KR101626909B1

KR101626909B1 - 금속 스트립의 제조 방법 및 그 플랜트

Info

Publication number: KR101626909B1
Application number: KR1020147022921A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 자이델; 페터 주다우
Original assignee: 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: RU2014134539A; EP2806985B1; RU2600772C2; EP2806985A2; WO2013110754A3; TWI552812B; KR20140121848A; US20150034268A1; US9242293B2; AR089803A1; JP5777130B2; WO2013110754A2; JP2015508336A; TW201343275A; CN104254406A; CN104254406B

Abstract

본 발명은, 연속 주조 설비(2)와, 제1 노(3)와, 제2 노(4)와, 연이어 배치된 압연기(5)를 포함하는 플랜트에서 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 에너지를 절약하기 위해, 상기 방법은, 본 발명에 따라, a) 2가지 이상의 금속 슬래브 또는 금속 스트립(1)을 포함하는 금속 슬래브들 또는 금속 스트립(1)들의 제조할 생산 규모를 설정하는 설정 단계와, b) 모든 생산할 금속 슬래브 또는 금속 스트립(1)에 대한 압연기(5) 내로의 각각의 유입 온도(T_FM)를 결정하는 결정 단계와, c) 제1 노(3)로부터의 유출 온도(T_AO1)를 결정하는 결정 단계이며, 상기 유출 온도는 단계 b)에서 결정된 압연기(5) 내로의 최대 유입 온도(T_FM)보다 더 낮게 선택되고 단계 b)에서 결정된 압연기(5) 내로의 최소 유입 온도(T_FM)보다는 더 낮거나, 또는 실질적으로 그와 동일한 정도로 선택되게 하는 상기 결정 단계와, d) 제조할 금속 슬래브들 또는 금속 스트립(1)들이 단계 c)에 따라서 결정된 유출 온도(T_AO1)로 제1 노(3)에서 유출되는 방식으로 제1 노(3)를 작동시키는 작동 단계와, e) 압연기(5) 내로의 요구되는 유입 온도(T_FM)가 단계 d)에 따라서 달성된 제1 노(3)의 유출 온도(T_AO1)를 상회하는 점에 한해서, 상기 요구되는 유입 온도(T_FM)로 제2 노(4)를 이용하여 제조할 금속 슬래브 또는 제조할 금속 스트립(1)을 가열 또는 재가열하는 가열 또는 재가열 단계를 제공한다. 그 밖에도, 본 발명은 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 플랜트에도 관한 것이다.

Description

금속 스트립의 제조 방법 및 그 플랜트{METHOD AND PLANT FOR PRODUCING A METAL STRIP}

본 발명은, 연속 주조 설비와, 이송 방향으로 연이어 배치된 제1 노와, 이송 방향으로 제1 노에 연이어 배치된 제2 노와, 이송 방향으로 제2 노에 연이어 배치된 압연기를 포함하는 플랜트에서 금속 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 제1 노의 달성 가능한 온도 기울기는 제2 노의 달성 가능한 온도 기울기보다 더 낮다. 그 밖에도, 본 발명은 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 플랜트에도 관한 것이다.

언급한 유형으로 금속 스트립들을 제조하기 위한 플랜트들은 종래 기술에서 공지되었다.
일반적인 방법은 WO 2011/015365 A1에 공개되어 있다. 유사하면서도 또 다른 해결 방법들은 DE 10 2006 054 932 A1, US 5 307 864 A, DE 10 2008 029 581 A1, EP 1 375 680 A1, WO 85/03891 A1, EP 0 183 209 A2, US 4 182 146 A 및 US 4 918 960 A에서 개시된다.

EP 1 960 131 B1로부터는, 선택된 작동 모드에 따라서, 요컨대 때로는 금속 스트립을 연속해서 제조할 때, 그리고 때로는 스트립을 비연속적으로 제조할 때 슬래브들을 가열하기 위해 보온로 및 유도로를 활성화하거나 비활성화시키는 점이 공지되었다.

EP 1 963 034 B1은, 슬래브의 가열을 위해, 가열 작용이 슬래브 코어에 집중되도록 그 가동 주파수가 낮게 선택되는 유도로를 개시하고 있다.

DE 10 2008 055 650 A1은, 박 슬래브 주조 설비들에서 에너지 요구량 및 CO₂ 배출량을 최소화하기 위한 방법을 기술하고 있으며, 이 경우 특히 상기 설비에서 냉각을 위해 필요한 수량(water quantity) 및 그 분배량뿐 아니라 주조 속도도 산출하는 계산 모델들이 이용된다.

보온로 및 유도로의 조합된 이용도 EP 1 469 954 B2 및 US 7 942 191 B2로부터 공지되었다.

이른바 CSP 플랜트에서 열간 압연 스트립을 제조할 때, 우선 박 슬래브가 연속 주조 설비에서 주조되고, 그 다음 롤러 허스로에서 목표 노 온도로 가열되고, 그 직후에 다듬질 압연기열(압연기)에서 최종 스트립 두께로 압하 압연된다. 롤러 허스로에서 박 슬래브를 재가열할 때 (예컨대 가스 형태인) 가열 에너지가 소요되고, 다듬질 압연기열에서 두께 압하 동안 성형을 위한 전류가 소요된다. 이 경우, 필요한 노 온도는 실질적으로 압연할 최종 두께 및 스트립 폭뿐 아니라 스트립 재료에 따라서 결정된다.

이 경우, 다듬질 압연기열에서 얇은 최종 두께를 보유하거나, 또는 높은 하중을 받는 스트립들은 특히 최대 노 온도 수준(예: 1,150℃)을 결정한다. 그러나 이런 극도의 스트립들(extreme strip)은 상대적으로 더 낮은 생산율만을 나타낸다. 하나의 압연 프로그램 이내에, 또는 하루 이내에, 각양 각색의 스트립이 압연된다. 다수의 스트립은 높은 유입 온도를 필요로 하지 않는다. 다시 말하면, 상기 스트립들은 과열되지 않는다. 여기서 열 에너지가 절약될 수도 있다. 그러나 롤러 허스로는 임의로 각각의 스트립에 부합하게 설정될 수 없으며, 다듬질 압연기열 유입 온도들(T-FM; 다듬질 압연기열 전방에서 가열 후, 또는 최종 노의 후방에서 평균 슬래브 온도로서 정의됨)은 개별적으로 변경될 수 없다. 그러므로 롤러 허스로의 관성으로 인해, 노 온도는 실질적으로 동일하게 높은 수준으로 유지된다. 사전 공지된 상기 CSP 플랜트의 전형적인 개념상 구성은 도 1로부터 확인되며, 플랜트 길이에 걸친, 다시 말하면 연속 주조 설비에서부터 다듬질 압연기열의 후방까지에 이르는 평균 온도의 곡선은 도 2로부터 확인될 수 있다.

도 1에는, 내부에서 슬래브(1)가 주조되는 연속 주조 설비(2)를 포함하는 플랜트가 개략적으로 도시되어 있다. 슬래브(1)는 롤러 허스로(3)에 도달하고, 이 롤러 허스로에서 슬래브는 유입 온도(T_FM)로 가열된다. 여기서 슬래브는 예컨대 60㎜의 두께를 보유하고, 각각의 한계 조건에 따라서 4 내지 8m/min의 속도로 이송 방향(F)으로 이동된다. 롤러 허스로의 길이는 예컨대 240m이다. 그 후에, 노 후방의 온도(T_FM)를 보유한 상태로 슬래브(1)는 압연기(5)(다듬질 압연기열) 내로 안내되어 목표 두께의 스트립으로, 예컨대 2.4㎜의 값으로 압하 압연된다. 이어서 스트립은 냉각 구간(10)에 도달한다.

