KR20050109358A - 냉연 스테인레스 코일 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소둔과정없이 산세처리된 열연 스트립을 권취함으로써 제공되는 열연 스테인레스 코일을 냉연 스테인레스 코일로 제조하는 장치에 관한 것으로서, 상기 열연 스테인레스 코일을 권취해제하여 제공되는 열연 스트립을 1차냉간압연하고 제1냉연코일로 권취하는 제1압연설비와, 상기 제1냉연코일을 권취해제하여 제공되는 제1냉연 스트립을 2차냉간압연하고 제2냉연코일로 권취하는 제2압연설비와, 상기 제2냉연코일을 권취해제하여 제공되는 제2냉연 스트립을 소둔산세하고 권취하는 소둔산세설비로 구성되고; 상기 제1압연설비에서 상기 열연 스트립은 50~60%의 압하율로 냉간압연되고, 상기 제2압연설비에서 상기 제1냉연 스트립은 40~50%의 압하율로 냉간압연되는 것을 특징으로 하므로, 공정단축으로 인한 원가절감효과와 압연기의 생산효율 극대화의 효과를 통해서 양호한 표면품질을 갖는 냉연 스트립을 생산할 수 있다.

Description

냉연 스테인레스 코일 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING COLD ROLLED STAINLESS COIL}
본 발명은 열연 스트립을 냉간압연공정과 소둔산세공정을 통해서 냉연 스테인레스 코일로 제조하는 장치에 관한 것이고, 더 상세하게 소둔처리없이 산세처리된 열연 스트립을 탠덤식 압연기와 Z-Mill 압연기에서 냉간압연하고 소둔산세한 후에 냉연코일로 권취하여 생산비용을 절감하고 양호한 표면품질을 갖는 냉연 스테인레스 코일 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스트립을 열간압연하여 제조되거나 또는 스트립 캐스팅(strip casting)에 의해 제조된 스테인레스 강판(열연강판; hot band), 즉 블랙강판(black band)은 소둔공정과 숏블라스팅 및 피클링(pickling) 등의 산세공정을 통해서 화이트 강판(white band)으로 전환된다. 화이트 강판은 냉간압연공정을 통해서 냉연강판, 즉 최종치수제품으로 제조된다. 이러한 최종치수제품은 내부응력제거, 강의 연화 또는 결정조직의 조정 등을 위하여 소둔처리된다. 필요에 따라서, 소둔처리된 최종치수제품은 정정라인에서 정정처리되고 또한 도금처리되어 고부가제품으로 가공된다.
상술된 바와 같이 열연강판을 냉연강판으로 제조하기 위해서는, 열연강판 소둔공정, 열연강판 산세공정, 냉간압연공정, 냉연강판 소둔공정과 같은 다수의 단위공정(unit process)들이 요구되고, 필요에 따라서 정정공정 및/또는 도금공정과 같은 부수의 단위공정들이 요구된다. 단위공정 각각에 있어서 입측부에는 코일을 권취해제하는 페이오프릴(pay off reel)이 제공되고 출측부에는 스트립을 권취하는 텐션릴(tension reel)이 제공되는 등, 단위공정들에 의한 냉연강판의 제조시 상대적으로 설치비용이 과다하게 요구된다.
하나의 단위공정은 다른 단위공정에 의해서 특별한 사정이 없는 한 영향을 받지 않으므로 실질적으로 단위공정 각각의 작동효율을 최대화시킬 수 있었다. 그러나, 단위공정 각각에서 생산된 제품을 권취하고 또한 권취해제하기 위한 설비와 단위공정들 사이에서 제품을 이송하기 위한 이송수단을 추가로 요구하는 등 상대적으로 과다한 설치비용 뿐만 아니라 상대적으로 많은 생산시간이 소요되므로, 결과적으로 단위공정들에 의한 냉연강판의 생산수율에는 제한이 있었다.
근래에는 스테인레스 제품의 제조비용을 절감하기 위한 노력이 많이 진행되고 있다. 예를 들어, 다수의 단위공정들을 직접 연결하는 연연속공정(single-continuous operation)과 같이 공정단축에 의해서 저원가의 냉연 스테인레스 제품을 제조하는 방법들이 제안되었다.
