KR100368263B1

KR100368263B1 - 폭방향 온도편차 저감형 고압수 탈스케일 방법

Info

Publication number: KR100368263B1
Application number: KR10-1999-0062485A
Authority: KR
Inventors: 최진원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2003-01-24
Also published as: KR20010058263A

Abstract

본 발명은 폭방향 온도편차 저감형 고압수 탈스케일 방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 열연 공정의 조압연 및 사상압연에 설치된 탈스케일 설비에서 폭방향 에지부의 냉각수량을 감소시키면서 동일한 충돌압을 유지할 수 있도록 헤더에서의 냉각수량을 피드백 제어할 수 있는 탈스케일 시스템을 이용하여 열연판 폭방향 충돌압분포가 균일하고 열연판 표면온도편차를 저감시킴으로써, 재질편차 및 에지부에 발생되는 박리 용이형 스케일로 인한 러스트 발생 등의 표면결함을 해소시킬 수 있는 방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고압수 헤드를 2개이상의 노즐이 치부될 수 있을 정도의 길이로 세분시키고, 각각의 세분된 헤더에는 고압수가 공급될 때 압력조절이 가능한 솔레노이드식 압력조절밸브와 플렉시블한 고압수용 호스로 펌프와 연결되어 있으며, 조업시 상기 세분된 헤더의 높이와 헤더의 압력(P)은 P(bar)= 헤드높이(H)^1.480+ 36.7와 같은 수학식에 의해 ±10%의 공차를 갖도록 하여 폭방향으로 충돌압력을 제어함을 특징으로 하는 폭방향 온도편차 저감형 고압수 탈스케일 방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

폭방향 온도편차 저감형 고압수 탈스케일 방법{A Descaling Method of Hot Rolled Steel Sheet}

본 발명은 코일의 에지(edge)부에 발생되는 러스트(rust) 표면결함 및 재질편차가 없는 고품질의 열연강판을 제조하기 위해서 열간압연 공정에서 조압연 및 사상압연전 열연판에 형성된 스케일(scale)을 고압수를 이용하여 제거시킴과 동시에 폭방향으로 고압수량의 조절이 가능한 탈스케일 방법을 채용하여 균일한 표면온도분포를 균일화 함으로써 스케일 제거능력이 우수하면서 열연 스케일 제거 및 재질편차를 저감시키는 방법에 관한 것이다.

열간압연 공정의 가열로에서 재가열된 압연재의 표면에는 1차 스케일이 생성되며 열간압연 공정 중에서는 시간 경과에 따라 압연재 표면에 2차 스케일이 형성된다. 스케일이 미박리된 열간강판을 압연하면 스케일이 열연판 표면에 압입되어 제품표면결함을 유발시킨다. 그러므로 일관 제철소 열간압연공정에서 스케일 결함이 없는 제품을 생산하기 위해서 조압연기 입·출측 및 사상압연기 입측에 탈스케일 (descaling)장치를 사용하고 있다.

종래의 탈스케일 장치의 작동방법으로는 100-200kgf/cm²의 고압수를 열연강판 표면에 분사시켜 급냉효과를 이용하여 스케일과 열연판 기지조직간의 열응력을 발생시켜 스케일에 수직크랙(crack)을 유발시킨 후 고압수 압력에 의해 불려나가게 하는 방법, 압연재를 압축변형시켜 스케일을 제거하는 방법, 열연판 표면에 쇼트(shot)를 분사 충돌시켜 스케일을 제거하는 방법, 롤레벨러(roll leveller) 등의 기계를 이용하여 열연판 표면변형을 부여하여 스케일을 제거하는 방법(일본국 특허공보 소(昭)57-36013), 그리고 브러쉬롤(Brush Roll)을 사상 압연기 이전에 설치하여 열연판 표면을 브러쉬하여 미박리된 스케일을 제거하는 방법(일본국특허공보 소62-34618, 특허공보 평(平)3-106510) 등이 있다.

