KR20130055905A - 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents

페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드를 구비하는 연속압연기; 상기 연속압연기와 연결되는 가역압연기; 상기 가역압연기와 연결되는 광휘소둔로 (bright annealing furnace); 및 상기 광휘소둔로에서 연결되되 사상압연롤을 구비하는 조질압연기;를 포함하고, 상기 광휘소둔로는 환원성 수소가스를 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법에 관한 것이다.

Description

페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 {Continuous manufacturing device of ferritic stainless steel and Continuous manufacturing method of using the same}
본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연속압연기와 가역압연기 및 광휘소둔로를 포함하는 신규한 장치 및 방법을 이용하여 생산공정이 단순하고 표면품질이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 변형저항이 크고, 우수한 표면광택이 요구되는 페라이트계 스테인리스강은 소경의 젠지미어밀과 같은 가역압연기를 이용하여 가역적으로 여러번 왕복시켜 압연한후, 환원성 가스 분위기인 광휘소둔로에서 소둔하여 재질을 맞추고, 조질압연기를 이용하여 최종 경도, 형상 및 표면광택을 위한 마무리 압연을 거쳐 제조하는 것이 일반적이다.
가역압연기는 압연기의 전후방에 배치되어 있는 권취롤에 압연하고자 하는 소재를 미리 권취하여 준비시킨후, 상기 소재를 왕복시키면서 순차적으로 두께를 감소시키고, 상기 소재의 표면을 평탄하게 만든다. 상기 소재의 목표로 하는 두께 및 표면품질에 따라 상기 가역압연기에 사용되는 작동롤을 수시로 교체하여야 소정의 표면품질을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다. 상기 가역압연기는 소경의 작동롤을 이용하여 압연하므로 압연조건에 대한 미세한 제어가 가능한 반면, 압연시간이 상대적으로 길고 압연공정 중 작동롤의 교체를 요하므로, 생산효율이 저하된다. 따라서, 스테인리스강판, 전지강판, 티탄강판 등과 같이 변형저항이 큰 강종이나, 엄격한 표면품질을 요하는 강종에 대하여 주로 사용된다.
상기 가역압연기와는 다르게, 연속압연기는 가역압연기에 비하여 생산성이 매우 우수한 반면에, 작동롤 지름이 상대적으로 커서 수재의 두께를 미세하게 제어하는데 어려움이 있고, 또한 사용되는 압연유를 점도가 높아 표면품질이 상대적으로 열위하다. 연속압연기는 작동롤을 구비하는 복수개의 스탠드가 순차적으로 배열되어 있으므로, 소재를 1회 통과시킴으로써 압연이 수행되어 소정의 두께를 갖도록 할 수 있으므로, 생산성 및 작업능률의 측면에서는 우수하다. 반면, 배열시킬 수 있는 스탠드의 개수가 제한적이기 때문에 소정의 두께를 갖는 페라이트계 스테인리스강을 제조하기 위해서는 고압하에서 압연이 수행되어야 한다. 따라서, 탄소강과 같은 비교적 연질의 경우에는 연속압연기의 사용이 가능할 수 있으나, 그외의 고강도의 경우 또는 미세한 표면품질을 요하는 경우에는 문제가 될 수 있다.
또한, 상기 연속압연기는 스테인리스강, 탄소강 등에 적용되는 경우, 냉간압연시 압연유가 사용될 필요가 있다. 상기 연속압연에서의 냉간압연공정은 통상 고압하에서 고속압연이 행해지게 되므로, 사용되는 압연유의 온도가 상승하여 윤활성의 저하를 초래할 수 있으며, 이는 히트스트리크 (heat srteak)와 같은 표면결합을 유발한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 연속압연기 및 가역압연기와 광휘소둔로를 포함하는 신규한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 연속압연기와 가역압연기를 이용하여 생산효율 및 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면품질이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드를 구비하는 연속압연기; 상기 연속압연기와 연결되는 가역압연기; 상기 가역압연기와 연결되는 광휘소둔로 (bright annealing furnace); 및 상기 광휘소둔로에서 연결되되 사상압연롤을 구비하는 조질압연기;를 포함하고, 상기 광휘소둔로는 환원성 수소가스를 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 포함한다.
