KR101304851B1 - 표면 스케일을 저감하기 위한 쌍롤식 박판 주조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일측면은 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하는 단계; 상기 형성된 박판을 외부공기와의 접촉을 차단하는 실딩챔버에 통과시키는 단계; 상기 실딩챔버를 통과한 박판을 제 1 압연기로 1차 압연하는 단계; 및 상기 1차 압연된 박판을 제 2 압연기로 2차 압연하는 단계를 포함하는 쌍롤식 박판 주조방법에 관한 것이다.

Description

표면 스케일을 저감하기 위한 쌍롤식 박판 주조 방법{TWIN ROLL STRIP CASTING METHOD FOR REDUCING SCALE ON SURFACE OF STRIP}
본 발명은 쌍롤식 박판 주조기를 이용하여 박판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌍롤식 박판 주조시에 박판의 표면에 발생하는 스케일을 최소화시킬 수 있는 쌍롤식 박판 주조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 쌍롤식 박판 주조방법은 회전하는 두개의 주조롤 사이로 용강을 공급하여, 그 용강으로부터 직접 수 ㎜두께의 박판을 연속적으로 제조하는 기술을 말한다.
구체적으로, 쌍롤식 박판 주조 방법은 냉각수에 의해 냉각되면서 회전하는 한 쌍의 주조롤과, 이들의 측면을 밀봉하는 에지댐에 의해 형성된 용융풀로 턴디쉬에 부착된 침지노즐을 통해, 용강이 공급된 후 주조롤 표면과 접촉 응고되면서 얇은 응고셀을 형성하고, 롤 닢에서 압하되어, 박판이 생성된다.
롤의 단부에는 세라믹으로 구성된 에지댐이 있어, 단부로의 용강 유출을 막는다. 주조롤은 내부에 냉각수 홀이 있어 이곳에 냉각수를 공급하여, 롤을 냉각시키고, 롤은 구리등과 같이 열전달이 양호한 재질로 만들어져 있으며, 표면에는 내마모를 위한 니켈등과 같은 코팅이 되어 있다.
코팅층은 강의 응고를 양호하게 하기 위하여 숏 브라스트와 같은 방법을 이용하여 무방향 조도가 형성되어 있다. 이러한 조도가 있는 박판을 1100~1200도 정도의 온도에서, 열간압연을 통하여, 20~40%의 압하율로 압연을 하게 된다. 이러한 과정에서 판재의 표면조도가 양호해지고, 재결정이 발생되어 물성을 양호하게 한다.
박판 주조 공정에서 제조된 판재가 소둔 산세 공정에 투입될 경우, 소둔로에서 1100~1150℃로 가열되어 소둔이 되게 된다. 이 과정에서 판재 표면의 스케일이 박리되어, 소둔로 바닥에 쌓이게 된다. 이러한 스케일은 소둔로 바닥에 쌓여서 소둔로의 구동롤이 헬프롤(Help Roll) 표면에 붙게 되고, 헬프롤 표면에 붙은 스케일은 고온의 판재표면을 압입하여 표면 결함을 유발한다. 그러므로, 다량의 코일(Coil)을 소둔로에서 처리할 경우, 고온상태에서 소둔로 바닥의 스케일을 배제하는 설비가 필요하다. 또한, 판재 표면의 스케일 박리가 균일하지 못하므로, 판재 표면에 스케일 박리 부분과 그렇지 않은 부분은 후속 산세 과정에서 표면에 얼룩을 발생시킨다. 그러므로 소둔로 통과시의 Black Coil 판재 표면의 스케일의 박리 비산을 줄일 방법이 필요하다.
