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KR100625906B1 - 스테인레스 강 스트립의 제조 방법 및 통합된 압연기 라인 - Google Patents

스테인레스 강 스트립의 제조 방법 및 통합된 압연기 라인 Download PDF

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KR100625906B1
KR100625906B1 KR1020017007690A KR20017007690A KR100625906B1 KR 100625906 B1 KR100625906 B1 KR 100625906B1 KR 1020017007690 A KR1020017007690 A KR 1020017007690A KR 20017007690 A KR20017007690 A KR 20017007690A KR 100625906 B1 KR100625906 B1 KR 100625906B1
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KR
South Korea
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cold rolling
rolling mill
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cold
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KR1020017007690A
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슈텐 륭가스
Original Assignee
아웃토컴푸 스테인레스 에이비
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Publication date
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Abstract

주조 및/또는 열간 압연되며 상기 주조 및/또는 열간 압연된 스트립의 전제조 단계에서 잔류하는 스트립 표면 상의 산화물에 의해 어두운 색을 나타내는 스테인레스 강 스트립이 서로 뒤따르는 하나 이상의 냉간 압연 통로(11 내지 13) 내에서 냉간 압연되어, 스트립의 두께가 10 내지 75% 감소되며 산화물 스케일이 크랙클되며, 즉, 틈이 산화물 층내에 형성된다. 계속해서 스트립은 85 체적% 이상의 산소와 10 체적% 이하의 질소를 포함하는 가스에 의해 연소되고 액체 또는 기체 연료를 소모하는 버너에 의해 상기 로를 가열시킴으로써 얻을 수 있는 로 분위기를 갖는 로(18) 내에서 어닐링되며, 로 분위기는 형성되며, 스트립은 연속적인 디스케일링과 세척을 어렵게 하는 방식으로 크랙클링을 통해 노출되는 금속 표면을 산화시키지 않고 어닐링될 수 있다.

Description

스테인레스 강 스트립의 제조 방법 및 통합된 압연기 라인 {METHOD FOR MANUFACTURING OF STRIPS OF STAINLESS STEEL AND INTEGRATED ROLLING MILL LINE}
본 발명은 스테인레스 강 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 이전단계에서 스트립 주조(strip casting)에 의해 제조되고/제조되거나 열간 압연된 스트립을 냉간 압연 조건에서 압연하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하는데 사용되는 통합된 압연기 라인에 관한 것이다.
스테인레스 강 스트립의 냉간 압연은 다양한 목적을 위해 수행된다. 냉간 압연의 기본적인 목적은 일반적으로 이전단계의 열간 압연 라인에서 정상적으로 열간 압연된 초기 스트립의 두께를 1.5㎜이상 6㎜이하, 보통 2 내지 4㎜ 정도의 두께로 감소시키기 위한 것이다. 냉간 압연의 주목적 또는 2차적인 목적은 또한 스트립 재료의 강도를 증가시키기 위한 것이다.
일반적으로, 스트립에 소정의 표면 특성을 제공하는 것이 통합된 압연기 라인 내에서 강 스트립을 처리하는 목적이다. 냉간 압연, 어닐링, 및 세척(pickling)은 이러한 견지에서 서로 사용되어 다양한 방식으로 최종 결과에 영향을 미친다. 이러한 맥락에서 소정의 표면들이 관련되는 한 목적의 정도는 상당히 변할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 예를 들어 몇몇 경우에는, 소위 2B 또는 그 이상의 매우 미세하고 고광택인 표면이 필요한 경우가 있다. 반면, 상당히 거친 표면, 즉, 미려하게 세척된 표면으로도 충분한 경우가 있다. 스케일(scale)의 제거 및 세척의 목적이 매우 미세한 표면을 갖는 고광택의 스트립을 생산하거나, 세척 후에 후속적인 조질 압연 없이 달성되는 표면 구조, 또는 다른 양호한 품질의 표면을 갖는 최종 생산물을 생산하는 것이든 간에 스케일의 제거 및 세척은 이러한 측면에서 중요한 역할을 한다. 스케일 잔류물이 강한 블라스팅(blasting)없이 용이하게 제거될 수 있다는 것은 특히 중요하다. 예를 들어, 매우 강력한 블라스팅이 세척 전에 요구된다면, 표면 구조는 일반적으로 상당히 손상될 수도 있다.
