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KR950009142B1 - 열간 압연 금속 스트립 또는 시이트의 폭 변동 방지 방법 - Google Patents

열간 압연 금속 스트립 또는 시이트의 폭 변동 방지 방법 Download PDF

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KR950009142B1
KR950009142B1 KR1019880001840A KR880001840A KR950009142B1 KR 950009142 B1 KR950009142 B1 KR 950009142B1 KR 1019880001840 A KR1019880001840 A KR 1019880001840A KR 880001840 A KR880001840 A KR 880001840A KR 950009142 B1 KR950009142 B1 KR 950009142B1
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strip
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hot rolled
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rolled strip
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가와사끼 세이데스 가부시끼가이샤
야기 야스히로
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Abstract

내용 없음.

Description

열간 압연 금속 스트립 또는 시이트의 폭 변동 방지 방법
제1도는 열간 압연 라인(line)내의 열간 압연 스트립(strip)을 최종 압연기(finishing mill)로부터 코일러(coiler)로 이송시키는 구역의 양호한 실시예의 계통도.
제2a도 및 제2b도는 최종 압연기로부터의 거리에 대한 재료 강도와 스트립 온도의 관계를 나타내는 도표.
제3a도 및 제3b도는 본 발명과 선행 기술에 있어서의 스트립 폭의 변동을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 최종 압연기 2 : 스트립(strip)
3U : 상류측 런-아웃 테이블(upstream side run-out table)
3D : 하류측 런-아웃 테이블(downstream side run-out table)
4 : 냉각 장치 5a, 5b : 핀치 로울러(pinch roller)
6 : 코일러(coiler) 7 : 두께 게이지(gauge)
8 : 형상 감시기 9 : 스트립 폭 게이지
10, 11 : 온도계 12 : 회전 속도 검출기
16 : 유동 제어 밸브
본 발명은 열간 압연 라인(hot mill line) 내에서 열간 압연 금속 스트립 또는 시이트(hot rolled strip or sheet metal)의 폭 변동을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 최종 압연기(finishing mill)로부터 코일러(coiler)로 이송되는 열간 압연 금속 스트립 또는 시이트를 폭 변동을 억제하면서 냉각하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 열간 압연 스트립은 열간 압연 라인 내에서 최종 압연기로부터 코일러로 이송된다. 열간 압연 스트립의 선단이 코일러에 도달하여 코일러에 권취될 때, 충격 장력이 스트립 상에 가해질 수 있다. 이와 같은 충격 장력은 최종 압연기와 코일러 사이의 열간 압연 스트립 전체에 걸쳐서 전달된다. 공지된 바와 같이, 이러한 충격 장력은 특히 최종 압연기를 지난 위치에 있는 스트립 부분에 종방향 팽창을 야기시키는 힘으로 작용할 수 있다. 따라서, 충격 장력을 받는 부분에서, 스트립의 폭을 감소시키는 넥킹 현상(necking)이 발생할 수 있다.
즉, 종래의 열간 압연 라인에 있어서, 최종 압연기로부터의 열간 압연 스트립은 열간 압연 스트립 쪽으로 냉각수를 분사하는 냉각 장치가 설치된 냉각 스테이지(cooling stage) 및 런-아웃 테이블(run-out table)을 통해 코일러로 이송된다. 권취를 돕기 위해, 한 쌍의 핀치 로울러(pinch roller)들이 코일러의 근처에 마련된다. 열간 압연 라인의 통상적인 배치에 있어서, 최종 압연기와 코일러의 거리는 약 150m이다. 최종 압연기와 코일러 사이의 열간 압연 스트립 통로를 따라서, 두께 게이지(thickness gauge), 형상 감시기(shape monitor), 폭 게이지, 및 온도계 등이 배치되어 있다. 이와 같은 스트립 상태 감시 장치들은 일반적으로 최종 압연기의 출구 근처에 마련된다. 이와 같은 스트립 상태 감시 장치들의 배치가 가능하도록, 최종 압연기와 냉각 스테이지의 입구 사이의 거리는 약 10m가 되어야만 한다. 따라서, 열간 압연 스트립은 최종 압연기로부터 약 10m까지 냉각되지 않은 상태로 이송되어야만 한다.
