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KR101152166B1 - 강재 스트립 제조 방법 - Google Patents

강재 스트립 제조 방법 Download PDF

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KR101152166B1
KR101152166B1 KR1020097026672A KR20097026672A KR101152166B1 KR 101152166 B1 KR101152166 B1 KR 101152166B1 KR 1020097026672 A KR1020097026672 A KR 1020097026672A KR 20097026672 A KR20097026672 A KR 20097026672A KR 101152166 B1 KR101152166 B1 KR 101152166B1
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roll stand
roll
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rolling
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위르겐 자이델
에른스트 빈트하우스
마르쿠스 라이프페르샤이트
위르겐 뮐러
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에스엠에스 지마크 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 강재 스트립(1)을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본원의 발명의 경우 우선 주조기(2)에서 슬래브(3)가 주조되고, 슬래브(3)는 지정된 슬래브 두께(H)와 주조 속도(v)의 조건으로 주조기에서 배출되며, 이어서 슬래브(3)는 복수의 롤 스탠드(6, 7)를 포함하는 조압연기열(4) 및 다듬질 압연기열(5)에서 스트립(1)으로 주조되며, 그리고 스트립(1)은 마지막 롤 스탠드(6, 7)의 후방에서 최종 두께(dE)를 보유하게 된다. 이와 관련하여 최적의 가공 조건을 유지하고, 기대하지 않은 결과에 반응할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따라, a) 작동하는 롤 스탠드들(7)의 상이한 개수에 부합하는, 주조 속도(v), 또는 이 주조 속도 및 슬래브 두께의 곱(v x H)으로서, 또는 스트립 속도 및 스트립 두께의 곱으로서 표현되는 질량 흐름(v x H)과, 스트립(1)을 압연하는 마지막 롤 스탠드(7)의 후방에서 측정되는 스트립 온도(T)와, 서로 다른 최종 두께 간의 함수 상관 관계를 기계 제어 장치(8)에 저장하는 단계; b) 주조 속도(v) 또는 질량 흐름(v x H)을 산출하거나, 또는 사전 설정하고, 그 산출된 값을 기계 제어 장치(8)에 공급하는 단계; c) 지정된 주조 속도(v) 또는 지정된 질량 흐름(v x H)의 조건에서 작동하는 마지막 롤 스탠드(7) 후방에서 목표하는 스트립 온도(T)를 달성할 수 있도록, 단계 a)에 따라 기계 제어 장치(8)에 저장된 함수 특성 곡선에 따라 압연기열에서 작동하는 롤 스탠드(7)의 최적의 개수와, 그에 따라 압연 가능한 최종 두께 및 두께 압하를 산출하는 단계; d) 다듬질 압연기열(5)의 다수의 롤 스탠드(7)를 강제 개방함으로써, 단계 c)에 따라 산출된 개수의 롤 스탠드(7)만 작동시키는 단계;의 처리 단계들이 제공된다.
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강재 스트립, 주조기, 롤 스탠드, 주조 속도, 질량 흐름, 스트립 온도, 최종 두께

Description

강재 스트립 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF A STRIP MADE OF STEEL}
본 발명은, 강재 스트립을 제조하기 위한 방법에 있어서, 우선 주조기에서 슬래브가 주조되고, 그런 다음 그 슬래브는 적어도 하나의 압연기열에서 스트립으로 압연 되며, 그리고 압연기열은 복수의 롤 스탠드를 포함하는, 상기 방법에 관한 것이다.
강재 스트립의 제조와 관련하여 주조 열(casting heat)로부터 연속 압연을 실시하는 점은 공지되었다. 방법이 더욱 우수할수록, 주조 속도는 더욱더 높아진다. 그에 따른 방법은 예컨대 EP 0 889 762 B1, WO 2006/106376 A1 및 WO2007/073841 A1로부터 공지되었다. 이와 관련하여 우선 연속 주조기에서 슬래브가 주조되며, 그런 다음 슬래브는 영구 몰드로부터 아래 방향으로 수직으로 유출되며, 그런 다음 수평 방향으로 편향된다. 그런 다음 여전히 고온 상태인 스트립은 압연기열(rolling train)로 공급된다. 압연기열의 롤 스탠드들에서는, 목표하는 두께를 보유하는 스트립이 제조될 때까지, 슬래브의 두께 압하가 이루어진다.
이와 관련하여 강재 스트립은 다양한 적용례에 부합하게 서로 다른 두께로 제공되어야 한다.
이와 같은 연속 주조 압연 방법의 장점은 플랜트의 설계 길이가 상대적으로 짧으며, 그에 따라 투자 비용이 적다는 점에 있다. 또한, 스트립 제조 시에 에너지를 절감할 수 있다. 압연 속도가 낮을 때에도, 스트립의 항복 강도도 상대적으로 낮다. 또한, 압연이 어려운 제품을 제조할 수 있고, 예컨대 매우 얇은 스트립(예컨대 0.8mm의 두께), 고강도 특수 재료를 가공할 수 있으며, 광폭의 얇은 스트립도 조합하여 제조할 수 있다. 그 외에도 스트립 말단 압연과 그에 따른 롤 손상도 더욱 방지할 수 있다. 궁극적으로 결함률은 낮아지고, 특히 "롤 불안정성"도 적어진다.
