KR20200062950A - 압연소재 처리설비 및 처리방법 - Google Patents

압연소재 처리설비 및 처리방법 Download PDF

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Abstract

압연소재 처리설비 및 처리방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리설비는 연속주조기로부터 배출된 압연소재 표면의 결함 및 이물을 제거하는 전처리장치; 및 전처리장치를 거쳐 이송된 압연소재 표면에 제철부산물을 용사방식으로 도포하여 희생층을 형성시키는 희생층 도포장치를 포함한다.

Description

압연소재 처리설비 및 처리방법{ROLLING MATERIAL PROCESSING EQUIPMENT AND PROCESSING METHOD}
본 발명은 압연소재의 가열 시 표면의 스케일 생성 및 입계산화를 방지할 수 있도록 하는 압연소재 처리설비 및 처리방법에 관한 것이다.
열간 압연을 수행할 때는 주편이나 강편과 같은 압연소재를 가열로에서 1,100도 이상으로 가열한 후 압연기로 투입한다. 이러한 압연소재는 가열로 내부에 산소, 수증기 등의 산화 분위기에 의해 급속히 산화되면서 표면에 스케일이 발생한다.
압연소재 표면에 생긴 스케일은 고온 입계산화에 의하여 압연소재 표면에 크랙을 생성시켜 압연과정에서 압연 방향으로 선상의 흠을 발생시키고, 표면에 치입되어 압연제품의 표면 품질을 악화시킨다. 또 이러한 스케일은 표면 탈탄에 의하여 국부 경화층을 생성시키며, 스케일 발생에 따른 제품의 실수율 저감을 초래한다.
종래에는 스케일 생성을 줄이기 위해 가열로 내부에 불활성가스를 채워 가열로를 무산화 분위기로 조성하기도 하였다. 그러나 이러한 방식은 가열로 내부를 불활성가스 분위기로 제어하기가 용이하지 않았다.
본 발명의 실시 예는 압연소재의 가열 시 압연소재 표면의 스케일 생성 및 입계산화를 방지할 수 있도록 하는 압연소재 처리설비 및 처리방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연속주조기로부터 배출된 압연소재 표면의 결함 및 이물을 제거하는 전처리장치; 및 상기 전처리장치를 거쳐 이송된 압연소재 표면에 제철부산물을 용사방식으로 도포하여 희생층을 형성시키는 희생층 도포장치;를 포함하는 압연소재 처리설비가 제공될 수 있다.
상기 전처리장치와 상기 희생층 도포장치는 연속주조에서 희생층을 생성까지 연속하여 진행할 수 있도록 상기 연속주조기의 출측과 연계된 이송라인에 연속하도록 마련될 수 있다.
상기 전처리장치는 상기 압연소재 표면의 이물을 제거하는 회전브러시와, 상기 압연소재 표면으로 압축공기를 분사하는 압축공기분사기를 포함할 수 있다.
상기 전처리장치는 상기 압연소재 표면을 용삭하여 제거하는 스카핑장치 또는 상기 압연소재 표면을 연삭하는 연삭장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 희생층 도포장치는 이송되는 압연소재의 폭방향으로 연속하여 배열되며 압연소재의 표면으로 제철부산물을 용융시켜 분사하는 다수의 용사노즐; 및 상기 다수의 용사노즐로 분말상태의 제철부산물을 공급하는 제철부산물 공급기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연속주조를 통해 압연소재를 생산하는 연속주조공정; 상기 연속조조공정을 거쳐 생산된 압연소재 표면의 결함 및 이물을 제거하는 전처리공정; 상기 전처리공정을 거친 압연소재의 표면에 제철부산물을 용사방식으로 도포하여 희생층을 형성시키는 희생층 도포공정; 및 표면에 상기 희생층이 도포된 압연소재를 가열로에 진입시켜 압연을 위한 온도로 가열하는 가열공정;을 포함하는 압연소재 처리방법이 제공될 수 있다.
상기 희생층 도포공정은 용사되는 제철부산물이 표면에 부착되기 용이하도록 압연소재의 온도를 500 ~ 800도로 유지될 수 있다.
상기 희생층 도포공정은 분말상태의 제철부산물을 스크린으로 여과하여 입도를 균일화하는 여과공정; 및 압연소재를 이송하는 가운데 상기 여과공정을 거친 제철부산물 분말을 용사노즐을 이용해 압연소재의 표면으로 용융시켜 분사하는 분사공정;을 포함할 수 있다.
