KR20100057073A - 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립을 제조하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서, 먼저 주조기(2)에서 박 슬래브(3)가 주조되고, 뒤이어 상기 박 슬래브는 적어도 하나의 압연기열(4, 5)에서 주조 공정의 열이 이용되는 조건에서 압연되고, 제1 작동 모드에서 적어도 하나의 압연기열(4, 5)과 주조기(2)의 직접적인 연결을 통해 금속 스트립(1)의 연속적인 제조(연속적인 압연)가 이루어질 수 있고, 제2 작동 모드에서는 적어도 하나의 압연기열(4, 5)로부터 주조기(2)의 분리를 통해 금속 스트립(1)의 비연속적인 제조(배치식 작동)가 이루어질 수 있는, 상기 금속 스트립 제조 방법에 관한 것이다. 시스템의 유연성을 높이기 위해, 방법과 관련하여 본 발명에 따라, 스트립 이송 방향(F)에서 볼 때 주조기(2) 후방에서는 주조된 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')은 금속 스트립(1)의 비연속적인 제조 작동이 이루어지는 동안 메인 이송 라인(6)으로부터 유출되어 보관되고, 이후 메인 이송 라인(6) 내로 다시 이송되고, 유출된 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')은 메인 이송 라인(6) 내로 재이송되기 전에 목표 온도로 가열되거나, 목표 온도에서 유지된다. 또한, 본 발명은 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립을 제조하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF A METAL STRIP BY ROLL CASTING}
본 발명은, 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립을 제조하기 위한 방법에 있어서, 먼저 주조기에서 박 슬래브가 주조되고, 이에 뒤이어 상기 박 슬래브는 적어도 하나의 압연기열에서 주조 공정의 열이 이용되는 조건에서 압연되고, 제1 작동 모드에서 적어도 하나의 압연기열과 주조기의 연결을 통해 금속 스트립의 연속적인 제조(연속적인 압연)가 이루어질 수 있고, 제2 작동 모드에서는 적어도 하나의 압연기열로부터 주조기의 분리를 통해 금속 스트립의 비연속적인 제조(배치식 작동; Batch operation)가 이루어질 수 있는, 상기 금속 스트립 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
상기 형식의 시스템은 CSP 시스템이란 명칭 하에 박 슬래브 - 박 스트립 - 연속 주조 및 압연 시스템으로서 공지되었다. 주조 열(casting heat)로 실시되는 연속 압연 공정은 오래 전부터 공지된 것이긴 하지만, 여전히 시장에서 인정을 받지 못하고 있다. 연속 주조 시스템과 압연기열의 견고한 연계뿐 아니라, 전체 시스템에 걸친 온도 제어는 통제하기 어려운 것으로서 입증되었다.
EP 0 286 862 A1과 EP 0 771 596 B1로부터는 주조 열로 실시되는 연속 압연 공정이 공지되었다. 이 경우 주조 공정과 압연 공정이 직접 연결된다. 전단기를 이용한 연속 스트립의 절단은 권취기 바로 전방에서 이루어진다.
주조 및 압연 시스템의 연결시 스트립 강의 연속적인 제조를 위한 유사한 방법은 EP 0 415 987 B2와 EP 0 889 762 B1로부터 개시되었다. 여기서는 이송 속도가 상대적으로 낮을 때 온도 문제를 극복하기 위해, 압연기열 전방과 그 내부에 유도 가열 장치가 제공된다.
위의 경우에 대체되는 기술은 개별 슬래브 내지 개별 스트립의 압연 공정이다. 스트립의 비연속적인 압연 공정에서는 주조 공정과 압연 공정이 분리된다. 주조 속도는 대개 매우 낮고, 압연 속도는 주조 속도와 무관하게 높은 수준으로 설정되며, 이는 최종 성형을 위한 온도가 최소 온도를 초과하는 방식으로 이루어진다. 또한, CSP 시스템으로서도 지칭되는 상기와 같은 시스템은 예컨대 EP 0 266 564 B1에서 개시되어 있고, 이 경우 박 슬래브 시스템에서는 높은 압하가 실시된다.
유사한 박 슬래브 시스템은 EP 0 666 122 A1로부터도 공지되었다. 이 경우 유도 가열 장치가 이용되는 조건에서 비연속 스트립은 제1 다듬질 압연 스탠드 사이에서 압연된다.
비연속적인 압연 공정의 장점은, 주조 속도 및 압연 속도가 상호 간에 독립적으로 설정될 수 있다는 점에 있다. 박 스트립 압연 시에, 예컨대 주조 시스템이 저속으로 작동하거나, 그 속도가 곧바로 변한다고 하더라도, 유연하게 더욱 높은 압연 속도가 설정된다.
두 방법, 다시 말하면 한편으로 연속적인 주조 및 압연 공정과 다른 한편으로 비연속적인 주조 및 압연 공정은, 앞서 언급한 상황을 바탕으로 조합하기가 용이하지 않다.
본 발명의 목적은 최초에 언급한 방법 및 대응하는 장치에 있어서, 방법 및 장치의 유연성을 높일 수 있도록 하는 상기 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 특히 고장이 났거나 단기간에 유지보수가 필요할 시에, 또는 또 다른 이유로 압연을 중단할 시에, 더 이상 주조 공정을 중단하지 않도록 하고, 그에 따라 본질적으로 경제적인 장점 및 공정 기술 관련 장점을 달성하는 것에 있다.
