KR20040053355A - 연속열간압연설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 연속열간압연설비는 복수스탠드의 밀을 가진 전단계와, 압연재가 흐르는 방향에서 전단계의 하류쪽에 배치되어 복수스탠드의 밀을 가진 후단계를 갖춘 구조로 되어 있다. 후단계의 2스탠드 이상의 밀은 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀로 되어 있고, 후단계의 2스탠드 이상의 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀 각각은 이들 보다 상류쪽에 있는 어느 스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량보다 큰 용량을 가진 구동용 모터를 갖도록 되어 있다. 본 발명에 따른 연속열간압연설비는 세립강열연강판을 생산하기에 적합해서 통판성능(사행방지)이나 판형상에서도 뛰어나게 된다.
Description
종래에는 5 ~ 7단의 스탠드(stand)가 세로로 나란히 배치된 연속열간(마감처리)압연설비로 얇은 강판을 열간압연(熱間壓延)하는 경우에, 패스스케쥴(pass schedule)이 제2(또는 제3)스탠드에서의 압연하중(부하)이 최대가 되도록 설정된 것이 많다. 이는, a) 제1스탠드에서는 강판(압연재)이 아직 너무 두꺼워 상류 쪽에서부터 밀려져 들어가지 못하기 때문에, 압연하중을 너무 크게 하면 롤러에 강판의 단부(端部)가 물려 들어가지 않기 때문이고, b) 강판의 두께가 감소되는 후단계 스탠드에서는 얇은 강판에 대해 압연하중을 크게 하면 강판이 사행(蛇行)을 하거나 평탄도 등에서 판형상이 나빠지게 되는 경향이 있기 때문이다. 이와 같은 패스스케쥴은 예컨대 일본국 특허 제2635796호(그 제2도 및 제3도 등)에 기재되어 있다.
이러한 종래의 연속열간압연설비에서는, 이와 같은 패스스케쥴을 기본으로 하면서, 각 스탠드에서의 밀(mill)의 구동용 모터의 용량이 다음 중 어느 것으로 정하도록 하고 있다.
ⅰ) 제2스탠드 또는 동 스탠드를 포함한 전단계 스탠드에 대해 모터용량을 최대가 되도록 하고, 후단계의 모터용량을 작게 하는데, 이와 같은 압연하중의 배분을 기초로 하면, 후단계 스탠드의 모터가 전단계의 것에 비해 작은 출력토크로 족하기 때문이다.
ⅱ) 압연하중의 배분을 고려해서라도 전체 스탠드의 모터용량을 같게 한다.
ⅲ) 후단계 스탠드에서의 모터용량을 전단계의 것보다 조금 더 크게 한다.
상기와 같은 압연하중의 배분에 더해서, 판의 두께의 감소와 더불어 강판의 이송속도가 증가하는 것 및, 후단계에서 직경이 가는 압연롤러를 사용하게 되면 소요되는 회전속도가 증가하는 것 등을 고려해서 설정하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 연속열간압연설비에서는, 내부에 미세한 페라이트조직을 갖고 있기 때문에, 기계적 성질이 높은 이른바 세립강열연강판(細粒鋼熱延鋼板)을 제조하는 것이 곤란하였다. 이러한 세립강열연강판을 제조하는 방법에는 이른바 대압하압연법(大壓下壓延法)이나 제어압연법(制御壓延法)을 들 수 있는 바, 이들 어느 방법을 택하는 경우에도 마감처리압연설비 중 후단계의 몇개의 스탠드로 고압하(高壓下)의 압연을 행할 필요가 있게 되며, 이는 상기와 같이 각 스탠드의 모터용량이 정하도록 된 종래의 설비에서는 그와 같은 압연이 어렵기 때문이다.
한편, 대압하압연법이라 함은 오스테나이트(austenite)입자에 고압을 가해줌으로써 오스테나이트(γ)상(相)에서 페라이트(α)상으로 왜곡유기변태(歪曲誘起變態)를 촉진시켜, 훨씬 더 조직의 미세화를 도모할 수 있도록 된 방법이다. 또, 제어압연법이라 함은 Nb(니오비움)나 Ti(티타늄)을 성분 중에 함유시켜 Nb, Ti의 석출강화작용(析出强化作用)으로 고장력화(高張力化)를 도모할 뿐만 아니라 Nb, Ti의 오스테나이트입자의 재결정억제작용으로 저온압연(페라이트영역압연)을 했을 때 γ상에서 α상으로의 왜곡유기변태를 촉진시켜 페라이트입자의 미세화를 도모할 수 있도록 하는 방법이다.
종래의 설비에서 세립강을 제조하기 위한 압연이 어려운 이유는 다음과 같이 설명될 수 있다.
먼저, 세립강열연강판을 얻기 위한 상기한 고압하의 압연으로서는, 발명자들이 조사한 바에 의하면 예컨대 후단계의 3스탠드에서의 누적왜곡이 0.9 이상 되도록 할 필요가 있었다. 여기서,「왜곡」이라 함은 각 스탠드의 유입쪽에서의 강판의 두께(h0)와 배출쪽에서의 두께(h1)의 차이를 양자의 평균두께로 나눈 ε = (h0- h1) / {(h0+ h1) / 2} 를 말한다. 또,「누적왜곡」이라 함은 상기 스탠드 중 후단계의 3스탠드(2스탠드의 경우도 있을 수 있음)의 각 스탠드(이들보다 상류쪽 스탠드는 영향력이 작기 때문에 무시함)에서의 왜곡을 금속조직에 대한 영향의 강도를 고려해서 가중적산(加重積算)한 것으로, 최종스탠드와 그 상류 쪽으로 바로 이웃한 스탠드, 다시 그 상류쪽 바로 이웃한 스탠드에서의 왜곡을 각각 εn, εn-1, εn-2라 할 때, εc= εn+ εn-1/ 2 + εn-2/ 4 로 나타내어지는 εc를 말한다.
