WO2010002103A2

WO2010002103A2 - 열연강대의 스케일 제거방법 및 제거설비

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Publication number: WO2010002103A2
Application number: PCT/KR2009/002642
Authority: WO
Inventors: 진영술; 김태철; 조수현; 정기조; 이영기
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2011-01-04
Also published as: KR20100004806A; JP2011526543A; JP5269989B2; US8806910B2; CN102083562B; WO2010002103A3; CN102083562A; KR101053414B1; US20110097973A1

Abstract

본 발명은 물리적인 수법을 이용하여 탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 방법 및 설비에 관한 것으로서, 탄소강 열연강대의 스케일을 충분히 제거할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 열연강대의 표면조도를 확보할 수 있는 탄소강 열연강대의 스케일 제거방법 및 설비를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다. 본 발명은 탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 방법으로서, 열연강대의 스케일에 균열을 발생시키는 균열발생단계; 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 제거하는 숏 블라스팅단계; 숏 블라스팅에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여하도록 열연강대를 변형하는 강대변형단계; 및 변형된 열연강대를 연마하는 연마단계를 포함하여 구성되는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법 및 제거설비를 그 요지로 한다. 본 발명에 의하면, 종래의 산세 공정의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 수요가의 가공 용도에 따른 표면조도 조정 및 표면 품질 향상, 라인 정지에 따른 제품 불량의 감소 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

열연강대의 스케일 제거방법 및 제거설비

본 발명은 열간압연된 강대(이하,'열연강대'라 칭함)의 스케일을 제거하는 방법 및 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물리적인 수법을 이용하여 탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 열연강대의 스케일 제거방법 및 제거설비에 관한 것이다.

탄소강 열연강대는 고온에서 열간압연함으로써 제조되는데, 이 열연강대의 표면에는 수 미크론에서 십수 미크론의 스케일 층이 생성되어 있다.

상기 열연강대의 스케일을 제거하는 종래기술로는 도 1에 나타난 바와 같이

스케일 브레이커(3)로 스케일에 균열(크랙)을 발생시킨 후 산세조(4) 및 수세조(5)를 포함하는 산세설비에서 주로 염산 또는 황산 등 고온의 강산을 사용하여 화학적으로 스케일을 열연강대에서 제거시키는 방법을 들 수 있다.

도 1에서 미설명부호 1은 페이오프 릴을, 2는 용접기를, 그리고 10은 텐숀 릴을 각각 나타낸다.

그러나, 이러한 강산에 의한 스케일 제거방법은 다수의 산세조와 수세조 사용에 따른 설비 길이의 증가, 산 증기 발생으로 인한 작업 환경 저해, 폐산 처리로 인한 환경 유해성 유발, 산 회수 및 내산성 설비 등으로 인한 부대 설비의 증가, 강종에 따른 스케일 제거성 차이, 라인 정지 시에 산 용액 및 수세 탱크에 체류된 강판의 품질 불량 발생 등 여러 가지 문제점을 가지고 있다.

이러한 산 용액에 의한 화학적 스케일 제거 방법을 대체하기 위하여 금속 숏볼(Shot ball) 혹은 그릿트(Grit), 또는 금속 숏볼 혹은 그릿트를 물과 혼합한 슬러리(Slurry)를 강판 표면에 분사하여 물리적으로 강판 표면의 스케일을 제거하는 시도가 있어 왔으며, 이와 관련되는 기술로는 일본특허공보 제2002-532633호, 제2002-275666호 및 제2002-371314호 등을 들 수 있다.

그러나, 이들 기술들은 대부분 난 산세성 강종인 스텐레스강 또는 전기강판과 같은 특수강에 있어서 산세 효율을 높이기 위한 전처리 공정으로서 산세공정과 병용되고 있으며, 특히, 일반 탄소강에 적용한 사례는 찾아보기 어렵다.

이외에도 고압수 분사를 통한 스케일 제거방법이 일본특허공보 제 2004-74178호에 제시되어 있고, 그리고 얼음입자를 분사하는 방법이 미국특허 제6328631호 등에 제시되어 있으나, 이들 방법은 스케일 제거 성능과 실용화 여부가 불분명하다.

또한, 상기 물리적 스케일 제거공정과 압연 혹은 도금 공정을 연속적으로 연결한 설비 및 처리방법에 관한 기술들이 일본공개특허 제2003-064461호 및 미국특허제 6088895호등에 제안되어 있다.