대응하는 온도 곡선은 도 2에서 확인된다. 도 2에서 유입 온도(T_FM)는 1,150℃임을 알 수 있다.

롤러 허스로에서 소모되는 에너지, 및 다듬질 압연기열에서 (예컨대 60㎜의 슬래브 두께에서 연속 주조 설비 이후 2.4㎜의 최종 스트립 두께로) 성형을 위해 소모되는 에너지들뿐 아니라, CO₂ 배출량 및 에너지 비용도 1,150℃의 유입 온도(T_FM)를 갖는 예시에 대해 하기와 같이 명시될 수 있다(스케일 제거기 펌프들, 압연 롤 냉각용 펌프들 등과 같은 보조 장치의 에너지 소모량은 고려되지 않았다).

수냉식 롤러들을 포함하는 롤러 허스로는 178.1kWh/t의 가열 에너지를 필요로 한다. 가열 비용은 5.34?/t이고, CO₂ 배출량은 41.0kg CO₂/t이다. 다듬질 압연기열에서, 성형을 위해, 47.8kWh/t의 성형 에너지가 소요되며, 이때 전류 비용은 3.35?/t이고, CO₂ 배출량은 26.8kg CO₂/t이다. 모두 합해서 225.9kWh/t의 에너지 요구량이 발생하며, 이때 비용은 8.69?/t이고, CO₂ 배출량은 67.7kg CO₂/t이다.

본 발명의 과제는, 최초에 언급한 유형의 방법 및 대응하는 플랜트에 있어서, 금속 스트립을 제조할 때, 특히 주조-압연 플랜트(CSP 플랜트)에서 열간 압연 스트립을 제조할 때, 에너지 소모량을 추가로 감소시키고, 그에 따라 비용을 절약할 뿐 아니라 CO₂ 배출량도 감소시킬 수 있게 하는 상기 방법 및 플랜트를 제안하는 것에 있다.

본 발명을 통한 상기 과제의 해결 방법은, 방법에 따라서, 상기 방법이 하기 단계들, 즉.

a) 한정된 생산 시간 동안 2가지 이상의 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 포함하는 금속 슬래브들 또는 금속 스트립들의 제조할 생산 규모를 설정하는 설정 단계와,

b) 한정된 생산 시간에 생산할 금속 슬래브들 또는 금속 스트립들의 적어도 일부분에 대해, 바람직하게는 그 모두에 대해 압연기 내로의 각각의 유입 온도를 결정하는 결정 단계와,

c) 제1 노로부터의 유출 온도를 결정하는 결정 단계이며, 상기 유출 온도는 단계 b)에서 결정된 압연기 내로의 최대 유입 온도보다 더 낮게 선택되고 단계 b)에서 결정된 압연기 내로의 최소 유입 온도보다는 더 낮거나, 또는 실질적으로 그와 동일한 정도로 선택되는, 상기 결정 단계와,

d) 제조할 금속 슬래브들 또는 금속 스트립들이 단계 c)에 따라서 결정된 유출 온도로 제1 노에서 유출되는 방식으로 제1 노를 작동시키는 작동 단계와,

e) 압연기 내로의 요구되는 유입 온도가 단계 d)에 따라서 달성된 제1 노의 유출 온도를 상회하는 점에 한해서, 상기 요구되는 유입 온도로 제2 노를 이용하여 제조할 금속 슬래브 또는 제조할 금속 스트립을 가열 또는 재가열하는 가열 또는 재가열 단계를 포함하고,
제1 노는, 금속 슬래브 또는 금속 스트립의 유출 온도(T_AO1)가 최대 1,125℃에 달하도록 작동되고, 제1 노에서는 에너지 절약형 건식 노 롤러들이 이용되는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 c)에서, 제1 노로부터의 유출 온도는, 단계 b)에서 결정된 압연기 내로의 최소 유입 온도와 실질적으로 동일한 정도로 선택될 수 있다. 이 경우, 실질적으로 동일한 정도라는 점은, 특히, 극미한 온도 변동(냉각)만이 제1 노의 후방에서, 다시 말하면 제2 노가 비활성화된 상태에서 이 제2 노의 영역에서 고려된다는 것을 의미한다.

다시 말해, 전술한 단계 c)는, 압연기 내로의 최대 유입 온도가 제2 노에 의해 (제2 노의 최대 노 출력의 고려하에) 설정되는 방식으로, 제1 노로부터의 유출 온도를 결정한다(다시 말해 제2 노는 어느 경우든 노 출력이 최대 가능한 조건에서 제1 노의 유출 온도를 기초로 하여 압연기 내로의 최대 유입 온도를 달성할 수 있어야 한다).

또한, 전술한 단계들 b) 및 c)는 반복해서 최적화될 수도 있으며, 이를 위해 상기 단계들은 반대되는 순서로 수행될 수 있다.

또한, 제1 노로서 롤러 허스로가 이용될 수 있고, 그리고/또는 제2 노로서는 유도로, 또는 DFI 노(직접 화염 충돌형 노; Direct Flame Impingement furce), 또는 유도로 및 DFI 노의 조합 구성, 다시 말하면 노 그룹이 이용될 수 있다.

이 경우, 제1 노는, 금속 슬래브 또는 금속 스트립의 유출 온도가 최대 1,125℃에 달하도록 작동될 수 있다. 제1 노 내에서는 바람직하게는 에너지 절약형 건식 노 롤러들이 이용된다.

제2 노(또는 노 그룹)는 바람직하게는, 금속 슬래브 또는 금속 스트립의 온도 상승이 최대 100℃에 달하도록 작동된다. 그 결과로, 약 10m미만의 짧은 재가열 구간(유도 가열 구간)이 달성될 수 있다.

제1 노는 슬래브 저장로(slab storage furnace)로서 이용될 수 있다.

다시 말하면, 제1 노의 달성 가능한 온도 기울기가 바람직하게는 제2 노의 달성 가능한 온도 기울기보다 더 작기 때문에, 제2 노(또는 노 그룹)는, 상대적으로 짧은 구간에서 슬래브를 개별적으로 가열할 수 있는 높은 가열 속도 또는 높은 온도 동적 거동(temperature dynamics)을 특징으로 한다.

제1 노로부터의 유출 온도 및 압연기 내로의 유입 온도는, 한 개선예에 따라서, 열간 압연 스트립들의 제조를 위한 에너지 비용 및/또는 CO₂ 배출량 및/또는 에너지 소모량은 한정된 생산 시간에 제1 노 및 제2 노 및 압연기에 대해 모두 합해서 최소가 되는 정도로 반복해서 결정된다.

상기 단계 b)에 따르는 압연기 내로의 유입 온도의 결정, 및/또는 상기 단계 c)에 따르는 제1 노로부터의 유출 온도의 결정, 및/또는 모든 생산할 금속 슬래브 또는 금속 스트립에 대한 에너지 소모량 및/또는 CO₂ 배출량 및/또는 에너지 비용은 계산 모델에 의해 수행될 수 있다.