누적왜곡이 0.9 이상이 될 정도의 고압하를 행하기 위해서는, 예컨대 후단계의 3스탠드 각각에서의 압하율(壓下率)이 40% 이상(왜곡이 0.5 이상)의 압연을 실행해야만 한다. 상기와 같은 패스스케쥴에 기초한 종래의 열간압연설비에서는, 후단계의 3스탠드에 의해 설정되는 압하율은 30% 전후에 지나지 않아서, 상기 ⅰ)에 따른 모터용량을 설정하게 된 예에서는 후단계의 모터에 용량적인 여유가 없기 때문에, 압하율이 40%에 달하고 누적왜곡이 0.9 이상이 될 정도의 고압하를 후단계에서 실현하기가 어렵게 된다.
또, 상기 ⅱ) 및 ⅲ)과 같이 후단계 스탠드의 모터용량을 높게 설정하는 예에서도, 통상적으로 압연하중을 높여 상기와 같은 고압하를 실현하는 것만으로는 여유를 갖게 할 수가 없게 된다. 이는 후단의 모터용량이 크게 되어 있다 하더라도, 전단계와 비교한 용량차(容量差)가 후단계의 압연롤러를 회전시키기 위해 소비되는 것이 일반적이기 때문이다. 또, 가령 후단계의 모터용량에 상당한 여유가 있고, 후단계에서 충분한 고압하가 될 수 있더라도, 상기 b)에 나타내어진 것과 같이 판의 두께가 얇은 경우에 발생하기 쉬운 강판의 사행이나 형상의 악화에 관한 문제를 해결하기가 불가능하다.
이에 본 발명의 목적은 세립강열연강판의 생산에 적합하여 통판성능(사행방지)이나 판형상에서도 뛰어난 연속열간압연설비를 제공함에 있다.
본 발명은 세립(細粒)의 페라이트(ferrite)를 주체로 한 미세조직을 가진 세립강열연강판을 제조하는데 적합한 연속열간압연설비(連續熱間壓延設備)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열간압연설비(A)의 전체배치를 개념적으로 나타낸 측면도,
도 2a와 도 2b 및 도 2c는 도 1에 도시된 열간압연설비(A) 중 전단계에 있는 밀(F1) 등에 관해 CVC기능을 설명하기 위한 모식도,
도 3은 도 1에 도시된 열간압연설비(A) 중 후단계의 밀(F4 ~ F6)과 그 부근에 대해 상세하게 나타낸 측면도,
도 4의 (a)와 (b)는 제조한 강판에 대해 상부표면부근과 하부표면부근에서각각 연결조직을 나타낸 도면,
도 5는 각 밀(F1 ~ F6)의 구동용 모터에 관해, 패스스케쥴에 기해 산출한 소요토크와 이에 대해 적당하다고 생각되는 각 밀의 구동용 모터의 발생토크의 관계를 나타낸 그래프이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속열간압연설비는, 복수스탠드의 밀(mill)을 가진 전단계와 압연재가 흐르는 방향에서 상기 전단계의 하류쪽에 배치되어 복수스탠드의 밀을 가진 후단계를 갖추되, 상기 후단계의 2스탠드 이상으로 된 밀이 이경(異徑)롤러밀 또는 극소경(極小徑)롤러밀이고, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀 각각이 상기 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀 보다 상류쪽에 배치된 어느 스탠드 밀의 구동용 모터의 용량보다 큰 용량을 가진 구동용 모터를 갖도록 된 것을 특징으로 한다.
또, 최종스탠드를 포함한 상기 후단계의 연속하는 2스탠드 이상의 밀이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀로 되는 것이 바람직하다,
또, 상기 후단계는 3스탠드 이상의 밀을 갖고서, 그중 2스탠드 또는 3스탠드의 밀이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀로 되는 것이 바람직하다.
여기서,「극소경롤러밀」이라 함은 1쌍의 워크롤러(work roller)가 모두 직경 600mm를 하회하는 작은 직경으로 된 압연기를 의미한다. 또,「이경롤러밀」이라 함은 1쌍의 워크롤러에 대해 직경이 같지 않고 상하 1쌍의 워크롤러의 등가(等價)롤러직경(롤러직경의 평균치)이 직경으로 600mm 미만인 것을 말한다. 단, 이경롤러밀에서의 등가롤러직경 또는 극소경롤러밀에서의 롤러직경은 기능면에서는 550mm 이하로 되는 것이 바람직하고, 강도상(强度上)으로는 일반적으로 400mm 이상으로 되는 것이 요구된다.
