KR20060118587A

KR20060118587A - 강판의 열처리장치와 그것을 구비한 강판의 제조라인

Info

Publication number: KR20060118587A
Application number: KR1020067016433A
Authority: KR
Inventors: 요시미치 히노; 마사토시 스기오카; 키요시 나카노; 이쿠오 다케나미; 에이지 다케노우치; 토시오 마츠오카
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-11-23
Also published as: US20080236235A1; EP1707282A4; TW200536942A; EP1707282A1; WO2005070576A1

Abstract

본 발명은 강판을 수평으로 반송하기 위한 복수의 반송롤과, 강판을 가열하기 위한 적어도 한 개의 유도가열장치를 갖고, 유도가열장치는 소정의 인접하는 반송롤 사이에 배치되고 또한 유도가열장치 중 적어도 최상류에 있는 유도가열장치의 출구측에는 강판을 상면으로부터 압압하기 위한 압압롤이 적어도 한 개 설치되고, 압압롤 중 적어도 최상류에 있는 압압롤은 상기 유도가열장치의 출구측에 있는 반송롤의 위쪽에, 반송롤에 대향하여 배치되어 있는 강판의 열처리장치에 관한 것이다. 본 발명의 강판의 열처리장치에 의해, 유도가열장치를 사용하여도 강판의 반송이 저해되는 일 없이 강판에 목표로 하는 열처리를 행한다.

강판, 열처리장치, 제조라인, 유도가열장치, 압압롤, 핫 레벨러

Description

강판의 열처리장치와 그것을 구비한 강판의 제조라인{Heat Treating Device For Steel Plate and Steel Plate Manufacturing Line having the Heat Treating Device}

본 발명은 열간압연 후의 강판을 열처리하기 위한 열처리장치, 특히 유도가열장치를 사용한 열처리장치 및 그것을 구비한 강판의 제조라인에 관한 것이다.

열간압연 후의 강판은 고강도화나 고인성화(高靭性化)를 도모하기 위하여, 담금질이나 가속냉각에 의해 급냉(急冷)되고, 이어서 템퍼링(Tempering) 처리를 받는 경우가 많다. 최근, 담금질이나 가속냉각은 온라인(On-Line)에서 행하여지도록 되어 왔지만, 템퍼링 처리는 여전히 오프라인(Off-Line)에서 뱃치(Batch)식의 가열로(加熱爐)에 의해 행하여지고 있기 때문에 장시간을 요하여, 강판의 생산성을 현저하게 저해하고 있다. 그 때문에, 단시간으로 급속가열이 가능한 유도가열장치를 이용하여 템퍼링 처리를 행하는 방법이 몇 가지 제안되어 있다.

예컨대, 일본특개소 48-25239호 공보에는 복수의 유도가열장치를 배치하고, 강판을 연속적으로 열처리함에 있어서, 최후의 유도가열장치에 강판을 장입(裝入)하기 전에, 강판의 단부(端部)를 수냉(水冷)하여 강판의 폭방향에 걸쳐 균일하게 열처리하는 방법이 개시되어 있다.

일본특개소 48-252237호 공보에는 금속재료의 선단(先端)이 유도가열장치 내에 장입되었을 때는 유도가열장치의 출구에, 금속재료의 후단(後端)이 유도가열장치 내에 장입되었을 때 유도가열장치의 입구에, 발열체를 배치하여 금속재료의 선단이나 후단을 가열함으로써, 금속재료를 균일하게 가열하는 방법이 개시되어 있다.

일본특개 2003-13133호 공보에는 동일 라인상에서 열간압연 후에 가속냉각된 강판을 유도가열장치에 의해 열처리하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 유도가열장치를 사용하여 강판을 급속가열하면, 강판을 폭방향 및 길이방향에 걸쳐 균일하게 열처리하는 것은 어렵고, 강판에는 휨이 생긴다. 특히, 폭이 넓은 강판에서는 큰 휨이 생기기 쉽고, 그 때문에 강판이 반송롤(Transfer Roll)이나 복수의 유도가열장치를 설치한 경우는 다음 유도가열장치에 충돌하여, 강판의 반송이 현저하게 저해되어, 목표로 하는 열처리도 행할 수 없게 된다.