이 경우, 특히, 에너지 비용 및/또는 CO₂ 배출량 및/또는 에너지 소모량을 최소화하기 위한 계산 시 부분 목표 변수로서 압연기 내로의 유입 온도의 최소화가 이용될 수 있다. 또한, 이를 위해, 제1 노의 최소 노 유출 온도도 이용될 수 있다. 그 밖에도, 제2 노 내에서 온도 상승의 최소화가 이용될 수 있다.

이 경우, 계산 모델에서는, 바람직하게는 제1 노로부터의 최적의 유출 온도 및 압연기 내로의 유입 온도를 설정할 때, 공정 및 플랜트 한계들이 그에 상응하게 고려된다.

또한, 제1 노로서, DFI 노(직접 화염 충돌형 노)도 이용될 수 있다.

또한, 제1 노로서, 그리고/또는 제2 노로서, 그 버너들 및/또는 버너 설정 및/또는 슬래브 표면으로부터 화염의 이격 간격이, 슬래브 표면 상에서 스케일 또는 슬래브 재료의 용융물이 발생하지 않도록 선택되는, DFI 노(직접 화염 충돌형 노)가 이용될 수 있다. 또한, 제1 노로서, 그리고/또는 제2 노로서, 그 버너들이 전체 폭에 걸쳐서 슬래브를 균일하게 가열하도록 형성되고, 이를 위해 버너들은 바람직하게는 연속해서 그 폭에 걸쳐서 직사각형 노즐들로서 형성되는, DFI 노도 이용될 수 있다. 대체되는 방식으로, 제1 노로서, 그리고/또는 제2 노로서, 그 버너들이 이송 방향으로 다중 열로 형성되는, DFI 노가 이용될 수 있으며, 이 경우 버너들은 열마다 오프셋 되어 배치되며, 그럼으로써 버너들은 폭에 걸쳐서 전체적으로 금속 스트립의 균일한 가열을 야기하게 된다.

금속 슬래브 또는 금속 스트립은 제1 노의 전방에서, 한 개선예에 따라서, 조압연 작동으로 처리된다.

제1 노는 2개의 부분 노로 분할될 수 있으며, 이 경우 금속 슬래브 또는 금속 스트립은 두 부분 노 사이에서 압연 작동으로 처리된다.

제2 노, 또는 적어도 노의 개별 모듈들이 이용되지 않는 경우, 상기 제2 노 또는 상기 개별 모듈들은 생산 라인으로부터 외부로 이동될 수 있고, 상기 제2 노 또는 상기 개별 모듈들의 위치에 롤러 컨베이어 캡슐화부가 배치될 수 있다.

연속 주조 설비와, 이송 방향으로 연이어 배치된 제1 노와, 유도로의 형태로 이송 방향으로 제1 노에 연이어 배치된 제2 노와, 이송 방향으로 유도로에 연이어 배치된 압연기를 포함하여, 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 플랜트는, 본 발명에 따라서, 제1 노가 에너지 절약형 건식 노 롤러들을 구비하며, 유도로는 이송 방향으로 이격된 복수의 유도 코일을 포함하고, 유도 코일들의 영역에 열 절연 수단들이 배치되는 것을 특징으로 한다.

유도 코일들의 전방, 및/또는 그 후방, 및/또는 그 사이에, 적어도 섹션별로 열 절연 하우징들이 배치될 수 있다.

그 밖에도, 유도 코일들의 전방, 및/또는 그 후방, 및/또는 그 사이에 적어도 섹션별로 열 절연형 롤러 컨베이어 롤러들이 배치될 수 있다.

유도 코일들은 금속 슬래브 또는 금속 스트립으로 향해 있는 면 상에 하나 이상의 절연판 또는 절연 매트를 구비할 수 있다.

열 절연 하우징들, 열 절연형 롤러 컨베이어 롤러들, 및/또는 절연판들은 세라믹 섬유 재료로 구성될 수 있으면서 바람직하게는 얇은 내온성 박판으로 피복된다.

개선예에 따라서, 절연 후드들이 제공될 수 있고, 유도 코일들 및 절연 후드들은 이동 수단들과 연결되며, 그럼으로써 유도 코일들이 이용되지 않는 경우, 상기 유도 코일들은 생산 라인으로부터 외부로 이동될 수 있고, 유도 코일들의 위치에는 절연 후드들이 인입될 수 있다.

또한, 하나 이상의 절연 후드에 어느 경우든 일시적으로 요동 운동을 가할 수 있는 수단들이 제공될 수 있으며, 요동 운동은 바람직하게는 금속 슬래브 또는 금속 스트립의 이송 방향에 대해 횡방향으로 향한다. 그에 따라, 낙하하는 스케일의 활주(sliding)가 촉진될 수 있다.

이 경우, 절연 후드는 깔때기 형태로 형성될 수 있다.

한 개선예에 따라서, 요동 운동을 가하기 위한 수단들은 절연 후드를 위한 이동 수단들을 통해 실현되며, 상기 이동 수단들은 바람직하게는 이동 속도를 도약식으로 변경하도록 형성된다. 그에 따라서, 절연 후드를 위한 횡방향 구동 장치가 동시에 절연 후드를 요동하기 위해서도 이용된다. 또한, 절연 후드의 이동은 이동 수단들을 통해서도 가능하며, 절연 후드는 울퉁불퉁한 트랙 상에서 변위되고 그에 따라 요동된다.

마지막으로, 절연 후드로 바람직하게는 주기적으로 공기 분출(blowing-off)하기 위한 수단들도 제공될 수 있다. 그 결과로, 예컨대 각각 사전 설정된 시간의 경과 후에 하부 절연 후드들에 압축 공기가 분출됨으로써, 스케일이 효율적으로 제거되고 떨어질 수 있다.

따라서 압연기 내로 유입되기 직전에 노 온도를 유연하게 설정할 수 있도록 하기 위해, 롤러 허스로 후방에 추가로 짧은 유도 가열 장치가 배치된다.

(온도 절연형) 유도 가열 장치가 이용되지 않을 때, 상기 유도 가열 장치 또는 그 개별 모듈들(인덕터들)은 생산 라인으로부터 횡방향으로 외부로 이동되고, 그 위치로 최적으로 절연된 롤러 컨베이어 캡슐화부가 인입될 수 있다. 인덕터들 및 절연 후드들의 변위를 위해, 동일하거나 분리된 이동 수단들이 이용될 수 있다.

그에 따라, 본 발명은, 바람직한 방식으로, 에너지 소모량과 그에 따른 에너지 비용의 최소화, 및 다듬질 압연기열 유입 온도의 적합한 설정을 통한 CO₂ 배출량의 감소, 및 제1 노로부터의 최적의 유출 온도를 달성한다.

본원의 방법의 적용을 위해, 바람직하게는 계산 모델이, 가열 공정, 압연 공정 및 냉각 구간의 한계 조건들에 따라서, 최적 내지 최소의 롤러 허스로 유출 온도 및 다듬질 압연기열 유입 온도와 결국에는 최소의 에너지 소모량 내지 최소의 CO₂ 배출량 내지 최소의 에너지 비용을 설정하기 위해 이용된다. 이 경우, 공정 및 플랜트 한계들이 고려된다.