이러한 연속열간압연설비에서는, 먼저 후단계의 2스탠드 이상의 밀에서의 구동용 모터의 용량을 그들 보다 상류쪽 스탠드에서의 모터용량 보다 크게 되어 있어서, 금속조직에 대한 영향이 강한 후단계 스탠드에서 고압하압연을 행할 수 있게 된다. 또, 이 압연설비에서는 후단계의 2스탠드 이상의 밀을 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀로 하였기 때문에, 얇아진 강판에 대해 고압하를 시행하더라도 강판의 사행이나 형상의 악화가 발생하기 어렵게 된다. 이와 같은 형식의 밀에서는, 압하율(및 왜곡)이 높은 압연은 비교적 작은 압연하중으로 행할 수 있게 된다. 압연하중이작으면 강판의 두께방향으로는 작용하는 힘(슬러스트힘)도 작아지기 때문에 사행이 발생하기가 어렵고, 압연롤러의 편평변형량(扁平變形量)이 줄어드는 결과로 되어, 이른바 엣지드롭(edge drop)과 같은 형상이 악화되는 것도 줄어들게 된다. 이와 같이 통판성(通板性)이나 판형상이 나빠지는 일이 일어나기 어렵기 때문에, 후단계에서는 모터용량에 대응한 압하율을 상당히 높여 누적왜곡을 0.9 이하가 되도록 할 수도 있고, 더구나 이 압연설비에 의해 미세한 페라이트조직을 가진 세립강열연강판을 제조하는 것이 가능해지게 된다.
또, 상기 전단계 또는 상기 후단계의 어느 1스탠드 이상의 밀이 CVC기능을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
여기서,「CVC기능」이라 함은 축길이 쪽으로 외경이 연속적으로 변화되도록 형성된 압연롤러(CVC롤러)를 축길이 방향으로 이동하게 함으로써 롤러갭(roller gap)의 형상이 변경되는 것을 제어하는 기능을 말한다. 이와 같은 기능을 가진 밀을「CVC밀」이라 부르기도 한다.
이와 같은 연속열간압연설비라면, 후단계에서의 통판성이나 판형상의 제어특성을 한층 더 좋아지게 할 수 있게 된다. CVC기능을 가진 밀은 롤러갭의 형상을 넓은 범위로 변경·제어할 수 있기 때문에, 롤러가 휘거나 열팽창에 기인하는 크라운(crown)을 방지하여 강판의 형상을 제어할 수 있게 되고, 그 때문에 상류쪽의 밀에 당해 CVC기능을 부여하면 비교적 두꺼운 상태의 강판에 제어를 가할 수 있게 됨으로써 범위가 넓은 제어를 할 수가 있는 이점이 있게 된다.
또, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀각각의 구동용 모터의 용량을 그들 모두가 같은 크기를 갖지 않도록 설정하고, 보다 하류쪽 스탠드의 밀의 모터용량이 보다 상류쪽 스탠드의 밀의 모터용량을 하회하지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.
또, 최종스탠드를 포함한 상기 3스탠드 밀이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀로 이루어지고서, 상기 후단계의 3스탠드의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 각각의 상기 구동용 모터의 용량이, 최종스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량을 Pn, 그 상류쪽 스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량을 Pn-1, 보다 더 상류쪽 스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량을 Pn-2로 했을 때, Pn> Pn-1≥ Pn-2또는 Pn≥ Pn-1> Pn-2이 되도록 하는 것이 바람직하다.
후단계에서 고압하압연을 시행하여 상기와 같이 세립강열연강판을 얻기에 충분한 누적왜곡(εc)을 확보하기 위해서는, 최종스탠드에 가까워짐에 따라 왜곡(ε; 또는 압하율)을 높여주는 것이 효과적이다. 상류쪽 스탠드에서의 압연은 금속조직에 대한 영향력의 크기에서 최종스탠드 또는 그에 이웃한 스탠드의 것에는 미치지 않기 때문에, 마찬가지 금속조직을 가진 강판을 전체 스탠드 사이에 평균적인 압하율을 너무 높이지 않고 제조하려면, 최종스탠드 또는 그에 가까운 스탠드에서 고압하로 하는 것이 유리하기 때문이다. 따라서, 이 압연설비에 의하면, 설치비용이나 에너지소비의 면에서 특히 효율적으로 세립강열연강판을 제조할 수 있게 된다.
또, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 각각의 상기 구동용 모터의 용량이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 보다 상류쪽에 있는 어느 스탠드의 밀의 상기 구동용 모터의 용량 보다 15% 이상 크게 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 최종스탠드를 포함한 후단계의 연속된 3스탠드의 밀을 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀로 한 경우, 이들 중 용량이 작아지는 최종스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량(Pn)과 상류쪽에 배치된 제1, 제2, …, 제(n-3)스탠드의 각 구동용 모터의 용량(P1, P2, …, Pn-3)과의 관계를 Pn≥ Max(P1, P2, …, Pn-3) × 1.15 로 한다.
또, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀의 상기 구동용 모터의 용량 중 최대의 용량이, 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 보다 상류쪽에 배치된 어느 스탠드의 밀의 상기 구동용 모터의 용량 보다 30% 이상 크도록 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 최종스탠드를 포함한 후단계의 연속된 3스탠드의 밀을 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀로 한 경우, 이들 구동용 모터의 용량(Pn, Pn-1, Pn-2)과, 상류쪽에 배치된 제1, 제2, …, 제(n-3)스탠드의 각 구동용 모터의 용량(P1, P2, …, Pn-3)과의 관계를 Max(Pn-2, Pn-1, Pn) ≥ Max(P1, P2, …, Pn-3) × 1.3 으로 한다.
이와 같이 금속조직에 대한 압연의 영향력을 고려하면, 세립강열연강판을 제조하는 경우에 압연설비 중 상류쪽 스탠드에서는 특별히 높은 압하율로 압연을 행할 필요가 없다. 한편, 최종스탠드를 포함한 후단계의 스탠드에서는 누적왜곡이 0.9 이상으로 되는 고압하의 압연을 행하는 것이 바람직하다. 따라서, 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀로 된 후단계의 2이상의 스탠드에 대해, 모터용량을 전단계의 것보다 상당 정도 이상 크도록 한 이들 압연설비는, 세립강열연강판의 원활한 제조를 가능하게 하는 합리적이고 실제적인 설비라고 할 수가 있다. 고압하의 압연을 하지 않는 전단계 스탠드에서의 모터용량을 후단계의 것보다 상당 정도 낮게 설정하도록 되어 있기 때문에, 설비면에서 비효율성이 없도록 하는 이점도 있게 된다. 한편, 이 설비에서는 앞에서 설명한 이유에 따라, 최종스탠드에서의 모터용량을 최대로 하는 것이 설비비 및 에너지소비 면에서 특히 유리하다.
또, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 각각의 배출쪽에 상기 압연재를 냉각하기 위한 커튼월형(curtain wall type) 냉각수단을 배치하는 것이 바람직하다.
커튼월형 낸각수단이라 함은 위쪽 및 아래쪽으로부터 막(幕)과 같이 이어지는 대량의 냉각수를 층류(層流) 또는 그에 가까운 상태로 흘려, 압연되는 강판의 상하면 전체 폭에 걸쳐 그 냉각수가 닿도록 하는 형식의 냉각수단을 말한다.
연속열간압연설비로 세립강열연강판을 제조할 때는 고압하를 가할 수 있는 스탠드에서 강판을 강하게 냉각시키는 것이 좋다. 압하율이 높은 압연을 행하면, 가공에 따른 발열 때문에 강판의 온도가 현저하게 상승하게 되어, 대압하압연법이나 제어압연법에 적합한 온도대역에서 벗어나기 쉽기 때문이다. 이 경우, 충분히 강력하게 냉각을 할 수 없으면 압연속도를 지연시켜야 할 필요가 생겨, 상업적 생산이 불가능해질 수도 있게 된다.
이 점에서 커튼월형 냉각수단은 상기와 같이 흐르는 대량의 냉각수에 의해 압연재를 강하게 냉각할 수 있기 때문에, 높은 압하율의 압연에 수반되는 강판의온도상승을 효과적으로 제어할 수 있게 된다. 강판이 가속(加速)되는 경우에도, 그 강판을 가장 적합한 온도범위로 유지시킬 수가 있게 된다. 여기서, 적합한 온도범위라 함은 대체로 대압하압연법을 실시하는 경우에는 Ar3변태점 ~ Ar3+ 50℃의 범위를, 제어압연법을 실시하는 경우에는 700 ~ 800℃의 범위를 가리킨다.
커튼월형 냉각수단은 최종스탠드의 밀의 배출쪽에만 아니라 후단계의 복수스탠드의 배출쪽에도 배치되어 있기 때문에, 최종스탠드 및 거기까지의 스탠드에서 압연이 이루어질 때 발생하는 열을 효과적으로 거두어 적절한 온도로 유지될 수 있도록 함과 더불어, 압연이 이루어진 직후의 압연재를 강하게 냉각시켜 미세조직의 입자성장을 정지시키는 작용도 발휘하게 된다. 또, 이 커튼월형 냉각수단은 압연재의 전체 폭에 걸쳐 냉각수에 닿도록 되어 있어서, 폭방향에도 편차가 없이 압연재를 균일하게 냉각시킬 수 있게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 해서 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 연속열간압연설비(A)는 이른바 완성형압연기로서, 상류쪽(도시하지는 않음)에는 가열로와 조압연기(粗壓延機)가 있고, 하류쪽(도시하지 않음)에는 런아웃테이블(run-out table)이나 권취기(卷取機) 등이 배치되어 있다. 이 열간압연설비(A)는 각각에 압연롤러를 구비한 합계 6스탠드의 밀(F1 ~ F6)이 일렬로 배치된 것으로, 상류쪽에서 거칠게 압연된 강판(압연재)을 연속적으로 압연함으로써, 두께가 1 ~ 6mm 전후인 열연강판을 제조하게 된다. 일반적으로 강판을 제조하는 통상적인 압연을 원활하게 실행할 수 있음과 더불어 운전조건을 설정함으로써 세립강압연, 즉 미세한 페라이트조직을 가진 세립강열연강판의 제조도 할 수 있도록 압연설비(A)가 다음과 같이 구성되어 있다.
먼저, 전단계의 3스탠드로서 이른바 CVC밀(F1, F2, F3)이 일렬로 배치되어 있다. 전단계의 가장 상류쪽 CVC밀(F1)은 도 1과 같이 워크롤러(1a, 1b)와 백업롤러(back-up roller;1c, 1d)로 이루어진 4중(重) 압연기로 구성되어, 워크롤러(1a, 1b)에 도 2에 도시된 것과 같은 크라운(CVC, 즉 직경의 연속적 변화)을 형성하도록 되어 있다. 워크롤러(1a, 1b)는 도 2b 및 도 2c와 같이 상하로 반대쪽 축길이방향으로 동시에 이동(shift)시켜질 수 있도록 되어 있어서, 롤러간의 위치관계, 즉 롤러갭을 조정할 수가 있게 된다. 워크롤러(1a, 1b)의 직경은 700mm로 하고, 최대이동량은 정역(正逆)으로 각각 100mm가 되도록 하였다. 전단계의 다른 2단계 CVC밀(F2, F3)도 이와 같은 구성 및 기능에 관해 전단계의 가장 상류쪽 CVC밀(F1)과 다르지 않게 되어 있다.
