의 제어개시 시점(바 톱에서 2.96m 경과한 시점)에서 제어완료시점(바톱에서 4.50m 경과한 시점)까지 폭압연기를 제어하여 바의 폭을 6.46mm 만큼 증가시켜 폭압연을 실시하였다. 이렇게, 폭변동량을 보상한 바를 다듬질압연후 권취기에 권취한 결과, 코일의 폭부족 현상이 많이 개선되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 조압연공정에서 소정 폭의 바를 제조할 때 권취시 과장력에 의한 열연강판의 폭부족량 및 폭부족부를 미리 예측하여 폭압연시 폭부족부에서 바의 폭을 폭부족량만큼 증가시켜, 강판의 폭부족부와 그 외 부분의 폭이 다른 바를 제조하여, 강판의 톱부가 권취기에 진입시 초기 과장력에 의한 폭부족 현상을 보상하며, 그에 따라 고객이 요구하는 목표 폭으로 정확하게 맞출 수 있어, 고객이 강판을 재가공할 시에 실수율 향상을 도모하고, 또한 절단시에 강판의 폭부족에 의한 절단불량을 최소화시켜 재가공 공정에서의 생산성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.
특히, 본 발명은 열간 평균변형저항이 낮은 소재인 극저 탄소강의 경우 열연 강판의 폭부족 현상을 현저하게 줄이는 효과가 있다.
Claims (5)
- 바를 폭압연 및 두께압연하여 소정 두께(D) 및 폭(W)의 열연강판으로 만드는 열간압연공정에서 열연 강판의 권취 순간 장력에 의한 폭 변동량을 보상 압연하는 방법에 있어서,권취공정에서 권취가 완료된 강판의 과거 두께별 폭부족량 실적을 수집하여, 상기 폭부족분을 보상하는 폭 증가량(A)을 설정하는 단계;최종압연기 후면 목표온도에서 열간 평균변형저항이 가장 낮은 온도까지 공냉되는데 걸리는 시간을 산출 후, 상기 구간을 폭이 증가될 압연길이방향 위치로 설정하는 단계;증가부의 길이(L1)를 설정하는 단계;상기 설정단계에서 설정된 값에 근거하여, 폭압연시 폭증가의 제어개시 시점(t1) 및 완료시점(t2)을 산출하는 단계; 및폭압연시, 상기 산출단계에서 산출된 제어시점(t1)부터 완료시점(t2)까지 폭을 상기 설정된 폭증가량(A)만큼 증가시키는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 설정단계에서폭증가량(A)은(여기서, D는 최종압연후 귄취되는 강판의최종두께이다)에 의하여 설정되는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 설정단계에서권취시 변동량을 보상하기 위해 폭을 증가시키는 부분의 압연길이방향 위치(P)는(상기에서, L은 최종압연기에서 권취기까지의 거리, v는 최종압연기속도, β는 선진율, D는 강판최종두께, d는 바의 두께이고, T는 공냉시간이고, Tair는 공기온도이고, Ttarget은 목표온도이고, α는 공냉계수이고, cp는 강판의 비열이고, γ는 강판의 밀도이다)에 의하여 설정되는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어시점(t1)은에 의해 산출하고,완료시점(t2)는으로 산출하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법.
- 제 1 항에 있어서, 열간 평균변형저항이 가장 낮은 온도는 극저탄소강의 경우의 850℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 권취순간장력에 의한 폭변동량 보상압연방법.
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| KR100887080B1 (ko) | 2009-03-04 |
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