KR101506442B1

KR101506442B1 - 강 스트립의 열간 압연 방법 및 열간 압연 트레인

Info

Publication number: KR101506442B1
Application number: KR1020127031797A
Authority: KR
Inventors: 게랄드 호헨비실러; 게랄드 엑케르슈토르퍼; 베른트 린처
Original assignee: 지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2015-03-27
Also published as: KR20130045862A; WO2011138159A1; RU2012151842A; AT509707B1; RU2526644C2; EP2566989B1; CN102859009A; EP2566989A1; AT509707A4; CN102859009B

Abstract

본 발명은 복수 개의 연속 롤 스탠드(F1 내지 F5)들에서 강 스트립(3)들을 열간 압연하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 강 스트립은 최초에 오스테나이트 상태에서, 그후, 액체 냉각 후, 페라이트 상태에서 하나 또는 그 보다 많은 롤 스탠드에서 최종 두께로 마무리 압연된다.
강 스트립이 냉각 이후 실제로 페라이트 상태에 도달하는 것을 보증하기 위해, 강 스트립(3)의 최종 두께는 3 mm 미만이고, 액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)로부터의 강 스트립의 출구 온도와 평형 오스테나이트 한계 온도 사이의 차이는 출구 온도의 파일럿 제어 또는 조절에 의해 70K 이하, 바람직하게는 50K 이하, 바람직하게는 25K 미만으로 설정되고, 액체 냉각은 냉각 섹션에서 적어도 각 경우에 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 284/(Lc¹ ^.42) 리터 초과의 액체의 양(Qu), 특히, 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 2*284/(Lc¹ ^.42) 리터 초과의 액체의 양(Qu), 그러나, 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 7*284/(Lc¹ ^.42) 리터 이하, 바람직하게는 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 4*284/(Lc¹ ^.42) 리터 미만인 액체의 양(Qu)으로, 냉각 섹션의 길이(Lc)를 따라 강 스트립(3)의 양 측부에 적용함으로써 냉각 섹션(1)의 길이(Lc)에 따라 두 개의 롤 스탠드 사이에서 실행된다.

Description

강 스트립의 열간 압연 방법 및 열간 압연 트레인 {PROCESS FOR HOT ROLLING STEEL STRIPS AND HOT ROLLING TRAIN}

본 발명은 강 스트립들이 최초에 오스테나이트 상태에서, 그후, 중간 스탠드에서 강냉(intensive cooling) 이후에, 페라이트 상태에서, 하나 또는 그 보다 많은 롤 스탠드들에서 최종 두께로 마무리 압연되는, 복수 개의 연속 롤 스탠드들에서 강 스트립을 열간 압연하는 방법과, 또한, 대응하는 열간 압연 트레인에 관한 것이다.

압연 스톡이 압연되는 동안 스톡의 재결정화 온도를 초과하는 온도일 때 열간 압연이라 지칭된다. 강의 경우, 이는 약 780 ℃를 초과한 범위이고, 열간 압연은 통상적으로 1200 ℃까지의 온도에서 실행된다.

강의 열간 압연 동안, 금속은 통상적으로 오스테나이트 상태에 있으며, 이 상태에서 철 원자들은 면심 입방 배열을 갖는다. 여기서, 1:200까지의 변형(deformation) 정도, 즉, 개시 두께와 주입 두께 사이의 비율이 가능하며, 열간 광폭 스트립 트레인에서, 예로서, 1.2 내지 15 mm의 최종 두께가 전형적으로 240 mm의 슬래브 두께로부터 진행하여 달성될 수 있다. 이에 관하여, 초기 압연 온도 및 마무리 압연 온도 양자가 각각 강의 오스테나이트 범위에 있을 때 오스테나이트 상태에서의 압연이라 지칭된다. 강의 오스테이나트 범위는 강 조성에 의존하지만, 이는 일반적으로 800 ℃를 초과한다.

규정된 재료 거동에 기인하여, 단지 압연만이 오스테나이트 범위에서 실행되는 경우, 최종 두께는 소망하는 만큼 작게 선택될 수 없는데, 이는 각 압연 동작시 압연 스톡이 냉각되고, 최종적으로 오스테나이트 범위 외부를 벗어나기 때문이다. 이는 압연 스톡만이 이미 감소된 두께를 갖는 상태로 열간 롤 스탠드들에 도달하여야 저지될 수 있으며, 즉, 이는 조질 압연 트레인에서 적절히 감소되었거나 -분리된- 얇은 스트립 주조 설비에서 제조되는데, 이는 얇은 스트립 주조 설비의 용량이 일반적으로 결합 조업을 위해서는 불충분하기 때문이다. 따라서, 열간 압연 이전의 압연 스톡의 두께의 감소는 현저한 용량의 손실을 초래하며, 소위 직접적으로 결합된 또는 연속적 조업을 실행하기 위한 고용량의 연속 주조 또는 스트립 주조 설비에 대한 열간 롤 스탠드들의 직접적 결합은 통상적으로 불가능하다.

