KR20200134320A - 야금제품 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트 - Google Patents

야금제품 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트 Download PDF

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KR20200134320A
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다니엘리 앤드 씨. 오피시네 메카니케 쏘시에떼 퍼 아찌오니
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Abstract

봉강 혹은 프로파일의 연속 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트에 관한 것으로서, 이때의 플랜트는 가공라인(10)을 따라 순차적으로: 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기(1); 제1 절단기(4); 제2 절단기(7); 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인(8)을 포함하고, 여기서 연속 주조기(1)는 결정화기(2)를 포함하고, 적어도 제1 주조속도(v1) 및 제1 주조속도(v1)보다 큰 제2 주조속도(v2)로 빌렛을 주조하도록 구성되고; 상기 제 1 절단기(4)는 가공라인(10)을 따라 미터 단위로 표시되고 특정 수학적 관계식으로 계산되는 결정화기(2)로부터의 제1 거리(A)에 배치된다.

Description

야금제품 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트
본 발명은 길이가 긴 금속 제품 같은 야금 제품의 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트(공장)에 관한 것이며, 자갈이나 사고로 인한 돌발적인 혹은 예컨대 마모된 실린더의 교환이나 생산 변경으로 인한 프로그램에 따른 압연 트레인 정지시 이에 관련된 비상절차에 관한 것이다.
봉강 혹은 프로파일과 같은 긴 금속 제품의 생산에 사용되는 기존의 연속 주조 및 압연 플랜트에서는 주조라인을 형성하는 기계가 압연기와 나란히 배치되지 않으며 따라서 생산라인에는 중단 지점이 있다.
실제로 표준 플랜트에서는 주조라인과 압연라인이 서로 분리되어 빌렛과 같은 주조 제품은 절단후 특수 창고에 보관된다. 이러한 창고에서 빌렛은 가열로로 이송되며 일반적으로 가스 연소처리되어 대개는 가열로의 하류에 있는 압연라인에서 압연하기 적합한 온도가 된다. 종종 주조라인과 압연기는 플랜트의 각각 다른 영역에 배치된다.
따라서 연속 주조기와 압연 트레인이 연속성 없이 부분적으로 연결이 끊긴 상태로 작동하는 점에 관련하여 플랜트의 효율 및 생산성에 큰 한계가 있으며, 또한 이들 구성요소들의 다양한 운전 요건을 충족하는 중간 보관소가 여전히 필요하다.
2세대 플랜트는 주조라인을 형성하는 기계들과 압연기를 포함하여 플랜트의 기계들을 동일한 생산라인을 따라 배치함으로써 위와 같은 한계를 극복했다.
특히, 이러한 2세대 플랜트에서는 재료의 중간 보관 및 수집없이 단일제품 진행 라인이 한정된다.
따라서 반무한(semi-endless) 모드 또는 빌렛 대 빌렛 모드의 연속 주조 및 압연 공정이 허용되며, 여기서 압연기의 상류에는 빌렛이 먼저 빌렛 시그먼트 또는 빌렛 소분(portion)의 길이로 절단된다.
무한 모드 즉, 주조기와 압연기가 직접 연결 및 직접 접촉하고 압연 제품은 압연기 하류에서만 길이 절단되는 방식의 이음부 없는 연속 주조 및 압연 공정도 가능하다.
어떤 경우에서나, 2세대 플랜트는 생산성이 매우 높고 이전 유형의 플랜트에 비해 더욱 컴팩트한 형태이다. 특히 유리하게도, 2세대 플랜트는 - 공장 자체의 건설비용에 유의미한 영향을 미치는 - 플랜트 규모와 에너지 효율성의 양 측면에서 더욱 개선될 수 있다.
실제로 이러한 유형의 플랜트는 메니스커스(meniscus)의 공칭 레벨 (라인이 평균 생산성으로 생산할 때 결정화기 내의 액체강의 레벨)과 주조라인의 하류에서 주조 제품이 만나는 제1 절단기 사이의 거리가 야금학적 길이보다 항상 더 크며 (소정의 안전 여유를 포함), 이때 상기의 야금학적 길이는 허용되는 최대 주조 속도에서, 라인에 제공되는 최대 크기의 주조 영역과 함수 관계에 있는, 플랜트의 최대 생산성일 때 결정되는 길이이다. 이에 따라 상기 제1 절단기는 항상 완전히 응고된 빌렛을 절단한다.
그러나 이는 플랜트의 전체 길이, 따라서 작업장의 전체 길이가 상당히 길어야 하며 또한 상대적으로 높은 건설비용 (약 80 k€/미터단위 길이)을 동반한다. 설치 길이가 매우 길다는 것은 주조 제품의 열 발산이 더 크다는 것이며 이 열은 최적의 조건에서 압연하기 위해 반드시 회수되어야 한다 (예컨대, 라인내 배치된 특수 가열로를 이용하여). 결과적으로 추가 비용과 에너지 낭비를 가져온다.
또한 무한 운전 모드에서는 압연 공정과 주조 공정이 견고하게 연결되어 있어 압연 실린더의 프로그래밍된 변경이나 점검 실행, 또는 사고, 갑작스러운 중단 또는 사소한 고장으로 인한 압연기의 최소 정지도 연속 주조 공정 뿐만 아니라 멜트샵(meltshop) 상류 공정까지 강제 정지시키며 생산 손실을 가져온다.
따라서 무한 운전 모드에서 압연 트레인의 정지는 생산성 및 플랜트의 사용 지수의 감소와 더불어 운전 비용의 증가를 수반하며, 이는 필요 에너지의 증가를 가져오는 주요 원인이 된다.
