KR20110044317A - 열간 압연기에서 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립을 냉각하기 위한 냉각 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 작업 롤들(6, 7)을 포함하는 압연기에서 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립(4)을 냉각하기 위한 냉각 방법 및 그 장치로서, 냉각제가 조압연 스트립 또는 스트립(4) 상에 분사되는, 상기 냉각 방법 및 그 장치에 있어서, 조압연 스트립 또는 스트립(4)이 스트립 에지의 영역에서 냉각제에 의한 충돌로부터 차폐되는 것을 특징으로 하는 상기 냉각 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 이와 같은 차폐를 위해 차폐 장치들(14, 15)이 이용된다. 마찬가지로 차폐 장치(20)가 루퍼의 영역에 배치될 수 있거나, 또는 차폐 장치가 조압연 스탠드와 다듬질 압연기열 사이의 냉각 장치 내에 배치될 수 있다.

Description

열간 압연기에서 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립을 냉각하기 위한 냉각 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR COOLING A LEADER OR BAND OF A METAL STRAND IN A HOT-ROLLING MILL}
본 발명은, 작업 롤들을 포함하는 압연기에서 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립을 냉각하기 위한 냉각 방법 및 그 장치에 있어서, 냉각제가 조압연 스트립 또는 스트립 상에 분사되는, 상기 냉각 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
압연기에서 조압연기열 및 다듬질 압연기열의 영역에 배치되는 복수의 냉각 장치는 아래와 같이 공지 및 정의된다.
- 조압연 스트립 냉각 장치(조압연 스탠드와 제1 다듬질 스탠드 사이에 배치됨),
- 중간 압연 스탠드 냉각 장치(2개의 다듬질 스탠드 사이에 배치됨),
- 스트립 하면 냉각 장치(측면 가이드 전방 또는 루퍼 후방에 배치됨),
- 롤간 간격 냉각 장치(롤간 간격 직전에 배치되는 스트립의 양측 또는 일측 냉각 장치).
다양한 냉각 장치를 이용하여, 표면 온도 제어, 스케일 성장, 기계적 성질, 생산량 등에 영향을 주게 된다. 냉각 작용은 스트립 폭에 걸쳐 균일하게 이루어진다. 일반적으로 다듬질 압연기열(finishing mill train) 전체의 내부에서 조압연 스트립 온도 및 스트립 온도는 스트립 에지 영역에서 상대적으로 더욱 낮다. 앞서 언급한 냉각 장치들에 의해서는 상기 효과가 재차 강화된다. 발명에 설명된 방법 및 장치를 이용함으로써 상기 단점은 방지되어야 하고, 심지어는 온도 균일성이 개선되어야 한다. 롤간 간격 냉각 장치의 예시에 따른 실례에서는 새로운 냉각 방법 및 냉각 장치가 각각 더욱 상세하게 설명된다.
상기 형식의 유닛은 독일 특허 DE 4134599 C1로부터 공지되었다. 이 독일 공보는 한 가지 이상의 패스(pass)를 이용하여 금속 스트립을 열간 압연하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 독일 공보의 경우 특히 롤 스탠드 또는 롤 스탠드들의 유입구 측에서 조압연 스트립 또는 스트립이 냉각된다. 공지된 방법은, 유입구 측에서의 냉각액 분사가, 금속 스트립의 전체 폭에 걸쳐서 가능한 롤간 간격 전방에 가깝게 연장되는 영역에서, 스트립 표면이 과냉각 되고 그로 인해 작업 롤 내로 상대적으로 적은 열 흐름이 발생하는 방식으로, 금속 스트립에, 그리고 작업 롤들의 외측면에 대향하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 위와 같은 처리 방법은, 2개의 롤에 의해 형성되는 롤간 간격 내로 유입되기 직전에 강재 스트립의 스트립 표면을 냉각함으로써 압연기의 열간 압연 스트립 압연기열의 전방 스탠드들 내 롤 표면의 유효 수명이 대폭 연장된다는 지식을 기초로 한다. 