일본특개 2003-13133호 공보에는 열처리 후의 강판의 휨을 교정하기 위하여, 유도가열장치의 하류측에 핫 레벨러(Hot Leveler)를 배치하는 방법도 제안되어 있지만, 핫 레벨러는 대규모의 장치이기 때문에, 유도가열장치에 근접하여 배치할 수 없고, 또한, 복수의 유도가열장치를 설치한 경우는 인접하는 유도가열장치 사이에 배치할 수 없는 등의 문제가 있고, 핫 레벨러에서는 상기와 같은 강판과 반송롤이나 유도가열장치와의 충돌을 방지할 수 없다.

발명의 개시

본 발명은 유도가열장치를 사용하여도, 강판의 반송이 저해되는 일 없이 목표로 하는 열처리를 행할 수 있는 강판의 열처리장치 및 그것을 구비한 강판의 제조라인을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 강판을 수평으로 반송하기 위한 복수의 반송롤과, 강판을 가열하기 위한 적어도 한 개의 유도가열장치를 갖고, 유도가열장치는 소정의 인접하는 반송롤에 배치되고, 또한 유도가열장치 중 적어도 최상류에 있는 유도가열장치의 출구측에는 강판을 상면으로부터 압압하기 위한 압압롤(Pressing Roll)이 적어도 한 개 설치되고, 압압롤 중 적어도 최상류에 있는 압압롤은 유도가열장치의 출구측에 있는 반송롤의 위쪽에, 반송롤에 대향하여 배치되어 있는 강판의 열처리장치에 의해 달성된다.

또한, 동일 라인상에, 열간압연기와 가속냉각장치와 상기 본 발명인 강판의 열처리장치를 구비한 강판의 제조라인에서 강판을 제조하면, 강판을 더 높은 생산성으로 안정하게 제조할 수 있게 된다.

도 1A - 도 1G는 압압롤의 배치를 나타내는 도면이다.

도 2는 강판의 휨 높이 h를 정의하는 도면이다.

도 3은 도 1A - 도 1G의 압압롤의 배치조건과 강판의 휨 높이 h와의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4는 압압롤과 반송롤을 도전선(導電線)으로 이은 일례를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제조라인의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제조라인의 다른 예를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 형태

본 발명자 등은 판두께 40㎜, 판폭 2000㎜의 강판을 이용하여, 반송롤간에 설치된 솔레노이드형의 유도가열장치로 열처리하고, 열처리 후의 강판 선단부의 휨에 대하여 이하의 검토를 행하였다.

도 1A - 도 1G에 도시하는 바와 같이, 유도가열장치(1)의 입구측이나 출구측에 있는 반송롤(3)의 위쪽에, 반송롤(3)에 대향하여 강판(4)을 상면으로부터 압압하기 위한 압압롤(2)을 배치하고, 강판 표면온도가 60℃ 상승하도록 가열한 후, 이 압압롤(2)을 강판(4)에 80000N의 압압력으로 압압하고, 유도가열장치(1)의 출구측에서의 강판(4)의 선단부의 휨 높이 h를 구하였다. 여기에서, 휨 높이 h는 도 2에 도시하는 바와 같이 휨이 생긴 강판(4)의 최고점의 휨이 생기지 않는다고 하였을 때의 강판(4)의 표면으로부터 계산한 높이이다.

도 3에, 도 1A - 도 1G에 도시한 압압롤의 배치와 휨 높이 h의 관계를 나타내고 있다.

C, D, E, F, G 처럼, 압압롤(2)을 유도가열장치(1)의 출구측에 있는 반송롤(3)의 위쪽에, 반송롤(3)에 대향하여 설치한 경우는 휨 높이를 20㎜ 이하로 억제할 수 있어, 강판(4)이 반송롤(3)이나 유도가열장치(1)과 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 강판(4)의 휨이 억제되므로, 강판(4)은 유도가열장치(1) 내에서 더욱 균일하게 가열되게 된다.