앞서 언급한 EP 0 889 762 B1 및 WO2007/073841 A1에서는 주조 공정과 압연 공정이 직접 연결된다. 주조 공정과 압연 공정 사이에는 재료 버퍼(material buffer)가 존재하지 않는다. 전단기를 이용한 연속 스트립의 절단은 권취기 바로 직전에서 실시할 수 있다. 스트립 속도가 상대적으로 낮을 시에, 온도 레벨의 개선과 관련하여서는, 압연기열 전방 또는 그 내부에 가열 장치를 제공할 수 있다.
언급한 기술은 CSP 기술이라고도 한다. 이 CSP 기술이라고 하면, 연속 주조 시스템 및 압연기열과, 전체 시스템에 걸쳐 이루어지는 온도 제어가 완고하게 연계될 때 열간 압연 스트립의 효율적인 제조를 가능하게 하는 박슬래브-박스트립 주조 압연 시스템에서의 강재 스트립 제조를 의미한다.
다시 말하면 이와 관련하여 롤 스탠드들은 주조기 직후에 배치된다. 몇몇(예: 2개 또는 3개)의 조압연 롤 스탠드 후방에서, 그리고 n개의 스탠드로 이루어진 다듬질 압연기열 전방의 기준점 또는 기준 위치에서 소정의 중간 온도로의 중간 가열이 이루어진다. 이어서 후속 스탠드에서는 스트립의 최종 두께로 추가 변형이 이루어진다. 다듬질 롤 스탠드 전방에는 더미 스트랜드(dummy strand)를 폐기하거나, 또는 (소정의 작동 조건에서) 스트립을 절단하기 위한 전단기가 배치될 수 있다. 연속 작동을 보장하기 위해 전단기는 롤 스탠드들 후방에서 또는 권취기 그룹 전방에서 원하는 코일 무게로 절단하기 위해 필요할 수 있다. 권취기 직전에 배치되는 일측의 전단기는 얇은 스트립을 절단하기 위해 이용되고, 타측의 전단기는 상대적으로 더욱 두꺼운 스트립을 절단하기 위해 이용된다. 또한, 유출 롤러 테이블에서 원하는 권취 온도로 스트립이 냉각된다.
앞서 언급한 주조-압연 시스템을 이용하면, 연결되는, 즉 완전 연속적인 주조-압연 공정(연속 압연)을 실시할 수 있다. 그러나 두 공정, 즉 주조 공정과 압연 공정을 직접 연결함으로써 시스템 구성요소들에 대한 높은 가용성이 필요하다. 특히 모든 상황에서 주조 중단을 방지해야 한다.
이와 관련하여, 예컨대 주탕 시에, 또는 고장 또는 속도 변동 등이 있을 경우 공정에서 변동이 발생하거나, 또는 다른 이유에서 원하는 주조 속도를 조정하지 못한다면, 스트립의 제조와 그 품질과 관련하여 상당히 부정적인 결과를 초래하며, 그럼으로써 상당한 경제적 손실이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 최초에 언급한 방식의 방법에 있어서, 주조-압연 공정에서 연속적인 제조 공정을 보장할 수 있으며, 그럼으로써 시스템 가용성을 높이면서도, 하급 품질의 스트립 비율을 가능한 낮게 유지할 수 있도록 상기 방법을 개선하는 것에 있다.
본 발명의 상기 목적의 해결 방법은, 상기 방법이
a) 작동하는 롤 스탠드의 상이한 개수에 부합하게, 주조 속도, 또는 이 주조 속도 및 슬래브 두께의 곱으로서, 또는 스트립 속도 및 스트립 두께의 곱으로서 표현되는 질량 흐름과, 변형 공정에 관여하는 마지막 롤 스탠드의 후방에서 측정되는 스트립 온도와, 서로 다른 최종 두께 간의 함수 상관 관계를 기계 제어 장치에 저장하는 단계;
b) 주조 속도 또는 질량 흐름을 산출하거나 또는 사전 지정하고, 그 산출된 값을 기계 제어 장치에 공급하는 단계;
c) 지정된 주조 속도, 또는 지정된 질량 흐름 조건에서 작동하는 마지막 롤 스탠드 후방에서 목표하는 스트립 온도를 달성하기 위해, 단계 a)에 따라 저장된 함수 특성 곡선들에 따라 압연기열에서 작동하는 롤 스탠드의 최적의 개수와 그에 따라 압연할 수 있는 최종 두께 및 두께 압하를 자동으로 산출하는 단계;
d) 경우에 따라 압연기열의 다수의 롤 스탠드를 강제 개방함으로써, 단계 c)에 따라 산출된 개수의 롤 스탠드만 작동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 단계 a)에 따른 함수 상관 관계는 바람직하게는 계산 모델을 통해 구해진다. 이와 관련하여 작동하는 롤 스탠드들의 개수가 변할 시에 최종 스트립 두께도 변하는 점에 유의해야 한다.
