KR100391900B1 - 열간사상압연기의스케일생성억제장치및방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스트립 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법에 관한 것으로, 스트립 사상압연기(11, 12, 13 등)와 그 각각의 입측(入側)에 설치된 표면냉각장치(41, 42, 43)를 이용하여 스트립의 표면냉각 및 사상압연을 순차적으로 반복함으로써 스트립의 표면온도를 냉각시켜 스케일의 생성을 억제하여 제품품질을 향상시킬 수 있도록 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 사상압연기를 복수 병렬한 사상압연기군(10)의 스트립표면 스케일 생성억제장치 및 방법에 있어서,
상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11)로부터 소정대수까지의 사상압연기 입측에 각각 스트립 상하표면을 냉각하는 표면냉각장치(41, 42, 43)가 설치되어 있는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치; 및 이를 이용하여 상기 제1사상압연기(11) 입측으로부터 소정대수까지의 사상압연기 사이에서 순차적으로 스트립표면의 냉각과 사상압연을 반복하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제방법을 그 요지로 한다.

Description

열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법
본 발명은 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사상압연기를 이용하여 스트립(S)을 압연가공함에 있어서 스트립의 표면에 스케일이 생성되는 것을 억제하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법에 관한 것이다.
스트립의 압연가공시 철이 고온에서 산소나 공기 등의 가스와 접촉할 때에는 그 표면에 반응성 생성물의 피막, 즉 스케일이 생성된다. 이 스케일은 스트립에 표면결함 등 악영향을 미칠 우려가 있어 제거할 필요가 있다. 종래 스트립에 생성된 스케일을 제거하는 방법으로는 스트립표면에 고압수를 분사하는 방법이 일반적이었다.
도 4는 종래 열간사상압연기의 스케일 제거장치의 개략도로서, 스트립의 반송방향에 따라 복수의 제1 ~ 제7사상압연기(각각 11, 12, 13, 14, 15, 17)가 병렬로 배치되어 있고 각각의 사상압연기에는 상하 1쌍의 워크롤(각각 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)을 구비된 사상압연기군(10)으로 구성되어 있다. 이 사상압연기군의 입측(入側)에는 스트립에 생성된 스케일을 제거하는 스케일 브레이커장치(31)가 설치되어 있고, 이 장치에는 스트립의 상하 방향으로 된 분사노즐(32)이 구비되어 있어이 노즐로부터 스트립의 상하면에, 예를 들어, 150Kgf/cm2의 고압수를 분사함으로써 스케일을 제거할 수 있게 된다.
따라서, 스라브가 조압연기에 의해 조압연되어 반송된 스트립은 사상압연기군(10)의 입측에 반송되면, 사상압연전에 먼저 스케일 브레이커장치(31)에 의해 표면에 생성된 스케일이 제거된다. 즉, 반송된 스트립의 상하면에 상하의 분사노즐(32)로부터, 예를 들어, 150kgf/cm2의 고압수를 분사하여 부착되어 있는 스케일을 제거한다. 그리고, 스케일이 제거된 스트립은 사상압연기군에 반송되어 제1 ~ 제7사상압연기의 각 워크롤에 의해 압연가공되어 순차적으로 소정의 판두께로 사상압연된다.
도 5는 종래의 스케일 제거장치에 의한 열간사상압연시 스트립 온도와 스케일 두께의 관계를 압연시간에 따라 도시한 그래프로서, 스케일 브레이커장치(31)에 의해 스케일이 제거될 때는 A로 하고 제1 ~ 제7사상압연기에 의해 사상압연될 때는 각각 B,C,D,E,F,G,H로 하면, 상기 그래프로부터 스트립의 표면온도는 스케일 제거시(A)에서 급격히 저하되고, 또한 각 사상압연시(B,C,D,E,F,G,H)에서도 저하된다는 것을 알 수 있으며, 동시에 스케일이 얇게 되기도 한다는 것을 알 수 있다.