예를 들어, 미국특허 제5,197,179호에는, 도 1에 나타난 바와 같이, 열연 스테인레스 스트립을 냉간압연하는 단계와, 소둔하는 단계와, 산세하는 단계를 하나의 연속라인으로 구성하여 상기 열연 스테인레스 스트립을 최종 치수화시키는 후속 냉간압연에 적합한 조건으로 전환시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종래기술은 최종치수의 냉연 스테인레스 강판을 제조하기 위해서는 후속 냉간압연공정, 냉연강판 소둔공정 등과 같은 단위공정들이 추가로 요구되었으므로, 소요시간과 비용에 따른 최종치수의 냉연강판의 생산수율에는 한계가 있었다.
또한, 미국특허 제5,606,787호에는, 도 2에 나타난 바와 같이, 열연강판 스트립을 최종치수의 두께로 압연하는 압연기와, 소둔구역과, 산세구역을 연속으로 설치해서 최종치수제품을 생산하는 연속공정라인이 개시되어 있다. 그러나, 통상적으로 냉간압연시 약 70% 이상의 압하율로 냉간압연이 실시되는 경우에 냉연 스트립의 표면에 히트 스크래치(hit scratch)가 발생하게 되므로, 상기 연속공정라인에 의해서는 표면품질이 양호한 최종목표두께의 냉연제품을 얻는 것이 어렵게 된다. 또한, 종래의 연속공정라인에 있어서, 열연강판 스트립의 폭이 1m 이상인 경우에는 형상교정이 불가능하게 된다.
따라서, 생산비용이 상대적으로 저렴하면서도 단시간에 높은 수율을 갖고서 최종목표치수의 표면품질이 양호한 냉연 스트립을 제조할 수 있는 장치가 요구되었다.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공정단축을 통해서 생산증대효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 생산비용을 저렴화시키면서 양호한 품질의 냉연제품을 생산할 수 있는 냉연 스테인레스 코일 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 소둔과정없이 산세처리된 열연 스트립을 권취함으로써 제공되는 열연 스테인레스 코일을 냉연 스테인레스 코일로 제조하는 장치는 상기 열연 스테인레스 코일을 권취해제하여 제공되는 열연 스트립을 1차냉간압연하고 제1냉연코일로 권취하는 제1압연설비와, 상기 제1냉연코일을 권취해제하여 제공되는 제1냉연 스트립을 2차냉간압연하고 제2냉연코일로 권취하는 제2압연설비와, 상기 제2냉연코일을 권취해제하여 제공되는 제2냉연 스트립을 소둔산세하고 권취하는 소둔산세설비로 구성되고; 상기 제1압연설비에서 상기 열연 스트립은 50~60%의 압하율로 냉간압연되고, 상기 제2압연설비에서 상기 제1냉연 스트립은 40~50%의 압하율로 냉간압연되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 냉연 스테인레스 코일 제조장치는 소둔과정없이 산세처리된 열연 스트립 또는 스트립 캐스팅되고 산세처리된 열연 스트립을 1차적으로 냉간압연하는 제1압연기(112)를 갖는 제1압연설비(110)와, 제1압연기(112)에서 냉간압연된 냉연 스트립을 2차적으로 냉간압연하는 제2압연기(122)를 갖는 제2압연설비(120)를 갖는다.
이때, 제1압연설비(110)는 제1압연기(112)의 입측에 설치되어 상기 열연 스트립을 권취함으로써 제공되는 열연 스테인레스 코일(102)을 권취해제하는 제1언코일러(114)와, 제1압연기(112)의 출측에 설치되어 제1압연기(112)에서 압연처리된 제1냉연 스트립을 제1냉연코일로 권취하는 제1코일러(116)를 포함한다.
제2압연설비(120)는 제2압연기(122)의 입측에 설치되어 제1압연설비(110)의 제1코일러(116)로부터 제공되는 제1냉연코일을 권취해제하는 제2언코일러(124)와, 제2압연기(122)의 출측에 설치되어 제2압연기(122)에서 압연처리된 제2냉연 스트립을 제2냉연코일로 권취하는 제2코일러(126)를 갖는다.
