KR20130136965A

KR20130136965A - 연속 주조/압연 복합 시스템을 이용한 압연 스톡의 제조 방법, 연속 주조/압연 복합 시스템을 위한 제어 장치, 및 연속 주조/압연 복합 시스템

Info

Publication number: KR20130136965A
Application number: KR1020137003551A
Authority: KR
Inventors: 귄터 빈터
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-12-13
Also published as: US9855598B2; US20130139992A1; MX341910B; CN103068502A; EP2603337B1; MX2013001745A; EP2603337A1; TR201819078T4; CN103068502B; EP2418031A1; WO2012019917A1

Abstract

본 발명은, 금속을 주조하기 위한 주조 장치(1, 1')와, 하나 이상의 롤 스탠드를 구비하여 압연 스톡(B)을 열간 성형하기 위한 압연 트레인(2)을 포함하는 연속 주조/압연 복합 시스템과, 연속 주조/압연 복합 시스템을 위한 제어 장치와, 상기 연속 주조/압연 복합 시스템을 이용하여 압연 스톡(B), 특히 금속 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 연속 주조/압연 복합 시스템은, 압연 스톡(B)이 주조 장치(1, 1')와 압연 트레인(2) 사이에서 연속으로 연장되고, 압연 스톡이 압연 트레인(2)에 연속으로 공급되며, 압연 트레인(2)에서 압연 스톡(B)을 압연하는 기준이 되는 목표 두께 프로파일이 사전 설정되는 방식으로 작동된다. 압연 스톡(B)의 길이 방향으로 상이한 섹션들에 대해 두께 프로파일이 2개 이상의 상이한 목표 두께를 가지며, 제1 및/또는 제2 목표 두께가 2회 이상 설정되는 방식으로 상기 두께 프로파일이 형성됨으로써, 길이 방향으로 프로파일링된 압연 스톡이 종래의 공정들을 이용하는 경우보다 훨씬 적은 비용으로 제조될 수 있다. 이 경우 연속 주조/압연 복합 시스템은, 롤 스탠드 내로 유입되는 압연 스톡(B)의 유입 속도(V)가 7m/s 미만으로, 특히 5m/s 미만으로, 특히 1m/s와 4m/s 사이에서 설정되는 방식으로 작동된다.

Description

연속 주조/압연 복합 시스템을 이용한 압연 스톡의 제조 방법, 연속 주조/압연 복합 시스템을 위한 제어 장치, 및 연속 주조/압연 복합 시스템{METHOD FOR PRODUCING ROLLING STOCK BY MEANS OF A COMBINED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING SYSTEM, CONTROL DEVICE FOR A COMBINED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING SYSTEM, AND COMBINED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING SYSTEM}

본 발명은, 금속을 주조하기 위한 주조 장치와, 하나 이상의 롤 스탠드를 구비하여 금속을 열간 성형하기 위한 압연 트레인을 포함하는 연속 주조/압연 복합 시스템을 이용하여, 압연 스톡, 특히 금속 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 연속 주조/압연 복합 시스템은, 압연 스톡이 주조 장치와 압연 트레인 사이에서 연속으로 연장되고, 압연 스톡이 압연 트레인에 연속으로 공급되며, 압연 트레인에서 압연 스톡을 압연하는 기준이 되는 목표 두께 프로파일이 사전 설정되는 방식으로 작동된다. 또한, 본 발명은 연속 주조/압연 복합 시스템을 위한 제어 장치와, 길이 방향으로 두께 프로파일링된 압연 스톡을 제조하기 위한 연속 주조/압연 복합 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 압연 스톡, 특히 금속 스트립, 특히 이른바 "테일러드 블랭크(Tailored Blanks)", 다시 말하면 압연 스톡의 길이 방향으로 요구된 두께 프로파일을 갖는 압연 스톡을 압연하는 기술 분야에 관한 것이다. 압연 스톡이 금속 스트립이라면, 상기 유형의 금속 스트립은 길이 방향으로 프로파일링된 금속 스트립이라고도 지칭된다. 관련 공정은 유연한 압연 공정(flexible rolling process)으로서도 공지되었다. 유연한 압연 공정은 하기에 설명되는 다양한 이유에서 오늘날 냉간 압연 분야에서만 이용된다. 상기 제조 방법으로 제조되는 제품들은 예컨대 자동차 산업에서 차량 탑승자의 안전성을 높이는 동시에 자동차의 중량을 가능한 한 낮추기 위해 사용된다.

공개 공보 DE 10041280A1호로부터는 금속 스트립을 유연하게 냉간 압연하기 위한 방법이 공지되었다.

WO 00/13820으로부터는 열간 압연 공정을 이용하여 금속 스트립을 제조하기 위한 방법이 공지되었으며, 상기 금속 스트립의 두께는 길이 방향으로 끊임없이 변한다. 이처럼 가변적인 두께는 가변적인 주조 롤 갭 및 주조 롤들의 냉각에 의해 조정된다. 이런 해결 방법은, 주조 롤들에 의한 두께 조정이 부정확하고 제어하기가 어렵다는 단점이 있다. 또한, 특정 두께 프로파일만이 제조될 수 있다. 그럼으로써 시스템의 유연성이 제한된다.

현재 종래의 열간 압연 트레인으로는 "테일러드 블랭크"를 제조하지 못한다. 그 이유는 달성 가능한 최소 열간 압연 스트립 두께가 일반적으로 1.2 내지 1.5mm의 범위이고, 이런 점은 종종 0.6㎜의 최소 두께를 필요로 하는 테일러드 블랭크의 경우에는 불충분하기 때문이다. 그러므로 종래의 열간 압연 트레인에 의해서는 테일러드 블랭크에 대해 요구되는 두께 범위가 충족될 수 없다.

