KR950009907B1

KR950009907B1 - 강 스라브의 열간압연 방법

Info

Publication number: KR950009907B1
Application number: KR1019930023748A
Authority: KR
Inventors: 천명식
Original assignee: 포항종합제철주식회사; 조말수; 재단법인산업과학기술연구소; 백덕현
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1995-09-01
Also published as: KR950013599A

Abstract

내용 없음.

Description

강 스라브의 열간압연 방법

제1도는 통상적인 스라브의 열간압연 공정을 나타내는 개략도.

제2도는 통상의 방법과 본 발명에서 고려한 방법을 비교하기 위한 모델 압연 실험방법의 개략도.

제3도는 통상의 방법과 본 발명에서 고려한 누적패스 효과를 비교하기 위하여 나타낸 결과도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캘리버형 에저롤 2 : 플랫형 에저롤

3 : R₁수평롤 6 : R₄수평롤

7 : 모델 스라브 9 : 도그본

본 발명은 열간압연시 목표 판폭으로 압연하기 위한 강스라브의 열간 압력 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 폭압연시 누적 압연패스에 따른 폭퍼짐량을 고려하여 에저롤 개도(edger roll gap)를 설정함으로써 고정도의 판폭을 얻을 수 있는 강스라브의 열간압연방법에 관한 것이다.

통상, 열간 조압연 공정에서는 제1도에 나타난 바와같이 폭압하량 증대를 위해서 첫스탠드 전면의 에저는 캘리버형의 수직 롤(caliber edger)(1)이, 그리고 나머지 스탠드 전면에는 플랫형의 수직 롤(flat edger)(2)이 설치되어 판폭을 압연하게 되고, R₁-R₄수평롤(3-6)에 의해서는 두께를 압연하여 목표로하는 치수를 얻는다.

그러나, 에저롤에 의해 목표로 하는 판폭을 제조하여도 그 다음공정인 수평 롤에 의해 다시 폭퍼짐되기 때문에 수평롤 출측에서의 고정도를 요하는 판폭으로 제조하기에는 곤란하다.

따라서, 에저롤 개도를 적절히 설정하므로써 정확한 폭표 판폭을 얻을 수 있는 열간압연 방법이 제안되었는데, 그 방법을 설명하면 다음과 같다.

폭변경량(ΔW_C) 즉, 스라브 폭(W_O)에서 코일폭(W_F)으로 변경해야할 폭 감소량은

ΔW_{C =}(W_O) - (W_F)…………………………………………………(1)

으로 정의되며, 스라브 두께(slab thickness)에서 바 두께(bar thickness)까지 압연하였을때의 전체 폭퍼짐량(ΔW_C)은

ΔW_H= ΣΔW_Hi……………………………………………………(2)

ΔW_Hi= f(H_O,W_O,W_F,ΔW_E,n,C_W)…………………………………(3)

으로 표현된다. 여기서 ΔW_Hi는 도그본압연을 무시한 두께압연만을 실시하였을 경우의 폭퍼짐량, H_O, W_O는 압축두께, 폭, ΔW_E는 폭압하량, n는 패스 수, C_W는 탄소량을 각각 나타낸다. 상기 식(1) 및 (2)에서 구한 값에 에저롤의 부하배분율(Ei)을 적용하여 각 패스의 폭압하량(ΔW_Ei)을 계산하게 된다.

ΔW = (ΔW_C+ΔW) Ei……………………………………………(4)

상기 (4)식에서 각 패스의 폭압하량이 계산되면 이때의 폭압연에 의해 발생한 도그본(dog bone)을 수평 압연하였을 경우의 폭퍼짐량(ΔW_Di)과 탄성회복량(δi)을 고려하여 최종 에저롤의 개도를 설정하게 된다.

Si = W_i-1(ΔW_ei+ΔW_Oi+δi)……………………………………(5)

여기서, W_i-1는 폭압연전의 소재폭이다.