상기 제철부산물은 집진스케일, 스카핑스케일, 함철더스트 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리방법은 압연소재 표면의 희생층이 가열로 내에서 압연소재 표면을 대신하여 스케일화 되면서 압연소재 표면을 보호하기 때문에 압연소재 표면의 손실 및 입계산화를 방지할 수 있다. 따라서 가열 후 압연기로 공급되는 압연소재의 실수율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리방법은 희생층 도포공정이 연속주조공정 이후에서 전처리공정을 거친 후 곧바로 이루어지므로 압연소재를 별도로 가열하지 않고서도 압연소재에 희생층이 도포되기 용이한 온도를 유지하여 압연소재 표면에 희생층이 원활히 도포될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리방법은 제철소에서 쉽게 구할 수 있는 집진스케일, 스카핑스케일, 함철더스트와 같은 제철부산물을 활용하여 압연소재 표면에 희생층을 생성시키므로 공정에 따른 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 친환경 공정을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리설비가 적용된 연속주조 압연설비를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리설비를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리설비의 희생층 도포장치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리설비를 이용하여 처리한 압연소재의 공정별 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리방법의 공정들을 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압연소재 처리설비가 적용된 연속주조 압연설비를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 연속주조 압연설비는 연속주조기(10), 절단기(20), 전처리장치(30), 희생층 도포장치(40), 적재영역(50), 가열로(60), 압연기(70), 냉각대(미도시), 권취기(미도시) 등을 포함할 수 있다.
연속주조기(10)는 슬래브(Slab), 블룸(Bloom), 빌릿(Billet) 등의 압연소재(100)를 생산하고, 절단기(20)는 연속하여 생산되는 압연소재(100)를 적정 길이로 절단할 수 있다. 이후 압연소재(100)는 이송라인(80)을 따라 이송되면서 전처리장치(30)를 거치며 표면의 결함과 이물이 제거되고, 희생층 도포장치(40)를 거치며 표면에 희생층이 생성된 후 적재영역(50)에 적재될 수 있다.
적재영역(50)의 압연소재(100)는 가열로(60)에서 압연을 위한 온도로 가열된 후 압연기(70)로 공급되어 압연되고, 압연된 스트립 등 제품은 냉각대를 거쳐 냉각된 후 권취기에서 코일형태의 제품(90)으로 권취될 수 있다.
본 실시 예에서 압연소재 처리설비는 전술한 바와 같이, 전처리장치(30)와 희생층 도포장치(40)를 포함하며, 이러한 장치들은 연속주조기(10)의 출측과 연계된 이송라인(80)에 연속하도록 마련될 수 있다.
압연소재 처리설비는 전처리장치(30)와 희생층 도포장치(40)가 연속주조기(10)의 출측과 연계된 이송라인(80)에 연속하여 마련되기 때문에 연속주조에서 압연소재(100)를 만들어 표면에 희생층(110)을 생성하는 공정까지를 연속하여 수행할 수 있다.
따라서 연속주조 압연설비는 도 5에 도시한 바와 같이, 연속주조를 통해 압연소재(100)를 생산하는 연속주조공정(201)과 절단기(20)에서 생산된 압연소재(100)를 절단하는 절단공정(202)을 거친 후, 이송라인(80)을 따라 전처리장치(30)로 이송된 압연소재(100) 표면의 결함 및 이물을 제거하는 전처리공정(203), 희생층 도포장치(40)로 이송된 압연소재(100) 표면에 제철부산물을 도포하여 희생층(110)을 형성시키는 희생층 도포공정(204)을 연이어 수행할 수 있다. 그리고 희생층(110)이 도포된 상태로 적재영역(110)에 적재된 압연소재(100)를 가열로(60)에 진입시켜 압연을 위한 온도로 가열하는 가열공정(205)을 수행할 수 있다.
도 1과 도 2를 참조하면, 전처리장치(30)는 연속주조기(10)로부터 배출된 압연소재(100) 표면의 결함이나 이물을 제거하는 전처리공정(203)을 수행한다.
전처리장치(30)는 도 2의 예처럼 압연소재(100) 표면의 이물을 제거하는 회전브러시(31)와, 압연소재(100)의 표면으로 고압의 압축공기를 분사하여 이물을 제거하는 압축공기분사기(32)를 포함할 수 있다.