그런데, 상기 열간사상압연기에서는 가공능률을 향상시키기 위하여 스트립을 고속으로 반송시켜야 할 필요가 있으나 스트립이 고속으로 반송되면 그 선단부가 각 사상압연기에 진입될 때 워크롤의 외주면에 충돌하여 이 워크롤이 변형되기도 하고 또 손상되기도 하는 문제점이 있었다.
따라서, 종래 열간사상압연기에서는 스트립을 저속으로 반송시킬 수밖에 없었으며, 이에 따라 스트립과 워크롤의 접촉시간이 길어져 스케일의 두께가 한계치인 5㎛를 넘게 되어 사상압연시 이 스케일이 스트립표면에 취입되어 흠이 발생하는 등 그 품질을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 각 사상압연기 입측의 상하에 표면냉각장치(41, 42, 43)를 설치하여 순차적으로 스트립표면의 냉각 및 사상압연을 반복함으로써 스케일의 생성을 억제하여 제품품질을 향상시킬 수 있는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 및 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 부합되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치 개략도
도 2는 본 발명의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 스트립 온도와 스케일 두께의 관계를 압연시간에 따라 도시한 그래프
도 3은 본 발명의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 스트립의 표면온도에 따른 스케일의 생성속도를 도시한 그래프
도 4는 종래의 열간사상압연기의 스케일 제거장치의 개략도
도 5는 종래의 스케일 제거장치에 의한 열간사상압연시 스트립 온도와 스케일 두께의 관계를 압연온도에 따라 도시한 그래프
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10...사상압연기군 11...제1사상압연기
12...제2사상압연기 13...제3사상압연기
14...제4사상압연기 21...제1워크롤
22...제2워크롤 23...제3워크롤
24...제4워크롤 31...스케일 브레이커장치
32...스케일 브레이크장치 분사노즐 41...제1표면냉각장치
42...제2표면냉각장치 43...제3표면냉각장치
44...제1분사노즐 45...제2분사노즐
46...제3분사노즐 S...압연재(스트립)
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 스트립(S)을 사상압연가공하는 사상압연기(11, 12, 13 등)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)에 있어서, 이 사상압연기군의 제1사상압연기(11)로부터 소정대수까지의 사상압연기 입측(入側)에 각각 스트립 상하표면을 냉각하는 표면냉각장치(41, 42, 43)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 사상압연기(11, 12, 13 등)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)의 스케일 생성억제장치를 이용하여 스트립표면의 스케일 생성을 억제하는 방법에 있어서, 상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11) 입측으로부터 소정대수까지의 사상압연기 사이에서 순차적으로 스트립표면의 냉각과 사상압연을 반복하는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제방법에 관한 것이다.
이하, 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 부합되는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치의 개략도로서, 스트립(S)의 반송방향에 따라서 복수의 사상압연기(11, 12, 13 등)가 병렬로 설치되어 있고 사상압연기 각각에는 상하 한쌍의 워크롤(21, 22, 23 등)이 구비되어 있는 사상압연기군(10)으로 구성되어 있다. 이 사상압연기군의 입측(入側)에는 스트립에 생성된 스케일을 제거하는 스케일 브레이커장치(31)가 설치되어 있다. 상기 스케일 브레이크장치에는 스트립의 상하방향으로 한쌍의 분사노즐(32)이 구비되어 있어 이 분사노즐로부터 스트립의 상하면에, 예를 들어, 180kgf/cm2의 고압수를 분사시킴으로써 스케일이 제거되도록 되어 있다.
그리고, 제1사상압연기(11), 제2사상압연기(12), 및 제3사상압연기(13) 각각의 입측에는 스트립의 상하표면을 냉각하는 제1표면냉각장치(41), 제2표면냉각장치(42) 및 제3표면냉각장치(43)가 설치되어 있다. 이 표면냉각장치(41, 42, 43)에는 각각 스트립의 상하방향에 한쌍의 분사노즐(각각 44,45,46)이 구비되어 있어 이 분사노즐로부터 스트립의 상하면에 대해 냉각수를 분사함으로써 스트립을 냉각시켜 스트립 표면온도를 강하시키게 된다.