그러나, 오스테나이트 상태에 대한 대안으로서, 강은 또한 페라이트 상태에서도 열간 압연될 수 있다. 페라이트 상태에서, 철 원자들은 체심 입방 배열을 가지며, 이 강은 오스테나이트 상태에서보다 더 연질이어서, 더 쉽게 변형될 수 있다. 페라이트 상태의 강의 온도(페라이트 범위)는 오스테나이트 범위에서 보다 낮은 경우에도, 강을 변형시키기 위해 더 적은 압연력이 필요하다. 이는 마무리 가공된 강 스트립을 위해 아주 더 작은 두께 및/또는 아주 더 큰 폭을 달성하기 위해 사용된다. 그러나, 페라이트의 낮은 변형 저항은 바람직하게는 오스테나이트로부터 페라이트로의 완전한 평형 상변태(phase transformation)가 발생하는 온도의 100 내지 150 ℃의 비교적 좁은 온도 범위로 제한되는 것이 바람직하다. 관련 강의 이러한 평형 오스테나이트 한계 온도는 강의 조성에 따라서 800 내지 900 ℃이며, 대부분의 강 조성에 대해 공지되어 있다. 이는 탄소 함량이 중량 %로 x 축 상에 그려져 있고, 온도가 y 축 상에 그려져 있는 철-탄소 상태도(iron-carbon diagram)에서 지점 G와 P 사이의 라인으로서 볼 수 있다. 오스테나이트(소위 감마 고용체(solid solution)들) 및 페라이트(소위 알파 고용체들) 양자는 라인 G-P 위에 존재하지만, 단지 페라이트(알파 고체 용액)만이 또한 라인 G-P 아래에, 즉, 평형 오스테나이트 한계 온도 아래에 존재한다.

종래 기술은 페라이트 상태의 후속 열간 압연과의 오스테나이트 상태의 열간 압연의 조합을 이미 개시하고 있다. 이에 관하여, DE 196 00 990 A1은 2 내지 12 mm의 중간 두께로의 오스테나이트 압연 이후의 단일 냉각 단계에서 강 스트립을 냉각하고, 그후, 하나 또는 그 보다 많은 단계에서, 즉, 하나 또는 그 보다 많은 롤 스탠드에서 페라이트 상태에서 상기 강 스트립을 마무리 압연하는 것을 제안하고 있다.

그러나, 이들 조치만으로는 강 스트립이 제어된 방식으로 냉각되는 것 및 상기 강 스트립이 강 스트립의 스트립 폭, 두께, 냉각 이전의 온도 등에 따라 냉각 이후 실제로 페라이트 상태에 도달하는 것을 보증할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉각 이전의 다양한 스트립 폭, 두께 및 온도의 강 스트립들에 대하여, 상기 강 스트립들이 냉각 이후 페라이트 상태에 있게 되는 것을 보증하는 방법을 명시하는 것이며, 이 경우, 페라이트 상태는 이미 90 %보다 큰 페라이트 미세조직(microstructure)의 비율의 존재를 말할 수 있다.

본 발명의 목적은 강 스트립의 최종 두께가 3 mm 미만, 특히, 2.5 mm 미만, 바람직하게는 1.49 mm 미만이고, 액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드로부터의 강 스트립의 출구 온도와 평형 오스테나이트 한계 온도 사이의 차이는 상기 출구 온도의 파일럿 제어 또는 조절에 의해, 70 K이하, 바람직하게는 50 K 이하, 바람직하게는 25 K 미만으로 설정되고, 냉각 섹션에서 적어도 각 경우에 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 284(L_c ^1.42) 리터 초과의 액체의 양(Qu), 특히, 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 2*284(L_c ^1.42) 리터 초과의 액체의 양(Qu), 그러나, 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 7*284(L_c ^1.42) 리터 이하인, 바람직하게는 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 4*284(L_c ^1.42) 리터 미만인 액체의 양(Qu)을 강 스트립의 양 측부에 적용함으로써 냉각 섹션(1)의 길이(L_c)에 따라 두 개의 롤 스탠드들 사이에서 액체 냉각이 실행되어 달성된다.

본 발명에 따른 방법은 최종 두께가 3 mm 미만일 때에만 쉽게 적용가능한데, 이는 이때에만 (전체 스트립 횡단면의) 충분한 냉각이 냉각 섹션에서 이루어질 수 있기 때문이다.

1 m의 강 스트립의 스트립 폭 및 1 m의 냉각 섹션의 길이(L_c)에 대하여, 이는 분당 적어도 284 리터의 액체, 일반적으로 물의 냉각 섹션 상의 스트립의 각 측부로의 적용, 바람직하게는 568 l/min로 스트립의 측부에 적용하는 것을 의미한다. 강 스트립이 단지 0.5 m의 폭을 가지고, 냉각 섹션의 길이가 동일한 경우, 적어도 142 l/min, 바람직하게는 284 l/min이 냉각 섹션 상의 강 스트립의 상부측 및 저부측에 각 경우에 적용된다. 냉각 섹션이 단지 0.5 m의 길이를 가지는 경우, 1m의 강 스트립 폭에서, 상부측 및 저부측 상에서 각 경우에 현저히 더 높은 양의 물, 구체적으로, 760 l/min, 바람직하게는 심지어 1520 l/min의 현저히 더 높은 양의 물이 더 짧은 냉각 섹션에 적용된다.

본 발명에 따른 방법은 액체 냉각 이전의 마지막 스탠드로부터의 강 스트립의 출구 온도가 조절되는 경우 및 파일럿 제어를 받는 경우 양자에 사용될 수 있다. 온도의 조절(regulation)은 실제값이 측정되는 것을 가정하지만, 이는 다수의 경우에 적용될 수 없는데, 이는 온도가 모델들에 기초하여 계산되기 때문이다. 파일럿 제어의 경우에, 출구 온도는 예로서, 프로세스 모델들에 의한 다른 알려진 데이터에 기초하여 결정된다.