이와 같은 CVC밀(F1, F2, F3)을 전단계에 배치한 것은 강판(P)의 크라운(형상)을 가장 적절히 유지되도록 하기 위해서이다. 뒤에 설명되는 후단계의 이경롤러밀(F4, F5, F6)에서는 세립강압연을 할 때 가열발열로 기인한 써말크라운(thermal crown) 등이 발생하기 쉽기 때문에, 전단계에 배치된 이들 CVC밀(F1, F2, F3)에 의해 미리 강판크라운을 수정하여 강판(P)의 중간이 줄어드는 것을 경감시키게 된다.
CVC밀(F1)의 워크롤러(1a, 1b)에는 도 1에 모식적으로 도시된 것과 같이, 구동용 모터(M1a, M1b;이하 양자를 합해서 M1이라 총칭함)를 각각 접속하고, 전단계의 다른 2단계 CVC밀(F2, F3)의 각 워크롤러(1a, 1b)에도 마찬가지로 구동용 모터(M2a, M2b;이하 M2라 총칭함) 및 구동용 모터(M3a, M3b;이하 M3라 총칭함)가 접속되도록 한다. 각 모터(M1, M2, M3)는 가변속도제어수단이 갖춰진 교류모터로서, 감속기(도시되지 않음) 및 유니버설조인트를 매개로 각 밀(F1, F2, F3)의 워크롤러(1a, 1b)에 접속하도록 되어 있다.
이어 후단계의 3스탠드로서는 이른바 이경롤러밀(F4, F5, F6)이 역시 일렬로 배치되도록 되어 있는 바, 이는 앞에서 설명한 CVC밀(F1, F2, F3)을 포함한 전부 6스탠드의 스탠드간격이 모두 같이 5.5mm 로 되어 있다. CVC밀(F1)로부터 세어서제4스탠드에 해당하는 이경롤러밀(F4)은 도 1과 같이 워크롤러(4a, 4b)와 백업롤러(4c, 4d)로 이루어진 4중 압연기로 구성되어, 워크롤러(4a, 4b)로 나타내어진 것과 같이 직경이 다른 것을 사용하도록 되어 있다. 그리고, 워크롤러(4a, 4b) 중 하부에 있는 대경(大徑)의 롤러(4b)만 감속기(도시되지 않음) 및 유니버설조인트를 매개로 접속된 모터(M4;가변속제어수단을 가진 교류모터)에 의해 회전구동하게 되고, 상부의 소경(小經)의 롤러(4a)에 대해서는 자유로이 회전할 수 있도록 해서 구동력을 갖지 않도록 하였다. 워크롤러(4a, 4b)에는 벤더(bender;도시되지 않음)를 부설해 놓았기 때문에, 워크롤러(4a, 4b)에 굽힘(bending)이 가해지도록 할 수도 있다. 또, 각 워크롤러(4a, 4b)에는 CVC기능도 부여함으로써, 정역 각 방향으로 100mm의 범위 내에서 축길이방향으로 양자를 이동시킬 수 있게 된다. 워크롤러(4a)의 직경은 480mm, 워크롤러(4b)의 직경은 600mm로 가늘게 한 것이어서, 양자의 평균인 등가롤러직경은 540mm로서 작게 되어 있다. 이상과 같은 구성 및 기능에 대해 후단계의 다른 2스탠드의 이경롤러밀(F5, F6)도 상기 이경롤러밀(F4)과 차이가 없다. 이들 이경롤러밀(F5, F6)의 각 워크롤러(4b)에는 구동용 모터(M5, M6)가 각각 접속하도록 되어 있다.
후단계의 이들 3스탠드의 이경롤러밀(F4, F5, F6)은 등가롤러직경이 소경인 것과 한쪽의 워크롤러(4b)만을 구동시켜 강판(P)에 전단력(剪斷力)을 작용시킴으로써, 비교적 낮은 압연하중에서도 압하율이 높은(예컨대 압하율이 50%인) 압연을 실시할 수 있게 된다. 그 때문에, 세립강압연을 위한 대압하압연 등을 작은 압연하중으로 실행할 수가 있고, 더구나 그때의 압연하중이 작기 때문에 롤러의 편평이나엣지드롭에 의해 잘못되는 것을 회피할 수 있게 된다.
세립강압연을 연속적으로 실행하기 위해서는 강판(P)을 냉각시켜 적절한 온도범위로 유지시킬 필요가 있기 때문에, 열간압연설비(A)에서 후단계의 스탠드(F4, F5, F6)의 각 후방부(하류쪽) 또는 전방부(상류쪽)에 도 1과 같이 커튼월형 냉각장치(7;도 3에 나타내어진 부호 7A ~ 7H)를 배치하도록 되어 있다. 이들 냉각장치(7)의 각각은 위쪽 또는 아래쪽에 설치된 헤더(header)로부터 강판(P)의 전체폭 표면을 향해 막형상(커튼월형상)의 대량 상온냉각수(층류(laminar flow)로서 예컨대 도 3의 부호 f)를 흘려 닿도록 하는 냉각수단이다. 막형상을 이루어 흐르는 냉각수의 두께(막두께)는 10mm 이상으로 되어야 하는 바, 16mm 이상으로 되는 것이 냉각효과의 면에서 바람직하다. 상기 냉각장치(7)에서의 냉각수량은 강판(P)의 단위 폭(1m) 당 100 ~ 500m3/h의 범위 내에서 조정할 수 있고, 냉각에 의한 강판(P)의 온도강하가 20℃/sec 이상이 되도록 한다. 뒤에 설명되는 예로부터 대압하압연법을 실행하는 경우 등에서는 단위 폭 당 350m3/h의 냉각수를 사용하게 되는 바, 이 경우의 강판(P)의 온도강하는 강판의 두께와 속도를 곱한 값이 1200mm·mpm 일 때 60 ~ 80℃/sec(가공발열에 의한 온도상승을 포함해서 40℃/sec 전후)에 달하게 된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 냉각장치(7)는 강판(P)의 위쪽 및 아래쪽 위치에 복수로 배치되고서, 위쪽에는 스탠드(F4)의 후방부와, 스탠드(G5)의 전방부 및 후방부, 스탠드(F6)의 전방부 및 후방부에 각각 냉각장치(7A, 7B, 7D, 7E, 7G)가 배치되고, 아래쪽에 대해서는 스탠드(F4, F5, F6)의 후방부에 각각냉각장치(7C, 7F, 7H)가 배치되도록 되어 있다. 이들 중 냉각장치(7H)는 제6스탠드(F6)의 후방부에서 롤러테이블(roller table;T)의 프레임에 부착되고, 다른 냉각장치(7A ~ 7G)는 각 스탠드의 하우징(H)에 부착되도록 되어 있다.