상기 일본공개특허 제2003-064461호의 경우에는 텐숀 레벨러(Tension leveller) 또는 숏 블라스팅 방법을 산세의 보조 수단으로 제안하고 있을 뿐, 숏 블라스팅에 대한 구체적인 기술은 언급되어 있지 않다.

상기 미국특허 제608895호에서는 텐숀 레벨링 및 숏 브레스팅 처리 후 2단계의 브러슁 처리를 통해 스케일을 제거하고 표면조도를 일정 범위로 조절하여 후속되는 냉간압연에 의해 표면의 평균조도를 0.3 미크론 이하로 미세하게 조정하는 것으로서, 미려한 표면조도가 요구되는 스텐레스 냉연강판을 대상으로 하고 있다.

그러나, 스텐레스 열연강판의 경우 스텐레스 열연스케일의 치밀하고 제거되기 어려운 스케일 특성으로 인하여 동 특허의 방법만으로 스케일을 제거하는 것은 어려우며, 실질적으로 산세 공정과 병용하여 적용되고 있는 실정이다.

본 발명은 물리적인 수단을 사용하여 탄소강 열연강대의 스케일을 충분히 제거할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 열연강대의 표면조도를 확보할 수 있는 탄소강 열연강대의 스케일 제거방법 및 설비를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 방법으로서,

상기 열연강대의 스케일에 균열(crack)을 발생시키는 균열발생단계;

상기와 같이 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 제거하는 숏 블라스팅단계;

상기 숏 블라스팅에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여하도록 열연강대를 변형하는 강대변형단계; 및

상기와 같이 변형된 열연강대를 연마하여 잔류 스케일을 제거하는 연마단계를 포함하여 구성되는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 설비로서,

상기 열연강대의 스케일에 균열을 발생시키는 균열발생장치;

상기 균열발생장치의 후방에 설치되어 상기와 같이 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 제거하는 숏 블라스팅 장치;

상기 숏 블라스팅 장치의 후방에 설치되어 상기 숏 블라스팅 장치에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여하도록 열연강대를 변형시키는 강대변형장치; 및

상기 강대변형장치의 후방에 설치되어 상기와 같이 스케일과 강대와의 결합력이 약해지고 그리고 강대에 표면조도가 부여된 열연강대를 연마하여 잔류 스케일을 제거하는 연마장치를 포함하여 구성되는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비에 관한 것이다.

본 발명에 있어서 숏 블라스팅에 의한 스케일 제거량은 60%이상이 바람직하고, 보다 바람직한 제거량은 80∼95% 정도 이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 물리적으로 탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거함으로써 종래의 산세 공정의 문제점인 산 증기 발생 방지, 산 회수 및 폐산처리 공정 등의 생략이나 대폭적인 감소, 설비 길이의 단축 및 제조 비용의 절감을 가져올 뿐만 아니라 탄소강 열연강대의 스케일 제거와 함께 수요가의 가공 용도에 따른 표면조도 조정 및 표면 품질 향상, 라인 정지에 따른 제품 불량의 감소 등의 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 연속 산세 공정을 개략적으로 나타내는 개략도

도 2는 본 발명에 부합되는 탄소강 열연강대의 연속 스케일 제거설비의 일례를 개략적으로 나타내는 개략도

도 3은 본 발명에 부합되는 탄소강 열연강대의 연속 스케일 제거설비의 다른 예를 개략적으로 나타내는 개략도

도 4는 본 발명에 부합되는 탄소강 열연강대의 연속 스케일 제거설비의 또 다른 예를 개략적으로 나타내는 개략도

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 열간압연된 탄소강 열연강대에 형성된 스케일을 물리적인 스케일 제거 기술을 활용하여 제거함으로써 산세공정을 대체함과 동시에, 종래의 물리적인 스케일 제거 기술에서는 달성할 수 없었던 탄소강 열연강대의 표면조도를 제어하는 탄소강 열연강대의 스케일 제거기술에 관한 것으로서, 종래기술에 비하여 환경, 경제성 및 표면품질 측면에서 보다 유리한 것이다.

본 발명의 핵심적 기술 개념은 일반 탄소강 열연강대를 대상으로 스케일 브레이킹 장치 등을 사용하여 스케일 층에 균열을 발생시킨 후 숏볼을 스케일 층을 가진 열연강대 표면에 폭 방향으로 균일하게 고속으로 분사하여 대부분의 스케일을 제거한 다음, 적절한 변형을 가하여 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대의 표면조도를 조정한 후, 브러쉬 롤 타입 등의 연마장치를 사용하여 잔류 스케일을 제거하는 것으로서, 본 발명은 종래의 산세 공정을 대체할 수 있음과 동시에 표면조도를 선택적으로 조절할 수 있다.