상기 연속압연기는 순차적으로 제1 내지 제4 스탠드로 이루어지고, 상기 제1 내지 제4 스탠드는 각각 하나 이상의 작동롤을 포함하며, 상기 작동롤은 지름이 130mm 내지 150mm의 범위일 수 있다.
상기 가역압연기는 상기 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시키는 하나 이상의 소경작동롤을 포함하고, 상기 소경작동롤은 지름이 50mm 내지 90mm의 범위일 수 있다.
또한, 상기 가역압연기의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서 상기 소경작동롤의 표면조도는 (Ra) 0.08㎛ 내지 0.1㎛일 수 있다.
상기 연속압연기와 가역압연기는 각각 제1 및 제2 압연유를 포함하되 상기 제1 및 제2 압연유는 동일계통의 광유계 압연유이며, 상기 제1 압연유는 점도가 15cSt 내지 20cSt일 수 있다. 이때, 상기 제2 압연유는 점도가 7cSt 내지 10cSt일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드를 구비하는 연속압연기로 페라이트계 스테인리스강을 압연하는 연속압연단계; 상기 연속압연단계를 거친 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시켜 압연하는 가역압연단계; 상기 가역압연단계를 거친 페라이트계 스테인리스강을 환원성 수소가스를 포함하는 광휘소둔로를 이용하여 소둔하는 소둔단계; 및 상기 소둔단계를 거친 페라이트계 스테인리스강을 사상압연롤을 구비하는 조질압연기로 압연하는 조질압연단계;를 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법을 포함한다.
상기 연속압연단계에서 상기 연속압연기는 각각 하나 이상의 작동롤을 구비하는 제1 내지 제4 스탠드를 포함하되 상기 페라이트계 스테인리스강은 상기 제1 내지 제4 스탠드를 순차적으로 거쳐 압연될 수 있다.
상기 가역압연단계에서 상기 가역압연기는 상기 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시키는 하나 이상의 소경작동롤을 포함하고, 상기 소경작동롤은 지름이 50mm 내지 90mm의 범위일 수 있다.
상기 가역압연단계에서의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서는 상기 가역압연기의 소경작동롤의 표면조도는 (Ra) 0.08㎛ 내지 0.1㎛일 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 연속압연기 및 가역압연기와 광휘소둔로를 포함하는 신규한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연속압연기와 가역압연기를 이용하여 생산효율 및 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면품질이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법을 나타낸 흐름도.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 (10)는 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드 (110)를 구비하는 연속압연기 (100); 상기 연속압연기 (100)와 연결되는 가역압연기 (120); 상기 가역압연기 (200)와 연결되는 광휘소둔로 (bright annealing furnace) (300); 및 상기 광휘소둔로 (100)에서 연결되되 사상압연롤 (410)을 구비하는 조질압연기 (400);를 포함한다. 또한, 상기 광휘소둔로 (300)는 환원성 수소가스를 포함할 수 있다.
상기 연속압연기 (100)는 순차적으로 제1 내지 제4 스탠드 (110a, 110b, 110c, 110d)로 이루어지고, 상기 제1 내지 제4 스탠드 (110a, 110b, 110c, 110d)는 각각 하나 이상의 작동롤 (120)을 포함하며, 상기 작동롤 (120)은 지름이 130mm 내지 150mm의 범위일 수 있다.
상기 작동롤 (120)은 시트형으로 구비된 페라이트계 스테인리스강을 상부 및 하부에서 압력을 가하여 압연한다. 이때, 상기 페라이트계 스테인리스강은 상기 제1 및 제4 스탠드 (110a, 110d)의 외측에 구비된 권취롤 (130)을 이용하여 상기 연속압연기 (100)의 제1 내지 제4 스탠드 (110a, 110b, 110c, 110d)를 통과할 수 있다.
