KR20050042260A - 얇은 슬래브 기술에 기초한 초박형 열간 압연 스트립의제조 공정 및 생산 라인 - Google Patents

얇은 슬래브 기술에 기초한 초박형 열간 압연 스트립의제조 공정 및 생산 라인

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KR20050042260A
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지오반니 아르베디
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Abstract

본 발명은, 보조 냉각 시스템을 포함하는 연속 주조 공정, 연속 주조 직후에 얇은 슬래브의 거친 단계(5)에 의한 예비-변형 공정, 1000℃와 1400℃ 사이에 선택된 중간 스트립의 온도를 고정하기 위한 유도 가열 공정(8), 및 750℃ 보다 높은 마무리 압연기의 마지막 스탠드로부터 열간 압연 스트립의 제어된 온도를 유지하면서 최소 6개 미만의 통로(36)를 통해 0.4 mm의 열간 최종 스트립의 두께로 만드는 최종 압연 공정(18)을 통해 얻어진 얇은 슬래브로부터 초박형 열간 압연강 스트립을 연속 제조하기 위한 공정 및 생산 라인을 제공한다. 이 때에 본 발명은 또한 강 품질 및 스트립 두께에 대한 특정한 T.T.T 상태도(시간-온도-변형)에 도시된 바와 같이 마무리 압연기의 마지막 스탠드와 코일링 사이에서 스트립(13)의 냉각 공정(14)을 제공한다. 공정의 제어 시스템에는 또한 마스터 시스템 및 추가적인 6개의 주변 서브시스템이 제공되어 있다.

Description

얇은 슬래브 기술에 기초한 초박형 열간 압연 스트립의 제조 공정 및 생산 라인{PROCESS AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING ULTRATHIN HOT ROLLED STRIPS BASED ON THE THIN SLAB TECHNIQUE}
본 발명은, 얇은 슬래브 기술에 기초하여 열-기계적 수단을 통해 최소 0.4 mm의 두께로 압연되는 초박형 열간 스트립의 제조 공정 및 대응하는 생산 라인에 관한 것이다.
열간 압연 스트립을 제조하기 위한 이른바 "얇은 슬래브(thin slab)" 기술이 1990 년 및 1992 년 이후로 시작하여 미국 및 이탈리아에서 이러한 종류의 제 1 플랜트의 시기로부터 크게 발전하였다는 것이 알려져 있다.
오늘날에는 이러한 얇은 슬래브 기술에 의해, 어떠한 품질의 강이라도 탄소강의 분야 및 스테인레스 강의 분야에서 열간 스트립으로서 이미 생산될 수 있다. 종래 기술은 예로서 독일특허 제 3840812 C2 호, 유럽특허 제 0415987 B1 호, 독일특허 제 19520832 A1 호 및 WO 제 00/20141 호에 개시되어 있다. 더 자세한 검사하에서, 거의 제어불가능한 변수가 온도이고: 4-6 m/min의 주조 속도 및 2 mm 미만의 열간 스트립 두께에서 900℃(AC3) 미만의 중간 스트립의 온도가 거친 압연기(roughing mill)의 출구에서 측정되고, 750℃(AC1) 미만의 스트립 온도가 마무리 압연기(finishing mill)의 출구에서 측정되며, 이에 의해 재료의 특성 및 생산 안전성에 대한 품질 불편이 초래된다.
이들 임계 온도 이하에서 진행하는 것을 회피하기 위해, 4-6 m/min의 주조 속도에서 거친 압연기 또는 고압하율 압연기(HRM) 후의 중간 스트립의 두께는 20 mm 미만이 될 수 없다. 중간 스트립 두께의 이러한 값은, 예를 들어 유도 가열 구역을 통과하여 노 출구에서 약 1200℃의 스트립 온도에 도달한 후에, 다시 열간 최종 스트립 두께의 제한을 야기하고, 또한 0.06 % C, 및 그 결과 강 품질의 결함을 갖는 탄소강의 경우와 같이 동시에 AC1(750℃)보다 낮은 온도에 또한 도달하지 않고서 아래로 초과하는 것이 불가능한 제한을 야기한다.
얇은 슬래브 기술의 10년 동안의 생산적인 경험 및 발전 후에, 더 양호한 품질을 가지며 더 낮은 비용으로 제조될 수 있는 열간 압연 스트립 제품에 대한 등급 요구가 있었다. 열간 압연 스트립에 대한 시장의 요구는, 특히 0.4 mm 의 최소 두께에 관한 것이고, 동시에 재료의 원하고 개선된 기계적 특징을 야기하는 T.T.T 상태도의 의미에 있어서 열-기계적 압연에 관한 것이다. 이러한 배경에서, 얇은 슬래브 기술에 의한 최고의 기술적 방식에 있어서 이상(Dual Phase), TRIP, 및 TWIP 강 생산의 저비용 생산이 고려되었다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 공정을 위한 생산 라인의 바람직한 실시예를 함께 결합하여 개략적으로 도시한다.
도 2는 공정을 제어하는 시스템의 바람직한 실시형태를 개략적으로 도시한다.
도 3은 스트립 두께 또는 압연 패스의 개수의 함수로 스트립 온도를 나타낸 선도이다.
도 4는 시간과 압연 패스의 함수로 스트립 온도의 변화를 나타낸 선도이다.
