KR20080034966A

KR20080034966A - 강판의 열간압연 설비 및 열간압연 방법

Info

Publication number: KR20080034966A
Application number: KR1020087004609A
Authority: KR
Inventors: 나오키 나카타; 타카시 쿠로키; 아키오 후지바야시; 쇼고 토미타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-04-22
Also published as: KR100973692B1; CN101253011A; EP1935521B1; EP1935521A4; WO2007026905A1; CN101253011B; JP2007061838A; JP4586682B2; EP1935521A1

Abstract

설비 비용면이나 설비 보전성이 우수함과 아울러 양호한 냉각 능력을 갖고, 그것에 기초하여 압연재의 온도를 적절히 제어함으로써, 우수한 특성을 갖는 강판을 효율 좋게 제조할 수 있는 강판의 열간압연 설비 및 강판의 열간압연 방법을 제공한다. 구체적으로는, 압연기(12)의 입측과 출측에 근접하는 위치에, 강판(10)을 통과시키면서 강판의 상하면에 냉각수를 공급하는 냉각 설비(20)를 배치하고, 상기 냉각 설비(20)는, 강판(10) 상면에 대하여 봉 형상 냉각수(23)를 복각 θ_U=30°∼60°로 분사하는 상 노즐(22)을 갖는 상 헤더(21)를, 강판(10)의 상면에 공급한 후의 체류 냉각수(24)가 워크롤(12a)로 막아지도록 하는 위치에 구비하고 있음과 아울러, 강판(10) 하면에 대하여 봉 형상 냉각수(33)를 앙각 θ_L=45°∼90°로 분사하는 하 노즐(32)을 갖는 하 헤더(31)를, 워크롤(12a)과 그것에 인접하는 테이블 롤러(13a)와의 사이에 구비하고 있다.

열간압연, 냉각 설비, 냉각수

Description

강판의 열간압연 설비 및 열간압연 방법 {HOT ROLLING FACILITY OF STEEL PLATE AND HOT ROLLING METHOD}

본 발명은, 강판의 열간압연 설비 및 열간압연 방법에 관한 것이다.

최근, 열간압연에 의해 강판을 제조하는 프로세스에서는, 압연재의 온도를 제어하여 우수한 특성을 갖는 강판의 제조를 행하고 있다.

예를 들면, 압연재의 온도가 미재결정온도 영역(non-recrystallization temperature range)에 있는 상태에서 마무리 압연을 행한다고 하는 제어 압연(Controlled Rolling; CR)을 행함으로써, 우수한 성능의 강판을 만들고 있다.

또한, 열간압연기의 롤 바이트(roll bite)를 나온 직후의 강판에 냉각수를 공급하여 강판의 표면 온도를 낮추고, 스케일 생성량을 억제함으로써 박(薄) 스케일 강판을 제조하는 것이 검토되고 있다.

그와 같은 압연재의 온도를 제어할 때에 이용되는 기술로서는, 이하와 같은 것이 있다.

예를 들면, 박강판의 열간 마무리 압연 중에 냉각수를 공급하여 강판을 냉각하는 기술로서, 일본공개특허공보 2002-361315호에 기재된 기술이 있다. 이것은 마무리 스탠드 사이에 설치한 헤더의 슬릿 형상 노즐로부터 막(膜) 형상의 냉각수 를 분사시켜서, 높은 냉각 속도를 얻음으로써, 미세립 강판의 제조에 이용할 수 있다고 되어 있다.

또한, 냉각수를 공급하여 열강판을 냉각하는 기술로서, 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 기술이 있다. 이것은, 냉각수를 대향하여 분사하는 노즐 유닛을 승강시키는 것으로, 별도로 형성한 라미나 노즐(laminar nozzle)이나 스프레이 노즐과 함께 사용함으로써, 광범위한 냉각 속도를 확보할 수 있다고 되어 있다.

그러나, 상기 일본공개특허공보 2002-361315호나, 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 기술은, 설비 비용이나 설비 보전성 및 냉각 능력 등의 면에서 이하와 같은 문제점이 있다.

우선, 일본공개특허공보 2002-361315호에 기재된 기술에서는, 강판 상면에 공급한 냉각수는 강판 상에 잠시 체류하지만, 이 체류 상태가 변화함으로써 강판의 냉각 영역이 변동하여, 높은 온도 제어 정밀도를 얻을 수 없다는 문제가 있다. 또한, 헤더가 정류기를 내장하고 있는 점에서 설비가 커지기 때문에, 압연기에 근접시켜서 설치하는 것에 한계가 있어, 박(薄) 스케일 강판의 제조에는 적합하지 않다.

또한, 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 기술에서는, 슬릿 노즐 유닛을 강판에 근접시키지 않으면 안 되어, 선단(先端)이나 미단(尾端)이 휜 강판을 냉각하는 경우는, 강판이 슬릿 노즐 유닛에 충돌하여, 슬릿 노즐 유닛을 파손하거나, 강판이 이동할 수 없게 되어 제조 라인의 정지나 수율의 저하를 초래하거나 하는 일이 있다. 그래서, 선단이나 미단이 통과할 때에, 승강 기구를 작동시켜서, 슬릿 노즐 유닛을 상방으로 퇴피(退避)시키는 것도 생각할 수 있지만, 그 경우는 선미단의 냉각이 부족하여, 목적으로 하는 재질을 얻을 수 없게 된다. 또한, 승강 기구를 설치하기 위한 설비 비용이 든다는 문제도 있다. 게다가, 승강 기구가 있어서, 노즐 유닛을 압연기에 근접시켜서 설치하는 것이 어렵기 때문에, 박 스케일 강판의 제조에는 적합하지 않다.