그러한, 현재는 판재의 스케일의 박리 비산을 방지하기 위한 연구들이 진행되고 있으나, 부가적인 장치를 이용함으로서, 경제적인 문제나 시간적인 문제가 있어 왔다. 따라서, 쌍롤식 박판 주조 방법의 일련의 공정내에서 스케일을 저감시킬 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 쌍롤식 박판 주조 방법에 있어서, 박판의 표면에 발생하는 스케일을 최소화시킬 수 있도록 압연공정을 제어하는 쌍롤식 박판 주조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일측면인 쌍롤식 박판 주조방법은
반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하는 단계;
상기 형성된 박판을 외부공기와의 접촉을 차단하는 실딩챔버에 통과시키는 단계;
상기 실딩챔버를 통과한 박판을 제 1 압연기로 1차 압연하는 단계; 및
상기 1차 압연된 박판을 제 2 압연기로 2차 압연하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 2차 압연하는 단계에서 상기 제 2 압연기의 출측 온도는 750℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 2차 압연하는 단계의 압하량은 5-20%인 것이 바람직하다.
상기 1차 압연하는 단계에서 상기 제 1 압연기의 출측 온도는 950℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 1차 압연하는 단계의 압하량은 20-40%것이 바람직하다.
상기 1,2차 압연하는 단계의 총압하량은 25-50% 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면인 쌍롤식 박판 주조 방법에 의하면, 한 쌍의 주조롤을 이용한 박판을 각각의 압연시 압하량 및 출측온도 제어한 2단 압연을 실시함으로서, 후속공정인 소둔 산세 공정에서 판재의 표면의 스케일이 박리되는 것을 최소화할 수 있다.
추가적으로, 상기와 같이 판재표면의 스케일 발생이 저감되면, 소둔로의 구동롤이 헬프롤 표면에 붙어, 스케일이 고온의 판재표면을 압입하여 발생하는 표면 결함을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 쌍롤식 박판 주조 공정의 모식도이다.
도 2(a) 및 (b)는 비교예 1의 쌍롤식 박판 주조 공정에서 제조된 판재의 일부분에 대한 사진이다.
도 3(a)는 비교예 1의 쌍롤식 박판 주조 공정에서 제조된 판재의 일부 단면도이다.
도 3(b)는 발명예 2의 쌍롤식 박판 주조 공정에서 제조된 판재의 일부 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자는 쌍롤식 박판 주조 방법에 있어서, 판재의 스케일을 저감시킬 수 있는 방법을 연구하였고, 압연시 압연기의 출측온도를 제어함으로서, 판재와 스케일의 접합성을 향상시켜 스케일이 박리되지 못하도록 제어할 수 있음을 인지하고 본 발명에 이르게 되었다.
이하, 쌍롤식 박판 주조 방법을 도 1을 참고하여 설명한다.
턴디쉬(1)에 부착된 노즐(2)을 통해 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤(3) 사이로 공급된 용강(4)이 상기 주조롤(3)과 에지댐(5)에 의해 둘러싸인 용융풀을 형성하고, 상기 주조롤(1) 표면과 접촉 응고되면서 박판(7)을 형성하고, 상기 박판(7)은 실딩챔버(8)를 통과한 후 상기 박판(7)을 압연한다. 여기서 도면부호 6은 브러쉬롤, 9는 메니스커스 실드 및 10은 핀치롤이다.
쌍롤식 박판 주조 공정과 달리 기존의 열연공정에서는 열연 전단에서 디스케일러(Descaler)를 이용하여 판재 표면의 스케일을 제거하므로, 열간압연시에 생성되는 2차 스케일만 판재의 표면에 잔류하게 된다. 그리고 열간 압하율이 크기 때문에 스케일과 모재의 접촉이 양호하게 된다. 그러므로 소둔로에서 가열 및 냉각 과정에서 생기는 열충격에도 스케일과 모재는 크게 분리되지 않는다.
그러나, 박판 주조 공정으로 제조된 판재는 디스케일러(Descaler)를 사용하지 않으므로, 고온의 주조 상태에서 판재 표면에 생성된 스케일이 모재와 루즈(Loose)하게 붙어 있게 된다. 그러므로 소둔로의 가열 및 냉각 과정에서 생기는 열충격에 스케일과 모재는 접촉이 불량하게 되어 스케일 박리가 잘 발생하게 된다.