본 발명의 목적은 긴 금속 제품의 연속 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트의 크기를 줄이는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 무한 또는 반무한 모드의 인라인 주조 및 압연 공정을 제공하고, 실질적으로 주조를 중단하지 않고 따라서 생산 손실 및 멜트샵 상류에 대한 불이익 없이, 압연 트레인의 정지를 관리할 수 있는 관련 생산플랜트를 설치하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 비상 상황에서 또는 프로그램된 압연기 정지 동안 재료의 낭비를 최소화하거나 제거하고, 또한 어떤 경우에서나 상기와 같은 상황에서 생산라인 외부의 중간 지점에 일시적으로 축적되는 제품을 완전히 회수하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 전체 생산라인을 따라 출발 액체강의 엔탈피를 최대한 활용하여 기존 공정에 비해 대폭적인 에너지 절약 및 운전비용 절감을 달성하는 것이다.
본 발명은 봉강, 프로파일, 형강, 선재강 같은 긴 금속제품의 연속 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트를 통해 상술한 목적 중 적어도 하나를 달성하며, 또한 그외의 목적들은 본 발명의 설명에 근거하여 더욱 명백해질 것이다. 상기의 플랜트는 가공라인을 따라 순차적으로:
- 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기;
- 제1 절단기;
- 작업대;
- 제2 절단기;
- 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인을 포함하고,
상기 연속 주조기는 결정화기를 포함하고, 적어도 제1 주조속도(v1) 및 제1 주조속도(v1)보다 큰 제2 주조속도(V2)로 빌렛을 주조하도록 구성되고;
제 1 절단기는 가공라인을 따라 미터 단위로 표시되며 다음의 관계식을 만족하는 결정화기로부터의 제1 거리(A)에 배치되고:
Figure pct00001
여기서,
dmin = 공장 설계에 따른 빌렛의 최대 단면적을 고려하여, mm 단위로 표시되는 빌렛의 중심과 빌렛의 외부 표면 사이의 최소 거리,
k = mm/분0.5 단위로 표시되는 응고계수이고,
또한 m/분 단위로 표시되는 제1 주조속도(v1)는 상기 작업대 전에 빌렛의 액체콘이 폐쇄되는 최대 주조속도이고; 또한
m/분 단위로 표시되는 제2 주조속도(v2)는 공장 설계에 따라 최대 연속 주조속도 및 가능하면 최대 용량에서의 압연속도이다.
본 발명의 추가적인 측면에 따르면, 상기 제2 주조속도(v2)에서 최대 용량으로 작동하는 상기 연속 주조 및 압연 플랜트를 위해 비상절차기 제공되며, 특히 압연 트레인에서 압연을 중지하는 경우 요구되는 비상절차는 다음의 단계들을 포함한다:
a) 제2`절단기로 빌렛을 절단, 바람직하게는 스크래핑하는 단계;
b) 연속 주조기의 주조속도를 제2 주조속도(v2)에서 제1 주조속도(v1)보다 낮은 제3 주조속도(v')로 감소시키는 단계;
c) 선택적으로 상기 제3 주조속도(v')에 도달한 뒤 소정 시간(t) 후, 제1 절단기로 빌렛을 절단, 바람직하게는 길이 절단하는 단계를 포함하고,
여기서 시간(t)은 다음 관계식에 의해 결정된다:
Figure pct00002
특히, 상기 최소거리(dmin)는 가공라인과 직교하는 평면을 따라 주조된 빌렛의 최대 단면을 고려하여 계산되며, 빌렛의 중심에서 외부 표면으로 향하는 최단 열경로 (heat path)를 나타낸다.
본 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 유리하게는 본 발명의 방법에 따라 운전하도록 설계된 플랜트는 특히 컴팩트한 크기를 갖는다.
본 발명자들은 컴팩트한 플랜트의 실현을 가능하게 하는 중요한 측면은, 응고시작 영역과 관련하여, 즉, 결정화기를 기준으로, 결정화기 및 가능하게는 교정장치의 하류 및 이의 근위에 배치된 제1 절단기의 위치 결정이다.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 야금학적 길이(Lm))는 결정화기에서 액체 강의 메니스커스 레벨과 주조 제품의 완전한 응고 지점 또는 액체콘의 폐쇄 지점 사이의 거리이고 키스 포인트라고도 한다.
야금학적 길이는 주조속도와 주조되는 빌렛의 단면 크기에 정비례하므로 결과적으로 주조기의 생산성에 비례한다.
따라서 주조속도 및/또는 주조 면적이 증가함에 따라 키스 포인트와 결정화기의 강철 메니스커스 레벨 사이의 거리도 증가한다.
즉, 본 발명에 따른 플랜트는 무한 모드와 반무한 모드로 운전할 수 있다는 것을 고려한다.
특히, 무한 모드는 예를 들어 보강 콘크리트용 강철봉, 소위 철봉 ("강철근"이라는 용어의 약어)의 생산, 및 대부분의 프로파일 또는 형강의 생산에 사용될 수 있으며, 한편 반무한 모드는 특정 기하학적 형태로 인해 품질상의 이유로 무한 모드에서 가공될수 없는 형강 또는 프로파일의 생산을 위한 운전 모드로 사용될 수 있다. 반무한 모드에서 압연되는 형강은 예를 들어, 소위 "C" 프로파일이나 "U" 프로파일 (통상 "채널"로 공지된)로서, 이들은 프로파일의 단부(날개)가 더 빨리 냉각되는 경항이 있기 때문에 특히 압연 트레인을 따라 온도 제어가 필요하다. 이러한 경우, 열손실을 제한하기 위해서 트레인은 허용되는 최대 압연속도로 작동하는데, 어떤 경우든 이 허용되는 최대 압연속도는 주조기에 의해 달성되지 않는다.
반무한 모드는 무한 운전 모드에 도달하기 전에 플랜트를 시작할 때 과도기 모드로도 이용된다. 또한 반무한 모드는 하기에 더 상세히 기술하는 바와 같이 압연 트레인이 정지하는 경우 비상 모드로도 이용할 수 있다.
　철근 생산의 경우 압연 트레인의 하류에서 압연된 제품은 번들형 봉강 형태 혹은 봉강 스풀이나 선재강 스풀 형태로 포장될 수 있다.
플랜트가 최대 용량 및 무한 또는 반무한 모드로 운전될 때, 주조기의 주조속도는 최대 용량일 때의 값(v2)과 같다. 이러한 속도(v2)는 무한 모드에서의 압연속도와 일치한다.