압압롤(2)은 C나 E처럼 유도가열장치(1)로부터 첫 번째의 반송롤(3)의 위쪽에 배치하여도, D처럼 유도가열장치(1)로부터 두 번째의 반송롤(3)의 위쪽에 배치하여도, 강판(4)의 휨을 억제할 수 있다. 이 경우, 강판(4)의 선단이 압압롤(2)에 충돌하거나, 압압롤(2)에 올라 앉는 것을 방지하기 위하여, 유도가열장치(1)의 출구측으로부터 압압롤(2)의 사이에 강판(4)의 선단을 압압롤(2)로 안내하는 가이드 롤(Guide Roll) 등을 설치할 수 있다. 한편, 세 번째 이후의 반송롤(3)의 위쪽에 배치하여도, 마찬가지의 효과가 얻어진다.

복수개의 유도가열장치를 설치하고, 유도가열장치 사이의 거리를 길게 하는 경우는, 도 1F나 도 1G와 같이, 유도가열장치(1) 사이의 복수의 반송롤(3)의 위쪽에 복수의 압압롤(2)을 배치할 수 있다.

또한, F처럼, 최상류에 있는 압압롤(2)은 반드시 반송롤(3)의 바로 위에 배치될 필요는 없고, 압압롤(2)과 반송롤(3)로 강판(4)에 압압하는 힘이 가해지도록 배치되어 있으면 좋다.

E처럼, 유도가열장치(1)의 입구측에도 압압롤(2)을 설치하면, 유도가열장치(1)의 입구측에서, 도 2와 같이, 강판(4)이 위쪽으로 휘어져 있는 경우에 더욱 효과적이다. 한편, 압압롤(2)이 유도가열장치(1)의 출구측에 있는 반송롤(3)의 위쪽에 없는 A나 B의 경우, 휨 높이가 40㎜를 초과하고, 강판(4)이 반송롤(3)이나 하류에 위치하는 유도가열치(1)과 충돌할 위험성이 매우 높다.

한편, 유도가열장치를 복수개 설치하는 경우는 압압롤을 적어도 최상류에 있 는 유도가열장치의 출구측에 설치하면, 강판의 휨은 억제할 수 있다. 그 이유는 최상류의 유도가열장치에서는 강판을 가열할 때의 온도상승량이 크고, 강판에 큰 휨이 생기기 쉽기 때문이다. 최상류의 유도가열장치 이외의 유도가열장치에 있어서도 큰 온도상승량으로 가열하는 경우도 있으므로, 이러한 유도가열장치의 출구측에도 압압롤을 설치할 수 있다.

또한, 압압롤(2)에 의한 압압력은 상기 검토에서는 강판의 판폭(板幅)을 일정하게 하였으므로 일정하지만, 판폭에 따라 적당히 변경할 필요가 있다. 판폭이 작게 될수록 큰 압압력이 필요하게 되고, 예컨대, 판폭이 1500㎜ 이하에서는 100000N 이상의, 또한 판폭이 2000㎜ 정도에서는 60000N 이상의 압압력이 필요하다. 한편, 판폭이 3000㎜ 이상이면, 20000N 정도의 압압력으로 충분하다.

또한, 유도가열장치로서는 트랜스버스형(Transverse Type)의 것을 이용하여도 마찬가지의 결과가 얻어진다.

압압롤은 그 축 주위에 자유롭게 회전할 수 있는 롤이라면 좋지만, 유도가열장치로부터의 전자력에 의해 강판의 반송속도가 변화될 경우가 있으므로, 그 속도변화를 억제하기 위하여 구동롤로 하는 것이 바람직하다.

큰 휨이 생긴 강판이 압압롤의 위쪽을 통과하면, 압압롤로 강판을 압압할 수 없게 되므로, 압압롤의 직경을 유도가열장치의 개구부의 수직방향의 거리의 1/2 보다 크게 하는 것이 바람직하다.