종래에는 한대의 압연기를 단독으로 사용하여 압연을 하였다. 이러한 공정에서는 압연기 출측 온도가 900℃ 이상이 되게 되고, 압연기에서 눌러진 스케일이 이후 냉각 과정에서 열응력이 발생하여 크랙(crack)이 생성되고, 스케일과 모재와의 접합력이 떨어지게 된다.
스케일과 모재와의 접합성을 증가시킬 경우, 이러한 스케일 박리를 줄일 수 있다. 이러한 스케일과 모재와의 접합력은 박판주조공정의 압연 공정에서 결정이 된다. 압연 공정에서 판 표면의 스케일을 눌러서 모재와의 접합력을 높일 수 있다. 즉, 일반적으로는 스케일을 모재와 단단히 접합시키기 위해서는 열간 압하율을 높이거나, 고온에서 스케일의 표면에 열충격을 최소화 하는 것이 필요하다.
본 발명의 일측면인 쌍롤식 박판 주조 방법은 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하는 단계, 상기 형성된 박판을 외부공기와의 접촉을 차단하는 실딩챔버에 통과시키는 단계를 포함한다. 상기 실딩챔버를 통과한 박판을 2단계로 압연을 실시하여, 판재로부터 스케일이 박리되는 것을 최소화할 수 있다. 특히 2차 압연시 출측온도를 낮게 형성시켜 이 후 냉각공정에서 판재의 열응력을 감소시킴으로서 스케일과 모재의 접합력을 향상시킬 수 있다. 이를 통하여, 소둔시 판재 표면의 스케일이 박리되는 것을 저감시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기 실딩챔버로부터 인출된 박판을 제 1 압연기(11)를 이용하여 1차 압연을 실시한다. 1차 압연시 압하량은 20-40%으로 제어하는 것이 바람직하다. 1차압연에서는 재결정을 유도하기 위하여, 열간 압하량을 20%이상으로 제어하는 것이 바람직하며, 압연롤의 부하가 많을 경우 압연롤 표면에 문제가 발생하므로 1차압연시 압하량은 40% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 압연기(11)를 통하여 1차 압연된 박판을 제 2 압연기(12)를 이용하여 2차 압연을 실시한다. 이 때, 제 2 압연기의 출측 온도는 750℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 출측 온도가 750℃ 이하가 되므로, 압연기에서 눌러진 스케일이 이후 냉각 과정에서 열응력이 줄어들어, 스케일과 모재 사이에 크랙의 발생이 적고, 스케일과 모재와의 접합력이 향상된다.
또한, 2차 압연시 압하량은 5-20%로 제어하는 것이 바람직하다. 2차압연시의 압하량은 최종 제품 두께를 맞추기 위해 적절한 압하량이 설정되며, 특히 소둔로에서의 스케일의 박리를 방지하기 위해서는 5%이상의 압하량으로 판을 압연하여 압연 출측판의 온도를 750℃ 이하로 하는 것이 필요하다.
그리고, 1 및 2차 압연단계의 총 압하량은 25-50%로 제어하는 것이 바람직하다. 총압하량을 증대시킨 경우 스케일과 모재사이의 열응력이 더 줄어 스케일과 모재와의 접합력이 더 증가하게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
주조를 개시하여 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이에 용강을 주입하여 2.86mmt 두께로 박판을 형성한 다음, 하기 표 1에 나타낸 압연조건에 따라 비교예 1 및 2를 실시한다. 2mmt로 열연박판을 제조한 후 소둔로 스케일 박리성을 판단하여 하기 표1에 함께 나타내었다. 더불어, 비교예 1에 대한 사진을 하기 도 2(a) 및 (b)에 나타내었고, 비교예 2에 대한 사진을 하기 도 3(a)에 나타내었다.