가역압연기 (200)는 하나 이상의 소경작동롤 (210)을 포함할 수 있는데, 상기 페라이트계 스테인리스강은 상기 소경작동롤 (210)을 복수회 가역적으로 패스하여 압연될 수 있다. 상기 가역압연기 (200)는 압연기 좌우에 배치되어있는 권취롤 (230)에 페라이트계 스테인리스강을 구비시킨 후에, 상기 소경작동롤 (210)을 왕복시키면서 순차적으로 두께를 감소시킬 수 있다. 가역압연기 (200)는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면을 평탄하게 만들면서, 페라이트계 스테인리스강이 압연되는 정도에 따라 그에 적절하게 소경작동롤 (210)을 교체할 수 있다. 즉, 상기 가역압연기 (200)는 다양한 품질을 요구하고, 다양한 물성을 갖는 페라이트계 스테인리스강에 유연하게 적용될 수 있다.
상기 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치 (10)는 연속압연기 (100)에 이어서 가역압연기 (200)가 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 연속압연기 (100)는 TRM (tandom rolling mill)을 포함하되, 상기 가역압연기 (200)는 ZRM (zendsimir rolling mill)을 포함할 수 있다.
통상, 연속압연기는 압연속도가 빨라 공정시간을 단축할 수 있는 반면, 스탠드의 수에 제약이 있고, 각 스탠드에서의 압연속도는 선행하는 스탠드의 압연속도에 의하여 제약을 받는다. 즉, 페라이트계 스테인리스강의 표면품질 및 최종두께를 좌우하는 최종 스탠드의 압연속도를 제어할 수 없으므로 문제가 될 수 있다. 반면, 가역압연기의 경우는 각 패스마다 압연속도 등을 제어할 수 있으므로 페라이트계 스테인리스강의 표면품질 등을 미세하게 제어할 수 있지만, 압연속도가 느려 생산성을 저하시킨다.
즉, 상기 연속압연기는 페라이트계 스테인리스강을 용이하게 압연할 수 있는 반면, 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면품질을 확보하기 어렵다. 또한, 상기 가역압연기의 경우에는 페라이트계 스테인리스강의 표면품질을 미세하게 제어할 수 있지만, 패스당 페라이트계 스테인리스강이 압축되는 정도에 한계가 있어 압연시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 연속압연기를 전단에 배치하고, 후단에는 가역압연기를 배치하며, 그게 적절한 압연조건 등을 제시하여 페라이트계 스테인리스강의 생산성 및 표면품질을 모두 확보하고자 하였다.
상기 연속압연기 (100)에서 상기 페라이트계 스테인리스강을 압연하는 작동롤 (120)은 지름이 130mm 내지 150mm의 범위일 수 있다. 상기 작동롤 (120)의 지름이 130mm 미만인 경우에는 상기 페라이트계 스테인리스강에 가해지는 작동롤 (120)에 의한 압력이 충분하지 못하여, 상기 페라이트계 스테인리스강을 소정의 두께로 압축하기 위해서 보조적인 힘이 부가되어야 하므로, 공정비를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 작동롤 (120)의 지름이 150mm 초과인 경우에는 페라이트계 스테인리스강에 가해지는 압력이 증가되어, 페라이트계 스테인리스강의 표면이 평탄하지 않고, 표면결함을 유발할 수 있다. 또한, 상기 연속압연기 (100)의 부피 및 무게를 크게 증가시킬 수 있으며, 따라서 상기 연속압연기 (100)를 관리하는데 문제가 될 수 있다.
상기 가역압연기 (200)는 상기 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시키는 하나 이상의 소경작동롤 (210)을 포함하고, 상기 소경작동롤 (210)은 지름이 50mm 내지 90mm의 범위일 수 있다.