한편, 양호한 상태로 코일(coil) 단부의 권취 작업 및 형상을 유지하기 위하여, 코일러는 스트립의 선속도(line speed)보다 1.1 내지 1.3배 더 빠른 진입 속도(leading speed)로 구동되어야만 한다. 코일러와 스트립 사이의 이와 같은 속도 차이 때문에, 권취 초기에 충격 장력이 발생될 수 있다. 이와 같은 충격 장력은 특히 변형 저항이 작은 스트립 부분에 국부적인 넥킹 현상(necking)을 야기시키다. 경험에 의하면, 충격 장력은 특히 최종 압연기로부터 약 20m 부분에 있는 스트립의 형상에 국부적으로 영향을 미쳐서 국부적인 넥킹 현상을 야기시킨다.
일단 스트립의 선단이 코일러에 의해 권취되면, 코일러 속도는 스트립의 선속도와 동일하게 된다. 넥킹 현상이 일어난 부분의 다음에 계속되는 스트립 부분에는, 스트립의 폭이 변동하는 폭 헌팅 현상(hunting in the width)이 발생한다. 이와 같은 폭 헌팅은 최종 압연기의 출구에서의 스키드 마크(skid mark)들에 의해 영향받은 온도 차이 및/또는 스트립의 열간 강도와 단위 장력(unit tension) 사이의 관계에 의해 발생하는 것으로 생각된다.
전술한 넥킹 및 헌팅 현상을 방지하기 위하여, 일본국 특허 공개 제59-10418호에는 최종 압연기와 코일러 사이에 수직하게 이동자재한 루우퍼(looper) 또는 핀치 로울러들을 포함하는 시스템이 기재되어 있다.
루우퍼 및 핀치 로울러는 과도한 장력을 흡수하여 스트립 상에 가해지는 장력을 조절하기 위하여 스트립의 여유 길이를 마련하도록 열간 압연 스트립 상에 가해지는 장력에 반응한다.
한편, 일본국 특허 공개 제56-56705호에는 핀치 로울러들에 의해 충격 장력을 흡수하는 방법이 기재되어 있다. 상기 특허 공개에 있어서, 핀치 로울러들은 열간압연 스트립을 압박하고, 코일러 속도가 선속도와 동일하게 될 때까지 스트립을 유지하고, 장력이 실질적으로 조절된 후에 압박력(pinching force)을 해제한다. 또한, 일본국 특허 공개 제49-23751호에서는 열간 압연 스트립의 넥킹 발생가능 부분이 더 넓은 폭으로 마련되도록 한다. 넥킹 발생가능 부분에 마련된 여유폭은 넥킹으로 인한 폭의 감소량에 상응하는 값으로 결정된다. 선택적으로, 상기 일본국 특허 공개 제49-23751호에는 스트립의 넥킹을 포함한 변형을 방지하기 위하여 스트립에 충분한 변형 저항을 제공하도록 스트립을 신속히 냉각시키는 기술도 제시한다.
전술한 일본국 특허 공개 제59-10418호에 있어서, 스트립의 여유 길이가 루우퍼 또는 핀치 로울러들을 통해 마련되므로, 초기 단계에서의 장력은 스트립의 권취된 선단부를 양호한 형상으로 유지하기에 불충분하게 된다. 특히, 스트립에 웨이빙(waving)이 발생하는 경우에는, 루우퍼 또는 핀치 로울러에 의해 마련된 스트립의 길이가 너무 길어져서 금속 스트립 코일을 적절한 코일 형상으로 확립하는 것이 불가능하다. 한편, 전술한 일본국 특허 공개 제56-56705호의 경우에 있어서는, 발생가능한 충격 장력에 상응하는 충분한 압박력이 제공되어야만 한다. 따라서, 핀치 로울러의 구조가 상대적으로 커져서 설비비가 증가하게 된다. 또한 이와 같이 거대한 구조의 핀치 로울러들을 구동하기 위하여서는, 상대적으로 큰 전력이 소모되어야만 한다. 또한, 웨이빙이 일어나기 쉬운 얇은 스트립의 경우에 있어서는, 핀치 로울러들과 코일러 사이에 스트립의 여유 길이가 마련되어 핀치 로울러들과 코일러 사이의 스트립 상에 가해지는 장력을 감소시킬 수 있다. 최악의 경우에, 스트립의 많은 웨이빙은 스트립의 여유 길이가 스트립 상에 가해지는 장력을 상실시키도록 할 수 있다. 따라서, 일본국 특허 공개 제59-10418호의 기술에 대해 설명한 것과 같이, 양호한 코일 형상을 유지하기에 장력이 불충분하게 된다. 이와 같은 경우에 있어서, 코일 형상을 양호하게 만들기 위해서는, 핀치 로울러들이 제거된 후에 코일러의 맨드렐(mandrel)이 재가속되어야만 한다. 맨드렐을 가속하는 것에 의해, 충격 장력이 스트립 상에 가해져서 넥킹 및/또는 헌팅 현상이 발생할 수 있다.