개선 실시예에 따라, 압연할 스트립은 다듬질 압연기열 전방에서 가열되며, 그럼으로써 그 스트립은 소정의 중간 온도를 보유하게 된다. 또한, 압연할 스트립은 최소한 다듬질 압연기열의 두 롤 스탠드 사이에서 냉각된다. 이런 경우 특히 스트립은 다듬질 압연기열의 마지막 롤 스탠드들 사이에서 냉각되는 점이 고려된다.
스트립의 온도는 작동하는 마지막 롤 스탠드 후방에서 측정되며, 측정된 값은 기계 제어 장치로 공급된다. 그에 따라 기계 제어 장치에는 유효한 최종 스트립 온도가 존재하며, 그럼으로써 경우에 따라 폐쇄된 제어 회로에서 상기 최종 스트립 온도에 영향을 미칠 수 있다.
본원의 방법은 또한, 주조 압연 시에 특별한 사건에 대응하기에 적합하다. 그에 따라 일측의 롤 스탠드에서 사전 설정된 시간 동안 사전 설정된 최대의 압연력 차이가 초과되면, 그 롤 스탠드가 강제 개방될 수 있되, 각각 강제 개방된 롤 스탠드는 앞서 언급한 처리 단계에서 고려된다. 또한, 일측의 롤 스탠드에서 기한 경과 후에 압연력 차이의 사전 지정된 적분 값이 초과되면, 그 롤 스탠드가 강제 개방될 수 있되, 그에 따라 강제 개방된 롤 스탠드는 앞서 언급한 처리 단계에서 고려된다.
롤 스탠드는 또한, 롤 스탠드 자체에 위치하는 스트립에서 사전 지정된 치수를 초과하는 표면 표시가 검출되면 강제 개방될 수 있되, 각각 강제 개방된 롤 스탠드는 앞서 언급한 처리 단계에서 고려된다.
본 발명에 따른 제안의 또 다른 실시예에 따라, 강제 개방된 롤 스탠드에서는 제조가 진행되는 중에도 롤 교환을 실시할 수 있다.
끝으로, 롤 스탠드가 고장 날 시에도 그 롤 스탠드를 강제 개방할 수 있되, 각각 강제 개방된 롤 스탠드는 앞서 언급한 처리 단계에서 고려된다.
다시 말하면, 본 발명에 따라 롤 스탠드들(특히 지점(Pref) 후방에 위치하는 다듬질 롤 스탠드)의 자동 개방이 이루어지는데, 더욱 정확하게 말하면, 이런 자동 개방은, 충분히 높은 최종 압연 온도를 보장하고, 그에 따라 재료의 요구되는 특성을 유지하며, 그로 인해 스트립이 충분히 높은 품질을 보유하게 할 수 있도록, 주조 속도 또는 질량 흐름에 따라 이루어진다. 다시 말하면, 목표하는 최종 스트립 두께 방향으로 가공되는 것이 아니라, 상대적으로 더욱 두꺼운 대체되는 두께가 사전 설정되되, 그에 따라 스트립의 높은 품질이 보장되고, 특히 공정 중단은 우려하지 않아도 된다. 제공되는 스트립 두께는 작동하는 (다듬질 압연기열)롤 스탠드의 개수에 따라 결정된다. 상대적으로 더욱 두꺼운 최소의 최종 두께는 작동하는 롤 스탠드들의 개수에 대한 스트립 두께의 특성 곡선의 규칙성에 따라 선택되거나, 또는 상기 곡선의 상부에 위치하는 또 다른 두께는 스트립에 대한 소요에 상응하게 조정된다.
연속 압연 시에 주조 속도의 레벨은 전체 시스템에 걸쳐 발생하는 온도 분포를 결정한다. 주조 속도가 너무 낮을 시에는 목표하는 다듬질 압연 온도와 그에 따른 재료 특성을 유지하지 못한다. 그러므로 본 발명에 따라서는 한계 조건을, 공정 조건에, 특히 주조 속도에 부합하게 조정할 수 있는 가능성이 제안된다.
이와 관련하여 적용할 규칙, 즉 함수 특성 곡선은, 공정의 개루프 내지 폐루프 제어를 위해 고려되는 계산 모델에 저장된다.
주조 속도 내지 질량 흐름이, 예컨대 주조 시스템에서 문제가 발생하거나, 재료가 주조하기 여려운 것이거나, 시스템 시동 과정일 때나, 또는 주조기가 자체 사전 설정된 속도에 도달하지 못할 때, 사전 설정된 소정의 설정값을 하회하게 되면, (다듬질 압연) 롤 스탠드들은 개방되고, 스트립의 또 다른 목표 두께가 조정된다. 또한, 그런 다음 가열 장치는 소정의 한계에서 적합한 레벨로 조정되며, 그럼으로써 필요한 최종 압연 온도가 달성된다.
