KR970004960B1 - 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화하기 위한 후강판의 가속냉각방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화하기 위한 후강판의 가속냉각방법

제1도는 가속냉각재의 폭방향 냉각개시온도 측정결과도.

제2도는 가속냉각재의 폭방향 냉각종료온도 측정결과도.

제3도는 마스킹되지 않은 부분과 마스킹된 부분의 수량밀도를 나태내는 그래프.

제4도는 계산된 냉각조건에 의한 폭방향 온도분포와 가속냉각 직후 측정된 폭방향 온도분포를 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명 및 종래방법에 따라 가속냉각한 후에 폭방향 온도 분포를 나타내는 그래프.

본 발명은 선체구조용, 해양구조용, 건축구조용 등에 널리 사용되는 60kg급 이하의 후강판의 제조시 열간 압연후 행하는 가속냉각방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 마스킹제어를 통해 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화할 수 있는 후강판의 가속냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 후강판은 1150-1250℃로 가열된 슬라브(Slab)를 열간압연, 가속냉각등 재품상태로 되기까지 많은 열이동과 커다란 소성변형과정을 거치게된다. 이와 같은 제조 공정상에서의 열이동과 소성가공은 후강판이 제품상태로 되었을때의 재료 물성 뿐만 아니라 형상품질, 즉 판별형에도 큰 영향을 미치게된다. 또한 최근에 후강판의 물성품질이 안정화되면서 강판의 재료물성에 대한 중요성이 감소하는 추세이다. 이에 반하여 수요가가 강재를 사용하는데 있어서 발생되는 판변형에 대한 문제점이 중요시되어 후강판의 품질을 평가하는 기준도 과거 재료 물성 중심에서 형상품질이나 표면품질로 바뀌는 추세에 있고, 이에 대한 수요가의 요구조건도 엄격해지고 있다. 후강판의 판변형은 압연에서 발생된 압연변형과 가열, 압연, 냉각중에 발생된 판내 온도편차가 강판의 전체온도가 상온으로 되면서 유기되는 열간잔류응력에 의한 변형으로 나눌수 있다. 여기에서 압연변형은 열간상태에서 곧바로 교정을 실시하기 때문에 대부분 소멸된다. 따라서, 후강판에 발생되는 변형은 대부분이 판내온도 편차에 의하여 발생되는 변형이며, 더구나 가속냉각재의 경우는 압연과 열간교정 사이에서 강제 수냉이 가해지기 때문에 판내 온도편차가 증가하게 되고 이에 따른 판별형도 가중되게 된다.

가속냉각시 냉각불균일에 의해 발생되는 판변형으로는 웨이브(wave) 변형, 거터(qutter) 변형, 및 들림(curl) 변형을 들 수 있다.

상기한 판변형중 웨이브 변형을 제거하기 위하여 마스킹 장치에 의해 후강판의 에지부과냉을 방지하도록 에지 마스킹(edge masking)하는 방법이 행해지고 있다.

초기에는 마스킹 장치를 고정식으로 설치하는 강판의 폭에 따라 마스킹 구간을 선택하여 사용하였으나, 최근에 이를 가변식으로 개조하여 상, 하 각각 총 28개의 노즐(nozzle)중 12개의 노즐에 마스킹 장치를 상, 하 단독 구동으로 설치하여 사용하고 있다.

그러나, 상기한 에지 마스킹 방법의 경우에는 웨이브변형은 다소 제거된다 하더라도 폭방향으로의 온도편차가 커 불균일한 잔류응력이 존재하게되므로 수요가 절단시 횡변형이 발생되는 문제점이 있게된다.

한편, 후강판의 대량 생산체제에서 점차 엄격해지는 수요가의 형상품질에 대한 요구조건을 만족시키고 동시에 생산과 공정의 최적화를 기하기 위해서는 온라인(on line) 상에서 제품 그대로와 절단시의 변형을 예측하여 최종적으로 제조공정상에서 변형을 최소화할 수 있도록 하는 후강판의 가속냉각방법이 요구되고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화하기 위한 마스킹 조건에 대하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 강판의 중앙부 및 양쪽에지부의 온도에 기초하여 마스킹 수 및 마스킹 폭을 구하고, 이에 근거하여 마스킹한 후 가속냉각하므로써, 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화할 수 있는 후강판의 가속냉각방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 열연강판을 에지 마스킹하에서 냉각하는 후강판의 가속냉각방법에 있어서, 냉각직후 열연강판의 중심부 온도(To)와 양에지로부터 100-300mm부위의 온도(T₁, T₂)를 측정하여 하기 식(1)에 의해 온도편차(△T)를 구하는 단계 :

상기와 같이 구한 온도편차(△T)를 하기 식(2) 및 (3)에 대입하여 마스킹 수(Mn)와 마스킹 폭(Mw)을 구하는 단계 :