본 발명의 과제는, 길이 방향으로 프로파일링된 압연 스톡을 종래의 공정들을 이용하는 경우보다 훨씬 더 적은 비용으로 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

방법과 관련된 과제는, 금속을 주조하기 위한 주조 장치와, 하나 이상의 롤 스탠드를 구비하여 압연 스톡을 열간 성형하기 위한 압연 트레인을 포함하는 연속 주조/압연 복합 시스템을 이용하여 압연 스톡, 특히 금속 스트립을 제조하기 위한 방법에서, 압연 스톡이 주조 장치와 압연 트레인 사이에서 연속으로 연장되고, 압연 스톡이 압연 트레인에 연속으로 공급되며, 압연 트레인에서 압연 스톡을 압연하는 기준이 되는 목표 두께 프로파일이 사전 설정되는 방식으로 작동되고, 압연 스톡의 길이 방향으로 상이한 섹션들에 대해 두께 프로파일이 2개 이상의 상이한 목표 두께를 가지며, 제1 및/또는 제2 목표 두께가 2회 이상 설정되는 방식으로 상기 두께 프로파일이 형성되며, 이때 연속 주조/압연 복합 시스템은, 질량 흐름 방향으로 롤 스탠드 직전에서의 압연 스톡의 속도가 7m/s 미만으로, 특히 5m/s 미만으로 설정되는 방식으로 연속 주조/압연 복합 시스템이 작동됨으로써, 해결된다.

여기서 압연 스톡은 특히 금속 스트립을 의미하나, 그 대안으로 예컨대 와이어, 봉강, 또는 강 소재의 프로파일, 또는 알루미늄이나 마그네슘과 같은 비철금속 소재의 프로파일처럼 장형 제품(long product)일 수 있다. "금속 스트립" 및 "열간 압연 스트립"이란 개념은 본문에서 계속하여 "압연 스톡"에 대한 동의어로서 사용되며, 그럼으로써 본 발명의 대상은 스트립 형태의 제품으로만 제한되지 않는다.

일체형으로 형성된 압연 스톡에 의해 연결되는 유닛들로 구성된 연속 주조/압연 복합 시스템을 사용하면 열간 압연 시에도 길이 방향으로 프로파일링된 열간 압연 스트립의 제조가 가능하다. 그 이유는 복합형 연속 주조 및 압연을 바탕으로 일반적으로 열간 압연 트레인 출구에서의 스트립 속도가 실질적으로 주조 속도와, 시스템에 의해 실행되는 두께 압하에 의해 결정되기 때문이다. 상기 연결을 바탕으로 압연 트레인에서 최대 스트립 속도가 달성되며, 이 최대 스트립 속도는 연결된 작동 모드로 작동되지 않는 종래의 열간 압연기의 경우 통상적인 10 내지 20m/s의 스트립 속도를 훨씬 더 하회한다.

그 외에도 특히 박 스트립 주조 또는 박 슬래브 주조 시 "테일러드 블랭크"를 위해 요구되는 두께 범위가 양호하게 충족될 수 있다.

주조 장치로는 연속 주조/압연 복합 시스템에 적합한 임의의 주조 장치가 사용될 수 있다.

그에 따라 롤 스탠드를 이용하여 경제적인 방식으로 열간 압연 스트립에 길이 방향 프로파일을 부여할 수 있다.

그럼으로써 유연한 냉간 압연 단계가 완전히 생략될 수 있다. 그에 따라 하나의 시스템 섹션 전체, 다시 말해 길이 방향으로 프로파일링된 압연 스톡을 제조하기 위한 냉간 압연기가 생략될 수 있다. 이로써 투자 비용 및 운영 비용이 상당히 절감된다.

길이 방향의 두께 프로파일로서는 제조된 제품의 구매자의 요구 사항에 따라 임의의 두께 프로파일들이 사전 설정될 수 있다. 특히 길이 방향으로 주기적인 두께 프로파일은 상기 방식으로 매우 효율적으로 제조될 수 있다.

본원의 방법의 한 바람직한 실시예에 따라, 2개 이상의 상이한 목표 두께에 추가로, 관련 목표 압연력 및/또는 목표 롤 갭 개구가 사전 설정된다. 그럼으로써 길이 방향으로 프로파일링된 압연 스톡의 제조를 위한 정밀도가 더욱 증대된다.

한 바람직한 구현예에서는, 두께 프로파일이 압연 스톡의 길이 방향으로 반복되는, 특히 주기적으로 반복되는 두께 변화를 내포한다. 그럼으로써 예컨대 압연 이후에 바로 압연 스톡으로부터 절단되는, 길이 방향으로 프로파일링된 대량의 금속판 조각이 효과적으로 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 구현예에서는, 주조 장치와 압연 트레인 사이에 스트립 어큐뮬레이터, 특히 스트립 루프(strip loop)가 제공되며, 상기 스트립 어큐뮬레이터에 의해 연속 주조/압연 복합 시스템 내에서 사전 설정된 두께 프로파일에 의해 야기되는 질량 흐름 변동이 보상된다. 이는 박 스트립의 연속 주조/압연 복합 시스템에서 특히 간단하면서도 효과적으로 구현된다. 그 이유는 박 스트립 주조 시 주조된 금속 스트립의 작은 지름으로 인해 주조된 스트립이 이미 충분한 변형성을 보유하고, 이런 변형성은 롤 스탠드와 주조 장치 사이에서 예컨대 중력에 기인하는 스트립 루프가 형성되도록 허용하기 때문이다. 상기 스트립 루프는 주조 장치와 압연 트레인 사이에서 스트립 어큐뮬레이터로서 이용될 수 있다. 스트립 어큐뮬레이터는, 연속 주조/압연 복합 시스템 내, 특히 압연 트레인에서의 (금속 스트립의 길이 방향으로의 두께 변화에 의해 야기되는) 질량 흐름 변동이 보상될 수 있도록 한다는 점에서 매우 바람직하다. 이는 재차 예컨대 스트립 균열이 방지되도록 한다.