도 5는 이상강, TRIP 강 또는 TWIP 강의 생산에 있어서 강 분석에 대한 T.T.T 상태도를 도시한다.
본 발명의 목적은, 제어된 결정 구조 및 그 결과 재료의 제어된 특성을 가지며 T.T.T 상태도에 따라 열-기계적 방식으로 최대 2.2 m의 폭 및 최소 0.4 mm의 두께를 갖는 초박형 열간 스트립을 제조할 수 있는 열간 스트립 마무리 압연기에 의해 얇은 슬래브 기술에 기초한 공정 및 생산 라인의 조합을 개발하는 것이다.
폭 1 mm 당 약 20 Kg의 중량을 갖는 코일에 권취된 열간 스트립의 표준 생산 이외에 본 발명의 또 다른 목적은, 코일의 임의의 중량을 허용하며 후속적인 작업 단계와 직접 결합된 상술한 고품질 열간 스트립의 이른바 "연속 압연"이다.
본 발명의 추가적인 목적은 액체 코어 감소중에 주조기에 이차 냉각 시스템을 또한 제공하는 것이다.
상술한 목적은 종래 기술에서는 볼 수 없는 특징 특히 청구항 1 항 및 13 항 기재의 특징에 의해 달성된다.
본 발명은 비제한적인 방식으로 첨부 도면을 참고로 하여 이제 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b를 참고하면, 신규한 공정을 실시할 수 있는 본 발명에 따른 바람직한 생산 라인이 그 구성 요소로 도시되어 있다. 라인의 시작 지점에는, 10 m/min의 최대 주조 속도로 출구에서 800-1200 mm의 폭과 100-70 mm의 두께를 갖는 슬래브를 공급하는 진동 몰드(2)를 구비하는 연속 주조 시스템(1)이 제공되어 있다. 몰드의 하류에는 롤러 경로(또는 테이블)(3)가 설치되어 있고, 주조기의 출구에서 최고의 생산성 및 최고 슬래브 온도를 얻기 위해 최대값으로 일정하게 유지되어야 하는 주조 속도에서 고화중에 구역(3.1)에서 최대 슬래브 두께의 60%로 감소시키고 또한 구역(3.2)에서 80-40 mm까지 감소시킨다.
몰드를 떠날 때 슬래브가 완전한 직사각형 단면을 갖지 않고 각 측면(2.2)에서 바람직하게는 0.5 mm 와 5 mm 사이의 값의 중심 크라운을 갖는 단면을 갖도록 몰드가 바람직하게 기하학적 형상을 갖는다는 것이 발견되었다. 솔리드 코어 압연 후에 후속 예비-스트립(pre-strip)은 각 측면(5.3)에서 최대 0.4 mm의 중심 크라운을 여전히 갖는 것이 바람직할 것이다.
롤러 간극 및 마모에 무관하게 ±1 mm의 범위내에서 연속 주조기를 떠나는 슬래브의 두께 편차를 수용하도록, 이 스트립에 필요한 기하학적 공차를 얻기 위해 관련 소프트웨어를 갖는 특정한 하드웨어 장치가 제공될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 주조기의 제 1 부분과 결합하는 능동 위치 작동기/조절기 및 평행도 제어기가 제공될 수 있다.
이것은, 구역(3.3)에서 고화가 연속 주조기의 끝 부분에서 종료됨을 의미한다.
고화중의 상기 슬래브 두께의 감소는 공정의 가장 중요한 기술적 장점으로서 간주되고, 관련된 양을 변수(V1)라고 하고, 이는 또한 도 2에서 제어 시스템의 데이터(22.1)로서 또한 표시되어 있다. 두께 감소값의 결과, 미세 결정 구조 및 감소된 내부 균열 및 편석이 얻어지고, 이에 의해 재료 특성이 개선된다. 또한, 전체 제조 공정의 조건을 최적화하도록 슬래브 두께 감소가 선택될 수 있다.
공정의 이 단계에서 중요한 점은 특별하게 지점(3)의 액체 코어 감소 공정과 관련하여 특별한 방식의 공기/물 이차 냉각(3B)을 개발하는 것이었다. 이 공정의 목적은, 압연 중에 제품의 질에 대한 나쁜 영향을 주는 오스테나이트 입자의 성장 현상을 방지하기 위해 높은 주조 속도(최고 8 m/min)와 1200℃ 이하의 출구 온도에서 무엇보다도 벌징 효과(3A-3c)가 최소로 감소함으로 인해 상술한 바와 같이 내부 품질 상태를 달성하는데 중요한 가능한 한 균일한 온도 분포를 얻기 위해 주조 롤러(3b)와 접촉하는 외면을 따라 ±30℃의 온도 편차를 달성하는 것이었다.
강도와 관련하여, 생산품 1 kg 당 0.6-3 l의 양으로 적절한 특정한 양의 물이 확보되어야 하고, 냉각 밀도(m2 당 l/min)는 주조기의 상부에서 더 커야 하고, 거기에서 슬래브 온도는 더 높고, 냉각수 증발은 더 강하고 또한 표피는 여전히 상대적으로 얇으며, 이것이 액체 코어에서 열 전달이 촉진되는 이유이다. "공기-연무"식 노즐(3a)이 바람직하게 사용될 것이다.