통상적으로, 하나 이상의 단계에서 세척 뿐만 아니라 쇼트 블라스팅(shot blasting)을 통한 디스케일링(descaling), 냉각, 및 초기 어닐링은 이전단계의 열간 압연으로부터 산화물과 스케일 잔류물 없이 냉간 압연용 초기 재료를 얻기 위해 냉간 압연에 앞서 진행되지만, 종종 스케일을 제거하는 강력한 쇼트 블라스팅으로 인해 결함을 갖게 된다. 대안적으로, 열간 압연은 주조를 통해 스트립을 제조함으로써 완전히 또는 부분적으로 대체될 수 있으며, 이러한 스트립은 열간 압연된 스트립에 대한 통상적 두께보다 작거나 몇 밀리 더 두꺼운 두께를 가질 수도 있지만, 이러한 경우에는 일반적으로 초기 어닐링, 냉각, 스케일을 제거하는 쇼트 블라스팅, 및 세척과정이, 그 기술이 완전히 수행되도록, 냉간 압연에 선행하게 된다. 통상적으로 어닐링, 냉각, 디스케일링, 및 세척 과정이 반복될 수 있는 다수의 연속적인 냉간압연 공정으로 수행되는 냉간 압연에 있어서, 두께는 1㎜ 이하로 감소될 수 있으며 몇몇 경우에는 더 얇은 치수로 감소될 수 있다. 동시에, 이러한 통상적인 냉간 압연기에서 압연이 열처리, 세척 및 조질 압연에 의해 마무리된다면 소위 2B 표면의 매우 미세한 표면, 또는 광희 어닐링(bright annealing)이 사용된다면 더욱 미세한 표면을 갖는 스트립을 얻을 수 있다. 또한 열처리, 세척 전에 냉각된 주조 스트립 또는 냉각된 열간 압연 스트립에 대해서, 적어도 제 1 냉간 압연 작업을 수행하고, 이후 스트립이 소정의 최종 치수를 갖도록 하기 위한 가능한 또다른 냉간 압연 작업을 수행하는 것이 US 5 197 179호 및 EP 0 837 147호에 공지되어 있다. 그러나, 스트립의 두께, 표면 조건, 및 최종 제품의 강도와 관련하여, 지금까지 알려진 방법과 압연기 라인은 광범위하게 다른 요구사항에 적용되기에 고가이고/고가이거나 어렵다는 것이 특징이다. 이러한 점은 열간 압연과 냉간 압연에 관련된 공정들뿐만 아니라 열간 압연과 후속적인 냉간 압연이 통합된 생산 공정으로 고려될 때 특히 그러하다.
본 발명의 목적은 상기 복합적인 문제점을 해결하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 디스케일링 및 세척 전에 주조 및/또는 열간 압연된 스테인레스 강 스트립의 처리에 의해, 세척과정이 통합된 부분을 구성하는 처리과정 내에서 주조 및/또는 열간 압연된 강 스트립으로부터 산화물 및 스케일의 제거를 용이하게 하는 것을 목적으로 하고 있으며, 이러한 처리는 본 발명의 특징에 해당한다. 그러나, 본 발명은 특정 세척 기술과 결합되는 것은 아니다. 일반적으로, 스테인레스 강을 세척하기에 적합한 세척 방법이라면 어떠한 것도 본 발명에 따른 방법 및 생산 라인에 사용될 수 있다.
이러한 목적 및 다른 목적들은 상기 주조되거나 열간 압연된 스트립의 이전 제조 단계에서 잔류하는 상기 스트립 표면 상의 산화물에 의해 어두운 색을 나타내는 상기 주조되거나 열간 압연된 스트립이, 하나 이상의 연속적인 냉간 압연 통로(11 내지 13) 내에서 냉간 압연되어 상기 스트립의 두께를 10 내지 75% 감소시키며 크랙이 산화물 스케일 내에 형성되도록 상기 산화물 스케일을 크랙클링(crackling)하며, 이후, 상기 스트립은 85 체적% 이상의 산소와 10 체적% 이하의 질소를 포함하는 가스에 의해 연소되는 액체 또는 기체 연료를 소모하는 버너에 의해 상기 로를 가열시킴으로써 얻을 수 있는 로 분위기를 갖는 로(18) 내에서 어닐링되며, 그 후 상기 스트립이 냉각되어 적어도 어떤 디스케일링 공정을 거쳐 세척됨으로써 달성될 수 있다
주조 및/또는 열간 압연된 스테인레스 강 스트립의 이전 제조 공정으로부터 잔류하는 스트립의 표면 상에 있는 산화물에 의해 어두운 색을 나타내는 스트립의 초기 냉간 압연은, 어닐링 후 스트립이 세척되기 전에 수행되는 디스케일링의 효율을 촉진시킬 수 있는 초기 디스케일링 작업으로 간주될 수 있다. 상기 초기 크랙클링(crackling)이 후의 디스케일링과 세척을 용이하게 하도록 효과적으로 이용될 수 있게 하기 위해, 크랙클링이 가능한 한 어닐링과 관련하여 제거되지 않게, 즉 산화물 층 내의 틈 또는 크랙이 어닐링 단계에서 제거되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 최대 10 체적% 산소, 바람직하게 최대 6 체적% 산소를 포함하며, 주요 부분이 이산화탄소, 스팀 및 스며들 수 있는 공기로부터 실질적으로 방출되는 소량의 질소로 구성된 어닐링 로의 특정 분위기에서 스트립이 어닐링됨으로써 이러한 바람직한 효과가 상당한 정도로 달성될 수 있다. 이러한 형태의 로 분위기는 예를 들어 본원에 참조된 WO95/24509에 개시된 기술을 통해 달성될 수 있다. 산소가 부족한 로의 분위기에서, 크랙클링으로 인해 노출된 스트립은 1050 내지 1200℃ 범위의 온도로, 스트립이 완전히 가열되어 재결정화됨과 동시에 후속하는 디스케일링 및 세척을 더욱 어렵게 할 정도로 금속 표면을 산화시키지 않는 오랜 시간동안 어닐링될 수 있다.