전술한 일본국 특허 공개 제49-23751호의 경우에 있어서, 넥킹에 의한 스트립폭의 감소를 만족할만하게 완전히 보정하기 위해서는, 시이트 바아(sheet bar)의 7 내지 8m에 대응하는 길이인 50m의 부분 내에 여유 폭을 마련할 필요가 있다. 한편, 넥킹을 일으키는 종방향 구역은 약 20m이다. 따라서, 스트립의 여유폭은 30m의 길이 만큼 내에 제공될 수 있다. 예컨대, 여유 폭 부분을 갖는 코일이 냉각 압연 라인 내에서 처리되는 경우에, 연부 위치 제어(edge portion control)가 행해질 때 여유폭이 유지되는 부분에서 연부 접힘(edge folding)이 발생할 수 있다. 연부 접힘이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 냉간 압연 라인의 선속을 느리게 할 필요가 있다.
따라서, 종래의 시스템들은 스트립의 넥킹 및/또는 폭 헌팅을 방지하는 것이 전혀 만족스럽지 못하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 스트립의 넥킹 및 헌팅을 만족스럽게 방지하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
근본적으로, 넥킹 및 헌팅은 스트립의 열간 강도가 작은 부분에서 발생한다. 넥킹의 발생에 있어서, 스트립의 폭 감소는 열간 강도가 작은 부분에서 발생한다. 따라서, 스트립의 열간 강도가 작은 부분의 범위가 제한되는 경우에, 스트립 길이의 팽창에 의한 폭의 감소는 제한된 범위에 걸쳐서 분포한다. 결국, 제한된 범위에서의 감소량은 상당한 양이 된다. 달리 말하면, 열간 강도가 작은 범위가 비교적 긴 범위로 연장되는 경우에는, 감소가 상대적으로 긴 범위에 걸쳐서 분포하여 각 부분에서의 폭의 감소량은 더 작아지게 된다.
전술한 내용을 기초로 하여, 본 발명은 최종 압연기의 출구에서의 스트립 온도를 변태 온도보다 약간 높은 온도로 유지하는 것을 포함한다. 스트립의 공냉은 변태 개시점으로부터 변태 완료점까지 행해진다. 수냉에 의한 급냉은 그 이후에 행해진다.
본 발명의 일 양상에 의하면, 열간 압연 라인 내에서 최종 압연기로부터 코일러로 연장되는 통로를 통해 이송되는 열간 압연 스트립의 폭 변동을 방지하기 위한 방법은, 최종 압연기의 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도를 Ar3변태 온도보다 약간 높은 온도로 유지하는 단계, 열간 압연 스트립이 통로를 통해 이송되는 동안 열간 압연 스트립의 온도가 변태 완료점 아래로 떨어질 때까지 열간 압연 스트립의 공냉을 행하는단계, 및 열간 압연 스트립의 온도가 변태 완료점 아래로 떨어진 후에 액상 냉매를 분사하는 단계로 구성된다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 열간 압연 라인 내에서 열간 압연 스트립을 권취하는 공정은, 액상 냉매를 분사하기 위한 복수개의 노즐들을 통로를 따라 일렬로 마련하는 단계, 노즐들을 유동 제어 밸브들을 통해 냉매원과 연결하는 단계, 최종 압연기의 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도를 Ar3변태 온도보다 약간 높은 온도를 유지하는 단계, Ar3변태점을 포함한 재료 자료(material data)를 설정하는 단계, 변태 완료점을 도출하고 이 변태 완료점을 기초로 하여 공냉이 끝나고 액상 냉매에 의한 냉각이 시작하는 통로의 전환 위치를 결정하는 단계, 최종 압연기와 코일러 사이에서 연장되는 통로를 통해 열간 압연 스트립을 이송하는 단계, 및 변태 완료점 상류에 위치된 노즐들과 연통된 유동 유도 제어 밸브들을 차단하고 변태 완료점 하류에 위치된 노즐들과 연통된 제어 밸브들을 개방하는 방식으로 유동제어 밸브들을 제어하는 단계로 구성된다.