상기 표면냉각장치(41, 42, 43)의 각 분사노즐(44, 45, 46)에 의한 스트립의 냉각수 분사위치는, 사상압연기(11, 12, 13)의 워크롤(21, 22, 23) 입측(좌측)에워크롤 중심(C1, C2, C3)으로부터 1.5m 이내로 떨어진 곳(L1, L2, L3)에 상류측 방향으로 0.3~1.5m 범위(E1, E2, E3)가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 열간사상압연기에 의하여 스트립의 사상압연가공을 행하는 경우 스라브를 조압연기에서 조압연하여 반송된 스트립이 사상압연기군(10)의 입측에 반송되면 사상압연전에 먼저 스케일 브레이커장치(31)에 의해서 표면에 생성된 스케일이 제거된다. 즉, 반송된 스트립의 상하면에 대해 스케일 브레이커장치 상하의 분사노즐(32)로부터, 예를 들어, 180kgf/cm2의 고압수를 분사함으로써 부착되어 있는 스케일을 제거한다.
스케일이 제거된 스트립은 사상압연기군에 반송되어 제1사상압연기(11), 제2사상압연기(12), 제3사상압연기(13), 제4사상압연기(14) 등의 각 워크롤(21, 22, 23, 24 등)에 의해 압연가공되면서 각 표면냉각장치(41,42,43)에 의해 냉각되어 차례로 소정의 판두께로 사상압연된다.
즉, 제 1사상압연기(11)에 의한 압연가공전에 스트립에 대한 제1표면냉각장치(41)의 분사노즐(44)로부터, 예를 들어 7200l/min의 수량으로 냉각수가 분사되어 스트립이 냉각된다. 그리고 냉각된 스트립은 제1사상압연기의 워크롤(21)에 의해 압연되고, 다음에는 스트립에 대한 제2표면냉각장치(42)의 분사노즐(45)로부터 상기한 것과 동량의 냉각수가 분사되어 스트립이 냉각된다. 그리고, 냉각된 스트립은 제2사상압연기(12)의 워크롤(22)에 의해 압연되고, 또다시 스트립에 대해 제3표면냉각장치(43)의 분사노즐(46)로부터 상기한 것과 동량의 냉각수가 분사되어 스트립이 냉각된다. 그리고 냉각된 스트립은 제3사상압연기(13)의 워크롤(23)에 의하여 압연되며, 그후 제4사상압연기(14)의 워크롤(24), 제5사상압연기의 워크롤 등에 의해 차례대로 압연되어 소정의 판두께로 가공된다.
도 2는 본 발명의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 스트립 온도와 스케일 두께의 관계를 압연시간에 따라 도시한 그래프로서, 스케일 브레이커장치(31)에 의해 스케일이 제거될 때는 A로, 제1 ~ 제7사상압연기(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)에 의해 사상압연될 때는 각각 B,C,D,E,F,G,H로, 또한 제1 ~ 제3표면 냉각장치(41,42,43)에 의해 냉각될 때는 각각 X,Y,Z로 한다.
상기 그래프로부터 알 수 있듯이, 스트립의 판표면온도는 스케일 브레이크장치에 의해 스케일이 제거되는 A에서는 630℃로 강하되어 스케일이 거의 제거되지만 내부의 현열에 의해 원래의 온도로 되돌아가려고 하여 판표면온도가 상승하고 스케일이 다시 생성된다. 그러나, 제1표면냉각장치(41)에 의해 냉각되는 X에서는 스트립의 표면온도가 620℃까지 강하되어 스케일의 두께가 4㎛로 억제된다.