각 횡단면 주위의 온도 균일성은, 대향하는 롤러의 각 쌍 사이의 공간에서 노즐(3a)의 개수 및 노즐의 스프레이 패턴을 적절하게 선택함으로써 얻어질 수 있다. 전면측 롤러와 슬래브 사이의 오목 영역에서 정체 현상의 부족을 보상하기 위해 후면측 전달을 증가시킴으로써 슬래브의 전면측과 후면측 사이의 노즐 전달의 선택적인 제어가 행해져야 한다. 동일한 목적을 위해, 예를 들어 적외선 스캐너에 의해 횡단면상의 상부 및/또는 하부 슬래브 표면 온도를 관찰하면서, 연속적인 롤러 사이의 각 영역에 있는 노즐의 일부에 대해 선택적인 동적 제어를 실시하는 것이 또한 유용하다.
종단면의 온도 균일성을 위해서, 주조기를 따른 하나 이상의 검출 지점에서 슬래브 표면의 원하는 온도를 일정하게 유지하기 위해 주조기를 따라 전체 전달 및/또는 냉각 밀도의 분포에 대한 동적 제어가 실시된다. 이 방향에서의 온도는 주조 속도, 용강 주조 온도, 몰드에서의 열변화의 존재, 및 주강의 화학 조성과 같은 다양한 변수에 의해 영향을 받을 수 있다. 예상된 슬래브 표면 온도는 아래와 같은 사항을 고려한 적절한 고화 모델링에 의해 계산된다:
- 강의 화학 조성,
- 내부 변형(벌징)에 대한 강의 민감성,
- 열 구배(횡방향 또는 종방향에서의 가능한 내부 균열 또는 표면 균열)에 대한 강의 민감성,
- 주조기의 기하학적 특성,
- 예상 주조 속도,
- 야금학적 예상 길이.
이를 위해 보조 냉각 시스템에는, 공기-연무의 경우에 물 및/또는 공기용의 영역 밸브에 의해 제어되는 다양한 노즐 영역이 제공되며, 이 노즐 영역에는 주조기의 상부에서 전면측과 후면측 모두에서 노즐을 포함할 수 있고 또한 하부에서는 전면측과 후면측 사이에서 다를 수 있다. 이들 밸브는 횡방향으로 냉각에 대한 하나 이상의 능동 제어를 가지도록 롤러 사이의 각각의 공간에 제공된 노즐중 단지 일부만을 제어할 수 있다.
슬래브(2.2)는 연속 주조 장치의 출구에서 거친 압연기(또는 HRM)(5)에 직접 공급되어 4개 이하의 패스를 지나면서 30-8 mm의 두께로 압연된다. 압연에 의해 얻어지는 두께 감소는 전체 공정을 위한 최선의 조건을 갖도록 결정된다. 또한 5.1로 들어갈 때는 4-10 m/min, 즉 0.066-0.166 m/s의 비교적 느린 속도이기 때문에, 압연품 또는 "슬래브"(5.2)가 다소 민감하게 넓어져서, 이에 의해 1% 미만의 편차를 가지면서 횡방향으로 대칭인 매우 개선된 프로파일이 얻어진다. 실제로 중간 스트립(5.3)의 그러한 양호한 프로파일은 최종 생산품(13), 다시 말해 1.5-0.4 mm의 두께를 갖는 박형 열간 압연 스트립이 양호한 프로파일을 갖기 위한 기본적인 조건이다.
HRM(5)에 들어갈 때 5.1에서 낮은 압연 속도 조건에서 얻어지는 중간 스트립(5.3) 프로파일의 양호한 질은, 전체 공정의 유연성 및 생산품의 질에 강하에 영향을 미칠 수 있는 공정의 제 2 기술적 장점(V2)이라고 할 수 있다. 동일한 자료는 도 2를 참고로 하는 이하의 설명에서처럼 제어 시스템(22)에서 변수(22.2)로서 표시될 수 있다.
연속 주조기(1)와 HRM(5)의 입구 사이의 거리(6)를 예를 들어 0.5 m와 4 m 사이로 바람직하게 작게 유지함으로써, 롤러 테이블(3)의 단부에서 고화되는 슬래브(2.2)는 최내 영역(7)에서 1450℃의 온도로 (일반적으로 "핫 코어"라고 불린다) 거친 압연기에 전방으로 공급되고, 상기 슬래브의 표면 온도는 1150℃ 이다. HRM(5)의 입구에서 슬래브 자체의 절반 두께에서 슬래브(2.2)의 역 온도 구배(7.2)에 의해, 압연될 재료(5.2)의 두께 전체에 더욱 균일하고 일정한 변형이 발생하는데, 그 이유는 이른바 "코어"가 더 균일하게 변형되기 때문이다. 이는 또한 압연될 재료의 가장자리에서도 나타나고, 이 가장자리는 볼록하고 HRM(5)의 출구에서 잘 형성된다.
역 온도 구배(7.2)를 갖는 압연품 또는 슬래브(5.2)는 거친 압연기(5)에 직접 들어감으로써, 재료의 특성, 중간 스트립(5.3) 및 최종 열간 압연 스트립의 프로파일이 크게 개선되는 원인이 된다.
압연 기술에서 지금까지 전혀 일반적이지 않는 이러한 "역 온도 구배(7.2)"(30℃의 최대 편차를 갖는 슬래브의 두께 전체의 일정한 온도 분포에 일반적으로 기초하며, 이 경우 내부 코어는 표면보다 더 저온이다)에 의해, 최종 생산품에서 긍정적인 특성이 나타나고, 또한 공정의 제 3 기술적 장점(V3)(도 2의 제어 시스템에서 22.3)으로서 고려될 수 있다.