산소가 부족한 로 분위기 내에서의 어닐링과 함께 스트립의 초기 냉간 압연과 관련된 스케일의 크랙클링 때문에, 디스케일링의 다른 기술이 스트립 표면을 손상시키지 않고 사용될 수 있다. 통상적으로, 디스케일링은 하나 이상의 단계에서 강력한 쇼트 블라스팅을 통해 수행되나, 이러한 처리는 그 사용시애 스트립 표면에 바람직하지 않는 손상을 야기할 수도 있다. 본 발명의 일측면에 따르면, EP 0 738 781호에서 공지된 기술에 따라 세척에 앞서 스트립이 2 내지 10% 영구 연신되도록 냉간 신장(cold-stretched)함과 동시에, 롤 주위에서 상이한 방향으로 반복적으로 스트립을 벤딩시킴으로써 디스케일링이 대신 수행되어 진다. 이러한 처리를 통해 스트립 표면을 손상시키지 않고 효과적인 디스케일링이 달성된다. 이러한 디스케일링은 마일드 블라스팅(mild blasting)에 의해 완성될 수 있는데, 이러한 마일드 블라스팅은 축적된 산화물을 통해서 차례로 헐거운 산화물만을 제거하는 것을 목적으로 디스케일링 전후, 바람직하게 전에 수행되며, 후속적인 디스케일링을 방해하지 않는다. 블라스팅이 디스케일링에 후속적으로 수행된다면 결국 헐거운 산화물이 제거되고, 각각의 경우에 블라스팅은 스트립의 금속 표면이 손상받지 않는 완만한 방식으로 수행된다. 그러므로 일반적으로, 어닐링 후의 디스케일링은 냉간 신장을 통해 완성되는데, 스트립은 냉간 신장의 전후에서 표면을 손상시키지 않는 완만한 블라스팅과 함께 롤 주위에서 반복적으로 굽힘된다. 스케일은 어닐링 후에 크랙클되어 용이하게 부서지기 때문에, 단지 라이트 블라스팅(light blasting)과 브러싱(brushing)을 통해, 또는 브러싱과 함께 스트립의 냉간 신장을 통해, 또는 단지 브러싱을 통해 디스케일링을 수행할 수도 있다.
본 발명의 또다른 특징과 측면은 본 발명의 청구의 범위와 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 상세한 설명에서 본 발명이 다양한 압연기 라인에서 어떻게 사용되는지 설명되며, 열간 압연된 스트립 또는 동등물의 초기 냉간 압연과 상기 초기 냉간 압연과 세척 사이에서 스트립의 처리는 전술된 것처럼 통합된 일부분이다. 그러나, 본 발명의 이용가능성은 스테인레스 강 스트립의 냉간 압연과 관련해서 일반적으로 사용될 수 있는 상술된 소정의 분야에 제한되는 것이 아니라는 것을 알아야 한다.
도 1에서 본 발명과 상기 통합된 압연기 라인이 개략적으로 도시되어 있으며, 도 2에서 본 발명에 따른 방법이 통합된 일부분인 냉간 압연된 스트립을 제조하는 방법의 바람직한 실시예가 매우 개략적으로 도시되어 있다.
도면에서, 도 1a는 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용되는 도 1b의 후속적인 압연기 라인의 공정에 사용되기 위한 초기 재료를 구성하는 스테인레스 스트립, 바람직하게 오스테나이트 또는 페라이트 구조의 스테인레스 강의 스트립을 제조하는 몇 가지의 다른 방법을 설명한다. 또한 페라이트-오스테나이트 강도 가능하다. 초기 재료를 제조하는 세 가지 방법이 도 1a에 도시된다. 방법Ⅰ에 따라, 슬랩(1)은 열간 압연된 스트립으로 정상적인 두께, 즉, 1.5 내지 6㎜의 두께를 갖는 열간 압연된 스트립을 제조하기 위해 열간 압연기 라인 내에서 열간 압연된다. 그러나, 본 발명의 일면에서, 열간 압연은 두께가 2.5㎜로 감소되기 전에 또는 직전에 정지되어 스트립은 3 내지 6㎜, 바람직하게 3 내지 5㎜ 치수 범위 내의 두께를 갖는다. 열간 압연된 스트립은 강력한 물 분사를 적절히 통해 급냉부(3) 내에서 15℃/초 이상의 속도로 500℃ 이하의 온도로 급냉된다. 그리하여 스트립은 코일(4)로 감기며, 100℃ 또는 그 이하로 더 냉각된다. 500℃ 이하로의 급냉을 통해, 스테인레스 강의 결정입자 경계에 탄화물의 석출이 필연적으로 방지된다. 급냉을 통해 얻어진 또다른 효과는 강 스트립의 표면 상에 불가피하게 형성된 산화물 층이 열간 압연 및 서냉과 관련된, 특히 고온에서 스트립이 코일을 형성하도록 감긴 후에 냉각과 관련된 통상적인 두께보다 얇다는 것이다.
방법 Ⅱ에 따라 스테인레스 강 스트립은 임의의 기술에 따라 스트립의 형태로 주조되며, 이러한 기술은 공지된 기술로서 구체적 작동 모드가 관계되는 한, 본 발명의 일부를 형성하지 않으므로 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 그러나, 예를 들어, 당업자에 의해 공지된 기술인 소위 한 쌍의 롤에 의한 스테인레스 강 스트립 주조법이 이용될 수 있다. 주조된 스테인레스 강 스트립은 스테인레스의 열간 압연된 스트립용으로 통상적인, 또는 어느 정도 더 두꺼운 3 내지 6㎜(상기 참조)인 두께로 열간 압연기 라인(2')에서 열간 압연되며, 열간 압연된 스트립은 즉시 냉각부(3) 내에서 급냉되어 코일(4)을 형성하도록 감긴다.
