KR20110034452A - 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법과 가속 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법과 가속 냉각 장치에 관한 것으로, 냉각수 분사기와, 드라이 아이스 분사기를 포함하여 열간 압연된 강재의 표면에 냉각수를 분사하여 급냉시키는 냉각수 냉각 단계와, 열간 압연된 강재의 표면에 드라이 아이스 입자를 분사하여 급냉시키는 드라이 아이스 냉각 단계로 제어 압연된 강재 표면을 가속 냉각하는 것이다.

본 발명은 냉각수로 급냉 시 막비등에 의한 냉각 성능 감소를 방지하고, 냉각 성능을 증대시켜 상온 변태 조직의 확보 및 강도, 인성, 용접성 등 목표하는 기계적 물성치를 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기계적 물성치가 더 높은 고부가가치 고품질 열가공 제어(TMPC) 강을 생산할 수 있게 하는 효과가 있다.

Description

열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법과 가속 냉각 장치{Accelerated Cooling Method of Thermo-Mechanical Controlled Process and The Accelerated Cooling Apparatus}

본 발명은 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법과 가속 냉각 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 강판의 가속 냉각 시 충분한 냉각이 이루어지도록 하여 강판의 기계적 성질을 더 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 열가공 제어 압연(TMCP; Thermo-Mechanical Controlled Process)는 후판을 중심으로 개발된 강재의 강도, 인성, 용접성을 향상시키는 재질 제어 기술로서, 열간 압연 공정에서 가열 온도, 압연, 온도 및 압하량을 제어하는 제어 압연(R:Controlled rolling)을 기본으로 하여 가속냉각(ACC:Accelerated Cooling)하는 기술이다.

열가공 제어 압연은 최근 에너지 개발 환경의 가혹화 및 에너지절약을 위한 저 에너지 소비형 운반선의 요구와 대체 에너지 개발 등을 위한 기존의 고장력 강보다 향상된 인성과 낮은 탄소 당량, 용접성 향상 등 새로운 고장력강에 대한 수요가 증가하고 있어, 현재보다 더 높은 기계적 성질을 가지도록 개선되고 있다.

열가공 제어 압연은 정리하면 압연 시 강재의 온도를 제어하여 오스테나이트 입자를 미세하게 제어하는 제어 압연(R:Controlled rolling) 공정 및 열간 압연 직 후 재결정 온도(Ar3) 이상에서 강판을 급속하게 냉각시키는 가속 냉각 공정을 포함하여 원하는 기계적 성질을 확보하는 것이다.

상기 열가공 제어 압연은 제어 압연 공정으로 입자를 미세화하고, 고인성을 유지시키면서 가속 냉각 공정을 통해 상변태도 제어하여 저탄소당량으로 높은 인장 강도와, 항복 강도, 용접성을 확보하는 것이다.

본 발명은 열가공 제어 압연의 가속 냉각 시 가속 냉각 성능을 향상시켜 강재의 기계적 성질을 더 증대시키는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법과 가속 냉각 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는 열간 압연된 강재의 표면에 냉각수를 분사하여 급냉시키는 냉각수 냉각 단계와;

열간 압연된 강재의 표면에 드라이 아이스 입자를 분사하여 급냉시키는 드라이 아이스 냉각 단계를 포함한 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다.

상기 드라이 아이스 냉각 단계는 냉각수 냉각 단계에서 냉각수가 분사될 때 상기 냉각수의 분사 지점을 향해 드라이 아이스 입자를 분사하는 것이다.

또한 본 발명의 과제는 열간 압연된 강재의 상, 하부 표면에 각각 냉각수를 분사하는 냉각수 분사기와;

열간 압연된 강재의 상, 하부 표면에 각각 드라이 아이스 입자를 분사하는 드라이 아이스 분사기를 포함한 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치를 제공함으로써 해결되는 것이다.