상기 소경작동롤 (210)는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면과 직접 접촉하여 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면을 평탄화할 수 있다. 즉, 가역압연기 (200)의 소경작동롤 (210)은 페라이트계 스테인리스강의 표면품질에 큰 영향을 미칠 수 있는데, 상기 소경작동롤 (210)의 지름이 50mm 미만인 경우에는 압연시간이 증가되어 생산성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 소경작동롤 (210)의 지름이 90mm 초과인 경우에는 페라이트계 스테인리스강의 표면품질을 미세하게 제어하기 어려워 표면품질에 문제가 될 수 있다.
특히, 상기 가역압연기 (200)에서는 최종 패스에서의 압연조건이 중요한데, 이는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면품질을 제어할 수 있는 마지막 단계이기 때문이다. 또한, 가역압연기 (200)는 연속압연기 (100)와는 다르게 각 패스에 따른 속도제어 및 소경작동롤 (210)의 교체가 가능하다. 따라서, 상기 가역압연기 (200)는 각 패스에서의 조건을 달리 가져갈 수 있는데, 예컨대, 상기 가역압연기 (200)의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서의 압연조건이 중요할 수 있다.
상기 가역압연기 (200)의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서 상기 소경작동롤 (210)의 표면조도는 (Ra) 0.08㎛ 내지 0.1㎛인 것이 바람직하다. 상기 소경작동롤 (210)의 표면조도가 (Ra) 0.08㎛ 미만인 경우에는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면을 평탄화가 어려워 표면품질에 문제가 될 수 있다. 또한, 소경작동롤 (210)의 표면조도가 (Ra) 0.1㎛ 초과인 경우에는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면품질을 미세하게 제어하기 어려워 고광택의 페라이트계 스테인리스강을 얻기 어려울 수 있다.
상기 연속압연기 (100)와 가역압연기 (200)는 각각 제1 및 제2 압연유를 포함하되 상기 제1 및 제2 압연유는 동일계통의 광유계 압연유이며, 상기 제1 압연유는 점도가 15cSt 내지 20cSt일 수 있다. 예컨대, 상기 제1 압연유는 비누화도가 40mgKOH/g 이상이며, 인화점이 210℃ 이상일 수 있다. 또한, 상기 제2 압연유는 점도가 7cSt 내지 10cSt일 수 있으며, 상기 제2 압연유는 비누화도가 40mgKOH/g 이상이며, 인화점이 150℃ 이상일 수 있다.
연속압연기 (100) 및 가역압연기 (200)를 이용하여 페라이트계 스테인리스강을 압연할 때, 고압하에서 압연하므로 작동롤 (120, 220)과 페라이트계 스테인리스강 사이에 마찰이 발생하여 페라이트계 스테인리스강이 일부 탈피되어 상기 작동롤 (120) 또는 소경작동롤 (220)에 전사될 수 있다. 작동롤 (120) 또는 소경작동롤 (220)은 회전하면서 연속적으로 페라이트계 스테인리스강을 압연하므로, 작동롤 (120) 또는 소경작동롤 (220)의 표면에 전사된 페라이트계 스테인리스강은 요철로 작용하여 후속하여 압연되는 페라이트계 스테인리스강의 표면결함을 유발 할 수 있다. 따라서, 이를 예방하기 위하여 제1 및 제2 압연유를 사용할 수 있는데, 상기 제1 및 제2 압연유는 작동롤 (120) 및 소경작동롤 (220)의 지름 및 압하율, 압하속도 등에 의하여 소정의 점도, 비누화도 및 인화점이 요구될 수 있다.