방법 Ⅲ에 따르면, 스테인레스 강 스트립은 스테인레스 강 스트립용으로 정상적인, 또는 가능한 한 어느 정도 더 두꺼운, 즉 약 2.5 내지 6㎜ 범위의 두께를 갖는 스트립 형태로 주조되고, 이후 스트립은 냉각부(3')에서 결정입자 경계의 탄화물의 형성을 기본적으로 피하고 스트립의 표면 상에 바람직하지 않는 두꺼운 산화물 스케일을 방지하기에 충분한 속도, 즉, 15℃/초 이상의 속도로 500℃ 이하의 온도로 급냉된다. 이렇게 생산된 스트립은 코일(4') 상에 감긴다.
따라서, 도 1b의 압연기 라인 내에서 후속적인 작업을 위한 초기 재료는 주조 및/또는 열간 압연된 스테인레스 강 스트립(4, 4')을 포함한다. 이러한 스테인레스 강 스트립의 코일(4, 4')이 디코일러(6, decoiler)로부터 풀리는 것이 도면에 도시된다. 보조 디코일러는 도면부호 "6A"로 표시된다. 스트립을 겹쳐잇기(splicing) 위한 용접기, 제 1 스트립 루퍼(looper), 및 제 1 다중 롤 S기(a first multi-roll S-mill)는 각각 도면부호 "7", "8", 및 "9"로 표시된다. 그 후 세 개의 냉간 압연기(11, 12, 및 13)를 포함하는 초기 냉간 압연부(10)가 따르는데, 이들 냉간 압연기는 소위 Z단 또는 6단 형태로서 각각은 한 쌍의 작업 롤과 작업 롤 상하 각각에 두 개의 지지 롤을 갖는다.
초기 냉간 압연부(10) 후에 탈지 장비(14), 제 2 다중 롤 S기(15) 및 제 2 스트립 루퍼(16)가 따른다.
코일(4,4')로부터 풀린 스트립은 도면에서 도면부호 "5"로 표시된다. 초기 냉간 압연부(10)를 통과한 후에, 스트립은 도면부호 "5Ⅰ"로 표시된다. 스트립 루퍼(16)로부터 스트립(5Ⅰ)은 어닐링 로(18)와 두 개의 냉각 챔버(19, 20)를 포함하는 냉각부를 통해 공급되기 전에 먼저 세정 장비(17)를 통해 공급된다. 그 후 제 3 다중 롤 S기(21), 쇼트 블라스팅 단계(22) 및 디스케일러(descaler; 24)가 따른다. 디스케일러(24)의 양 측면에는 각각 제 4 및 제 5 다중 롤 S기(23, 25)가 배치된다.
로(18) 내의 로 분위기는 예를 들어 최대 10% 산소, 바람직하게 최대 6% 산소를 포함한다. 이러한 형태의 로 분위기는 다양한 방식, 예를 들어, WO95/24509에 개시된 것처럼, 85 체적% 이상의 산소와 10 체적% 이하의 질소를 포함하는 가스에 의해 연소되는 액체 또는 기체 연료를 소모하는 버너에 의해 로를 적절하게 가열시킴으로써 얻어지어 유지될 수 있다. 바람직하게, 공지된 기술에 따른 연소 가스는 99.5%의 산소를 포함한다. 프로판이 연료로 사용되고 99.5 체적%의 산소를 포함하는 가스에 의해 연소된다면, 약 40 체적%의 이산화탄소, 50 체적%의 스팀 및 총 10%의 질소 및 산소를 포함하는 로 분위기가 얻어진다. 일 경우에 공지된 기술에 따라 39 체적%의 이산화탄소, 51 체적%의 물, 6 체적%의 질소를 포함하는 로 가스가 얻어지며, 여기서 질소는 스며든(leaking in) 공기로부터 방출된다.
디케일러(24)는 냉간 신장기(cold stretch mill)를 포함하며, 이에 대한 구성은 본원에 참조된 EP 0 738 781의 도 3에 상세히 도시된다. 이러한 형태의 냉간 신장기는 스트립이 냉간 신장을 통해 영구 연신됨과 동시에 스트립을 상이한 방향으로 번갈아가며 굽힘시키는 일련의 롤러를 포함한다. 이러한 형태의 냉간 신장기에 의해 산화물 층 아래에 있는 스트립의 표면을 손상시키지 않고 효과적인 디스케일링을 달성할 수 있다는 것을 알게 되었다.
디스케일러(24)에 이어, 예를 들어 초기 네오라이트(neolyte) 또는 다른 전해질의 세척부(26) 및 혼합된 산 세척부(27)로 구성될 수 있는 세척부가 배치된다. 산 혼합물은 예를 들어 질산(HNO3)과 불화 수소산(HF)의 혼합물로 구성될 수도 있다. 도면부호 "5Ⅱ"로 표시된 세척된 스트립은 제 3 스트립 루퍼(28) 내에 저장될 수 있다.