이와 같은 조치를 통해, 작업 롤들의 "표면 박리(peeling)", 다시 말해 작업 롤들의 외측면으로부터 개시되는 산화막 분리가 대부분 방지되거나, 또는 실질적으로 지연된다. 이는 간접적으로 스트립 표면의 품질에도 긍정적으로 작용한다. 일반적으로 압연할 금속 스트립의 조압연 스트립 및 스트립의 온도는 조압연 스트립 및 스트립의 중심에서보다 스트립 에지 영역에서 더욱 낮다. 도 1에는 열간 압연기의 롤 스탠드를 통과하는 금속 스트립의 폭의 함수로서 금속 스트립의 온도가 도시되어 있다. 여기서 그래프의 왼쪽 가장자리에는 금속 스트립의 스트립 중심이 도시되어 있다. 곡선 1은 금속 스트립이 롤 스탠드 내로 유입되기 전의 온도의 분포도를 나타낸다. 곡선 2는 롤 스탠드로부터 유출된 후의 온도 분포도를 나타낸다. 두 곡선에서 강력한 온도 강하는 금속 스트립의 에지 영역에서 확인할 수 있다. 금속 스트립, 즉 조압연 스트립의 온도는 중심에서보다 에지 영역에서 더욱 낮은 것을 통해 금속 스트립에는 서로 다른 국소 부하가 발생하며, 이런 국소 부하는 작업 롤들뿐 아니라 금속 스트립 자체에도 부정적으로 작용한다. 작업 롤들의 해당 영역은 상황에 따라 더욱 강력하게 마모되며, 그럼으로써 프로파일 이상 및/또는 스트립 평탄성 문제가 발생하게 된다. 또한, 저온의 스트립 에지는 스트립의 에지 표면의 금속 성질에 부정적으로 작용할 수 있다. 롤간 간격 전방에서 스트립을 냉각하기 위한, 선행 기술로부터 공지된 스트립 냉각 방법의 이용은 스트립의 온도 차이를 에지 쪽으로 갈수록 증가시킬 수 있고, 그에 따라 부정적인 효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 이와 유사한 결과는 최초에 언급한 또 다른 냉각 장치들에서도 발생한다.
본 발명의 목적은, 금속 스트립을 열간 압연하기 위한 방법에 있어서, 예컨대 에지 가열로 스트립 에지를 가열하지 않으면서, 횡방향 프로파일에 걸쳐 온도의 균일한 분포도가 달성 되도록 하는 상기 열간 압연 방법을 제공하는 것에 있다.
최초에 언급한 방식의 방법의 경우, 상기 목적은, 조압연 스트립 또는 스트립이 스트립 에지의 영역에서 냉각제에 의한 충돌로부터 차폐되는 것을 통해 달성된다.
본 발명에 따른 능동적인 롤간 간격 냉각 장치를 통해서는, 도 1의 곡선 3에 따른 균일한 온도 분포 곡선이 설정되며, 그에 따라 스트립 특성 및 롤 마모를 개선 시킨다.
본 발명의 바람직한 개선 실시예들은 종속항들로부터 교시된다.
바람직하게는 냉각제가 조압연 스트립 또는 스트립의 스트립 에지 영역에서 편향되도록 하는 방법이 이용되며, 그럼으로써 냉각제는 스트립 에지의 영역에서 조압연 스트립 또는 스트립 상에 충돌하지 않게 된다. 바람직하게는, 비록 기본적으로 스트립 중심 쪽으로 냉각제를 편향시킬 수도 있지만, 냉각제는 스트립 에지의 영역에서 조압연 스트립 또는 스트립의 바깥쪽 영역으로 편향된다. 바람직하게는 본 발명에 따른 조치는 작업 롤들의 유입구 가이드의 영역에서 취해진다.
또한, 본 발명은 작업 롤들을 이용하여 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립을 압연하기 위한 조압연기열 및 다듬질 압연기열과, 조압연 스트립 또는 스트립 상에 냉각제를 공급하기 위한 냉각 장치를 포함하는 열간 압연기에도 관한 것이다.
상기 열간 압연기는 본 발명에 따라, 냉각제의 작용으로부터 조압연 스트립, 박 슬래브 또는 스트립의 스트립 에지를 차폐하기 위한 수단들이 제공되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 차폐 수단들이 조압연 스트립 또는 스트립의 측면 가이드들의 영역에 배치된다.
측면 가이드들은 특히 2개의 작업 롤에 의해 형성되는 각각의 유입구 간격 전방에 각각 배치된다. 이와 관련하여 스트립 에지의 차폐 수단들은 각각 특히 독립된 구조 부재로서 측면 가이드들에 고정된다. 차폐 수단들은 바람직하게는 측면 가이드들과 함께 조압연 스트립 또는 스트립의 박판 이송 방향에 대해 횡방향으로 이송된다. 또한, 차폐 수단들은 바람직하게는, 냉각제가 조압연 스트립 또는 스트립으로부터 바깥쪽을 향해 이격 편향되도록 한다.