상기 연속압연기 (100)의 작동롤 (120)과 같이 지름이 150mm 전후이고, 제1 내지 제4 스탠드 (110a, 110b, 110c, 110d)로 1회 패스시켜 압연하는 경우 최대 압하율 70%, 압연속도 250mpm을 확보하기 위해서는 제1 압연유는 점도가 15cSt 내지 20cSt인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 제1 압연유의 점도가 15cSt 미만인 경우에는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면에 형성되는 유막두께가 충분하지 못하여 고압하에서의 히트스트리크 (heat streak)가 발생하여 표면품질에 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 상기 제1 압연유의 점도가 25cSt 초과인 경우 페라이트계 스테인리스강과 작동롤 (110) 사이에 상기 압연유가 유입되기 어려워 표면광택을 확보하는데 어려움이 있을 수 있다. 또한, 상기 제1 압연유의 비누화도가 40mgKOH/g 미만인 경우, 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면에 구비되는 유막의 강도가 약하여 문제가 되고, 상기 제1 압연유의 인화점이 210℃ 미만인 경우에는 후속하는 광휘소둔로 (300)에서도 상기 제1 압연유가 기화되어 제거되기 어려우므로 상기 페라이트계 스테인리스강에 잔존할 수 있다.
또한, 상기 가역압연기 (200)에서의 제2 압연유는 점도가 7cSt 내지 10cSt인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 압연유는 비누화도가 40mgKOH/g 이상이며, 인화점이 150℃ 이상일 수 있다. 가역압연기 (200)는 상기 페라이트계 스테인리스강의 마무리 압연을 수행하는 부분으로, 제2 압연유는 제1 압연유에 비하여 상대적으로 저점도 압연유를 사용하여 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면광택을 확보할 수 있다. 상기 제2 압연유의 점도가 7cSt 미만인 경우에는 페라이트계 스테인리스강의 표면에 충분한 유막두께가 형성되기 어렵다. 또한 상기 제2 압연유의 점도가 10cSt 초과인 경우에는 제2 압연유가 페라이트계 스테인리스강 표면에 잔존하여 고광택의 페라이트계 스테인리스강을 얻기 어렵다.
상기 제2 압연유의 비누화도가 40mgKOH/g 이상이며, 인화점이 150℃ 이상인 것이 바람직하다. 상기 비누화도와 인화점은 제1 압연유와 유사하게 상기 제2 압연유의 비누화도가 40mgKOH/g 미만인 경우, 유막의 강도가 약하고, 상기 제2 압연유의 인화점이 210℃ 미만인 경우에는 제2 압연유가 제거되지 않아 문제가 될 수 있다.
상기 광휘소둔로 (300)는 환원성 수소가스를 포함할 수 있다. 본 발명은 환원성 수소가스를 이용하는 광휘소둔로 (300)를 이용하여 산세를 생략할 수 있고, 광휘소둔로 (300)를 거친 페라이트계 스테인리스강은 조질압연기 (400)에서 압연될 수 있다. 상기 광휘소둔로 (300)에서 페라이트계 스테인리스강은 소둔되면서 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면에 잔류하는 압연유 등이 제거될 수 있다. 예컨대, 상기 광휘소둔로 (300)는 수소와 질소를 포함할 수 있는데, 상기 광휘소둔로 (300) 내의 수소:질소 가스는 3:1의 비율일 수 있다.
조질압연기 (400)는 표면조도가 (Ra) 0.01㎛ 내지 0.02㎛인 사상압연롤 (410)로 상기 페라이트계 스테인리스강을 압연할 수 있다.
예컨대, 상기 조질압연기 (400)에서의 사상압연롤 (410)은 표면조도가 (Ra) 0.01㎛ 내지 0.02㎛인 것이 바람직한데, 상기 사상압연롤 (410)의 표면조도 (Ra)가 0.01㎛ 미만인 경우에는 페라이트계 스테인리스강의 표면에 생기는 오목한 모양을 평탄하게 하기 어렵다. 또한, 상기 사상압연롤 (410)의 표면조도 (Ra)가 0.02㎛ 초과인 경우에는 페라이트계 스테인리스강의 광택도를 소정의 목표 이상으로 얻기 어렵다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드를 구비하는 연속압연기로 페라이트계 스테인리스강을 압연하는 연속압연단계 (S1); 상기 연속압연단계 (S1)를 거친 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시켜 압연하는 가역압연단계 (S2); 상기 가역압연단계 (S2)를 거친 페라이트계 스테인리스강을 환원성 수소가스를 포함하는 광휘소둔로를 이용하여 소둔하는 소둔단계 (S3); 및 상기 소둔단계 (S3)를 거친 페라이트계 스테인리스강을 사상압연롤을 구비하는 조질압연기로 압연하는 조질압연단계 (S4);를 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법을 포함한다.