또한, 일본공개특허공보 2002-361315호, 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 기술에서는, 슬릿 형상의 노즐을 이용하는 것이 전제로 되어 있지만, 분출구가 항상 청정한 상태로 유지되어 있지 않으면, 냉각수가 막 형상으로 되지 않는다. 예를 들면, 도6 에 나타내는 바와 같이, 슬릿 노즐(52)의 분출구에 이물(60)이 부착하여 막힘이 생긴 경우에는, 냉각수막(53)이 파열된다. 또한, 냉각수를 분사 영역 내(냉각 영역 내)로 막기 위해서는 고압으로 분사하지 않으면 안 되지만, 막 형상의 냉각수막(53)을 고압으로 분사하면, 분사 압력의 밸런스가 나빠져서 냉각수막(53)이 파열되기 쉽다는 문제가 있었다. 냉각수막(53)이 잘 형성되지 않으면, 냉각수가 분사 영역의 상류나 하류 방향으로 새어 나가 버리고, 그것이 강판(10) 상에 체류하여 강판(10)을 부분적으로 식혀, 온도 불균일이 발생한다는 문제가 있다. 강판(10) 상면에 체류하는 냉각수를 사이드 스프레이 등으로 배제하는 기술도 있지만, 냉각수 양이 많은 경우에는 완전히 배제해낼 수 없어, 역시 온도 불균일을 일으킨다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 강판의 열간압연을 행할 때에, 설비 비용면이나 설비 보전성이 우수함과 아울러 양호한 냉각 능력 을 갖고, 그것에 기초하여 압연재의 온도를 적절히 제어함으로써, 우수한 특성을 갖는 강판을 효율 좋게 제조할 수 있는 강판의 열간압연 설비 및 강판의 열간압연 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 특징을 갖는다.

[1] 강판을 열간압연하는 압연기의 입측 또는/및 출측의 상기 압연기에 근접하는 위치에, 강판을 통과시키면서 강판의 상면에 냉각수를 공급하는 냉각 설비를 배치하고, 상기 냉각 설비는, 강판의 상면에 대하여 봉 형상 냉각수를 압연기측을 향하여 복각(angle of depression) 30°∼60°로 분사하는 노즐을 갖는 헤더를, 강판에 공급한 후의 냉각수가 압연기의 워크롤로 막아지도록 하는 위치에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 강판의 열간압연 설비.

또한, 본 발명의 봉 형상 냉각수(기둥 형상 분류(噴流) 냉각수라고도 함)란, 원형상(타원이나 다각의 형상도 포함함)의 노즐 분출구로부터 분사되는 냉각수를 가리키고 있다. 또한, 본 발명의 봉 형상 냉각수는, 스프레이 형상의 분류가 아니고, 노즐 분출구로부터 강판에 충돌하기까지 그 수류의 단면이 거의 원형으로 유지되는, 연속성이 있고 직진성이 있는 수류의 냉각수를 말한다.

[2] 상기 냉각 설비는, 또한, 강판의 하면에 대하여 봉 형상 냉각수를 압연기측을 향하여 앙각(angle of elevation) 45°∼90°로 분사하는 노즐을 갖는 헤더를, 압연기의 워크롤과 그것에 인접하는 테이블 롤러와의 사이에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 강판의 열간압연 설비.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 강판의 열간압연 설비를 이용하여, 강판에 공급한 후의 냉각수가 압연기의 워크롤에 도달하도록 냉각수를 분사하면서 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 강판의 열간압연 방법.

[4] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 강판의 열간압연 설비를 이용하여, 강판이 압연되고 있지 않는 동안에, 워크롤의 롤갭(roll gap)을 2mm 이내로 하여 냉각수를 분사하는 것을 특징으로 하는 강판의 열간압연 방법.

본 발명에 있어서는, 강판의 열간압연을 행할 때에, 설비 비용면이나 설비 보전성이 우수함과 아울러 양호한 냉각 능력을 갖고, 그것에 기초하여 압연재의 온도를 적절히 제어함으로써, 우수한 특성을 갖는 강판을 효율 좋게 제조할 수 있다.

도1 은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 강판의 열간압연 설비의 배치도이다.

도2 는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 다른 강판의 열간압연 설비의 배치도이다.

도3 은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 냉각 설비의 상세도이다.

도4 는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 냉각 설비의 상세도이다.

도5 는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 헤더의 노즐 배치열을 나타낸 도이다.

도6 은 종래 기술의 설명도이다.

(부호의 설명)

10 : 강판

11 : 가열로

12 : 압연기

12a : 워크롤

13 : 테이블 롤러

20 : 냉각 설비

21 : 상(上) 헤더

22 : 상(上) 노즐

23 : 봉 형상 냉각수

24 : 체류 냉각수

25 : 냉각수

31 : 하(下) 헤더

32 : 하(下) 노즐

33 : 봉 형상 냉각수

34 : 공급 후의 냉각수

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도1 및, 도2 는, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 열간압연 설비를 나타내는 도이다. 도1 은, 후강판의 열간압연 설비 또는 박강판의 열간 조(粗)압연 설비(roughing mill)를 나타내고 있고, 도2 는, 박강판의 열간 마무리 압연 설비를 나타내고 있다.

