KR20010032885A - 고강도 강 스트립 제조장치 및 방법 - Google Patents

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핸드리크 코르넬리스 벤첼
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Abstract

본 발명은 액체 강이 슬래브를 형성하기 위하여 하나 또는 그 이상의 스트랜드를 가지는 적어도 하나의 연속주조기내에서 주조 열을 이용하여 주조되고, 노 장치를 통하여 이송되어 예비 압연장치에서 예비 압연되고, 마무리 압연장치에서 소망 최종 두께를 가지는 강 스트립을 형성하도록 마무리 압연되는 고강도 강 스트립 제조방법에 있어서, 슬래브는 예비 압연장치에서 오스테나이트계 구역으로 예비 압연되고, 마무리 압연장치에서 오스테나이트계 구역으로 압연되거나 또는 마무리 압연장치의 적어도 하나의 스탠드에서 두상의 오스테나이트-페라이트계 구역으로 압연되고, 마무리 압연장치를 빠져나온 후 오스테나이트계 또는 오스테나이트-페라이트계로 압연된 스트립이 소망의 구조를 얻기 위하여 급속히 냉각되는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 강 스트립 제조장치 및 방법{PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCING A HIGH-STRENGTH STEEL STRIP}
본 발명은 고강도 강 스트립 제조방법 및 그 방법을 적절히 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다. 공지된 고강도 강 스트립 제조방법에서는, 종래의 방법으로 제조된 열간 압연된 스트립을 롤-아웃 테이블상에서 두 단계의 냉각을 하였다. 제 1 단계에서는, 소망의 페라이트계 양이 형성될때까지 오스테나이트계 스트립이 오스테나이트-페라이트계 혼합 구역까지 냉각되어진다. 그때, 스트립은 마르텐사이트계 구조를 얻기 위해서 높은 냉각속도로 냉각되어진다. 이러한 종류의 고강도 강은 복합조직강으로 알려져 있다. 본 발명의 한 목적은 고강도 강의 제조에서 보다 큰 유연성을 제공하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제공되는 방법이 간단한 수단을 이용하여 실행될 수 있도록 하는 것이다. 이러한 목적은 액체 강이 슬래브를 형성하기 위하여 하나 또는 그 이상의 스트랜드를 가지는 적어도 하나의 연속주조기내에서 주조 열을 이용하여 주조되고, 노 장치를 통하여 이송되어 예비 압연장치에서 예비 압연되고, 마무리 압연장치에서 소망 최종 두께를 가지는 강 스트립을 형성하도록 마무리 압연되는 고강도 강 스트립 제조방법에서, 슬래브는 예비 압연장치에서 오스테나이트계 구역으로 예비 압연되고, 마무리 압연장치에서 오스테나이트계 구역으로 압연되거나 또는 마무리 압연장치의 적어도 하나의 스탠드에서 두-상의 오스테나이트-페라이트계 구역으로 압연되고, 마무리 압연장치를 빠져나온 후 오스테나이트계 또는 오스테나이트-페라이트계로 압연된 스트립이 소망의 구조를 얻기 위하여 급속히 냉각되는 것에 의해 얻어진다.
본 공정은 연속적이고, 무단 또는 반무단적인 공정을 기초로 한다. 이러한 종류의 공정에서는, 슬래브 또는 스트립의 길이, 폭 및 두께모두에서 매우 양호한 온도제어가 가능해진다. 더구나, 시간 함수로서의 온도 균질성이 매우 양호해진다. 이러한 공정을 실행하기 위한 장치는 위치 함수 및/또는 시간 함수로서의 온도 분포가 쉽게 제어되고 조절될 수 있도록 일반적으로 냉각장치를 부착한다. 또한 본 공정에서는 소망의 특성을 가지는 강 조성이 얻어지도록 진공 턴디쉬를 적절히 사용할 수 있는 장점이 있다.
높은 레벨의 온도 균질화 때문에, 본 발명은 정확한 방법으로 두 상의 오스테나이트-페라이트계 구역으로 압연할 수 있다. 스트립의 단면이나 길이에 따라 발생되는 오스테나이트-페라이트계의 퍼센티지의 차이는 거의 없다. 종래의 공정은 단지 온도 균질화의 레벨에 따르는데 이것은 제한된 범위에서 균질 특성을 얻기 위해 필요하다. 따라서, 종래의 방법으로 제조된 고강도 강 스트립은 단면과 세로방향에서 비균질화가 발생한다.