상기 드라이 아이스 분사기는 상기 냉각수 분사기의 냉각수 분사 지점을 향해 드라이 아이스 입자를 분사하게 배치된 것이다.

상기 냉각수 분사기는 강재의 폭방향을 가로질러 강재의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 냉각수 분사대와;

상기 냉각수 분사대에서 강재의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 냉각수를 분사하는 복수의 냉각수 분사 노즐과;

상기 냉각수 분사대로 상기 냉각수 분사 노즐을 통해 분사되는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함하고,

상기 드라이 아이스 분사기는 강재의 폭방향을 가로질러 강재의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 드라이 아이스 분사대와;

상기 드라이 아이스 분사대에서 강재의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 드라이 아이스 입자를 분사하는 복수의 드라이 아이스 분사 노즐과;

상기 드라이 아이스 분사대로 상기 드라이 아이스 분사 노즐을 통해 분사되는 드라이 아이스 입자를 공급하는 드라이 아이스 공급부를 포함하고,

상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐은 상기 복수의 냉각수 분사 노즐 사이에 배치되는 것이다.

상기 드라이 아이스 분사기는 강재의 폭방향을 가로질러 강재의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 드라이 아이스 분사대와;

상기 드라이 아이스 분사대에서 강재의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 드라이 아이스 입자를 분사하는 복수의 드라이 아이스 분사 노즐과;

상기 드라이 아이스 분사대로 상기 드라이 아이스 분사 노즐을 통해 분사되는 드라이 아이스 입자를 공급하는 드라이 아이스 공급부를 포함하며,

상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐은 강재의 폭방향 중심부만 배치되는 것이다.

본 발명은 냉각수로 급냉 시 막비등에 의한 냉각 성능 감소를 방지하고, 냉각 성능을 증대시켜 상온 변태 조직의 확보 및 강도, 인성, 용접성 등 목표하는 기계적 물성치를 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기계적 물성치가 더 높은 고부가가치 고품질 열가공 제어(TMPC) 강을 생산할 수 있게 하는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 비교 예를 도시한 개략도로서, 냉각수 분사기만으로 구성된 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치를 나타내고 있다.

도 2는 본 발명의 개략도로서, 본 발명의 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 저면도로서, 냉각수 분사기의 냉각수 분사대 및 드라이 아이스 분사기의 드라이 아이스 분사대에서 각 분사 노즐의 배치를 나타내고 있다.

이하, 도 1에서 도시한 바와 같이 가속 냉각 장치는 열간 압연 공정에서 가열온도, 압연 온도 및 압하량이 제어되는 제어 압연을 통해 압연되고, 배출된 강재 표면에 냉각수를 분사하여 급냉시키는 것이다.

상기 가속 냉각 장치는 강재(1)를 이송시키는 롤 컨베이어(2)의 상, 하부 측에 배치되어 강재(1)의 상, 하부 각각의 표면에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사기(10)를 포함한다.

상기 강재(1)는 냉각수 분사기(10)에서 분사된 냉각수에 의해 급냉되는데, 이때 강재 표면에서는 냉각수가 고온의 강재 표면에 부딪치면서 열을 품은 기포가 많이 발생하고, 수증기 막이 생기는 것이다.

상기한 바와 같이 냉각수에 의한 가속 냉각 방법은 냉각수의 미세한 물방울이 고온의 강재 표면에 접촉하면서 발생하는 다량의 수증기에 의한 막비등 현상이 발생한다.

상기 막비등 현상은 슬래브의 표면부의 열을 이동시켜주는 기포 발생을 억제하고, 기포의 기화를 방해하여 강재 표면에서 냉각수의 대류 효과에 의한 냉각 효과를 감소시켜 강재(1)의 전체적인 냉각 성능을 저하시키는 원인이 되는 것이다.

또한 상기 냉각수는 강재(1)의 폭 방향으로 이격된 복수의 분사 노즐에서 분사되어 강재 표면을 고르게 가속 냉각한다.