이와 같은 냉각장치(7)를 후단계 3스탠드의 밀(F4, F5, F6)의 각 배출쪽 등에 사용하게 됨으로써, 현저한 가공발열에 수반된 대압하압연법이나 제어압연법을 실행하는 경우에도, 각 밀(F4, F5, F6)에서 온도상승을 제어하여 강판(P)을 적절한 온도범위에 유지되도록 함과 더불어, 압연 후에 미세조직이 입자의 성장을 일으키는 것을 억제할 수 있게 된다. 한편, 열간압연설비(A)의 하류쪽에 있는 앞에서 설명한 런아웃테이블(도시되지 않음)에서도, 입자의 성장을 방지할 냉각수로 강판(P)을 냉각시키게 된다.
한편, 도 1의 열간압연설비(A)에서는, 최종스탠드인 밀(F6)의 배출쪽에서 커튼월형 냉각장치(7G, 7H)로부터 수 백mm ~ 1m 정도 하류쪽의 위치에 물분사스프레이(8)가 배치되도록 되어 있다. 이는 냉각장치(7G, 7H)에 의해 강판(P)의 표면에 놓여진 냉각수를 제거하기 위한 것으로, 강판(P)의 표면을 향해 비스듬히 앞쪽으로 가압수를 분출하도록 된 것이다. 이와 같은 물분사스프레이(8)를 사용하게 되면, 냉각장치(7)의 작용으로 강판(P) 상에 놓여진 냉각수를 원활히 제거할 수가 있기 때문에, 그 하류쪽에 있는 각종 계측기(도시되지 않은 온도계 등)에 의해 압연 후의 강판(P)에 관한 여러 가지 값(압연종료온도 등)을 적절히 계측할 수 있게 된다.
이상과 같이 구성된 연속열간압연설비(A)에서는, 적절한 생산성을 확보하기에 충분한 속도로 세립강열연강판을 제조할 수가 있게 된다. 금속조직 상의 영향이강한 후단계의 스탠드에서, 커튼월형 냉각장치(7)를 사용해서 강판(P)의 온도를 적절한 범위로 유지되도록 하면서 소경의 이경롤러밀(F4, F5, F6)로 압하율이 높은 압연을 실행함으로써 대압하압연법 또는 제아압연법을 실시할 수 있기 때문이다. 이경롤러밀(F4, F5, F6)에서는 롤러의 편평이나 엣지드롭을 회피할 수 있고, 각 밀(F1 ~ F6)의 CVC기능에 의해 크라운의 제어가 행해질 수 있기 때문에, 강판의 두께가 얇아지는 후단계에서도 강판(P)의 사행(蛇行)이나 형상의 악화를 제어할 수 있다고 하는 점도 그와 같은 세립강압연을 가능하게 하는 이유의 하나가 된다.
단, 상기와 같은 후단계에서 고압하의 압연을 실행하기 위해서는, 후단계 스탠드의 구동용 모터, 특히 가장 하류쪽 또는 그에 가까운 스탠드(F5, F6 등의 밀)의 구동용 모터(M5, M6) 등에 충분한 용량(출력 즉 동력(kW))을 부여할 필요가 있게 된다. 고압하압연을 실행하는 경우에는 강판(P)의 단위 폭 당 압연하중이 증가해서 워크롤러(4a, 4b)에 필요한 압연토크(torque)가 증가함(단강판의 두께와의 관계에 의해서도 소요되는 토크가 증감된다)과 더불어, 강판의 두께의 감소에 수반되어 압연속도가 증가하기 때문에, 고압하가 되지 않는 경우에 비해 큰 동력을 필요로 하기 때문이다. 모터의 용량이 부족해서 가령 충분한 압연토크가 발생되지 않는다고 하면, 일정 이상의 폭을 가진 강판(P)에 대해 세립강압연을 실행하기가 어렵고, 압연토크가 충분하다 하더라도 가령 동력이 부족하면 충분한 속도로 세립강압연을 실행할 수가 없게 된다.
한편, 압연설비(A)의 전단계인 스탠드(F1, F2, F3의 밀)에서는 금속조직에 영향을 주는 것이 약해 고압하압연을 실행할 의미가 희박하기 때문에, 세립강압연을 실행할 때에도 고압하의 압연을 실행하지는 않는다. 이 때문에 그들 구동용 모터에는 후단계 스탠드용의 것과 같은 정도의 용량은 필요하지 않게 된다. 즉, 2대씩인 모터 M1a와 M1b(M1이라 총칭하는 것), 모터 M2a와 M2b(M2라 총칭하는 것), 모터 M3a와 M3b(M3라 총칭하는 것)의 용량을 각 밀(F1, F2, F3)마다 가산한 모터용량(P1, P2, P3)은 모두 후단계의 밀(F4, F5, F6)의 각 모터(M4, M5, M6)의 용량(P4, P5, P6) 보다 작아도 된다.