또 다른 종결 냉간 압연기는 도면부호 "32"로 표시된다. 본 발명의 실시예에 따른 이러한 냉간 압연기는 4단 압연기, 즉, 한 쌍의 작업 롤과 작업 롤 상하에 각각 지지 롤을 갖는 압연기로 구성되어, 스테인레스 강의 형태(오스테나이트 또는 페라이트, 페라이트 강이 일반적으로 오스테나이트 강보다 더 큰 감소율로 압연될 수 있다)에 따라 15 내지 20%까지 감소되게 롤링한다. 대안적으로 마무리 냉간 압연기는 단지 조질 압연만을 위한 2단 압연기로 구성될 수도 있다. 압연기(32)에 이어서 스트립(5Ⅲ)이 코일러(38) 상에서 코일(40)을 형성하도록 감기기 전에, 제 6 다중 롤 S기(33), 교정기(straightening mill; 34), 건조 장치(35), 제 7 다중 롤 S기(36), 및 에지 커팅 장치(37)가 제공된다. 보조 코일러는 도면부호 "38A"로 표시하였다.
본 발명의 다양한 측면에 따르면, 스테인레스 강 스트립은 도 1b의 압연기 라인을 통해 1회 또는 2회 통과한다. 이는 도 2를 참조하여 상세히 설명되는데, 도 2에는 가장 기본적인 장치만이 도시되며, 용접기, S기, 디플렉팅(deflecting) 및 가이드 롤러, 루퍼 등과 같은 다른 부분은 본 발명의 원리가 보다 명확히 되도록 생략되었다. 괄호 내의 참조 부호는 스트립 재료가 2번째로 도1b의 압연기 라인을 통과할 때 처리될 스트립 재료를 표시한다.
도 1b의 압연기 라인에서의 롤링은 스트립 재료의 코일(4, 4')로부터 스테인레스 강의 열간 압연 스트립 또는 주조 스트립(5)을 풀어서 개시된다. 스트립은 도 1a의 선행단계에서 생성된 어두운 산화물 코팅을 갖는다. 이러한 스트립은 초기 냉간 압연부(10) 내의 압연기(11, 12, 13) 중 하나, 둘, 또는 세 개 모두 내에서 총 10% 이상 내지 최대 75% 범위의 두께감소, 바람직하게 20 내지 50% 범위의 면적감소와 함께 냉간 압연된다. 열간 압연 또는 주조 후에 급냉에서 얻어진 스트립 표면 상의 상대적으로 얇고 어두운 산화물 층은 연성이어서, 초기 냉간 압연부(10) 내의 냉간 압연 작업을 통해 기판, 즉 금속표면으로부터 떨어질 정도로 분리되지 않는다. 그러나, 크랙이 산화물 층에 형성된다. 즉 강 스트립 상의 스케일이 크랙클링된다. 이것은 후속적인 세척과정의 효율을 촉진시킨다는 점에서 본질적으로 중요하며, 또한 최종 생산물이 미세한 표면을 얻는데 있어서 중요하다.
이렇게 냉간 압연된 스트립(5Ⅰ)은 어닐링 로(18)에서, 스트립이 완전히 가열되어 재결정화되는 오랜 시간동안, 1050 내지 1200℃ 범위 내의 온도로 가열되어 어닐링된다. 상술된 것처럼, 로는 최대 10 체적%의 산소, 바람직하게 최대 6 체적%의 산소를 포함하지만, 동시에 저함유량의 질소를 포함한다. 보다 구체적으로, 로의 분위기는 로가 85 체적% 이상의 산소와 10 체적% 이하의 질소를 포함하는 가스에 의해 연소되는 액체 또는 기체 연료를 소모하는 버너에 의해 가열된다는 사실 때문에 실질적으로 이산화탄소와 스팀으로 이루어진다. 로(18) 내의 이러한 분위기에서, 초기 냉간 압연부(10)에서 냉간 압연을 통해 형성된 산화물 내의 틈을 통해 노출되는 강 스트립의 표면은 미미한 정도로 산화되는데, 이는 후속적인 처리를 위해 바람직하다.
스트립(5Ⅰ)은 스트립 표면으로부터 산화물과 스케일의 제거를 위한 첫번째 조치인 쇼트 블라스팅부(22) 내에서의 완만한 쇼트 블라스팅 이전에, 냉각 챔버(20)에서 100℃ 이하로 냉각된다. 보다 구체적으로, 느슨하게 놓인 산화물은 산화물의 축적을 통해 후속적인 디스케일링을 손상시키지 않도록 쇼트 블라스팅을 통해 제거된다.
스트립은 반복된 굽힘을 가하는 디스케일러(24) 내의 복수의 롤 사이를 통과하며 연신되는데, 여기서 산화물 스케일은 산화물 스케일이 완전히 제거되는 세척 장치(26, 27) 내에서의 세척에 앞서 또 다른 예비적 조치로서 부서지게 된다.
이와 같이 세척된 스트립(5Ⅱ)은 부가적인 종결 냉각 압연기(32) 내에서 또 냉간 압연되며, 여기서 상기 종결 냉각 압연기(32)는 20%까지 부가적으로 두께를 감소시킬 수 있도록 치수가 정해진다. 바람직하게는, 종결 냉간 압연기(32)에서의 스트립의 치수 감소는 2%이상이며 통상적으로 15% 이하이며, 적절하게는, 8%이상 최대 12%이다. 이후, 스트립(5Ⅲ)은 스트립 코일(40)을 형성하도록 감긴다.