유리하게는, 본 발명에 따라 상기 주조라인 하류의 제 1 절단기는 결정화기로부터의 거리(A)에 위치하며 이러한 거리는, 주조속도(v2)의 함수로서 계산된 야금학적 길이(Lm)보다는 작고 또한 주조속도(v1)의 함수로서 계산된 야금학적 길이보다는 크다. 상기의 속도(v1)는, 공장 설계시 제공된 최대 단면적으로 제품(빌렛)이 주조될 때 및 빌렛의 액체콘 폐쇄가 일어날 때의 최대 주조속도이다.
작업대는 소위 냉각 작업대 (공기 중에서의 자연 냉각) 혹은 측면 배출대 혹은 측면 버퍼라고도 하며, 생산라인 외부에 배치되고 이와 공조하는 실질적으로 수평의 수집판으로 구성된다. 또한, 이 수집판은 압연기의 프로그램된 혹은 돌발적인 정지시 사전한정된 길이의 빌렛 시그먼트나 빌렛 소분을 적어도 일시적으로 축적하도록 구성된다. 특히, 작업대는 가공라인을 따라 빌렛의 전진축을 기준으로 측방향 배치된다. 측면 배출 테이블에 언로드된 빌렛 시그먼트는 공기 중에서 자연 냉각되므로 그대로 판매하기에 적합하다.
이에 따라, 제1 절단기와 주조기 사이의 거리가 비교적 짧기 때문에 특히 컴팩트한 플랜트를 얻을 수 있다. 실제로, 공지된 해결방안에서 제1 절단기는 항상 콘 또는 액체코어의 폐쇄부 하류에 배치되고, 즉, 결정화기로부터 소정 거리에 위치하며 이 거리는 최대 용량일 때의 주조속도(v2)의 함수로서 계산된 야금학적 길이(Lm)보다 크고 또한 플랜트의 생산성이 증가함에 따라 상기 거리도 증가한다.
본 발명의 이러한 측면은 유리하게는 에너지 소비 및 플랜트의 건설 비용에 반영된다. 실제로는, 상기 거리가 비교적 짧기 때문에 주조기와 압연기의 제1 압연 스탠드 사이의 거리도 비교적 짧다. 따라서 주조기에서 압연기까지의 경로에서 빌렛의 열손실이 크게 제한된다. 더욱이, 통상적으로 유도형 가열로는 압연기의 상류에 배치되며 혹은, 어떤 경우든, 작업대와 압연기 사이에 배치되어 더 낮은 운전온도 따라서 더 낮은 전력으로 작동시킬 수 있다.
따라서 압연 플랜트가 연속 주조기에 가까워지면 작업장 크기의 감소 및 토목작업 횟수의 감소 덕분에,`더 온도가 높은 재료가 도착함에 따른 가열로의 에너지 절감을 계산하지 않고도 건설 기간의 단축이 가능하며, 이동거리 축소 및 이에 따른 열분산 감소를 달성한다. 이러한 에너지 절감은 예를 들어 약 10 내지 15 kWh/톤 정도로 수치화할 수 있다.
아는 바와 같이 압연을 중지해야하는 상황이 발생할 수 있다. 　특히, 압연 트레인에서 고장이나 문제가 발생할 수 있다. 　예를 들어, 압연 트레인에 자갈이 생기거나, 마모된 부품을 교환해야 하는 유지 보수 단계 동안 재료 진입을 중지하거나, 혹은 압연 채널의 구역을 변경시켜야 하는 경우 등이 있다.
압연 중지가 필요한 경우, 본 발명에 따르면 이하 "비상"절차라고 하는 절차가 시작되며 (비상이라는 용어는 돌발적인 정지와 압연기에 프로그램된 정지를 모두 포함한다), 먼저 결정화기 및 가능한 교정장치로부터 먼 위치에 있는 제2 절단기로 빌렛을 절단하고, 이어서 결정화기 및 가능한 교정장치에 근접한 제1 절단기로 빌렛을 절단하는 작업을 포함한다.
.본 발명의 절차에 따르면, 실제로 주조속도는 최대 용량일 때의 속도(v1)에서 비상속도(v')로 감소하고 또한 제1 절단기는 액체콘의 인출후 및 따라서 신뢰할 수 있는 안전 마진을 갖는 제1 절단기 상류에 있는 키스 포인트의 인출후에만, 바람직하게는, 상기 예정된 시간(t) 이후에 활성화된다.
이에 따라, 제1 절단기가 활성화되면 이 절단기는 완전히 응고된 빌렛 상에서만 작동할 것이다.
반면, 주조기가 주조속도(v2)에서 계속 작동하면 키스 포인트는 제2 절단기의 상류 및 제1 절단기 하류 상에 존재할 것이며, 이는 부분적으로 아직 액상인 빌렛 상에서 작동할 문제점이 있고 결과적으로 액체금속의 누출을 야기한다.
바람직하게, 제3 주조속도 혹은 비상속도(v')는 공장 설계에 따른 최소 주조속도이다. 예를 들어, 상기 비상속도(v')는 안전 위험을 초래하지 않고 연속 주조기가 도달할 수 있는 최소 주조속도이다. 즉, 주조기가 주조성 문제 (예컨대 턴디쉬내 액체강의 "냉각")를 야기하는 속도 바로 위의 속도이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 비제한적인 및 예시적인 실시예의 상세한 설명에 근거하여 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 주조 및 압연 플랜트의 개략적인 도시이다.
도 2는 도 1의 플랜트의 일 변형예를 도시한다.
도 3은 도 1의 플랜트의 일 변형예를 도시한다.
도 4는 도 2의 플랜트의 일 변형예를 도시한다.
본 발명의 상세한 설명에서, 첨부 도면 상의 부호는 설명을 위하여 제시한 것일 뿐 발명을 제한하기 위한 것은 아니다..
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 연속 주조 및 압연 플랜트의 예가 도시된다.