더욱이 본 발명에서는, 열연강대의 스케일 제거 속도를 증가시키기 위해서 숏 블라스팅 장치 후방에 보조 연마 장치 또는 보조 산세장치를 추가로 설치하여 숏 블라스팅 후 보조 연마 또는 보조 산세를 추가로 행할 수도 있다.

본 발명에 적용되는 열연강대는 저탄소강, 극저 탄소강, 고강도 탄소강, 고탄소강 등 탄소강 열연강대를 포함한다.

상기 고강도탄소강으로는 망간 및 실리콘 등의 합금 원소를 함유하는 고강도 탄소강을 들 수 있다.

본 발명에 적용되는 열연강대인 탄소강 열연강대는 스테인레스 강에 비해 연한 재질을 가지고 있으며 숏 블라스팅에 의한 표면조도 변화가 스테인레스 강에 비해 크게 나타나게 된다.

만약, 본 발명에 적용되는 탄소강 열연강대를 상기의 미국특허 제608895호에서와 같은 2단의 연마브러쉬를 통하여 표면조도 및 잔류스케일을 제거하는 경우에는 강한 연마브러쉬 사용에 의해 표면에 스크레치가 발생하고, 이 스크레치는 후공정에 있어서도 전사되어 나타나며 박힌 형태의 미세 스케일 제거도 효과적으로 이루어지지 않게 된다.

따라서, 미국 특허 제 608895호의 발명의 경우는 본 발명에 적용되는 탄소강 열연강대에는 효과적으로 적용될 수 없고 스테인레스강과 같은 경질의 열연강대에 국한되어 사용되어질 수 밖에 없다.

이와 같이, 본 발명은 탄소강 열연강대의 재질 및 스케일 특성 등을 고려하여 탄소강 열연강대의 스케일 제거에 적합한 방법 및 설비를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 열연강대의 스케일을 제거하기 위해서는 균열발생장치를 사용하여 열연강대의 스케일에 균열을 발생시키는 균열발생공정이 필요하다.

상기 균열발생장치로 사용될 수 있는 것은 물리적으로 열연강대의 스케일에 균열을 발생시키는 것이라면, 특별히 한정되는 것은 아니다.

바람직하게는 상기 균열발생장치로서 통상적인 스케일 브레이커 등을 사용할 수 있다.

상기 스케일 브레이커는 열연강대를 연신 및 벤딩하여 스케일에 균열을 발생시키는 장치이다.

상기 스케일 브레이커를 사용하는 경우에는 연신율과 벤딩량이 클수록 스케일 층의 크랙 발생 효과는 증가하나 과도한 연신율은 열연강대의 재질을 손상시킬 수 있으므로 연신율은 0.5∼3.0%, 벤딩량은 10∼50 mm 범위가 바람직하다.

연신율 0.5% 미만 및 벤딩량 10mm 미만에서는 균열 발생 효과가 미흡할 수 있고, 연신율 3% 초과 및 벤딩량 50mm 초과시에는 재질이 경하게 되고 형상 교정이 과도하게 될 우려가 있다.

다음에, 숏 블라스팅 장치를 사용하여 상기와 같이 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 제거한다.

여기서, 스케일 제거량은 후속 공정 등에 의해 적절히 조절될 수도 있지만, 바람직하게는 제거되어야 할 총 스케일량의 60% 이상, 보다 바람직하게는 80∼95%를 제거하는 것이다.

상기 스케일 제거량은 열연강대의 라인 스피드 및 숏 블라스트 챔버 갯수 등에 따라 변화될 수 있다.

이 숏 블라스팅 공정에서는 형상이 평탄한 열연강대 표면에 숏 볼을 폭 방향으로 균일하게 분사하여 스케일을 제거하게 되며, 열연강대의 라인 스피드에 따라 2∼6개의 숏 블라스팅 챔버를 사용할 수 있다.

상기 숏 블라스팅 조건은 특별히 한정되지 않지만, 숏볼은 0.3∼0.8mm 직경의 것을 사용하고, 숏볼의 분사 속도는 60∼78m/sec, 숏볼의 분사량은 800∼1200 kg/min 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

숏 볼의 직경이 0.3mm 미만이 되면 스케일 제거 효율이 떨어지고 0.8mm를 초과하면 표면조도가 너무 크게 되어 후속공정에서 표면조도 조절이 어렵게 될 우려가 있다.