상기 냉각수는 중앙부에서 분사된 냉각수가 양 측단부로 흐르면서 강재(1)의 중앙부보다 양 측단부 측을 과냉시키게 되는 것이다.

강재(1)는 가속 냉각 시 중앙부에 분사된 냉각수가 양 측단부로 이동하면서 양 측단부를 더 냉각시키게 되므로, 양 측 단부로 흐르는 잔류수로 인해 중앙부와 양 측 단부 사이에 온도 편차가 발생하게 되는 것이다.

그리고, 이 사이의 온도 편차로 인해 양 측단부에서 휨변형이 발생하였던 것이다.

본 발명은 도 2에서 도시한 바와 같이 냉각수 분사기(10)와, 드라이 아이스 분사기(20)를 포함한 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치이다.

본 발명은 상기 가속 냉각 장치를 사용하여 열간 압연된 강재 표면에 냉각수를 분사하여 급냉시키는 냉각수 냉각 단계와, 열간 압연된 강재 표면에 드라이 아이스 입자를 분사하여 급냉시키는 드라이 아이스 냉각 단계를 포함한 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법인 것이다.

상기 드라이 아이스 분사기(20)는 상기 냉각수 분사기(10)의 냉각수 분사 지점을 향해 드라이 아이스 입자를 분사하게 배치된다.

상기 드라이 아이스 분사기(20)는 상기 냉각수 분사기(10)에서 냉각수가 분사될 때 상기 냉각수의 분사 지점을 향해 드라이 아이스 입자를 분사하는 것이다.

드라이 아이스는 기화온도가 -78.5℃이고, 융해 온도가 -56.2℃이며, 고체상태에서 녹아 바로 기체로 변화는 승화성을 가지기 때문에 주위의 열을 흡수하여 온도를 급격히 낮추는 효과가 있다.

상기 드라이 아이스 입자는 -78.5℃의 낮은 기화 온도를 가지므로 냉각수 분사기(10)에서 분사된 냉각수와 접촉되어 기화하면서 냉각수의 온도를 낮춰 냉각수의 냉각 성능을 향상시키는 것이다.

또 드라이 아이스 입자는 고압으로 분사되어 강재 표면에서 냉각 성능을 저하시키는 수증기 막을 흩어지게 해서 막비등 현상을 방지하며 동시에 강재 표면의 열을 이동시켜주는 기포 발생을 증가시켜 냉각 성능을 향상시키는 것이다.

상기 냉각수 분사기(10)는 강재(1)의 폭방향을 가로질러 강재(1)의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 냉각수 분사대(11)와;

상기 냉각수 분사대(11)에서 강재(1)의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 냉각수를 분사하는 복수의 냉각수 분사 노즐(12)과;

상기 냉각수 분사대(11)로 상기 냉각수 분사 노즐(12)을 통해 분사되는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(13)를 포함한다.

또 상기 드라이 아이스 분사기(20)는 강재(1)의 폭방향을 가로질러 강재(1)의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 드라이 아이스 분사대(21)와;

상기 드라이 아이스 분사대(21)에서 강재(1)의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 드라이 아이스 입자를 분사하는 복수의 드라이 아이스 분사 노즐(22)과;

상기 드라이 아이스 분사대(21)로 상기 드라이 아이스 분사 노즐(22)을 통해 분사되는 드라이 아이스 입자를 공급하는 드라이 아이스 공급부(23)를 포함한다.

상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐(22)은 강재(1)의 폭방향 중심부만 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐(22)은 상기 복수의 냉각수 분사 노즐(12) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐(22)은 복수의 냉각수 분사 노즐(12) 사이에 배치되어 냉각수 분사 노즐(12)에서 분사된 후 양 측단으로 흐르는 냉각수의 막비등 현상을 효율적으로 방지하는 것이다.