상기 연속압연단계 (S1)에서 상기 연속압연기는 각각 하나 이상의 작동롤을 구비하는 제1 내지 제4 스탠드를 포함하되 상기 페라이트계 스테인리스강은 상기 제1 내지 제4 스탠드를 순차적으로 거쳐 압연될 수 있다. 또한, 가역압연단계 (S2)에서는 하나 이상의 소경작동롤을 포함하는 가역압연기에 의하여 상기 페라이트계 스테인리스강은 상기 소경작동롤 (210)을 복수회 가역적으로 패스하여 압연될 수 있다.
상기 연속압연단계 (S1)에서는 상기 연속압연기를 중심에 두고 구비된 권취롤을 이용하여 페라이트계 스테인리스강이 연속적으로 각각의 제1 내지 제4 스탠드를 통과할 수 있다. 또한, 상기 가역압연단계 (S2)에서는 상기 연속압연단계 (S1)를 거쳐서 압연된 페라이트계 스테인리스강은 가역압연기의 좌우측에 구비된 권취롤를 이용하여 가역적으로 왕복하여 압연될 수 있다. 이때, 연속압연기와 가역압연기에서는 각각 서로 다른 점도의 제1 및 제2 압연유가 구비되고, 상기 제1 및 제2 압연유는 페라이트계 스테인리스강이 유입되고 유출되는 부분에는 상기 페라이트계 스테인리스강 표면으로 분사될 수 있다. 또한, 상기 연속압연기와 가역압연기 사이에는 용접기 및 루퍼 등이 배열되어 상기 페라이트계 스테인리스강을 연속적으로 압연할 수 있다.
가역압연단계 (S2)에서 상기 가역압연기는 상기 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시키는 하나 이상의 소경작동롤을 포함하고, 상기 소경작동롤은 지름이 50mm 내지 90mm의 범위일 수 있다.
또한, 상기 가역압연단계 (S2)에서의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서 상기 가역압연기의 소경작동롤의 표면조도는 (Ra) 0.08㎛ 내지 0.1㎛인 것이 바람직하다. 예컨대, 최종 2회의 패스에서의 통판속도는 200mpm 이하일 수 있다. 상기 가역압연기 (200)의 최종 2회의 패스에서 소경작동롤 (210)의 표면조도가 (Ra) 0.08㎛ 미만이거나 0.1㎛ 초과인 경우에는 상기 페라이트계 스테인리스강의 표면품질을 제어하는 데 문제가 될 수 있다.
상기 소둔단계 (S3)는 상기 페라이트계 스테인리스강을 환원성 수소가스 분위기의 광휘소둔로에서 소둔할 수 있다. 가역압연단계 (S2)를 거친 페라이트계 스테인리스강은 광휘소둔로에서 소둔되어 표면에 잔존하는 압연유 등을 제거할 수 있다. 상기 광휘소둔로 내의 환원성 수소가스 분위기는, 예컨대 수소가스와 질소가스를 포함하여 이루어 질 수 있고, 이때 상기 광휘소둔로 (300) 내의 수소가스 대 질소가스의 비율은 3:1일 수 있다.
조질압연단계 (S4)는 표면조도가 (Ra) 0.01㎛ 내지 0.02㎛인 사상압연롤을 구비하는 조질압연기로 상기 페라이트계 스테인리스강을 압연할 수 있다. 상기 조질압연단계 (S4)에서는 페라이트계 스테인리스강의 결정입자를 세밀하게 하여, 상기 페라이트계 스테인리스강의 광택도 증가에 기여할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
전술한 도 1에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치와 도 2에 따른 연연속 제조방법에 의하여 STS430인 페라이트계 스테인리스강에 대한 다양한 실시예를 제조하였다. 이하에서는 비교예 및 실시예에 대한 각 물성조건 및 표면품질 등을 검토한 결과이다.