그러나, 또한 액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드로부터의 강 스트립의 출구 온도의 파일럿 제어 또는 조절은, 제 1 롤 스탠드로의 입구 온도와 폭-특정 매스 처리량(또는 스트립 속도 및 스트립 두께) 사이의 감소의 정도 및/또는 품질에 의존한 간단한 수학적 관계, 또는 감소의 정도 및/또는 품질에 의존한 표에 기초한다.

이런 표로부터의 추출은 작은 처리량을 위해 5개 스탠드 열간 압연 트레인(마무리 가공 트레인)을 위해 예로서 본 명세서에 도시되어 있다. 제 3 롤 스탠드(T_3) 이후 및 제 4 롤 스탠드(T_4) 이후의 온도들은 다양한 스트립 두께(여기서, 단지 표 1에서 8 mm, 그리고, 표 2에서 10 mm에 대해서만 표시됨)를 위해, 그리고, 열간 압연 트레인 내로의 다양한 입구 온도들(여기서는 단지 1070 ℃에 대해서만 표시됨)을 위해 열간 압연 트레인 내로의 스트립의 다양한 주입 속도들(V_strip)에 대해 표시되어 있다.

스트립 두께 8 mm 입구 온도 1070 ℃

	스탠드 3 이후	스탠드 4 이후
V_strip[m/s]	T_3[℃]	T_4[℃]
0.8	870	809
0.85	891	836
0.9	917	866
0.95	942	897
1	965	920
1.05	986	942
1.1	1009	970

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스트립 두께 10 mm 입구 온도 1070 ℃

	스탠드 3 이후	스탠드 4 이후
V_strip[m/s]	T_3[℃]	T_4[℃]
0.7	895	840
0.75	934	881
0.8	962	915
0.85	987	945
0.9	1012	974

삭제

이들 표들은 경험적 값을 고려하여 생성되며, 따라서, 열간 압연 트레인의 파일럿 제어를 위해 사용될 수 있다. 제 4 롤 스탠드가 스트립이 특정 온도에서 떠나야 하는 액체 냉각 이전의 롤 스탠드인 경우, 이때, 어떤 열간 압연 트레인 내로의 스트립의 주입 속도(V_strip)들, 어떤 스트립 두께, 어떤 제 3 롤 스탠드 이후의 스트립의 온도(T_3) 등이 이 원하는 온도에 대응하는지를 표에서 참조할 수 있으며, 온도가 조절 없이 적절한 값을 지정함으로써 온도가 설정될 수 있다.

사용되는 냉각 액체는 일반적으로 15 ℃ 내지 60 ℃, 바람직하게는 25 ℃ 내지 40 ℃의 적용 온도의 물이다.

일반적으로 열간 압연 트레인의 소위 레벨 2 조절에 의해 실행되는, 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드로부터의 출구 온도의 적절한 조절에 의해, 본 발명에 따른 물의 양은 30K 초과 내지 100 K 초과까지의 강 스트립의 중간 냉각을 달성할 수 있게 하므로, 다음 롤 스탠드로 진입하기 이전에 강 스트립의 완전 페라이트 미세조직이 보증되며, 여기서 이는 그후 페라이트 상태로 압연된다.

본 발명에 따른 방법은 롤 스탠드들을 통한 폭-특정 처리량이 12 mm m/s보다 작은 경우, 바람직하게는 9.5 mm m/s 미만인 경우 특히 유효하게 사용될 수 있다. 처리량 또는 볼류메트릭(volumetric) 유동은 폭-특정 볼류메트릭 유동, 즉, 단위 폭(1 m) 당 볼류메트릭 유동으로서 압연 기술에서 종종 표시되며, 따라서, 스트립의 두께(일반적으로 mm 단위) 및 스트립 속도(일반적으로 m/s 단위)의 적으로서 표현될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해, 이 (폭-특정) 처리량은 너무 높지 않아야 하며, 즉, 대략 15 mm m/s 미만이어야 하지만, 12 mm m/s 미만, 예를 들어, 9.5 mm m/s 미만이 더 양호하다.

본 발명에 따른 상관관계는 테스트들의 도움으로 이루어졌다. 페라이트의 바람직한 특성들, 그 양호한 변형 특성이 열간 압연을 위해 사용될 수 있기 위해, 압연 스톡, 즉, 강 스트립은 균질해야 하며, 그리고 압연력의 크기에 대한 현저한 영향을 갖는 어떠한 현저한 오스테나이트 분율(fraction)도 강 스트립 내에 존재하지 않을 수 있다. 따라서, 냉각은 거의 전적인 페라이트 미세조직, 즉, 90 % 이상의 페라이트 미세조직, 바람직하게는 95 % 이상의 페라이트 미세조직이 냉각 이후 페라이트 상태의 압연을 위해 후속 롤 스탠드 내로의 진입 이전에 강 스트립 내에 존재하는 것을 보증하여야 한다.

