WO2019098566A1 - 강판 제조 설비 - Google Patents

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WO2019098566A1
WO2019098566A1 PCT/KR2018/012905 KR2018012905W WO2019098566A1 WO 2019098566 A1 WO2019098566 A1 WO 2019098566A1 KR 2018012905 W KR2018012905 W KR 2018012905W WO 2019098566 A1 WO2019098566 A1 WO 2019098566A1
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cooling
calibrating
cooling fluid
manufacturing facility
steel plate
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정영진
유승호
엄경근
김용우
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 강판 제조 설비에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비는 이송되는 소재를 가압하는 압연장치;와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 압연장치에 후행되게 배치되어 상기 소재의 형상을 교정하는 교정장치;와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 교정장치에 후행되게 배치되는 담금질장치; 및 상기 교정장치의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치에 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각장치;를 포함할 수 있다.

Description

강판 제조 설비
본 발명은 강판 제조 설비에 관한 것이다.
도 1에서 보이듯, 통상의 연속주조공정에서 가열로를 거친 고온의 소재(1)는 조압연기, 중간압연기, 사상압연기 등으로 구성되는 압연장치(11)를 통과하면서 일정 두께를 가지게 된다.
이렇게 압연된 소재(1)는 열간 교정장치(12)를 통해 1차로 형상교정이 된 다음, 결정립 미세화나 변태조직의 제어를 위하여 열처리로(13) 및 담금질장치(14)를 거치고, 이후 냉간 교정장치(15)를 거치게 된다.
열간 교정장치(12) 및 냉간 교정장치(15)는 소재의 평탄도가 불량하거나, 소재의 형상불량이 발생한 경우 이를 교정하기 위하여 사용되는 장치로서, 소재를 가압하는 다수의 롤로 이루어질 수 있다.
그런데 소재(1)는 열간 교정장치(12) 및 냉간 교정장치(15)를 거치면서 온도변화를 받고, 반복된 굽힘에 의한 인장과 압축을 교대로 받기 때문에 도 2 및 도 3에서 보이듯 소재(1)의 변형부(1a)가 발생한다.
이러한 변형부(1a)는 도 2에서 보이듯 만곡된 형태이거나 도 3에서 보이듯 물결 형태일 수 있는데 이러한 형상불량은 소재(1)의 잔류응력이 소재 두께방향으로 불균일하게 존재함으로써 발생하게 된다.
이렇게 형상불량이 발생한 소재(1)는 열간 교정장치 또는 냉간 교정장치의 롤에 의해 가압되면서 평탄도가 개선되는데 소재(1)의 두께가 3mm이하인 박판 특히, 고강도의 박판인 경우에는 물성으로 인해 압하량을 크게 할 수 없기 때문에 소재(1)의 형상불량을 개선하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 강판의 만곡 등 형상불량을 방지하고, 최종 제품의 품질을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 강판 제조 공정의 효율성을 향상시키고, 제조비용을 절감하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비는 이송되는 소재를 가압하는 압연장치;와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 압연장치에 후행되게 배치되어 상기 소재의 형상을 교정하는 교정장치;와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 교정장치에 후행되게 배치되는 담금질장치; 및 상기 교정장치의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치에 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각장치;를 포함할 수 있다.
한편, 또 다른 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비는 소재의 이송경로에 구비되어 상기 소재를 가압하는 교정롤을 구비하는 교정장치; 및 상기 교정장치의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치에 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각장치;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각장치는, 상기 소재의 온도가 변태온도범위에 있도록 상기 소재에 냉각유체를 공급할 수 있다.
그리고, 상기 교정장치는, 상기 소재의 이송경로 상에 적어도 하나 구비되어 상기 소재를 가압하는 교정롤;을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 냉각장치는, 상기 소재의 온도가 변태온도범위에 있도록 상기 소재에 냉각유체를 공급하되, 상기 교정롤 사이사이와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 교정롤에 후행되게 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각노즐유닛; 및 상기 소재의 이송방향으로 상기 냉각노즐유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 잔존하는 냉각유체를 제거하는 유체제거유닛;을 포함할 수 있다.
그리고 바람직하게, 상기 냉각장치는, 상기 소재의 이송경로 상에 적어도 하나 구비되어, 상기 소재에 잔존하는 냉각유체를 제거하는 블로잉유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게 상기 소재는, 두께가 0.6mm 이상 1mm이하일 수 있다.