STS430인 페라이트계 스테인리스강을 연속압연기와 가역압연기를 이용하여 압하율(%) 조건을 다양하게 하여 압연하였다. 압연된 STS430은 소둔 및 조질압연을 수행하였다. 본 발명에 따른 광휘소둔로에서 상기 페라이트계 스테인리스강을 소둔하는 경우, 상기 광휘소둔로 내는 3:1로 수소가스와 질소가스를 구비시켰다. 상기 연속압연기로는 TRM (tandom rolling mill)을 사용하여 제1 내지 제4 스탠드를 통과하여 압연하고, 가역압연기로는 ZRM (zendsimir rolling mill)를 사용하여 복수회 가역적으로 왕복시키면서 압연하였다.
마지막으로, 조질압연한 후 페라이트계 스테인리스강의 F/H 광택도, 오일피트결함 면적율 및 표면광택도 (Gs20)를 확인하였다. 상기 오일피트결함 면적율은 광학 100배 이미지에서 전체 사진 면적분에 대하여 오일피트결함 면적분의 비율로 측정하였고, 표면광택도는 Gs20 압연방향에 수직인 방향으로 측정하였다.
또한, 이하의 각 표에 나타낸 비교예 및 실시예들의 경우에는 동일한 페라이트계 스테인리스강을 사용하였고, 최종 두께가 동일하도록 상기 스테인리스강을 압연하였다.
가역압연기
패스수 입측두께 출측두께 압하율(%) 압연속도(mpm) 소경작동롤 표면조도(㎛)
제1 패스 2.96 2.65 10.5 107 1.0
제2 패스 2.65 2.21 16.6 204 1.0
제3 패스 2.21 1.85 16.3 268 1.0
제4 패스 1.86 1.55 16.7 306 1.0
제5 패스 1.56 1.30 16.7 298 1.0
제6 패스 1.31 1.10 16.0 442 1.0
제7 패스 1.10 0.92 16.4 468 1.0
제8 패스 0.92 0.78 15.2 441 1.0
제9 패스 0.79 0.66 16.5 425 1.0
제10 패스 0.66 0.56 15.2 283 0.1
제11 패스 0.57 0.49 14.0 200 0.1
표 1은 비교예 1에 대한 것으로, 3.0t의 두께와 1290mm의 길이를 갖는 STS430을 이용하여 압연하되, 연속압연기를 생략하고 가역압연기만을 이용하여 총 11회 패스시켜 압연하였다. 압연된 STS430을 광휘소둔로에서 압연한 후, 이어서 조질압연하여 표면광택도를 확인하였다. 압연후 최종 STS430의 두께는 0.49t로 압하율은 83.4%였다.
연속압연기
스탠드 입측두께 출측두께 압하율(%) 압연속도(mpm) 작동롤 표면조도(㎛)
제1 스탠드 3.0 2.26 24.7 113 1.0
제2 스탠드 2.26 1.80 20.4 150 0.4
제3 스탠드 1.80 1.45 19.4 196 0.4
제4 스탠드 1.45 1.20 17.2 250 0.2
가역압연기
패스수 입측두께 출측두께 압하율(%) 압연속도(mpm) 작동롤 표면조도(㎛)
제1 패스 1.2 1.0 16.7 167 0.2
제2 패스 1.0 0.82 18.0 195 0.2
제3 패스 0.82 0.68 17.1 227 0.2
제4 패스 0.68 0.56 17.6 250 0.1
제5 패스 0.56 0.50 10.7 150 0.1
표 2는 실시예 1에 대한 것으로, 3.0t의 두께와 1290mm의 길이를 갖는 STS430을 이용하여 압연하되, 연속압연기 (3.0t→1.2t)로 제1 내지 제4 스탠드를 통과시켜 압연한 후, 가역압연기 (1.2t→0.5t)로 총 5회 패스시켜 압연하였다. 압연된 STS430을 광휘소둔로에서 압연한 후, 이어서 조질압연하여 표면광택도를 확인하였다. 압연후 최종 STS430의 두께는 0.5t로, 연속압연기에서의 압하율은 60%이고, 가역압연기에서의 압하율은 58.3%였다.