유도 가열 장치 또는 DFI 노는, 스트립마다 실질적인 온도 변동을 달성할 수 있는 높은 동적 액추에이터를 나타내며, 다른 한편으로 롤러 허스로는 상황에 따라서 상대적으로 더 오랜 시간에 걸쳐서 비로소 온도 변동을 달성할 수 있는 낮은 동적 액추에이터를 나타낸다. 상기 롤러 허스로는, 본 발명에 따라서, 바람직하게는 최소의 슬래브 저장 온도를 설정하기 위해 이용되는 반면에, 유도 가열 장치 또는 DFI 노는 다듬질 압연기열의 전방에서 바람직하게는 최소인 목표 온도(다듬질 압연기열 유입 온도)를 설정한다.

절연형 유도 가열 구간 및 DFI 노는 상대적으로 더 높은 동적 가열을 가능하게 하며, 그와 동시에 최적의 열 절연 및 그에 따른 매우 효율적인 가열을 달성한다.

바람직하게는, 추정의 형태로, 각각의 스트립에 대해, 그리고/또는 상대적으로 더 오랜 생산 주기(압연 프로그램, 하루(day), 롤러 허스로의 온도에 대한 최대 변동 시간)에 대해 롤러 허스로의 온도를 결정하기 위해, 그리고 유도 가열 장치를 이용하기 위해 최적화 알고리즘의 활성화가 수행된다.

(롤러 허스로 내에서) 1,125℃ 미만으로 낮은 노 온도 조건에서 에너지 절약형 노 롤러들(바람직하게는 건식 노 롤러들, 다시 말하면 냉매를 이용한 내부 냉각 장치를 포함하지 않은 노 롤러들)과, 바람직하게는 최소의 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)로 슬래브(또는 조압연 스트립)의 유도 재가열을 조합하여 이용하는 점도 바람직하게 가능하다.

온도 손실의 감소를 위해, 바람직하게는 스트립을 재가열하기 위해 유도 가열 장치의 이용이 수행되지만, 그러나 이용되지 않을 때에는 전체 유도 가열 장치, 또는 유도 가열 장치 영역들 중 부분들의 캡슐화가 수행된다.

예컨대 롤러 허스로로서 형성되는 제1 노 대신, (대체되거나, 또는 부분적으로) 패시브 또는 액티브 롤러 컨베이어 캡슐화부 또는 워킹빔 노(walking beam furnace)도 이용될 수 있다.

에너지 소모량 및 에너지 비용을 감소시키기 위한 추가의 최적화 매개변수들로서 바람직하게는 주조 두께가 고려된다.

도면에는 본 발명의 실시예들이 도시되어 있다.
도 1은, 주요 컴포넌트들인 연속 주조 설비, 롤러 허스로 및 다듬질 압연기열을 포함하여, 종래 기술에 따라서 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 플랜트를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는, 도 1에 따르는 플랜트의 연장부에 걸쳐서 슬래브 또는 스트립 내 온도의 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은, 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 본 발명에 따른 플랜트를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는, 도 3에 따르는 플랜트의 연장부에 걸쳐서 슬래브 또는 스트립 내 온도의 곡선을 나타낸 그래프이며, 온도 곡선은 2가지 슬래브 또는 스트립에 대해 도시되어 있다(한 곡선은 실선이고, 다른 한 곡선은 점선이다).
도 5는, 복수의 스트립을 포함하는 제조 프로그램을 개략적으로 나타낸 그래프이며, 개별 스트립들에 대한 최종 스트립 두께가 명시되어 있다.
도 6은, 도 5의 개별 스트립들을 위해 필요한 다듬질 압연기열 내로의 유입 온도들(T_FM)을 나타낸 그래프이다.
도 7은, 롤러 허스로 내에서 수냉식 노 롤러들을 이용한 예시에 대해, 그리고 건식 노 롤러들을 이용한 예시에 대해 본 발명에 따른 방법을 이용할 때 에너지 비용에 대한 개요이다.
도 8은, 대체되는 구현예에 따라서 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 플랜트를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 9는, 추가의 대체되는 구현예에 따라서 금속 슬래브 또는 금속 스트립을 제조하기 위한 플랜트를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 10은, 종래 기술에 따르는 유도로를 절단하여 개략적으로 도시한 측면 단면도이다.
도 11은, 본 발명에 따르는 구현예를 포함하는 유도로를 절단하여 개략적으로 도시한 측면 단면도이다.
도 12는, 도 11에 따르지만, 그러나 부분적으로 인덕터들이 절연 후드들로 교체되어 있는 유도로를 개략적으로 도시한 측면 단면도이다.
도 13은, 대체되는 작동 방식에 따르는 플랜트의 연장부에 걸쳐서 슬래브 또는 스트립 내 온도의 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 14는, 플랜트의 에너지 최적의 작동을 위한 계산 모델을 나타낸 개략도이다.
도 15는, 최적화 모델을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도들에는 (앞에서 이미 설명한 것처럼) 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 플랜트가 도시되어 있다. 플랜트는 연속 주조 설비(2)와, 롤러 허스로의 형태로 이송 방향(F)으로 후속하는 제1 노(3)를 포함한다. 이 제1 노에는, 유도로의 형태인 제2 노(4)가 연이어 배치된다. 제2 노에는, 이송 방향(F)으로, 압연기(다듬질 압연기열)가 연이어 배치된다. 압연기(5)의 후방에는 냉각 구간(10)이 배치된다.

각각의 스트립에 대해 개별적으로 다듬질 압연기열의 전방에서 총 에너지 최적의 온도(T_FM)를 설정할 수 있도록 하기 위해, 방법에 따라서, 박 슬래브를 위한 가열 가동을 그에 상응하게 분배한다. 이 경우, 롤러 허스로(3)는, 대부분의 스트립에 대해 충분할 정도까지만, 박 슬래브(1)를 (예컨대 1,000 내지 1,050℃로) 가열한다. 극도의 스트립들, 다시 말하면 얇은 스트립들 또는 특히 고강도인 스트립들, 내지 다듬질 압연기열에서 강한 하중을 받거나, 또는 높은 최종 압연 온도가 보장되어야만 할 때의 스트립들만은 개별적으로 상대적으로 더 높은 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)로 유도 가열된다. 따라서, 가열은, 하중 또는 압연 기술 측면의 이유에서 필요한 정도까지만 수행된다.

상대적으로 더 낮은 온도 수준은 성형 에너지를 상승시킨다. 그러나 성형 에너지의 상승은, 롤러 허스로(3) 내에서, 경우에 따라서는 유도 가열 장치(4) 내에서 절약되는 가열 에너지보다 훨씬 더 낮다. 도 3에는, 롤러 허스로(3)와, 이에 연이어 배치되는 유도 가열 장치(4)를 포함하는 CSP 플랜트가 도시되어 있다. 도 4에 따르는 온도 곡선은 특히 유도 가열 장치(4) 및 다듬질 압연기열(5)의 영역에서 가능한 작동 방식을 도시하고 있다. (종래 기술에 따르는) 도 1 내지 도 2에 비해, 롤러 허스로의 온도는 예컨대 1,000℃로 감소된다. 많은 스트립에 대해, 그 결과로 발생하는 약 990℃의 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)로도 충분하며, 그리고 상기 다듬질 압연기열 유입 온도는, 예컨대 비활성화된 제2 노[유도로(4)]의 영역에서 다소 열/온도가 주변으로 소실될 때 제1 노[롤러 허스로(3)]로부터의 유출 온도(T_AO1)와 거의 동일하다. 다듬질 압연기열(5)은 본 실시예에서 배치(batch) 모드에서 작동되기 때문에, 여기서는 다소 좀 더 빠른 압연이 수행된다.