전술한 방법 및 공정에 있어서, 최종 압연기의 출구로부터 거리 La로서 전환위치의 방위를 도출하는 단계도 포함하는 것이 적합하다. 실제의 공정에 있어서, 전환점 La는 다음의 방정식으로 결정된다.
La=[{θF-θT)×γ×β×T+HT×γ×T}/(αA×θT)]×6×10-2×V …(1)
이 식에서, (θF)는 최종 압연기 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도(℃), (θT)는 스트립의 변태 완료점에서의 온도(℃), γ는 강철의 밀도(㎏/㎥), β는 비열(Kcal/㎏℃), T는 스트립의 두께(㎜), (HT)는 변태 잠열(Kcal/㎏), (αA)는 공냉시의 열전달 계수(Kcal/㎡hr℃), V는 스트립의 선속도(m/min)이다.
선택적으로, 전환점은 열간 압연 스트립의 상태를 감시하며 열간 압연 스트립이 변태 완료점에 있는 것을 검출하여 냉각 방식을 공냉에서 냉매에 의한 냉각으로 전환하기 위한 적어도 하나의 감지기에 의해 검출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 열간 압연 라인 내에서 최종 압연기로부터 코일러로 연장되는 통로를 통하여 이송되는 열간 압연 스트립의 폭 변동을 방지하기 위한 시스템은, 최종 압연기의 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도를 Ar3변태 온도보다 약간 높은 온도로 유지하기 위한 장치, 열간 압연 스트립이 통로를 통해 이송되는 동안 열간 압연 스트립의 온도가 변태 완료점 아래로 떨어질 때까지 열간 압연 스트립의 공냉을 행하기 위한 장치, 및 열간 압연 스트립의 온도가 변태 완료점 아래로 떨어진 후에 액상 냉매를 분사하기 위한 장치로 구성된다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 열간 압연 라인 내에서 열간 압연 스트립을 권취하는 시스템은, 액상 냉매를 통로를 따라 일렬로 분사하기 위한 복수개의 노즐들, 노즐들을 냉매원과 연결하는 통로 장치(passage means), 통로 장치 내에 배치되어 대응하는 노즐들과 각각 연통되며 또한 연통된 노즐과 냉매원 사이의 연통이 차단된 차단 위치와 연통이 설정된 개방 위치 사이에서 각각 작동자재한 복수개의 유동 제어 밸브들, 최종 압연기의 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도를 Ar3변태온도보다 약간 높은 온도로 유지하기 위한 장치, Ar3변태점을 포함한 재료 자료를 설정하기 위한 장치, 변태 완료점을 도출하고 또한 이에 의해 변태 완료점을 기초로 하여 공냉이 끝나고 액상 냉매에 위한 냉각이 시작되는 통로의 전환 위치를 결정하기 위한 장치, 최종 압연기와 코일러 사이에서 연장되는 통로를 통해 열간 압연 스트립을 이송하기 위한 장치, 및 변태 완료점 상류에 위치된 노즐들과 연통된 유동 제어 밸브들을 차단하고 변태 완료점 하류에 위치된 노즐들과 연통된 유동 제어 밸브들을 개방하는 방식으로 유동제어 밸브들을 제어하기 위한 제어기로 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 상세히 기술한다. 그러나, 본 발명을 이에 국한 하는 것은 아니며 다만 본 발명의 이해를 돕기 위한 특정 실시예로써 설명하는 것이다.
이제, 도면, 특히 제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 열간 압연 스트립(2)의 폭 변동을 방지하기 위한 열간 압연 라인의 양호한 실시예는 열간 압연 스트립을 최종 압연기(1)로부터 코일러(6)로 이송시키기 위한 이송 구간에 관한 것이다. 이송 구간은 상류측 런-아웃 테이블(3U), 냉각 장치(4), 하류측 런-아웃 테이블(3U), 및 한 쌍의 핀치 로울러들(5a, 5b)을 포함한다. 열간 압연 스트립(2)은 이송 구간을 통해 이송된다.