주조 속도가 낮을 시에, 목표하는 최종 압연 온도에 도달할 수 있도록, 스탠드들이 개방된 상태에서도 압연이 이루어질 수 있을 뿐 아니라, 다듬질 압연기열에서 소정의 사건이 개시될 때에도 압연을 실시할 수 있다. 이와 관련해서는 특히 아래와 같은 사항이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따라 반응할 수 있는 가능한 경우는 스트립이 스탠드 중심에서 벗어나 이동하는 경우이다. 압연력 차이가 조정 가능한 임계값(예: 2000kN)을 초과하고, 그 압연력 차이가 마찬가지로 파라미터로 지정할 수 있는 임계 시간(예: 1초) 동안 지속된다면, 롤 간 충돌의 위험 가능성이 커진다. 이런 롤간 충돌은 주조 중단을 야기하지 않도록 방지되어야 한다. 문제가 있는 스탠드의 강제 개방 후에 후속 스탠드에서는 스트립 두께의 대응하는 증대가 이루어진다. 파라미터의 변화는 다음에서 도 4 및 도 5와 관련하여 설명한 바와 같은 규칙성에 따라 이루어진다. 스트립 이동이 완화되거나, 또는 스트립이 다시 중심에 위치하면, 작업 롤은 라인 상에 안착되고 스탠드는 다시 압연 공정에 관여한다. 대체되는 실시예에 따라 일반적으로 압연력 차이와 임계 시간의 곱에 따른 적분이 결정을 위해 고려된다.
추가로 가능한 경우는 스트립의 상대적으로 큰 비평면성을 고려하거나 측정하는 것에 있다. 앞서 설명한 처리 단계와 유사하게, 상기 비평면성의 고려 또는 측정은, 양측면 또는 일측면의 비평면성이 큰 조건에서, 그 비평면성이 또 다른 신속한 조치(예컨대 작업 롤 굽힘의 방향 전환 또는 그 이용)에 의해 개선되지 않을 때 실시된다.
본 발명에 따른 사상의 추가 적용은 스트립 또는 작업 롤 상에 실시하는 표면 표시에 관한 것이다. 만일 스트립 상의 표면 표시가 더 이상 수용되지 않는다면, 오류를 야기하는 롤을 보유하고 있거나 자체가 손상된 그런 스탠드는 강제 개방될 수 있다. 다시 말하면 특히 새로운 스트립이 개시되면 곧바로, 대응하는 스탠드는 강제 개방되고, 후속 스탠드들은 자체의 두께와 관련하여 적합하게 조정되며, 스트립에 대해서는 대응하는 또 다른 최종 두께가 선택되어 계속해서 제조가 이루어진다.
또한, 제조 중 롤 교환 역시 제안한 처리 단계를 통해 실시할 수 있다. 만일 롤 교환이 불가피하다면, 롤간 간격을 넓게 개방하고 롤 교환을 실행할 수 있되, 그럼에도 본 발명에 따른 방법은 실행된다. 롤 교환 후에, 작업 롤들은 적합한 스트립 위치에 안착되어, 다시 압하 공정에 관여할 수 있으며, 최종 압연 두께, 최종 압연 속도 및 온도 제어도 그에 상응하게 조정된다.
또한, 스탠드에 고장이 발생할 때에도 제안한 방법을 이용할 수 있다. 예컨대 스탠드의 모터가 고장 난 경우에 앞서 설명한 바와 같이 다음 단계들을 실시할 수 있다. 즉, 모터가 고장 나면 대응하는 스탠드는 강제 개방되고, 그럼으로써 스탠드의 손상은 심각할 정도로 부정적인 영향을 미치지 않는다. 오히려 손상이 있더라도 스트립 두께에서만 변화가 나타나되, 그럼에도 스트립은 항상 완벽한 품질로 제조된다.
이에 대응하는 사항은 압연기열에서 짧은 기간의 고장이나, 결함이 발생할 경우에도 적용된다. 모든 예방 조치에도 불구하고 압연 중단을 피하지 못한다면, 결함이 해결될 때까지 자동으로 절단 작동 모드로 전환된다. 다시 말하면 다듬질 압연기열 전방의 전단기는 문제가 해결될 때까지 결함 기간 중 제조된 스트립을 소정의 길이의 작은 조각이나 판으로 절단한다.
파라미터를 자유롭게 전환하거나 설정함으로써 높은 수준의 공정 안전성이 제공되며, 그럼으로써 주조 중단을 방지할 수 있다. 이런 점은 특히 제조 시스템의 작동 개시 시에, 그리고 임계의 제품 및 치수를 압연할 시에 적용된다.
따라서 제안하는 방법은 목표하거나 필요한 최종 압연 온도를 유지할 목적으로 주조 속도가 변할 시에 본질적인 장점을 제공한다.
압연기열에서 기대하지 않았던 결함이 발생할 시에 제안한 처리 단계로 주조 중단을 방지할 수 있다.
이와 관련하여 주조 속도 내지 질량 흐름, 최종 압연 온도 및 이용되는 스탠드 개수 간의 상관 관계가 이용된다.
다듬질 롤 스탠드들이 개방된 조건에서 다듬질 압연기열 내부에서 이루어지는 스트립의 냉각은 바람직하게는 확대된 냉각 구간을 제공한다.