도1 에 있어서는, 슬래브를 소정 온도에서 가열하는 가열로(11)와, 가열로(11)로부터 추출된 슬래브(10)를 소정의 판두께의 강판(10)으로 압연하는 압연기(여기서는 가역 압연기)(12)와, 압연기(12)의 입측(入側;상류측) 및 출측(出側;하류측)에 근접하는 위치에, 슬래브(강판)(10)를 통과시키면서 슬래브(강판)(10)의 상하면에 냉각수를 공급하는 냉각 설비(20)가 배치되어 있다. 또한, 도 중의 부호(13)은 테이블 롤러이다.

도2 에 있어서는, 슬래브를 소정 온도에서 가열하는 가열로(11)와, 가열로(11)로부터 추출된 슬래브(10)를 소정의 판두께의 강판(10)으로 조압연하는 조압연기(도시 안함)와, 조압연기에서 소정의 판두께로 조압연된 강판(10)을 소정의 마무리 판두께로 압연하는 마무리 압연기(여기서는 텐덤(tandem) 압연기)(12)와, 압연기(12)의 출측(하류측)에 근접하는 위치에, 강판(10)을 통과시키면서 강판(10)의 상하면에 냉각수를 공급하는 냉각 설비(20)가 배치되어 있다. 또한, 도 중의 부호(13)은 테이블 롤러이다.

그리고, 이 냉각 설비(20)는, 도3 에 나타내는 바와 같이, 강판(10)의 상면에 대하여 봉 형상 냉각수(23)를 압연기(12)의 워크롤(12a)측을 향하여 복각 θ_U=30 °∼60°로 분사하는 상(上) 노즐(원관(circular tube) 노즐)(22)을 갖는 상(上) 헤더(21)를, 강판(10)의 상면에 공급한 후의 체류 냉각수(24)가 압연기(12)의 워크롤(12a)로 막아지도록 하는 위치에 구비하고 있음과 아울러, 강판(10)의 하면에 대하여 봉 형상 냉각수(33)를 압연기(12)의 워크롤(12a)측을 향하여 앙각 θ_L=45°∼90°로 분사하는 하(下) 노즐(원관 노즐)(32)을 갖는 하(下) 헤더(31)를, 압연기(12)의 워크롤(12a)과 그것에 인접하는 테이블 롤러(13a)와의 사이에 구비하고 있다.

또한, 도5 는, 상 헤더(21)에 부착되어 있는 원관 노즐(22)의 배치열을 나타낸 것이다. 원관 노즐(22)이 강판(10)의 반송 방향으로 복수열(여기서는 6열) 배치되어 있음과 아울러, 판폭(板幅) 방향으로는, 통과하는 강판(10)의 전폭에 냉각수를 공급할 수 있도록 배치되어 있다. 또한, 하 헤더(31)에 부착되어 있는 원관 노즐(32)에 대해서도, 이것과 동일하게 배치되어 있다.

반송 방향으로 복수열 배치하는 것은, 1열의 노즐로는 강판에 충돌하는 냉각수와 냉각수의 사이에서 체류 냉각수를 막는 힘이 약해지기 때문이다. 따라서, 반송 방향으로는 3열 이상 배치하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5열 이상 배치한다. 또한, 판폭 방향으로는, 통과하는 강판(10)의 전폭에 냉각수를 공급할 수 있도록 부착되어 있다. 또한, 여기서는 상 헤더를 1개 설치하였지만, 2개 이상의 헤더에 원관 노즐(22)을 배열하여도 상관없다.

덧붙여 말하면, 이 실시 형태에 있어서, 상 노즐(22)로부터 분사하는 냉각수 를 봉 형상 냉각수로 하고 있는 것은, 봉 형상 냉각수 쪽이 라미나 플로우 등에 비하여 안정적으로 수류가 형성되어, 체류 냉각수를 막는 힘이 크기 때문이다.

또한, 막 형상 냉각수를 비스듬히 분사하는 경우, 강판으로부터 노즐까지의 거리가 멀어지면 강판 근방의 수막이 얇아져서, 더욱 허물어지기 쉬워지기 때문이기도 하다.

또한, 상 노즐(22)로부터 분사되는 봉 형상 냉각수(23)의 복각(θ_U)을 30°∼60°로 하고 있는 것은, 복각(θ_U)이 30°보다 작으면, 봉 형상 냉각수(23)의 연직 방향 속도 성분이 작아져서 강판(10)으로의 충돌이 약해져, 냉각 능력이 저하되기 때문이고, 복각(θ_U)이 60°보다 크면, 봉 형상 냉각수(23)의 반송 방향 속도 성분이 충분하지 않기 때문에, 체류 냉각수(24)를 막는 힘이 약하여, 체류 냉각수(24)가 반송 방향 외측으로 새어서, 냉각 영역이 불안정하게 되기 때문이다. 더욱 바람직한 복각(θ_U)은, 40°∼50°이다.

또한, 하 노즐(32)로부터 분사되는 봉 형상 냉각수(33)의 앙각(θ_L)을 45°∼90°로 하고 있는 것은, 앙각(θ_L)이 45°보다 작으면, 봉 형상 냉각수의 연직 방향 속도 성분이 작아져서 강판(10)으로의 충돌이 약해져, 냉각 능력이 저하함과 아울러, 워크롤(12a)과 테이블 롤러(13a)의 사이의 거리를 길게 하지 않으면 안 되기 때문이고, 앙각(θ_L)이 90°보다 크면, 냉각수가 압연기(12) 주변으로 비산하기 때문에, 조업성이나 설비 보전성의 점에서 바람직하지 않기 때문이다.