복수개의 이송 로울러들(3a, 3b…3n)은 상류 및 하류 런-아웃 테이블들(3U, 3D)사이에 바련된다. X선 두께 게이지(7), 형상 감시기(8), 스트립 폭 게이지(9), 및 온도계(10)는 상류 런-아웃 테이블(3U)을 따라 마련된다. 한편, 온도계(11)는 하류 런-아웃 테이블(3)을 따라 마련된다.
양호한 열간 압연 공정에 있어서, 최종 압연기(1)의 출구에서의 온도(θF)는 스트립의 Ar3변태 온도보다 약간 높게 조절된다. 따라서, 열간 압연 스트립의 변태는 최종압연기(1)의 출구 근처에서 발생한다.
만일 변태 개시점이 열간 압연 라인 내의 압연기들의 스탠드(stand)들 사이의 위치에 설정되면, 재료 강도는 변태에 따라 급격하게 저하된다. 따라서, 압연기 스탠드들 사이의 스트립 상에 가해지는 장력이 과다하여 파열이 야기되므로 반제품(semi-finished produce)들이 발생하게 된다. 동시에, γ＋α 이중상 영역(dual phase region) 내에서의 압연은 변형 저항, 즉 재료 강도의 실질적인 변화를 야기시켜, 결국 스트립의 두께 변동을 야기시킬 수 있다. 한편, 변태 개시점이 코일러에 인접한 위치에 설정되면, 적정 권취 온도에 대하여 냉각 작업을 제어하기 어렵게 된다. 또한, 변태 개시점을 코일러 근처에 설정하기 위해서는, 스트립의 온도가 상대적으로 긴 이송 범위에 걸쳐서 변태 온도보다 높게 유지되어야만 한다. 이는 당연히 높은 가열 온도를 필요로 하므로 연료 소모율을 저하시킨다. 따라서, 변태 개시점의 양호한 위치는 전술한 바와 같이 최종 압연기의 출구 근처이다.
그러므로 시스템의 도시한 실시예는, 변태 개시점이 최종 압연기의 출구 근처에 설정되도록, 최종 압연기 출구에서의 스트립의 온도를 변태 온도보다 약간 높게 제어한다. 최종 압연기 출구에서의 스트립 온도를 제어하도록, 제어기(13)가 시스템 내에 마련된다. 제어기(13)는 온도계(10) 및 두께 게이지(7)와 연결되어 거기에서부터 스트립 온도 검출치 (θF) 및 두께 검출치 T를 입수하며 또한 다른 게이지들과 연결되어 그로부터 다양한 제어 변수들을 입수한다. 제어기(13)는 또한 변태 완료 온도(θT)(℃), 변태 잠열(HT)(Kcal/㎏), 및 열전달 계수 (γAKcal/㎡hr)(℃)등과 같은 자료들이 입력되어 있는 기억장치(15)를 포함하는 연산부(14)와 연결된다. 예컨대, Ar3변태 온도(θT), 변태 잠열(HT), 및 열전달 계수 등과 같은 상기 자료들은 생산할 금속 스트립 또는 시이트의 종류별로 기억 장치(15)내에 입력된다. 제어기(13)는 또한 로울의 회전 속도를 감시하기 위한 검출기(12)와 연결된다. 검출기(12)는 로울러 회전 속도 검출치를 산출하여 제어기(13)로 보낸다. 제어기(13)는 로울러 회전 속도 검출치를 처리하여 로울의 직경으로 환산한 선속도 V(m/min)를 도출한다.
한편, 제어기(13)는 또한 변태 개시점으로부터 소정의 거리 동안 스트립을 공냉하기 위하여 냉각 장치를 제어한다. 최종 압연기의 출구와 변태 완료점 사이의 거리를 이하, “공냉 범위”라 칭한다. 제어기(13)는 변태 완료 온도 (θT) 및 다른 입력 자료를 기초로 하여 공냉 범위의 길이 La를 도출한다. 산술 연산은 다음의 방정식(1)을 사용하는 제어기(13)에 의해 수행된다.
La=[{θF-θT)×γ×β×T+HT×γ×T}/(αA×θT)]×6×10-2×V …(1)
이 식에서, γ는 강철의 밀도(㎏/㎥), β는 비열(Kcal/㎏℃), T는 스트립의 두께(㎜), 냉각 장치(4)는 복수개의 냉각수 분사 노즐들(41, 42, 43…4n)로 구성된다.