이와같은 통상의 에저롤 개도 제어방법은 총폭변경랭을 1회의 폭압연으로 실시하였다고 가정하고, 이때 발생한 폭퍼짐만을 고려한 것으로 매 패스당의 적정 폭압하량에 따른 폭퍼짐량을 고려하지 않으므로, 조압연 공정에서와 같이 보통 6패스 이상의 폭압연을 실시하여 폭을 줄이는 공정에서는 정확한 목표 판독을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 통상의 에저롤 개도 제어방법을 사용하였을 경우, 목표폭과의 차이가 있다는 사실을 확인하기 위하여 제2도와 같이 모델압연 실험을 실시하였다. 본 실험에 사용된 모델 스라브(7)는 20×120×200mm 크기의 프라스티신(CaCo₃+grease) 소재이며 이 프라스트신 소재는 상온에서의 변형 특성이 고온에서의 열간강의 변형특성과 유사하므로 변형거동을 시물레이션하는데 효과적이다. 실험은 동일한 폭압하량을 1회 패스로 압연한 경우[제2a도]와 2회 패스로 나누어 실시한 경우[제2b도]로 구분하였는데 1회, 2회, 패스 모드 폭압연 후 도그본(9) 발생부 만을 수평압연하여 이때의 폭퍼짐되는 양을 측정한 결과, 제3도와 같았다.

제2도에서, 부호 “8”은 에저롤, 부호 “9”는 수평롤, “ΔWe”는 폭압연량, “We”는 에저롤 압연후의 폭, “W_i”은 수령롤 압연후의 폭, “W_O”는 스라브의 폭을 나타낸다.

제3도에 나타난 바와같이, 1회 패스의 경우가 2회 패스의 경우보다 폭퍼짐이 작게 발생하는데 이러한 현상을 패스수를 늘리면 전체 폭압하량은 같아도 폭압연효율이 감소하므로 폭퍼짐되는 양도 증가하기 때문이다.

따라서 열간 조압연 공정은 압연조건에 따라 여러패스의 폭 압연이 실시되는 공정임을 감안해볼때 누적패스 효과를 고려하여 에저롤의 개도를 설정하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

본 발명은 누적패스 효과를 고려하여 주어진 폭압연 패스에 따라 에저롤 개도를 설정함으로써, 정확한 목표 판폭을 얻을 수 있는 강 스라브의 연간압연 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 다단 스탠드의 에저롤에 의해 폭압연을 실시하는 강스라브의 열간 압연 방법에 있어서, 각 에저롤의 부하 배분율에 따라 첫패스의 폭압하량과 패스수를 조절해 가며 최종 스탠드 출측 판폭을 구하고, 최정 스탠드 출측판폭을 목표판폭에 도달될때의 각 패스별 폭압하량을 구한 다음, 각 패스별 폭압하량, 폭압연전의 강 스라브 폭 및 탄성회복량을 이용하여 각 에저롤 개도를 설정한 후 강 스라브를 연간압연하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

우선, 스라브 두께, 폭, 조압연 출측두께, 폭 패스스케줄등이 주어지면 각 패스의 부하배분율비(ηi)을 첫 패스를 기준으로 나머지 패스에 대해서 계산한다.

ηi = Ei/E₁……………………………………………………………(6)

여기서, Ei는 i패스의 부하배분율, E₁은 1패스의 부하배분율을 각각 나타낸다.

첫 패스의 폭압하량(ΔW_Ei)을 임의로 가정하고 나머지 패스에 대해서도 부하 배분율(ηi)에 의해 폭압 하량을 계산한다.

ΔW_Ei= ηi·ΔW_E1………………………………………………(7)

상기 (7)식에서 각 패스의 폭압하량이 계산되면 도그본압연에 의한 폭퍼짐과 두께압연에 의한 폭퍼짐을 계산할 수 있다. 이때의 폭퍼짐 계산은 스탠드 전후면의 폭계에서 검출된 다수의 입, 출측폭으로부터 얻어진 폭퍼짐식을 사용하였다.