본 발명에 의한 상기 목적의 해결 방법은, 스트립 이송 방향에서 볼 때 주조기 후방에서는 주조된 슬래브 또는 예비 스트립은 금속 스트립의 비연속적인 제조 작동이 이루어지는 동안 메인 이송 라인으로부터 유출되어 보관되고, 이후 다시 메인 이송 라인으로 이송되며, 유출된 슬래브 또는 예비 스트립은 메인 이송 라인 내로 재이송되기 전에 목표 온도로 가열되거나, 목표 온도에서 유지되는 것을 특징으로 한다.
이때 바람직하게는 2개 또는 그 이상의 부분 시스템이 연이어 배치되어 구성되는 특수한 가로 이송 시스템이 이용된다.
이 경우 특히 바람직하게는 압연기열에서 롤 교환이 이루어지는 동안 주조기가 연속적으로 작동될 때 주조된 슬래브는 메인 이송 라인으로부터 유출되어 이후 시점에 다시 메인 이송 라인 내로 이송된다. 그렇게 함으로써 주조기의 연속적인 작동을 중단하지 않고도 롤 교환을 실시할 수 있다.
주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립을 제조하기 위해 제안되는 장치는, 먼저 박 슬래브가 주조되는 주조기와, 이 주조기 후방에 배치되어 주조 과정의 열이 이용되는 조건에서 박 슬래브가 압연되는 적어도 하나의 압연기열을 포함한다. 본 발명은, 스트립 이송 방향에서 볼 때 주조기 후방에 가로 이송 시스템이 배치되고, 이 가로 이송 시스템은 주조된 슬래브를 메인 이송 라인으로부터 유출하거나, 그 메인 이송 라인으로 유입하기에 적합한 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 가로 이송 시스템 표면이나, 그 내부에는 슬래브를 목표 온도로 가열할 수 있는 가열 수단이 배치된다.
상기 가열 수단은 바람직하게는 유도 가열 장치로서, 및/또는 연소 수단(예: 가스, 오일)으로 가열되는 로로서 형성된다. 가로 이송 시스템은 슬래브를 스트립 이송 방향에 대해 횡방향으로 이동시킬 수 있는 컨베이어 부재를 포함할 수 있다. 상기 컨베이어 부재는 이송 가능한 캐리지를 포함할 수 있다. 이에 대체되는 실시예에 따라 컨베이어 부재는 워킹빔 컨베이어 부재일 수 있다.
가로 이송 시스템은 본 발명의 개선 실시예에 따라 스트립 이송 방향에서 볼 때 연속해서 배치되는 2개 또는 그 이상(예: 3개 또는 4개)의 부분 시스템으로 구성된다. 이런 부분 시스템들은 함께 또는 상호 간에 무관하게 스트립 이송 방향에 대해 횡방향으로 이송될 수 있다. 가로 이송 시스템의 부분 시스템 내부에서는, 스트립 이송 방향 또는 그 반대 방향에 따라 일측 부분 시스템으로부터 타측 부분 시스템으로 길이방향 이송(즉, 전진 또는 후진)이 가능하다.
가로 이송 시스템은 바람직하게는 주조기와 압연기열 사이에 배치된다. 또한, 바람직하게는 가로 이송 시스템은 조압연 압연기열 또는 조압연 스탠드와 다듬질 압연기열 사이에 배치될 수 있다.
또한, 가로 이송 시스템은 슬래브 보관을 위해 롤러 테이블과 연결될 수 있다. 이 경우 롤러 테이블은 단열부를 구비할 수 있다. 롤러 테이블과 가로 이송 시스템 사이에 가열 수단이 배치될 수 있다.
롤러 테이블 옆에는 슬래브 또는 예비 스트립을 보관할 수 있도록 예컨대 보온용 피트부(heat holding pit) 또는 유사한 장치의 형태로 적어도 하나의 추가 보관부가 배치될 수 있다. 그로 인해 보관 용량이 확대되거나, 또는 조직에 영향을 주기 위해 보관 시간이 더욱 연장될 수 있다. 다시 말하면, 이것은 야금학적인 이유에서, 보관부로서 기능하는 보온용 피트부 내에서 보다 오랜 보관 시간을 실현해야 할 때 바람직할 수 있다.
스트립 이송 방향에서 볼 때 가로 이송 시스템 전방에는 슬래브 또는 예비 스트립 전단기가 배치될 수 있다.
연속 가공 기술, 즉 CSP 기술과 결부되어 제안되는 주조 및 압연 시스템의 연속 작동의 장점은 다음과 같은 특징에 있다. 시스템의 전체 길이를 단축하고, 그에 따라 투자비용을 절감한다. 일관된 직접 이용의 결과 에너지 절감이 가능하다. 또한, 상대적으로 낮은 압연 속도의 결과로 보다 낮은 항복 강도가 달성된다. 압연하기 어려운 제품과 예컨대 매우 얇은 (초박막) 스트립(약 0.8mm의 스트립 두께)을 높은 생산량으로 제조할 수 있는 가능성이 달성된다. 특수 재료(고강도 재료)를 가공할 수 있다. 광폭 스트립 및 박 스트립의 조합물을 가공할 수 있다. 스트립 말단 압연과 그에 따른 롤 손상을 방지하거나 줄일 수 있다. 시스템의 고장 빈도를 줄일 수 있고, 롤 불안정성을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 속하는 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1에 따른 도로서 본 발명의 대체되는 실시예에 따른 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3에 속하는 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1에 따른 도로서 본 발명의 대체되는 추가 실시예에 따른 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 6은 도 5에 속하는 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1에 따른 도로서, 본 발명의 대체되는 추가 실시예에 따른 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 8은 도 7에 속하는 연속 주조 및 압연 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 연속 주조 및 압연 시스템을 도시한 평면도에서 일부 추출한 구간으로서 가로 이송 시스템 영역을 도시한 개략도이다.