숏 블라스팅 후 강판의 평균 표면조도는 2.0∼5.0㎛(미크론) 범위로 관리하는 것이 스케일 제거 효과 및 표면조도 관리 측면에서 바람직하다.

상기 숏 블라스팅 후, 강대변형장치를 사용하여 열연강대를 적절히 변형시켜 상기 숏 블라스팅에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여한다.

이때, 열연강대의 평균 표면조도는 0.5∼3.0㎛(미크론) 범위에서 선택적으로 조절할 수 있다.

상기 강대변형장치는 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여할 수 있는 것이라면 어느 것이나 사용가능하며, 바람직한 것으로는 스킨패스압연기를 들 수 있다.

예를 들면, 스킨패스압연기를 사용하는 경우, 0.5∼3.0㎛(미크론)의 평균 표면조도를 얻기 위해서는 그 압하율은 0.5~3.0%정도로 하는 것이 바람직하다.

상기 숏 블라스팅 처리 후 강대변형공정전에 보조 연마공정을 추가하거나 또는 보조 산세공정을 추가할 수도 있다.

이 때의 연마는 상기 강대변형공정후에 행하는 연마보다는 약하게 행하며, 산세도 보조적인 것으로 행하는 것이다.

다음에, 상기와 같이 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력이 약화됨과 동시에 상기 열연강대에 표면조도가 부여된 열연강대를 연마하여 잔류 스케일을 제거한다.

상기 강대변형공정에 의해 열연강대는 보다 평활한 표면을 갖게 되며, 따라서, 이 연마공정에서 잔류 스케일 제거 효과를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

이 연마공정에서의 연마에 의해 표면조도를 보다 균일하게 하는 효과도 있다.

상기 연마는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상, 하단 2개의 브러쉬 롤이 2~6 쌍 직렬로 배열된 연마장치를 사용하여 행하는 것이 바람직하고, 상기 브러쉬 롤은 나이론 수지에 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드 등의 연마입자가 함유된 것을 사용하는 것이 바람직하고, 여기에 폴리우레탄, 페놀계의 수지를 혼합하여 접착력 및 연마효과를 증대시킬 수 있다.

상기 브러쉬 롤의 거칠기는 잔류 스케일 제거능 및 요구되는 표면조도에 따라 메쉬 번호 기준으로 #100~#240 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 브러쉬 롤을 사용하여 연마하는 경우에는 브러쉬 롤을 600~1200rpm의 회전속도로 회전시켜 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 연마된 열연강대는 대기에 노출되면 쉽게 녹이 발생할 수 있으므로 필요에 따라 방청유 처리 등을 행하여 녹 발생이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 부합되는 탄소강 열연강대의 스케일 제거설비를 도면을 통해 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 부합되는 탄소강 열연강대의 스케일 제거설비의 일례가 나타나 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 열연강대의 스케일 제거설비(100)는 탄소강 열연강대(11)의 스케일을 연속적으로 제거하는 설비로서,

상기 열연강대(11)의 스케일에 균열을 발생시키는 균열발생장치(110);

상기 균열발생장치(110)의 후방에 설치되어 상기와 같이 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 열연강대(11)로부터 제거하는 숏 블라스팅 장치(120);

상기 숏 블라스팅 장치(120)의 후방에 설치되어 숏 블라스팅 장치에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대(11)에 표면조도를 부여하도록 열연강대(11)를 변형시키는 강대변형장치(130); 및

상기 강대변형장치(13)의 후방에 설치되어 상기와 같이 스케일과 강대와의 결합력이 약해지고 그리고 강대에 표면조도가 부여된 열연강대(11)를 연마하여 잔류 스케일을 제거하는 연마장치(140)를 포함한다.

도 2에서, 균열발생장치(110)는 일정 장력 하에서 벤딩(Bending)을 부여할 수 있는 통상적인 스케일 브레이커로서, 장력 및 연신을 부여할 수 있는 텐숀 브라이들 롤(Tension bridle roll)(111), 안티 캠버 롤(Anti-camber roll)(112), 레벨러 롤(Leveller roll)(113) 및 벤딩 롤(Bending roll)(114) 등으로 구성되며, 안티 캠버 롤(112)과 레벨러 롤(113)은 열연강대의 형상을 평탄하게 교정해 준다.