폭계에서 검출된 출폭 폭은 도그본압연시의 폭퍼짐량(ΔW_Di)과 두께 압연시의 폭퍼짐량(ΔW_Hi)이 합하여진 값이므로 도그본압연시의 폭퍼짐량을 구하기 위하여 두께 압연시의 폭퍼짐량은 기존의 수식을 사용하였다.

ΔW_Di= A·exp[(ΔW_Ei/W_i)^m· (Wi/W_Ei)ⁿ· (Wi/Hi)^r]………(8)

ΔW_Hi= [(H_i-1/Hi) Ch-1] · W_Ei…………………………………(9)

여기서, H_1-1, Hi는 입, 출측 두께, Ch는 두께압연에 의한 폭퍼짐계수, Wi는 입측 폭, A, m, n, r은 희귀계수로써 롤타입에 따라 결정된다.

상기와 같은 폭퍼짐식을 사용하여 1패스 압연후의 출측 폭(W₁)은 폭압연후의 판폭, 도그본 압연에 의한 폭퍼짐 그리고 두께 압연에 의한 폭퍼짐으로부터 계산된다.

W_E1= W_O- ΔE_WE1………………………………………………(10)

W_i= W_E1+ ΔW_H1+ W_D1………………………………………(11)

나머지 패스에 대해서도 같은 방법으로 출측 폭을 계산해간다.

W_Ei= Wi - ΔW_E1………………………………………………(12)

Wi = W_Ei+ ΔW_H1+W_D1(i=1…n)………………………………(13)

상기 (13)식에서 계산된 n패스(최종 패스) 후의 출측 폭(Wn)은 첫 패스의 폭압하량(ΔW_Ei)을 조절해가며 하기식(14)에서와 같이 목표 폭(Wr)으로 수렴할때까지 반복하여 구해진다.

Wn - Wr ≤ α…………………………………………………(14)

여기서 α(nm)는 수렴을 판정하는 상수로서, 0-10으로 제한하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0-1으로 제한하는 것이다.

상기 (14)식의 조건을 만족하여 결정된 폭압하량은 압연하중, 치입, 좌굴등의 압연 한계조건을 판정하고 한계조건을 벗어나는 경우에는 패스수를 조절하여 같은 순서에 의해 반복계산을 실시한다. 이와같은 방법으로 최종 결정된 각 패스별 폭압하량(ΔW_Ei*)으로부터 각 에저롤 개도를 하기식(15)에 따라 설정한다.

Si = W_1-1- (ΔW_Ei* + δi)…………………………………(15)

다음에, 통상의 방법으로 강스라브를 열간압연하므로써 목표판폭을 갖는 열간압연강판이 제조된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

통상의 개도설정방법과 본 발명의 개도설정방법과의 조압연 출측폭을 비교하기 위하여 실기압연과 시뮬레이션을 실시하였다. 실기압연 및 시뮬레이션을 실시하였는데 이때, 수평압연은 하기표 1과 같은 조건으로, 그리고 폭압연은 하기표 2와 같은 조건으로 실시하였다.

[표 1]

상기 표 1에서 “R”은 제1도의 롤 번호(각 스탠드)를 나타냄.

[표 2]

상기 표 2에 나타난 바와같이, 통상의 방법에 따라 압연하는 경우 [종래예(1-3)] 목표판폭과는 (+)편차를 보이는데, 이는 패스 수의 증가에 따른 누적폭퍼짐의 영향이 무시되었기 때문이다. 즉, 폭표판폭으로 제조하기 위해서는 상기 표 2에 나타낸 통상의 폭압하량 보다 큰 값으로 에저롤의 개도를 설정해야 한다. 한편, 본 발명을 사용하는 경우 [발명예(1-3)]에는 이와같은 영향을 고려하여 폭압하량을 계산한 것으로 폭퍼짐 예측식이 정확히 1mm 이내로 줄일 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 사용한 경우에는 누적 패스의 따른 폭퍼짐의 영향이 고려된 정확한 에저롤 개도 제어 방법으로 통상의 에저를 개도제어방법보다 폭정도 향상측면에서 우수함을 알 수 있다.