그리고 바람직하게, 상기 냉각노즐유닛은, 상기 교정롤 사이사이에 구비되고, 상기 소재의 상면 및 하면에 대면하게 구비되는 냉각노즐; 및 상기 소재의 이송방향으로 상기 교정롤에 후행되게 구비되어 상기 소재의 폭방향으로 냉각유체를 분사하는 슬릿노즐;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 물성 및 품질이 우수한 강판 또는 최종 제품을 얻을 수 있다.
또한, 제조공정이 간소화되고, 제조원가가 절감되는 효과가 있다.
도 1은 통상의 강판 제조 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 통상의 변형된 강판을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 통상의 변형된 강판을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비의 교정장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비의 교정장치를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
먼저, 도 4에서 보이듯, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판 제조 설비(100)는 이송되는 소재(1)를 가압하는 압연장치(110)와, 상기 소재(1)의 이송방향으로 상기 압연장치(110)에 후행되게 배치되어 상기 소재의 형상을 교정하는 교정장치(120)와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 교정장치(120)에 후행되게 배치되는 담금질장치(130)를 포함한다.
압연장치(110)는 조압연기, 중간압연기 및 사상압연기 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 소재(1)는 적어도 한 쌍의 압연롤(111) 사이를 통과하면서 상기 압연롤(111)에 의해 가압되어 일정 두께를 갖도록 제조될 수 있다.
이때, 상기 압연롤(111)은 적정 압하량에 따라 소재(1)를 가압하도록 구성되는데 압하량(rolling reduction)은 압연 가공에서 소재를 압축해서 두께를 얇게 할 때 압연 전과 압연 후의 두께차를 의미한다.
통상적으로 이러한 압하량은 압연장치(110)에서 뿐만 아니라, 도 1에서 보이는 냉간 교정장치(15)에서도 적용된다. 즉, 소재(1)의 만곡 등 소재의 형상불량을 개선할 때에도 일정 압하량이 적용되는 것인데, 소재(1)가 인장강도 1G급 이상의 초고강도강이면서 두께가 0.6mm 이상 1mm 이하 범위에 있는 초고강도 극박재인 경우에는 이러한 압하량에도 제한이 따르게 된다.
이에 대한 대책으로 소재(1)를 가압하는 롤의 직경을 줄여 추가로 강압하를 하거나 소려(tempering) 공정을 추가하여 소재(1)의 온도를 약 200℃~400℃까지 올린 뒤, 온간 교정을 실시하는 방법이 있으나, 이러한 대책들은 공정 및 설비가 새로 추가되어야 하기 때문에 공정의 효율성이 떨어지고, 제조원가 또한 상승하게 되는 문제가 있는 것이다. 게다가 소려 공정이 템퍼링(tempering) 취성구간인 250℃~400℃ 구간에서 실시됨에 따라 소재의 인성, 경도 및 강도가 떨어지게 된다는 문제가 있다.
이처럼, 소재(1)가 초고강도 극박재인 경우에는 소재에 형상불량이 발생하게 되더라도 이를 교정하기가 쉽지 않은데 본 발명에서는 이와 같은 한계를 극복하기 위하여 도 5에서 보이듯, 상기 소재(1)를 가압하는 적어도 하나의 교정롤(121)을 구비하는 교정장치(120) 및 상기 교정장치(120)의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치(120)에 구비되어 소재(1)에 냉각유체를 공급하는 냉각장치(140)를 제공한다. 이때, 상기 교정장치(120)는 소재(1)의 상부 및 하부에 구비될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 냉각장치(140)는 소재(1)의 온도가 변태온도범위에 있도록 상기 소재에 냉각유체를 공급하도록 구성된다. 바람직하게, 상기 소재(1)의 이송경로 상에는 상기 소재(1)의 온도를 측정할 수 있는 온도측정장치(미도시)가 구비될 수 있고, 이 온도측정장치(미도시)는 제어장치(미도시)에 연결됨으로써 측정한 소재의 온도 값을 사용자에게 전달할 수 있다. 다만, 이러한 제어방식은 본 발명에 의해 반드시 한정되는 것이 아니며 작업자 및 작업환경에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
한편 바람직하게 상기 소재(1)의 변태온도범위는 200℃~600℃일 수 있다. 이와 같이 소재(1)의 변태온도범위에서 소재(1)의 형상교정을 실시하면 낮은 교정 압하량으로도 높은 소성변형을 줄 수 있어 별도의 교정장치를 구비하지 않아도 소재(1)의 변형을 용이하게 교정할 수 있다.