본 발명의 일 측면에 따라, 스트립은 이후 첫 번째 통과 때와 동일한 방향으로 도 1b의 압연기 라인을 통해 한번 더 통과된다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이렇게 얻어진 생산물이 최종 생산물일 수도 있다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 스트립 코일(40)은 무엇보다도 공장 내에서의 생산에 대한 로지스틱(logistic) 계획에 따르는 시간이 경과한 후에, 압연기 라인의 시작부에 위치하는 디코일러(6 또는 6')로 전달되며, 여기서 스트립(5Ⅲ)은 도 1b의 압연기 라인(b)을 두 번째로 통과하도록 다시 풀린다. 첫 번째의 통과 중에 스트립은 가능하다면 초기 냉간 압연부(10) 내의 압연기(11 내지 13) 중 하나 또는 둘 내에서만 압연되지만, 이번에는 압연기(11 내지 13) 중 둘 내지 세 개 내에서 압연되어 소정의 최종 스트립의 치수를 달성한다. 이 부분을 통한 스트립의 제 2 통과시 압연기부(10) 내에서의 총 두께 감소는 소정의 최종 치수에 의존하며 총 60% 및 20% 이상, 바람직하게 30%이상에 달한다. 두 번째로 냉간 압연부(10)를 통과한 후에, 도면부호 "5Ⅳ" 로 표시된 스트립의 냉간 압연이 마무리된다. 최종 처리는 다시 스트립을 어닐링 로(18), 냉각 챔버(19, 20) 및 세척부(26, 27)를 통해 통과시키는 것으로 이루어진다. 그러나, 이번엔 본 발명의 일 측면에 따라 쇼트 블라스팅 장치(22) 또는 디스케일러(24) 내에서는 전혀 처리되지 않는다. 그러나, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 스트립은 압연기 라인을 두 번째로 통과하는 도중에 디스케일러(24) 내에서 처리되며, 이 경우의 목적은 냉간 연신을 통해 스트립의 항복 강도를 증가시키는 것이다. 이후 스트립은 가능하다면 종결 냉간 압연기(32)에서 한번 더 압연되지만, 이번에는 소정의 미세한 표면을 제공하기 위해 단지 조질 압연되어 두께가 0.2 내지 1.5%, 바람직하게 약 0.5%로 감소된다. 이로써 스트립(5Ⅳ)의 처리는 마무리되어 스트립은 다시 감긴다. 대안적으로, 매우 높은 항복 강도를 갖는 스트립을 제조하는 것이 목적이라면, 스트립(5Ⅴ)은 조질 압연되는 대신에 스트립이 처음 종결 냉간 압연기(32)에서 압연될 때와 동일한 큰 두께 감소로 압연된다.
상술된 설명은 도 1b의 압연기 라인을 사용하는 방법의 다양한 측면에 따른 바람직한 실시예를 설명한다. 압연기 라인 또는 그 일부분이 매우 미세하고 밝은 표면을 갖는 스트립 뿐만 아니라, 고강도를 갖는 스트립 또는 낮은 정도의 개선점을 갖지만 비용의 측면에서 장점을 갖는 스트립과 같이 특정 응용분야에서 상당히 중요한 특징을 갖는 스트립을 제조하는 것을 목적으로 하는 공정에 사용될 수 있다는 것이 도 1b의 압연기 라인 구성의 특별한 장점이다. 후자의 목적을 위해, 제 1 냉간 압연부(10), 어닐링 및 냉각부, 및 세척부의 첫 번째 통과 후, 예를 들어 스트립(5Ⅲ)이 세척부(26, 27)를 통과한 후에 이미 처리가 멈출 수 있다. 디스케일러(24)에서 스트립은 2 내지 10% 냉간 신장될 수 있으며, 이로써 강도를 상당히 개선시키게 된다. 그러나, 이러한 강도/항복 강도의 증가가 요구되지 않는다면, 이러한 처리는 생략될 수 있다. 대안적으로 냉간 신장은, 스트립이 처음 종결 냉간 압연기를 통과할 때, 종결 냉간 압연기(32) 내에서의 2 내지 20%의 냉간 압연에 의해 대체되거나 완성될 수 있으며(이러한 경우 냉간 압연은 비윤활성 표면상에서 수행된다), 그 후 공정은 스트립을 코일로 감음으로써 마무리된다. 이러한 실시예와 대안예는 최종 생산물이 관계되는 한 다양한 요구에 맞춰 압연기 라인을 변형시키거나 적용할 수 있다는 것을 설명한다.
실시예
ASTM 304의 오스테나이트 구조의 스테인레스 강의 슬랩은 폭 1530㎜ 두께 4.0㎜의 스트립을 얻기 위해 스텍켈-밀(Steckel-mill)에서 열간 압연된다. 압연 후 즉시, 스트립은 약 900℃의 최종 압연 온도로부터 500℃ 이하의 온도로 물 분사(water spraying)에 의해 약 10초 동안 급냉되며, 이후 스트립은 코일로 감긴다. 감기 전의 급냉을 통해, 결정입자 경계의 탄화물의 형성은 기본적으로 제거된다. 동시에 스트립의 표면 상의 어두운 산화물 층은 비교적 얇아지게 된다.
