KR20090062146A - 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 역전식 압연롤과 상기 압연롤의 좌, 우 방향에 배치된 제1 가열로 및 제2 가열로를 이용하여 강판의 두께를 압연하는 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법은 상기 압연롤 사이로 통판되는 상기 강판의 선단부를 제1 가열로에 고정시키는 단계; 상기 압연롤 및 상기 강판에 냉각수를 분사시키며, 상기 제1 가열로에 고정된 강판에 장력을 가하여 제1 가열로에 권취시키는 단계; 상기 제1 가열로에 권취된 강판을 권출시켜 상기 압연롤 사이로 상기 강판을 통판하여 압연시키는 단계; 상기 강판의 후단부를 상기 제2 가열로에 고정시키는 단계; 및 상기 압연롤 및 상기 강판에 냉각수를 분사시키며, 상기 제2 가열로에 고정된 강판에 장력을 가하여 제2 가열로에 권취시키는 단계를 포함한다.

사상 압연기, 가열로, 두께 편차

Description

사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법{CONTROL METHOD FOR THICKNESS OF SLAB USING A FINISHING MILL}

본 발명은 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법에 관한 기술로서, 더욱 상세하게는 사상압연 공정에서 발생되는 강판의 선/후단부와 중간부의 두께 편차를 방지하기 위한 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연공정은 연주 슬라브를 가열로에서 가열한 뒤, 조압연, 사상압연, 냉각, 권취 등의 순서로 진행되어 규격화된 열간 압연강판을 출하시킨다.

조압연 공정에서는 압연롤(edger roll)을 이용하여 강판의 폭을 압연시키는 롤로서 주조기에서 이동되어 온 슬라브(slab)를 강판의 형태로 1차 압연하는 공정이다.

사상압연은 6 내지 7개의 압연기를 연속 배치시킨 연속식 압연기 또는 1 개의 역전식 압연기(스테켈 밀)를 이용하여 조압연된 강판을 최종 목표 두께로 압연하는 2차 압연하는 공정이다. 여기서, 역전식 압연기를 이용한 사상방식 압연은 연속식 압연기에 비해 생산성이 낮게 나타나지만, 역전식 압연기의 좌, 우 측면에 코일 가열로(coil furnace)라고 하는 가열장치가 설치되어 품질이 우수한 강판을 생산할 수 있다. 즉, 코일 가열로는 압연 후 늘어난 강판을 권취시켜 가면서 압연 공정을 수행하게 되는데, 강판의 온도를 균일하게 유지시켜, 온도변화에 따른 강판의 재질 결함을 방지할 수 있다. 이에 따라, 최근에는 스텐레스강과 같은 고급강의 압연에서는 역전식 압연기를 이용한 사상압연 설비를 이용하는 경우가 많아지고 있다.

역전식 압연기에 의한 사상압연 공정은 총 5~7 패스로 이루어진다. 1 패스는 강판을 압연롤에 압연시키고 압연롤의 측면에 배치된 코일 가열로에 강판을 코일 형상으로 권취시키는 공정을 말한다. 이때, 강판의 우측에 설치된 가열로에 강판을 권취시키기 위해서는 강판의 선단부를 가열로에 고정시킨 후 강판에 장력을 부가해가면서 가열로에 권취시킨다. 이는, 강판에 장력을 부가하지 않고 가열로에 권취시킬 경우, 가열로에서 강판의 권취형상이 불량하여 압연이 어렵기 때문이다.

이후, 가열로에 권취된 강판을 권출시켜 압연롤을 통해 강판의 좌측에 설취된 가열로에 권출시킨다. 이때, 강판의 좌측에 설치된 가열로에 강판을 권취시키기 위해서는 강판의 후단부를 가열로에 고정시킨 후 강판에 장력을 부가하여 강판을 가열로로 권취시킨다. 또한, 압연롤의 열팽창을 방지하며, 강판과 압연롤 사이의 마찰을 감소시키기 위해, 압연롤과 강판에 냉각수를 분사한다.