이 플랜트는 단일 가공라인(10)을 따라 순서대로 다음의 구성요소들을 포함한다:
- 예를 들어, 다각형 (예를 들어, 정사각형, 직사각형, 육각형, 팔각형 등) 또는 둥근 형상을 갖는 단면을 가질 수 있는 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기 (1);
- 제1 절단기(4);
- 빌렛의 전진축에 대해 측방향으로 배열된 적어도 하나의 작업대(5), 예를 들어 측면 배출 테이블;
- 제2 절단기(7); 및
- 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인(8)을 포함한다.
공지된 바와 같이, 연속 주조기(1)는 아직 액체 코어를 함유하는 빌렛을 주조하는 반면, 압연 트레인(8)은 완전히 응고된 빌렛을 압연한다.
연속 주조기(1)는 결정화기(2)를 포함하고, 상이한 주조속도 특히 적어도 제1 주조속도(v1) 및 제1 주조속도(v1)보다 큰 제2 주조속도(v2)로 빌렛을 주조하도록 구성된다. m/분 단위로 표시되는 제1 주조속도(v1)는 작업대(5) 이전에 빌렛의 액체콘의 폐쇄가 일어나는 최대 주조속도이며; 또한 m/분 단위로 표시되는 제2 주조속도(v2)는 공장 설계에 따라 최대 용량에서의 최대 주조속도 및, 가능하게는, 최대 용량에서의 연속 압연속도이다.
제1 절단기(4)는 결정화기(2) 특히 상기 결정화기의 출구 영역으로부터 미터 단위로 표시되는 제1 거리(A)에 배치된다..
상기 제1 거리(A)는 주조 곡선을 포함하는 곡선 스트레치(11) 및, 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7)가 모두 배치되는 직선 스트레치(12)가 포함된 가공라인(10)을 따라 측정된다. 따라서, 제1 거리(A)는 곡선 스트레치(11)를 따라 또한 상기 곡선 스트레치(11) 바로 뒤에 이어지는 직선 스트레치(12)의 일부를 따라 측정된다. 유리하게는, 제1 거리(A)는 다음의 관계식을 만족한다:
Figure pct00003
여기서,
dmin = 공장 설계에 따라 빌렛의 최대 단면적을 고려하여, mm 단위로 표시되는 빌렛 중심에서 빌렛 외측면 사이의 최소 거리,
k = nn/분0.5 단위로 표시되는 응고계수,
v1 = m/분 단위로 표시되는 제1 주조속도,
v2 = m/분 단위로 표시되는 제2 주조속도..
다시 말하여, dmin 는 공장 설계에 따라 결정화기의 최대 단면적, 즉, 공장 설계에 따라 최대 주조 영역을 고려하여, 결정화기의 중심축과 결정화기의 내측면 사이의 최소거리로서 mm 단위로 표시된다.
정다각형 단면적의 경우, 이 최소거리는 다각형의 변심거리(apothem)에 해당한다.
원형 단면적의 경우, 이 최소거리는 빌렛의 반경에 해당한다.
제품의 응고계수(k)는 일반적으로 다음의 표에 언급되는 배경기술에서 인지되고 있다.
주조 제품 치수 파라미터 k 값 [mm/분0.5]
슬랩 단변/장변 비 = 1:4 26-29
대형 괴철(bloom) 두께 > 400 mm 25-27
중형 괴철 두께200 - 400 mm 26-28
소형 괴철/빌렛 두께< 200 mm 27-30
대형 원형체 두께> 200 mm 28-30
소형 원형체 (빌렛) 두께 < 200 mm 30-32
빌렛에서, 응고계수(k)는 27 내지 32 mm/분0.5 범위의 값이며 주로 빌렛 단면적의 형태에 의존하고 이보다는 덜하지만 크기에도 의존한다. 예를 들어, 사각 단면의 빌렛 주조의 경우, k는 28 내지 29 mm/분0.6의 값을 가질 수 있고, 반면에 8각형 단면의 빌렛 (소원형과 유사한)의 경우, k는 약 32 mm/분0.5의 값일 수 있다.
제2 주조속도(v2)는 최대 용량에서 운전시의 주조속도이다. 이러한 속도는 플랜트의 무한 운전 모드일 때 최대 용량에서의 압연 트레인(8)의 속도와 동일하다.
바람직하게는, 상기 제2 주조속도(v2)는 5.1 m/분 내지 9 m/분, 더 바람직하게는 5.9 내지 6.5m/분 범위의 값을 갖는다.
제1 주조속도(v2)는 공장 설계에 따라 가장 큰 단면의 빌렛이 주조될 수 있는 최대 주조속도이며, 여기서 빌렛의 액체콘이 작업대(5) 이전에 폐쇄된다.
바람직하게는, 상기 제1 주조속도(v1)는 4.1 m/분 내지 5 m/분, 더 바람직하게는 4.3 내지 4.8 m/분 범위의 값을 갖는다.
바람직하게, 제1 주조속도(v1)와 제2 주조속도(v2) 간에 다음의 관계식이 존재한다.
v1 ≤0.7 v2
따라서 거리(A)는 유리하게는 공장의 공지된 설계 파라미터의 함수로서 계산된 값의 범위에 포함된다.
그러므로 설계 단계에서 다음의 설계 파라미터를 공지의 방식대로 선택하면,
- 주조할 빌렛의 최대 단면적;
- 최대 용량일 때의 최대 주조속도(v2);
- 가공라인(10) 상의 작업대(5)의 위치;
최소거리(dmin), 응고계수(k) 및 작업대(5) 이전에 빌렛의 액체콘이 폐쇄할 때의 최대 주조속도(v1) (공통 소프트웨어를 사용하여 획득)는 공지로서, 상술한 설계 파라미터로부터 출발하여 공지 방식대로 직접 계산할 수 있다.
유리한 변형예에서, 가공라인을 따라 측정된 제1 절단기(4)와 결정화기(2) 사이의 제1 거리(A)는 50 m 미만이고, 더욱 바람직하게는 25 m 내지 32 m 사이이다.