도 10은 도 9에 따른 도로서 가로 이송 시스템의 대체되는 구현예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 11은 도 9에 따른 도로서 가로 이송 시스템의 대체되는 추가 구현예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도면에는 본 발명의 실시예들이 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에는 금속 스트립(1)이 제조되는 연속 주조 및 압연 시스템이 도시되어 있다. 이 경우 먼저 주조기(2)에서 박 슬래브(3)가 주조되고, 그런 다음 박 슬래브는 압연기열(4, 5)로 공급된다. 압연기열은 본원의 경우 조압연기열(4)(하나 또는 그 이상의 스탠드로 구성됨)과 다듬질 압연기열(5)로 구성된다. 주조기(2)는 연속 주조 시스템으로부터 유출될 때 균일한 유출 온도를 설정할 수 있도록 하기 위해 폭에 걸친 온도 구역 제어를 위한 좁은 냉각 분할 구역을 구비한 스트랜드 냉각 장치를 포함한다.
연속 주조 및 압연 시스템은 동일한 시스템 자체와 관련하여 공지된 다양한 추가 구성요소를 포함한다. 스트립 이송 방향(F)에서 볼 때 주조기(2) 후방에는, 슬래브 세정을 위한 디스케일러(12)가 배치된다. 조압연기열(4) 전방에는 스트립 전단기(11)가 배치된다. 전단기는 탕구에서 더미 스트랜드(dummy strand)를 절단하고, 슬래브(대개, 개별 슬래브 내지 반제조 슬래브)를 절단하며, 고장 시에 스트립을 절단하기 위해 이용된다.
그 다음에는 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 가로 이송 시스템(7)이 연결된다.
가로 이송 시스템(7) 후방에는 바람직하게는 유도로로서 형성되는 로(13)가 배치된다. 그러나 본 실시예에서 로는 롤러 허스로(roller hearth furnace)일 수 있다. 또한, 앞서 설명한 유도 가열 장치를 분배할 수도 있다. 다시 말해 가로 이송 시스템의 전방과 그 후방에 유도 가열 장치를 배치할 수도 있다. 그 후방에는 추가 스트립 전단기(14)와 추가 디스케일러(15)가 배치된다. 전단기(14)는 비상 전단기로서 이용되거나, 또는 슬래브 단부 형태의 프로파일링을 위해 이용된다.
다듬질 압연기열(5) 후방에는 냉각 구간(16)이 배치된다. 냉각 구간 후방에는 권취기(17)가 위치한다. 다듬질 압연기열(5)은 3개 내지 8개의 스탠드를 포함하며, 바람직하게는 6개의 스탠드를 포함한다. 본 실시예에서 예비 스트립은 예컨대 0.8 내지 16mm의 최종 두께로 압하 압연된다.
가로 이송 시스템(7)에 대해서는 다음에 설명된다. 도 1 및 도 2에 따른 해결 방법의 경우, 도 2에서 확인할 수 있듯이, 가로 이송 시스템은 예컨대 다듬질 압연기열에서 롤을 교환하는 시간 동안 추가의 짧은 슬래브 보관부로서 이용되는 로 부재(furnace part)이거나 가열 가능한 가로 이송 기구이다. 이와 같은 로 부재 또는 가로 이송 기구에서는, 슬래브(3) 또는 분할된 슬래브 내지 예비 스트립(3')이 보관을 위해 메인 이송 라인(6)으로부터 유출되고, 이후 그 메인 이송 라인 내로 다시 유입될 수 있다. 본 실시예에서 가로 이송 부재는, 메인 이송 라인(6) 외부로, 그리고 그 내부로 슬래브를 각각 유출 및 유입할 수 있도록 하기 위해, 스트립 이송 방향(F)에 대해 횡방향으로 이동 가능하게 배치되는 캐리지로서 도시되어 있다. 또한, 대체되는 실시예에 따라, 가로 이송 캐리지 대신에, 메인 이송 라인(6) 옆에 워킹빔 컨베이어를 배치할 수 있다. 가로 이송 기구 내지 로를 통한 이송 시에 일반적으로 슬래브 온도는 유지된다. 주조 속도가 저속일 시에도, 후속 공정을 위해 거의 동일하게 유지되는 입력 온도를 유연하게 설정할 수 있도록 슬래브 가열 장치가 제공될 수도 있다.
추가로 확인할 수 있는 바와 같이, 스트립 이송 방향(F)으로 연속해서 배치되는 2개의 가로 이송 부분 시스템(7', 7")이 제공된다. 이런 부분 시스템들은 바람직하게는 그 전체가 전후 이동을 위한 약간의 여유 공간을 포함하여 최대 코일 무게를 보유하는 슬래브의 길이를 포함할 수 있다. 그에 따라 가로 이송 영역 내지 로 영역은 상대적으로 짧게 형성된다.