그러나, 강판의 선단부와 후단부를 압연하는 부분에서는 강판에 장력이 부가되지 않는 영역이 있어, 장력이 부가되는 중간부에 비해 선단부와 후단부에서는 판 의 두께가 두꺼워지는 현상이 나타난다. 즉, 강판의 두께는 장력이 부가됨에 따라 그 두께가 감소되는데, 사상압연 공정이 수행된 강판은 강판의 중간부에만 장력이 부가되어, 강판의 두께 폭 편차가 발생된다. 이는 도 1에서 알 수 있듯이, 강판의 중간부는 기존에 목표로 하는 설정된 강판의 두께에 거의 근접한 반면, 강판의 선단부 및 후단부는 기존에 설정된 강판의 두께보다 편차가 큰 것을 알 수 있다.

이와 같이, 역전식 압연기로 사상압연을 실시하는 설비에서는 강판의 선단부와 후단부에서 두께 편차가 발생되어 강판의 두께가 균일하게 압연되지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해소하기 위해 도출된 발명으로, 본 발명은 사상압연 공정에서 발생되는 강판의 두께 편차를 방지하기 위해, 장력이 인가되지 않는 강판의 선단부 및 후단부에 냉각수 공급을 차단하여 강판의 두께를 균일하게 압연시키는 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 역전식 압연롤과 상기 압연롤의 좌, 우 방향에 배치된 제1 가열로 및 제2 가열로를 이용하여 강판의 두께를 압연하는 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법은 상기 압연롤 사이로 통판되는 상기 강판의 선단부를 제1 가열로에 고정시키는 단계; 상기 압연롤 및 상기 강판에 냉각수를 분사시키며, 상기 제1 가열로에 고정된 강판에 장력을 가하여 제1 가열로에 권취시키는 단계; 상기 제1 가열로에 권취된 강판을 권출시켜 상기 압연롤 사이로 상기 강판을 통판하여 압연시키는 단계; 상기 강판의 후단부를 상기 제2 가열로에 고정시키는 단계; 및 상기 압연롤 및 상기 강판에 냉각수를 분사시키며, 상기 제2 가열로에 고정된 강판에 장력을 가하여 제2 가열로에 권취시키는 단계를 포함한다.

이때, 상기 제1 및 제2 가열로에 상기 강판을 고정시키는 단계는 상기 강판에 장력이 가해지지 않는 무장력 상태 일 수 있으며, 상기 강판 및 압연롤에 냉각 수가 분사되지 않을 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 사상압연 공정에서 발생되는 강판의 두께 편차를 방지하기 위해, 장력이 인가되지 않는 강판의 선단부 및 후단부에 냉각수 공급을 차단하여 강판의 두께를 균일하게 압연시킨다. 이에 따라, 강판의 두께 편차 발생에 따른 별도의 공정이 수행되지 않아 제조 비용이 감소되며, 품질이 우수한 강판을 생산할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 도시한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 연속 열간 압연공정을 도시한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 연속 열간 압연공정에서는 조압연기(120)에 의해 가열로(100)에서 가열된 슬라브(110a)의 폭과 두께를 압연시킴으로써 일정한 크기의 강판(110b)으로 성형시키는 1차 압연 공정을 수행한다. 1차 압연 공정을 수행한 강판(110b)은 압연롤(131)이 구비된 사상 압연기(130)에서 2차 압연 공정을 수행하여 최종 두께와 폭을 갖는 강판으로 압연된다. 이때, 압연롤(131) 주변에 설치된 냉각수 헤드(132)를 이용하여 압연롤(131)과 강판(110d)에 냉각수를 분사시킨다. 이는 압연롤(131)의 열팽창을 방지하며, 강판(110d)와 압연롤(131) 사이의 마찰을 감소시키기 위함이다. 이후, 압연된 강판(110c)을 라미나 플로우(140)에 의해 냉각시켜 강판(110c)에 필요한 기계적 성질을 갖추게 한다. 라미나 플로우(140)에 의 해 냉각된 강판(110d)은 핀치롤(150)을 거춰 권취기(160)에 코일 형상으로 권취되어 열간 압연강판으로 출하된다.

그러나, 강판(110c)의 선단부(111,도 5참조)와 후단부(113,도5참조)를 압연하는 부분에서는 강판(110c)에 장력이 부가되지 않는 영역이 있어, 장력이 부가되는 중간부에 비해 선단부(111)와 후단부(113)에서는 강판(110c)의 두께가 두꺼워지는 현상이 나타난다.

이에 따라, 본 실시예에서는 강판(110c)의 선/후단부(111,113)와 중간부(112)의 두께를 동일하게 압연시키기 위해, 장력의 인가 조건이 다르게 형성된 강판의 선/후단부(111,113)와 중간부(112)의 온도를 다르게 설정한다.