본 발명의 공정의 한 실시예에서는 스트립이 소망의 페라이트 양이 존재하는 온도로 마무리 압연장치에서 압연되어지고, 마무리 압연장치에서 스트립이 빠져나온후 마르텐사이트계가 형성되는 온도내 Ms(마르텐사이트 시작)이하의 온도에서 빠르게 냉각되어지는 것을 특징으로 한다.
온도 균질화의 매우 양호한 레벨 때문에, 마무리 압연장치에서 소망의 오스테나이트-페라이트계 비율을 유지시킬 수 있다. 마지막 압연장치를 빠져나온후, 스트립은 매우 빠르게 냉각되어지고, 냉각동안에 오스테나이트계는 마르텐사이트계로 전환되어 고강도 스트립이 형성된다.
종래 통상의 지식을 가진자라면 이러한 공정 방법으로 스트립이 전체적으로 오스테나이트계로 형성될 수 있음을 명백히 알 수 있다. 또한 이러한 방법으로 압연된 스트립은 단면과 세로방향에서 매우 높은 온도 균질화의 레벨이 존재한다. 두 단계의 냉각에 의한 복합조직강을 제조하는 종래의 방법은 이러한 종류의 스트립으로 제조되어진다.
본 발명에 공정에 따른 또 다른 실시예에서는 스트립이 소망의 페라이트계 양이 존재하는 온도로 마무리 압연장치에서 압연되고, 스트립이 마무리 압연장치를 빠져나온 후 베이나이트계가 형성되는 냉각속도로 Ms(마르텐사이트 시작)이상의 온도에서 빠르게 냉각되어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 이 실시예에서는 오스테나이트계와 페라이트계사이의 소망의 비율이 다시 생성되어지고, 온도 균질화의 양호한 레벨 때문에, 스트립상에서 동등하게 분배되어진다. 냉각속도 및 냉각온도의 선택은 오스테나이트계의 일부분이 베이나이트계로 전환되어지는 것을 의미한다. 제품제조시 강 스트립의 변형동안에, 오스테나이트계는 변형성을 가지는 고강도 강을 제공하는 전위를 발생시킨다. 그 결과 강 스트립은 고강도 및 고연성을 가진다. 이러한 특성 때문에, 이러한 강은 TRIP 강(가소성이 감소되는 변형)으로 알려져 있다. 강 스트립은 베이나이트계 구역으로 감겨진다. 베이나이트계 형성의 전체 공정 및 잔여 오스테나이트계의 형성은 합금 요소에 의존한다. 그래서 이러한 유형의 강 제조시에는 슬래브가 연속주조기에서 주조되기 전에 마지막 순간까지 강의 조성이 소망의 특성을 유지하도록 진공 턴디쉬를 이용하는 것이 바람직하다.
온도 균질화의 양호한 레벨뿐만 아니라 스트립 단면의 양호한 변형을 얻기 위해서, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 예비 압연장치 및/또는 마무리 압연장치의 적어도 하나의 스탠드, 바람직하게는 모든 스탠드에서 윤활 압연이 실행되는 것을 특징으로 한다. 윤활 압연은 강 스트립 또는 롤러사이에 위치하는 강 슬래브의 일부분이 균일하게 압하되도록 한다.
본 발명에 따른 공정을 실행하는데 적합한 강 스트립 제조장치는 얇은 슬래브를 주조하기 위한 적어도 하나의 연속주조기, 선택적인 예비 사이즈 압하를 가지는 슬래브를 균질화하기 위한 노 장치, 소망 최종 두께를 갖는 스트립으로 슬래브를 압연하기 위한 압연장치 및 스트립을 코일링하기 위한 코일러 장치를 포함하고, 적어도 2MW/㎡의 냉각능력을 가지는 냉각장치가 압연장치의 마무리 압연기 스탠드와 코일러 장치사이에서 위치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 여기서;
도 1은 본 발명에 따른 공정을 실행할 수 있는 장치의 개략 측면도;
도 2는 장치에서 위치 함수로서의 강의 온도분포를 설명하는 그래프; 및
도 3은 장치에서 위치 함수로서의 강의 두께분포를 설명하는 그래프이다.