도 4에서는, 빈번한 작동 방식이 실선으로 표시되어 있고, (상대적으로 더 높은 온도를 갖는) 상대적으로 더 드문 작동 방식은 점선으로 표시되어 있다.

소모되는 에너지의 합, 에너지 비용, 및 CO₂ 배출량은 그에 상응하게 감소한다. 예컨대 T-FM = 1,150℃의 최대 온도가 유도 가열을 통해 설정된다면(이는 도 4에서 점선의 온도 곡선 참조), 마찬가지로, 도 1 또는 도 2에 따른 상태에 비해, 에너지 소모량의 감소가 제공된다. 그러나 에너지 비용 및 CO₂ 배출량은, 전류가 고가이고 일차 에너지가 아니기 때문에 상승한다. 그러나 상기 온도는 드물게 설정된다.

따라서 최적 내지 최소의 다듬질 압연기열 유입 온도의 설정은, 도시된 예시의 경우, 유도 가열 장치 및 롤러 허스로에 의해 수행된다. 대체되는 방식으로, 도시된 유도 가열 장치 대신, 유사한 효과를 달성하기 위해, 예컨대 DFI 노와 같은 고성능의 노도 이용될 수 있다.

그러므로 에너지 비용 및 에너지 소모량뿐 아니라 CO₂ 배출량의 최소화를 위해, 언급한 한계들의 범위에서 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)를 최적화하고 많은 경우에는 최소화하는 점을 목표로 하게 된다. 최적화(최소화)를 위한 액추에이터이면서 낮은 동적 액추에이터로서는 롤러 허스로(3)의 유출 온도가 이용되고, 높은 동적 액추에이터로서는 스트립마다, 또는 스트립 길이에 걸쳐서도 개별적으로 반응할 수 있는 유도 가열 장치(4)가 이용된다.

상기 최적화는 계산 모델에 의해 실행된다. 이로써 한정된 생산 시간 이내에 각각의 스트립에 대한 총 에너지 비용, 최적화(최소화)를 위한 액추에이터이면서 낮은 동적 액추에이터로서는 롤러 허스로(3)의 유출 온도가 이용되고, 높은 동적 액추에이터로서는 스트립마다, 또는 스트립 길이에 걸쳐서도 개별적으로 반응할 수 있는 유도 가열 장치(4)가 이용된다.

상기 최적화는 계산 모델에 의해 실행된다. 상기 계산 모델에 의해, 한정된 생산 시간 이내에 각각의 스트립에 대한 총 에너지 비용, CO₂ 배출량, 및 에너지 소모량이 산출된다. 제1 노로부터의 노 온도(T_AO1) 및 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)는 반복해서 최적(최소)의 소모량이 설정되는 유형으로 가변된다. 보통, 각각의 스트립에 대해, 바람직하게는 최소의 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)가 산출된다. 계산을 위해, 패스 스케줄 모델(pass schedule model)은 최대 허용 속도 내지 회전속도, 최대 허용 압연력, 압연 토크 및 모터 부하를 고려하면서, 스트립 프로파일과 평면성 및 목표 재료 특성들(미세 합금 원소들의 미세 조직 및 용해도)이 양호한지의 여부를 검사한다. 그 밖에도, 냉각 구간 모델은 예컨대 수량이 충분한지의 여부를 검사한다.

일반적으로 말해서, 공정 및 플랜트 한계 값들이 검사되고, 그에 따라서 최소 에너지 소모량, 또는 최소 CO₂ 배출량, 또는 최소 에너지 비용이 설정된다. 상기 계산들은, 각각의 압연 공정 직전에, 그리고/또는 상대적으로 더 오랜 생산 주기(예컨대 압연 프로그램, 또는 하루, 또는 롤러 허스로의 온도의 최대 변동 시간)에 선행하여 사전에 실행될 수 있다.

결과로서, 인입 속도, 슬래브 두께, 폭 및 재료에 따라서, 롤러 허스로(3)에 대해, 그리고 유도 가열 장치(4)의 선택할 출력에 대해 최적의 온도 내지 가스 요구량이 제공된다. 또한, 롤러 허스로(3)의 적합한 최적 온도의 선택은, 노 유입 온도, 및 슬래브 두께의 선택, 또는 경우에 따라 제공되는 조압연 스탠드에 따라서 결정되며, 이런 사항은 마찬가지로 고려되어야 하면서 에너지 밸런스에 영향을 준다. 최적화 알고리즘은, 주조기 모델, 노 모델, 유도 가열 장치의 작용을 묘사하는 모델, 패스 스케줄 모델, 프로파일 및 평면성 모델, 및 냉각 구간 모델과 관련되고 상위의 레벨 2.5 모델로서 간주된다.

일반적으로 주지할 사항은, (바람직한) 유도로(4)에 대체되는 방식으로, 슬래브 가열에 매칭된 DFI 노(직접 화염 충돌형 노; Direct Flame Impingement furncae)가 이용될 수 있고, 여기서는 슬래브 표면 용융물을 생성하지 않으면서 슬래브 내지 스트립이 최적화된 직접 화염 충돌로 가열된다는 점이다. DFI 옥시 연료 방법을 이용하는 상기 이른바 옥시 연료 용해로(Oxy-fuel furnace)는, 공기 대신 순수 산소와 기상 또는 액상 연료가 혼합되고 화염은 직접 스트립의 방향으로, 또는 박 슬래브의 방향으로 향하게 되는 특수로(special furnace)이다. 이는 연소 과정을 최적화할 뿐 아니라, 질소 산화물 배출량도 감소시킨다. 상기 가열 방법에 의해, 효율이 우수하면서도 높은 열 밀도(heat density)가 달성된다.

슬래브 폭에 걸쳐서 최대한 균일한 가열을 생성하기 위해, DFI 노의 버너들은 이송 방향으로 열(row)마다 오프셋 되어 배치되거나, 또는 버너들은 전체 폭에 걸쳐서 직사각형 노즐들로서 형성된다.

롤러 허스로(3), 유도 가열 장치(4), 및 압연기열(5) 및 경우에 따라서는 (11)에서의 성형을 위한 매개변수들인 에너지, 전류 비용, 및 CO₂ 배출량이 산출되어 합산되며, 그리고 노 온도 및 유도 가열 장치 내의 온도 상승 내지 온도(T-FM)는, 상기 매개변수들에 대해 전체적으로 최적의 결과가 제공되도록 설정된다.

복수의 스트립에 걸쳐, 롤러 허스로(3)의 유출구에서, 그리고 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)에 대해 최적화의 결과 및 온도의 곡선이 원칙상 어떤 상태인지는 도 5 및 도 6에 따르는 예시에 도시되어 있다. 다듬질 압연기열의 하중은 다른 매개변수들에 대한 대표적인 매개변수로서 여기서는 예컨대 스트립 두께로 표현된다. 스트립들이 상대적으로 더 두꺼울 경우에도, 노 온도는 추가로 증가되지 않고, 유도 가열 장치(4)의 활성화 없이 직접적으로 압연이 수행된다. 노 온도는 예컨대 1,000℃이다. 장기간 상대적으로 더 얇은 스트립들이 압연 프로그램 계획에 포함된다면, 노 온도는 그에 상응하게 (예컨대 1,030℃)로 조정되며, 이에 대해서는 도 6에서의 점선이 참조된다. 1,000℃ 내지 1,150℃(최대 필요한 온도) 이상으로 얇은 개별 스트립들 또는 스트립 그룹들을 유도 재가열하는 점은 필요한 경우에만 실행된다(도 6에서 빗금 표시된 영역 참조). 따라서 이 경우, 최적의 조건에서, 노 온도(T_AO1)는, 높은 생산율이 더 이상 유도 재가열되지 않아도 되도록, 제품 믹스(product mix)에 따라서 설정된다.