도 3 및 도 4는 압하력선도의 그래프이다.

압하력선도 그래프란, 압연공정 중 압연롤(131) 사이 간격의 탄성곡선(S)과 강판(110c)(압연소재 또는 압연조건)에 의해 결정되는 소성곡선(H)이 만나는 접점(X)에서 압연 하중 및 압연된 강판(110c)의 두께가 결정되는 개념을 설명하기 위한 그래프다.

도 3 및 도 4를 참조하면, X축은 강판의 두께를 나타내며, Y축은 압연하중을 나타낸다. 강판(110c)은 탄성곡선(C)과 소성곡선(H)이 만나는 접점의 수평축에 해당하는 값이 강판(110c)의 두께로 압연된다.

그래프에 나타난 바에 따르면, 강판(110c)에 장력이 감소되면, 소성 곡선이 H에서 H'로 이동된다. 이때, 압연롤(131) 사이의 롤갭이 변화되지 않으면, 압연 하중이 증가되어 소성곡선(H)과 탄성곡선(C)의 접점은 X에서 X'로 이동된다. 이에 따라, 강판(110c)은 기존의 설정한 두께 h보다 두꺼운 h'로 압연된다.

또한, 강판(110c)의 온도가 상승되면, 강판(110c)은 적은 압연 하중으로도 압연이 가능해져 소성 곡선이 H에서 H''로 이동된다. 이에 따라, 소성곡선(H)과 탄성곡선(C)의 접점은 X에서 X''로 이동된다. 이에 따라, 강판(110c)은 기존에 설정한 두께 h보다 얇은 h''로 압연된다.

이에 따라, 본 실시예에서는 전술한 압하력선도를 이용하여 강판(110c)의 두께를 제어한다. 도 4를 살펴보면, 강판(110c)의 선단부(111)와 후단부(113)는 압연하는 부분에서는 장력이 부가되지 않는 영역이 있어 소성 곡선이 H에서 H'로 이동되어야 하나, 이때, 강판(110c)에 냉각수 분사를 중단시켜 강판(110c)의 온도를 증가시켜 소성곡선(H)이 이동되는 것을 방지한다. 즉, 장력이 감소됨에 따라 이동되는 강판(110c)의 소성곡선(H')은 강판(110c)의 온도 상승에 따라 기존의 설정된 위치(H)로 이동된다.

이에 따라, 본 실시예에서는 강판(110c)의 선단부(111)와 후단부(113)는 압연하는 부분에서는 장력이 부가되지 않는 영역에서 냉각수 분사를 중단시켜 강판(110c)의 선/후단부(111,113)의 온도를 상승시켜, 장력이 인가되며 냉각수가 분사되어 온도가 낮아진 강판(110c)의 중간부(112)의 두께를 동일하게 압연시킬 수 있다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 사상압연 공정에서 역전식 압연롤을 이용한 강판의 압연방법을 설명하기 위한 공정 사시도이다.

역전식 압연기에 의한 사상압연 공정은 일반적으로 5~7 패스로 이루어진다. 1 패스란 강판을 압연롤에 압연시키고 압연롤의 측면에 배치된 가열로에 강판을 코일 형상으로 감는 공정을 말한다. 즉, 사상압연 공정은 이와 같은 1 패스를 반복 수행하여 강판을 압연시키는 공정을 말한다.

도 5a를 참조하면, 이동롤러에 의해 사상 압연기(도 2 참조,130)로 반입된 강판(110c)은 압연롤(131)을 통해 강판(110c)의 우측면에 설치된 제1 가열로(133)에 고정된다.

도 5b를 참조하면, 제1 가열로(133)에 고정된 강판(110c)에 장력을 가하여 강판(110c)을 가열로에 권취시킨다. 이때, 압연롤(131)의 열팽창을 방지하며, 강판(110c)과 압연롤(131) 사이의 마찰을 감소시키기 위해, 압연롤(131) 주변에 설치된 냉각수 헤드(132)를 이용하여 압연롤(131)과 강판(110c)에 냉각수(또는 윤활유)를 분사시킨다. 또는 압연롤(131) 상에 냉각수를 분사시켜 압연롤(131)을 통해 냉각수가 강판(110c)으로 흘러내리게 한다. 이에 따라, 강판(110c)의 온도가 낮아진다. 이와 같이, 강판(110c)의 중간부(112)는 냉각수가 분사되어 온도가 낮아져, 강판 중간부(112)의 온도보다 높으며 장력이 부가되지 않는 강판(110c)의 선/후단부(111,113)의 두께와 동일하게 압연된다.