스트립 어큐뮬레이터는, 특히 연속 주조/압연 복합 시스템 내에서 사전 설정된 두께 프로파일에 의해 야기되는 질량 흐름 변동이 보상되는 방식으로 작동되는 스트립 루퍼(strip looper)로서 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 변형예에서, 주조 장치는, 압연 스톡이 압연 트레인 내로 유입되기 전에 갖는, 사전 설정되고 목표 두께 프로파일에 맞춰 조정된, 압연 스톡의 실제 두께 프로파일이 제조되는 방식으로 작동된다. 그럼으로써 하나 이상의 롤 스탠드는 압연 스톡의 길이 방향 프로파일링 시 주조 장치에 의해 보조된다. 그로 인해 특히 높은 압연력이 방지되고, 주조 장치와 압연 트레인 사이의 바람직하지 못한 가공 속도 편차가 감소할 수 있다. 주조 장치와 압연 트레인에서의 두께 프로파일 설정의 적절한 분배를 통해, 롤 스탠드는 목표 두께 프로파일의 설정 시 항시 시스템 관련 한계 또는 기술상의 한계에 부딪히지 않는 방식으로 작동될 수 있다. 시스템 관련 한계는 예컨대 작업 롤들의 설정 위치 및/또는 설정 속도이고, 기술상의 한계는 예컨대 두께 압하이며, 이런 두께 압하는 목표 두께 프로파일의 설정을 위해 필요할 수 있지만, 예컨대 압연 스톡의 편평도에서 더 이상 허용할 수 없는 편차를 초래한다. 이는 압연 스톡의 길이 방향 프로파일링이 주조 장치와 압연 트레인 간에 분할 실시될 경우 방지될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서, 질량 흐름 방향으로 압연 트레인의 후방에 두께 측정 장치가 배치되고, 이 두께 측정 장치에 의해 압연 스톡의 압연된 두께가 검출되며, 이때 검출된 두께와 사전 설정된 두께 프로파일에 기초하여 압연 트레인을 위한 하나 이상의 최종 제어 부재가 조정된다. 그럼으로써 롤 스탠드 후방의 섹션에 대해 요구되는 목표 두께와 상기 섹션에 대해 실제로 제공되는 실제 두께 간의 비교가 실시된다. 이를 기초로 하여, 최종 제어 부재들의 조정이 개선될 수 있고, 그리고/또는 향후 압연할 섹션들에 대해 롤 스탠드 후방의 실제의 실제 두께를 롤 스탠드 후방의 요구되는 목표 두께에 근사시키는 모델 적응(model adaptation)이 실행될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 질량 흐름 방향으로 압연 트레인의 후방에 편평도 측정 장치가 배치되고, 이 편평도 측정 장치에 의해 압연 스톡의 편평도가 검출되며, 검출된 편평도와 사전 설정된 두께 프로파일에 기초하여 압연 트레인을 위한 하나 이상의 최종 제어 부재, 특히 벤딩 실린더(bending cylinder)가 조정된다. 그럼으로써, 한편으로 요구되는 두께 프로파일이 조정되고 다른 한편으로는 편평도와 관련한 압연 스톡의 요건이 충족되는 점이 보장될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 구현예에서, 두께 프로파일은 롤 스탠드를 포함하는 압연 트레인에 의해 설정되고, 상기 롤 스탠드는 800mm 미만, 특히 200mm 내지 600mm의 지름을 보유하는 작업 롤들의 세트를 포함한다.

특히 바람직하게는, 롤 스탠드 내로 유입되는 압연 스톡의 유입 속도 대 압연 스톡의 두께에 영향을 주기 위한 롤 스탠드의 작업 롤들의 최대 조정 속도의 비율이 3500 미만, 특히 2000 미만, 특히 200과 1500 사이인 방식으로, 유입 속도가 설정되고 롤 스탠드가 구성된다. 바람직하게는, 압연 트레인이 하나 이상의 롤 스탠드를 포함하는 경우에 한해, 압연 트레인의 작동되는 모든 롤 스탠드에 대해 상술한 비율이 유지된다. 유입 속도는 일반적으로 주조 속도에 의해 영향을 받거나 제어될 수 있다. 유입 속도 대 롤 스탠드의 최대 조정 속도의 전술한 비율과 조합하여 800㎜ 미만의 지름을 갖는 작업 롤들을 사용함으로써, 실질적으로 길이 방향으로 프로파일링된 압연 스톡을 제조하기 위해 요구되는 모든 두께 구배(thickness gradient)를 가능하게 하는 두께 프로파일들이 설정될 수 있다. 이런 점은 열간 압연 공정 동안 고객 측에서 요구하는 거의 모든 두께 프로파일을 실현할 수 있게 한다. 특히 유입 속도 대 최대 조정 속도의 상술한 비율을 유지할 경우 목표하는 방식으로 압연 스톡을 가공하기 위한 롤 스탠드에 대한 충분한 동특성이 제공된다. 두께 구배는 압연 스톡의 길이 단위당 두께의 변화, 다시 말하면 압연 스톡의 길이 방향으로 이루어지는 두께의 변화를 의미한다. 조정 속도는 부하 조건에서 작업 롤들을 조정하기 위한 유압 조정 속도를 의미한다.