그리고, 냉각 설비(20)는, 강판(10)의 상면을 향하여 강판면의 수량(水量) 밀도가 4㎥/㎡min 이상이 되도록 상 헤더(21)로부터 냉각수를 공급하고, 강판(10)의 하면을 향하여 하 헤더(31)로부터 마찬가지로 강판면의 수량 밀도가 4㎥/㎡min 이상이 되도록 냉각수를 공급하고 있다.

여기서, 수량 밀도를 4㎥/㎡min 이상으로 하고 있는 이유에 대해서 설명한다. 도3 에 나타내는 체류 냉각수(24)는 공급하는 봉 형상 냉각수(23)에 의해 막아져서 형성된다. 이때 수량 밀도가 작으면 막는 것 자체를 할 수 없고, 수량 밀도가 어느 양보다도 커지게 되면 막을 수 있는 체류 냉각수(24)의 양은 증가하고, 판폭 단부로부터 배출되는 냉각수와 공급되는 냉각수의 양이 균형을 이루어 체류 냉각수(24)는 일정하게 유지된다.

후(厚)강판의 경우, 일반적인 판폭은 2∼5m이고, 4㎥/㎡min 이상의 수량 밀도로 냉각하면, 이들의 판폭에 있어서 체류 냉각수를 일정하게 유지할 수 있어서, 압연 중의 강판(10)을 통과시키면서 소망하는 온도 강하량을 얻을 수 있다.

수량 밀도를 4㎥/㎡min 이상 크게 하면 할수록 냉각 대기(待機)를 해소하는 제어 압연재가 많아진다. 예를 들면, 수량 밀도가 작으면 판두께가 얇은 압연재에서밖에 냉각 대기를 해소할 수 없지만, 수량 밀도를 늘려 가면, 어느 정도 판두께가 두꺼운 압연재에서도 냉각 대기를 해소할 수 있게 된다. 그러나, 수량을 늘린 것에 대한 냉각 대기 시간 단축의 효과는, 수량 밀도를 늘려나갈수록 서서히 작아져 가기 때문에, 수량 밀도는, 냉각 대기 시간 등의 단축 효과와 설비 비용을 감안하여, 결정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 수량 밀도는 4∼10㎥/㎡min이다.

상 노즐(22)로부터의 봉 형상 냉각수(23)의 분사 속도는 8m/s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 열(列)수의 상한은, 냉각하는 강판의 사이즈, 반송 속도, 목표로 하는 온도 강하량 등에 따라, 적절히 결정하면 좋다. 또한, 분사 속도는 30m/s를 넘으면, 압손(壓損)이 커지고, 또한, 노즐 내면의 마모가 증가하는 문제가 생긴다. 또한, 펌프의 용량이나 배관의 외경도 커져 설비 비용이 과대해진다. 이 때문에, 분사 속도는 30m/s 이하가 바람직하다.

그리고, 노즐이 막히기 어렵고, 그리고 냉각수의 분사 속도를 확보하기 위해서, 노즐 내경은 3∼8mm의 범위 내이면 좋다. 또한, 봉 형상 냉각수의 틈 사이로부터 냉각수가 흘러나오지 않도록 하기 위해서는, 판폭 방향으로 그은 가상선 상에서 서로 이웃하는 노즐의 간격을 노즐 내경의 10배 이내로 하면 좋다.

또한, 수류가 안정하지 않은 막 형상 냉각수를 강판(10)에 공급하는 경우에는, 헤더를 강판(10)에 근접시킬 필요가 있는 것에 대하여, 봉 형상 냉각수(23)를 강판에 공급하는 경우에는, 패스 라인으로부터 상방으로 떨어진 위치에 상 헤더(21)를 배치할 수 있다. 따라서, 강판(10)의 휨 등에 의해 상 노즐(22a, 22b)이 손상하는 것을 방지하기 위해, 상 노즐(22)의 선단의 위치를 패스 라인으로부터 떨어져 있도록 하는 것이 좋다. 단, 너무 떨어져 있으면 냉각수가 분산하여 봉 형상이 아니게 되어 냉각수를 막는 작용이 없어지기 때문에, 상 노즐(22)의 선단과 패스 라인의 거리를 500mm∼1800mm로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기와 같이 구성된 열간압연 설비를 이용하여 강판의 열간압연을 행할 때에는, 강판(10) 상면에 공급한 후의 체류 냉각수(24) 및 강판(10) 하면에 공급한 후의 냉각수(34)가 압연기(12)의 워크롤(12a)에 도달하도록 봉 형상 냉각수(23, 33)를 분사하면서 압연을 행한다.

이와 같이 하여, 이 실시 형태에 있어서는, 강판(10)의 상면에 대하여 봉 형상 냉각수(23)를 워크롤(12a)측을 향하여 복각 θ_u=30°∼60°로 분사하여, 강판(10)의 상면에 공급한 후의 체류 냉각수(24)가 워크롤(12a)에 도달하도록 하고 있기 때문에, 체류 냉각수(24)가 워크롤(12a)과 봉 형상 냉각수(23)의 사이에서 막아져, 안정한 냉각 영역이 형성된다. 이에 따라, 체류 냉각수(24)가 강판(10) 상을 제멋대로 이동해서 강판(10)을 불균일하게 냉각하여, 온도 불균일이 발생한다는 문제가 해소되어, 강판(10)을 균일하게 냉각할 수 있다.

여기서 냉각 영역이란, 상 헤더에 있어서 압연롤로부터 가장 먼 측의 열(최외측의 열)의 원관 노즐로부터의 봉 형상 냉각수가 강판(10)에 충돌하는 위치와 압연롤 사이에 있는 영역을 말한다.