도 3 및 도 4, 도 5 및 도 6, 도 7 및 도 8에서는 각각 도 1 및 도 2에 따른 해결 방법의 또 다른 실시예를 확인할 수 있다. 도 3 및 도 4에 따른 해결 방법의 경우 추가의 가로 이송 기구(7)가 제공되며, 가로 이송 기구 내부와 메인 이송 라인(6) 외부에서 스트립 이송 방향(F)으로, 또는 그 반대 방향으로 슬래브 이송이 이루어질 수 있다(도 4에서 스트립 이송 방향(F)을 나타내는 양방향 화살표 참조).
도 5 및 도 6에 따른 실시예의 경우, 가로 이송 시스템은 주조 시스템 직후에, 다시 말하면 압연기열 전방에 배치된다. 또한, 연속 작동을 위해 다듬질 압연기열(5)의 롤 스탠드 사이에 추가의 유도 가열 장치(19)가 배치된다.
도 7에는 절단된 더미 스트랜드를 제거하는데 이용할 수 있는 더미 스트랜드 처리 장치(20)가 도시되어 있다. 상기 더미 스트랜드는 탕구에서 이동 유닛을 통해 "갤로우즈(gallows)" 내지 체인에 의해 이송 라인으로부터 상부 방향으로 또는 측면으로 유출될 수 있다. 이런 공정 후에는 롤러 테이블 덮개부(21)가 온도 손실을 줄이기 위해 하방 회동될 수 있다.
도 9에는 로-가로 이송 기구 구조(7/8)에 대한 추가 구현예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 고장이 상대적으로 오래 지속될 시에 슬래브(3) 또는 반제조 슬래브를 보조 롤러 테이블(9)로 이동할 수 있다. 또한, 야금학적 이유(결정질 구조)에서 상대적으로 보다 오랜 슬래브 또는 예비 스트립 보관 시간이 필요하다.
그런 다음 슬래브 또는 반제조 슬래브는 도 11에 도시된 바와 같이 선택에 따라 보온용 피트부(10)에서 보관되고 이후 다시 유입되어 압연될 수 있다. 이는 도 11에 도시되어 있다. 그 밖에도 도 11에는, 최하단에 가로 이송 기구의 파킹 위치가 파선으로 도시되어 있으며, 그리고 메인 이송 라인(6)과 최상단에 도시된 가로 이송 기구 사이에도 파선으로 가로 이송 기구의 보관 위치가 도시되어 있다. 가로 이송 기구(7)의 최상단 위치에서는 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')의 변위가 이루어진다.
각각의 시스템 변형 형태에 따라서는, 가로 이송 기구(7) 전방에서 고정된 로 부재를 이용하거나, 또는 이용하지 않고 작동을 실시할 수 있다. 이는 또한 가로 이송 기구 후방에 배치되는 유도 가열 장치 내지 롤러 허스로(13)에 대해서도 적용된다. 롤러 테이블(9)과 이 롤러 테이블의 우측에 위치한 가로 이송 기구(7) 사이에서는 유도 가열 장치(8)를 이용하여 슬래브(3)를 가열할 수 있도록 슬래브(3)의 전후 이동이 이루어질 수 있다. 롤러 테이블(9)은 단열을 목적으로 캡슐화 될 수 있다.
차후에 이루어지는 재가열은 선택에 따라 가열 수단(8), 예컨대 가스 또는 오일 가열식 롤러 허스로를 이용하여 유도 방식으로 실시할 수 있다.
도 10에서는, 예컨대 3개 또는 그 이상의 가로 이송 기구(7)가 나란히 제공되면서, 로-가로 이송 기구 구조가 짧게 형성되는 실시예를 확인할 수 있다.
바람직하게는 유도 가열 장치로서 형성되는 가열 수단(19)(도 9) 내지 가열 수단(13)(도 2 또는 도 6)에 의해서는 예비 스트립이 개별적으로 목표 다듬질 압연기열 유입 온도로 가열될 수 있다. 이는 예컨대 방향성 규소 강의 압연시, 또는 또 다른 재료의 경우, 상대적으로 높은 온도(예: 1,350℃)를 설정하기 위해, 또는 박 스트립의 압연(1.5mm 이하) 시 상대적으로 높은 온도를 설정하기 위해, 또는 박 슬래브 온도가 너무 낮을 시에 온도를 승온하기 위해 요구된다. 그 외에도 이는 예컨대 보통의 스트립 제조 시 에너지를 절감해야 할 때, 극미한 에너지를 공급하거나 공급하지 않은 조건에서 낮은 온도가 요구되는 경우에도 물론 제공될 수 있다.
또한, 가열 수단(8, 13 내지 19)을 이용하여, 박 슬래브 길이에 걸쳐 균일한 온도를 생성할 수 있고, 길이에 걸쳐 서로 다른 에너지가 공급됨으로써 경우에 따라 발생하는 온도 불균일성을 보상할 수 있다.
시스템이 연속 모드에서 상대적으로 낮은 주조 속도와 그에 따른 압연기열에서의 주조 속도로 작동되면, 충분히 높은 압연 온도를 설정하기 위해 유도 가열 장치가 필요하다. 다듬질 압연기열 전방의 유도 가열 장치는 선택에 따라 다듬질 압연기열 내부의 유도 가열 장치에 의해 보조된다. 다듬질 압연기열 전방의 유도 가열 장치는 선택에 따라 횡방향으로 변위 가능하거나 승강 가능하게 형성되며, 그럼으로써 유도 가열 장치는 롤러 테이블 덮개부에 의해 (수동적으로 또는 가열되는 방식으로) 또는 통상적인 로 부재에 의해 필요에 따라 교체될 수 있다.