냉각 이전의 롤 스탠드 이후의 스트립 두께, 폭-특정 볼류메트릭 유동 및 열간 압연을 위해 롤 스탠드에 의해 형성되는 열간 압연 트레인 내로의 스트립의 입구 온도에 따라서, 적어도 두 개의 롤 스탠드 사이의 강냉이 거의 전적인 페라이트 미세조직으로의 변형을 보증하기 위해 필요하며, 여기서, 강 스트립의 평균 냉각율(T')은 롤 스탠드 간격(냉각 이후의 제 1 롤 스탠드와 이전의 마지막 롤 스탠드 사이) 내에서 적어도 40 K/s, 더 양호하게는 60 K/s 초과, 바람직하게는 90 K/s이어야 한다. 필요한 냉각율(T'[K/s])은 또한 냉각 이전의 롤 스탠드 이후의 강 스트립의 출구 온도, 이 롤 스탠드로부터의 출구 속도 및 냉각 이후의 제 1 롤 스탠드와 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드 사이의 거리에 의존한다. 두말할 필요 없이, 강의 조성도 역할을 수행한다.

이에 관하여, 이하의 사항이 고려된다: 냉각 섹션 길이(L_c) 내에서 달성될 냉각율(T')은 이하와 같이 계산될 수 있다.

T' = A*B*v_m/L_c.

인자 A는 평형 오스테나이트 한계 온도(Ta)로부터의 그 간격과 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드로부터의 강 스트립의 평균 출구 온도(Tm)에 의존하며, 바람직하게는 이하와 같이 결정된다:

A = [0.5...2.0]*40+(Tm-Ta).

L_c는 냉각율(T'[K/s])이 달성되는 냉각 섹션의 길이를 나타낸다. 대안적으로, 냉각 이후의 제 1 롤 스탠드와 이전의 마지막 롤 스탠드 사이의 거리가 또한 L_c를 위해 사용될 수 있으며, 이 경우에 T'는 이후 두 개의 롤 스탠드들 사이의 평균 냉각율이다. v_m은 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드로부터의 평균 출구 속도를 나타낸다.

비차원 인자 B는 강 스트립의 철 함량을 반영하며, 98%보다 큰 Fe를 포함하는 강을 감안하면 0.95와 대략 1.95 사이이고, 여기서, Fe는 질량%로 강의 철 함량을 나타낸다:

B = 0.95+0.5*(100-Fe).

본 발명에 따른 충분한 냉각율을 보증하기 위해, 온도 차이(Tm-Ta)(인자 A에서)는 70K이하여야 하며, 더 양호하게는 50K 미만, 바람직하게는 25K 미만이다. 이는 예로서, 열간 압연 트레인을 제어하는, 소위 레벨 2 자동화에 의해 보증될 수 있다.

A에서 발생하는 승산 인자[0.5...2.0]는 90 또는 95% 페라이트화를 달성하기 위해 다양한 냉각 조건들 하에서의 변태 및 냉각 테스트에서 발견되는 현저한 분산으로부터 얻어진다. 온도 차이(Tm-Ta)의 이러한 설정 및 열간 압연 밀에서 압연되는 강 스트립의 공지된 강 특성으로부터 진행하여, 최소 요구 냉각율(T')이 냉각 섹션의 주어진 길이(L_c)에서 얻어지며, 이로부터, 최소 요구 열 전달 계수가 결정되고, 이로부터 순차적으로, 냉각 액체(냉각수)의 요구량이 실험에 의해 또는 일반적으로 경험적으로 발견되는 상관관계로부터 결정될 수 있다.

본 발명에 따라서, 냉각은 열간 트레인의 마지막 롤 스탠드와 끝에서 두 번째 롤 스탠드 사이에서만 발생한다는 것, 즉, 강 스트립이 끝에서 두 번째 롤 스탠드에서 오스테나이트 상태에서 강 스트립이 여전히 압연되고, 그후, 냉각에 의해 페라이트화가 이루어지고, 마지막 롤 스탠드에서, 강 스트립이 페라이트 상태에서 압연될 수 있다.

대안적으로, 냉각은 끝에서 세 번째와 끝에서 두 번째 롤 스탠드 사이에서만 이루어지며, 즉, 강 스트립은 끝에서 세 번째 롤 스탠드에서 여전히 오스테나이트 상태에서 압연되고, 그후, 냉각에 의해 페라이트화가 이루어지고, 끝에서 두번째 및 마지막 롤 스탠드에서, 강 스트립이 페라이트 상태에서 압연된다. 이는 상류 냉각 섹션에서 충분한 냉각이 수행되지 않는 경우, 즉, 압연이 상기 롤 스탠드를 사용하여 수행되지 않는 경우 끝에서 두 번째 롤 스탠드가 개방될 수 있는 장점을 갖는다. 예로서 노즐 같은 냉각을 위한 개별 장치가 고장나거나 또는 강 스트립의 속도 또는 매스 처리량이 예상보다 더커지는 경우에 불충분한 냉각이 발생할 수 있다.

최종적으로, 또한, 냉각은 끝에서 두 번째와 마지막 롤 스탠드 사이 및 끝에서 세 번째와 끝에서 두 번째 롤 스탠드 사이 양자 모두에서 실행된다. 이는 상류 냉각 섹션이 충분히 냉각되지 않는 경우, 즉, 압연이 상기 롤 스탠드를 사용하여 수행되지 않는 경우 끝에서 두 번째 롤 스탠드가 개방될 수 있다는 장점 및 강 스트립이 마지막 롤 스탠드 이전에 하류의 제 2 냉각에 의해 추가적으로 냉각될 수 있다는 장점을 가지며, 마지막 롤 스탠드에서만 강 스트립은 페라이트 상태에서 압연된다. 그러나, 강 스트립은 또한 끝에서 두 번째 롤 스탠드 이전에 페라이트 상태로의 충분한 냉각의 경우에 끝에서 두 번째 롤 스탠드 및 마지막 롤 스탠드 양자 모두에서 페라이트 상태에서 압연될 수도 있다는 것은 두말할 필요가 없다.