도 1에서, 참조번호 "1"은 얇은 슬래브를 주조하기 위한 연속주조기를 나타낸다. 이 연속주조기는 150mm 미만, 바람직하게는 100mm 미만, 더욱 바람직하게는 80mm 미만의 두께를 가지는 얇은 강 슬래브를 주조한다. 연속주조기는 하나 또는 그 이상의 스트랜드를 포함한다. 또한 다수의 연속주조기가 서로 옆에 위치되어질 수 있다. 이러한 실시예는 본 발명의 범위내에 포함된다. 참조번호 "2"는 진공 턴디시의 형태로 설계되어지는 턴디시(3)안으로 공급되어져 주조되는 액체 강을 받는 주조 레이들을 나타낸다. 본 발명에서는 조성이 중요하므로, 강의 화학적 조성이 소망의 조성의 상태로 되도록 턴디시는 측정수단, 혼합수단 및 분석수단과 같은 수단과 함께 제공된다. 턴디시(3) 밑에는, 액체 강을 주조하고 적어도 부분적으로 응고시키는 주조 몰드(4)가 배치된다. 만일 원한다면, 주조 몰드(4)는 전자석 브레이크를 구비할 수 있다. 표준 연속주조기는 대략 6m/min의 주조속도를 구비하고, 진공 턴디시 및/또는 전자석 브레이크와 같은 부가적인 측정기구는 8m/min 또는 그 이상의 주조속도를 제공한다. 응고된 얇은 슬래브는 250m 내지 300m의 길이를 갖는 터널 노(7)안으로 유입되어진다. 슬래브가 노(7)의 단부에 도착하자마자, 슬래브는 전단기 장치(6)를 이용하는 반무단 공정에 의해 슬래브부로 절단된다. 반무단 공정은 다수의 코일링 공정, 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상의 코일링 공정으로 이해되며, 표준 코일 사이즈는 최종 두께를 얻기위한 적어도 마무리 압연 장치에서의 연속 압연공정으로 단일 슬래브 또는 슬래브부로 압연된 것에 따른다. 무단 압연 공정에 있어서, 슬래브 또는 스트립은 무단 압연 공정이 마무리 압연장치에서 수행되도록 함께 결합되어진다. 연속 공정에서 슬래브는 연속주조장치와 압연장치의 출구측 사이의 경로를 통하여 간섭없이 이동한다. 본 발명은 반무단 공정을 기초하여 설명하지만, 무단 또는 연속 공정을 사용하는 것도 가능하다. 각 슬래브부는 5 내지 6의 종래의 코일에 대응한 강 수량을 나타낸다. 노에서는, 이 특성의 복수의 슬래브부, 예를들어 2개의 슬래브부를 저장하기 위한 공간이 존재한다. 그 결과, 노 장치의 하류에 설치된 이들 부분은 연속적으로 작동할 수 있으며, 연속주조기에서의 주조 레이들이 바꾸어지고 새로운 슬래브의 주조가 개시되어 연속주조기가 연속적으로 작동되는 것이 가능하다. 또한, 노 장치내의 저장은 슬래브부의 잔류시간을 증가시켜 슬래브부의 개선된 온도 균질화를 얻는다. 노 장치에 도입되는 슬래브의 속도는 주조속도에 대응하며, 약 0.1m/sec이다. 노(7)의 하류에는 산화물 제거장치(9)가 설치되어 있으며, 슬래브의 표면상에 형성된 산화물을 제거하기 위해 약 400 대기압를 가지는 고압력 물 제트의 형태로 되어 있다. 산화물 제거설비를 통과하여 압연장치(10)로 도입되는 슬래브의 속도는 약 0.15m/sec이다. 압연장치(10)는 예비 압연장치의 기능을 실행하며, 롤러 윤활장치가 채용된 2x4 스탠드를 포함한다. 바람직하게는, 전단기 장치(8)가 긴급한 상황을 위해 포함될 수 있다.