주탕 시에, 또는 불균일한 두께를 갖는 스트립 부분들을 제거할 시에 전단기를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있다.
도 1은 주조기, 조압연기열 및 다듬질 압연기열을 포함하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주조 압연 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 대체되는 구성의 주조 압연 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1에 추가로 대체되고 더욱 콤팩트한 구성의 주조 압연 시스템을 도시한 개략도이다.
도 4는 작동하는 다듬질 롤 스탠드의 상이한 개수에 부합하는 질량 흐름과 주조 속도의 함수로서, 기계 제어 장치에 저장된 스트립 최종 온도의 함수 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 5는 작동하는 다듬질 롤 스탠드의 개수에 따른 스트립 최종 두께의 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 6은 다듬질 롤 스탠드들의 부하가 상대적으로 강한 조건일 때 작동하는 다듬질 롤 스탠드의 개수에 따른 스트립 최종 두께의 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 스트립
2: 주조기
3: 슬래브
4: 조압연기열
5: 다듬질 압연기열
6: 롤 스탠드
7: 롤 스탠드
8: 기계 제어 장치
9: 영구 몰드
10: 전단기
11: 가열 장치
12: 전단기
13: 냉각 구간
14; 전단기
15: 전단기
16: 권취기
17: 디스케일링 장치
18: 냉각 장치
v: 주조 속도
H: 슬래브 두께
dE: 스트립의 최종 두께
T: 스트립 온도
n: 작동하는 롤 스탠드의 개수
tknt: 임계 시간
△Fw: 압연력 차이
Pref: 기준 위치
도 1에는 스트립(1) 제조에 이용되는 주조-압연 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 시스템은 슬래브(3)의 연속 주조에 이용되는 주조기(2)를 포함한다. 슬래브(3)는 영구 몰드(9)로부터 하부 방향으로 수직으로 유출되며, 공지된 방식으로 수평 방향으로 편향된다. 그리고 다음 위치에는 2개의 롤 스탠드(6)를 포함하는 제1 압연기열인 조압연기열(4)이 배치된다. 그에 이어서 제1 전단기(10), 유도 가열 장치 또는 롤러 허스로(roller hearth furnace) 형태의 가열 장치(11), 및 제2 전단기(12)가 연속해서 배치된다.
제2 전단기(12) 후방에는 n개의 다듬질 롤 스탠드(7)를 포함하는 다듬질 압연기열(5)이 개시된다. 다듬질 압연기열(5) 후방에는 냉각 구간(13)이 위치하되, 이 냉각 구간(13) 전방 및 후방에는 전단기(14, 15)가 각각 배치된다. 시스템의 말단부에는 공지된 방식으로 권취(16)가 실시된다.
공정의 중요한 파라미터는 우선 주조 스트랜드가 연속 주조기(2)로부터 유출 되는 조건인 주조 속도(v)이다. 또한, 슬래브 두께(H)와 주조 속도(v)의 곱으로서 표현되는 질량 흐름이 중요한 기준이 된다(제품의 폭과 밀도는 적합한 근사치에서 상수로서 설정된다). 시스템 말단에서는 슬래브(3)가 최종 두께(dE)를 보유하는 스트립(1)으로 압연 된다.
개별 다듬질 롤 스탠드들(7) 후방에서 온도(T)를 측정할 수 있는 고온계는 도시되어 있지 않다. 롤 스탠드들(7) 중 2~3개의 롤 스탠드 사이에는 별도의 냉각 장치(18)가 배치된다.
도 2에 도시된 시스템은 조압연기열(4)의 롤 스탠드(6)의 개수에서만 도 1에 따른 시스템과 차이가 있다. 도 3에 따른 해결 방법의 경우, 압연기열은 매우 콤팩트하고, 가열 구간(11)은 상대적으로 짧으면서 유도 가열 장치로서 형성된다. 도 3에 상응하는 콤팩트한 다듬질 압연기열 전방에는, 또한 대체되는 실시예에 따라, 통상적인 밸런싱 로 또는 가열로가 배치될 수 있다.
위에 설명한 3가지 실시예 모두에서는, 다듬질 압연기열(5) 직전에 위치하는 기준 위치(Pref)가 정의된다. 기준 위치(Pref) 후방에 5개 이상의 스탠드가 배치되는 경우, 동일한 처리 단계가 적용된다. 그러나 추가의 스탠드는 상대적으로 더욱 높은 질량 흐름을 요구한다.