이와 반대로, 연속 주조기(1)와 HRM(5)의 입구 사이에 더 먼 거리(6.1), 최대 350 m의 거리가 존재하면, 압연될 재료 또는 슬래브(5.2)의 온도를 보상하기 위해 보상로(바람직하게 연속 롤러로)가 도입되어야 하며, 상술한 바와 같은 역 온도 구배(7.2)에 대응하는 이른바 제 3 장점(V3)이 상실된다.
거친 압연기(HRM(5))를 통과한 후에, 모든 공정에 대한 최적의 조건에 따라 두께 30-8 mm를 갖는 중간 스트립(5.3)은 유도 가열 통로(8)속으로 직접 들어간다. HRM(5)의 출구와 유도 가열 통로(8)의 입구 사이의 거리는 온도 손실을 감소시키기 위해 가능한 한 짧게 설계되어야 하고, 이렇게 하면 중간 스트립(9)의 온도는 AC3, 즉 약 900℃ 보다 낮게 되지 않을 것이며, 따라서 결정체의 오스테나이트 영역이 남는다.
HRM의 출구와 유도 가열 통로(8)의 입구 사이의 경로에는 횡분리 장치, 바람직하게 전단 장치(10)가 설치되어야 하고, 또한 안전을 위해 압연기에서 고장을 제거하기 위해 횡전달 장치(11)를 설치해야 한다. 고장의 경우에 절단되는 판형 시트는 이미 재료의 충분한 특성을 보이고, 따라서 판매될 수 있다. 중간 스트립(5.3)의 온도 손실이 횡전달 라인의 구역에서 가능한 한 작도록 하기 위해, 전단 장치(10)와 유도 가열 통로(8)의 입구 사이에 가경 단열 커버(12) 또는 유도 가열을 할 수 있는 가경 커버가 제공되어야 한다.
유도 가열 통로(8)를 통과하는 경우, 1100℃와 1400℃ 사이의 온도에서 열간 압연 스트립의 두께 및 조직의 종류를 고려해서 T.T.T 상태도(14.1)에 도시된 바와 같이 프로그램된 열-기계적 압연(14)의 관점에서 원하는 열간 압연 스트립(13)에 따라 30 mm와 8 mm 사이의 두께로 중간 스트립(5.3)이 공급된다. 온도를 조절하는데 있어서 이러한 유연성은 유도 가열을 통해서만 이루어질 수 있는 반면에, 기본적인 에너지를 공급받는 노는 느리며 그 온도는 열간 스트립에서 다른 스트립으로 변화시킬 수 없다.
유리하게, 본 발명에 따르면, 예비-스트립(5.3)(헤드와 말단)의 과열, 특히 유도로(8)와 관련된 온도 제어를 위해 조절 알고리즘이 제공된다.
사실 실제 시험에 의하면, 중간 스트립의 헤드와 말단 모두의 제어된 과열은 특히 초박형 생산품(<1 mm)의 제조에 있어서 코블(cobble)을 방지하고 또한 최선의 제품 공차를 얻기 위한 마무리 압연을 하는데 있어서 큰 도움이 된다는 것이 밝혀졌다.
T.T.T 상태도의 관점에서 최적의 열-기계적 압연을 보장하기 위해 유도로(8)에 의해 중간 스트립의 온도를 조절하는 이러한 유연성은 공정의 제 4 기술적 장점(V4)이라고 할 수 있다(도 2에 따른 제어 시스템에서 변수(22.4)와 대응).
관련된 생산 라인을 갖는 본 발명에 따른 공정에서는, 예를 들어 스트립 폭 1 mm당 20 kg의 중량을 갖는 코일(16)에 대해 "연속 압연"(15) 또는 심지어 표준 압연을 선택할 수 있다. "연속 압연"(15)의 경우, 중간 스트립(5.3)은, 원하는 온도에서 마무리 압연기(18)로 들어가고, 1100℃와 1400℃(8.1) 사이의 유도로(8)에서 고정되고, 주조 속도(2.3)에 경계를 정하는 입구 속도에서 소성 신장 장치(17) 및 제거 장치(17a) 전체에 HRM의 출구에서의 속도와 동일하다.
소성 연신 장치(17)는 초기 길이(LO)의 부분에 관련하여 이하와 동일한 연장을 발생시킨다.
E = (L1-LO)/LO
길이 증가를 일으키는 신장은 롤러(17.1)를 통과할 때 생기는 소성 굽힘과 관련이 있고, 이에 의해 무엇보다도 온도 범위가 600℃와 1300℃ 사이의 온도 범위에서 강보다 훨씬 덜 연하고 더 취성이 강한 접착성 스케일(a-b) 및 압연 스케일의 파괴가 이루어진다. 도 1b에 a' 및 b'로 도시된 바와 같이 이러한 방식으로 파괴된 스케일은 장치(17)의 하류에 있는 후속 디스케일링 단계(17a)에서 완전히 제거되므로, 마무리 압연기(18)의 입구에서 예비-스트립(5.3)은 어떠한 스케일도 없는 표면을 갖게 된다. 따라서, 마무리 압연기(18)를 지나면, 표면 결함이 없는 생산품을 얻을 수 있다.