그리고, 세립강압연을 실행함에 있어, 하류쪽 스탠드일수록 압하율이 높은 압연을 하는 것이 금속조직과 에너지효율의 면에서 유리하다는 점에서, 또한 뒤에 설명되는 실험예의 표 3에 나타내어진 패스스케쥴과 같이 후단계의 소요동력이 증가하는 것을 고려해서, 각 스탠드의 구동용 모터의 용량은 다음과 같이 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 후단계의 3스탠드에서의 구동용 모터(M4, M5, M6)의 용량(P4, P5, P6)은 뒤에 기재되는 표 4에 나타내어진 것과 같이 P4< P5≤ P6, P4≤ P5< P6, 또는 P4< P5< P6으로 하류쪽으로 갈수록 커지면서, 그들 중 최대의 용량을 가진 모터(M6)의 용량(P6)이 P6≥ Max(P1, P2, P3) × 1.3 으로, 전단계 3스탠드에서의 어느 스탠드 모터용량(P1, P2, P3)에 비해서도 30% 이상 커지도록 설정하게 된다. 또, 구동용 모터의 종류를 적어도 설비비용이나 취급상의 이익을 얻기 위해서라면, 예컨대 다음 표 4의 실험예에서, P4< P5≤ P6, P4≤ P5≤ P6, 또는 P4< P5< P6로 됨과 더불어, P4≥ Max(P1, P2, P3) × 1.15, 즉 후단계 3스탠드에서의 각 구동용 모터의 용량이 전단계 3스탠드에서의 어느 모터의 용량(P1, P2, P3) 보다도 15% 이상 커지도록 하는 것도 좋다.
[실험예]
이상 설명한 연속열간압연설비(A)에서의 패스스케쥴과 그 압연설비(A)에서의 각 밀(F1, F6)의 구동용 모터의 용량배치에 대해 검토한 실험예는 다음과 같다.
C : 0.16%, Si : 0.22%, Mn : 0.82%(다른 의미 있는 성분은 함유되지 않음)의 화학성분을 가진 강(鋼)에 대해 압연설비(A)를 사용해서 두께 2.3mm, 폭 1200mm인 강판을 제조하기로 한다. 압연속도는 일반적인 핫스트립밀(hot strip mill)에서 일반적으로 채용하고 있는 것과 차이가 없는, 예컨대 7 ~ 9m/sec가 되도록 한다.
먼저, 앞에서 설명한 세립강이 아니라 범용의 열연강판을 얻는 통상적인 압연을 하기 위한 일반적인 패스스케쥴로서 표 1에 나타내어진 것을 상정(想定)하면, 이를 만족시키기 위해서는 각 밀(F1 ~ F6)의 구동용 모터에 다음 표 2의 용량으로 배치하는 것(종래형)이 적당하다고 생각할 수 있다. 표 1(및 뒤에 설명되는 표 3)에서「압연토크」,「압연동력」은 워크롤러(1a, 1b, 4a, 4b)에 필요한 값을 나타내고,「조바아」는 조압연기(粗壓延機)를,「F1」~「F6」은 제1스탠드 ~ 제6스탠드의 각 밀(F1 ~ F6)을 각각 나타낸다. 한편, 표 2(및 다음에 설명되는 표 4) 중의 「max.토크」는 각 모터를 출력원(出力源)으로 하여 각 밀의 워크롤러(1a, 1b 또는 4a, 4b)에서 발생되는 토크의 값을 나타낸다. 강판의 두께가 2.0mm 이하인 열연강판을 얻으려는 경우에는, 표 1의 예보다도 F2 ~ F6에서 압하율이 높아져 소요되는압연동력이 증가한다는 점과, 압연속도를 상기 이상으로 할 수도 있음을 고려해서, 표 2의 모터용량에는 상당한 여유가 계산되어 있다.
조바아 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | |
판의 두께 | 36.0 | 18.7 | 10.3 | 6.4 | 4.0 | 2.9 | 2.3 |
압연하중(ton) | 2,097 | 1,611 | 1,348 | 1,157 | 1,054 | 684 | |
압연토크(ton-m) | 145.7 | 71.8 | 40.9 | 28.2 | 17.0 | 6.9 | |
압연동력(kW) | 1,698 | 1,244 | 1,128 | 1,731 | 1,693 | 1,382 |
F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | ||
용량(kW) | 8,400 | 10,500 | 10,500 | 8,400 | 8,400 | 6,650 | |
최대토크(ton-m) | 225 | 221 | 138 | 61 | 41 | 28 |
한편, 상기 범용의 열연강판의 압연이 아니라, 미세한 페라이트를 주체로 하는 미세조직을 가진 세립강의 압연을 시행하는 경우에는, 예컨대 표 3의 패스스케쥴에 따라 후단계의 3스탠드에서 고압하의 압연을 시행하게 된다. 표 3의 예에서는 특히 최종스탠드의 밀(F6)과 그 앞의 밀(F5)에서의 압하율이 40% 이상(왜곡이 0.5 이상)으로 되는 압연을 실시한다. 압연설비(A)에 의하면, 상기 커튼월형 냉각장치(7;7A ~ 7H)를 사용해서 강판(P)의 온도를 적절히 유지되도록 하고서 이와 같은 압연을 행함으로써, 도 4의 (a)와 (b)에 나타나 있는 것과 같은 미세한 페라이트조직을 가진 세립강열연강판을 얻을 수가 있게 된다.