도 1에서 알 수 있듯이 기계 제어 장치(8)는 주조 속도(v)를 검출하거나, 또는 다듬질 압연기열(5)의 다듬질 롤 스탠드들(7)의 유출부에서 질량 흐름(v x H) 및 온도(T)를 검출하거나, 또는 그 데이터를 사전 설정한다. 기계 제어 장치(8)는 개별 롤 스탠드들(6, 7)의 조정에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 기술 측면에서 중요한 점에 한해 다듬질 압연기열(5)의 후방 롤 스탠드들(7)을 개방할 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 적용할 규칙들, 다시 말하면 함수 특성 곡선들은 기계 제어 장치(8) 내 계산 모델에 저장되되, 이 계산 모델은 공정의 개루프 내지 폐루프 제어를 위해 고려되는 것이다. 이와 관련하여 특히 주조 속도(v) 또는 질량 흐름(v x H)(슬래브 두께(H)와 주조 속도(v)의 곱으로서 표현됨)과 다듬질 압연기열 유출 온도(T) 간의 상관 관계에 대해 적용할 규칙성은 도 4에서 알 수 있듯이 서로 다른 스탠드 개수에 부합하게 지시된다. 다시 말해 도 4의 도식은 주조 속도 또는 질량 흐름과 작동하는 마지막 스탠드 후방에서 달성할 수 있는 온도 간의 의존성을 나타낸 것이되, 이는 작동하는 롤 스탠드들의 상이한 개수에 부합하게 도시되어 있다.
여기서 주지할 사항은 도 4에 따른 도식은 항상 구체적인 적용례에 대해 분명하게 지정된다는 점에 있다. 따라서 또 다른 적용례에 대해서는 또 다른 곡선 파형이 지시된다. 도 4에 따른 실시예의 대상은 다듬질 롤 스탠드 전방(기준 위치(Pref))에서 1,200℃의 평균 온도를 보유하며, 연속 주조 시스템 후방의 주조 두께가 70mm일 때 8 내지 18mm의 중간 두께를 보유하는 유연한 특수강이다. 이런 시스템의 최대 스트립 폭은 약 1,600mm이다. 최적의 가공 기술의 관점에서, 상기 강재의 경우 예컨대 850℃의 다듬질 압연 온도가 목표 되며, 이는 수평의 파선에 의해 표시되어 있다. 지정된 주조 속도 또는 지정된 질량 흐름(v x H) 조건에서 목 표 온도의 레벨(수평선(Tziel(목표)))에서 이용되는 스탠드의 개수가 판독된다. 재료에 따라 목표 다듬질 압연 온도도 변한다.
도 4에 도시된 정량적인 상관 관계들은, 질량 흐름 산란폭(v x H)은 +- 20%이고, 지점(Pref)에서 중간 온도는 1,300℃ 미만이고, 중간 두께는 8 ~ 18mm이고, 슬래브 두께는 50 ~ 100mm인 조건으로 적용되고, 최종 압연 온도(Tziel (목표))는 재료에 따라 변한다.
다듬질 롤 스탠드(7)의 소정의 개수(n)를 이용할 시에 달성할 수 있는 스트립(1)의 최소 최종 두께(dE)는 도 5로부터 알 수 있다. 또한, 도 5에서 확인되는 그래프는 단일 사례에 관계하며, 본원과 관련하여 재차 도 4의 설명에서 언급한 기술 제원을 보유하는 유연한 특수강을 나타내고 있다.
이와 관련하여, 다듬질 롤 스탠드들은 상대적으로 더욱 강한 부하를 받을 수 있으며, 그럼으로써 지정된 개수(n)의 작동하는 롤 스탠드를 이용하여 상대적으로 얇은 스트립 두께(dE)를 달성할 수 있다. 이런 상황은 도 6에 도시되어 있다. 다시 말해 롤 스탠드들이 상대적으로 강한 부하를 받게 되면, 도 6에서 위쪽 곡선은 아래 곡선의 방향으로 눌리며, 이는 화살표에 의해 표시되어 있다.
재료 강도가 상대적으로 높거나, 또는 스트립의 폭이 상대적으로 넓을 경우, 부하를 허용 한계에서 유지하기 위해, 곡선은 보다 두꺼운 최종 두께의 방향으로 변위된다.
도시한 실시예에서는 70mm의 주조 두께로부터 출발하여, 다듬질 압연기열 전방에서 각각 이용되는 조압연 롤 스탠드 개수 및 선택된 두께 분포에 따라 약 8 내지 18mm에 상당하는 중간 두께가 제조되는 점이 적용된다. 잔여 두께 압하는 다듬질 압연기열에서 최종 스트립 두께(dE)로 이루어지되, 이 최종 스트립 두께는 기준 위치(Pref) 후방에서 이용되는 스탠드 개수에 따라 결정된다. 여기서도 또한 제조 가능한 최소 최종 두께는 스탠드 및 구동 장치의 치수화 또는 공정 및 시스템 한계에 따라 변한다.
기술적인 측면에서 바람직한 경우는 압연할 스트립을 중간 가열 공정으로 처리할 때이다. 이런 경우 도시한 곡선 파형의 변화는 그에 상응하게 계산 모델에서 고려될 수 있다.
저장된 계산 모델은 학습 가능하다. 다시 말하면 파라미터는 측정된 다듬질 압연 온도와 또 다른 공정 파라미터에 따라 조정될 수 있다. 또한, 곡선의 파형은 예컨대 이용되는 냉각수량(cooling water amount), 디스케일링을 위한 수량(water amount), 스탠드 간 간격, 작업 롤들의 지름, 압연 온도 또는 재료 강도에 따라 변한다.