본 발명에 따른 방법은, 내부에 트윈 롤 주조기, 또는 직접 스트립 주조기(Direct Strip Casting)라고도 지칭되는 순환 벨트 주조기가 설치된 주조 및 압연 시스템에 사용되는 것이 특히 바람직할 수 있다. 그 이유는 상기 주조 장치들이 박 스트립 주조 장치이기 때문이다. 상기 주조 장치에 의해 제조되는 압연 스톡, 특히 금속 스트립은 일반적으로 이미 상대적으로 얇으며, 특히 3㎜ 미만의 두께를 갖는다. 이런 점은 한편으로 0.7㎜ 이하의 범위의 최종 두께를 제조할 수 있게 하는 동시에 압연 트레인 내 유입 속도도 비교적 낮게 유지한다. 특히 주조 장치로는 2개의 롤이 수직 평면에 배치되는 트윈 롤 주조기가 고려되며, 다시 말하면 금속이 수평 방향으로 주조된다. 상기 시스템들은 예컨대 알루미늄, 마그네슘, 아연 등을 위해, 다시 말해 "연성" 금속을 위해 사용될 수 있다. 또한, 롤들이 수평 평면에 배치되는 트윈 롤 주조기도 사용될 수 있으며, 다시 말하면 금속은 수직 방향으로 주조된다. 이는 예컨대 탄소강과 다른 강에 대해 일반적으로 적용된다.

장치와 관련된 과제는, 길이 방향으로 두께 프로파일링된 압연 스톡을 제조하기 위한 연속 주조/압연 복합 시스템을 위한 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치로 하여금 청구항 제1항 내지 제10항에 따르는 제조 방법을 실행하도록 하는 제어 명령어들을 보유한 기계 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는 제어 장치에 의해 해결된다. 특히 제어 장치는, 이 제어 장치를 위해 본 발명에 따른 방법의 실시예들의 개별 공정 단계들을 기계 판독 가능하게 구현함으로써, 상기 개별 공정 단계들이 상기 제어 장치에 의해 실현될 수 있도록 형성된 복수의 모듈을 포함할 수 있다.

장치와 관련된 과제는 또한, 청구항 제11항에 따른, 하나 이상의 롤 스탠드와 작동 연결된 제어 장치를 포함하여, 압연 스톡이 연속 주조/압연 복합 시스템의 정상 작동 모드(stationary operation)에서 연속으로 주조 장치에서부터 하나 이상의 롤 스탠드를 포함하는 압연 트레인까지 연장되는 조건에서, 길이 방향으로 두께 프로파일링된 압연 스톡을 제조하기 위한 연속 주조/압연 복합 시스템에 의해 해결된다. 그럼으로써, 열간 압연 공정 동안 길이 방향으로 프로파일링된 압연 스톡을 제조할 수 있게 하는 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 장치의 한 바람직한 구현예에서, 압연 트레인은, 800mm 미만, 특히 200mm 내지 600mm의 지름을 보유하는 작업 롤들의 세트를 구비한 롤 스탠드를 포함하고, 상기 롤 스탠드는 롤 스탠드 내로 유입되는 압연 스톡의 유입 속도 대 압연 스톡의 두께에 영향을 주기 위한 롤 스탠드의 작업 롤들의 최대 조정 속도의 비율이 3500 미만, 특히 2000 미만, 특히 200과 1500 사이가 되는 방식으로 구성되고 작동된다. 연속 주조/압연 복합 시스템이 하나 이상의 롤 스탠드를 구비한 압연 트레인을 포함한다면, 바람직하게는 각각의 롤 스탠드에 대해 상술한 비율이 유지된다. 그럼으로써, 대응하는 두께 구배가 압연될 수 있기 때문에, 열간 압연 공정 동안 고객이 요구하는 거의 모든 두께 프로파일을 실현할 수 있게 하는 장치가 제공된다.

마찬가지로 바람직하게는, 주조 장치가 추가로 청구항 제11항에 따른 제어 장치와 작동 연결된다. 그럼으로써 일 섹션에 대해 요구되는 목표 두께를 제조하기 위한 두께 프로파일과 그에 따른 개별 유닛들의 부하를 바람직하게 주조 장치와 압연 트레인 간에 분배하는 것이 가능해진다. 그런 다음 압연 스톡 추적 또는 스트립 추적을 통해 제어 장치의 사전 설정 값들에 따라 주조된 섹션은, 이 섹션이 압연 트레인 이후 가능한 한 요구되는 목표 두께를 보유하는 방식으로, 적시에, 그리고 적합한 위치에서 압연 트레인에 의해 가공된다. 그럼으로써, 예컨대 요구되는 두께 프로파일을 제조하기 위한 압연 트레인의 개별 최종 제어 부재들이 자체의 한계에 부딪히거나, 예컨대 롤 스탠드 내에서의 너무 강한 두께 압하로 인해 편평도 오류와 같은 기술상의 문제들이 발생하는 점이 방지된다.

마찬가지로 바람직하게는, 주조 장치가 트윈 롤 주조기로서, 또는 순환 벨트 주조기로서 형성된다. 장점들은 관련 방법 청구항에 대해 상술한 실시예들을 참조한다.

본 발명의 또 다른 장점들은 하기의 개략적인 도면에 따라 더욱 정확하게 설명되는 실시예들을 참조한다.