오스테나이트 압연 이후 이미 비교적 얇은 스트립(5 mm 미만, 특히, 3.5 mm 미만)의 신속하고 집약적인 냉각을 보증하기 위해, 냉각 섹션의 길이(L_c)는 선행 롤 스탠드와 후속 롤 스탠드 사이의 거리의 5 내지 30 % 에 상당한다. 예로서, 냉각 섹션은 스트립 측부 당 적어도 두 개의 열의 스프레이 노즐로 구성되고, 노즐 열은 본 발명의 범주 내에서 350 mm의 냉각 섹션의 최소 길이를 제공한다.

또한, 냉각 섹션이 특히, 선행 롤 스탠드와 후속 롤 스탠드 사이의 거리의 5 내지 30 %의 비교적 짧은 냉각 섹션과의 연결부에서 후속 롤 스탠드에 대해서보다 선행 롤 스탠드에 더 근접하게 배열되는 경우, 가장 완전한 오스테나이트-페라이트 변태가 가능하여 유리하다. 냉각 섹션은 적어도 20 %만큼 후속 롤 스탠드에 대해서보다 선행 롤 스탠드에 더 근접하게 배열되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법은 사이에서 냉각이 이루어지는 연속 롤 스탠드 사이의 거리가 3.5 내지 7 m 인 이들 설비에 가장 잘 적용될 수 있다. 이들 거리의 경우에, 페라이트로의 미세조직의 가장 완전한 변태를 가능하게 하기 위해 강 스트립의 냉각 이후 충분한 시간이 여전히 남아있는 것이 신뢰성 있게 가능하다.

또한, 본 발명은 800 내지 2200 mm 의 폭을 갖는 강 스트립의 경우에 유리하게 적용될 수 있다. 냉각 이전의 강 스트립의 스트립 두께는 대체로 1.2 내지 5 mm, 특히, 1.5 내지 3.5 mm, 바람직하게는 1.8 내지 3.5 mm이다.

본 발명에 따른 방법의 특히 유리한 특징은 강 스트립이 직접적으로 연속적 동작 단계에서 연속적으로 주조된 반제품으로부터 마무리 압연될 수 있다는 것이다. 따라서, 3 mm 미만의 스트립 두께를 갖는 강 스트립이 연속적 방법으로 생성될 수 있도록 열간 압연 밀이 연속적 주조 설비에 직접적으로 결합되는 것이 가능하다. 예로서, 강 스트립은 1개 내지 4개 단계에서 최초에 조질 압연되고, 그후, 적어도 1100 ℃로 다시 가열되고, 그후, 3개 내지 5개 단계에서 마무리 압연된다. 이에 관하여, 전단, 노, 냉각 설비, 조질 압연 설비, 저장 설비, 디스케일링 설비 등 같은 다른 장치가 물론 연속 주조 설비와 열간 압연 밀 사이에서 공지된 배열로 존재할 수 있다는 것은 언급할 필요가 없다. 열간 압연 밀은 또한 5개보다 많은 롤 스탠드로 구성될 수 있으며, 그래서, 강 스트립은 5개보다 많은 단계에서 마무리 압연될 수 있다는 것은 두말할 필요가 없다.

그러나, 또한, 본 발명은 스트립 주조 설비의 하류에 배열된 열간 압연 밀에 적용될 수도 있다.

본 발명에 따른 다중 스탠드 열간 압연 트레인은 두 개의 연속 롤 스탠드들 사이에서 양 측부 상의 강 스트립에 액체를 적용하기 위한 냉각 섹션과, 연계된 파일럿 제어 또는 조절 장치를 가지고, 이들은 적어도 각 경우에 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 284/(L_c ^1.42) 리터 초과의 액체의 양(Qu), 특히, 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 2*284/(L_c ^1.42) 리터 초과의 액체의 양(Qu)이 냉각 섹션의 길이(L_c)를 따라 냉각 섹션에서 강 스트립의 양 측부에 적용되고, 냉각 섹션 이전의 마지막 롤 스탠드로부터 강 스트립의 출구 온도와 평형 오스테나이트 한계 온도 사이의 차이가 출구 온도의 조절에 의해 70K 이하, 바람직하게는 50K 이하, 바람직하게는 20K 미만으로 설정되도록 파일럿 제어 또는 조절을 제공하는 방식으로 설정된다.

냉각 섹션은 배출되는 액체가 강 스트립에 충돌하는 섹션이다.

본 발명에 따른 방법에 대해 이미 설명된 바와 같이, 냉각 섹션은 마지막에서 두 번째 롤 스탠드와 마지막 롤 스탠드 사이 및/또는 마지막에서 세 번째 롤 스탠드와 마지막에서 두 번째 롤 스탠드 사이에 배열될 수 있다.

냉각 섹션의 길이(L_c)는 선행 및 후속 롤 스탠드 사이의 거리의 5 % 내지 30 % 에 상당할 수 있으며, 특히, 이는 각 스트립 표면을 위한 폭에 걸쳐 단 하나의 노즐 열(즉, 하나의 노즐 열은 위에, 그리고, 또한, 하나는 아래에)로 구성될 수 있다.