도 6으로부터는, 롤러 허스로의 온도(여기서는 약 1,000℃ 또는 이후 1,030℃)와 여기서는 1,150℃의 최대 필요한 온도(T-FM) 사이의 영역(도 6의 파선 참조; 상대적으로 더 높은 온도를 필요로 하지 않는 스트립들의 경우, 유도 가열 장치는 활성 상태가 아님)에서 과열이 방지되는 점이 확인된다. 재가열은 유도 가열 장치마다 수개의 스트립에 대해서만 수행된다(빗금 표시된 영역들).

도 1 내지 도 2에 따른 종래 기술에 따르는 CSP 플랜트에 비해, 도 7에서는 변경된 온도 제어의 효과가 분명하게 확인된다. 도 7에는, 에너지 소모량, CO₂ 배출량, 및 에너지 비용이 다양한 변형예 내지 다양한 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)에 대해 도시되어 있다. 여기서는, 온도 효과 내지 가열 효과를 분명하게 설명하기 위해, 간단히 동일한 압연 공정(유입 두께 = 60㎜, 유출 두께 = 2.4㎜)이 기초가 된다. 도표에서 스트립들의 생산율은 상이한 다듬질 압연기열 유입 온도들(T-FM)에 의해 구별된다. 여기서 온도(T-FM)에 대한 기준 위치는 유도 가열 장치(IH)의 후방에서 제공된다. 예컨대 박 슬래브들 중 60%는 가열되지 않아도 되며(T-FM = 990℃), 슬래브들 중 20%는 노 온도(1,000℃)에서 1,050℃로, 그 중 10%는 1,100℃로, 그리고 그 중 마지막 10%는 1,150℃로 유도 가열된다. 그 비율들의 합을 구해보면, 총 결과가 제시된다. 따라서 상기 최적화 방법의 성공적인 적용은, 도시된 제품 믹스에 대해, 에너지 비용, 에너지 소모량, 및 CO₂ 배출량의 감소를 제공한다. 에너지 비용은, 1,150℃의 일정한 노 온도가 인가되었던 도 1에 따르는 작동 방식의 원래 수준의 예컨대 83%로 감소된다.

바람직하게는, 온도 최소화를 통해 에너지를 절약하는 방법은, 에너지 절약형 건식 노 롤러들의 이용과 조합된다. 일반적으로 롤러 허스로(3)(또는 이중 스트랜드 플랜트의 경우라면 2개의 노)가 1,050℃ 내지 1,100℃보다 더 낮은 온도로 작동된다면, 바람직한 방식으로, 모든 롤러는 에너지 최적의 건식 노 롤러들로 형성될 수 있다. 그 밖에도, 상대적으로 더 적은 노 롤러 마모가 설정되거나, 또는 상대적으로 더 단순하고 더 경제적인 노 롤러 재료들이 이용될 수 있다. 여타의 조건들은 동일한 상태에서 건식 노 롤러들의 효과는 도 7의 "II) 건식 노 롤러"에 기재되어 있다. 그 결과로, 에너지 소모량은 상기 예시에서 절반으로 줄며, 에너지 비용도 계속해서 원래 값의 예컨대 64%로 감소한다.

최적의 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)의 설정을 통해 에너지 소모량, CO₂ 배출량, 및 에너지 비용을 최소화하기 위한 기술한 방법은 콤팩트한 CSP 플랜트들에서 적용될 수 있을 뿐 아니라, 연속 주조 설비의 후방에, 또는 롤러 허스로의 내부에 조압연 스탠드(들)를 포함한 CSP 플랜트들에서도 적용될 수 있다. 상기 유형의 변형예들은 도 8 및 도 9에 도시되어 있으며, 여기서 롤 스탠드(11)는 롤러 허스로(3)의 전방에서 이용되거나(도 8), 또는 롤러 허스로(3)가 2개의 부분 노(3' 및 3")로 분할되고, 이 2개의 부분 노 사이에 롤 스탠드(11)가 배치된다.

동일한 방식으로, 본원의 방법의 이용은, 유사한 디자인을 갖는 박 스트립 주조-압연 플랜트들에서뿐만 아니라, 두꺼운 슬래브 주조 설비와, 두꺼운 슬래브 노와, 조압연 스탠드들과, 노의 후방 또는 다듬질 압연기열의 전방에 배치되는 유도 가열 장치로 구성되는 통상적인 생산 플랜트들에서도 가능하다. 조압연 스탠드들을 포함하는 플랜트의 경우, 조압연 스탠드 압하량 및/또는 조압연 스탠드 압연 속도가 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)의 추가 조절 및 최적화를 위해 포함된다. 또한, 롤러 허스로(3) 대신, 대체되거나, 또는 부분적으로 패시브 또는 액티브 롤러 컨베이어 캡슐화부도 적용될 수 있다.

그러나 바람직하게는, 본원의 방법은, 금속 슬래브들 또는 박 슬래브들이 바람직하게는 30 내지 120㎜의 두께 범위에서, 특히 바람직하게는 45 내지 90㎜의 두께 범위에서 이용되거나 주조되는 주조-압연 플랜트(CSP 플랜트)에서 이용된다.

전체 유도 가열 장치(4)가 이용되지 않거나, 또는 유도 가열 구간의 부분들이 이용되지 않는 경우, 해당 위치에서 온도 손실이 최소화되도록, 롤러 컨베이어의 상기 영역은 열 기술 측면에서 캡슐화된다. 이를 위해, 전체 유도 가열 구간, 또는 유도 가열 장치 및 롤러 컨베이어 캡슐화부의 개별 모듈들은 횡방향으로 변위 가능하게 형성된다. 유도 가열 장치, 또는 최적으로 절연된 롤러 컨베이어 캡슐화부는 압연기열로 향하는 이송 라인에 위치된다. 대체되거나 추가되는 방식으로, 유도 가열 장치도 통합된 절연부를 구비하여 형성될 수 있다.

유도 가열 장치(4)는, 상대적으로 짧은 구간에서 박 슬래브에 많은 에너지를 공급할 수 있는 요소이다. 그러나 유도 가열 동안, 박 슬래브는 그와 동시에 주변, 롤러 컨베이어 롤러, 및 냉각된 유도 가열 장치 케이싱으로 에너지를 방출한다. 이런 손실을 통해, 유도 가열 장치(4)의 효과적인 효율은 감소된다. 유도 가열 구간의 통상적인 구성은 도 10(종래 기술)에 도시되어 있다. 도 10에서는 코일을 덮기 위한 플레이트(12)를 포함한 유도 코일(6)들이 확인된다. 인덕터 케이싱은, 유도 코일이 과열되지 않도록 하기 위해 냉각된다. 또한, 도 10에서는, 롤러 컨베이어 롤러(8)들 및 구동 롤러(13)들도 확인된다.