조바아 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | |
판의 두께 | 40.0 | 28.8 | 19.7 | 12.3 | 7.5 | 4.5 | 2.3 |
압연하중(ton) | 2,053 | 2,160 | 2,515 | 1,995 | 2,081 | 2,158 | |
압연토크(ton-m) | 116.4 | 105.7 | 109.3 | 71.6 | 53.7 | 48.4 | |
압연동력(kW) | 1,356 | 1,832 | 3,012 | 4,396 | 5,365 | 9,640 |
그러나, 표 3의 예에서는 앞에서 설명한 표 1의 패스스케쥴에 비해 후단계의 소요되는 압연토크가 높게 되어, 도 5에도 나타나 있는 것과 같이 표 2에 설정된 후단계의 밀(F4, F5, F6)에서의 모터의 토크(워크롤러에서 발생할 수 있는 토크, 도 5의 부호 ●)를 상회하게 되고 만다. 이와 같이 후단계에서 표 1의 예보다도 소요되는 압연토크가 증가하는 것은, 고압하 때문에 압연하중이 증가하기 때문이다. 또, 최종스탠드 및 그 부근에서는 고압하에 의해 강판의 두께가 급감함에 따라 압연속도가 급증하기 때문에, 밀(F5, F6)에서 소요되는 압연동력도 전단계의 것에 비해 대폭 증가하게 된다.
따라서, 통상적인 압연을 시행함에 있어 적당하다고 생각되는 표 2의 용량배치에서는, 후단계의 밀(F4, F5, F6)의 모터(M4, M5, M6)에 대해 발생할 수 있는 토크 또는 용량(동력)이 부족하게 된다. 그 때문에, 압연설비(A)의 모터(M1 ~ M6)에 대해 세립강압연을 원활하게 시행할 수 있는 용량배치로 하기 위해서는, 예컨대 다음의 표 4에 따라 후단계의 모터(M4, M5, M6)를 대용량(大容量)으로 하는 것이 적절하다.
F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | ||
용량(kW) | 8,400 | 10,500 | 10,500 | 11,000 | 13,000 | 14,000 | |
최대토크(ton-m) | 225 | 221 | 138 | 80 | 63 | 58 |
한편, 표 3 및 표 4에는 압연 중(강판(P)을 압하하고 있는 사이)에 각 밀(F1 ~ F6)의 모터(M1 ~ M6)가 발생하는 용량(동력)과 토크가 나타내어져 있다. 강판(P)이 무한(無限)의 길이를 갖고 있어서 압연이 쉬지 않고 이루어질 수밖에 없기 때문에, 실제의 모터로서는 표 중의 출력을 연속정격(連續定格)으로 된 것을 반드시 배치해야만 하는 것은 아니다. 따라서, 이른바 자승평균법(自乘平均法) 등에 기해 표 중의 출력과 함께 압연에 소요되는 시간이나 운전빈도에 맞춘 적절한 정격출력을 구한 다음 각 모터(M1 ~ M6)를 선정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 세립페라이트를 주체로 하는 미세조직을 가진 세립강열연강판을 제조하기 위한 연속열간압연설비에 적용할 수가 있다.
Claims (9)
- 복수스탠드의 밀을 가진 전단계와, 압연재가 흐르는 방향에서 상기 전단계의 하류쪽에 배치되어 복수스탠드의 밀을 가진 후단계를 갖추되,이 후단계의 2스탠드 이상으로 된 밀이 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀이고,상기 후단계의 2스탠드 이상의 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀이 각각 상기 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀 보다 상류쪽에 배치된 어느 스탠드 밀의 구동용 모터의 용량보다 큰 용량을 가진 구동용 모터를 갖도록 된 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제1항에 있어서, 최종스탠드를 포함한 상기 후단계의 연속하는 2스탠드 이상의 밀이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀인 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 후단계가 3스탠드 이상의 밀을 갖고서, 그 중 2스탠드 또는 3스탠드의 밀이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀인 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전단계 또는 상기 후단계의 어느 1스탠드 이상의 밀이 CVC기능을 가진 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후단의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 각각의 상기 구동용 모터의 용량이 그들 모두가 같은 크기를 갖지 않도록 설정되고서, 보다 하류쪽 스탠드의 밀의 모터용량이 보다 상류쪽 스탠드의 밀의 모터용량을 하회하지 않도록 설정된 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제5항에 있어서, 최종스탠드를 포함한 상기 3스탠드의 밀이 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀로 이루어지고서,상기 후단계의 3스탠드의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 각각의 상기 구동용 모터의 용량이, 최종스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량을 Pn, 그 상류쪽 스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량을 Pn-1, 보다 더 상류쪽 스탠드의 밀의 구동용 모터의 용량을 Pn-2로 했을 때, Pn> Pn-1≥ Pn-2또는 Pn≥ Pn-1> Pn-2인 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 극소경롤러밀 각각의 상기 구동용 모터의 용량이, 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 보다 상류쪽에 있는 어느 스탠드의 밀의 상기 구동용 모터의 용량 보다 15% 이상 크도록 된 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀의 상기 구동용 모터의 용량 중 최대의 용량이, 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 보다 상류쪽에 배치된 어느 스탠드의 밀의 상기 구동용 모터의 용량 보다 30% 이상 크도록 된 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후단계의 2스탠드 이상의 상기 이경롤러밀 또는 상기 극소경롤러밀 각각의 배출쪽에 상기 압연재를 냉각하기 위한 커튼월형 냉각수단이 배치된 것을 특징으로 하는 연속열간압연설비.
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