주조 시스템(2)은 자체 후방에 배치되는 압연기열들(4, 5)에 연속해서 재료를 공급한다. 주탕 공정 및 정상적인 제조 작동 모드의 경우, 설정 가능한 주조 속도 내지 질량 흐름(슬래브 두께와 속도의 곱)에 따라 공정 파라미터가 결정된다.
이와 관련하여 유연한 탄소강의 경우 기계 제어 장치(8)에 의해 야기되는 작 동 모드는 예컨대 아래와 같다(여기서 주조 두께는 앞서 언급한 70mm와 다를 수 있다).
● 질량 흐름(H x v)이 280mm m/min 이하일 때: 다듬질 압연기열 전방의 전단기에서 스트립 절단 또는 플레이트 절단과 같은 작동 모드는 불필요하다.
● 질량 흐름(H x v)이 280과 380mm m/min 사이일 때: 양호한 스트립은 2개의 다듬질 롤 스탠드(Pref 후방)로 제조할 수 있고, 다듬질 압연기열 전방의 가열 장치(유도 가열 장치, 로), 또는 중간 가열 공정을 설정하며, 그럼으로써 여기서 목표하는 최종 압연 온도는 850℃로 설정할 수 있다.
● 질량 흐름(H x v)이 380과 450mm m/min 사이일 때: 양호한 스트립은 3개의 다듬질 롤 스탠드(Pref 후방)로 제조할 수 있고, 적합한 중간 가열 공정을 통해 최종 압연 온도로 설정한다.
● 질량 흐름(H x v)이 450과 560mm m/min 사이일 때: 양호한 스트립은 양호한 스트립은 4개의 다듬질 롤 스탠드(Pref 후방)로 제조할 수 있고, 적합한 중간 가열 공정을 통해 최종 압연 온도로 설정한다.
● 질량 흐름(H x v)이 560mm m/min 이상일 때: 양호한 스트립은 양호한 스트립은 5개의 다듬질 롤 스탠드(Pref 후방)로 제조할 수 있고, 적합한 중간 가열 공정을 통해 여기서는 850℃의 최종 압연 온도로 설정한다.
이와 관련하여 목표하는 스트립 표면 품질을 유지하기 위해 위치(Pref)에서 최대 기준 온도는 1,200℃에서 출발하였다.
특히 다수의 스탠드가 개방 상태일 때 최종 스트립의 냉각을 최적화하고, 최종 스트립의 가능한 보다 이른 냉각을 보장하기 위해, 중간 스탠드 냉각 장치들(18)은 마지막 스탠드들 사이에 제공된다. 이런 중간 스탠드 냉각 장치들은 제품 특성을 개선하기 위해 이용된다. 최종 스트립에 대해 목표하는 각각의 최종 압연 온도는 각각 작동하는 마지막 롤 스탠드 후방에서 고온계에 의해 감시된다.
예컨대 850℃보다 더욱 높은 최종 압연 온도가 (실시예에서 목표하는 바와 같이) 생성되어야 한다면, 도 4의 도식에 상응하게 온도 이득의 효과는 하나의 스탠드의 개방에 의해 가능하다. 이런 경우 하나의 스탠드가 줄어든 상태로 다듬질 압연이 이루어진다. "온도 도약(temperature jump)"는, 도 4에서 알 수 있듯이 지정된 주조 속도 또는 지정된 질량 흐름의 조건에서 일측 곡선으로부터, 하나의 스탠드가 줄어든 상태의 특성 곡선을 재현하는 후속 곡선으로 상승함으로써 제공된다.
일반적으로 다양한 재료에 대한 최적 또는 최대의 주조 속도는 실험을 통해 공지되었으며, 그에 따라 여기서는 처음부터 올바른 사전 설정값을 선택할 수 있다. 예컨대 달성 가능한 주조 속도가 약 6.5m/min이고 주조 두께는 70mm일 때, 목표하는 다듬질 압연기열 온도에 접근할 수 있도록 다듬질 압연기열의 마지막 스탠드는 강제 개방된다. 다시 말하면 조압연 롤 스탠드로는 8 내지 18mm의 중간 두께로 조압연이 이루어지고, 그런 후에 규칙으로서 다듬질 압연은 4개의 다듬질 롤 스탠드로만 이루어진다.
이런 처리 단계는 예비 단계에서 계획할 수 있다. 그러나 연속 주조 시스템에 문제가 있고, 그에 따라 주조 속도가 감소하면, 스트립 내부에서 두께 변화가 발생한다. 만일 주조 공정이 다시 안정화되고, 주조 속도가 사전 설정된 최소값을 초과하면, 다시 새로운 스트립의 압연이 개시되면 곧바로 도 4에 상응하게 세팅 조정이 이루어진다. "부적합한" 두께를 보유하는 스트립 영역은 향후에 그 대응하는 스트립 부분을 차단할 수 있도록 저장된다.
본원에서 롤 스탠드의 강제 개방이라고 하면, 스탠드의 작업 롤들이 상호 간에 이격되고, 이런 롤 스탠드에서는 슬래브 또는 스트립의 압연이 개시되지 않는 것을 의미한다.