도 5의 스트립 전단기(18)는 시스템이 연속 모드에서 작동될 때 권취기(17) 직전에 스트립을 절단하는 역할을 한다.
가로 이송 시스템(7)의 구성은 (도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이) 주조기(2) 직후에 실시할 수 있다. 그러나 (도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이) 먼저 주조기(2) 후방의 하나 또는 그 이상의 스탠드(조압연기(4) 참조)에서 두께 압하를 실시하고, 그런 다음 가로 이송 시스템(7)을 적용할 수도 있다.
주조 시스템(2) 후방에 배치되는 보온로(13)는 또한 통상적으로 가스 연소식 로일 수도 있다.
도 1의 실시예에 따라, 조압연기열(4)은 하나의 롤 스탠드를 포함하며, 그에 반해 다듬질 압연기열(5)은 6개의 롤 스탠드를 포함한다. 조압연기열(4)과 다듬질 압연기열(5) 사이에는, 조압연기열(4) 내 조압연 공정 후 스트립을 다듬질 압연기열(5) 내 다듬질 압연 공정 전의 최적의 스트립 온도로 가열할 수 있도록 하기 위해, 유도로로서 형성되는 로(13)가 배치된다.
스트립 전단기(11)는 비연속 작동 모드에서 박 슬래브(3)를 절단하기 위해, 그리고 스트립 전단기(14)는 연속 압연 공정에서 스트립을 절단하기 위해 이용된다. 전단기(11)는 특히 연속 작동 모드 또는 비연속 작동 모드에서 압연을 개시하거나 해당 스트립을 제거할 시에 스트립 선단 또는 스트립 말단의 상단을 절단하기 위해 이용된다.
제안되는 시스템 형식들을 이용함으로써, 연결된 완전 연속적인 주조-압연 공정(연속 압연 공정)을 실시할 수 있고, 선택에 따라서는 개별 슬래브의 분리된 비연속적인 이용(배치식 압연 공정)이 가능하다.
연속 압연 공정의 경우, 주조 속도의 수준은 전체 시스템에 걸친 온도 분포도를 결정한다. 주조 속도에 따라, 압연기열 유출 온도가 목표 온도에 도달하는 방식으로, 계산 모델은 압연기열 전방 및 그 내부에서 로들의 가열 용량을 제어한다.
주조 속도가 사전 설정된 소정의 임계값을 하회하면(주조 시스템에서 문제가 발생하거나, 재료의 주조가 어렵거나, 시동 과정 일 때 등의 경우), 연속 모드에서 비연속 압연 공정으로 자동 전환된다. 다시 말하면, 박 슬래브(3)는 전단기(11 내지 14)로 절단되며, 그리고 목표 최종 압연 온도에 도달할 수 있을 정도로 압연 속도가 상승된다. 이때, 압연기열(4, 5) 내부의 슬래브 내지 스트립 세그먼트들이 추적되고, 온도 분포에 따라 동역학적으로 이송 내지 주조 속도와 스트립 길이에 걸친 유도 가열 용량이 적합하게 조정된다.
주조 공정이 다시 안정화되고 주조 속도가 사전 설정된 최소값을 초과하면, 앞의 실시예와 유사하게 비연속적인 작동 모드로부터 다시 연속 모드로 전환된다.
연속 작동 모드 또는 비연속 작동 모드를 임의로 전환하거나 설정함으로써, 공정 신뢰성을 증가시키는 높은 수준의 유연성이 제공된다. 이는 특히 제조 시스템을 작동 개시할 때 적용된다.
가동 시에 연속 모드는 일반적으로 이용되지 않는다. 다시 말하면, 일차적으로 주조 속도와 관련하여 문제가 있거나 시동 과정일 때, 배치식 작동 모드가 이용된다.
에너지 최적화를 위해서는, 특히 높은 주조 속도와 낮은 가열 에너지 소요 조건에서 임계 두께 이상의 두께를 보유하는 스트립은 배치식 작동 모드로 압연하고, 상대적으로 얇거나 제조가 어려운 스트립들은 연속 모드로 압연할 수 있다. 제조 방식의 적합한 조합은 전체 제품 혼합을 위한 CSP 연속 배치식 시스템의 에너지 균형을 최적화한다.
또한, 제안된 시스템을 이용함으로써, 연결된 완전 연속적인 주조-압연 공정(연속 압연 공정)을 실시할 수 있고, 선택에 따라 배치식 모드로 개별 슬래브의 분리된 비연속적인 이용이 가능하다. 시스템은 공간을 매우 절감하는 방식으로 구성된다. 통상적인 CSP 시스템에 비해 대략 절반의 시스템 길이(약 250m)로 달성된다. 그럼에도 제안된 시스템은 주조 공정을 중단하지 않고도 작업 롤 교환을 가능하게 한다.
제안되는 시스템의 가능한 작동 방식은 다음과 같다.