상술한 소성 굽힘은, 2% 이상의 재료의 신장을 일으키는 소성 조건에서 굽힘이 일어나도록 하기 위해 상부와 하부 롤러(17.1) 사이에 상대적인 침투 운동을 또한 제공함으로써 바람직하게 달성된다. 이러한 목적을 위해, 장치(17)에 의해 가해지는 힘 및 롤러(17.1)의 위치를 위한 제어 시스템이 제공될 수 있다. 이 제어 시스템은, 장치(17)의 입구와 출구에 연결된 2개의 인코더로 구성되는 질량 유동 변화 측정 장치를 사용함으로써 길이 변화의 허용가능한 값(<0.7%)내에서 재료의 신장을 유지할 수 있는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
연속 압연(15)은, 예비 가열(19.1) 및 전단(19.2), 바람직하게 약 60 m 길이의 런아웃 테이블(20.1)상에서 상류에 제공된 판 냉각을 갖는 표준 하부코일러 스테이션(20) 부근에서 약 20-30 m의 거리로 마무리 압연기(18)의 출구 바로 다음에 플라잉 전단을 갖는 회전 코일러(carousel coiler; 19)를 필요로 한다. 플랜트의 대응하는 적용에 따라 연속 압연은 또한 피클링, 냉간 압연 또는 아연도금 시스템과 같은 후속 작업 단계(20.2)와 직접 연결될 수 있다.
상술한 "연속 압연", 유도 가열 통로(8)에 의해 보조된 연속 주조기(1) 및 거친 압연기(5)와 마무리 압연기(18)의 직접 연결은 공정의 제 5 기술적 장점(V5)으로서 표시될 수 있다(도 2의 제어 시스템(22)에서 변수(22.5)).
대응하는 생산 라인을 갖는 본 발명의 공정은 또한 폭 1 mm당 20 kg인 열간 압연 스트립(16)의 공통 코일을 제조한다. 코일의 표준 중량을 갖는 열간 압연 스트립(16)의 코일을 생산하는 경우, 매번 최적의 조건하에서 열-기계적 압연의 도움으로 코일마다 상이한 두께 및 강 품질을 갖는 열간 압연 스트립을 제조하기 위해 생산 라인을 갖는 공정은 열간 압연으로
- 3.3 m/s 와 0.6 m/s 사이의 입구 속도, 및
- 1000℃ 와 1400℃ 사이의 중간 스트립(8.1)의 온도를 변화시킬 수 있다.
유도 가열 통로(8)에 의해 조절되는 온도(8.1) 뿐만 아니라 마무리 압연기속으로의 중간 스트립(18.2)의 입구 속도에 대한 공정 변수의 높은 유연성으로 인하여, T.T.T 상태도의 의미에 있어서 열-기계적 압연(14)을 가능하게 하고, 그 결과 코일마다 상이한 품질의 강이 생산될 수 있으며, 또한 코일마다 상이한 두께의 열간 압연 스트립을 얻을 수 있다. 이것은 공정의 제 6 기술적 장점(V6)으로서 간주될 수 있다(도 2의 제어 시스템(22)의 변수(22.6)).
높은 유연성을 갖는 기술적 공정의 제 6 장점은 마무리 압연기(18)에서의 압연을 위해 가능한 한 효과적으로 이용되며, 약 750℃인 AC1보다 큰 출구 온도(21>A)에서 T.T.T 상태도(14.1)에 따라 열간 압연 스트립(13)의 제어된 열-기계적 온도(14)의 조절을 이루기 위해 상기 마무리 압연기는 최대 6개의 스탠드로 구성되고, 열간 압연 스트립(13.1)의 두께는 최소 0.4 mm 와 최대 12 mm 사이에서 미리고정된다.
특정한 T.T.T 상태도를 야기시키는 열간 압연 스트립의 두께 및 강 품질의 미리고정된 값에서, 압연 프로그램 단계중에 다음과 같은 사항이 결정된다:
- 냉각 전략,
- 패스의 프로그램,
- 마무리 압연기에서 스트립 온도의 조절.
상술한 바와 같이 공정에 영향을 미치는 모든 6개의 기술적 영역을 포함한다.
공정 변수를 갖는 공정의 그러한 제 7 장점(V7)(도 2의 제어 시스템(22)에서 변수(22.7))은 연속 압연 또는 표준 열간 압연 스트립의 생산의 경우 가능한 권취 스테이션(19, 20)까지 연속 주조 시스템(1)으로부터 시작하는 전체 공정의 최고 달성을 위한 주요 또는 "마스터" 데이터로서 간주될 것이고, 또한 공정의 제어 시스템(22)으로서 또한 규정될 수 있는 상술한 바와 같은 공정의 6개의 기술적 영역의 공정 변수를 설명한다.
도 2에서 공정 제어 시스템(22)에서 마무리 압연기 영역에서 냉각 및 하부코일러가 포함된 마무리 압연 영역에 마스터 시스템(22.7)이 있으며 대응하는 장치에 의해 전체 공정을 실시하기 위한 관련 서브시스템(22.1-22.6)이 있다. 이러한 공정 제어 시스템(22)은, 생산될 강, 예를 들어 재료의 특정한 특성이 제시된 이상 또는 TRIP 또는 TWIP 강의 품질에 대해 자체 데이터(23) 및 열기계 압연(14)에 대해 관련되는 T.T.T 상태도(14.1)를 작성한다. T.T.T 상태도에 따른 냉각을 포함하는 마무리 압연기 영역에 있어서, 마스터 시스템(22.7)은 스트립의 최고 품질과 생산 안전성 및 저렴한 생산 비용과 관련하여 원하는 유리한 목적을 달성하기 위한 공정 데이터를 결정한다.