상기 노즐들 (41, 42, 43…4n)은 스트립을 최종 압연기(1)로부터 코일러(6)로 이송시키기 위해 열간 압연 스트립의 통로를 따라 정렬된다. 분사 노즐들 (41, 42, 43…4n)은 각각 냉각수 공급 파이프(4b)를 통해 냉각수원(4a)과 연결된다. 전자기 밸브들((161, 162, 163…16n)은 냉각수원(4a)과 분사 노즐 사이의 연결을 개방 및 차단하도록 각각의 분사 노즐들((41, 42, 43…4n)과 연통된다. 한편, 전자기 밸브들(161, 162, 163…16n)은 구동 신호 발생 신호(17)와 연결되어 냉각수원과 밸브사이의 연결을 설정하는 개방 위치와 연결을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 위치가 제어된다. 전자기 밸브들(161, 162, 163…16n)의 위치를 제어하기 위하여, 구동 신호 발생 회로(17)는 구동 신호들을 발생시키고 또한 구동 신호들을 전자기 밸브들로 선택적으로 보낸다.
즉, 전술한 방정식 (1)을 사용한 산술 연산을 통해 도출된 공냉 범위의 길이를 기초로 하여, 제어기(13)는 폐쇄 위치에 위치된 전자기 밸브와 개방 위치에 위치된 전자기 밸브를 도출하여 개방 위치로 작동된 전자기 밸브들만이 구동 신호들에 의해 구동되도록 구동 신호들을 선택적으로 제어한다. 구동 신호들을 전자기 밸브들로 선택적으로 보냄으로써, 상류측에 위치된 특정 전자기 밸브들의 일부는 냉각수를 차단하는 폐쇄 위치에 유지된다. 따라서, 열간 압연 스트립은 스트립의 온도를 변태 개시점과 변태 완료점 사이의 변태범위 내로 유지하도록 공기에 노출됨으로서 냉각된다.
제2a도 및 제2b도는 양호한 공정 내에서 냉각되는 동안 최종 압연기와 코일러 사이의 열간 압연 스트립 통로 내의 각 위치에서의 재료 강도와 스트립 온도의 변화를 도시한다. 제2a도 및 제2b도에 도시한 바와 같이, 최종 압연기의 출구로부터 이송된 열간 압연 스트립은 변태 개시점 S에 관하여 공냉 범위와 길이 La에 의해 결정된변태 완료점 E까지 우선 공냉에 의해 냉각된다.
공냉에 의해, 열간 압연 스트립의 온도 저하가 보다 느려져서 변태 범위를 확장시키게 됨을 알 수 있다. 따라서, 스트립 상에 충격 장격이 가해져서 종방향 팽창이 야기되는 경우에, 스트립의 폭 감소는 상대적으로 넓은 범위, 즉 변태 범위 전체에 걸쳐 분포될 수 있어서, 스트립의 각 부분에서의 감소량은 작아진다.
또한, 스트립을 적절히 냉각함으로써, 재료 강도의 급격한 변화를 억제할 수 있어서 스트립에 넥킹 및 폭헌팅이 발생하는 것을 성공적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 양호한 공정 및 시스템의 효과를 확인하기 위하여, 실험들을 행하였다. 이하, 열간 압연 스트립을 냉각하기 위한 공정 및 시스템의 양호한 실시예들과 관련하여 행해진 실험들에 관하여 기술한다.
[실험예 1]
제1실험에 있어서, 0.001C%의 초저탄소강에 대해 열간 압연을 수행 하였다. 최종 압연기 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도는 890℃였다. 한편, 코일러에서의 스트립의 온도는 540℃였다. 슬랩(slab)을 두께 3.2㎜ 및 폭 1468㎜가 되도록 열간 압연하였다. 공냉 범위 La는 75m의 길이로 설정되었다. 변태 완료저 이후에, 급냉을 위해 수냉을 수행하였다.
전술한 본 발명 공정과 비교하기 위해, 동일 재료를 사용하고 최종 압연기의 출구 및 코일러에서의 온도를 동일하게 설정하여 비교 실험을 수행하였다. 비교실험에 있어서, 처음 10m에서 공냉을 행하고, 이어서 수냉을 행하였다. 본 발명 및 비교 종래예의 실험 결과를 다음 〈표 1〉에 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00001
＜표 1＞에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해, 넥킹량이 종래예의 약1/3로 감소되었다. 마찬가지로, 본 발명에 의해, 헌팅량은 종래예의 약 1/5로 감소되었다.