도 1은 순환 벨트 주조기를 구비한 연속 주조/압연 복합 시스템의 개략도이다.
도 2는 수직 방향으로 주조하는 트윈 롤 주조기를 구비한 연속 주조/압연 복합 시스템의 개략도이다.
도 3은 수평 방향으로 주조하는 트윈 롤 주조기를 구비한 연속 주조/압연 복합 시스템의 개략도이다.
도 4는 본원에 따른 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 1에는 액상 금속(M)을 순환하는 주조 벨트 상으로 주입하는 순환 벨트 주조기(1') 또는 "직접 스트립 주조(Direct Strip Casting)" 장치를 포함하는 연속 주조/압연 복합 시스템이 도시되어 있다. 이런 경우 금속이 응고되며, 연속 주조/압연 복합 시스템에서 추가 가공될 수 있는 압연 스톡으로서의 얇은 금속 스트립(B)이 생성된다.

연속 주조/압연 복합 시스템은 압연 트레인(2)을 더 포함한다. 압연 트레인(2)은 하나의 롤 스탠드를 포함할 수 있거나, 복수의 롤 스탠드를 포함할 수도 있다. 압연 트레인(2)은 금속 스트립(B)의 열간 성형에 이용된다. 특히 상기 압연 트레인에 의해 금속 스트립(B)이 그 최종 두께로 압연된다.

금속 스트립(B)은 순환 벨트 주조기(1')에서부터 압연 트레인(2)까지 연속으로 연장된다. 금속 스트립(B)에 의해 일반적으로, 다시 말하면 연속 주조/압연 복합 시스템의 정상 작동 모드에서, 상기 연속 주조/압연 복합 시스템의 모든 유닛이 금속 스트립(B)을 통해 서로 연결된다.

압연 트레인(2)과 순환 벨트 주조기(1') 사이에는 스트립 어큐뮬레이터(S')가 배치된다. 스트립 어큐뮬레이터(S')는 한 쌍의 S자 롤로서 형성된다. 롤들 사이에 위치하는 회전점을 중심으로 하는 상기 롤 쌍의 회전을 통해서, 롤들을 경유하여 안내되는 스트립 길이가 변경될 수 있다. 그럼으로써 스트립 어큐뮬레이터 볼륨이 제공될 수 있다.

질량 흐름 방향으로 압연 트레인(2)의 후방에 배치되도록 두께 측정 장치(3) 및 편평도 측정 장치(4)가 제공된다. 이들 측정 장치는 임의로 구성될 수 있다. 대응하는 장치들은 당업자에게 충분히 공지되어 있다. 경우에 따라 상기 측정 장치들은 질량 흐름 방향으로 압연 트레인(2)의 전방에 배치될 수도 있으며, 그럼으로써 압연 트레인(2)의 하나 이상의 롤 스탠드가 사전 제어되는 방식으로 작동될 수 있으며, 다시 말해 하기에서 스트립 섹션으로서 지칭되는 측정된 섹션이 여하히 롤 스탠드를 통과한다. 그럼으로써 상기 스트립 섹션은 여하히 목표하는 방식으로 영향을 받을 수 있게 된다.

편평도 측정 장치(4) 및 두께 측정 장치(3)는 제어 장치(10)와 작동 연결되고, 상기 제어 장치는, 금속 스트립(B)의 길이 방향으로 요구된 두께 프로파일이 제조되는 방식으로 압연 트레인(2)을 제어한다.

편평도 및 두께에 대해 검출된 데이터는 제어 장치(10)로 공급된다. 상기 데이터 및 사전설정된 목표 두께 프로파일에 기초하여 압연 트레인(2)이 작동된다.

제어 장치(10)는 기계 판독 가능 프로그램 코드(12)에 의해 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 압연 트레인(2)을 작동시킬 수 있도록 구성된다. 기계 판독 가능 프로그램 코드(12)는 예컨대 저장 매체(11)에 의해 제어 장치(10)에 저장된다. 또한, 제어 장치(10)에 의해 금속 스트립(B)에 대해 압연할 목표 두께 프로파일들이 사전 설정될 수 있다.

작동 중에 롤 스탠드 내로 유입되는 금속 스트립(B)의 유입 속도(V)는, 압연 트레인(2)에 포함된 롤 스탠드들 중 어느 롤 스탠드에 대해서도 5m/s의 금속 스트립(B) 유입 속도가 초과되지 않도록 설정된다. 이는 주조 속도의 상응하는 설정에 의해 달성될 수 있다.

또한, 금속 스트립(B)의 길이 방향으로 두께 프로파일들을 제조하기 위해, 500mm의 지름(D)을 보유하는 작업 롤들이 이용된다. 열간 압연 공정 시 통상적으로 이용되는 작업 롤들(이 작업 롤들은 보통 약 1000㎜의 지름을 보유한다)에 비해서 감소된 작업 롤들의 지름(D)에 의해 금속 스트립(B)에 가해지는 압연력이 증가할 수 있으며, 그럼으로써 더욱 강한 두께 압하가 달성될 수 있다. 그와 동시에 더욱 높은 두께 구배들이 압연될 수 있다. 또한, 두께에 영향을 주기 위해 작업 롤들은 최대 4mm/초의 조정 속도로 조정될 수 있다.

그럼으로써 예컨대 1250의, 유입 속도(V) 대 조정 속도의 최대 비율이 달성되며, 상기 최대 비율은 길이 방향으로 금속 스트립(B)의 두께 프로파일링에 대해 매우 적합한 수치이다.