도 2에 도시된 바와같이, 강 슬래브의 온도는 턴디쉬를 떠날때에 약 1450℃이며, 압연 스탠드에서는 약 1150℃로 떨어지며, 이 온도의 노 장치에서 슬래브는 균질화 된다. 산화물 제거장치(9)에서 집중적인 물 분사는 약 1150℃에서 1050℃로 슬래브의 온도를 떨어뜨린다. 예비 압연장치(10)의 두 압연기 스탠드에 있어서, 슬래브의 온도는 각 롤러 증가에 따라 약 50℃씩 떨어지며, 슬래브의 두께는 대략 70mm이며, 2 단계의 중간 두께는 42mm이며, 강 스트립은 약 950℃에서 약 16.8mm의 두께를 가진다. 위치 함수로서의 두께분포는 도 3에 도시되어 지는데, 여기서 0.8mm와 1.0mm의 최종 두께를 가지는 스트립이 압연되는 상항을 도시한다. 숫자는 mm의 두께를 나타낸다. 냉각장치(11), 1세트의 코일박스(12) 및 추가 노 장치(도시되지 않음)는 예비 압연장치(10)의 하류에 수용되어 진다. 오스테나이트계 압연 스트립의 제조동안, 압연장치(10)로부터 빠져나온 스트립은 코일 박스(12)내에 일시적으로 저장되어 균질화처리 될 수 있으며, 추가적인 온도 상승이 요구되면, 코일 박스의 하류에 위치된 가열장치(도시되지 않음)에서 가열될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 코일링장치(11), 코일 박스(12) 및 노 장치는 서로에 대해 서로 다른 위치에 위치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 두께 압하의 결과, 압연된 스트립은 대략 0.6m/sec의 속도로 코일박스에 들어간다. 냉각 장치(11)에 의해, 스트립은 두-상의 오스테나이트-페라이트계 구역이 될때까지 냉각되어진다. 마지막 압연 장치(14)의 출구상에서 오스테나이트계로 압연된 스트립을 얻기 위해서 스트립은 냉각되지 않거나 또는 제한된 범위로 냉각되거나 또는 가열되어질 수 있다. 또한 냉각장치는 마지막 압연설비의 압연 스탠드사이에서 수용되어질 수 있다. 약 400 대기압의 압력수를 가지는 제 2 산화물 제거설비(13)는 냉각장치(11), 코일박스(12) 또는 노 장치(도시되지 않음)의 하류에 위치되어 압연 스트립의 표면상에 형성된 산화물을 다시 제거한다. 다른 전단기 장치가 스트립 선단 및 후미를 절단하도록 포함될 수 있다. 그 후, 스트립은 바람직하게는 롤러 윤활 장치를 구비한 6x4 압연기 스탠드 형태의 압연 트레인 내로 도입된다.
오스테나이트계 스트립을 제조할 때, 단지 5 압연기 스탠드를 이용하는 것에 의해 예를 들면 1.0mm 내지 0.6mm 사이의 소망 최종 두께를 달성하는 것이 가능하다. 각 압연기 스탠드에 의해 달성된 두께는 도 3에 상단에 표시된 70mm 슬래브 두께를 나타낸다. 압연 트레인(14)을 빠져나간 후, 최종 온도 약 850℃, 두께 0.6mm를 가지며, 냉각장치(15)에 의해 집중적으로 냉각되어 코일링 장치(16)에서 코일링된다. 코일링장치로의 도입 속도는 약 13m/sec 내지 25m/sec이다. 최종 보고서 7210-EA/214의 ECSC에서 기술되는 냉각장치는 냉각목적으로 사용되어질 수 있다. 이 보고서의 내용은 본 발명에 포함된다. 이 냉각장치의 이점은 넓은 제어 범위, 단위 표면영역당 높은 냉각능력 및 냉각 균질화를 얻을 수 있다는 것이다.
냉각장치(15)는 마르텐사이트계 또는 베이나이트계를 형성하는 것에 따라 조절되거나 제어되어진다. 이것은 오스테나이트계 스트립을 두 단계로 냉각시키는 것이 가능하고, 제 1 단계에서는 소망의 페라이트계 양이 형성될때까지 냉각시키고, 그 후 마르텐사이트계를 형성하기 위해 빠르게 냉각되어진다. 또한 두-상의 구역으로 압연되어진 스트립은 마르텐사이트계(곡선 m)를 형성하기 위해서 빠르게 냉각되어진다. 또한 소망의 페라이트계가 형성될때까지 오스테나이트계 스트립을 냉각시키는 것이 가능하고 이러한 방법으로 냉각을 연속하여 베이나이트계가 형성된다. 게다가, 스트립을 두-상의 구역으로 압연시키는 것이 가능하고, 만일 필요하다면, 이러한 방법으로 냉각을 연속하여 잔여 오스테나이트계를 가지는 베이나이트계가 형성된다(곡선 b).