이때, 교정 압하량은 항복강도에 비례하게 되는데 구체적으로는 아래 [수식 1]에 의해 산출될 수 있다.
[수식 1]
Figure PCTKR2018012905-appb-I000001
위 [수식 1]에서 δ = Leveling reduction, L = Pitch, YS = Yield Strength, E= Young's Modulus, t = Thickness, Pr=Plastic ratio 이다.
이와 같이 교정장치(120) 내, 교정장치의 입측 또는 출측에 냉각장치(140)를 구비하고, 상기 냉각장치(140)로 하여금 소재(1)의 온도를 변태온도범위 내에 있게 하면서 소재를 가압하여 형상교정을 실시하면 소재(1)의 만곡 등 교정에 따른 추가 변형없이 소재의 형상을 용이하게 교정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 소재의 변태온도범위 내에서 소재를 교정하면 소재를 강압하 하거나 소려 공정 등을 추가하지 않아도 되므로 공정 효율성이 향상되고, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기의 사항을 적용하여 롤러 담금질(Roller Queching)을 실시하는 인장강도(TS) 1GPa 이상의 내마모강(HB400이상급) 및 고장력강(POSTEN950 이상급)의 형상을 교정할 수 있다.
구체적으로 내마모강 1) HB400(Brinell Hardness : 360~440, YS : 950~1100MPa, TS : 1100~1300(MPa), EL : 10%, 0.12 ≤ C ≤ 0.2, 0 < Si ≤ 0.5, 0 < Mn ≤ 1.5, 0 < Ni ≤0.1, 0 < Cr≤0.5, 0 < Mo≤0.5, Ceq : 0.38(wt, %)),
2) 내마모강 HB450(Brinell Hardness : 425~475, YS : 1120~1250MPa, TS : 1280~1450(MPa), EL : 10%, 0.17 ≤ C ≤ 0.25, 0 < Si ≤ 0.5, 0 < Mn≤1.5, 0 < Ni≤0.1, 0 < Cr≤0.5, 0 < Mo≤0.5, Ceq : 0.4(wt, %)),
3) 내마모강 HB500(Brinell Hardness : 470~530, YS : 1250~1350MPa, TS : 1400~1600(MPa), EL : 10%, 0.21 ≤ C ≤ 0.3, 0 < Si ≤ 0.5, 0 < Mn≤1.5, 0 < Ni≤0.1, 0 < Cr≤0.5, 0 < Mo≤ 0.5, Ceq : 0.43(wt, %)) 중 어느 하나를 포함하는 강판의 형상을 교정할 수 있다.
이때, 상기 냉각장치(140)는 상기의 1) 내지 3) 중 어느 하나를 포함하는 강판의 온도가 Mf(Martensite Finish temperature)온도 범위에 있도록 상기 강판에 냉각유체를 공급하도록 구성된다.
이때, 상기 Mf(Martensite Finish temperature)온도는 HB400의 경우 249℃, HB450의 경우 428℃, HB500의 경우 206℃이므로, 상기 냉각장치(140)는 이들 강판이 적어도 상기의 온도가 되도록 냉각유체를 공급할 수 있다.
한편, 또 다른 실시 예에 따른 본 발명은 소재의 이송경로에 구비되어 상기 소재를 가압하는 교정롤을 구비하는 교정장치(120) 및 상기 교정장치의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치에 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각장치(140)만으로 구성될 수 있다.
즉, 압연공정에서가 아니더라도 고온인 소재의 Mf(Martensite Finish temperature)온도 및 이 온도에서의 소재의 특성을 이용하여 소재의 형상을 용이하게 교정할 수 있는데, 구체적으로는 위에서 전술한 바와 같이, 상기 소재가 상기 Mf(Martensite Finish temperature)온도가 되도록 냉각장치(140)를 통해 소재를 냉각할 수 있다.
그리고 상기 Mf(Martensite Finish temperature)온도에서 교정롤(121)을 통해 소재를 가압하면 낮은 교정 압하량으로도 높은 소성변형을 줄 수 있어 별도의 교정장치를 구비하지 않아도 소재(1)의 변형을 용이하게 교정할 수 있는 효과가 있다.