이동하고 있는 강판을 유도가열장치로 가열하면, 강판과 압압롤이나 반송롤의 사이에서 스파크(Spark)가 발생하여, 강판의 에지부(Edge)가 손상하거나, 롤 표 면에 스파크 흔적이 생기는 경우가 있다. 이것은 유도가열장치로부터 누설하는 자속(磁束)이 강판과 압압롤이나 반송롤로 형성되는 폐회로(閉回路)에 유도전류를 유기(誘起)하고, 진동이나 휨 등에 의해 강판과 압압롤이나 반송롤과의 사이에 틈이 생기면 그 유도전류에 의해 스파크가 발생하기 때문이다. 이러한 스파크의 발생을 방지하기 위하여는 압압롤이나 반송롤의 전기저항을 강판의 전기저항보다 높게 하거나, 도 4에 도시하는 바와 같이 압압롤(2)과 반송롤(3)을 도전선(導電線, 5)으로 이어서, 폐회로를 형성시키는 것이 유효하다.

한편, 강판이 통상의 저탄소강인 경우는, 압압롤이나 반송롤로서, 적어도 표층(表層)이 스테인레스 강과 같은 고합금 강으로 형성된 롤을 사용하면, 롤의 전기저항을 강판의 전기저항보다 높게 할 수 있다.

강판의 제조라인으로서, 동일 라인상에 열간압연기와 가속냉각장치와, 상술한 바와 같은 본 발명인 강판의 열처리장치를 배치한 라인으로 하면, 더 높은 생산성으로 강판을 안정 제조할 수 있게 된다.

도 5에 본 발명인 제조라인의 일례를 나타낸다.

가열로(8)로 가열된 슬래브(Slave, 7)은 열간압연기(10)로 강판(4)에 압연된다. 강판(4)은 열간압연 후, 가속냉장치(20)로 급냉되어, 열처리장치(30)로 열처리되어, 소망의 특성이 부여된다.

열처리장치(30)는 여섯 대의 유도가열장치(1)로 구성되어 있고, 최상류의 유도가열장치(1)의 출구측에는 반송롤(3)의 바로 위에, 반송롤(3)에 대향하여 압압롤(2)이 한 개 배치되어 있다.

유도가열장치(1)로 열처리된 강판(4)은 강판(4)의 판폭에 따른 압압력으로 압압롤(2)에 의해 압압되므로, 크게 휘어지는 일은 없고, 하류에 있는 유도가열장치(1)에서 문제없이 열처리를 받을 수 있다.

본 열처리장치(30)에서는 여섯 대의 유도가열장치(1)를 갖고 있으므로 1 패스(Pass)로 소망의 열처리를 행할 수 있다.

도 6에 본 발명인 제조라인의 다른 예를 나타낸다.

제조라인의 구성은 도 5의 경우와 같지만, 본 열처리장치(30)의 유도가열장치(1)의 갯수는 세 대이다. 도 5과 같이 압압롤(2)은 최상류의 유도가열장치(1)의 출구측에 있는 반송롤(3)의 바로 위에, 반송롤(3)에 대향하여 한 개 배치되어 있다.

본 열처리장치(30)에서는 세 대의 유도가열장치(1)밖에 없으므로, 리버스 패스(Reverse Pass)로 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 한편, 리버스 패스에서는 최초의 패스 이외는 반드시 압압롤(2)을 사용할 필요는 없지만, 그 경우는 압압력을 0으로 하면 좋다.

한편, 도 5, 도 6의 제조라인에 있어서, 가속냉각장치(20)와 열처리장치(30)의 사이에, 혹은 열처리장치(30)의 하류측에, 핫 레벨러(Hot Leveler)를 구비하면, 더욱 평탄도가 높은 강판의 제조가 가능하게 된다.