그리고, 이와 같이 냉각 영역이 형성됨으로써, 워크롤(12a)의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치(냉각수에 의한 냉각이 개시되는 위치)까지의 거리는 0이 되게 된다.

또한, 상 노즐(22)의 선단의 위치를 패스 라인으로부터 어느 정도 떨어지게 할 수 있기 때문에, 선단이나 미단이 휜 강판을 냉각하는 경우라도, 강판(10)이 상 헤더(21)에 충돌하여, 상 헤더(21)를 파손하거나, 강판(10)이 이동할 수 없게 되어 제조 라인의 정지나 수율의 저하를 초래하거나 하는 것과 같은 일이 없다. 따라 서, 강판(10)이 상 헤더(21)에 충돌하는 것을 피하기 위해서 승강 장치를 설치할 필요가 없기 때문에, 설비 비용을 억제할 수 있다.

또한, 승강 장치 등을 갖고 있지 않기 때문에, 상 헤더(21)를 압연기(12)에 근접시켜서 형성하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 압연기(12)의 롤 바이트를 나온 직후의 강판(10)에 냉각수를 공급함으로써, 강판(10)의 표면 온도를 낮춰서 스케일 생성량을 억제할 수 있기 때문에, 박 스케일 강판의 제조에도 적합하다.

게다가, 강판(10)에 공급된 후의 냉각수(24, 34)가 워크롤(12a)의 표면에 부딪혀서, 워크롤(12a)을 냉각하는 효과도 있기 때문에, 롤 냉각용의 냉각 장치를 별도로 구비할 필요가 없어져, 설비 비용을 억제할 수 있다.

또한, 압연 패스 사이 또는, 선행 압연재와 후행 압연재의 사이와 같은, 워크롤(12a)이 강판(10)을 물고 있지 않는 때에도, 냉각수(23, 33)를 분사하면, 분사 후의 냉각수(25)가 도4 에 나타내는 바와 같이 흐르기 때문에, 상하의 워크롤(12a)에 다량의 냉각수를 공급할 수 있다. 그에 따라, 서멀 크라운(thermal crown)의 성장을 억제하여, 정밀도가 높은 치수 제어가 가능해진다. 그때에, 롤갭의 설정에 여유가 있는 경우, 예를 들면, 선행 압연재와 후행 압연재의 사이가 45초 이상 벌어져 버리는 경우 등에는, 워크롤(12a)의 롤갭을 일단 2mm 정도까지 좁혀서 냉각수(23, 33)를 분사하면 좋다. 냉각수(25)가 롤갭을 빠져나가 비산하는 것을 억제할 수 있고, 냉각수(25)가 워크롤(12a)에 대하여 외주 방향으로 보다 넓은 범위로 공급되기 때문이다. 물론, 상기와 같은 압연 패스 사이 등에서의 롤 냉각을 필요로 하지 않는 경우는, 냉각수(23, 33)의 분사를 멈추면 좋다.

이와 같이 하여, 이 실시 형태에 있어서는, 강판의 열간압연을 행할 때에, 설비 비용면이나 설비 보전성이 우수함과 아울러 양호한 냉각 능력을 갖고, 그에 기초하여 압연재의 온도를 적절히 제어함으로써, 우수한 특성을 갖는 강판을 효율 좋게 제조할 수 있다.

또한, 이 실시 형태에 있어서, 도1 에서는, 압연기(12)의 입측 및 출측에 각각 상 헤더(21)와 하 헤더(31)를 설치하고, 도2 에서는, 압연기(12)의 출측에 상 헤더(21)와 하 헤더(31)를 설치하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 설치 스페이스에 제한이 있는 경우나, 얻어지는 효과를 한정하여도 좋은 경우에는, 예를 들면, 압연기(12)의 입측 또는 출측의 어느 한쪽에만 설치하여도 좋고, 또한, 하 헤더(31)를 설치하지 않고, 상 헤더(21)만을 설치하여도 좋다. 단, 압연기(12)에 압연재가 물려 들어갈 때의 휨의 발생을 억제하기 위해서도, 상 헤더(21)와 하 헤더(31)의 양쪽을 설치하여, 냉각 능력을 상하에서 같은 정도로 하는 것이 바람직하다.

(실시예 1)

본 발명의 실시예 1로서, 후강판의 열간압연 라인에서의 제어 압연을 행하였다. 여기서는, 판두께를 28mm까지 압연한 후, 최종 3패스에서 소정의 압연 온도에서의 제어 압연을 행하였다.

그때에, 본 발명예 1로서, 전술한 실시 형태에 나타낸 열간압연 설비(도1)를 이용하여, 제어 압연을 행하기 전의 4패스에 있어서, 압연기(12)의 입측 및 출측에 설치한 냉각 설비(20)로부터 봉 형상 냉각수를 분사하여, 상기 4패스가 종료한 때 에 강판(10)의 온도가 소정의 온도가 되도록 강판(10)을 냉각하면서 압연을 행하고, 그 후의 최종 3패스에서 제어 압연을 행하였다.

또한, 상 노즐(22)의 복각(θ_U)을 45°로 하고, 하 노즐(32)의 앙각(θ_L)을 60°로 하였다.

또한, 상 노즐(22) 및 하 노즐(32)의 내경은 6mm로 하고, 봉 형상 냉각수의 분사 속도는 8m/s로 하였다.

이에 대하여, 비교예 1로서, 압연 중에 강판을 냉각하기 위한 냉각 설비를 구비하고 있지 않은 열간압연 설비를 이용하여 제어 압연을 행하였다. 비교적 고온에서 판두께 28mm로 압연된 강판을, 제어 압연을 행하기 전에, 30s의 공냉(空冷) 대기를 행하여 소정의 온도로 한 후, 최종 3패스에서 제어 압연을 행하였다.