한편 바람직하게 상기 냉각장치(140)는 상기 교정롤(121) 사이사이와, 상기 소재(1)의 이송방향으로 상기 교정롤에 후행되게 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각노즐유닛(141) 및 상기 소재(1)의 이송방향으로 상기 냉각노즐유닛(141)에 후행되게 배치되어 상기 소재에 잔존하는 냉각유체를 제거하는 유체제거유닛(241)을 포함할 수 있다.
상기 냉각노즐유닛(141)은 냉각유체 공급탱크(미도시)에 연결되어 냉각유체의 이동통로가 되는 냉각배관(143) 및 상기 냉각배관(143)에 연결되고, 소재(1)의 상면 및 하면에 대면하게 구비되는 냉각노즐(142)을 포함할 수 있다.
상기 냉각유체 공급탱크(미도시)에 들어있는 냉각유체는 냉각수가 될 수 있으나, 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 작업자 및 작업환경에 의해 적절하게 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
또한 상기 냉각노즐유닛(141)은 상기 소재(1)의 이송방향으로 상기 교정롤(121)에 후행되게 구비되어 상기 소재의 폭방향으로 냉각유체를 분사하는 슬릿노즐(144)을 포함할 수 있다.
슬릿노즐(144)은 소재(1)의 폭방향으로 냉각유체를 균일하게 분사하면서 소재(1)의 냉각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
바람직하게, 상기 유체제거유닛(241)은 상기 소재의 이송방향으로 상기 냉각노즐(142) 또는 상기 슬릿노즐(144)에 후행되게 배치되는 수절롤(242)로 제공되어 상기 소재(1) 상에 잔존하는 냉각유체를 제거할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 냉각장치(140)는 도 6에서 보이듯, 상기 소재(1)의 이송경로 상에 적어도 하나 구비되어, 상기 소재에 잔존하는 냉각유체를 제거하는 블로잉유닛(341)을 더 포함할 수 있다.
상기 블로잉유닛(341)은 교정롤(121)의 사이사이에 배치될 수 있으며, 유체 바람직하게는, 에어를 분사하는 블로잉스프레이(342)로 제공될 수 있다.
또한 상기 블로잉스프레이(342)는 소재(1)의 측면에 구비될 수 있고, 분사구(미도시)가 소재(1)의 측면에 위치하여 에어를 분사하도록 구비될 수 있다. 이에 따르면 소재(1)의 형상불량에 의해 소재(1) 측면에 잔류하기 쉬운 냉각유체를 보다 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면 종래 열처리로(도 1의 13) 및 냉간 교정장치(도 1의 15)가 없이도 우수한 품질의 강판을 생산할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (8)

  1. 이송되는 소재를 가압하는 압연장치;
    상기 소재의 이송방향으로 상기 압연장치에 후행되게 배치되어 상기 소재의 형상을 교정하는 교정장치;
    상기 소재의 이송방향으로 상기 교정장치에 후행되게 배치되는 담금질장치; 및
    상기 교정장치의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치에 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각장치;
    를 포함하는 강판 제조 설비.
  2. 소재의 이송경로에 구비되어 상기 소재를 가압하는 교정롤을 구비하는 교정장치; 및
    상기 교정장치의 입측 또는 출측 및 상기 교정장치에 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각장치;
    를 포함하는 강판 제조 설비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각장치는,
    상기 소재의 온도가 변태온도범위에 있도록 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교정장치는,
    상기 소재의 이송경로 상에 적어도 하나 구비되어 상기 소재를 가압하는 교정롤;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 설비.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 냉각장치는,
    상기 소재의 온도가 변태온도범위에 있도록 상기 소재에 냉각유체를 공급하되,
    상기 교정롤 사이사이와, 상기 소재의 이송방향으로 상기 교정롤에 후행되게 구비되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각노즐유닛; 및
    상기 소재의 이송방향으로 상기 냉각노즐유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 잔존하는 냉각유체를 제거하는 유체제거유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 설비.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각장치는,
    상기 소재의 이송경로 상에 적어도 하나 구비되어, 상기 소재에 잔존하는 냉각유체를 제거하는 블로잉유닛;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 설비.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소재는,
    두께가 0.6mm 이상 1mm이하인 것을 특징으로 하는 강판 제조 설비.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 냉각노즐유닛은,
    상기 교정롤 사이사이에 구비되고, 상기 소재의 상면 및 하면에 대면하게 구비되는 냉각노즐; 및
    상기 소재의 이송방향으로 상기 교정롤에 후행되게 구비되어 상기 소재의 폭방향으로 냉각유체를 분사하는 슬릿노즐;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 설비.
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