[실험예 2]
제2실험에 있어서, 0.001C%의 초저탄소강에 대해 열간 압연을 수행하였다. 최종 압연기 출구에서의 열간 스트립의 온도는 890℃였다. 한편, 코일러에서의 스트립의 온도는 700℃였다. 슬랩 바아(slab bar)를 두께 3.5㎜ 및 폭 1524㎜가 되도록 열간 압연하였다. 공냉 범위는 La는 94m의 길이로 설정하였다. 변태 완료점 이후에, 급냉을 위해 수냉을 수행하였다.
전술한 제1실험과 마찬가지로, 동일 재료를 사용하고 최종 압연기의 출구 및 코일러에서의 온도를 동일하게 설정하여 비교 실험을 수행하였다. 비교 실험에 있어서, 처음 10m에서 공냉을 행하고, 이어서 수냉을 행하였다. 본 발명 및 비교 종래예의 실험 결과를 다음 〈표 2〉에 나타낸다.
[표 2]
Figure kpo00002
＜표 2＞에서 알 수 있는 바와 같이, 넥킹량 및 헌팅량이 상당히 많이 개선되었다.
[실험예 3]
제3실험에 있어서, 0.04C%의 저탄소강에 대해 열간 압연을 수행하였다. 최종 압연기 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도는 820℃였다. 한편, 코일러에서의 스트립의 온도는 540℃였다. 슬랩을 두께 1.6㎜ 및 폭 928㎜가 되도록 열간 압연하였다. 공냉 범위 La는 46m의 길이로 설정되었다. 변태 완료점 이후에, 급냉을 위해 수행을 수행하였다.
전술한 제1 및 제2실험들과 마찬가지로, 동일 재료를 사용하고 최종 압연기의 출구 및 코일러에서의 온도를 동일하게 설정하여 비교 실험을 수행하였다. 비교 실험에 있어서, 처음 10m에서 공냉을 행하고, 이어서 수냉을 행하였다. 본 발명 및 비교 종래예의 실험 결과를 다음〈표 3〉에 나타낸다.
[표 3]
Figure kpo00003
〈표 3〉에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해, 넥킹량 및 헌팅량이 상당이 많이 개선되었으며, 넥킹량은 종래예의 약 1/3로 감소되었다. 마찬가지로, 본 발명에 의해, 헌팅량은 종래예의 약1/2로 감소되었다.
[실험예 4 ]
제4실험에 있어서, 0.36C%의 탄소강에 대해 열간 압연을 수행하였다. 최종 압연기 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도는 790℃였다. 한편, 코일러에서의 스트립의 온도는 540℃였다. 슬랩 바아를 두께 1.6㎜ 및 폭 918m가 되도록 열간 압연하였다. 공냉 범위 La는 46m의 길이로 설정하였다. 변태 완료점 이후에, 급냉을 위해 수냉을 수행하였다.
전술한 제1 및 제2실험들과 마찬가지로, 동일 재료를 사용하고 최종 압연기의 출구 및 코일러에서의 온도를 동일하게 설정하여 비교 실험을 수냉하였다. 비교 실험에 있어서, 처음 10m에서 공냉을 행하고, 이어서 수행을 행하였다. 본 발명 및 비교 종래예의 실험 결과를 다음〈표 4〉에 나타낸다.
[표 4]
Figure kpo00004
＜표 4＞에서 알 수 있는 바와 같이, 넥킹량 및 헌팅량은 충분히 개선되지 않았다. 이는 탄소강의 변태 범위에서의 재료 강도 저하가 초저탄소강 또는 저탄소강의 변태 범위에서의 재료 강도 저하만큼 크지 않기 때문이다. 전술한 실험들로부터, 본 발명의 양호한 공정은 초저탄소강 및 저탄소강의 열간 압연 공정에 있어서 특히 효과적임이 확인되었다.