또한, 비교예 2로서, 본 발명예 1의 냉각 설비(20)를 대신하여, 상기 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 냉각 설비를 구비한 열간압연 설비를 이용하여, 본 발명예 1과 동일하게 하여 제어 압연을 행하였다. 즉, 제어 압연을 행하기 전의 4패스에 있어서, 슬릿 노즐로부터 막 형상 냉각수를 분사하여, 상기 4패스가 종료한 때에 강판의 온도가 소정의 온도가 되도록 강판을 냉각하면서 압연을 행하고, 그 후의 최종 3패스에서 제어 압연을 행하였다. 또한, 헤더는, 워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치(냉각수에 의한 냉각이 개시되는 위치)까지의 거리가 4m가 되는 장소에 설치하여, 강판을 통과시키면서 냉각을 행하였다.

그 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에서, 생산성이나 품질의 저하가 나타난 경우를 ×, 그렇지 않은 경우를 ○로 하였다.

	냉각 개시 위치까지의 거리(※)	냉각수 공급 방식	설비 비용	설비의 파손	롤 냉각 효과	압연 피치	수율
비교예 1	냉각 장치 없음	-	-	-	×없음	210s	기준
비교예 2	4m	막 형상 냉각수	×고가	×산발	×없음	186s	10% 저하
본 발명예 1	0m	봉 형상 냉각수	○염가	○없음	○있음	180s	비교예 1 과 동일

※워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치까지의 거리

표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에 있어서는, 제어 압연을 행하기 전에 30s의 공냉 대기를 행하고 있기 때문에, 압연 피치가 210s가 되어, 압연 능률이 낮아져 있다.

또한, 비교예 2에 있어서는, 승강 기구를 설치하지 않으면 안 되었기 때문에, 설비 비용이 비쌌다. 그리고, 선단이 휜 강판이 노즐 유닛에 충돌하여 설비를 파손시키는 일이 산발(散發)하였다. 설비를 파손시킨 강판은 변형되어 있고, 제품이 되지 않기 때문에, 수율이 10%나 저하하였다. 또한, 30s의 공냉 대기를 행하지 않고 제어 압연을 행할 수 있었지만, 제어 압연을 행하기 전의 4패스에 있어서의 강판의 반송 거리가 길어진 정도만큼 반송 시간이 증가하여, 전체적으로 압연 피치는, 비교예 1보다 24s 짧은 186s이었다.

또한, 비교예 1, 2 모두, 그밖에 압연롤을 냉각하는 냉각 장치가 필요하고, 그를 위한 설비 비용이 들었다.

이에 대하여, 본 발명예 1에 있어서는, 체류 냉각수(24)가 워크롤(12a)과 봉 형상 냉각수(23)의 사이에서 막아져, 안정한 냉각 영역이 형성되고, 이에 따라, 체류 냉각수(24)가 강판(10) 상을 제멋대로 이동하여 강판(10)을 불균일하게 냉각하고, 온도 불균일이 발생한다는 문제가 해소되어, 강판(10)을 균일하게 냉각할 수 있었다.

또한, 선단이나 미단이 휜 강판을 냉각한 경우라도, 강판(10)이 상 헤더(21)에 충돌하여, 상 헤더(21)를 파손하거나, 강판(10)이 이동할 수 없게 되어 제조 라인의 정지나 수율의 저하를 초래하거나 하는 것과 같은 일이 없었다. 따라서, 강판(10)이 상 헤더(21)에 충돌하는 것을 피하기 위한 승강 장치를 설치할 필요가 없어, 설비 비용을 억제할 수 있었다.

그리고, 30s의 공냉 대기를 행하지 않고 제어 압연을 행할 수 있었음과 아울러, 제어 압연을 행하기 전의 4패스에 있어서의 강판의 반송 거리는 비교예 1과 동일한 정도이었기 때문에, 압연 피치는, 비교예 2보다, 추가로 6s 짧은 180s이었다.

게다가, 강판(10)에 공급된 후의 냉각수(24, 34)가 워크롤(12a)의 표면에 부딪혀서, 워크롤(12a)을 냉각하는 효과도 있기 때문에, 롤 냉각용의 냉각 장치를 별도로 구비할 필요가 없어, 설비 비용을 억제할 수 있었다.

(실시예 2)

본 발명의 실시예 2로서, 박강판의 열간압연 라인에서의 조압연을 행하였다. 여기서는, 슬래브를 조압연기에 의해 판두께 42mm까지 압연하였다.

그때에, 본 발명예 2로서, 전술한 실시 형태에 나타낸 열간압연 설비(도1)를 이용하여, 조압연에서의 3패스에 있어서, 압연기(12)의 입측 및 출측에 설치한 냉각 설비(20)로부터 봉 형상 냉각수를 분사하여 강판(10)을 냉각하면서 압연을 행하였다. 또한, 상 노즐(22)의 복각(θ_U)을 45°로 하고, 하 노즐(32)의 앙각(θ_L)을 60°로 하였다. 또한, 상 노즐(22) 및 하 노즐(32)의 내경은 6mm로 하고, 봉 형상 냉각수의 분사 속도는 8m/s로 하였다.