제1압연기(112)는 진행하는 열연 스트립의 표면에 접촉하고 약 410~430mm의 직경을 갖는 워크롤(112a)과, 워크롤(112a)에 의한 열연 스트립의 압연시에 워크롤의 휨발생 등을 방지하기 위하여 백업롤(112b)을 갖는다. 즉, 제1압연기(112)는 탠덤식 압연기(tandem mill; Z-Hi mill)로 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 제1압연설비(110)는 복수개의 제1압연기(112), 바람직하게 4스탠드의 제1압연기(112)를 갖는 것이 바람직하다. 이는, 하기에 설명되는 바와 같이, 제1압연설비(110)에서 냉간압연되는 열연 스트립의 두께를 단 1번의 패스(pass)를 통해서 효과적으로 감소시키기 위함이다. 예를 들어, 제1압연설비(110)에서는 약 50~60%의 압하율로 열연 스트립의 두께를 감소시킨다. 이는 압하율이 50% 미만인 경우에 열연 스트립에 대한 단면감소효과가 미미하고 압하율이 60%를 초과하는 경우에 히트 스크래치와 같은 표면결함이 발생될 수 있기 때문이다.
한편, 제2압연기(122)는 제1압연기(112)로부터 배출되는 제1냉연 스트립의 표면에 미려함을 제공하고 또한 최종두께를 목표치수까지 감소시키기 위하여 제공된다. 따라서, 제2압연기(122)는 제1냉연 스트립의 표면에 접촉하고 약 90~110mm의 직경을 갖는 워크롤(112a)을 갖고, 워크롤(122a)은 복수개의 백업롤들에 의해서 지지된다. 즉, 제2압연기(122)는 단지 하나의 스탠드로만 구성된 Z-mill 압연기(Z-Rolling Mill; Sendzimir Mill)로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 제2압연설비(120)에서 제1냉연 스트립은 제2압연기(122)를 가역적으로, 즉 왕복하여 통과하면서 두께감소된다. 바람직하게, 제1냉연 스트립은 제2압연기(122)를 약 7~9회 정도로 왕복이동하여 패스하면서 약 40~60% 정도로 압하율로 두께감소되고 히트 스크래치가 발생하지 않은 양호한 표면을 갖게 된다.
또한, 본 발명에 따른 냉연 스테인레스 코일 제조장치는 제2압연기(122)에서 냉간압연된 제2냉연 스트립을 연속해서 소둔산세하는 소둔로(132)와 산세구역(134)을 포함하는 소둔산세설비(130)를 갖는다. 소둔산세설비(130)는 소둔로(132)의 입측에 설치되어 제2압연설비(120)의 제2코일러(126)로부터 공급되는 제2냉연코일을 권취해제하는 제3언코일러(136)와, 산세구역(134)의 출측에 제공되어 산세처리된 제2냉연 스트립을 냉연 스테인레스 코일(140)로 권취하는 제3코일러(138)를 더 갖는다.
한편, 제1압연기(112)와 제2압연기(122)를 통과하여 제조되는 제2냉연 스트립은 그 결정구조가 조밀하게 되어 있으므로 높은 강도를 갖는다. 따라서, 본 발명에 의해 제조된 냉연 스트립은 수요가가 만족할만한 연신율을 갖는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 소둔로(132)에서의 소둔온도는 810~950℃로 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 소둔온도와 연신율 및 인장강도와 항복강도의 관계를 나타낸 도 4를 참조하면, 소둔온도가 증가할수록 연신율이 증가하는 반면에 항복강도(YS)와 인장강도(TS)가 감소함을 알 수 있다. 따라서, 적정한 항복강도 및 인장강도와 연신율을 갖는 냉연 스트립을 제공하기 위하여 소둔온도는 810~950℃로 유지하고, 바람직하게 소둔온도는 850~950℃로 유지한다.