도 3 및 도 4는 마무리 압연기(18)에 대한 패스 방안을 나타내는 이하의 표에 기초하여 얻어진 것인데, 연속 압연(15)의 조건하에서 0.7 mm 두께의 열간 압연 스트립을 생산하기 위한 5개의 스탠드가 있고, 5개의 변형 패스를 지나는 동안 열 공급이 없는 상태에서 유도 가열 통로(8)를 떠나는 중간 스트립(5.3)에서부터 마무리 압연기(18)의 제 5 스탠드의 출구에서 0.7 mm 두께를 갖는 열간 압연 스트립까지의 대응 온도 변화가 나타나 있다.
기본 조건:
- 주조 속도 7.2 m/min
- 슬래브 두께 50 mm
- HRM 50/10 mm
- 연속 압연
*1) 제거로 인한 50℃ 포함
JH - 유도로
SCC - 회전로
DC- 표준 코일러
도 3은 프로그램된 패스의 순서 또는 유도 가열 통로(8)의 출구에서 중간 스트립의 상이한 온도에 대한 스트립 두께(mm)의 함수로 스트립 온도의 변화를 도시한다. 도면에서 분명히 알 수 있듯이, 온도가 1100℃와 1400℃ 사이에서 증가하는 경우, 제 5 스탠드로부터 나오는 스트립의 온도가 825℃로부터 88℃ 증가하여 913℃로 되고, 이에 의해 AC3(900℃) 보다 높은 영역, 즉, 오스테나이트 구역에 있게 된다. 유도로에서 스트립 온도를 증가시킴으로써, T.T.T 상태도에 따른 열-기계적 처리에 대한 더 높은 안전성이 달성된다.
도 4는, 유도 가열 통로(8)를 떠날 때 중간 스트립의 상이한 온도에 대하여 초 단위 시간으로 나타낸 후속 패스의 함수로 스트립 온도를 도시한다. 도면은 도 3과 동일한 것이지만, 스트립 두께 감소에 따라 냉각이 볼츠만 복사 법칙(Boltzmann radiation law)에 의해 비례 이상으로 증가하고, 또한 단지 0.4 mm의 스트립에 대한 조건은 따라서 더욱 중요하게 됨을 더욱 명백히 보여준다. 목적은 0.15% C, 1.50% Mn, 1.50% Si, 0.50% Cu 의 조성을 갖는 탄소강과 같은 경우에 대해 온도를 900-750℃의 AC3와 AC1 사이의 범위(24)로 유지하고 또한 온도를 약 430℃의 마르텐사이트 구역으로 유지하는 것이다. 이러한 목적을 위해 그리고 주로 하한(AC1) 이하로 내려가지 않도록 하기 위해, 연속 압연의 경우에 주조 속도(2.3)를 증가시키고 또한 코일의 표준 생산의 경우에 마무리 압연기속으로의 입구 속도(18.2)를 증가시킬 수 있다.
도 5는, 마무리 압연기(18)와 회전 코일러(19) 또는 표준 하부코일러 스테이션(20) 사이의 열간 압연 스트립의 온도를 상이하게 조절함으로써 이상강, TRIP 또는 TWIP이 생산될 수 있는 강 분석용 T.T.T 상태도를 도시한다. 냉각 속도가 크고 분리 페라이트에 C가 많음으로 인해 얻어지는 이상강의 경우에, 약 250-200℃의 온도에 도달하면서 마르텐사이트 분리가 일어난다. 냉각 속도가 작을 때 얻어지며 동일한 강 분석을 갖는 TRIP강의 경우에, 페라이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트가 형성된다.
T.T.T 상태도를 통해, 개개의 냉각 라인 이외에 마무리 압연기(18)의 마지막 스탠드와 회전 코일러(19) 또는 표준 하부코일러 스테이션(20) 사이의 냉각 라인상에, 분리 라인 및/또는 유도 가열 라인(20.3)이 위치되어야 함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 주요 장점은, 얇은 슬래브 기술을 이용함으로써 스테인레스 강 분야 및 탄소강 종류의 자동차 산업용 고품질 강에서 최소 0.4 mm의 두께의 초박형 열간 압연 스트립을 제조할 수 있다는 점이다. 특정한 생산 라인을 갖는 상술한 바와 같은 본 발명의 방법에 의해, 개별 작업 단계, 또한 생산 라인의 대응 유닛 및 장치, 특히 연속 주조기(1), 거친 압연기(HRM(5)), 유도 가열 통로(8), 중간 권취 스테이션(16.1) 및 냉각 라인과 코일링 릴 스테이션을 갖는 마무리 압연기(18)를 구비한 전체 공정의 지금까지 알려지지 않은 큰 유연성이 가능하며, 따라서 예를 들어 이상강, TRIP 및 TWIP강의 성공적이고 경제적인 생산이 가능하다. 상이한 강 품질에 대한 특정한 T.T.T 상태도를 고려하고, 또한 제어 마스터 시스템(22.7) 및 6개의 추가 제어 서브시스템(22.1-22.6)과 상호작용하는 공정 제어 시스템(22)에 의해, 연속 주조 시스템(1)으로부터 시작하여 열간 압연 스트립 코일러(19, 20)까지, 그렇지 않다면 연속 압연(15) 또는 열간 코일의 표준 압연을 위한 후속 작업 단계(20.2)에 이를 때까지의 공정 변수의 범위내에서 가능한 최적의 방식으로 열-기계적 압연 공정(14)이 프로그램되고, 안내되고 또한 제어될 수 있다.