특정 변형예에서, 교정장치(3)는 가공라인(10)의 곡선 스트레치(11)와 직선 스트레치(12) 사이에 제공될 수 있다.
또한 교정장치(3)와 제1 절단기(4) 사이의 거리(B)가 유리하게 감소되며 바람직하게는 10 내지 20 m, 예를 들어 약 13 내지 17 m이다.
반면에 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7) 사이의 거리(C)는 바람직하게는 35 내지 40 m 이다.
도 1에 도시한 변형예에서, 바람직하게는 인덕터라고 불리는 적어도 하나의 유도형 가열로(6)가 빌렛의 전진 방향을 따라 적어도 하나의 작업대(5)와 제2 절단기(7) 사이에 구비된다. 인덕터는 빌렛의 온도를 압연에 적합한 값, 특히 약 1000 ℃ 보다 높은 값인 약 1050 내지 1100 ℃ 사이로 유지하고 빌렛 온도의 균등화를 수행하는 기능을 갖는다. 온도　균등화는 특히 모서리를 가열하기 위한 세로 및 단면 모두에서 수행되므로 압연 중에 이러한 영역에서 균열이 일어나는 것을 방지한다. 특정의 운전 조건에서 빌렛이 이미 약 1000 ℃의 온도로 인덕터에 도달하면 인덕터를 운전할 필요가 없다. 즉, 인덕터가 활성화되어 온도를 균등화할 수 있다.. 이어서, 상기 제2 절단기(7)는 상기 적어도 하나의 가열로(6)와 상기 압연 트레인 (8) 사이에 배치된다. 대안적으로는 도 2의 변형예에 도시된 바와 같이, 제2 절단기(7)는 항상 압연 트레이(8) 상류에서 적어도 하나의 작업대(5)와 적어도 하나의 가열로(6) 사이에 위치할 수 있다.
도 3에 도시된 제 3 변형예는 도 1의 변형예와 동일한 구성요소들의 배열을 제공하나, 제2 절단기(7)와 압연 트레인(8)의 제1 압연 스탠드 사이의 거리(S)가 예를 들어 약 10 내지 20 미터 범위의 길이를 갖는 빌렛 시그먼트를 수용하는데 필요한 공간을 형성하도록 증가한다는 차이가 있으며, 따라서 반무한 운전 모드를 허용한다. 바람직하게, 상기 거리(S)는 약 15 m 내지 25 m 이다. 선택적으로, 빌렛 온도를 유지하기 위한 후드(13)가 제2 절단기(7)와 제1 압연 스탠드 사이에 구비될 수 있다. 　이러한 후드는 능동형 (즉, 가열 장치가 장착됨)일 수 있거나 수동형 후드 (즉, 가열 장치없이 절연만 가능)일 수 있다.
도 4에 도시된 제4 변형예는 도 2의 변형예와 동일한 구성요소의 배열을 제공하나, 제2 절단기(7)와 트레인(8)의 제1 압연 스탠드 사이의 거리(S)가 예를 들어 약 10 내지 20 미터 범위의 길이를 갖는 빌렛 시그먼트를 수용하는 데 필요한 공간을 형성하도록 증가한다는 차이가 있으며, 따라서 반무한 운전 모드를 허용한다. 바람직하게 상기 거리(S)는 약 15 내지 25 m 이다.
따라서 도 3 및 도 4의 변형예는 고 주조속도에서 반무한 모드 프로파일 또는 형강을 생산하는 데 적합하다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 가열로(6) 및 적어도 하나의 작업대(5)는 제2 절단기(7)에 근접하고 제1 절단기(4)로부터 멀리 있다.
제2 절단기(7)를 기준으로 아래 또는 측면으로 수집 용기(9) 또는 다른 적절한 수집 장치가 상기 제2 절단기(7)에 의해 스크랩된 빌렛 조각을 수집하기 위해 구비된다. 이러한 빌렛 조각은 예를 들어 500 내지 800 mm 범위의 다양한 크기를 갖는다.
유사하게, 제1 절단기(4)를 기준으로 아래 또는 측면으로 수집 용기(14) 또는 다른 적절한 수집 장치가 상기 제1 절단기(4)에 의해 스크랩된 빌렛 조각을 수집하기 위해 제공될 수 있다.
반면 작업대(5)는 제1 절단기(4)에 의해 길이로 절단되는 빌렛 시그먼트(15)를 수용하도록 제공된다.
방금 설명한 플랜트는 매우 컴팩트하다. 예를 들어, 거리(D), 즉 주조축(X)와 압연 트레인(8)의 제1 스탠드 사이의 선형 거리는 70 내지 95 m 이다.
상기로부터, 본 발명의 플랜트의 바람직한 실시예는 가공라인(10)을 따라 순차적으로 다음의 구성요소들을 포함한다는 것이 명백하다. 즉:
- 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기(1);
- 제1 절단기(4);
- 적어도 하나의 작업대(5);
- 제2 절단기(7);
- 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인(8)를 포함하며,
상기 연속 주조기(1)는 결정화기(2)를 포함하고;
여기서, 제1 절단기(4)는 결정화기(2)로부터 거리(A)에 배치되고, 이 거리는 가공라인(10)을 따라 측정시 50 m 미만, 바람직하게는 25 내지 32 m이고;
바람직하게는, 35 내지 40 m의 거리(C)가 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7) 사이에 존재하고; 또한
바람직하게는 70 내지 95 m의 거리(D)가 결정화기(2) 특히 주조축선(X)과 압연 트레인(8) 사이에 존재한다.
선택적으로, 제2 절단기(7)와 압연 트레인(8)의 제1 압연 스탠드 사이의 거리(S)는 약 15 내지 25 미터이다.