[실시예 2]

통상의 개도설정방법과 본 발명의 개도설정방법과의 조압연 출측폭을 비교하기 위하여 프라스티신 모델압열을 실시하였다. 수평 압연조건은 하기 표 3과 같은 조건으로, 그리고 폭 압연조건은 하기표 4와 같은 조건으로 실시하였다.

상기와 같이 압연한 후 압연재의 폭은 0.01mm 스케일의 디지탈 버어니어 캘리퍼스를 이용하여 측정하고, 그 측정결과를 하기 표 4에 타나내었으며, 이때, 측정점은 하나의 시편에 대해 선단 및 후단부를 제외한 정상부만을 3포인트 측정하여 이를 평균한다.

[표 3]

[표 4]

상기 표 4에 나타난 바와같이, 본 발명을 사용하는 경우에는 통상의 방법보다 목표폭과의 편차량을 줄일 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 열간조압연 공정의 폭압연시 패스수에 다른 누적폭퍼짐을 고려한 정확한 에저롤 개도를 설정함으로써 목표판폭으로의 제조가 가능하여 열연강판의 판 폭정도 향상은 물론 실수율을 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

다단 스탠드의 에저롤에 의해 폭압연을 실시하는 강 스라브의 열간압연 방법에 있어서, 하기식(6)에 의해 각 패스의 부하배분율비(ηi)를 구하고 ;

ηi = Ei/E₁………………………………………………………………(6)

(Ei : i 패스의 부하 배분율, E₁: 1패스의 부하배분율)

첫패스의 폭압하량(ΔW_E1)을 임의로 가정하고 하기식(7)에 의해 각 패스의 폭압하량(W_E1)을 구하고 ;

ΔW_E1= ηi·ΔW_E1…………………………………………………(7)

도그본압연시의 폭퍼짐량(ΔW_D1)과 두께압연시의 폭퍼짐량(ΔW_H1)을 하기식(8) 및 (9)에 의해 구하고 ;

ΔW_D1= A·exp[(ΔW_E1/W₁)^m·(Wi/W_E1)ⁿ·(Wi/Hi)|^r]………(8)

ΔW_H1= [(H_1-1/Hi) Ch-1]·W_E1…………………………………(9)

(H_1-1: 압측두께, Hi : 출측두께, Ch : 두께압연에 의한 폭퍼짐계수, Wi : 입측폭, A,m,n,r : 롤타입에 의해 결정되는 회귀계수)

각 패스에 대한 출측폭(Wi)을 하기식(12) 및 (13)에 의해 구하고 ;

W_E1= Wi - ΔW_E1………………………………………………(12)

Wi = W_E1+ ΔW_H1+ W_D1(i=1…n)……………………………(13)

η패스(최종패스)후의 출측폭(Wn)과 목표폭(W_T)과의 차이를 하기식(14)와 같이 구하고 ;

Wn - Wr ≤ α…………………………………………………(14)

상기 α값이 1.0이하가 될때까지 첫 패스의 폭압하량(ΔW_E1)을 변화시키면서 반복하여 n패스후의 출측폭(Wn)을 구하고 ; 상기 α값이 1.0이하가 되는 경우의 각 패스에 대한 폭압하량(ΔW_E1*), 각 패스의 폭압연전의 강스라브폭(W_i-1) 및 탄성회복량(δi)에 의해 하기식(15)에서와 같이 에저롤 개도(Si*)을 설정한 다음,

Si* = W_i-1-(ΔW_E1* + δi)………………………………(15)

통상의 방법으로 강스라브를 열간압연하는 것을 특징으로 하는 강스라브의 열간압연방법.