상기 숏 블라스팅 장치(120)는 형상이 평탄한 열연강대 표면에 숏 볼을 폭 방향으로 균일하게 분사하도록 구성되는 것으로서, 그 내부에서 숏 블라스팅이 행해지는 숏 블라스팅 챔버(121)를 포함하며, 열연강대의 라인 스피드에 따라 2~6 개의 숏 블라스팅 챔버(121)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 2에는 숏 블라스팅 챔버(121)가 2개인 예가 제시되어 있다.

숏볼은 특별히 한정되는 것은 아니며, 0.3~0.8mm 직경의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

강대변형장치(130)는 상기 숏 블라스팅 장치(120)의 후방에 설치되어 숏 블라스팅 장치에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대(11)에 표면조도를 부여하도록 열연강대(11)에 변형을 가할 수 있는 것이라면, 어느 것이나 사용가능하다.

그 예로서, 그 표면에 요철이 부여된 상,하 한 쌍의 롤(131)을 포함하는 압연기를 들 수 있으며, 바람직한 것으로는 도 2에 나타난 바와 같이 스킨 패스 압연기를 들 수 있다.

열연강대와 접촉되는 강대변형장치(130)(롤)의 표면의 요철은 강대변형에 의해 열연강대에 0.5∼3.0㎛(미크론)의 평균 표면조도를 부여하도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 연마장치(140)는 회전가능한 다수개의 브러쉬 롤(141)를 구비하고 있으며, 이들 브러쉬 롤(141)은 2개가 서로 상,하로 마주보고 쌍을 이루고 있으며, 이 브러쉬 롤(141)의 쌍은 2~6개이고, 직렬로 배열되어 있다.

도 2에는 4쌍의 브러쉬 롤(141)를 갖는 연마장치(140)가 개시되어 있다.

상기 브러쉬 롤(141)의 재질은 나이론 수지에 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드 등의 연마입자가 함유된 것이 바람직하며, 여기에 폴리우레탄, 페놀계의 수지를 혼합하여 접착력 및 연마효과를 증대시킬 수 있다.

상기 브러쉬 롤(141)의 거칠기는 잔류 스케일 제거능 및 요구되는 표면조도 등에 따라 적절히 선정되지만, 메쉬 번호 기준으로 #100~#240 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 브러쉬 롤(141)은 열연강대(11)의 진행 방향과 역방향 혹은 순방향으로 고속 회전이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 브러쉬 롤(141)이 열연강대(11)의 진행 방향과 역방향으로 회전하는 경우에는 스케일 제거 효과가 우수하며, 순방향으로 회전의 경우에는 표면조도의 균일성 조절 효과를 얻을 수 있다.

도 2에서, 미설명부호 1은 페이오프 릴을, 2는 용접기를, 그리고 10은 텐숀 릴을 각각 나타낸다.

도 3 및 도 4에는 본 발명에 부합되는 탄소강 열연강대의 스케일 제거설비의 다른 례가 각각 나타나 있다.

도 3에 나타난 열연강대의 스케일 제거설비(200)는 숏 블라스팅 장치(120)와 강대변형장치(130)사이에 보조 연마장치(250)를 추가로 설치한 것이다.

상기 보조 연마장치(250)의 연마능력은 상기 연마장치(140)의 것 보다는 작아도 된다.

또한, 도 4에 나타난 열연강대의 스케일 제거설비(300)는 숏 블라스팅 장치(120)와 강대변형장치(130)사이에 보조 산세장치(350)를 추가로 설치한 것이다.

상기 보조 산세장치(350)은 산세조(351) 및 수세조(352)를 포함하며, 상기 산세조(351)은 1개 또는 3개이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 보조 연마장치(250) 또는 보조 산세장치(350)를 설치하는 경우에는 숏 블라스팅 처리 후 잔류 스케일의 제거능이 강화됨으로써 열연강대의 라인 스피드 증가가 가능하게 하고. 또한 후속 연마공정에서 그 부하를 줄일 수 있다.

도 2의 열연강대 스케일의 제거설비를 사용하여 스케일을 제거하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 열연강대의 스케일 제거 공정은 연속적으로 이루어지며, 먼저 코일 형태의 열연강대(11)가 페이오프 릴(1)에서 풀리면서 용접기(2)에 의해 앞선 열연강대(11)에 접합되어 연속적으로 주행하게 된다.

열연강대(11)간을 용접하는 동안 열연강대(11)는 정지하게 되며, 용접기(2)와 균열발생장치(110)사이에 루퍼(Looper)(도시되어 있지 않음) 등을 설치하면 후속 공정에서 강대가 연속적으로 주행하게 된다.