실시예

도 5나 도 6의 제조라인을 사용하고, 열간압연기에 의해 표 1에 나타내는 바와 같은 판두께 12-40㎜, 판폭 1500-4000㎜의 강판을 제조한 후, 가열냉각장치로 거의 실온까지 급냉하고, 열처리장치의 최상류의 유도가열장치에 의해 300℃까지 가열하고, 최상류의 유도가열장치의 출구측에 있는 반송롤 위쪽에 배치한 압압롤의 압압력을 표 1처럼 바꾸어, 그 후의 강판과 반송롤이나 유도가열장치와의 충돌의 유무를 검토하였다. 한편, 도 6의 제조라인을 사용하고, 강판을 3 패스로 열처리 장치를 통과시킨 경우도 검토하였지만, 이 경우는 1 패스째에서 압압롤을 사용하였다.

유도가열장치는 주파수 1500Hz의 솔레노이드형으로, 코일의 개구부가 200㎜ (높이)×5000㎜(폭), 길이가 2000㎜, 최대출력이 약 20MW이다.

결과를 표 1에 나타낸다.

압압롤을 사용하고, 판폭에 따라 적절한 압압력으로 강판을 압압한 본 발명 예에서는 반송롤이나 유도가열장치와의 충돌은 전혀 일어나지 않았다.

도 6의 제조라인을 사용하고, 리버스 패스로 열처리한 경우는 1 패스째에서 압압롤을 사용함으로써 충돌을 피할 수 있었다.

한편, 압압롤을 사용하지 않거나, 사용하여도 작은 압압력으로 강판을 압압한 비교예에서는 반송롤이나 유도가열장치와의 충돌이 일어났다.

Claims

강판을 수평으로 반송하기 위한 복수의 반송롤과,

상기 강판을 가열하기 위한 적어도 한 대의 유도가열장치를 갖고,

상기 유도가열장치는 소정의 인접하는 상기 반송롤 사이에 배치되고, 또한

상기 유도가열장치 중 적어도 최상류에 있는 유도가열장치의 출구측에는 상기 강판을 상면으로부터 압압하기 위한 압압롤이 적어도 한 개 설치되고,

상기 압압롤 중 적어도 최상류에 있는 압압롤은 상기 유도가열장치의 출구측에 있는 반송롤의 위쪽에, 상기 반송롤에 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제1항에 있어서,

유도가열장치의 입구측에, 강판을 상면으로부터 압압하기 위한 압압롤이 적어도 한 개 설치된 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제1항에 있어서,

압압롤이 구동롤인 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제2항에 있어서,

압압롤이 구동롤인 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제1항에 있어서,

롤의 직경이 유도가열장치의 개구부의 수직방향의 거리의 1/2보다 큰 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제4항에 있어서,

롤의 직경이 유도가열장치의 개구부의 수직방향의 거리의 1/2보다 큰 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제1항에 있어서,

압압롤의 전기저항이 상기 강판의 전기저항보다 큰 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제6항에 있어서,

압압롤의 전기저항이 상기 강판의 전기저항보다 큰 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제1항에 있어서,

반송롤의 전기저항이 상기 강판의 전기저항보다 큰 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제8항에 있어서,

반송롤의 전기저항이 상기 강판의 전기저항보다 큰 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제1항에 있어서,

반송롤과 압압롤이 도전선으로 이어져, 폐회로가 형성된 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
제10항에 있어서,

반송롤과 압압롤이 도전선으로 이어져, 폐회로가 형성된 것을 특징으로 하는 강판의 열처리장치.
동일 라인상에,

열간압연기와,

가속냉각장치와,

제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 강판의 열처리장치를 구비한 것을 특징으로 하는 강판의 제조라인.
제13항에 있어서,

가속냉각장치와 열처리장치의 사이에, 핫 레벨러(Hot Leveler)를 구비한 것을 특징으로 하는 강판의 제조라인.
제13항에 있어서,

열처리장치의 하류측에, 핫 레벨러를 구비한 것을 특징으로 하는 강판의 제조라인.
제14항에 있어서,

열처리장치의 하류측에, 핫 레벨러를 구비한 것을 특징으로 하는 강판의 제조라인.