그후 스트립내부의 현열에 의해 다시 원래의 온도로 되돌아가려고 하지만 제1사상압연기(11)에 의해 사상압연되는 B에서는 스트립의 판표면온도가 720℃까지 강하되어 스케일의 두께가 2㎛까지 줄어든다. 그리고, 제2표면냉각장치(42)에 의해 냉각되는 Y에서는 스트립의 판표면온도가 820℃까지 강하되어 스케일의 두께가 5㎛로 억제된다. 그후 온도는 또 상승하지만 제2사상압연기(12)에서 사상압연되는 C에서는 스트립의 판표면온도가 820℃까지 강하되어 스케일의 두께가 3㎛까지 줄어든다. 그리고, 제3표면냉각장치(43)에서 냉각되는 Z에서는 스트립의 판표면온도가820℃까지 강하되어 스케일 두께가 5㎛로 억제되고 그후 온도는 상승하지만 제3사상압연기(13)에서 사상압연되는 D에서는 스트립의 판표면온도가 강하되어 스케일의 두께가 3㎛까지 억제된다. 상기와 같이, 냉각과 압연을 반복함으로서 최종적으로 스트립(S)의 스케일 두께를 5㎛ 이하로 억제 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 스케일 생성억제장치에 의한 열간사상압연시 스트립의 표면온도에 따른 스케일의 생성속도를 도시한 그래프로서, 도 3에 나타난 바와 같이, 스트립의 스케일 생성속도는 스트립 표면온도의 상승에 따라 2차 곡선적으로 증대함을 알 수 있다.
따라서, 각각의 온도에서 동일한 시간동안 유지된다면, 스케일 생성속도가 스트립 표면온도의 상승에 따라 2차 곡선적으로 증대하므로, 스트립 표면온도 1050℃에서 생성되는 스케일 두께와 스트립 표면온도 850℃에서 생성되는 스케일 두께의 차이는 크게 될 것이다.
한편, 상기에서는 제1, 제2, 제3 사상압연기(11,12,13) 각각의 입측에 제1, 제2, 제3 표면냉각장치(41,42,43)를 설치한 것만 설명하였지만, 표면냉각장치의 설치수는 이에 한정된 것이 아니고 스트립의 판표면온도가 900℃ 이하로 저하될 때까지 냉각하는 것이 바람직하므로 필요에 따라서는 제4사상압연기(14)이후에도 설치하여도 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 스트립을 사상압연가공하는 사상압연기를 복수 병렬한 사상압연기군(10)의 제1사상압연기(11)로부터 소정대수까지의 사상압연기입측에 각각 스트립의 상하표면을 냉각하는 표면냉각장치(41, 42, 43)를 설치하여 스트립의 표면냉각 및 사상압연을 순차적으로 반복함으로써 최종적으로 스트립의 표면 온도를 900℃이하로 유지시켜 스케일의 생성을 억제하여 제품품질의 향상을 도모할 수 있도록 한다.

Claims (3)

  1. 스트립(S)을 사상압연가공하는 사상압연기(11, 12, 13 등)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)에 있어서,
    상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11)로부터 소정대수까지의 사상압연기 입측(入側)에 각각 스트립 상하표면을 냉각하는 표면냉각장치(41, 42, 43)가 설치되고, 그리고 상기 각 표면냉각장치에 의한 스트립의 냉각수분사위치는 상기 사상압연기의 각 워크롤 중심(C1, C2, C3등)으로부터 상류측 방향으로 1.8 - 3.0m인 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제장치.
  2. 사상압연기(11, 12, 13 등)를 복수 병렬한 사상압연기군(10)의 스케일 생성억제장치를 이용하여 스트립 표면의 스케일 생성을 억제하는 방법에 있어서,
    상기 사상압연기군의 제1사상압연기(11) 입측으로부터 소정대수까지의 사상압연기 사이에서 순차적으로 스트립의 냉각과 사상압연을 반복하고; 그리고 상기 냉각시 상기 사상압연기의 각 워크롤 중심(C1, C2, C3등)으로부터 상류측 방향으로 1.8 - 3.0m인 위치에서 냉각수를 분사시키는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스트립의 표면온도는 900℃ 이하로 냉각하여 유지하는 것을 특징으로 하는 열간사상압연기의 스케일 생성억제방법.
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