균열발생장치(110)에서 장력을 부여하면서 벤딩 롤(Bending roll)에 의한 굴곡 가공을 하게 되면 열연강대의 표면에 형성된 스케일 층에 다수의 균열(Crack)이 발생하게 되며, 연신율 및 굴곡 가공량이 많을수록 크랙 발생량이 증가하게 된다.

그러나, 과도한 연신율은 열연강대의 재질을 손상할 수 있으므로 연신율은 0.5~3.0%, 벤딩 롤에 의한 벤딩 량은 10~50mm 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 연신율 0.5% 미만 및 벤딩량 10mm 미만인 경우에는 크랙 발생 효과가 미흡할 수 있고, 연신율 3%초과 및 벤딩량 50mm 초과의 경우에는 재질이 경하게 되고 형상 교정이 과도하게 될 우려가 있다.

스케일 층에 다수의 크랙이 형성되면 후속되는 숏 블라스팅 장치(120)에 의한 스케일 제거가 용이하게 되어 80~95%의 스케일을 제거할 수 있으며, 숏볼 크기 등 숏 블라스팅 조건을 적정화하여 열연강대의 표면조도를 일정 범위로 조절할 수 있다.

숏 블라스팅의 바람직한 조건은 숏볼은 0.3~0.8mm 직경의 것을 사용하고, 숏볼의 분사 속도는 60~78m/sec, 숏볼의 분사량은 800~1200 kg/min 범위로 하는 것이다.

그리고, 열연강대의 라인 스피드나 사용되는 숏 블라스트 챔버 갯수 및 숏블라스팅 조건에 따라 열연강대의 표층부 스케일을 60%이상, 바람직하게는 80~95% 정도 제거하게 된다.

숏 볼의 직경이 0.3mm미만인 경우에는 스케일 제거 효율이 떨어지고 0.8mm를 초과하는 경우에는 표면조도가 너무 크게 되어 표면조도 조절이 어렵게 되며, 후속되는 템퍼 밀 공정에서 과도한 압하율이 필요하게 된다.

숏 블라스팅 후 강판의 평균 표면조도는 2.0~5.0 미크론 범위로 관리하는 것이 스케일 제거 효과 및 표면조도 관리 측면에서 적정하다.

이어서, 강대변형장치(130)를 사용하여 열연강대를 적절히 변형시켜 상기 숏 블라스팅에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대(11)에 표면조도를 부여한다.

상기와 같이 강대변형장치(130)를 사용하여 열연강대를 변형하면, 열연강대의 표면조도를 미세하고 균일하게 조절할 수 있음과 동시에 후속되는 연마장치(140)에 의한 연마공정에서 표면에 잔류하는 스케일을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이때, 열연강대(11)의 평균 표면조도는 0.5∼3.0㎛(미크론) 범위에서 선택적으로 조절할 수 있다.

도 2에서와 같이, 강대변형장치(130)로 스킨패스압연기를 사용하는 경우, 0.5∼3.0㎛(미크론)의 평균 표면조도를 얻기 위해서는 그 압하율은 0.5~3.0%정도로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 연마장치(140)를 사용하여 상기와 같이 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력이 약화됨과 동시에 표면조도가 부여된 열연강대를 연마한다.

이 때, 연마장치(140)의 브러쉬 롤(141)의 회전속도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 브러쉬 롤(141)을 600~1200rpm 범위의 회전속도로 회전시키면서 연마하는 것이 바람직하다.

그리고, 스케일 제거 효과를 높이기 위해서는 브러쉬 롤(141)을 열연강대(11)의 진행 방향과 역방향으로 회전시키고, 표면조도의 균일성 조절 효과를 높이기 위해서는 브러쉬 롤(141)을 열연강대(11)의 진행 방향과 순방향 회전시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 브러시 롤의 거칠기는 메쉬 번호(Mesh number: 평방 인치당 입방수)로 구분하며, 미세한 표면조도를 얻기 위해서는 부드러운 브러쉬를 사용하는 것이 유리하나 너무 부드러운 브러쉬 롤을 사용하는 경우 잔류 스케일의 제거 성능이 떨어지므로 적절한 거칠기의 브러쉬 롤을 선정하는 것이 필요하며, 메쉬 번호 기준으로 #100~#240 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

스케일이 제거된 열연강판의 표면조도는 수요가의 가공 특성이나 냉연, 도금 등의 후속 공정에 따라 요구 정도가 다양하며, 또한 스케일이 제거된 열연강대는 대기 중에서 쉽게 녹이 발생할 수 있으므로 필요에 따라 방청유 처리를 하게 된다.