또 상기 복수의 드라이 아이스 입자는 강재(1)의 폭방향 중심부에만 분사되어 폭방향 중앙부 온도를 낮춤으로써 냉각수에 의한 가속 냉각으로 중앙부와 양 측단 간의 온도 편차를 줄이는 것이다.

상기 강재(1)는 중앙부로 집중 분사되는 드라이 아이스 입자에 의해 중앙부 및 양 측단부가 균일하게 가속 냉각되어 중앙부와 양 측단부 사이의 온도 편차로 인한 휨 변형이 방지되는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 제어 압연된 강재(1)의 상, 하부면 표면에 각각 냉각수 및 드라이 아이스 입자를 분사하여 가속 냉각하여 냉각 성능을 향상시키는 것이다.

따라서, 가속 냉각 시 충분한 냉각 성능에 의해 상온 변태 조직을 확보하고, 원하는 강도 및 충격 인성 등의 기계적 성질을 확보할 수 있게 하는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 비교 예를 도시한 개략도

도 2는 본 발명의 개략도

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 저면도

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 : 강재 10 : 냉각수 분사기

11 : 냉각수 분사대 12 : 냉각수 분사 노즐

13 : 냉각수 공급부 20 : 드라이 아이스 분사기

21 : 드라이 아이스 분사대 22 : 드라이 아이스 분사 노즐

23 : 드라이 아이스 공급부

Claims (6)

1. 열간 압연된 강재의 표면에 냉각수를 분사하여 급냉시키는 냉각수 냉각 단계와;

   열간 압연된 강재의 표면에 드라이 아이스 입자를 분사하여 급냉시키는 드라이 아이스 냉각 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 드라이 아이스 냉각 단계는 냉각수 냉각 단계에서 냉각수가 분사될 때 상기 냉각수의 분사 지점을 향해 드라이 아이스 입자를 분사하는 것을 특징으로 하는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 방법.
3. 열간 압연된 강재의 상, 하부 표면에 각각 냉각수를 분사하는 냉각수 분사기와;

   열간 압연된 강재의 상, 하부 표면에 각각 드라이 아이스 입자를 분사하는 드라이 아이스 분사기를 포함한 것을 특징으로 하는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 드라이 아이스 분사기는 상기 냉각수 분사기의 냉각수 분사 지점을 향해 드라이 아이스 입자를 분사하게 배치된 것을 특징으로 하는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 냉각수 분사기는 강재의 폭방향을 가로질러 강재의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 냉각수 분사대와;

   상기 냉각수 분사대에서 강재의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 냉각수를 분사하는 복수의 냉각수 분사 노즐과;

   상기 냉각수 분사대로 상기 냉각수 분사 노즐을 통해 분사되는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함하고,

   상기 드라이 아이스 분사기는 강재의 폭방향을 가로질러 강재의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 드라이 아이스 분사대와;

   상기 드라이 아이스 분사대에서 강재의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 드라이 아이스 입자를 분사하는 복수의 드라이 아이스 분사 노즐과;

   상기 드라이 아이스 분사대로 상기 드라이 아이스 분사 노즐을 통해 분사되는 드라이 아이스 입자를 공급하는 드라이 아이스 공급부를 포함하고,

   상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐은 상기 복수의 냉각수 분사 노즐 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치.
6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 드라이 아이스 분사기는 강재의 폭방향을 가로질러 강재의 이송 방향으로 이격되게 배치되는 복수의 드라이 아이스 분사대와;

   상기 드라이 아이스 분사대에서 강재의 폭 방향으로 이격되게 구비되어 드라이 아이스 입자를 분사하는 복수의 드라이 아이스 분사 노즐과;

   상기 드라이 아이스 분사대로 상기 드라이 아이스 분사 노즐을 통해 분사되는 드라이 아이스 입자를 공급하는 드라이 아이스 공급부를 포함하며,

   상기 복수의 드라이 아이스 분사 노즐은 강재의 폭방향 중심부만 배치되는 것을 특징으로 하는 열가공 제어 압연의 가속 냉각 장치.

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