Claims (14)

  1. 강재 스트립(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 우선 주조기(2)에서 슬래브가 주조되고, 이 슬래브(3)는 지정된 슬래브 두께(H)와 주조 속도(v)의 조건으로 상기 주조기(2)로부터 유출되고, 이어서 상기 슬래브(3)는 조압연기열(4) 및 다듬질 압연기열(5)에서 다수의 롤 스탠드(6, 7)에 의해 스트립(1)으로 압연되며, 이 스트립(1)은 마지막 롤 스탠드(6, 7) 후방에서 최종 두께(dE)를 보유하게 되는 상기 강재 스트립 제조 방법에 있어서,
    a) 작동하는 롤 스탠드(7)의 상이한 개수(n)에 부합하게 주조 속도(v), 또는 주조 속도와 슬래브 두께의 곱(v x H)으로서, 또는 스트립 속도와 스트립 두께의 곱으로서 표현되는 질량 흐름과, 상기 스트립(1)을 압연하는 마지막 롤 스탠드(7) 후방에서 측정되는 스트립 온도(T)와, 서로 다른 최종 두께들 간의 함수 상관 관계를 기계 제어 장치(8)에 저장하는 단계;
    b) 상기 주조 속도(v) 또는 상기 질량 흐름(v x H)을 산출하거나 사전 설정하고, 산출된 값을 상기 기계 제어 장치(8)에 공급하는 단계;
    c) 지정된 주조 속도(v) 또는 지정된 질량 흐름(v x H)의 조건으로 상기 작동하는 마지막 롤 스탠드(7) 후방에서 목표하는 스트립 온도(T)를 달성할 수 있도록 단계 a)에 따라 상기 기계 제어 장치(8)에 저장된 함수 특성 곡선들에 따라 압연기열에서 작동하는 롤 스탠드(7)의 최적의 개수와 그에 따라 압연할 수 있는 최종 두께 및 두께 압하를 산출하는 단계;
    d) 선택적으로 상기 다듬질 압연기열(5)의 다수의 롤 스탠드(7)를 강제 개방하여, 단계 c)에 따라 산출된 개수의 롤 스탠드(7)만 작동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1항의 단계 a)에 따른 상기 함수 상관 관계는 계산 모델에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 압연할 스트립(1)은, 다듬질 압연기열(5) 전방 또는 다듬질 압연기열 부분의 전방에서 가열되며, 그럼으로써 상기 스트립은 위치(Pref)에서 소정의 중간 온도를 보유하게 되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 압연할 스트립(1)은 상기 다듬질 압연기열(5)의 적어도 2개의 롤 스탠드(7) 사이에서 일측면 또는 양측면이 냉각되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스트립(1)은 상기 다듬질 압연기열(5)의 마지막 롤 스탠드(7)들 사이에서 냉각되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스트립(1)은 상기 다듬질 압연기열(5)의 마지막 두 롤 스탠드(7) 사이에서 냉각되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스트립(1)의 온도는 작동하는 마지막 롤 스탠드(7) 후방에서 측정되고, 측정된 값은 상기 기계 제어 장치(8)로 공급되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 만일 일측의 롤 스탠드(7)에서 사전 설정된 시간(tkrit) 동안 사전 설정된 압연력 차이(△Fw)가 측정되면, 그 대응하는 롤 스탠드(7)는 강제 개방되고, 이 강제 개방된 롤 스탠드(7)는 제1항에 따른 처리 단계에서 고려되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 만일 일측이 롤 스탠드(7)에서 시간 단위가 경과된 후에 압연력 차이(△Fw)의 사전 설정된 적분 값이 초과되면, 그 대응하는 롤 스탠드(7)는 강제 개방되고, 이 강제 개방된 롤 스탠드(7)는 제1항에 따른 처리 단계에서 고려되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 만일 일측의 롤 스탠드(7)에 위치하는 스트립에서 사전 설정된 정도를 초과하는 비평면성이 검출되면, 그 대응하는 롤 스탠드(7)는 강제 개방되고, 이 강제 개방된 롤 스탠드(7)는 제1항에 따른 처리 단계에서 고려되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 만일 일측의 롤 스탠드(7)에 위치하는 스트립에서 사전 설정된 정도를 초과하는 표면 표시가 검출되면, 그 대응하는 롤 스탠드(7)는 강제 개방되고, 이 강제 개방된 롤 스탠드(7)는 제1항에 따른 처리 단계에서 고려되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 강제 개방된 롤 스탠드(7)에서는 제조가 진행되는 중에도 롤 교환을 실시할 수 있고, 상기 강제 개방된 롤 스탠드(7)는 제1항에 따른 처리 단계에서 고려되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 일측의 롤 스탠드(7)에 고장이 발생하는 경우, 그 대응하는 롤 스탠드(7)는 강제 개방되고, 이 강제 개방된 롤 스탠드(7)는 제1항에 따른 처리 단계에서 고려되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 불균일한 스트립 두께, 또는 불균일한 온도, 또는 불균일한 스트립 두께 및 불균일한 온도를 보유하는 스트립 부분들은 전단기에 의해 절단 제거되는 것을 특징으로 하는 강재 스트립 제조 방법.
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