구분 F/H 광택도 표면광택도
(Gs20)		 오일피트결함 면적율 (%)
비교예 1 200 900 6%
실시예 1 240 1010 3%
표 3을 검토하면, 비교예 1은 표 1 나타낸 것으로 가역압연기 (ZRM)만을 이용하여 총 11회 왕복 패스시키면서 압연한 것이고, 실시예 1은 표 2에 나타낸 것으로 연속압연기 (TRM)로 제1 내지 제4 스탠드를 통과시킨 후, 이어서 가역압연기 (ZRM)으로 총 5회 왕복 패스시키면서 압연한 결과이다. 비교예 1은 실시예 1에 비하여 상대적으로 압연시 장시간 걸렸다. 또한, 비교예 1에 비하여 실시예 1의 경우, 표면광택도 및 오일피트결함이 우수함을 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 1은 생산성에 유리할 뿐 아니라, 페라이트계 스테인리스강의 표면품질에도 우수함을 확인할 수 있었다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 연속압연기 200: 가역압연기
300: 광휘소둔로 400: 조질압연기

Claims (10)

  1. 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드를 구비하는 연속압연기;
    상기 연속압연기와 연결되는 가역압연기;
    상기 가역압연기와 연결되는 광휘소둔로 (bright annealing furnace); 및
    상기 광휘소둔로에서 연결되되 사상압연롤을 구비하는 조질압연기;를 포함하고, 상기 광휘소둔로는 환원성 수소가스를 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연속압연기는 순차적으로 제1 내지 제4 스탠드로 이루어지고, 상기 제1 내지 제4 스탠드는 각각 하나 이상의 작동롤을 포함하며, 상기 작동롤은 지름이 130mm 내지 150mm의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가역압연기는 상기 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시키는 하나 이상의 소경작동롤을 포함하고, 상기 소경작동롤은 지름이 50mm 내지 90mm의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가역압연기의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서 상기 소경작동롤의 표면조도는 (Ra) 0.08㎛ 내지 0.1㎛인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연속압연기와 가역압연기는 각각 제1 및 제2 압연유를 포함하되 상기 제1 및 제2 압연유는 동일계통의 광유계 압연유이며, 상기 제1 압연유는 점도가 15cSt 내지 20cSt인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 압연유는 점도가 7cSt 내지 10cSt인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조장치.
  7. 순차적으로 정렬되는 두개 이상의 스탠드를 구비하는 연속압연기로 페라이트계 스테인리스강을 압연하는 연속압연단계;
    상기 연속압연단계를 거친 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시켜 압연하는 가역압연단계;
    상기 가역압연단계를 거친 페라이트계 스테인리스강을 환원성 수소가스를 포함하는 광휘소둔로를 이용하여 소둔하는 소둔단계; 및
    상기 소둔단계를 거친 페라이트계 스테인리스강을 사상압연롤을 구비하는 조질압연기로 압연하는 조질압연단계;를 포함하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연속압연단계에서 상기 연속압연기는 각각 하나 이상의 작동롤을 구비하는 제1 내지 제4 스탠드를 포함하되 상기 페라이트계 스테인리스강은 상기 제1 내지 제4 스탠드를 순차적으로 거쳐 압연되는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가역압연단계에서 상기 가역압연기는 상기 페라이트계 스테인리스강을 복수회 가역적으로 패스 (pass)시키는 하나 이상의 소경작동롤을 포함하고, 상기 소경작동롤은 지름이 50mm 내지 90mm의 범위인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가역압연단계에서의 페라이트계 스테인리스강의 최종 2회의 패스에서는 상기 가역압연기의 소경작동롤의 표면조도는 (Ra) 0.08㎛ 내지 0.1㎛인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강의 연연속 제조방법.
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