이에 대하여, 비교예 3으로서, 압연 중에 강판을 냉각하기 위한 냉각 설비를 구비하고 있지 않은 열간압연 설비를 이용하여 조압연을 행하였다. 슬래브가 비교적 고온에서 가열된 경우에는, 조압연의 종료 온도가 높아졌기 때문에, 스케일 흠집의 발생을 억제하기 위해서 마무리 압연기의 입측에서 15s의 공냉 대기를 행하였다.

또한, 비교예 4로서, 본 발명예 2의 냉각 설비(20)를 대신하여, 상기 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 냉각 설비를 구비한 열간압연 설비를 이용하여, 본 발명예 2와 동일하게 하여 조압연을 행하였다. 즉, 조압연에서의 3패스에 있어서, 슬릿 노즐로부터 막 형상 냉각수를 분사하여 강판을 냉각하면서 압연을 행하였다. 또한, 헤더는, 워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치(냉각수에 의한 냉각이 개시되는 위치)까지의 거리가 4m가 되는 장소에 설치하여, 강판을 통과시키면서 냉각을 행하였다.

그 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에서, 생산성이나 품질의 저하가 나타난 경우를 ×, 그렇지 않은 경우를 ○로 하였다.

	냉각 개시 위치까지의 거리(※)	냉각수 공급 방식	설비 비용	설비의 파손	롤 냉각 효과	압연 피치	수율
비교예 3	냉각 장치 없음	-	-	-	×없음	105s	기준
비교예 4	4m	막 형상 냉각수	×고가	×산발	×없음	93s	10% 저하
본 발명예 2	0m	봉 형상 냉각수	○염가	○없음	○있음	90s	비교예 3 과 동일

※워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치까지의 거리

표 2에 나타내는 바와 같이, 비교예 3에 있어서는, 슬래브가 비교적 고온으로 가열된 경우에, 마무리 압연기의 입측에서 15s의 공냉 대기를 행하고 있기 때문에, 압연 피치가 105s가 되어, 압연 능률이 낮아져 있다.

또한, 비교예 4에 있어서는, 승강 기구를 설치하지 않으면 안 되었기 때문에, 설비 비용이 비쌌다. 그리고, 선단이 휜 강판이 노즐 유닛에 충돌하여 설비를 파손시키는 일이 산발하였다. 설비를 파손시킨 강판은 변형되어 있고, 제품이 되지 않기 때문에, 수율이 10%나 저하하였다. 또한, 마무리 압연기 입측에서의 15s의 공냉 대기를 행할 필요가 없었지만, 냉각 설비까지의 반송 거리가 길어진 정도만큼 반송 시간이 증가하여, 전체적으로 압연 피치는, 비교예 3보다 12s 짧은 93s이었다.

또한, 비교예 3, 4 모두, 그밖에 압연롤을 냉각하는 냉각 장치가 필요하고, 그를 위한 설비 비용이 들었다.

이에 대하여, 본 발명예 2에 있어서는, 체류 냉각수(24)가 워크롤(12a)과 봉 형상 냉각수(23)의 사이에서 막아져, 안정한 냉각 영역이 형성되고, 이에 따라, 체류 냉각수(24)가 강판(10) 상을 제멋대로 이동하여 강판(10)을 불균일하게 냉각하고, 온도 불균일이 발생한다는 문제가 해소되어, 강판(10)을 균일하게 냉각할 수 있었다. 이에 따라, 재질의 편차를 일으키는 일이 없이 스케일 흠집의 발생을 적절히 억제할 수 있었다.

또한, 선단이나 미단이 휜 강판을 냉각한 경우라도, 강판(10)이 상 헤더(21)에 충돌하여, 상 헤더(21)를 파손하거나, 강판(10)이 이동할 수 없게 되어 제조 라인의 정지나 수율의 저하를 초래하거나 하는 것과 같은 일이 없었다. 따라서, 강판(10)이 상 헤더(21)에 충돌하는 것을 피하기 위해서 승강 장치를 설치할 필요가 없어, 설비 비용을 억제할 수 있었다.

그리고, 마무리 압연기 입측에서의 15s의 공냉 대기를 행할 필요가 없었음과 아울러, 냉각 설비(20)에서 냉각을 행한 경우의 강판의 반송 거리도 비교예 3과 동일한 정도이기 때문에, 압연 피치는, 비교예 4보다, 추가로 3s 짧은 90s이었다.

(실시예 3)

본 발명의 실시예 3으로서, 박강판의 열간압연 라인에서의 마무리 압연을 행하였다. 여기서는, F1∼F7의 7스탠드의 마무리 압연기에 의해 마무리 판두께 3mm로 압연하였다.

그때에, 본 발명예 3으로서, 전술한 실시 형태에 나타낸 열간 마무리 압연 설비(도2)를 이용하여, F4∼F7의 4스탠드에 있어서, 압연기(12)의 출측에 설치한 냉각 설비(20)로부터 봉 형상 냉각수를 분사하여 강판(10)을 냉각하면서 압연을 행하였다. 또한, 상 노즐(22)의 복각(θ_U)을 45°로 하고, 하 노즐(32)의 앙각(θ_L)을 60°로 하였다. 또한, 상 노즐(22) 및 하 노즐(32)의 내경은 6mm로 하고, 봉 형상 냉각수의 분사 속도는 8m/s로 하였다.

이에 대하여, 비교예 5로서, 본 발명예 3의 냉각 설비(20)를 대신하여, 상기 일본공개특허공보 2002-361315호에 기재된 냉각 설비를 구비한 열간압연 설비를 이용하여, 본 발명예 3과 동일하게 하여 마무리 압연을 행하였다. 즉, F4∼F7의 4스탠드에 있어서, 슬릿 노즐로부터 막 형상 냉각수를 분사하여 강판을 냉각하면서 압연을 행하였다. 또한, 헤더는, 워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치(냉각수에 의한 냉각이 개시되는 위치)까지의 거리가 2m가 되는 장소에 설치하였다.