금속 스트립(B)의 길이 방향의 두께 프로파일링으로 인해, 일반적으로 압연 트레인 내로 또는 롤 스탠드 내로 유입되는 금속 스트립(B)의 유입 속도(V)의 변동이 발생한다. 이런 변동은 스트립 어큐뮬레이터(S')에 의해 보상됨에 따라, 유연한 열간 압연 공정 동안 금속 스트립(B)에 대해 가능한 한 일정한 장력이 실현된다.

도 2에는 액상 금속(M)을 수직 방향으로 주입 공급하기 위한 트윈 롤 주조기(1)를 포함하는 연속 주조/압연 복합 시스템이 도시되어 있다. 또한, 상기 주조/ 압연 시스템은 압연 트레인(2)을 포함하며, 이 압연 트레인에서 주조된 금속이 그 최종 두께로 압연된다. 도 1과 유사하게 압연 트레인은 하나의 롤 스탠드 또는 복수의 롤 스탠드를 포함할 수 있다.

트윈 롤 주조기(1)에 의해 주조된 금속 스트립(B)은 중력에 기인한 루프(S)를 형성하고, 이어서 하나 이상의 롤 스탠드를 포함하는 압연 트레인(2) 내로 유입된다.

질량 흐름 방향으로 압연 트레인(2) 또는 롤 스탠드 후방에는 도 1과 관련하여 설명한 연속 주조/압연 복합 시스템과 유사하게 압연 트레인(2)로부터 배출되는 금속 스트립(B)의 두께를 측정하기 위한 두께 측정 장치가 배치된다.

또한, 마찬가지로 질량 흐름 방향으로 압연 트레인(2)의 후방에 편평도 측정 장치(4)가 배치된다. 두께 측정 장치(3) 및 편평도 측정 장치(4)는 검출된 데이터가 공급되는 제어 장치(10)와 작동 연결된다.

제어 장치(10)는 도 1과 관련한 설명에 따라 본 발명에 따른 방법의 실시예를 실현하도록 구성된다. 본 실시예의 경우 이를 위해 제어 장치(10)는 한편으로 압연 트레인(2)과, 다른 한편으로는 주조 장치(1)와 작동 연결된다.

제어 장치(10)는 금속 스트립(B)에 대해 길이 방향으로 요구되는 두께 프로파일의 설정을 포괄적으로 제어하며, 즉 제어 장치(10)는 요구되는 목표 두께 프로파일을 바탕으로 액상 금속(M)이 이미 길이 방향으로 대응하는 두께 프로파일로 주조되도록 하며, 그럼으로써 금속 스트립(B)은 압연 트레인(2) 내로 유입 시 이미 길이 방향으로 가변적인 두께를 보유하게 된다. 이어서 주조 장치(1)에 의해 제조된 상기 두께 프로파일은, 길이 방향으로 요구되는 목표 두께 프로파일이 달성되는 방식으로, 압연 트레인(2)의 하나 이상의 롤 스탠드에 의해 압연된다. 그럼으로써 요구되는 두께 프로파일링을 위해 필요한 부하가 유닛들 간에 분배될 수 있으며, 그럼으로써 압연 트레인(2)은 금속 스트립(B)의 길이 방향 프로파일의 압연 시 시스템 관련 한계에 부딪히지 않게 된다.

또한, 두께 프로파일 이외에도, 트윈 롤 주조기(1)의 주조 속도는, 롤 스탠드 내로 유입되는 금속 스트립(B)의 유입 속도(V)와 두께에 영향을 주기 위한 롤 스탠드의 작업 롤들의 조정 속도의 비율이 2000 미만인 방식으로 제어된다. 이를 위해 3mm/초의 조정 속도를 보유하는 롤 스탠드가 이용되고, 2m/s의 주조 속도가 설정된다. 그로부터 시스템 관련 한계에 도달하지 않으면서 길이 방향으로 요구되는 두께 프로파일을 목표하는 방식으로 제조할 수 있게 하는 약 670의 비율이 제공된다. 이는 특히 바람직하게는 800mm 미만의 지름을 갖는 작업 롤들과 조합될 수 있다.

도 3에는 액상 금속(M)의 수평 방향 주조를 위한 트윈 롤 주조 시스템(1)을 구비한 연속 주조/압연 복합 시스템이 도시되어 있다. 도 2와는 반대로 여기서 주조 롤들은, 금속이 수평 방향으로는 주조될 수 있지만, 수직 방향으로는 주조되지 않는 방식으로 배치된다. 또한, 도 3에 따른 시스템의 경우, 일반적으로 주조된 금속의 스트립 루프는 형성되지 않으므로, (도 1에서처럼) 바람직하게는 주조 장치(1)와 압연 트레인(2) 사이에 스트립 루퍼가 제공된다.

수평 방향으로 주조되고 수직 방향으로는 주조되지 않는 이유 중 하나는 주조할 금속의 인장 강도에 있다. 도 2에 따른 시스템에서는, 자체 중량이 스트립에 의해 지지되어야 하는 루프가 형성되는 데 반해, 도 3에 따르는 시스템에서는 스트립의 이러한 하중이 방지될 수 있다. 그러므로 상기 시스템은 일반적으로, 도 2에 도시된 것처럼 루프의 자체 중량을 지지하기 위해, 그 인장 강도가 매우 낮은 유형의 금속 및 합금을 주조하기 위해 이용된다. 상기 유형의 금속에 대한 예로 예컨대 마그네슘, 아연 또는 알루미늄이 있다.