1. 압연기열에서의 배치식 작동 모드
주조 공정을 개시하거나, 시스템을 작동 개시하거나, 주조 시 일반적인 문제가 발생하거나, 강재를 주조하기 어려울 때, 주조 속도는 상대적으로 낮게 설정된다. 주조 속도가 낮을 시에, 그에 따른 적은 질량 흐름으로 주조 시스템에서부터 다듬질 압연기열까지 이루어지는 연속 압연 공정은 온도로 인해 불가능하거나 비경제적이다. 에너지 손실을 줄이기 위해서는 배치식 모드가 바람직하게 이용된다. 배치식 작동 모드의 경우 주조 공정과 다듬질 압연 공정은 각각 분리되며, 그에 따라 서로 다른 속도(즉, 질량 흐름)로 개시된다. 탕구 이후에 먼저 더미 스트랜드가 처리되고, 슬래브 선단 영역에서 박 슬래브는 상단이 절단된다. 목표 코일 무게에 도달한 후에는 각각의 슬래브에 대해 연속 주조 시스템 내지 조압연기열 후방의 전단기에서 반복적인 상단 절단이 이루어진다. 그리고 이어서 개별적으로 설정 가능한 압연 속도로 다듬질 압연기열 내에서의 압연 공정과, 냉각 구간을 통과하는 추가 이송과, 마지막으로 권취 과정이 이루어진다.
2. 연속 작동 모드(다시 말하면 주조기와 압연기열이 연결)
주조 속도가 증가함에 따라, 그리고 압연할 최종 두께에 따라, 연속 모드로의 전환이 이루어진다. 이와 같은 작동 모드에서 스트립 절단을 위해 권취기 전방에서는 전단기가 이용된다. 박 슬래브는 다듬질 압연기열 내로 유입되기 전에, 유도 방식으로 가열되며, 그럼으로써 충분히 높은 압연 온도가 설정되고, 압연 공정은 오스테나이트 영역에서 개시된다. 후속하는 연속 압연 공정 시에는 일반적으로 유도 가열 장치가 다듬질 압연기열 내부에서도 이용되며, 그에 따라 다듬질 압연기열 전방의 유도 가열 장치를 보조한다. 그러나 유도 가열 장치는, 비연속적인 작동 모드나, 스트립 선단에서 시동 과정 일 때에는 스트립 위쪽이나 그 옆쪽에 상당한 거리로 이격되어 안전한 대기 위치에 위치한다.
3. 주조 공정이 활성화된 조건에서 다듬질 압연기열 내에서 롤 교환
작업 롤을 교환하거나, 압연기열에 고장이 발생할 시에도, 바람직하게는 주조 공정이 중단되거나 간섭을 받지 않아야 한다. 그러므로 슬래브를 위한 임시 보관소를 설치하는 것이 중요하다. 이를 위해, 콤팩트 CSP 시스템의 경우 주조 시스템 후방에 짧은 길이의 롤러 허스로가 제공된다. 이 롤러 허스로 내에는 공정 조건에 따라 4개(또는 6개)의 슬래브가 배치된다. 로는 그 구성과 관련하여 특히 도 9 내지 도 11로부터 알 수 있듯이 제안되는 가로 이송 기구의 형태로 형성된다.
도면에서 알 수 있듯이, 이송 방향에서 볼 때 2개의 가로 이송 기구 그룹(7', 7")이 연속해서 배치되며, 그 두 그룹은 상호 간에 독립적으로 횡방향으로 이송될 수 있다. 대체되는 실시예에 따라, 전방의 가로 이송 기구 그룹(7')은 주조기(2) 또는 조압연기열(4) 후방에 로 부재로서 고정되어 설치된다. 이와 같은 두 가로 이송 기구 그룹 내에는 예컨대 총 4개의 완전한 또는 반제조 박 슬래브가 배치된다. 선택에 따라, 짧은 길이의 로 부재 내에 보관부가 제공될 수도 있다. 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8 내지 도 11의 파선 영역은 가로 이송 기구(7, 7', 7")를 위한 대체 파킹 위치이다. 또한, 가로 이송 기구에서 가로 이송 기구로 이루어지는 슬래브의 이송 역시 롤 라인 옆에서 이루어질 수 있으며, 그럼으로써 일측 또는 타측 가로 이송 기구로부터 개별적으로 슬래브가 롤 라인 내로 재이송될 수도 있다. 이와 같은 구성은 압연 중단(다시 말하면 특히 롤 교환 또는 고장 시) 후에 슬래브의 유연한 재이송을 용이하게 한다. 추가 대체되는 구현예로서, 시스템 총 길이가 동일한 조건에서 보관부 용량을 높이기 위해, 제2 가로 이송 기구 그룹으로서 2개 이상의 가로 이송 부재 또는 워킹빔 로 부재(예컨대 3개 또는 4개)를 연이어서 배치하는 점도 생각해 볼 수 있다.
도 4에서는 짧은 길이의 연속 주조 및 압연 시스템 내에 로 및 가로 이송 기구의 구성이 선택되고, 가로 이송 기구(7)로부터 해당 재료가 공급되는 3개의 로(8)가 나란하게 배치된다.
만일 예컨대 압연 중단이 상대적으로 길어져서 가로 이송 기구가 완전하게 채워진다면, 슬래브는 롤러 테이블(9)(도 10 및 11 참조)에서 변위되어 보관되고 재가열되어, 이후 다시 메인 이송 라인(6) 내로 유입되어 압연될 수 있다.
반제조 슬래브(다시 말하면 롤 교환 중의 중간)의 보관은 길이가 짧은 구조에서 용이하게 두 스트립 간의 간격을 당겨 줄일 수 있게 하며, 그럼으로써 슬래브는 가로 이송 기구에 의해 용이하게 이송 라인(6)으로부터 유출되거나 유입될 수 있다. 그와 반대로 두 가로 이송 기구의 총 길이는 정상 작동 시에 슬래브 전체 길이에 걸쳐 슬래브 온도를 유지할 수 있게 한다.