(단, 4Mn12 : Mn값의 소숫점 이하의 숫자는 반올림함, Mo : 초기마스킹 수)

(여기서, Mwa : 상부마스킹 폭, i : 마스킹 번호(1-12))

(여기서, Mwu는 하부마스킹 폭)

상기와 같이 구한 마스킹 수(Mu) 및 마스킹 폭(Mw)의 조건으로 열연강판을 에지마스킹한 후 냉각하는 단계를 포함하여 구성되는 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화하기 위한 후강판의 가속냉각방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 후강판 제조기 열연강판을 가속 냉각하는 방법에 관한 것으로써, 주 특징은 통상적인 후강판의 냉각조건하에서 마스킹 조건을 적절히 설정하는데 있다.

즉, 본 발명은 강 슬라브를 1150-1250℃로 가열하여 750-850℃의 열간 마무리 압연 온도 조건으로 열간압연한 후 740-820℃의 냉각개시온도 및 500-600℃의 냉각 종료온도 및 5-10℃/sec의 냉각속도 조건으로 열연강판을 에지 마스킹하에서 가속냉각하는 방법에 바람직하게 적용되는 것이다.

상기와 같이 열연 강판을 가속냉각할시 하기 식(1)-(3)에 의해 마스킹 수(Mn) 및 마스킹 폭(Mw)을 구한 다음, 이 구한 마스킹 수 및 마스킹 폭에 따라 열연강판을 에지마스킹한 후 가속냉각하므로써 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화할 수 있게 되는데, 이에 대하여 셜명하면 다음과 같다.

우선, 냉각직후의 열연강판의 중심부 온도(To)와 양에이지로부터 100-300mm부위의 온도(T₁, T₂) 측정하여 하기 식(1)에 의해 온도편차 (△T)를 구한다.

다음에, 상기와 같이 구한 온도편차(△T)를 하기 식(2)에 대입하여 마스킹 수(Mn)를 구하고, 또한 하기 식(3)에 의해 마스킹 폭(Mw)을 구한다.

(단, 4Mn12 : Mn값의 소숫점 이하의 숫자는 반올림함, Mo : 초기마스킹 수)

(여기서, Mwa : 상부마스킹 폭, i : 마스킹 번호(1-12))

(여기서, Mwu : 하부마스킹 폭)

상기와 같이 구한 마스킹 수(Mu) 및 마스킹 폭(Mw)의 조건으로 열연강판을 에지마스킹한 후 가속냉각하게 된다.

열연강판의 에지마스킹시 상기 식(2)에 의해서 구한 마스킹 수(Mu)수보다 적게 마스킹한 경우에는 에지부가 과냉되어 온도편차가 커지게되어 판변형의 우려가 있게 되고, 그 수보다 많게되면 에지부의 냉각이 적어 온도편차에 의한 판변형 및 판의 재질 편차가 커지게 된다. 또한, 열연강판의 에지마스킹시 상기 식(3)에 의해 구한 마스킹 폭(Mw)보다 좁게 마스킹한 경우에는 마스킹 효과가 없고, 그 폭보다 넓게 마스킹 한 경우에는 폭방향으로의 재질편차 및 온도편차가 커지게 된다.

또한, 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 후강판의 두께 및 폭은 각각 15.0-80.0mm 및 1200-4500mm이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

하기 표 1과 같은 두께 및 폭을 갖는 열연강판을 하기 표 1과 같은 마스킹 조건으로 마스킹한 다음 하기 표 1과 같은 조건으로 가속 냉각한 다음, 냉각재(1)에 대하여 강판의 폭방향 냉각개시온도 및 냉각종료온도를 6회에 걸쳐 측정하고, 폭방향 냉각개시온도는 제1도에, 냉각종료온도는 제2도에 나타내었다.

또한, 하기 표 1의 냉각제(1)를 하기 표 1의 냉각조건으로 가속냉각시 수량밀도를 측정하고, 그 결과를 제3도에 나타내었다. 한편, 하기 표 1의 냉각재(2)에 대해서는 계산된 냉각조건과 실제냉각에 대한 냉각직후의 폭방향 온도분포를 조사하고, 그 결과 제4도에 나타내었다.

*상시 냉각재에 있어 마스킹 수는 상, 하부 10개이었으며, 마스킹 폭은 다음과 같다.

상부마스킹 폭(mm) : #1 : 400, #2 : 370, #3 : 340, #4 : 310,

#5 : 280, #6 : 260, #7 : 240, #8 : 220,

#9 : 200, #10 : 220

하부마스킹 폭(mm) : #1 : 400, #2 : 380, #3 : 360, #4 : 340

#5 : 320, #6 : 300, #7 : 280, #8 : 260

#9 : 240, #10 : 220

제1도에 나타난 바와 같이, 냉각전의 열연강판은 폭방향온도 편차가 거의 없이 균일한 온도분포를 나타내고 있는 반면에, 제2도에 나타난 바와 같이, 냉각후의 열연강판은 폭방향 온도편차가 크고, 또한, 온도편차정도는 냉각종료온도가 낮을수록 크다는 것을 알수 있다.