통판속도(mpm)과 소둔온도에 따른 연신율의 관계를 나타내는 도 5를 참조하면, 소둔로(132)를 통과하는 냉연 스트립의 통판속도(mpm)가 100mpm인 경우에 소둔온도가 증가할수록 연신율이 증가함을 알 수 있다. 그러나, 통판속도가 150mpm인 경우에는 소둔온도가 880℃를 초과하면 연신율이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 소둔로(136)를 통과하는 냉연 스트립의 통판속도는 약 90~110mpm으로 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 소둔산세설비(130)에 있어서, 산세구역(134)과 제3코일러(138)의 사이에는 산세처리된 제2냉연 스트립의 표면으로부터 산용액을 제거하고 건조시키는 청정건조라인, 스트립의 변형을 교정하기 위한 교정라인 및/또는 스트립의 표면결함을 검출하기 위한 결함탐상장치 등이 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 냉연 스테인레스 코일 제조장치의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 소둔과정없이 산세처리된 열연 스트립 또는 스트립 캐스팅되고 산세처리된 열연 스트립은 권취기(미도시)에 의해서 열연 스테인레스 코일(102)로 제공된다. 이때, 열연 스테인레스 코일(102)은 제1압연설비(110)에 제공된다. 열연 스테인레스 코일(102)이 제1압연설비(110)의 입측에 설치된 제1언코일러(114)에서 권취해제됨으로써 제공되는 열연 스트립은 제1압연기(112)로 진행하게 된다. 열연 스트립은 제1압연기(112)를 통과하면서 약 50~60%의 압하율로 냉간압연된다. 제1압연기(112)를 통과한 제1냉연 스트립은 제1압연기(112)의 출측에 설치된 제1코일러(116)에서 제1냉연코일로 권취된다.
그리고, 상기 제1냉연코일은 이동수단(미도시)에 의해서 제2압연설비(120)로 이송된다. 이때, 상기 제1냉연코일이 제2압연설비(120)의 입측에 설치된 제2언코일러(124)에서 권취해제됨으로써 제공되는 제1냉연 스트립은 제2압연기(122)를 약 7~9회 정도 왕복이동하면서 약 40~50%의 압하율로 냉간압연된다. 제2압연기(122)에서 생산된 제2냉연 스트립은 제2압연기(122)의 출측에 설치된 제2코일러(126)에서 제2냉연코일로 권취된다.
이 후에, 상기 제2냉연코일은 도시하지 않은 이송수단에 의해서 소둔산세설비(130)로 이송된다. 이때, 상기 제2냉연코일이 소둔산세설비(130)의 입측에 설치된 제3언코일러(136)에서 권취해제됨으로써 제공되는 제2냉연 스트립은 소둔로(132)를 통과하면서 소둔처리된다. 이때, 소둔로(132)의 내부는 약 810℃~950℃의 온도로 유지되고, 상기 제2냉연 스트립은 약 90~110mpm의 통판속도로 통과하면서 소둔처리된다.
소둔로(132)를 통과한 제2냉연 스트립은 산세구역(134)의 용융염욕(molten salt bath)을 통과하면서 산세처리된다. 그리고, 산세구역(134)을 통과한 소둔산세설비(130)의 후단에 설치된 제3코일러(138)에서 냉연 스테인레스 코일(140)로 권취된다.
한편, 산세구역(134)을 통과한 제2냉연 스트립은 제3코일러(138)에서 권취되기 전에 청정라인(미도시)에서 세정처리되어 그 표면에 잔류하는 염용액이 제거되도록 하고 이 후에 건조될 수 있다. 또한, 산세구역(134)을 통과한 제2냉연 스트립은 권취되기 전에 평탄화 장치(미도시)를 통과하면서 교정처리될 수 있다.
상술된 바와 같이, 산세처리된 열연 스트립은 상대적으로 큰 직경의 워크롤을 갖는 제1압연기와 상대적으로 작은 직경의 워크롤을 갖는 제2압연기를 통과하면서 최종 목표두께로 감소되고 또한 미려한 표면을 갖는 냉연 스트립으로 제조될 수 있다.
[실시예]
중량%로 C: 0.03% 이하, Si: 1.0% 이하, Mn: 1.0% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.03% 이하 및 Cr: 10.5~19%를 기본조성으로 갖는 430강, 439강, 409L강, 436L 등의 강종을 구성하는 저크롬 페라이트계 스테인레스 용강은 주조공정에 의해서 스트립으로 제작된다. 이러한 스트립은 열간압연공정을 통해서 열연 스트립으로 제작된다. 상기 열연 스트립은 소둔과정없이 산세구역을 통과한 후에 열연 스테인레스 코일로 권취된다. 이때, 상기 산세구역에서 열연 스트립은 콜렌타입(kolene type)의 용융염욕을 통과하면서 조건화처리(conditioning)되고 산세처리되어 그 표면에 존재하는 스케일이 제거되도록 한다.