산화물은 산화물 제거장치(13)에 의해 스트립에서 제거되어진다. 만일 압연 트레인(14)에서 출구 온도가 너무 낮다면, 압연 트레인의 하류에서 위치하는 노 장치(18)에 의해 페라이트계로 압연된 스트립을 소망의 코일링 온도까지 상승시킬 수 있다. 냉각장치(15) 및 노 장치(18)는 서로 바로 옆 또는 서로의 뒤에 위치될 수 있다. 페라이트계 또는 오스테나이트계 스트립이 생산되는 것인지에 따라 한 장치를 다른 장치로 대체하는 것이 가능하다. 전단기 장치(17)는 표준 코일 크기에 대응하는 소망 길이로 스트립을 절단하기 위해 포함될 수 있다. 높은 압연 속도와 한정된 주조 속도를 매치시키기 위해 사용되는 종래의 두 연속주조기에 비해, 장치의 다양한 구성요소를 적절하게 선택하고 공정 단계가 균질화, 압연, 냉각 및 일시 저장등으로 실행되어, 단일 연속주조기로 장치를 구동하는 것이 가능하다. 상기 장치는 1000mm 내지 1500mm 범위의 폭 및 오스테나이트계 압연 스트립의 경우 약 1.0mm, 페라이트계 압연 스트립의 경우 0.5mm 내지 0.6mm의 두께를 갖는 스트립에 적합하다. 노 장치(7)에서의 균질화 시간은 노 장치 길이 중에 세개 슬래브를 저장하기 위해 약 10분 정도이다. 코일 박스는 오스테나이트계 압연의 경우에 2개 스트립을 저장하기에 적합하다.

Claims (5)

  1. 액체 강이 슬래브를 형성하기 위하여 하나 또는 그 이상의 스트랜드를 가지는 적어도 하나의 연속주조기내에서 주조 열을 이용하여 주조되고, 노 장치를 통하여 이송되어 예비 압연장치에서 예비 압연되고, 마무리 압연장치에서 소망 최종 두께를 가지는 강 스트립을 형성하도록 마무리 압연되는 고강도 강 스트립 제조방법에 있어서,
    슬래브는 예비 압연장치에서 오스테나이트계 구역으로 예비 압연되고, 마무리 압연장치에서 오스테나이트계 구역으로 압연되거나 또는 마무리 압연장치의 적어도 하나의 스탠드에서 두-상의 오스테나이트-페라이트계 구역으로 압연되고, 마무리 압연장치를 빠져나온 후 오스테나이트계 또는 오스테나이트-페라이트계로 압연된 스트립이 소망의 구조를 얻기 위하여 급속히 냉각되는 것을 특징으로 하는 고강도 강 스트립 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스트립은 소망의 페라이트계 양이 존재하는 온도로 마무리 압연장치에서 압연되어지고, 마무리 압연장치에서 빠져나온 후 마르텐사이트계가 형성되는 온도내 Ms(마르텐사이트 시작)이하의 온도에서 빠르게 냉각되어지는 것을 특징으로 하는 고강도 강 스트립 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    스트립은 소망의 페라이트계 양이 존재하는 온도로 마무리 압연장치에서 압연되어지고, 마무리 압연장치에서 빠져나온 후 베이나이트계가 형성되는 냉각속도로 Ms(마르텐사이트 시작)이상의 온도에서 빠르게 냉각되어지는 것을 특징으로 하는 고강도 강 스트립 제조방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    예비 압연장치 및/또는 마무리 압연장치의 적어도 하나의 스탠드, 바람직하게는 모든 스탠드상에서 윤활 압연이 실행되어지는 것을 특징으로 하는 고강도 강 스트립 제조방법.
  5. 얇은 슬래브를 주조하기 위한 적어도 하나의 연속주조기,
    선택적인 예비 사이즈 압하를 가지는 슬래브를 균질화하기 위한 노 장치,
    소망 최종 두께를 갖는 스트립으로 슬래브를 압연하기 위한 압연장치, 및
    스트립을 코일링하기 위한 코일러 장치를 포함하고, 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치에 있어서,
    적어도 2MW/㎡의 냉각능력을 가지는 냉각장치가 압연장치의 마무리 압연기 스탠드와 코일러 장치사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 고강도 강 스트립 제조장치.
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