한편, 도 3 및 도 4에서와 같이 보조 연마장치(250) 또는 보조 산세장치(350)를 설치하는 경우에는 숏 블라스팅 처리 후 잔류 스케일의 제거능이 강화됨으로써 열연강대의 라인 스피드 증가가 가능하게 하고. 또한 후속 연마공정에서 그 부하를 줄일 수 있다.

이와 같이, 열연강대(11)를 순차적으로 본 발명의 스케일 제거설비의 균열발생장치(110) 및 숏 블라스팅 장치(120)를 통과시키고, 필요에 따라 보조 연마장치(250) 또는 보조 산세장치(350)를 거치게 한 다음, 강대변형장치(130) 및 연마장치(140)를 통과시킴으로써 산 용액을 사용하지 않고 열연강대의 스케일을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 숏 블라스팅, 강대변형 및 브러슁 조건을 적절히 조합함으로써 선택적으로 열연강대의 표면조도를 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

탄소: 0.04중량%, 망간: 0.02중량%, 실리콘: 0.01중량%를 함유한 저탄소 열연강대(두께 2.5mm x 폭 1200mm)를 도 2의 열연강대 스케일 제거설비를 사용하여 라인 스피드 40mpm으로 하기 표1과 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과 종래의 산세 처리한 열연강대와 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 0.8 미크론 수준(산세 강판의 경우 1.2~1.5 미크론 수준)을 얻었으며, 표면의 광택도는 우수하였다.

표 1

구 분	처리 조건
스케일 브레이킹	연신율 1.2%, 벤딩 량 20mm
숏 블라스팅	숏 블라스팅 챔버 2 개, 숏볼 크기 0.3~0.5mmΦ,숏볼 분사 속도 70 m/sec, 숏볼 분사량 1200 kg/min
강대변형	롤 평균조도 0.6 미크론, 압하율 1.5%
연마	브러쉬 롤 4 쌍 (전단 롤 2 쌍 : # 120, 후단 롤 2 쌍 : #180),회전수 1000 rpm

(실시예 2)

탄소: 0.1중량%, 망간: 1.7중량%, 실리콘: 0.5중량%를 함유한 고강도 열연강대(두께 3.0mm x 폭 1200mm)를 도 3의 열연강대 스케일 제거설비를 사용하여 라인 스피드 50mpm으로 하기 표 2와 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과 종래의 산세 처리한 동일한 강종의 열연강대과 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 1.5 미크론 수준을 얻었으며, 표면의 광택도가 우수하고 적 scale에 의한 표면결함이 감소하였다.

표 2

구 분	처리 조건
스케일 브레이킹	연신율 1.5%, 벤딩 량 30mm
숏 블라스팅	숏 블라스팅 챔버 2 개, 숏볼 크기 0.3~0.5mmΦ,숏볼 분사 속도 78 m/sec, 숏볼 분사량 1200 kg/min
1차(보조) 연마	브러쉬 롤 2 쌍 (# 100), 회전수 800 rpm
강대변형	롤 평균조도 1.0 미크론, 압하율 1.0%
2차 연마	브러쉬 롤 4 쌍 (전단 롤 2 쌍 : # 120, 후단 롤 2 쌍 : #180),회전수 1000 rpm

(실시예3)

탄소: 0.04중량%, 망간: 0.02중량%, 실리콘: 0.01중량%를 함유한 저탄소 열연강대(두께 6.0mm x 폭 1000mm)를 도 4의 열연강대 스케일 제거설비를 사용하여 라인 스피드 50mpm으로 하기 표 3과 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과 종래의 산세 처리한 열연강대와 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 2.5 미크론 수준을 얻었으며, 표면 광택도가 우수하였다.