효과적인 효율을 높이기 위해, 또는 유도 가열 장치의 영역에서 온도 손실을 줄이기 위해, 도 11에 도시된 것처럼, 유도 가열 구간의 내부에 동시에 열 절연부를 배치하는 점이 제안된다. 절연 장치로서는 열 절연 하우징(7)들이 상부에서 인덕터들 사이에 제공되고, 열 절연형 롤러 컨베이어 롤러(8)들(자체 사이에 절연체가 구비된 디스크 롤러들) 및 얇은 열 절연판들 또는 열 절연 매트(9)들은 인덕터(6)들의 전방에 제공된다(이는 하부 및 상부에 배치될 수 있다).

절연 재료는 바람직하게는 낮은 열 전도도, 밀도, 및 비열을 보유한 내온성 세라믹 재료로 구성된다. 절연 하우징들은 얇은 내온성 박판으로도 피복될 수 있다.

인덕터(6)들 사이의 열 절연 하우징(7)들은 선택에 따라, 박 슬래브(1) 및/또는 경우에 따른 슬래브 만곡부의 예컨대 비대칭 가열에 대처하기 위해, 수직 방향으로 조정 가능하거나, 또는 인출 가능하게 형성될 수 있다.

절연부(14)는 롤러(8)와 유도 코일(6) 사이에도 제공된다.

롤러(8)의 온도 손실을 하향 감소시키기 위해, 롤러의 하부에도 절연부(15)가 제공될 수 있다.

유도 코일(6)들이 이용되지 않는 경우, 상기 해당 영역들은, 도 12에 도시된 것처럼, 예컨대 측면 변위를 통해 절연 후드(16, 17)들로 교체될 수 있다. 그 밖에도, 도 12에서는, 하면에 깔때기 형태로 배치된 절연 후드(16)들도 확인된다. 그 결과로, 스케일의 낙하 활주가 촉진되며, 그에 따라 하부 절연 후드들 상에 스케일 수집은 방지된다. 슬래브(1)의 이송 방향에 대해 횡방향으로 하부 절연 후드(16)들 상에서의 일시적인 요동을 통해, 낙하하는 스케일의 활주는 추가로 향상된다. 상기 요동 과정은, 여하히 제공되어 있는 절연 후드의 횡방향 이송 구동 장치를 통해, 요컨대 구동 장치의 속도의 변경에 의해, 또는 바람직하게는 횡방향 이송을 이용할 경우에는 울퉁불퉁한 이송 구간 상에서의 이동을 통해 수행될 수 있다. 대체되는 방식으로, 스케일은 이따금 분출 장치에 의해 하향 방출될 수 있다. 스케일 제거 및 그에 따른 침착물의 방지를 위한 모든 조치는 이송 가능한 절연 유닛들을 위해서뿐만 아니라 하면에 고정된 절연 후드들을 위해서도 유사한 방식으로 수행될 수 있다.

유도 가열 장치 내부의 절연부에 추가로, 절연부는 롤러 허스로와 유도 가열 장치 사이 및 유도 가열 구간의 후방에 제공된다. 그 결과로, 바람직하게는, 표면의 냉각은 감소되고, 유도 가열 장치의 효과가 보조된다.

유도 가열 장치는 통합된 절연부로 상대적으로 우수하게 캡슐화되기 때문에, 상기 장치는, 해당 위치에서 스케일 형성을 감소시키기 위해, 선택적으로 보호 가스 환경(질소, 아르곤, 노 연도 가스) 하에서도 작동될 수 있다.

최적화 모델의 컴포넌트들, 내지 롤러 허스로 유출 온도(T_AO1) 및 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)를 설정하기 위한 다양한 서브 모델들의 상호 작용은 도 14에 도시되어 있다. 상기 모델 내지 상기 방법은 온라인으로, 다시 말하면 제조 공정이 진행되는 동안 적용되고, 그리고/또는 대체되는 방식으로 준비 차원의 연구 목적을 위해, 그리고 바람직하게는 최적의 압연 프로그램 계획을 위해 오프라인으로 개시된다. 그 결과로, 유사한 하중을 받거나 유사한 특성을 갖는 스트립 그룹들은, 에너지 소모량을 추가로 최소화하기 위해 동일한 최소 노 온도(T_AO1) 내지 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)의 통로들을 생성할 목적으로, 적합하게 통합될 수 있다.

예컨대 에너지 비용을 최소화하기 위한 최적화 단계들의 시퀀스는 도 15에 도시되어 있다. 이 경우, 주요 최적화 매개변수들은 롤러 허스로 유출 온도(T_AO1) 및 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)이다. 한정된 생산 시간의 스트립(K)들의 경우, 상기 매개변수들이 계산되며, 그리고 모두 합해서 최소 에너지 비용이 제시되도록 반복해서 온도들(T_AO1 및 T-FM)은 가변되고 설정된다.

총 에너지 비용을 최소화하기 위한 접근법과 유사하게, 선택적으로, CO₂ 배출량 또는 에너지 소모량도 최소화될 수 있다. 이를 위해, 도 15에서, 별표(*)로 표시된 글 상자에서 상응하는 매개변수들만이 교체되기만 하면 된다.

에너지 소모량, CO₂ 배출량, 및 에너지 비용을 최소화하기 위한 제안되는 접근법은, 롤러 허스로(3)의 후방에 제2 노 또는 제2 노 그룹 없이도 [예컨대 유도 가열 장치(4) 없이] 구현될 수 있다. 이 경우, 롤러 허스로(3)는 다듬질 압연기열 조건들(최종 스트립 두께, 하중, 최종 스트립 온도, 냉각 구간에서 필요한 수량 등)에 따라서 최소의 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)로 설정된다. 그 다음, 이는 각각의 박 슬래브에 대해 개별적으로 수행되는 것이 아니라, 이는 압연 프로그램 구성에 선행하여 고려되며, 그리고 시간 주기에서 임계인 제품에 대한 노 가열 동적 거동의 고려하에 최소 다듬질 압연기열 유입 온도(T-FM)가 선택된다(도 13 참조). 이를 위해 최적화 알고리즘은 동일하지만, 그러나 제2 노에서의 에너지는 고려되지 않는다. 그러나 효과는 (제1 노에서) 상대적으로 더 낮은 노 가열 동적 거동으로 인해 더 낮다.

최적의 롤러 허스로 온도, 및 유도 재가열, 및 그에 따른 연료(천연 가스, 고로 가스, 오일) 또는 전기를 이용한 가열의 분배의 설정과 관련하여 앞서 설명한 계산 결과는 국가마다 서로 상이할 수 있는데, 그 이유는 연료 및 전류에 대한 비용이 매우 다르기 때문이다. 그러므로 앞에서 설명한 사례들은 예시로서만 간주되어야 할 것이다.