또한, 비교예 6으로서, 본 발명예 3의 냉각 설비(20)를 대신하여, 상기 일본공개특허공보 소62-260022호에 기재된 냉각 설비를 구비한 열간압연 설비를 이용하여, 본 발명예 3과 동일하게 하여 마무리 압연을 행하였다. 즉, F4∼F7의 4스탠드에 있어서, 슬릿 노즐로부터 막 형상 냉각수를 분사하여 강판을 냉각하면서 압연을 행하였다. 또한, 헤더는, 워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치(냉각수에 의한 냉각이 개시되는 위치)까지의 거리가 2m가 되는 장소에 설치하였다.

그 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에서, 생산성이나 품질의 저하가 나타난 경우를 ×, 그렇지 않은 경우를 ○로 하였다.

	냉각 개시 위치까지의 거리 (※)	냉각수 공급 방식	설비 비용	체류수에 의한 온도 불균일의 발생	제품의 재질 편차	설비 의 파손	박 스케일 강판의 제조	롤 냉각 효과	수율
비교예 5	2m	막 형상 냉각수	× 고가	× 있음	× 있음	○ 없음	× 불가	× 없음	기준
비교예 6	2m	막 형상 냉각수	× 고가	○ 없음	○ 없음	× 산발	× 불가	× 없음	10% 저하
본 발명예 3	0m	봉 형상 냉각수	○ 염가	○ 없음	○ 없음	○ 없음	○ 가능	○ 있음	비교예 5와 동일

※워크롤의 롤 바이트로부터 냉각 개시 위치까지의 거리

표 3에 나타내는 바와 같이, 비교예 5에 있어서는, 강판 상면에 체류한 냉각수의 체류 상태가 변화하여 강판의 냉각 영역이 변동하고, 온도 불균일이 커졌다. 그에 따라, 인장 강도 등의 제품의 재질(강도)의 편차가 커져(최대 강도와 최소 강도의 차이:3kg/㎟ 이상), 품질이 높은 강판을 제조할 수 없었다.

또한, 비교예 6에 있어서는, 승강 기구를 설치하지 않으면 안 되었기 때문에, 설비 비용이 높았다. 그리고, 선단이 휜 강판이 노즐 유닛에 충돌하여 설비를 파손시키는 일이 산발하였다. 설비를 파손시킨 강판은 변형되어 있어, 제품이 되지 않기 때문에, 수율이 10%나 저하하였다.

또한, 비교예 5, 6 모두, 헤더를 워크롤로부터 2m 떨어진 장소에 설치하였기 때문에, 롤 바이트를 나온 직후의 강판의 스케일 생성을 억제할 수 없어, 박 스케일 강판을 제조할 수 없었다.

또한, 비교예 5, 6 모두, 그밖에 압연롤을 냉각하는 냉각 장치가 필요하고, 그를 위한 설비 비용이 들었다.

이에 대하여, 본 발명예 3에 있어서는, 체류 냉각수(24)가 워크롤(12a)과 봉 형상 냉각수(23)의 사이에서 막아져, 안정한 냉각 영역이 형성되고, 이에 따라, 체류 냉각수(24)가 강판(10) 상을 제멋대로 이동하여 강판(10)을 불균일하게 냉각하고, 온도 불균일이 발생한다는 문제가 해소되어, 강판(10)을 균일하게 냉각할 수 있었다. 이에 따라, 인장 강도 등의 재질의 편차가 작고(최대 강도와 최소 강도의 차이:1kg/㎟ 이하), 품질이 높은 강판을 제조할 수 있었다.

또한, 압연기(12)의 롤 바이트를 나온 직후의 강판(10)에 냉각수를 공급하여, 강판(10)의 표면 온도를 낮출 수 있었기 때문에, 스케일의 발생을 억제하여, 박 스케일 강판을 제조할 수 있었다.

Claims

강판을 열간압연하는 압연기의 입측(入側) 또는/및 출측(出側)의 상기 압연기에 근접하는 위치에, 강판을 통과시키면서 강판의 상면에 냉각수를 공급하는 냉각 설비를 배치하고, 상기 냉각 설비는, 강판의 상면에 대하여 봉 형상 냉각수를 압연기측을 향하여 복각(angle of depression) 30°∼60°로 분사하는 노즐을 갖는 헤더를, 강판에 공급한 후의 냉각수가 압연기의 워크롤로 막아지도록 하는 위치에 구비하고 있는 강판의 열간압연 설비.
제1항에 있어서,

상기 냉각 설비는, 추가로, 강판의 하면에 대하여 봉 형상 냉각수를 압연기측을 향하여 앙각(angle of elevation) 45°∼90°로 분사하는 노즐을 갖는 헤더를, 압연기의 워크롤과 그것에 인접하는 테이블 롤러와의 사이에 구비하고 있는 강판의 열간압연 설비.
제1항 또는 제2항에 기재된 강판의 열간압연 설비를 이용하여, 강판에 공급한 후의 냉각수가 압연기의 워크롤에 도달하도록 냉각수를 분사하면서 압연을 행하는 강판의 열간압연 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 열간압연 설비를 이용하여, 강판이 압연되고 있 지 않는 동안에, 워크롤의 롤갭(roll gap)을 2mm 이내로 하여 냉각수를 분사하는 강판의 열간압연 방법.