이하에서는, 도 2와 관련한 설명들이 실질적으로 도 3에도 유사하게 적용된다. 특히 압연 트레인, 편평도 측정 장치 또는 두께 측정 장치의 경우, 도 2에 따른 실시예와 실질적인 차이가 존재하지 않는다. 도 2와 관련한 설명은 상기 부품들의 경우 바로 도 3에 전용될 수 있다.

특히 압연 동작은 일반적으로 금속이 수평 방향으로 주조되는지 아니면 수직 방향으로 주조되는지의 여부와 무관하다. 다만, 경우에 따라 변경된 주조 속도, 재료 강도 등이 고려되고, 압연 동작은 그에 상응하게 조정된다.

도 4에는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 대한 흐름도의 예가 도시되어 있다. 상기 흐름도의 경우, 연속 주조/압연 복합 시스템이 정상 작동 모드에 있으며, 주조 장치로서 도 2에 따르는 트윈 롤 주조기가 사용되는 점을 전제로 한다.

공정 단계 101에서는, 압연할 열간 압연 스트립에 대해 금속 스트립(B)의 길이 방향으로 목표 두께 프로파일이 사전 설정된다. 상기 목표 두께 프로파일은 예컨대 금속 스트립에 대한 반복적이고 주기적인 두께 프로파일을 사전 설정한다.

공정 단계 102에서는, 공정 단계 101에서 사전 설정된 두께 프로파일에 따라 주조 장치와 압연 트레인을 위한 제어 변수들이 결정된다. 특히 주조 장치로부터 제공될 두께 프로파일이 결정된다. 상기 두께 프로파일은 일반적으로 압연 트레인에 의해 제공될 길이 방향의 두께 프로파일과는 상이한데, 그 이유는 주조 롤들이 비교적 부정확한 두께 프로파일만을 공급할 수 있기 때문이다. 그러나 상기 두께 프로파일은 목표 두께 프로파일의 제공과 관련하여 금속 스트립(B)의 가공을 상당히 간소화한다. 또한, 압연 트레인에 대해, 금속 스트립(B)이 실질적으로 금속 스트립(B)의 길이 방향으로 요구되는 목표 두께 프로파일에 상응하는 길이 방향의 실제 두께 프로파일로 압연 트레인으로부터 배출되게 하는 두께 프로파일이 결정된다.

주조 장치의 주조 롤들은, 압연 트레인 내로의 유입 이전에 사전 설정된 두께 프로파일이 제공되도록 제어 장치에 의해 제어된다. 그 외에도 주조 장치는, 압연 트레인 내로의 유입 속도가 대응하는 임계값, 예컨대 3m/s 미만이 되는 방식으로, 롤 스탠드의 최대 조정 속도에 따라 제어 장치에 의해 제어된다. 그럼으로써 롤 스탠드 내로의 스트립 유입 속도와 금속 스트립 두께에 영향을 주기 위한 작업 롤들의 조정 속도의 비율이 요구되는 두께 프로파일도 제조될 수 있게 하는 점이 보장된다. 이는 일반적으로 스트립 유입 속도와 압연 트레인의 각각의 롤 스탠드를 위한 조정 속도의 비가 3500 미만, 특히 200 내지 1500 사이일 때 가능하다.

목표 두께 프로파일의 경우, 특정 스트립 섹션을 위해 롤 스탠드가 통과해야 하는 복수의 작동점이 제공된다. 상기 작동점들은 예컨대 목표 두께 외에도 롤 스탠드에 대한 목표 압연력 및 목표 롤 갭을 사전 설정한다. 상기 작동점들은 바람직하게는 공정 모델을 이용하여 결정된다.

공정 단계 103에서는, 해당 스트립 섹션이 주조 장치에 대해 사전 설정된 두께 프로파일에 따라 주조된다.

이어서 상기 해당 스트립 섹션은 압연 트레인 내로 유입되고, 사전 설정된 두께 프로파일에 상응하게 공정 단계 104에서, 실질적으로 상기 스트립 섹션에 대해 제공된 목표 두께 프로파일에 상응하는 실제 두께 프로파일을 갖도록 압연된다.

금속 스트립(B)의 두께는 바람직하게, 특히 작업 롤들에 대해 검출된 조정 위치, 검출된 압연력, 검출된 금속 스트립(B)의 두께 및/또는 그 검출된 프로파일을 이용하여 제어된다.

특히 공정 단계 105에서는 두께 측정뿐 아니라 편평도 측정이 실행된다. 측정으로부터 수집된 데이터는 제어 장치로 공급되고, 상기 제어 장치는 상기 데이터에 기초하여, 후속하여 압연되는 스트립 섹션들에 대해 실제 두께 및 실제 편평도가 목표 두께 및 목표 편평도에 더욱 근접하도록, 롤 스탠드의 최종 제어 부재들에 작용한다.

공정 단계 106에서는, 상기 공정이 중단되어야 하는지의 여부가 질의된다. 중단되지 않아야 한다면, 상기 공정은 중단되어야 할 때까지 실행된다.

상기 유형의 공정 순서는 도 1 내지 도 3에 따른 모든 시스템 타입에 대해 실현될 수 있으며, 상기 순서 자체 및 도 1 내지 도 3에 따르는 시스템 타입으로 국한되지 않는다.

본원에 따른 방법은, 압연 속도가 상응하게 낮은 조건에서, 예컨대 영구 몰드를 주조 장치로서 사용하는 연속 주조/압연 복합 시스템에서도 사용될 수 있다.