통상, 고압수를 분사시켜 스케일을 제거하는 경우가 별도의 기계적 장치의 보완이 필요없을 뿐 아니라 관리 및 유지비가 저렴하므로 현재 가장 보편적으로 사용되고 있다. 하지만, 고압수분사용 노즐(nozzle)에 의해 분사되는 고압수의 분사패턴 (pattern)을 일정간격으로 중첩(overlap)시켜 열연판의 전체 폭에 균일한 고압수 충돌압이 얻어지도록 설계(일본국 특허공보 소52-142047, 특허공보 소62-47086, 특허공보 평1-2789007)되었으나 열연 바(bar)재의 에지부는 자연냉각에 의하여 냉각이 가장 빠른 부분이며 폭방향 센터부위와 동일한 냉각수량을 분사시켜도 빠른 냉각속도로 냉각되어 폭방향 센터부와 서로 다른 스케일 조성을 가지며 에지부의 과냉으로 낮은 온도 상태로 열간압연됨으로써 폭방향으로 재질편차를 유발시킬 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 열연 공정의 조압연 및 사상압연에 설치된 탈스케일 설비에서 폭방향 에지부의 냉각수량을 감소시키면서 동일한 충돌압을 유지할 수 있도록 헤더에서의 냉각수량을 피드백 제어할 수 있는 탈스케일 시스템을 이용하여 열연판 폭방향 충돌압분포가 균일하고 열연판 표면온도편차를 저감시킴으로써, 재질편차 및 에지부에 발생되는 박리 용이형 스케일로 인한 러스트 발생 등의 표면결함을 해소시킬 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탈스케일 방법의 개략구성도

도 2는 종래기술과 본 발명에 따른 열연판 표면층 미세조직사진

도 3은 종래기술과 본 발명에 따른 열연코일 에지부 표면결함을 보이는 사진

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

1: 열연판 2: 고압수노즐

3: 고압수헤더 4: 솔레노이드식 압력조절밸브

5: 원격제어장치 6: 고압용 플렉스블호스

H: 분사노즐∼열연판의 수직거리 S: 분사각도

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고압수 헤드를 2개이상의 노즐이 치부될 수 있을 정도의 길이로 세분시키고, 각각의 세분된 헤더에는 고압수가 공급될 때 압력조절이 가능한 솔레노이드식 압력조절밸브와 플렉시블(flexible)한 고압수용 호스로 펌프와 연결되어 있으며, 조업시 상기 세분된 헤더의 높이와 헤더의 압력(P)은 P(bar)= 헤드높이(H)^1.480+ 36.7와 같은 수학식에 의해 ±10%의 공차를 갖도록 하여 폭방향으로 충돌압력을 제어함을 특징으로 하는 폭방향 온도편차 저감형 고압수 탈스케일 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 폭방향으로 균일한 충돌압력을 유지하면서 펌프 압력 저하에 따른 고압수량의 감소로 에지부의 온도 감소를 저감시킬 수 있는 고압수 탈스케일 방법에 관한 것으로, 기존의 고압수 헤드를 2개이상의 노즐이 치부될 수 있을 정도로 세분시켜 각각의 세분된 헤드를 제어하는 것이다. 상기 노즐을 하나의 세분된 헤더에 2개이상씩 치부하는 이유는 분사시 중첩부위를 형성하기 위해서 이다.

본 발명에 따른 탈스케일 방법의 일예를 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 열연강판(1)의 표면스케일 제거장치는 2개씩의 노즐이 치부될 수 있는 길이로 세분된 원통형의 고압수헤더(3)에 고압수노즐(2)이 배열되어 있다. 각각의 세분된 고압수헤더(3)는 고압수분사노즐(2)에서 열연판(1) 표면 간의 수직거리(H)를 고압수 압력(P)에 대한 관계식에 의하여 상하로 이동시킴으로써 열연판(1) 표면에 작용하는 고압수 충돌압은 동일하게 유지시키면서 고압수 압력 저하에 기인한 유량을 감소시키므로써 열연판(1) 에지부의 온도 급락을 저감시킬 수 있다.

이때, 고압수의 충돌압은 고압수압력(P)의 1.061승의 값에 18.638의 값을 곱하고 분사거리(H)의 1.581 승의 값으로 나눈 값으로 표현할 수 있는데 분사거리(H)를 변화시키게 되면 동일한 충돌압을 유지하기 위해서는 분사압력도 감소시킬 수 있는 것이다. 그러므로, 고압수압력(P)은 분사거리(H)의 1.490승의 값에 36.7(Kgf/cm²)의 압력을 더한 값으로 표현될 수 있다. 이때 고압수 압력은 펌프와 연결된 플렉시블호스(6)로 연결되는 고압수 헤더 입측에 부착된 솔레노이드식 압력조절밸브(4) 및 이와 연결된 원격제어장치(5)에 의하여 제어된다.

고압수의 압력이 감소하게 되면 고압수 유량도 다음식에 의하여 감소하게 될 것이다. 즉, 고압수량(Q) = Q₁₀₀× (P/100)^1/2이다. 여기서 Q₁₀₀은 100(Kgf/cm²) 압력에서의 고압수량이다. 열연판의 표면온도는 유량밀도의 0.6승에 비례하므로 에지부를 낮은 고압수량으로 제어함으로써 에지부의 표면온도 급락의 저감효과를 크게 할 수 있다.