롤 교환 중에는 임시 보관 시간을 높이기 위해 선택에 따라 주조 속도가 감소된다.
바람직하게는, 예컨대 롤 교환 중에 가로 이송 기구 및/또는 평행하게 배치된 로들에서 박 슬래브 내지 변형된 박 슬래브의 보관을 가능하게 하기 위해, 전후 이송 또는 가로 이송 기구를 구비한 단일 스트랜드 주조 시스템이 제공된다.
롤 교환을 위해서는 앞서 연속 작동 모드에서 배치식 작동 모드로 전환된다.
메인 이송 라인(6) 옆쪽에 배치되는 가로 이송 기구 내부에서는 또한, 일측의 가로 이송 기구에서 타측의 가로 이송 기구로 슬래브가 길이방향으로 이송될 수 있다(이에 대해서는 도 4에서 스트립 이송 방향(F)으로 표시된 양방향 화살표 참조).
그에 따라 본 발명의 제안으로 연속-주조 및 압연 공정의 장점뿐 아니라, 개별 스트립 압연 공정의 장점까지 이용할 수 있다. 특히 롤 교환과 관련하여 매우 바람직한 해결 방법이 달성된다.
따라서 변환 비용(압연 에너지, 가열 에너지)을 절감할 수 있고, CSP 기술에 비해 시스템의 전체 길이를 약 40% 내지 50% 줄일 수 있다. 요컨대 투자비용 및 운영비용도 절감된다.
연속 압연 공정은 다듬질 압연기열에서 일차 공형(first pass)의 횟수를 감소시키며, 이는 특히 얇은 최종 두께의 압연 시에 바람직하다. 주조된 슬래브는 예컨대 직렬로 연결된 2개의 롤 스탠드를 통과하되, 이 롤 스탠드 내에서 슬래브는 가능한 적은 개수의 다듬질 롤 스탠드로 최종 제품을 제조하기에 적합한 예비 스트립 두께로 압하된다.
예비 스트립 온도는 롤러 허스로 내에서 직렬로 연결된 스탠드로부터 유출되는 온도의 수준으로 유지될 수 있다. 다듬질 압연기열 전방과 선택에 따라서는 그 내부에 제공되는 유도 가열 장치는 상기 온도를 필요한 압연 온도로 승온한다.
다듬질 압연기열 전방과 그 내부에 유도 가열 시스템을 제공함에 따라 획득되는 장점은 연속 공정에서 상대적으로 낮은 압연 속도만이 가능하다는 사실로부터 제공된다. 이와 관련하여 온도 손실은 유도 가열 시스템이 없다면 최종 압연 온도를 유지하기 위해 다듬질 압연기열의 말단까지 허용되는 손실보다 더욱 클 수도 있다.
제안되는 방법은 마찬가지로 CSP 공정으로부터 공지된 개별 스트립 압연 공정을 허용한다. 이를 위해 예비 스트립은 직렬 연결식 스탠드 후방에서 펜들럼 전단기(pendelum shear)에 의해 목표 길이로 절단된다. 이는 야금학적 요건에서 상대적으로 낮은 주조 속도로 주조되어야 하는 다수의 강종(steel grade)을 제조하는 것을 허용한다. 그러나 이처럼 주조 속도가 낮을 시에 연속 압연 공정은 경제적이지 않다. 최종 압연 온도를 유지하기 위해 요구되는 재가열 용량은 너무 높다. 그 외에도 상기 방법으로 제조되는 강종의 경우 그에 따른 제품이 통상적인 최종 스트립 두께로 제조되기 때문에 연속 압연 공정의 장점은 사라진다.
바람직하게는 다듬질 압연기열에서 롤 교환 시에 연속적인 주조 작동 모드는 간섭을 받지 않아야 한다. 이런 이유에서, 예비 스트립을 임시 보관하기 위해, 한편으로 필요한 임시 보관 시간을 제공할 수 있고, 다른 한편으로 예비 스트립의 품질을 저하시키지 않는 제안되는 시스템을 설치해야 한다. 길이 및 폭에 걸친 예비 스트립 온도의 균일성은 CSP 기술의 주된 특징이며, 후속되는 다듬질 압연 공정 시 다수의 장점을 달성하기 위한 전제 조건이다. 이를 위해 롤러 허스로가 적합한 해결 방법이다. 본원에서 롤러 허스로는 본질적으로 약 4개의 반제조 예비 스트립 길이를 수용할 수 있도록 형성되며, 그 롤러 허스로는 예비 스트립의 횡방향 이송 및 보관을 통해 필요한 롤 교환 시간에 부합하는 길이의 임시 보관부를 제공한다.
설명한 개념은 단일 스트랜드 개념이다. 이는 이중 주조 스트랜드로 확대할 수도 있다. 단일 스트랜드 시스템으로서 형성된다면, 시스템 요소의 용량이 완전하게 이용된다. 그에 따라 일반적으로 경제적인 투자비용 및 운영비용이 달성된다.
제안되는 개념과 관련한 표준 데이터로서, 주조 두께는 60과 100mm 사이이고, 주조 속도는 4m/min과 8m/min 사이이고, 예비 스트립 두께는 25mm와 60mm 사이이며, 최종 스트립 두께는 1.0과 16mm 사이이다.