또한 제3도에 나타난 바와 같이, 수량밀도는 열연강판의 중심에서 에지부로 갈수록 미세하게 증가하다가 마스킹 장치가 설치되어 있는 노즐에 강판이 위치될 때 크게 감소하고 그 영역을 벗어날 경우는 크게 증가됨을 알 수 있다. 또한, 제4도에 나타난 바와 같이, 계산에 의해 구해진 냉각후의 폭방향으로의 온도분포와 냉각직후의 실제 폭방향으로의 온도분포는 서로 차이가 있음을 알 수 있다.

본 실험결과를 종합해보면, 냉각개시전의 폭방향으로의 강판온도가 균일하더라도 냉각후의 폭방향으로의 온도편차를 가지게되고, 또한, 이론적인 냉각후의 강판폭방향으로의 온도분포와 실제측정된 폭방향으로의 온도분포는 차이가 있음을 알 수 있는데, 이러한 폭방향으로의 온도편차를 본 발명에서는 마스킹방법을 개선하므로써 최소화시킬 수 있었다.

실시예 2

하기 표 2와 같은 두께 및 폭을 갖는 열연강판을 하기 표 2와 같은 냉각조건 및 마스킹조건으로 가속 냉각한 후, 강판의 폭방향으로의 온도분포를 조사하고, 그 결과를 제5도에 나타내었다.

비교냉각재(1)의 경우에는 제5도(a)에, 비교냉각제(2)의 경우에는 제5도(b)에 나타내었다.

한편, 하기 표 2와 같은 조건으로 가속냉각한후, 양쪽에지부(200mm부위)의 온도분포(T, T) 및 중앙부(To)의 온도를 측정하고, 이값에 의해 온도편차(△T)를 구하였더니 그 결과는 하기 표 3과 같았다.

상기와 같이 구한 온도편차(△T)를 본 발명의 식(2)에 대입하여 마스킹 수(Mn)를 구하고, 또한 본 발명의 식(3)에 의해 마스킹 폭을 구하였더니, 그 결과는 하기 표 4와 같았다.

상기와 같이 구한 마스킹 수(Mn) 및 마스킹 폭(Mw)으로 마스킹한후 하기 표 2와 같은 냉각조건으로 가속냉각한 다음, 강판의 폭방향으로의 온도분포를 조사하고, 그 결과를 제5도에 나타내었다.

하기 표 4에서 발명냉각재(1)은 하기 표 2의 비교냉각재(1)에 기초하여, 그리고 발명냉각재(2)는 비교냉각재(2)에 기초하여 구해진 마스킹조건으로 마스킹한 후 가속냉각한 것이다.

그리고, 발명냉각재(1)의 경우에는 제5도(a)에, 발명냉각재(2)의 경우에는 제5 (b)에 나타내었다.

제5도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어나는 마스킹 조건으로 마스킹한 후 가속냉각하는 경우에 비하여, 본 발명에 따라 마스킹한 후 가속냉각하는 경우가 폭방향으로의 온도편차가 적음을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 강 슬라브를 1150-1250℃로 가열하여 750-850℃의 열간 마무리 압연온도 조건으로 열간압연한후 740-820℃의 냉각개시온도 및 500-600℃의 냉각 종료온도 및 5-10℃/sec의 냉각속도조건으로 열연강판을 에지마스킹하에서 냉각하는 후강판의 가속냉각방법에 있어서, 냉각직후 열연강판의 중심부 온도(To)와 양 에지로부터 100-300mm 부위의 온도(T₁, T₂)를 측정하여 하기 식(1)에 의해 온도편차(△T)를 구하는 단계:

   상기와 같이 구한 온도편차(△T)를 하기 식(2) 및 (3)에 대입하여 마스킹 수(Mn)와 마스킹 폭(Mw)을 구하는 단계 :

   (단, 4<Mn<12 ; Mn값의 소숫점 이하의 숫자는 반올림함, Mo : 초기마스킹 수)

   (여기서, Mwa : 상부마스킹 폭, i : 마스킹 번호(1-12))

   (여기서, Mwu는 하부마스킹 폭)

   상기와 같이 구한 마스킹 수(Mn) 및 마스킹 폭(Mw)의 조건으로 열연강판을 에지마스킹한 후 냉각하는 단계를 포함하여 구성되는 강판의 폭방향으로의 온도편차를 최소화하기 위한 후강판의 가속냉각방법.