이와 같은 스트립 코일은 본 발명에 따른 압연기 라인으로 전달되어, 풀리며, 초기 냉간 압연부(10) 내의 압연기(11 내지 13) 중 두 압연기 내에서 어두운 산화물 층과 함께 1차 냉간 압연되어 2.05 mm 의 두께로 되며, 이때 산화물 층은 떨어지지는 않으나 크랙클링된다. 계속해서 스트립은 완전히 재결정화되기 위해 충분히 오랜 시간 동안 1120℃의 온도에서, 이미 설명된 바와 같이, 산소가 부족한 분위기의 어닐링 로(18) 내에서 어닐링되며, 이후 스트립은 냉각 챔버(19, 20) 내에서 100℃ 이하로 냉각된다. 스트립의 표면은 쇼트 블라스팅 장치(22) 내에서 강 쇼트로 매우 완만하게 쇼트 블라스팅되고, 계속해서 스트립은 신장기(24) 내에서 디스케일링된 후, 먼저 세척부(26) 내의 전해질 세척을 통과한 후 세척부(27) 내의 혼합된 산(질산(HNO3)과 불화 수소산(HF)의 혼합물)을 통해 세척된다. 이렇게 세척된 스트립은 마무리 냉간 압연기(32)에서 9.8%의 두께 감소를 나타내도록 냉간 압연되어 1.85㎜의 치수를 가지며, 이후 스트립은 코일 상에 감긴다.
이후 스트립은 다시 초기 위치로 전달된다. 스트립은, 압연기(32)의 종결 냉간 압연 작업과정에서 받은 강력한 냉간 압연으로 인해, 상당한 정도로 변형 경화되어 쉽게 손상되지 않으며 스트립 표면이 손상될 위험 없이 전달 및 처리될 수 있다. 스트립은 다시 풀리어 초기 냉간 압연기(10) 내의 모든 세 개의 압연기(11 내지 13) 내에서 총 45.9%의 두께 감소를 나타내도록 압연되어 1.0㎜의 치수를 갖는다. 이후 스트립은 압연기 라인을 첫 번째로 통과할 때와 동일한 방식으로 어닐링되고, 냉각되어, 세척되지만, 본 실시예에서는 세척 전에 쇼트 블라스팅 또는 냉각 신장되진 않는다. 최종적으로 스트립은 종결 냉간 압연기(32) 내에서 조질 압연되어, 약 0.5%의 추가적 두께 감소를 나타내며, 스트립은 Ra=0.12㎛의 표면 조도, 즉 2B 표면에 잘 대응하는 표면을 갖는다.
전술한 내용으로부터 분명한 것처럼, 본 발명에 따른 냉간 압연기는, 그 용도가 매우 미세한 표면을 갖는 스테인레스 스트립의 제조 및/또는 다른 소정의 품질 또는 소정의 특징을 갖는 스트립의 제조에 관계되는 한, 매우 넓은 용도를 갖는다. 다음의 표에서, 압연기 라인 내에 포함된 다양한 두께 감소 장치, 즉, 초기 냉간 압연기, 스트립의 두께를 감소시키는데 사용될 수 있는 디스케일러/냉간 신장기, 및 종결 냉간 압연기, 또는 가능하다면 복수의 종결 냉간 압연기를 활용하여 스트립을 제조하는 다양한 방법이 제시되어 있다.
- 스트립의 두께 감소와 관련해서 냉간 압연기 라인의 사용에 관한 다양한 선택사항에 대한 실시예 -
선택사항 냉간압연기 라인의 첫 번째 통과 냉간 압연기 라인의 두 번째 통과
냉간 압연부(10) 디스케일러/냉간신장기(24) 냉간 압연기(32) 냉간 압연부(10) 디스케일러/냉간신장기(24) 냉간 압연기(32) 최종 생산물의 표면
1 압연기(11,12 및/또는 13) 중 하나 이상에서 압연하여 총 10 - 75%, 바람직하게 20 - 50% 감소됨 2 - 10% 의 영구연신 2 - 20%, 바람직하게는 3 - 15%, 적절하게는 8 내지 12%의 두께감소 압연기(11,12,13) 중 둘 이상에서 압연하여 총 20 - 60% 감소됨 - 0.2 - 1.5%, 바람직하게는 약 0.5% 감소의 조질압연 2B 이상
2 상동 상동 - 모든 압연기(11,12,13)에서 압연하여 총 30 - 60%의 감소 - 0.2 - 1.5%, 바람직하게는 약 0.5% 감소의 조질압연 2B 이상
3 상동 상동 2 - 20%, 바람직하게는 3 내지 15%, 적절하게는 8 -12%의 두께감소 압연기(11,12,13) 중 2 이상에서 압연하여 총 20 - 60%의 감소 2 내지 10% 의 영구연신 2 - 20%, 바람직하게는 10 - 15%의 강력한 압연 2B 이상
4 상동 상동 - - 2 - 10% 의 영구연신 2 - 20%, 바람직하게는 10 - 15%의 강력한 압연 2B 이상
5 상동 상동 2 - 20%, 바람직하게는 10 - 15%의 강력한 압연 - - - 매우 양호(거의 2B)
6 압연기(11,12 및/또는 13) 중 하나 이상에서 압연하여 총 10 - 75%, 바람직하게 20 - 50% 감소됨 생략되거나 0.5 - 5%의 영구연신 - 압연기(11,12,13) 중 둘 이상에서 압연하여 총 20 - 60% 감소됨 - 0.2 - 1.5%, 바람직하게는 약 0.5% 감소의 조질압연 또는 2 - 20%, 바람직하게는 10 - 15%의 강력한 압연 2B 이상
7 압연기(11,12 및/또는 13) 중 하나 이상에서 압연하여 총 10 - 75%, 바람직하게 20 - 50% 감소됨 블라스팅 + (선택적으로)2 - 10%의 영구연신 - - - - 세척된 표면
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Claims (15)

  1. 이전 단계에서 주조 스트립을 형성하도록 용융물의 주조를 통해 제조되거나 열간 압연된 스트립을 냉간 압연하는 단계를 포함하는 스테인레스 강 스트립의 제조 방법에 있어서,