1: 금속 스트립
2: 주조기
3: 박 슬래브
3': 예비 스트립
4, 5: 압연기열
4: 조압연기열
5: 다듬질 압연기열
6: 메인 이송 라인
7: 가로 이송 시스템
7': 부분 시스템
7": 부분 시스템
8: 가열 수단(유도 가열 장치 또는 롤러 허스로)
9: 롤러 테이블
10: 보온용 피트부 / 추가 보관부
11: 스트립 전단기
12: 디스케일러
13: 로(유도로 또는 롤러 허스로)
14: 스트립 전단기
15: 디스케일러
16: 냉각 구간
17: 권취기
18: 스트립 전단기
19: 가열 수단(유도 가열 장치)
20: 더미 스트랜드 처리 장치
21: 롤러 테이블 덮개부
F: 스트립 이송 방향

Claims (21)

  1. 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 먼저 주조기(2)에서 박 슬래브(3)가 주조되고, 뒤이어 상기 박 슬래브(3)는 적어도 하나의 압연기열(4, 5) 내에서 주조 공정의 열이 이용되는 조건에서 압연되고, 제1 작동 모드에서 상기 적어도 하나의 압연기열(4, 5)과 주조기(2)의 직접적인 연결을 통해 상기 금속 스트립(1)의 연속 제조(연속적인 압연)가 이루어질 수 있고, 제2 작동 모드에서는 상기 적어도 하나의 압연기열(4, 5)로부터 상기 주조기(2)를 분리함으로써 상기 금속 스트립(1)의 비연속적인 제조(배치식 작동)가 이루어질 수 있는, 상기 금속 스트립 제조 방법에 있어서,
    스트립 이송 방향(F)에서 볼 때 상기 주조기(2) 후방에서, 주조된 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')은 상기 금속 스트립(1)의 비연속적인 제조가 이루어지는 동안 메인 이송 라인(6)으로부터 유출되어 보관되고, 이후에 다시 상기 메인 이송 라인(6) 내로 이송되며, 상기 유출된 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')은 상기 메인 이송 라인(6) 내로 재이송되기 전에 목표 온도로 가열되거나 목표 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주조기(2)의 연속 작동 시에 상기 압연기열(4, 5) 내에서 롤을 교환하는 동안, 주조된 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')은 상기 메인 이송 라인(6)으로부터 유출되고, 차후 시점에 다시 상기 메인 이송 라인(6) 내로 재이송되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 방법.
  3. 주조 및 압연 공정을 통해 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 장치로서,
    우선 박 슬래브(3)가 주조되는 주조기(2)와, 이 주조기(2) 후방에 배치되어 주조 공정의 열이 이용되는 조건에서 상기 박 슬래브(3)가 압연되는 적어도 하나의 압연기열(4, 5)을 포함하며, 특히 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실행하기 위한 상기 금속 스트립 제조 장치에 있어서,
    스트립 이송 방향(F)에서 볼 때 상기 주조기(2) 또는 상기 조압연기열(4) 후방에는 가로 이송 시스템(7)이 배치되고, 이 가로 이송 시스템은 메인 이송 라인(6)으로부터, 또는 그 내부로 각각 주조된 슬래브(3)를 유출하거나 유입하기에 적합한 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7) 표면 또는 그 내부에 가열 수단(8)이 배치되고, 이 가열 수단에 의해 상기 슬래브(3)가 목표 온도로 가열되거나, 또는 목표 온도에서 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가열 수단(8)은 유도 가열 장치 및/또는 가열되는 롤러 허스로로서 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)은 상기 슬래브를 스트립 이송 방향(F)에 대해 횡방향으로 이동시키는데 이용할 수 있는 컨베이어 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨베이어 부재는 이송 가능한 캐리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 컨베이어 부재는 워킹빔 컨베이어 부재인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)은 스트립 이송 방향(F)에서 볼 때 연속해서 배치되는 2개 또는 그 이상의 부분 시스템(7', 7")으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)의 상기 2개 또는 그 이상의 부분 시스템(7', 7")은 스트립 이송 방향(F)에 대해 횡방향으로 함께 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)의 상기 2개 또는 그 이상의 부분 시스템(7', 7")은 스트립 이송 방향(F)에 대해 횡방향으로 상호 간에 독립적으로 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)은 상기 주조기(2)와 상기 압연기열(4, 5) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  13. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)은 조압연기열 또는 조압연 롤 스탠드(4)와 다듬질 압연기열(5) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7) 내부에서 일측 부분 시스템(7', 7")에서 타측 부분 시스템으로 스트립 이송 방향(F)으로, 또는 그 반대 방향으로 상기 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')이 길이방향으로 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  15. 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 이송 시스템(7)은 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')을 보관하기 위한 롤러 테이블(9, 21)과 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 롤러 테이블(9, 21)은 단열부를 장착하고 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 롤러 테이블(9)과 상기 가로 이송 시스템(7) 사이에 가열 수단(8)이 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러 테이블(9) 옆에 슬래브(3) 또는 예비 스트립(3')을 보관하기 위한 적어도 하나의 추가 보관부가 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 보관부는 보온용 피트부(10)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  20. 제3항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립 이송 방향(F)에서 볼 때 상기 가로 이송 시스템(7) 전방에 스트립 전단기(11)가 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
  21. 제3항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 유도 가열 장치 및/또는 롤러 허스로(13)가 상기 가로 이송 시스템(7) 전방 및 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 장치.
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