표 3

구 분	처리 조건
스케일 브레이킹	연신율 1.2%, 벤딩 량 30mm
숏 블라스팅	숏 블라스팅 챔버 2 개, 숏볼 크기 0.4~0.7mmΦ,숏볼 분사 속도 70 m/sec, 숏볼 분사량 1200 kg/min
산세 처리	산세조 1개 (길이:15m), 염산농도 15%, 온도 60℃
강대변형	롤 평균조도 1.5 미크론, 압하율 1.0%
연마	브러쉬 롤 2 쌍 (# 100), 회전수 800 rpm

Claims

탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 방법으로서,

상기 열연강대의 스케일에 균열(crack)을 발생시키는 균열발생단계;

상기와 같이 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 제거하는 숏 블라스팅단계;

상기 숏 블라스팅에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여하도록 열연강대를 변형하는 강대변형단계; 및

상기와 같이 변형된 열연강대를 연마하여 잔류 스케일을 제거하는 연마단계를 포함하여 구성되는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제1항에 있어서, 숏 블라스팅단계에서 80~95% 범위의 스케일을 제거하는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 균열발생이 스케일 브레이커에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 열연강대변형이 스킨패스압연기에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제3항에 있어서, 열연강대변형이 스킨패스압연기에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제1항에서 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 열연강대의 연마가, 회전가능한 다수개의 브러쉬 롤을 구비하고 이들 브러쉬 롤은 2개가 서로 상,하로 마주보고 쌍을 이루고 있으며, 이 브러쉬 롤의 쌍이 직렬로 배열되어 있는 연마장치에 의하여, 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제5항에 있어서, 열연강대의 연마가, 회전가능한 다수개의 브러쉬 롤을 구비하고 이들 브러쉬 롤은 2개가 서로 상,하로 마주보고 쌍을 이루고 있으며, 이 브러쉬 롤의 쌍이 직렬로 배열되어 있는 연마장치에 의하여, 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제1항에서 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 열연강대는 저탄소강, 극저탄소강, 망간 및 실리콘 등 합금 원소를 함유하는 고강도 탄소강 및 고탄소강으로 이루어진 탄소강 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제7항에 있어서, 균열발생단계에서 스케일 브레이커의 연신율과 벤딩량을 각각 0.5~3% 및 10~50mm로 제어하고; 숏 블라스팅 단계에서 숏볼 직경, 숏볼 분사속도 및 숏볼 분사량을 각각 0.3~0.8mm, 60~78 m/sec 및 800~1200 kg/min 범위로 조절하고; 그리고 연마단계에서 브러쉬 롤의 거칠기를 #100~#240 로 하고, 그리고 브러쉬 롤의 회전속도를 600~1200rpm 으로 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제7항 또는 제9항에 있어서, 강대변형단계에서 강대변형단계 후의 열연강대의 평균 표면조도가 0.5~3.0 ㎛(미크론)이 되도록 변형량을 부여하는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 열연강대는 저탄소강, 극저탄소강, 망간 및 실리콘 등 합금 원소를 함유하는 고강도 탄소강 및 고탄소강으로 이루어진 탄소강 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 숏 블라스팅 단계와 강대변형단계사이에 보조 연마공정 또는 보조 산세공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
제9항에서 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 숏 블라스팅 단계와 강대변형단계사이에 보조 연마공정 또는 보조 산세공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거방법.
탄소강 열연강대의 스케일을 연속적으로 제거하는 설비로서,

상기 열연강대의 스케일에 균열을 발생시키는 균열발생장치;

상기 균열발생장치의 후방에 설치되어 상기와 같이 균열이 발생된 스케일을 숏 블라스팅하여 스케일을 제거하는 숏 블라스팅 장치;

상기 숏 블라스팅 장치의 후방에 설치되어 상기 숏 블라스팅 장치에 의해 제거되지 않은 잔류 스케일과 열연강대와의 결합력을 약화시킴과 동시에 상기 열연강대에 표면조도를 부여하도록 열연강대를 변형시키는 강대변형장치; 및

상기 강대변형장치의 후방에 설치되어 상기와 같이 스케일과 강대와의 결합력이 약해지고 그리고 강대에 표면조도가 부여된 열연강대를 연마하여 잔류 스케일을 제거하는 연마장치를 포함하여 구성되는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비.
제14항에 있어서, 상기 균열발생장치가 스케일 브레이커인 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 강대변형장치가 스킨패스압연기인 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비.
제14항에서 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연마장치가, 회전가능한 다수개의 브러쉬 롤을 구비하고 이들 브러쉬 롤은 2개가 서로 상,하로 마주보고 쌍을 이루고 있으며, 이 브러쉬 롤의 쌍이 직렬로 배열되어 있는 연마장치인 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비.
제17항에 있어서, 브러쉬 롤의 쌍이 2∼6개인 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비.
제14항에서 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 숏 블라스팅장치와 강대변형장치사이에 보조 연마장치 또는 보조 산세장치가 추가되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소강 열연강대 스케일의 제거설비.