냉각 섹션은 후속 롤 스탠드에 대해서보다 선행 롤 스탠드에 더 가깝게 배열될 수 있으며, 특히, 적어도 20 %만큼 후속 롤 스탠드에 대해서보다 선행 롤 스탠드에 더 근접하게 배열될 수 있다.

사이에 냉각 섹션이 배열되는 연속 롤 스탠드 사이의 거리는 3.5 내지 7m 인 것이 가장 좋다.

열간 압연 트레인의 폭과 냉각 섹션의 폭은 일반적으로 800 내지 2200 mm 의 강 스트립의 스트립 폭을 위해 치수설정된다.

열간 압연 트레인은 강 스트립이 직접적으로 연속하는 조업 단계에서 연속적으로 주조되는 반제품으로부터 마무리 압연될 수 있는 방식으로 연속 주조 설비에 연결될 수 있다. 예로서, 이는 본 발명에 따른 열간 압연 트레인을 갖는 조합 압연 설비를 초래할 수 있으며, 조합 압연 설비는 1개 내지 4개 롤 스탠드를 갖는 조질 압연 트레인과, 조질 압연 트레인으로부터 1100 ℃를 초과할 때까지 강 스트립을 가열하기 위한 가열 장치와, 또한, 마무리 압연을 위한 3개 내지 5개 롤 스탠드를 갖는 열간 압연 트레인을 갖는다. 열간 압연 트레인은 또한 5개보다 많은 스탠드를 포함할 수 있다는 것은 두말할 필요 없다.

본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 열간 압연 트레인에서, 강 스트립의 비교적 작은 폭-특정 처리량(스트립 두께 x 속도), 예로서, 0.438 m²/min 미만(즉, 7.3 mm m/s)과, 오스테나이트 압연이 수행되는 단지 세 개의 롤 스탠드에서 1050 ℃ 미만, 특히, 1020 ℃ 미만의 열간 압연 트레인 내로의 강 스트립의 중간 입구 온도의 경우에도 3 mm보다 현저히 작은 스트립 두께를 달성할 수 있다. 오스테나이트 압연 이후의, 예로서, 제 3(또는 제 4) 롤 스탠드 이후의 본 발명에 따른 강한 냉각에 의해, 페라이트 압연에 의해 하나(또는 두 개)의 추가 롤 스탠드(들)에서 1 mm 미만의 최종 두께를 달성할 수 있으며, 최종(또는 최종 2개) 롤 스탠드(들)를 위해 현저히 더 작은 압연력이 요구되어 열간 압연 트레인을 위한 에너지 절약을 산출하는 추가적 장점을 갖는다. 따라서, 적어도 1.2 mm 미만의 강 스트립의 최종 두께가 이루어질 수 있지만, 단지 1.2 mm 보다 상당히 큰 두께, 그러나, 여전히 아직 3 mm 미만인 강 스트립의 최종 두께가 오스테나이트 압연 단독으로 달성될 수 있다.

임의의 경우의 전체 열간 압연 방법은 종래의 방법보다 더욱 안정적 방식으로 진행되며, 그 이유는, 최종 또는 마지막에서 두 번째 통과시 애매한 부분적 페라이트 압연이 배제되기 때문이다.

본 발명은 개략도를 참조로 예를 통해 설명된다.

도 1 은 냉각 섹션을 갖는 열간 압연 트레인의 측면도를 도시한다.

본 발명의 실시예

강 스트립(3)은 예컨대, 연속 주조 설비에 연결된 조질 압연 트레인으로부터 1050 ℃ 미만, 바람직하게는 1020 ℃ 미만의 입구 온도에서 도면의 왼손측 가장자리에서 롤 스탠드(F1 내지 F5)로 구성되는 열간 압연 트레인에 진입한다. 강 스트립(3)의 온도는 스트립 단면에 걸쳐 평균화된 온도의 평균값을 지칭한다. 최초 3개 롤 스탠드(F1 내지 F3)들에서, 강 스트립(5)은 오스테나이트 상태에서 압연되고, 이는 3 mm 미만의 전형적인 스트립 두께로 롤 스탠드(F3)를 떠난다.

여기서, 냉각 섹션(1)은 스트립의 양 측부 상에, 각 스트립 측부 상에 하나 또는 그 보다 많은 노즐 열로 배열되면서 복수 개의 스프레이 노즐(2)들을 가지며, 또한, 350 mm 이상의 길이(L_c)를 갖는다. 제 3 롤 스탠드(F3)와 냉각 섹션(1)의 시작부 사이의 거리(LF3)는 여기서 냉각 섹션(1)의 단부와 제 4 롤 스탠드(F4) 사이의 거리(LF4)의 단지 일부이다.

냉각 섹션은 저부측 및 상부측 양자 상에서 본 발명에 따른 강 스트립(3)에 본 발명에 따른 미터 단위 스트립 폭 및 분당 물의 양을 공급하며, 그 결과, 강 스트립(3)을 냉각시킨다. 강 스트립(3)이 제 4 롤 스탠드(F4)에 진입할 때까지, 페라이트로의 미세조직의 거의 완벽한 변태가 이루어짐으로써, 강 스트립(3)은 제 4 롤 스탠드에서 페라이트 상태로 감소된다. 제 5 롤 스탠드(F5)에서, 강 스트립(3)은 페라이트 상태에서 1.5 mm 미만의 그의 최종 두께로 압연된다.