마찬가지로 차폐 수단들은 루퍼(Looper)의 후방 영역에서 조압연 스트립 또는 스트립의 하면에 배치될 수도 있다.
본 발명은 다음에서 실시예들에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 열간 압연기의 롤 스탠드를 통과하는 금속 스트립의 폭의 함수로서 금속 스트립의 온도 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 2a는 2개의 작업 롤의 유입구 간격 전방에서 금속 스트립의 에지 영역으로부터 냉각제를 차폐하기 위해 금속 스트립의 측면 영역에 제공되는 유닛들 및 측면 가이드들과 함께, 이송 방향에 대해 횡방향으로 위치하는 2개의 냉각 바(cooling bar) 사이의 영역에서 롤 스탠드를 통과하는 금속 스트립을 도시한 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 절단선 II-II를 따라 금속 스트립을 도시하고, 이에 추가로 유입구 측면 가이드 전방에 배치되어 냉각제를 차폐하기 위한 차폐 장치를 도시한 상면도이다.
도 3은 도 2a의 절단선 III-III를 따라 절단한 금속 스트립 및 측면 가이드의 단면뿐 아니라, 이에 추가로 측면 가이드 전방에 장착된 차폐 장치의 횡단면을 도시한 개략도이다.
복수의 롤 스탠드를 포함하는 압연기에서, 압연할 금속 스트랜드의 조압연 스트립 및 스트립(4)(도 2a, 도 3)은 각각 2개의 작업 롤(6, 7) 사이의 롤간 간격(5)을 통과한다. 작업 롤들(6, 7)의 전방 영역에서 스트립(4)의 측면 에지들에는 측면 가이드들(8, 9)이 장착된다. 이 측면 가이드들은 횡단면이 대략 U자 형태로 형성되며, 스트립(4)의 에지 영역 내 상면 및 하면에서 상기 스트립(4)에 중첩된다.
스트립(4)의 상면 및 하면에는 냉각 바(10, 11)로서 냉각 장치들이 제공되며, 이 냉각 장치들의 노즐들(12)로부터는 스트립(4)을 냉각하기 위해 압력 상태의 냉각제, 특히 냉각수가 스트립(4)의 표면에 분사된다. 이때 노즐들(12)은 스트립(4)의 표면에 냉각제의 충돌 영역(13)을 생성한다. 본 발명에 따라서는 노즐들(12')로부터 스트립(4)의 에지 영역에서 냉각 매체가 스트립(4)의 에지 영역 상에 직접 분사되는 것을 방지하는 차폐 장치들(14, 15)이 제공된다. 차폐 장치들(14, 15)은 냉각제 흐름을 각각 바람직하게는 스트립(4)의 바깥쪽 측면 영역으로 편향시킨다.
그러므로 특히 상부 차폐 장치(14)는 스트립(4)의 양 측면에서 스트립(4)의 바깥쪽으로 하부를 향해 기울어진 플레이트들(16 및 17)을 포함한다. 또한, 스트립(4)의 하면에는, 냉각제가 이미 중력을 바탕으로 하부 방향으로 편향되기 때문에, 차폐 장치(15)의 플레이트들(18, 19)은, 스트립(4)에 의해 형성되는 평면과 관련하여 평평하게 연장될 수도 있다.
바람직하게는 차폐 장치들(14, 15; 16, 18)은 분리된 구조 부재로서 가이드들(8, 9)에 고정되거나, 또는 차폐 장치들(14, 15; 16, 18)이 가이드들(8, 9)의 고정된 구성 부재들이다. 가이드들(8, 9)이 압연할 스트립(4)의 폭에 상응하게 스트립(4)의 이송 방향에 대해 횡방향으로 양방향 화살표 A 및 B의 방향으로 변위될 수 있다면, 차폐 장치들(14, 15; 16, 18)도 그에 상응하게 함께 변위된다. 또한, 차폐된 냉각제 흐름의 충돌 영역을 조정하기 위해, 플레이트들(18, 19)도 기울어질 수 있거나, 또는 경사져 있다.