Claims

금속을 주조하기 위한 주조 장치(1, 1')와, 하나 이상의 롤 스탠드를 구비하여 압연 스톡(B)을 열간 성형하기 위한 압연 트레인(2)을 포함하는 연속 주조/압연 복합 시스템을 이용하여 압연 스톡(B), 특히 금속 스트립을 제조하기 위한 방법이며, 상기 연속 주조/압연 복합 시스템은, 압연 스톡(B)이 주조 장치(1, 1')와 압연 트레인(2) 사이에서 연속으로 연장되고, 압연 스톡(B)이 압연 트레인(2)에 연속으로 공급되며, 압연 트레인(2)이 압연 스톡(B)을 압연하는 기준이 되는 목표 두께 프로파일이 상기 압연 트레인(2)에 사전 설정되는 방식으로 작동되는, 압연 스톡 제조 방법에 있어서,
압연 스톡(B)의 길이 방향으로 상이한 섹션들에 대해 두께 프로파일이 2개 이상의 상이한 목표 두께를 가지며, 제1 및/또는 제2 목표 두께가 2회 이상 설정되는 방식으로 상기 두께 프로파일이 형성되며, 상기 연속 주조/압연 복합 시스템은, 롤 스탠드 내로 유입되는 압연 스톡(B)의 유입 속도(V)가 7m/s 미만으로, 특히 5m/s 미만으로, 특히 1m/s와 4m/s 사이로 설정되는 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 목표 두께에 추가로, 관련 목표 압연력 및/또는 목표 롤 갭 개구가 사전 설정되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 두께 프로파일은 압연 스톡(B)의 길이 방향으로 반복되는, 특히 주기적으로 반복되는 두께 변화를 내포하는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 장치(1, 1')와 압연 트레인(2) 사이에, 사전 설정된 두께 프로파일에 의해 야기되는 질량 흐름 변동이 보상되게 하는 스트립 어큐뮬레이터(S, S'), 특히 스트립 루프(S)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 장치(1, 1')는, 압연 스톡(B)이 압연 트레인(2) 내로 유입되기 전에 보유하는, 목표 두께 프로파일에 맞추어 사전 설정된 압연 스톡(B)의 실제 두께 프로파일이 상기 주조 장치(1, 1')에 의해 제조되는 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 흐름 방향으로 압연 트레인(2)의 후방에 두께 측정 장치(3)가 배치되고, 이 두께 측정 장치에 의해 압연 스톡(B)의 압연된 두께가 검출되며, 검출된 두께와 사전 설정된 두께 프로파일에 기초하여 압연 트레인(2), 특히 하나 이상의 롤 스탠드를 위한 하나 이상의 최종 제어 부재가 조정되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 흐름 방향으로 압연 트레인(2)의 후방에 편평도 측정 장치(4)가 배치되고, 이 편평도 측정 장치에 의해 압연 스톡(B)의 편평도가 검출되며, 상기 검출된 편평도와 사전 설정된 두께 프로파일에 기초하여 압연 트레인(2)을 위한 하나 이상의 최종 제어 부재, 특히 벤딩 실린더가 조정되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두께 프로파일은 800mm 미만, 특히 200mm 내지 600mm의 지름(D)을 보유한 작업 롤들의 세트를 구비한 롤 스탠드를 포함하는 압연 트레인(2)에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제8항에 있어서, 롤 스탠드 내로 유입되는 압연 스톡(B)의 유입 속도(V) 대 압연 스톡(B)의 두께에 영향을 주기 위한 롤 스탠드의 작업 롤들의 최대 조정 속도의 비율이 3500 미만, 특히 2000 미만, 특히 200 내지 1500 사이가 되도록, 상기 유입 속도가 설정되고 상기 롤 스탠드가 구성되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 장치(1, 1')로서 트윈 롤 주조기(1) 또는 순환 벨트 주조기(1')가 사용되는 것을 특징으로 하는, 압연 스톡 제조 방법.
길이 방향으로 두께 프로파일링된 압연 스톡(B)을 제조하기 위한 연속 주조/압연 복합 시스템을 위한 제어 장치(10)이며,
상기 제어 장치(10)로 하여금 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는 제어 명령어들을 보유한 기계 판독 가능 프로그램 코드(12)를 포함하는 제어 장치(10).
제11항에 따른 제어 장치(10)를 포함하여, 압연 스톡(B)이 정상 작동 모드에서 주조 장치(1, 1')에서부터 하나 이상의 롤 스탠드를 구비한 압연 트레인(2)까지 연속으로 연장되는 조건에서, 길이 방향으로 두께 프로파일링된 압연 스톡(B)을 제조하기 위한 연속 주조/압연 복합 시스템이며,
상기 제어 장치(10)는 압연 트레인(2)과 작동 연결되는, 연속 주조/압연 복합 시스템.
제12항에 있어서, 압연 트레인(2)은, 800mm 미만, 특히 200mm 내지 600mm의 지름(D)을 보유한 작업 롤들의 세트를 구비한 롤 스탠드를 포함하며, 상기 롤 스탠드는, 이 롤 스탠드 내로 유입되는 압연 스톡(B)의 유입 속도(V) 대 상기 압연 스톡(B)의 두께에 영향을 주기 위한 롤 스탠드의 작업 롤들의 최대 조정 속도의 비율이 3500 미만, 특히 2000 미만, 특히 200 내지 1500 사이가 되도록 구성되고 작동되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조/압연 복합 시스템.
제12항 또는 제13항에 있어서, 주조 장치(1, 1')는 추가로 제11항에 따른 제어 장치(10)와 작동 연결되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조/압연 복합 시스템.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 주조 장치(1, 1')는 트윈 롤 주조기(1)로서 또는 순환 벨트 주조기(1')로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 연속 주조/압연 복합 시스템.