1 금속 슬래브 / 조압연 스트립 / 금속 스트립
2 연속 주조 설비
3 제1 노(롤러 허스로)
3' 부분 노
3" 부분 노
4 제2 노(유도로)
5 압연기(다듬질 압연기열)
6 유도 코일
7 열 절연 하우징
8 롤러 컨베이어 롤러
9 절연판
10 냉각 구간
11 롤 스탠드(들)
12 플레이트
13 구동 롤러
14 절연부
15 절연부
16 절연부
17 절연부
T_FM = T-FM 압연기 내로의 유입 온도
(최종 노의 후방 및 다듬질 압연기열의 전방)
T_AO1 제1 노로부터의 유출 온도
ΔT 온도 변동
ΔT/Δt 온도 기울기(시간 단위당 온도 변동)
F 이송 방향

Claims

연속 주조 설비(2)와, 이송 방향(F)으로 연이어 배치된 제1 노(3)와, 이송 방향(F)으로 제1 노(3)에 연이어 배치된 제2 노(4)와, 이송 방향(F)으로 제2 노(4)에 연이어 배치된 압연기(5)를 포함하는 플랜트에서 금속 스트립(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 제1 노(3)의 달성 가능한 온도 기울기(ΔT/Δt)는 상기 제2 노(4)의 달성 가능한 온도 기울기(ΔT/Δt)보다 더 작은, 상기 방법에 있어서,
상기 방법은,
a) 한정된 생산 시간 동안 2가지 이상의 금속 슬래브 또는 금속 스트립(1)을 포함하는 금속 슬래브들 또는 금속 스트립(1)들의, 달성할 생산 규모를 설정하는 설정 단계와,
b) 한정된 생산 시간에 생산할 금속 슬래브들 또는 금속 스트립(1)들의 적어도 일부분에 대해 상기 압연기(5) 내로의 각각의 유입 온도(T_FM)를 결정하는 결정 단계와,
c) 상기 제1 노(3)로부터의 유출 온도(T_AO1)를 결정하는 결정 단계이며, 상기 유출 온도는 단계 b)에서 결정된 상기 압연기(5) 내로의 최대 유입 온도(T_FM)보다 더 낮게 선택되고 단계 b)에서 결정된 상기 압연기(5) 내로의 최소 유입 온도(T_FM)보다는 더 낮거나, 또는 동일하게 선택되는, 상기 결정 단계와,
d) 제조할 금속 슬래브들 또는 금속 스트립(1)들은 단계 c)에 따라서 결정된 상기 유출 온도(T_AO1)로 상기 제1 노(3)에서 유출되는 방식으로 상기 제1 노(3)를 작동시키는 작동 단계와,
e) 상기 압연기(5) 내로의 요구되는 유입 온도(T_FM)가 단계 d)에 따라서 달성된 상기 제1 노(3)의 유출 온도(T_AO1)를 상회하는 점에 한해서, 상기 요구되는 유입 온도(T_FM)로 상기 제2 노(4)를 이용하여 제조할 금속 슬래브 또는 제조할 금속 스트립(1)을 가열 또는 재가열하는 가열 또는 재가열 단계를 포함하며,
상기 제1 노(3)는, 상기 금속 슬래브 또는 상기 금속 스트립(1)의 유출 온도(T_AO1)가 최대 1,125℃에 달하도록 작동되며, 상기 제1 노(3)에서는 건식 노 롤러들이 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항에 있어서, 제1항에 따르는 단계 c)에서 상기 제1 노(3)로부터의 유출 온도(T_AO1)는 제1항에 따르는 단계 b)에서 결정된 상기 압연기(5) 내로의 최소 유입 온도(T_FM)와 동일한 정도로 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)로서 롤러 허스로가 이용되고, 그리고/또는 상기 제2 노(4)로서는 유도로, 또는 DFI 노(직접 화염 충돌형 노), 또는 유도로 및 DFI 노의 조합 구성이 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 노(4)는, 상기 금속 슬래브 또는 상기 금속 스트립(1)의 온도 상승이 최대 100℃에 달하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)는 슬래브 저장로로서 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)로부터의 유출 온도(T_AO1) 및 상기 압연기(5) 내로의 유입 온도(T_FM)는, 열간 압연 스트립들을 제조하기 위한 에너지 비용 또는 CO₂ 배출량 또는 에너지 소모량 중 적어도 하나가 한정된 생산 시간에 상기 제1 노(3) 및 상기 제2 노(4) 및 상기 압연기(5)에 대해 모두 합해서 최소가 되는 정도로 반복해서 설정되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1항의 단계 b)에 따르는 상기 압연기(5) 내로의 유입 온도(T_FM)의 결정, 또는 제1항의 단계 c)에 따르는 상기 제1 노(3)로부터의 유출 온도(T_AO1)의 결정, 또는 생산할 모든 금속 슬래브 또는 금속 스트립(1)에 대한 에너지 소모량 또는 CO₂ 배출량 또는 에너지 비용 중 적어도 하나는 계산 모델에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제7항에 있어서, 에너지 비용 또는 CO₂ 배출량 또는 에너지 소모량 중 적어도 하나를 최소화하기 위한 계산 시 부분 목표 변수로서 상기 압연기(5) 내로의 유입 온도(T_FM)의 최소화가 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제7항에 있어서, 에너지 비용 또는 CO₂ 배출량 또는 에너지 소모량 중 적어도 하나를 최소화하기 위한 계산 시 부분 목표 변수로서 상기 제1 노(3)의 최소 노 유출 온도(T_AO1)가 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제7항에 있어서, 에너지 비용 또는 CO₂ 배출량 또는 에너지 소모량 중 적어도 하나를 최소화하기 위한 계산 시 부분 목표 변수로서 제2 노(4) 내에서 온도 상승(ΔT)의 최소화가 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1 노(3)로부터의 유출 온도(T_AO1) 및 상기 압연기(5) 내로의 유입 온도(T_FM)를 설정할 때 계산 모델에서 공정 및 플랜트 사양들이 고려되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)로서 DFI 노(직접 화염 충돌형 노)가 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)로서, 그리고/또는 상기 제2 노(4)로서, 그 버너들 또는 버너 설정 또는 슬래브 표면으로부터 화염의 이격 간격 중 적어도 하나가, 슬래브 표면 상에서 스케일 또는 슬래브 재료의 용융물이 발생하지 않도록 선택되는, DFI 노(직접 화염 충돌형 노)가 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)로서, 그리고/또는 상기 제2 노(4)로서, 그 버너들이 전체 폭에 걸쳐서 슬래브를 균일하게 가열하도록 형성되고, 이를 위해 상기 버너들은 연속해서 그 폭에 걸쳐서 직사각형 노즐들로서 형성되는, DFI 노(직접 화염 충돌형 노)가 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)로서, 그리고/또는 상기 제2 노(4)로서, 그 버너들이 이송 방향(F)으로 다중 열로 형성되는, DFI 노(직접 화염 충돌형 노)가 이용될 수 있고, 상기 버너들은 열마다 오프셋 되어 배치되며, 그럼으로써 상기 버너들은 폭에 걸쳐 전체적으로 상기 금속 스트립(1)의 균일한 가열을 야기하게 되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 슬래브 또는 상기 금속 스트립(1)이 상기 제1 노(3)의 전방에서 조압연 작동으로 처리되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노(3)는 2개의 부분 노(3', 3")로 분할될 수 있고, 상기 금속 슬래브 또는 상기 금속 스트립(1)은 상기 두 부분 노(3', 3") 사이에서 압연 작동으로 처리되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 노(4), 또는 적어도 상기 제2 노(4)의 개별 모듈들이 이용되지 않는 경우, 상기 제2 노 내지 상기 모듈들은 생산 라인으로부터 외부로 이동되고, 상기 제2 노 내지 상기 모듈들의 위치에 롤러 컨베이어 캡슐화부가 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 주조-압연 플랜트(CSP 플랜트)에서 금속 슬래브들 내지 박 슬래브들은 30 내지 120㎜의 두께 범위에서 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 제조 방법.
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