Claims (24)

  1. 연속 주조에 의해 얻어진 얇은 슬래브로부터 초박형 열간 압연 스트립을 연속 생산하기 위한 공정으로서,
    - 연속 주조 단계(1),
    - 연속 주조 단계(1) 다음의 예비-변형(5),
    - 유도 가열(8), 및
    -이전의 소성 신장(17), 디스케일링(17a), 및 후속 냉각 및 코일링에 이은 최종 변형(18)을 포함하는 상기 공정에 있어서,
    - 상기 슬래브는 각 측면에서 바람직하게는 0.5와 5.0 mm 사이의 값의 중심 크라운을 가지면서 몰드를 떠나고,
    - 고화(3.1)중에 연속 주조에서 슬래브 두께는 최대 60% 의 감소율로 100 ~ 70 mm 로부터 80 mm ~ 40 mm 까지 감소하며,
    - 용강 코어 감소 단계(3B)중에 이차 냉각이 스프레이 노즐(3a)에 의해서만 실시되며, 이 때
    -주강 1kg당 물 전달량은 0.6 리터 ~ 3.0 리터 이며,
    -액체 코어 감소로 인해 냉각 밀도가 슬래브 진행 방향으로 감소되고,
    -슬래브의 전면측 및 후면측 사이의 냉각 유체 유량을 선택적으로 제어하며,
    - 상기 예비-변형은 각 측면에서 최대 0.4 mm의 중심 크라운을 가지며 30 내지 8 mm 범위에서 선택된 상이한 두께를 갖는 중간 스트립(5.3)을 얻기 위해 4개 이하의 패스로 1100℃ 이상의 슬래브 표면 온도에서 고화할 때 얇은 슬래브의 거친 단계(5)이고,
    - 상기 유도 가열(8)은 1000℃와 1400℃ 사이에서 선택된 중간 스트립의 다양한 온도 및 헤드와 말단의 과열 작용을 고정하며,
    - 상기 소성 신장(17)은 중간 스트립의 표면으로부터 스케일을 제거하기 위해 디스케일링(17a)과 결합되고,
    - 상기 최종 변형(18)은 출구에서 열간 압연 스트립의 제어된 온도가 750℃(AC1) 이상이고 패스가 6개 이하인 조건에서 최종 스트립의 두께가 최소 0.4 mm로 되는 압연 단계이고,
    - 스트립 두께의 강 품질에 대해 특정한 대응 T.T.T 상태도(14.1)에 따라 최소 200℃의 온도로 될 때까지 마무리 압연(18)의 끝에서 코일링 사이의 기간에서 스트립(13)을 제어 냉각(14)하는 것을 특징으로 하는 스트립의 연속 생산 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 거친 단계(5)는, 슬래브에서 상대적으로 고온인 코어(7)의 온도는 1450℃ 이하이고 강 고화(7.1)의 온도는 1100℃ 이상인 상태에서 슬래브 고화 직후에 실시되는 것을 특징으로 하는 공정.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 거친 단계(5) 직후에, 상기 중간 스트립(5.3)은 가로로 분리되고, 바람직하게 절단(10)될 수 있는 것을 특징으로 하는 공정.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 중간 스트립의 분리(10) 직후에, 판형 시트의 회수(11)가 가로방향 수송에 의해 가능한 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 연속 압연(15)의 경우에 유도 가열(8)에 의해 온도 조절 직후에 중간 스트립(5.3)은, 마무리 압연 단계로 직접 안내될 수 있거나 또는 마무리 압연 전에 중간 권취(16.1)를 받는 것을 특징으로 하는 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 스트립(5.3)은 0.4 mm의 최소 두께를 갖는 최종 열간 압연 스트립으로 최대 6개의 패스를 통해 제어 방식으로 압연될 수 있으며, 마무리 압연(18)의 마지막 패스로부터의 출구에서 상기 최종 열간 압연 스트립의 온도는 최소 750℃(AC1)과 바람직하게 최대 900℃(AC3) 사이의 범위(24)에 있는 것을 특징으로 하는 공정.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 중간 스트립(5.3)은 0.2 m/s와 5.0 m/s 사이의 상이한 속도로 마무리 압연기(18)에 들어갈 수 있는 것을 특징으로 하는 공정.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 마지막 압연 패스와 코일링 단계 사이에서, 최종 열간 압연 스트립(13)은 열적으로 제어된 방식과 시간으로 200℃ 보다 높은 최종 온도에 도달하고 또한 T.T.T 상태도(14.1)에 따라 열-기계적 조절(14)을 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 공정.
  9. 제 8 항에 있어서, 냉각 라인(19.1, 20.1) 및 대응 T.T.T 상태도(14.1)에 기초한 절연 또는 가열 라인(20.3) 덕분에 냉각 전략에 의해 결정된 두께 및 화학 조성(강 분석)을 갖는 열간 최종 스트립(13)의 경우의 열적으로 제어된 조절(14), 재료의 원하는 조직 및 특성이 얻어지고, 이에 따라 마지막 압연 패스와 코일링 단계 사이에서 원하는 강 품질(23)이 얻어지는 것을 특징으로 하는 공정.