도시한 실시예에서의 변태 완료점을 산술적으로 도출하였다. 냉각 장치를 제어하기 위하여 변태 완료점을 검출하도록 통로 내에 변태율 감지기를 설치하는 것도 가능함을 이해해야 한다. 또한, 도시한 실시예에서는 스트립을 급냉하기 위한 매체로서 물을 사용하였으나, 급냉용 냉매는 물로만 제한되는 것이 아니고 임의의 적절한 냉매로 대체될 수도 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명을 양호한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부한 특허 청구의 범위 내에서 기술한 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 구현될 수 있는 모든 가능한 실시예들 및 변형예들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (7)

  1. 열간 압연 라인 내에서 최종 압연기(1)로부터 코일러(6)로 연장되는 통로를 통해 이송되는 열간 압연 스트립(2)의 폭 변동을 방지하기 위한 방법에 있어서, 최종 압연기(1) 출구에서의 상기 열간 압연 스트립(2)의 온도를 Ar3변태 온도보다 약간 높은 온도로 유지하는 단계, 상기 열간 압연 스트립(2)의 통로를 통해 이송되는 동안 상기 열간 압연 스트립(2)의 온도가 변태 완료점 아래로 떨어질 때까지 상기 열간 압연 스트립(2)를 공냉시키는 단계, 및 열간 압연 스트립(2)의 온도가 상기 변태 완료점 아래로 떨어진 후에 액상 냉매를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 초기 스트립 온도 자료를 발생시키기 위하여 상기 최종 압연기(1) 출구에서의 상기 열간 압연 스트립(2)의 온도를 감시하는 단계, Ar3변태점을 포함하는 재료 자료를 설정하는 단계, 상기 변태 완료점을 산술적으로 도출하는 단계, 및 상기 변태 완료점을 기초로 하여 공냉이 끝나고 상기 액상 냉매에 의한 냉각이 시작되는 통로의 전환 위치를 결정하는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전환 위치가 상기 최종 압연기(1) 출구로부터의 거리 La로 결정되고, 또한 다음의 방정식
    La=[{θF-θT)×γ×β×T+HT×γ×T}/(αA×θT)]×6×10-2×V로부터 도출되고, 상기 식에서, (θF)는 최종 압연기 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도(℃), (θT)는 스트립의 변태 완료점에서의 온도(℃), γ는 강철의 밀도(㎏/㎥), β는 비열(Kcal/㎏℃), T는 스트립의 두께(㎜), (HT)는 변태 잠열(Kcal/㎏), (γA)는 공냉시의 열전달 계수(Kcal/㎡hr℃), V는 스트립의 선속도(m/min)인 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액상 냉매를 분사하기 위한 복수개의 노즐들(41, 42, 43…4n)을 상기 통로를 따라 일렬로 마련하는 단계, 상기 노즐들(41, 42, 43…4n)을 유동 밸브들(161, 162, 163…16n)을 통해 냉매원과 연결하는 단계, 및 상기 변태 완료점 상류에 위치된 노즐들과 연통된 유동 제어 밸브들을 차단하고 상기 변태 완료점 하류에 위치된 노즐들과 연통된 유동 제어 밸브들을 개방하는 방식으로 상기 유동 제어 밸브들(161, 162, 163…16n)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
  5. 제4항에 있어서, 초기 스트립 온도 자료를 발생시키기 위하여 상기 최종 압연기(1) 출구에서의 상기 열간 압연 스트립(2)의 온도를 감시하는 단계, Ar3변태점을 포함하는 재료 자료를 설정하는 단계, 상기 변태 완료점을 산술적으로 도출하는 단계, 및 상기 변태 완료점을 기초로 하여 공냉이 끝나고 상기 액상매질에 의한 냉각이 시작되는 통로의 전환 위치를 결정하는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전환 위치가 상기 최종 압연기(1) 출구로부터의 거리 La로 결정되고, 또한 다음의 방정식 La=[{θF-θT)×γ×β×T+HT×γ×T}/(αA×θT)]×6×10-2×V 로부터 도출되고, 상기 식에서, (θF)는 최종 압연기 출구에서의 열간 압연 스트립의 온도(℃), (θT)는 스트립의 변태 완료점에서의 온도(℃), γ는 강철의 밀도(㎏/㎥), β는 비열(Kcal/㎏℃), T는 스트립의 두께(㎜), HT는 변태 잡열(Kcal/㎏), αA는 공냉시의 열전달 계수(Kcal/㎡hr℃) V는 스트립의 선속도(m/min)인 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열간 압연 스트립(2)의 상태를 감시하며 상기 열간 압연 스트립(2)이 변태 완료점에 있는 것을 검출하여 냉각 방식을 상기 공냉에서 상기 액상 냉매에 의한 냉각으로 전환하기 위한 감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 스트립의 폭 변동 방지 방법.
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