이 바람직한 실시예에서, 가공라인(10)은 주조 곡선을 포함하는 곡선 스트레치(11) 및 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7)가 함께 배치되는 직선 스트레치(12)를 포함한다. 바람직하게는, 교정장치(3)가 상기 곡선 스트레치와 상기 직선 스트레치 사이에 제공된다. 예를 들어, 교정장치(3)와 제1 절단기(4) 사이의 거리(B)는 10 내지 20 m 이다. 바람직하게는 적어도 하나의 유도형 가열로(6)가 작업대(5)와 제2 절단기(7) 사이 또는 제2 절단기(7)와 압연 트레인(8) 사이에 제공된다.
유리하게는, 본 발명의 플랜트의 모든 실시예에서 제1 절단기(4) 및 제2 절단기(7)는 결정화기(2)와 압연 트레인(8) 사이의 가공라인 스트레치를 따라 존재하는 유일한 절단 장치이다.
예를 들어, 제1 절단기(4)는 바람직하게는 느린 전진속도 예컨대 약 3 내지 5 m/분으로 빌렛을 절단하는 유압 전단기, 옥시아세틸렌 토치 혹은 또다른 적절한 절단 도구일 수 있다. 반면에, 제2 절단기(7)는 빠른 전진속도 예컨대 약 5 내지 9 m/분으로 빌렛을 절단하는 유압 전단기 혹은 또다른 적절한 절단 도구일 수 있다.
무한 운전 모드로 본 발명의 플랜트 (도 1 및 도 2의 변형예)를 운전할 때, 연속 주조기(1)는 감소된 속도(v1), 바람직하게는 4.5 m/분 미만으로 주조를 시작하고, 제1 절단기(4)는 빌렛의 머리 부분을 절단하여 더미 바(dummy bar)가 접목된 냉간 부분을 제거한다. 다음, 상기 절단기(4)는 10 내지 15 미터사이 예를 들어 12 미터의 예정된 길이로 빌렛 시그먼트를 연속 절단하여 반무한 모드로 압연 트레인(8)에 공급하는 한편 주조속도는 점진적으로 증가한다. 유도 가열로(6)는 압연 온도까지 빌렛을 가열한다. 주조속도가 압연 트레인(8)의 속도와 일치하는 최대 용량치(v2), 예컨대 6 m/분에 도달하면 제1 절단기(4)는 절단 동작을 중지하고 무한 모드의 압연을 개시한다.
반무한 운전 모드로 본 발명의 플랜트 (도 3 및 도 4의 변형예)를 운전할 때,연속 주조기(1)는 감소된 속도 바람직하게는 4.5 m/분 미만으로 주조를 시작하고, 제1 절단기(4)는 빌렛의 머리 부분을 절단하여 더미 바(dummy bar)가 접목된 냉간 부분을 제거한다. 다음, 상기 절단기(4)는 10 내지 15 미터사이 예를 들어 12 미터의 예정된 길이로 빌렛 시그먼트를 연속 절단하여 반무한 모드로 압연 트레인(8)에 공급하는 한편 주조속도는 점진적으로 증가한다. 유도 가열로(6)는 압연 온도까지 빌렛을 가열한다. 주조속도는 최대 용량치(v2), 예컨대, 5 m/분까지 증가한다. 이 시점에서, 제1 절단기(4)는 절단 동작을 중지하고 제2 절단기(7)가 반무한 모드로 빌렛 시그먼트를 길이 절단하여 압연 트레인(8)에 공급하는 역할을 맡는다.
본 발명의 플랜트의 운전을 고려하면, 위에서 설명한 제2 주조속도(v2)에서 최대 용량으로 작동하는 무한 또는 반무한 운전 모드에서, 압연 트레인(8)에서 압연을 중지하는 경우 본 발명에 따른 비상절차는 다음의 단계들, 즉:
(a) 제2 절단기(7)에 의해 빌렛을 절단, 바람직하게는 스크래핑하는 단계;
(b) 연속 주조기(1)의 주조속도를 제2 주조속도(v2)에서 비상속도(v'), 예를 들어 제1 주조속도(v1)보다 낮은 3.5 m/분으로 감소시키는 단계;
(c) 바람직하게는 상기 제3 비상속도(v')에 도달뒤 소정 시간(t) 후에 제1 절단기(4)로 빌렛을 절단 바람직하게는 길이 방향으로 절단하는 단계를 포함하며, 여기서 시간(t)은 다음의 관계식에 따라 주어진다:
Figure pct00004
제2 주조속도(v1)는 공장 설계에 따라 최대 단면적의 빌렛을 주조할 수 있고 또한 빌렛의 액체콘의 폐쇄가 작업대(5) 전에 일어나는 최대 주조속도이다.
비상속도(v')는 바람직하게는 공장 설계에 따른 최소 주조속도이다. 예를 들어, 이 비상속도(v')는 안전 위험을 야기하지 않고 연속 주조기가 도달할 수 있는 최소 주조속도이며, 즉, 주조기가 주조성 문제 (예를 들어, 턴디쉬내 액체강의 "냉각" 등)를 야기하는 속도 바로 위의 속도이다.
바람직하게, 제1 주조속도(v1)는 4.1 m/분 내지 5 m/분 범위의 값이고 또한 비상속도(v')는 v1 보다 낮으며, 예를 들어, 3 내지 4 m/분의 범위이다.
단계(a) 동안, 주조속도(v2)로 전진하는 빌렛은 제2 절단기(7)에 의해 스크래핑되어 수집 용기(9)에 언로드될 빌렛 조각들을 생산한다.
점진적으로 단계(b) 동안, 주조속도는 v2에서 비상속도(v')로 감소한다. 바람직하게, 단계(b) 동안 제2 절단기(7)는 수집 용기(9)에 언로드될 빌렛 조각들을 생산할 빌렛을 계속 스크래핑한다.
유리하게는, 광범위한 안전도 마진과 함께, 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7) 사이의 영역에서 제1 절단기(4) 상류 영역으로의 키스 포인트의 철회를 확보하는 상기 비상속도(v')에 도달한 뒤 전술한 시간(t) 후에, 상기 제1 절단기(4)는 빌렛의 길이 절단을 개시하고 제2 절단기(7)는 스크래핑을 중지한다. 이에 따라 수득된 예정된 길이의 빌렛 시그먼트(15)는 적어도 하나의 작업대(5) 상에 측면으로 언로드된다. 공지된 추진 장치 (도면에 도시되지 않음)는 공지 방식으로 이러한 빌렛 시그먼트(15)를 전진축으로부터 작업대(5) 또는 측면 배출 테이블을 향해 측면으로 밀어내기 위해 제공된다.