상기 P= H^1.480+ 36.7와 같은 식의 공차를 ±10%로 하는 이유는 -10%미만에서는 충돌압이 너무 낮아져 일부의 스케일이 제거되지 않는 등의 스케일 제거효과가 저감되기 때문이고, +10%를 초과하면 주위의 세분된 헤드의 충돌압보다 너무 높아져서 유량이 증가하고 이로 인해 폭방향 온도편차를 증가시키는 문제가 있기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

종래법에 의한 탈스케일법과 본 발명에서 안출된 탈스케일 방법의 효과를 비교하기 위하여 종래법의 경우는 고압수분사노즐과 열연판 표면간의 수직거리(H)를 258(mm)로 하고 고압수헤더(3)압력을 180(kgf/cm²)로 설정후, 분사각(S)이 28°인 11264형 노즐(2)을 사용하였다. 본 발명에서도 종래법과 동일한 초기 분사거리(H)와 동일 노즐을 이용하여 동일한 충돌압을 유지하면서 에지부의 유량을 감소시킬 목적으로 에지부 분사거리(H)를 180(cm)로 설정하였을 때 솔레노이드식 압력조절밸브에서는 111(kgf/cm²)의 압력으로 제어되었으며 이때 에지부의 고압수량은 약 22.4% 정도가 감소되었다.

도 2는 사상압연 마무리온도가 899℃, 권취온도가 635℃, 3.5(mm)두께, 폭 1249(mm)로 제조된 저탄소강(0.031%C-0.23%Mn)에 대하여 종래법과 본 발명에 의한탈스케일 방법을 생산된 열연판의 에지부 미세조직이다. 표면층에 조대한 결정립과 혼립이 발생되어 있음을 알 수 있었다. 그러나, 종래법의 경우는 두께방향으로 약 46% 정도가 이상 조대립으로 형성되었으나 본 발명의 방법에 의한 경우는 약 20% 정도만이 이상 조대립으로 형성되어 있음을 알 수 있었다. 즉, 에지부가 Ar₃변태점 이하로 온도가 급락한 상태로 열간압연되었음을 의미하는 것으로 본 발명의 경우가 온도 저감효과가 우수함을 알 수 있었다.

도 3은 종래법과 본 발명에 의해서 제조된 열연 코일의 에지부 외관을 나타낸 것으로 종래법의 경우는 빠른 냉각속도로 인하여 박리가 용이한 뷔스타이트가 다량 에지부에 형성됨으로써 정정작업 등의 재권취과정에서 스케일이 쉽게 탈락되고 러스트가 발생되는 경우이나 본 발명의 경우는 에지부에 러스트가 발생되지 않았음을 알 수 있는데, 이는 적은 냉각수량에 의하여 냉각속도가 느려졌기 때문에 박리가 용이한 뷔스타이트의 형성량이 적었기 때문이다.

결론적으로, 본 발명에 의한 탈스케일 방법을 열간압연공정에 적용시켜 사용함으로써 종래법에 의한 경우보다 열연판 폭방향 충돌압분포가 균일하고 열연판 표면온도편차를 저감시킴으로써 재질편차 및 에지부에 발생되는 박리 용이형 스케일로 인한 러스트 발생 등의 표면결함을 해소시킬 수 있었다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 열연공정의 압연설비가 최신화 및 연속화 됨에 따라 기존 탈스케일 설비에서 폭방향 에지부의 냉각수량을 감소시키면서 동일한 충돌압을 유지할 수 있도록 헤더에서의 냉각수량을 피드백 제어할 수 있는 탈스케일 시스템이 제공되며, 이로 인해 열연판 폭방향 충돌압분포가 균일하고 열연판 표면온도편차를 저감시키며 재질편차 및 에지부에 발생되는 박리 용이형 스케일로 인한 러스트 발생 등의 표면결함을 해소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

고압수 헤드를 2개이상의 노즐이 치부될 수 있을 정도의 길이로 세분시키고, 각각의 세분된 헤더에는 고압수가 공급될 때 압력조절이 가능한 솔레노이드식 압력조절밸브와 플렉시블(flexible)한 고압수용 호스로 펌프와 연결되어 있으며, 조업시 상기 세분된 헤더의 높이와 헤더의 압력(P)은 P(bar)= 헤드높이(H)^1.480+ 36.7와 같은 수학식에 의해 ±10%의 공차를 갖도록하여 폭방향으로 충돌압력을 제어함을 특징으로 하는 폭방향 온도편차 저감형 고압수 탈스케일 방법