전처리장치(30)는 도면에 나타내지는 않았지만, 압연소재(100)에 화염을 방사하여 표면을 용삭하는 방식으로 표면의 결함을 제거하는 스카핑장치, 압연소재(100) 표면을 연삭하여 결함을 제거하는 연삭장치를 포함할 수 있다. 스카핑장치나 연삭장치는 연속주조공정(201)의 냉각과정에서 압연소재(100) 표면에 생긴 조대한 스케일 뿐 아니라 표면에 침투한 스케일층과 결함을 제거할 수 있다.
희생층 도포장치(40)는 전처리장치(30)를 거쳐 이송된 압연소재(100) 표면에 분말형태의 제철부산물을 용사방식으로 도포하여 희생층(110)을 형성시키는 희생층 도포공정(204)을 수행한다. 제철부산물은 분말상태의 집진스케일, 스카핑스케일, 함철더스트 중 적어도 하나일 수 있다. 제철부산물은 비교적 입도가 균일하고 흐름성이 좋고 제철소에서 발생량도 많기 때문에 희생층(110)의 재료로 적합하다.
희생층 도포장치(40)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 이송되는 압연소재(100)의 폭방향으로 연속하여 배열되며 압연소재(100)의 표면으로 제철부산물을 용융시켜 분사하는 다수의 용사노즐(41)과, 다수의 용사노즐(41)로 제철부산물을 공급하는 제철부산물 공급기(42)를 포함할 수 있다.
제철부산물 공급기(42)는 분말상태의 제철부산물을 스크린으로 여과하여 입도를 균일화하는 여과공정을 수행할 수 있고, 다수의 용사노즐(41)은 압연소재(100)를 이송하는 가운데 여과를 거친 제철부산물 분말을 압연소재(100)의 표면으로 용융시켜 분사하는 분사공정을 수행할 수 있다.
희생층 도포공정(204)에서 압연소재(100)는 용사되는 제철부산물이 압연소재(100) 표면에 부착되기 용이하도록 500 ~ 800도의 온도를 유지시킨다. 본 실시 예에서는 희생층 도포공정(204)이 연속주조공정(201) 이후에서 전처리공정(203)을 거친 후 곧바로 이루어지므로 압연소재(100)를 별도로 가열하지 않고서도 압연소재(100)의 온도를 500 ~ 800도로 유지할 수 있다. 따라서 압연소재(100) 표면에 희생층(110)이 원활히 도포될 수 있다. 도포된 희생층(110) 두께는 50um ~ 1mm일 수 있다.
다수의 용사노즐(41)은 도 3에 도시한 바와 같이, 압연소재(100)의 폭방향으로 압연소재(100)의 폭보다 넓게 연속하여 배치될 수 있고, 다수의 용사노즐(41)이 제어에 의해 선택적으로 분사됨으로써 용사영역이 압연소재(100)의 폭에 대응하도록 할 수 있다.
도 3의 예처럼 압연소재(100) 위에 위치하는 용사노즐들(41)만 제철부산물을 용사하고, 양측에 위치하는 용사노즐(41)은 분사가 제한되도록 제어될 수 있다. 같은 방식으로 다수의 용사노즐(41)은 용사 폭이나 용사영역을 다양하게 조절할 수 있다. 즉 이송되는 압연소재(100)의 중앙부분, 또는 양 측방부분에만 희생층(110)이 형성되도록 하거나, 압연소재(100)의 선단부 또는 후단부에만 희생층(110)이 형성되도록 용사가 제어될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전처리공정(203)을 거친 압연소재(100)는 도 4의 (a)에 도시한 예처럼 표면에 결함과 이물이 제거된 상태다. 이 상태에서 압연소재(100)는 도 4의 (b)에 도시한 예처럼 희생층 도포공정(204)을 거쳐 표면에 희생층(110)이 형성된다. 그리고 도 4의 (b)처럼 표면에 희생층(110)이 생성된 압연소재(100)는 적재영역(50)에 적재되었다가 압연을 위한 온도로 가열하기 의해 가열로(60)에 투입된다.
도 4의 (b)의 상태로 표면에 희생층(110)이 생성된 압연소재(100)가 가열로(60)에 투입되면, 희생층(110)이 압연소재(100)의 표면을 대신하여 스케일화되므로 압연소재(100)의 표면을 보호할 수 있다. 따라서 압연소재(100) 표면의 손실 및 입계산화를 방지할 수 있고, 이를 통해 제품의 실수율을 높일 수 있다.
결국, 가열로(60)에서 가열된 후 표면의 스케일 및 이물이 제거된 압연소재(100)는 도 4의 (c)처럼 표면의 손실이 거의 발생하지 않는다. 즉 가열로(60) 내에서 희생층(110)이 대신 산화하기 때문에 가열을 마친 상태인 도 4의 (c) 압연소재(100)나 희생층(110)을 도포하기 전 도 4의 (a) 압연소재(100)는 거의 대등한 상태일 수 있다.
10: 연속주조기, 20: 절단기,
30: 전처리장치, 31: 회전브러시,
32: 압축공기분사기, 40: 희생층 도포장치,
41: 용사노즐, 42: 제철부산물 공급기,
50: 적재영역, 60: 가열로,
70: 압연기.