제1 절단기(4)로 길이 절단함으로써 주조 작업이 압연과 분리되고, 반무한 모드는 운전 모드(제2 절단기(7)로 길이 절단하는)가 아닌 비상 모드로서 수행된다. 제1 절단기(4)는 또한 전술한 바와 같이 무한 및 반무한 모드에서 연속 주조 및 압연 공정의 개시 단계 동안 사용된다.
바람직하게는, 비상속도(v')에 도달한 뒤 전술한 시간(t) 동안, 제2 절단기(7)는 수집 용기(9)에 언로드되는 빌릿 조각을 생성할 빌릿을 계속해서 스크래핑한다.
작업대 또는 배출 테이블(5)의 최대 저장 용량에 도달하면, 제1 절단기(4)는 전진하는 빌렛을 스크래핑할 수 있고, 획득된 빌렛 조각은 수집 용기(14) 또는 다른 적절한 수집 장치로 언로드될 것이다.
단계 a), b) 및 c) 동안, 예를 들어 자갈을 제거하거나 일부 마모된 구성요소를 교환하거나 압연 채널의 구역을 변경함으로써 압연 트레인(8)에 개입할 수 있다.
비상속도(v')로 전진하는 빌렛은 제1 절단기(4)에 의해 단계(c) 동안 절단되고, 이렇게 획득한 빌릿 시그먼트(15)는 작업대(5) 상에서 측면으로 언로드된다. 압연 트레인(8)에 대한 개입이 종료되면, 비상속도(v')에서 제2 속도(v2)로 주조속도가 증가되며 이에 따라 무한 또는 반무한 모드에서 최대 용량으로 이전 작업으로 복귀할 수 있다.
전술한 단락에 설명된 변형예의 대안으로서, 단계(c) 이후, 압연 트레인(8) 이 여전히 운전 상태로 복귀하기 위해 개입이 계속 진행되는 동안 단계(d)가 제공되며, 즉, 비상속도(v')에서 제1 주조속도(v1)로의 제1 주조속도 증가가 이루어져 이에 따라 빌렛 시그먼트가 제1 절단기(4)에 의해 더 빠른 속도로 생산될 수 있으며 또한 작업대(5) 상에 언로드된다. 다음, 압연 트레인(8)에 대한 개입이 종료되면, 제1 주조속도(v1)에서 제2 주조속도(v2)로의 제2 주조속도 증가가 이루어지고 이에 따라 무한 또는 만무한 모드에서 최대 용량으로 이전 작업으로 복귀할 수 있다.

Claims (20)

  1. 봉강 혹은 프로파일의 연속 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트에서의 비상절차로서, 이때의 플랜트는 가공라인(10)을 따라 순차적으로:
    - 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기(1);
    - 제1 절단기(4);
    - 적어도 하나의 작업대(5);
    - 제2 절단기(7);
    - 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인(8)을 포함하고,
    상기 연속 주조기(1)는 결정화기(2)를 포함하고, 적어도 제1 주조속도(v1)와 제1 주조속도(v1)보다 큰 제2 주조속도(v2)로 빌렛을 주조하도록 구성되고;
    제 1 절단기(4)는 가공라인(10)을 따라 미터 단위로 표시되고 또한 다음의 관계식을 만족하는 결정화기(2)로부터의 제1 거리(A)에 배치되고:
    Figure pct00005


    여기서,
    dmin = 공장 설계에 따른 빌렛의 최대 단면적을 고려하여, mm 단위로 표시되는 빌렛의 중심과 빌렛의 외부 표면 사이의 최소 거리,
    k = mm/분0.5 단위로 표시되는 응고계수,
    또한 m/분 단위로 표시되는 제1 주조속도(v1)는 상기 작업대(5) 전에 빌렛의 액체콘이 폐쇄되는 최대 주조속도이고;
    m/분 단위로 표시되는 제2 주조속도(v2)는 공장 설계에 따라 최대 용량일 때의 최대 주조속도이며;
    상기 비상절차는 상기 제2 주조속도(v2)에서 플랜트가 최대 용량의 작업을 수행하기 위한 것으로서, 압연 트레인(8) 내의 압연을 중지시킬 경우 요구되는 비상절차는 다음의 단계들, 즉:
    a) 제2`절단기(7)로 빌렛을 절단하는 단계;
    b) 연속 주조기(1)의 주조속도를 제2 주조속도(v2)에서 제1 주조속도(v1)보다 낮은 제3 주조속도(v')로 감소시키는 단계; 및
    c) 제1 절단기(4)로 빌렛을 절단하는 단계들을 포함하는 것인 비상절차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(c)는 제3 주조속도(v') 도달 뒤 소정 시간(t) 이후에 시작하며, 상기의 시간(t)는 다음의 관계식에 의해 결정되고,
    Figure pct00006

    바람직하게는, 제1 주조속도(v1)와 제2 주조속도(v2) 사이에 다음의 관계가 존재하는 것인 비상절차:
    v1 ≤ 0.7 v2
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 주조속도(v1)는 4.1 내지 5 m/분 범위의 값을 갖고, 제2 주조속도(v2)는 5.1 내지 9 m/분 범위의 값을 가지며, 또한 제3 주조속도(v')는 3 내지 4 m/분 범위의 값을 갖는 것인 비상절차.
  4. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    m/분 단위로 표시되는 상기 제3 주조속도(v')는 공장 설계에 따른 최소 주조속도인 것인 비상절차.
  5. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    응고계수(k)는 27 내지 32 mm/분0.5 범위의 값인 것인 비상절차.