또한, 작업 롤들(6, 7) 사이의 롤간 간격(5)의 전방 영역에 제공되는 차폐 장치들(14, 15; 16, 18)의 배치 구조에 추가로, 차폐 장치(20)가 스트립(4)의 하면에서 측면 가이드(8, 9) 전방에도 배치된다. 이는 추가로 도 2b, 도 3에 도시되어 있다. 차폐 장치(20)는 기본적으로 차폐 장치들(14, 15; 16, 18)과 동일하게 구성되며, 그와 마찬가지로 냉각 바(23)의 노즐들(22)로부터 유출되는 냉각제를 편향시키기 위한 플레이트(21)를 포함한다.
자명한 사실로서, 본 발명은 냉각제가 개별 노즐들로부터 유출되는지 또는 스트립(4)의 폭에 걸쳐 연장되는 장방형 노즐구에서 유출되는 수막(water curtain)의 형태로 스트립(4) 상에 분사되는지 여부와 무관하게 이용될 수 있다. 냉각제로서는 냉각수 외에도 액체 질소 또는 물-공기 혼합물과 같은 또 다른 매체도 이용할 수 있다.
도들에 따라 도시된 스트립(4)의 에지 차폐용 유닛은 다듬질 압연기열 내부의 여러 위치에서 이용될 수 있으며, 특히 조압연 스트립 냉각 장치 또는 중간 압연 스탠드 냉각 장치에서도 이용될 수 있다. 이런 경우 차폐 부재들을 이동시켜 스트립 폭에 부합하게 조정하기 위한 독립된 조정 메커니즘들을 이용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 작업 롤들(6, 7)을 포함하는 열간 압연기에서 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립(4)을 냉각하기 위한 방법으로서, 냉각제가 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4) 상에 분사되는, 상기 냉각 방법에 있어서,
    상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)은 스트립 에지의 영역에서 냉각제에 의한 충돌로부터 차폐되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  2. 제1항에 있어서, 냉각제는 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)의 스트립 에지의 영역에서 편향되며, 그에 따라 스트립 에지의 영역에서는 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4) 상에 충돌하지 않는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  3. 제2항에 있어서, 냉각제는 스트립 에지의 영역에서 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)의 바깥쪽 영역으로 편향되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 냉각제는 상기 작업 롤(6, 7)의 유입구 가이드의 영역에서 스트립 에지로부터 편향되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
  5. 작업 롤들(6, 7)을 이용하여 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립(4)을 압연하기 위한 조압연기열 및 다듬질 압연기열과, 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4) 상에 냉각제를 공급하기 위한 냉각 장치(10, 11)를 포함하는 열간 압연기에 있어서,
    냉각제의 작용으로부터 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)의 스트립 에지를 차폐하기 위한 수단들(14, 15; 20)이 제공되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 차폐 수단들(14, 15; 20)은 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)의 측면 가이드들(8, 9)의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 측면 가이드들(8, 9)은 각각 2개의 작업 롤(6, 7)에 의해 형성되는 유입구 간격(5)의 전방에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 차폐 수단들(14, 15; 20)은 특히 독립된 구조 부재로서 상기 측면 가이드들(8, 9)에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐 수단들(14, 15; 20)은 상기 측면 가이드들(8, 9)과 함께 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)의 박판 이송 방향에 대해 횡방향으로 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐 수단들(14, 15; 20)은 냉각제를 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)으로부터 바깥쪽을 향해 이격 편향시키는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  11. 제5항에 있어서, 상기 차폐 수단(20)은 루퍼의 후방 영역에서 상기 조압연 스트립 또는 스트립(4)의 하면에 배치되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립 에지를 차폐하기 위한 수단이 중간 압연 스탠드 냉각 장치의 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  13. 제12항에 있어서, 스트립 에지를 차폐하기 위한 수단이 조압연 스탠드와 제1 다듬질 스탠드 사이 영역의 냉각 장치 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 차폐 수단은 자체의 폭 조정 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
  15. 제14항에 있어서, 차폐 폭은 다양한 유닛들(조압연 스트립 냉각 장치, 중간 압연 스탠드 냉각 장치, 롤간 간격 냉각 장치)에 대해 상이하게 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 열간 압연기.
KR1020117006394A 2008-09-30 2009-09-21 열간 압연기에서 금속 스트랜드의 조압연 스트립 또는 스트립을 냉각하기 위한 냉각 방법 및 그 장치 KR101279387B1 (ko)

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