도 5c를 참조하면, 제1 가열로(133)에 권취된 강판(110c)을 권출시켜 압연롤(131) 사이로 통판시킨다. 이에 따라, 강판(110c)은 압연된다. 이후, 강판(110c)에 인장력을 부가하지 않고 강판(110c)을 제2 가열로(134)에 고정시킨다. 이때, 압연롤(131)과 강판(110c)에는 냉각수가 공급되지 않아 강판(110c)의 온도는 상승된다. 이에 따라, 강판(110c)의 후단부(113)은 강판(110c)의 중간부(112)와 그 두께가 동일하게 압연된다.

도 5d를 참조하면, 제2 가열로(134)에 고정된 강판(110c)에 장력을 가하여 강판(110c)을 제2 가열로(134)에 권취시킨다. 이때, 압연롤(131) 주변에 설치된 냉각수 헤드(132)를 이용하여 압연롤(131)과 강판(110c)에 냉각수를 분사시켜, 강판(110c)의 온도가 낮아진다.

도 5e를 참조하면, 제2 가열로(134)에 권취된 강판(110c)을 권출시켜 압연롤(131) 사이에 위치시킨다. 역전식 압연기를 이용한 사상압연 공정은 이와 같은 공정을 반복 수행하여 강판(110c)을 압연시킨다.

이와 같이, 강판(110c)의 선/후단부(111,113)가 가열기에 고정될 때, 냉각수 공급을 중단시켜 강판 선/후단부(111,113)의 온도를 강판(110c)의 중간부보다 높게 설정한다. 이에 따라, 강판(110c)의 선/후단부(111,113)와 중간부(112)는 온도 차이가 발생되어 장력이 인가되지 않은 강판(110c)의 선/후단부(111,113)와 장력이 인가된 강판(110c)의 중간부(112)의 두께를 동일하게 압연시킬 수 있다.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 사상압연 공정을 실시한 강판의 폭 편차를 나타내는 그래프이다.

도 2는 본 발명에 따른 연속 열간 압연공정을 도시한 개략도이다.

도 3 및 도 4는 압하력선도의 그래프이다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 사상압연 공정에서 역전식 압연롤을 이용한 강판의 압연방법을 설명하기 위한 공정 사시도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100 : 가열로 110a,110b,110c,110d : 강판(슬라브)

111 : 강판의 선단부 112 : 강판의 중간부

113 : 강판의 후단부 120 : 조압연기

130 : 사상 압연기 131 : 압연롤

140 : 라미나 플로우 150 : 핀치롤

160 : 권취기

Claims (3)

1. 역전식 압연롤과 상기 압연롤의 좌, 우 방향에 배치된 제1 가열로 및 제2 가열로를 이용하여 강판의 두께를 압연하는 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법에 있어서,

   상기 압연롤 사이로 통판되는 상기 강판의 선단부를 제1 가열로에 고정시키는 단계;

   상기 압연롤 및 상기 강판에 냉각수를 분사시키며, 상기 제1 가열로에 고정된 강판에 장력을 가하여 제1 가열로에 권취시키는 단계;

   상기 제1 가열로에 권취된 강판을 권출시켜 상기 압연롤 사이로 상기 강판을 통판하여 압연시키는 단계;

   상기 강판의 후단부를 상기 제2 가열로에 고정시키는 단계; 및

   상기 압연롤 및 상기 강판에 냉각수를 분사시키며, 상기 제2 가열로에 고정된 강판에 장력을 가하여 제2 가열로에 권취시키는 단계를 포함하는 사상 압연기를 이용한 강판의 두께 제어 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가열로에 상기 강판을 고정시키는 단계는

   상기 강판에 장력이 가해지지 않는 무장력 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 사상 압연 방법을 이용한 강판의 두께 제어 방법.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가열로에 상기 강판을 고정시키는 단계는

   상기 강판 및 상기 압연롤에 냉각수가 분사되지 않는 것을 특징으로 하는 사상 압연 방법을 이용한 강판의 두께 제어 방법.

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