일반적으로, 롤 스탠드(F3)로부터의 출구 온도와 오스테나이트 한계 온도 사이의 차이가 50 K 미만이고, 폭-특정 처리량이 너무 높지 않은, 즉, 예로서, 5 내지 12 mm m/s의 범위 내에 놓인다면, 양 측부 상에 적용되는 물의 양은 값 284/(L_c ^1.42)의 2배 내지 4배 사이에 위치된다.

냉각수의 적용을 위해 종래와 같이 스프레이 노즐이 사용되며, 이들은 강 스트립의 폭 방향으로 줄지어(in rows) 배열된다. 단 하나의 노즐 열이 사용되는 경우, 이는 대략 350 mm의 길이를 갖는 예시적 냉각 섹션(1)에 대응한다. 이는 예로서 노즐들의 경사 비틀림/배열체의 경우에 강 스트립(3) 상의 워터 제트의 충격의 최초 지점과 최종 지점 사이의 거리로부터 형성된다. 두 개의 노즐 열, 즉, 다수의 n 노즐 열로부터, 냉각 섹션의 길이(L_c)는 노즐 열 + (n-1) x 두 개의 노즐 열 사이의 평균 거리로부터 워터 제트의 최초 및 최종 충격 지점들 사이의 거리로부터 계산된다.

본 발명의 대안적 변형 실시예

냉각 섹션(1)이 제 3 롤 스탠드(F3)와 제 4 롤 스탠드(F4) 사이 대신에 제 4 롤 스탠드(F4)와 제 5 롤 스탠드(F5) 사이에 배열되는 경우, 제 3 롤 스탠드(F3)와 제 4 롤 스탠드(F4) 사이의 거리는 더 작을 수 있으며, 제 4 롤 스탠드(F4)와 제 5 롤 스탠드(F5) 사이의 거리는 더 클 수 있다. 어떤 경우든, 오스테나이트 압연은 제 1 내지 제 4 롤 스탠드(F1 내지 F4)들에서 이루어지는 반면, 페라이트 압연은 단지 페라이트로의 강 스트립(3)의 미세조직의 가능한 가장 완전한 변태 이후에 제 5 롤 스탠드(F5)에서만 이루어진다.

1 : 냉각 섹션
2 : 스프레이 노즐
3 : 강 스트립
F1 : 제 1 롤 스탠드
F2 : 제 2 롤 스탠드
F3 : 제 3 롤 스탠드
F4 : 제 4 롤 스탠드
F5 : 제 5 롤 스탠드
L_c : 냉각 섹션(1)의 길이
Lg : 제 3 롤 스탠드와 제 4 롤 스탠드 사이의 거리
LF3 : 냉각 섹션(1)의 시작부와 제 3 롤 스탠드(F3) 사이의 거리
LF4 : 냉각 섹션(1)의 종료부와 제 4 롤 스탠드(F4) 사이의 거리