Claims (9)

  1. 연속주조기로부터 배출된 압연소재 표면의 결함 및 이물을 제거하는 전처리장치; 및
    상기 전처리장치를 거쳐 이송된 압연소재 표면에 제철부산물을 용사방식으로 도포하여 희생층을 형성시키는 희생층 도포장치;를 포함하는 압연소재 처리설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리장치와 상기 희생층 도포장치는 연속주조에서 희생층을 생성까지 연속하여 진행할 수 있도록 상기 연속주조기의 출측과 연계된 이송라인에 연속하도록 마련되는 압연소재 처리설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전처리장치는 상기 압연소재 표면의 이물을 제거하는 회전브러시와, 상기 압연소재 표면으로 압축공기를 분사하는 압축공기분사기를 포함하는 압연소재 처리설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전처리장치는 상기 압연소재 표면을 용삭하여 제거하는 스카핑장치 또는 상기 압연소재 표면을 연삭하는 연삭장치 중 적어도 하나를 포함하는 압연소재 처리설비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 희생층 도포장치는,
    이송되는 압연소재의 폭방향으로 연속하여 배열되며 압연소재의 표면으로 제철부산물을 용융시켜 분사하는 다수의 용사노즐; 및
    상기 다수의 용사노즐로 분말상태의 제철부산물을 공급하는 제철부산물 공급기;를 포함하는 압연소재 처리설비.
  6. 연속주조를 통해 압연소재를 생산하는 연속주조공정;
    상기 연속조조공정을 거쳐 생산된 압연소재 표면의 결함 및 이물을 제거하는 전처리공정;
    상기 전처리공정을 거친 압연소재의 표면에 제철부산물을 용사방식으로 도포하여 희생층을 형성시키는 희생층 도포공정; 및
    표면에 상기 희생층이 도포된 압연소재를 가열로에 진입시켜 압연을 위한 온도로 가열하는 가열공정;을 포함하는 압연소재 처리방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 희생층 도포공정은 용사되는 제철부산물이 표면에 부착되기 용이하도록 압연소재의 온도를 500 ~ 800도로 유지시키는 압연소재 처리방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 희생층 도포공정은,
    분말상태의 제철부산물을 스크린으로 여과하여 입도를 균일화하는 여과공정; 및
    압연소재를 이송하는 가운데 상기 여과공정을 거친 제철부산물 분말을 용사노즐을 이용해 압연소재의 표면으로 용융시켜 분사하는 분사공정;을 포함하는 압연소재 처리방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제철부산물은 집진스케일, 스카핑스케일, 함철더스트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 압연소재 처리방법.
KR1020180148977A 2018-11-27 2018-11-27 압연소재 처리설비 및 처리방법 KR102170939B1 (ko)

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