  10. 제 9 항에 있어서, 최종 열간 압연 스트립(13)은 재료의 원하는 특성으로 권취되는 것을 특징으로 하는 공정.
  11. 제 9 항에 있어서, 원하는 재료 특성을 갖는 최종 스트립(13)은 예비 권취 없이 후속 작업 단계(20.2)로 직접 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 공정.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 열-기계적 특성의 처리 압연(14)용의 T.T.T 상태도(14.1)에 따른 강 종류에 대한 특정한 변수를 갖는 공정 제어 시스템(22)을 포함하고, 이 시스템은 전체 공정을 프로그램하고, 수행하고 또한 제어하기 위한 주 마스터 시스템(22.7)과 6개의 공정 서브시스템(22.1-22.6)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공정.
  13. 연결된 생산 라인으로 몰드 출구에서 100-70 mm의 두께 및 최대 2.2 m의 몰드 폭을 갖는 얇은 슬래브의 연속 주조를 위한 주조기(1)를 포함하는 공정을 실시하기 위한 생산 라인으로서,
    - 4개 이하의 압연 스탠드를 갖는 거친 압연기(5),
    - 유도 가열 통로(8),
    - 6개 이하의 압연 스탠드를 갖는 마무리 압연기(18),
    - 하나 이상의 코일링 스테이션(20), 및
    - 마무리 압연기(18)와 코일링 스테이션(20) 사이의 냉각 라인을 포함하는 생산 라인에 있어서,
    - 상기 연속 주조기(1)는 슬래브의 단면을 크라운 형상으로 제공할 수 있고, 또한 상기 연속 주조기는 특히,
    - 10 m/min 까지의 높은 주조 속도에서 고화중에 몰드 출구에서 슬래브(3.1)의 두께를 100 mm ~ 70 mm 에서부터 80 ~ 40 mm 의 고화 두께(3.2)까지 감소시키기 위한 롤러 테이블(3),
    - 상기 주조기(1)에 대응하는 스프레이 노즐을 포함하는 이차 스프레이 냉각 시스템(3B)을 포함하고,
    - 상기 거친 압연기(5)는 각 측면에서 0.4 mm의 크라운을 얻기에 적절한 롤러를 구비하며,
    - 노 출구에서 1100-1400℃의 중간 스트립(8.1)의 온도를 갖는 거친 압연기(5)의 바로 하류에서 상기 유도 가열 통로(8)는 최대 40 m의 길이를 가지며 또한 특정한 알고리즘에 의해 중간 스트립의 헤드와 말단의 과열을 조절하는데 적합하며,
    총 3개 이상의 상부 및 하부 롤러의 배터리로 구성되며 상기 마무리 압연기(18) 앞에 위치되는 디스케일링 장치(17a)와 결합되는 소성 신장 장치(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 거친 압연기(5)는 10 m 떨어져서 연속 주조기(1)의 단부에 직접 위치되는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 거친 압연기(5) 직후에, 횡방향 절단을 위한 장치(10), 바람직하게 전단 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  16. 제 15 항에 있어서, 횡방향 전단 장치 또는 전단기(10) 직후에, 중간 스트립으로부터 판을 제거하기 위한 가로방향 수송 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  17. 제 13 항에 있어서, 유도 가열 통로(8)와 소성 신장 장치(17) 사이에는, 마무리 압연기(18)의 바로 상류에 중간 권취 스테이션(16.1)이 제공되는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  18. 제 13 항에 있어서, 마무리 압연기(18)의 스탠드 사이의 거리는 최대 6 m 인 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  19. 제 13 항에 있어서, 마무리 압연기(18)의 마지막 스탠드 직후에, 강한 냉각 라인(19.1)이 선행하는 냉각 스테이션(19), 바람직하게 회전 코일러가 제공되는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  20. 제 19 항에 있어서, 전체 생산 라인의 끝에서 하나 이상의 하부코일러 스테이션(20)을 갖는 열간 압연 스트립(20.1)을 위한 추가적인 종래의 냉각 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  21. 제 19 항 및 제 20 항에 있어서, 상기 냉각 라인(19.1; 20.1)에는 또한 절연 라인 및/또는 유도 가열로(20.3)가 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  22. 제 13 항에 있어서, 열적으로 제어된 방식 및 시간(14)으로 압연 및 냉각되는 열간 압연 스트립은 예비 냉각 없이 후속 작업 라인으로 직접 이동되는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  23. 제 13 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서, 전체 생산을 프로그램하고, 안내하고 또한 제어하기 위한 주 "마스터" 시스템(22.7)과 추가적인 6개의 주변 서브시스템(22.1-22.6)으로 구성되는 공정 제어 시스템(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
  24. 제 23 항에 있어서, 프로그래밍 중앙 컴퓨터 시스템과 같은 외부 장치로부터 공정 제어 시스템(22)은, 900℃ ~ 750℃ AC3/AC1 범위(24)에서 마무리 압연기(18)의 마지막 스탠드로부터의 출구 온도를 갖는 T.T.T 상태도(14.1)에 따라 열-기계적 압연(14)을 위한 강 품질과 관련되는 특정 변수를 받는 것을 특징으로 하는 생산 라인.
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