상기 열연 스테인레스 코일은 탠덤식 압연기를 통과하면서 약 50~60%의 압하율로 냉간압연되어 두께감소된다. 상기 탬덤식 압연기를 통과하여 냉간압연된 냉연 스트립은 Z-Mill 압연기를 7~9회 왕복이동하여 통과하면서 약 40~50%의 압하율로 냉간압연되어 최종두께의 냉연 스트립으로 냉간압연된다. 이 후에, 최종두께의 냉연 스트립은 100mpm의 통판속도로 810~950℃의 소둔온도 분위기를 유지하고 있는 소둔로를 통과시켜 수요가에서 만족할만한 연신율을 확보한다. 그리고, 소둔처리된 냉연 스트립은 연속해서 산세구역을 통과한다. 상기 산세구역을 통과한 최종두께의 냉연 스트립이 코일상태로 권취됨으로써 냉연 스테인레스 코일이 생산된다.
본 발명에 따르면, 소둔과정없이 산세처리된 열연 스트립을 탠덤식 압연기와 Z-Mill을 통과시켜 냉간압연시킴으로써 공정단축으로 인한 원가절감효과와 압연기의 생산효율 극대화의 효과를 통해서 양호한 표면품질을 갖는 냉연 스트립을 생산할 수 있다.
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.
도 1은 냉연 스테인레스 코일을 제조하는 종래예의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 냉연 스테인레스 코일을 제조하는 다른 종래예의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명에 따른 냉연 스테인레스 코일 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도;
도 4는 소둔온도에 따른 연신율과 인장강도 및 항복강도의 관계를 나타낸 그래프;
도 5는 소둔온도와 연신율에 대한 통판속도의 관계를 나타낸 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110, 120 : 압연설비
112, 122 : 압연기
114, 124, 136 : 언코일러
116, 126, 138 : 코일러
130 : 소둔산세설비
132 : 소둔로
134 : 산세구역
140 : 냉연 스테인레스 코일

Claims (7)

  1. 소둔과정없이 산세처리된 열연 스트립을 권취함으로써 제공되는 열연 스테인레스 코일을 냉연 스테인레스 코일로 제조하는 장치에 있어서,
    상기 열연 스테인레스 코일을 권취해제하여 제공되는 열연 스트립을 1차냉간압연하고 제1냉연코일로 권취하는 제1압연설비와;
    상기 제1냉연코일을 권취해제하여 제공되는 제1냉연 스트립을 2차냉간압연하고 제2냉연코일로 권취하는 제2압연설비와;
    상기 제2냉연코일을 권취해제하여 제공되는 제2냉연 스트립을 소둔산세하고 권취하는 소둔산세설비로 구성되고,
    상기 제1압연설비에서 상기 열연 스트립은 50~60%의 압하율로 냉간압연되고, 상기 제2압연설비에서 상기 제1냉연 스트립은 40~50%의 압하율로 냉간압연되는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1압연설비는 스트립의 표면에 접촉하고 410~430mm의 직경을 갖는 워크롤을 포함하는 제1압연기를 구비하고, 상기 제2압연설비는 스트립의 표면에 접촉하고 90~110mm의 직경을 갖는 워크롤을 포함하는 제2압연기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1압연설비는 복수 스탠드의 제1압연기를 구비하고, 상기 제2압연설비는 단일 스탠드의 제2압연기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소둔산세설비에는 소둔산세처리된 스트립의 변형을 교정하기 위한 교정라인을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 소둔산세설비에는 스트립의 표면결함을 검출하기 위한 결함탐상장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소둔산세설비는 850~950℃의 소둔온도 분위기로 유지되어 있는 소둔로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2냉연 스트립은 상기 소둔로를 90~110mpm의 통판속도로 통과하는 것을 특징으로 하는 냉연 스테인레스 코일 제조장치.
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