Claims

복수 개의 연속 롤 스탠드들(F1 내지 F5) 내에서 강 스트립(3)을 열간 압연하는, 강 스트립의 열간 압연 방법에 있어서,
강 스트립이, 최초에는 오스테나이트 상태로, 그 후 중간 스탠드에서의 집중 액체 냉각 후에는 페라이트 상태로, 하나 또는 그보다 많은 롤 스탠드들 내에서 최종 두께로 마무리 압연되며,
상기 강 스트립(3)의 최종 두께는 3 mm 미만이고,
액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)로부터의 강 스트립의 출구 온도와 평형 오스테나이트 한계 온도 사이의 차이는, 상기 출구 온도의 파일럿 제어 또는 조절(regulation)에 의해 70K 이하로 설정되고,
냉각 섹션에서, 적어도 각각의 측부 상에서 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 284/(L_c ^1.42) 리터 초과이지만 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 7*284/(L_c ^1.42) 리터 이하인 액체의 양(Qu)을 강 스트립(3)의 양 측부에 적용함으로써, 상기 액체 냉각이 냉각 섹션(1)의 길이(L_c)에 따라 두 개의 롤 스탠드들 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 연속 롤 스탠드들(F1 내지 F5)을 통한 폭-특정 처리량(width-specific throughput)은 12 mm m/s 미만인 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)로부터의 강 스트립의 출구 온도의 파일럿 제어 또는 조절은, 제 1 롤 스탠드(F1) 내로의 입구 온도와 폭-특정 매스(mass) 처리량 사이의, 변형도(degree of deformation) 및/또는 강종(steel grade)에 따르는 수학적 관계식들, 또는 변형도 및/또는 강종에 따르는 표들에 기초하는 것을 특징으로 하는
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
길이(L_c)를 갖는 냉각 섹션(1)에 의한 상기 액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)와 상기 액체 냉각 이후의 첫 번째 롤 스탠드(F4) 사이에서 평균 냉각율(T'=A*B*v_m/L_c)이 설정되며,
이때, 상기 액체 냉각 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)로부터의 강 스트립(3)의 평균 출구 온도(Tm) 및 평형 오스테나이트 한계 온도(Ta)를 이용하여, A = [0.5...2]*40+(Tm-Ta)이고,
질량%인 강의 철 함량(Fe)을 이용하여, B = 0.95+0.5*(100-Fe)이고,
v_m은 상기 두 개의 롤 스탠드들(F3, F4) 사이에서 존재하는 스트립 속도를 의미하는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
냉각 액체는 15 ℃ 내지 60 ℃의 온도에서 적용되는 물인 것을 특징으로 하는
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 냉각은, 마지막에서 두 번째 롤 스탠드(F4)와 마지막 롤 스탠드(F5) 사이에서, 및/또는 마지막에서 세 번째 롤 스탠드(F3)와 마지막에서 두 번째 롤 스탠드(F4) 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 액체 냉각은 마지막에서 세 번째 롤 스탠드(F3)와 마지막에서 두 번째 롤 스탠드(F4) 사이에서 실행되고,
상기 마지막에서 두 번째 롤 스탠드(F4)는 냉각이 불충분한(inadequate) 경우에 개방되는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1)의 길이(L_c)는, 선행 롤 스탠드(F3)와 후속 롤 스탠드(F4) 사이의 거리의 5 % 내지 30 %에 이르는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1)은, 후속 롤 스탠드(F4)보다 선행 롤 스탠드(F3)에 더 가깝도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
사이에서 냉각이 이루어지는 연속 롤 스탠드들(F3, F4) 사이의 거리(Lg)가 3.5 m 내지 7 m 인 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 강 스트립(3)의 스트립 폭이 800 mm와 2200 mm 사이인 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1) 이전에, 상기 강 스트립(3)의 스트립 두께는 1.2 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 강 스트립(3)은, 연속 주조 반제품(semifinished product)으로부터 직접적인 연속 조업 단계(directly successive operating steps)에서 마무리 압연되는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 강 스트립(3)은, 처음에 한 개 내지 네 개의 단계들에서 조질 압연(rough rolled)되고, 이후 1100 ℃ 이상으로 다시 가열되고, 이후 세 개 내지 다섯 개의 단계들에서 마무리 압연되는 것을 특징으로 하는,
강 스트립의 열간 압연 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 다중 스탠드 열간 압연 트레인에 있어서,
두 개의 연속 롤 스탠드들(F3, F4) 사이에서 강 스트립(3)의 양 측부 상에 액체를 적용하기 위한 냉각 섹션(1), 및 연계된 파일럿 제어 또는 조절 장치가 제공되며,
상기 연계된 파일럿 제어 또는 조절 장치는, 상기 냉각 섹션(1)에서 상기 냉각 섹션의 길이(L_c)에 따라 적어도 각각의 측부 상에, 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 284/(L_c ^1.42) 리터 초과이지만 스트립 폭의 미터당 그리고 분당 7*284/(L_c ^1.42) 리터 이하인 액체의 양(Qu)이 강 스트립(3)의 양 측부에 적용되도록 하는 방식으로 설정되고,
상기 냉각 섹션(1) 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)로부터의 강 스트립(3)의 출구 온도와 평형 오스테나이트 한계 온도 사이의 차이를, 상기 출구 온도를 70K 이하로 조절함으로써 설정하도록, 파일럿 제어 또는 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1) 이전의 마지막 롤 스탠드(F3)로부터의 강 스트립(3)의 출구 온도의 파일럿 제어 또는 조절은, 제 1 롤 스탠드(F1)로의 입구 온도와 폭-특정 매스 처리량 사이의, 변형도 및/또는 강종에 따르는 수학적 관계식들, 또는 변형도 및/또는 강종에 따르는 표들에 기초하는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1)은, 마지막에서 두 번째 롤 스탠드(F4)와 마지막 롤 스탠드(F5) 사이에, 및/또는 마지막에서 세 번째 롤 스탠드(F3)와 마지막에서 두 번째 롤 스탠드(F4) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1)의 길이(L_c)는, 선행 롤 스탠드(F3)와 후속 롤 스탠드(F4) 사이의 거리의 5 % 내지 30 %에 이르는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1)은, 후속 롤 스탠드(F4)보다 선행 롤 스탠드(F3)에 더 가깝도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
사이에 상기 냉각 섹션(1)이 배치되는 연속 롤 스탠드들(F3, F4) 사이의 거리(Lg)는 3.5 m 내지 7 m 인 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
열간 압연 트레인(F1 내지 F5)과 상기 냉각 섹션(1)의 폭은, 800 mm 내지 2200 mm인 강 스트립(3)의 스트립 폭을 위해 치수설정되는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
상기 냉각 섹션(1)은, 사용되는 냉각 액체가 15 ℃ 내지 60 ℃의 온도로 적용되는 물일 수 있는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 15 항에 있어서,
상기 열간 압연 트레인은, 상기 강 스트립(3)이 연속 주조 반제품으로부터 직접적인 연속 조업 단계에서 마무리 압연될 수 있도록 하는 방식으로 연속 주조 설비에 연결되는 것을 특징으로 하는,
다중 스탠드 열간 압연 트레인.
제 23 항에 따른 열간 압연 트레인을 갖는 조합식 압연 설비에 있어서,
상기 조합 압연 설비는, 한 개 내지 네 개의 롤 스탠드들을 갖는 조질 압연 트레인; 상기 조질 압연 트레인으로부터 상기 강 스트립을 1100 ℃를 초과하도록 가열하기 위한 가열 장치; 및 마무리 압연을 위한 세 개 내지 다섯 개의 롤 스탠드들(F1 내지 F5)을 갖는 열간 압연 트레인;을 갖는 것을 특징으로 하는,
조합식 압연 설비.