    상기 주조되거나 열간 압연된 스트립의 이전 제조 단계에서 잔류하는 상기 스트립 표면 상의 산화물에 의해 어두운 색을 나타내는 상기 주조되거나 열간 압연된 스트립이, 하나 이상의 연속적인 냉간 압연 통로(11 내지 13) 내에서 냉간 압연되어 상기 스트립의 두께를 10 내지 75% 감소시키며 크랙이 산화물 스케일 내에 형성되도록 상기 산화물 스케일을 크랙클링(crackling)하며,
    이후, 상기 스트립은 85 체적% 이상의 산소와 10 체적% 이하의 질소를 포함하는 가스에 의해 연소되는 액체 또는 기체 연료를 소모하는 버너에 의해 상기 로를 가열시킴으로써 얻을 수 있는 로 분위기를 갖는 로(18) 내에서 어닐링되는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로 분위기가 최대 10 체적%의 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 스트립이 완전히 가열되어 재결정화되는 오랜 시간 동안, 상기 스트립이 1050 내지 1200℃ 범위의 온도로 상기 로 분위기 내에서 어닐링 되는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스테인레스 스트립의 두께가 상기 초기 냉간 압연부(10) 내에서 20 내지 50% 감소되는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    어닐링 후에 상기 스트립이 냉각되어 하나 이상의 디스케일링 장치(24) 내에서 디스케일링되며,
    상기 스트립은, 상기 디스케일링 장치 내에서, 냉간 신장되어 영구 연신됨과 동시에 롤러 주위에서 상이한 방향으로 수 회 굽힘되어, 상기 스트립을 세척하기 전에 상기 스케일이 부서지는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스트립이 상기 하나 이상의 디스케일링 장치(24) 내에서 냉간 신장되어, 2 내지 10% 영구 연신되는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  7. 하나 이상의 어닐링부(18), 하나 이상의 세척부(26, 27), 및 하나 이상의 냉간 압연기(11, 12, 13)를 포함하는 통합된 압연기 라인에 있어서,
    스테인레스 강 스트립의 이전단계의 주조 또는 열간 압연과 관련되어 얻어진 어두운 산화물 표면을 갖는 스테인레스 강 스트립의 초기 냉간 압연을 위한 하나 이상의 냉간 압연기(11 내지 13)가 상기 라인의 초기 부분에 위치하고;
    85 체적% 이상의 산소와 10 체적% 이하의 질소를 포함하는 가스에 의해 연소되는 액체 또는 기체 연료를 소모하는 버너에 의해 가열되는 어닐링 로(18)를 포함하는 상기 어닐링부가 상기 초기 냉간 압연기 후에 위치하며;
    하나 이상의 세척부가 상기 어닐링부 후에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  8. 제 7 항에 있어서,
    직렬로 배열된 두 개 이상의 냉간 압연기를 포함하는 냉간 압연 라인(10)이 상기 통합된 압연기 라인의 초기 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 초기 냉간 압연 라인(10)이 직렬로 배열된 세 개의 냉간 압연기(11 내지 13)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상 또는 직렬로 배열된 둘 이상의 초기 냉간 압연기가 주조되거나 열간 압연된 스테인레스 강 스트립의 두께를 전체적으로 10 이상 최대 75% 감소시키도록 제공되는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 라인의 초기 부분에 있는 각각의 냉간 압연기가 한 쌍의 작업 롤과 각각의 상기 작업 롤 상하에 두 개 이상의 지지 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 어닐링부와 세척부 사이에는 디스케일러(24)가 냉간 신장기의 형태로 제공되며,
    상기 스트립은, 상기 디스케일러에서 영구 연신됨과 동시에 복수의 롤 주위에서 상이한 방향으로 교번적으로 굽힘되도록 제공되는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 라인의 종결 부분에 위치하며, 한 쌍의 작업 롤과 각각의 상기 작업 롤 상하에 하나 이상의 지지 롤을 포함하는 4단 압연기로 구성되거나 조질 압연을 위한 2단 압연기로 구성되는 냉간 압연기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 로 분위기는 최대 6 체적%의 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    스테인레스 강 스트립의 제조 방법.
  15. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상 또는 직렬로 배열된 둘 이상의 초기 냉간 압연기가 주조되거나 열간 압연된 스테인레스 강 스트립의 두께를 전체적으로 20 이상 최대 75% 감소시키도록 제공되는 것을 특징으로 하는,
    통합된 압연기 라인.
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