또한, 상술한 비교예와 동일한 방법으로, 2.86mmt 두께로 박판을 형성한 다음, 제 1 압연기에 의하여 2.3mmt로 열연박판을 제조한 후, 제 2 압연기를 이용하여 2mmt 두께의 열연박판을 제조하였다. 이 후 소둔로 스케일 박리성을 판단하여 하기 표1에 함께 나타내었다. 더불어, 발명예 2에 대한 사진을 하기 도 3(b)에 나타내었다. 스케일의 박리정도는 정성적으로 판단되며, 소둔로 작업중 강판 표면의 스케일의 박리가 발생하면, 스케일의 날림이 발생하고, 강판 표면의 스케일의 두께 불균일이 발생하여, 최종 제품에서 표면 얼룩으로 나타난다. 표면 얼룩의 정도는 표면 검사시 평점을 매겨, 일정이상의 평점이 되면 불량으로 처리하게 된다.
구분 제 1 압연기 제 2 압연기 총 압하율
(%)		 소둔로
스케일 박리성
평가
압하율
(%)		 출측 온도
(℃)		 압하율
(%)		 출측 온도
(℃)
비교예1 30 900 - 30 불량
비교예2 20 920 - 20 불량
발명예1 20 920 12 730 30 양호
발명예2 30 900 10 720 37 양호
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 2는 종래의 쌍롤식 박판 주조 공정에 따라서 1회의 압연만 실시하였다. 비교예 1의 총압하율은 30%였으며, 제 1 압연기의 출측의 온도는 900℃였다. 압연기에서 눌러진 스케일이 이후 냉각 과정에서 열응력이 발생하여 크랙이 발생하고, 이로 인하여, 스케일과 모재와의 접합력이 떨어지게 됨을 확인할 수 있었다. 이에 반하여, 발명예 1 및 2는 스케일과 모재와의 접합력이 향상되어 소둔로에서 스케일이 박리되지 않았음을 확인할 수 있었다.
또한, 상술한 바와 같이, 도 2(a) 및(b)는 비교예 1의 일부에 대한 사진으로서, 판재의 표면에 스케일이 많이 박리되어 있음을 확인할 수 있다.
도 3(a)은 비교예 2의 판재의 사진으로서, 제 1 압연기의 출측온도가 900℃인 경우이며, 스케일이 판재의 표면에 접합되지 못했음을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 도 3(b)는 발명예 2의 판재의 사진으로서, 제 1 압연기의 출측온도가 900℃이고, 제 2 압연기의 출측온도가 720℃인 경우이며, 비교예 2에 비하여 스케일이 판재의 표면에 잘 접합되어 있음 확인할 수 있다.
1: 턴디쉬,
2: 노즐,
3: 주조롤,
4: 용강,
5: 에지댐,
6: 브러쉬롤
7: 박판
8: 실딩챔버,
9: 메니스커스 실드,
10: 핀치롤,
11: 제 1 압연기,
12: 제 2 압연기.

Claims (6)

  1. 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 주조롤 사이에 용강이 주입되어 박판을 형성하는 단계;
    상기 형성된 박판을 외부공기와의 접촉을 차단하는 실딩챔버에 통과시키는 단계;
    상기 실딩챔버를 통과한 박판을 제 1 압연기로 1차 압연하는 단계; 및
    상기 1차 압연된 박판을 제 2 압연기로 2차 압연하는 단계를 포함하고,
    상기 1차 압연하는 단계의 압하량은 20-40%이고, 상기 2차 압연하는 단계에서 상기 제 2 압연기의 출측의 온도는 750℃ 이하인 쌍롤식 박판 주조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 압연하는 단계의 압하량은 5-20%인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 압연하는 단계에서 상기 제 1 압연기의 출측의 온도는 950℃ 이하인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 1, 2차 압연하는 단계의 총압하량은 25~50%인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 방법.
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