  6. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    빌렛이 단계(c) 중에 절단될 때, 하나 이상의 빌렛 소분(portion) 혹은 시그먼트(15)가 작업대(5) 상에 언로드되고; 바람직하게는 단계(c) 중에 빌렛이 길이 절단되는 것인 비상절차.
  7. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(b) 중에, 바람직하게 및 상기 제3 주조속도(v')에 도달 뒤 소정의 시간(t) 동안, 제2 절단기(7)는 빌렛을 계속 절단하며; 반면에 단계(c) 중에 제2 절단기(7)는 빌렛을 절단하지 않는 것인 비상절차.
  8. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(a) 중에 제2 절단기(7)를 이용한 빌렛 절단은 빌렛을 스크래핑하는 것으로 구성되고, 또한 바람직하게는 단계(c) 중에 제1 절단기(4)를 이용한 빌렛 절단은 빌렛을 길이로 절단하여 빌렛 시그먼트(15)를 생산하고 이는 작업대(5) 상에 언로드되는 것인 비상절차.
  9. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    압연 트레인(8)에 대한 개입이 종료되면 상기 제3 주조속도(v')에서 제2 주조속도(v2)로 주조속도가 증가하며 이에 따라 무한 혹은 반무한 모드로 최대 용량에서의 이전의 작업으로 복귀할 수 있는 것인 비상절차.
  10. 제 9항에 있어서,
    반무한 모드에서, 제2 주조속도(v2)에 도달하면 제1 절단기(4)는 절단 동작을 중지하고 제2 절단기(7)가 빌렛 시그먼트의 길이 절단을 개시하여 압연 트레인(8)에 공급하고; 바람직하게는, 상기 제3 주조속도(v')에서 제2 주조속도(v2)로의 주조속도 증가시에, 제1 절단기(4)가 빌렛 시그먼트를 길이 절단하여 압연 트레인(8)에 공급하는 것인 비상절차.
  11. 제9항에 있어서,
    무한 모드에서, 압연 트레인(8)의 속도와 일치하는 제2 주조속도(v2)에 도달하면, 제1 절단기(4)는 절단 동작을 중지하고; 바람직하게는, 상기 제3 주조속도(v')에서 제2 주조속도(v2)로의 주조속도 증가시에, 제1 절단기(4)가 빌렛 시그먼트를 길이 절단하여 압연 트레인(8)에 공급하는 것인 비상절차.
  12. 봉강 혹은 프로파일의 연속 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트로서, 전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 비상절차를 수행하도록 구성되고, 이때의 플랜트는 가공라인(10)을 따라 순차적으로:
    - 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기(1);
    - 제1 절단기(4);
    - 적어도 하나의 작업대(5);
    - 제2 절단기(7);
    - 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인(8)을 포함하고,
    상기 연속 주조기(1)는 결정화기(2)를 포함하고, 적어도 제1 주조속도(v1)와 제1 주조속도(v1)보다 큰 제2 주조속도(v2)로 빌렛을 주조하도록 구성되고;
    제 1 절단기(4)는 가공라인(10)을 따라 미터 단위로 표시되고 또한 다음의 관계식을 만족하는 결정화기(2)로부터의 제1 거리(A)에 배치되고:
    Figure pct00007


    여기서,
    dmin = 공장 설계에 따른 빌렛의 최대 단면적을 고려하여, mm 단위로 표시되는 빌렛의 중심과 빌렛의 외부 표면 사이의 최소 거리,
    k = mm/분0.5 단위로 표시되는 응고계수,
    또한 m/분 단위로 표시되는 제1 주조속도(v1)는 상기 작업대(5) 전에 빌렛의 액체콘이 폐쇄되는 최대 주조속도이고; 및
    m/분 단위로 표시되는 제2 주조속도(v2)는 공장 설계에 따라 최대 용량일 때의 최대 주조속도인 것인 플랜트.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 거리(A)는 50 m 미만이며, 바람직하게는 25 내지 32 m의 범위에 있는 것인 플랜트.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 가공라인(10)은 주조 곡선을 이루는 곡선 스트레치(11) 및 상기 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7)가 배치되는 직선 스트레치(12)를 포함하는 것인 플랜트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 곡선 스트레치와 직선 스트레치 사이에 교정장치(3)가 구비되는 것인 플랜트.
  16. 제15항에 있어서,
    교정장치(3)와 제1 절단기(4) 사이에 10 내지 20 m 범위의 제2 거리(B)가 제공되는 것인 플랜트.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 절단기(4)와 제2 절단기(7) 사이에 35 내지 40 m 범위의 제3 거리(C)가 제공되는 것인 플랜트.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    작업대(5)와 제2 절단기(7) 사이 혹은 제2 절단기(7)와 압연 트레인(8) 사이에 적어도 하나의 가열로(6)가 배치되고; 바람직하게는 제2 절단기(7)와 압연 트레인(8)의 제1 압연 스탠드 사이의 거리(S)는 15 내지 25 미터의 범위인 것인 플랜트.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정화기(2)와 압연 트레인(8) 사이에 70 내지 95 m 범위의 제4 거리(D)가 제공되는 것인 플랜트.
  20. 봉강 혹은 프로파일의 연속 생산을 위한 연속 주조 및 압연 플랜트로서, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 비상절차를 수행하도록 구성되고, 이때의 플랜트는 가공라인(10)을 따라 순차적으로:
    - 빌렛을 주조하도록 구성된 연속 주조기(1);
    - 제1 절단기(4);
    - 적어도 하나의 작업대(5);
    - 제2 절단기(7);
    - 빌렛을 압연하도록 구성된 압연 트레인(8)을 포함하고,
    상기 연속 주조기(1)는 결정화기(2)를 포함하고;
    상기 제1 절단기(4)는 가공라인(10)을 따라 측정시 결정화기(2)로부터 50 미터 미만, 바람직하게는 25 내지 32 m 범위의 제1 거리(A)에 배치되고;
    또한 제1 절단기(4)와 제2 절단기(7) 사이에 35 내지 40 m 범위의 제2 거리(C)가 제공되는 것인 플랜트.
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