KR101514625B1 - 연속 주조 프로세스에서 제조된 예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법 및 그러한 방법을 실시하기 위한 조합된 주조 및 압연 설비 - Google Patents

Abstract

본원 발명의 목적은 다수의 연속적인 압연 스탠드에 의해서 형성된 하나 이상의 압연 트레인에서 두께 감소 단계들을 실시하여 압연 두께가 0.5 내지 15 mm 인 핫 스트립을 형성하고 그리고 저장 장치 내에서 권취하기 전에 코일 사이즈 및 코일 길이로 압연된 핫 스트립을 후속하여 횡방향 분리함으로써, 300 mm 미만의 주조 두께로, 바람직하게는 150 mm 미만의 두께로 연속 주소 설비 내의 연속 주조 프로세스에서 제조된 예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 용량을 늘리면서도 투자 레이아웃을 절감하기 위해서, 상기 예비 스트립(6)은 연속 주조 설비 하류의 압연 트레인(W, W1, W2, W3)의 각각에서 두께 감소 단계의 수(n, n₁, n_i)에 의해서 두께가 감소되며, 실시되는 두께 감소 단계들의 수(n)는 조건(Ⅰ)에 의해서 결정된다. 본원 발명은 또한 상기 방법을 위한 주조 및 압연 설비에 관한 것이다.

Description

연속 주조 프로세스에서 제조된 예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법 및 그러한 방법을 실시하기 위한 조합된 주조 및 압연 설비 {METHOD FOR CONTINUOUS AUSTENITIC ROLLING OF A PRELIMINARY STRIP, WHICH IS PRODUCED IN A CONTINUOUS CASTING PROCESS, AND COMBINED CASTING AND ROLLING FACILITY FOR PERFORMING THE METHOD}

본 발명은 연속 주조 설비 내의 연속 주조 프로세스에서, 하나 이상의 압연 트레인(train)(다수의 연속적인 압연 스탠드(stands)에 의해서 형성됨)에서의 두께 감소 단계들을 실시하여 0.5 내지 15 mm 의 압연 두께를 가지는 핫 스트립(hot strip)을 형성하고 그리고 저장 장치 내에서 권취(winding)하기 전에 코일 사이즈 및 코일 길이로 압연된 핫 스트립을 후속하여 횡방향 분리함으로써, 300 mm 미만의 주조 두께로, 바람직하게는 150 mm 미만의 두께로 제조된 예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 300 mm 미만의 주조 두께를 가지는 스틸 빌렛(steel billets)을 주조하기 위한, 바람직하게는 150 mm 미만의 두께를 가지는 스틸 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 설비를 가지고, 그리고 오스테나이트 온도 범위 내에서 0.5 내지 15 mm 의 압연 두께로 압연된 핫 스트립을 생산하기 위해서 다수의 연속적인 압연 스탠드를 포함하는 하나 이상의 압연 트레인을 가지며, 연속 작동 주조 및 압연 프로세스에서 오스테나이트 압연(austenitically rolled) 핫 스트립을 제조하기 위한 조합된 주조 및 압연 설비에 관한 것이다.

연속 주조 프로세스에서 생산된 예비 스트립의 연속적인 오스테나이트 압연을 위한 본원 발명에 따른 방법은, 연속 주조 설비에서 생산된 예비 스트립이 예비적인 스트립 분리(separating) 단계를 거치지 않고 주조 속도로 제 1 압연 스탠드 또는 제 1 압연 트레인으로 도입되고 이때 이송 속도는 핫 스트립을 생산하기 위해서 각각의 후속 압연 트레인에서 실시되는 두께 감소를 고려하는 방법을 의미한다. 유사하게 조합된 주조 및 유지(holding) 설비는 주조된 예비 스트립이 예비 스트립 분리 단계를 거치지 않고 주조 속도로 제 1 압연 트레인의 제 1 압연 스탠드로 도입되도록 구조적 레이아웃이 구성된다.

DE 38 40 812 A1에는 조합된 주조 및 압연 방법이 개시되어 있으며, 그러한 방법에서는 연속 주조 설비에서의 스틸 스트립 주조물이 주조 히트(heat)로부터 직접적으로 2개의 변형 단계들에서 압연되고 그리고 이때 주조 설비와 하류의 압연 장치 사이에서 분리 단계가 존재하지 않는다. 주조 스틸 빌렛의 제 1 압연 변형은 약 1100 ℃의 빌렛 온도에서 단일 압연 스탠드를 이용하여 연속 주조 설비의 출구 영역에서 응고 직후에 실시된다. 추가적인 압연은 최대 5 m/분의 주조 속도에 의존하는 그리고 제 1 압연 스탠드에서 달성된 변형의 정도에 의존하는 압연 속도로 다수-스탠드 압연 트레인에서 실시된다. 오스테나이트 범위 내에서의 최종 압연을 보장하기 위해서는, 제 1 압연 스탠드와 후속 압연 트레인 사이에서 스틸 스트립의 유도 재가열이 절대적으로 요구된다. 중간의 가열 스테이지들이 압연 트레인의 개별적인 압연 스탠드들 사이에서도 제공된다.

WO 92/00815 A1은 추가적인 조합된 주조 및 압연 방법을 개시하고 있으며, 그러한 방법에서 연속 주조 설비에서 생산된 주조 스틸 빌렛은 냉간 압연 특성을 가지는 권취가능한 제품을 형성하기 위해서 2개의 연속적인 변형 스테이지들에서 사전에 횡방향으로 분리되지 않고 압연-변형된다. 주조 스틸 빌렛의 제 1 두께 감소는 스틸 빌렛이 액체 코어(액체 코어 감소)를 여전히 가지는 시점에 연속 주조 장치 내부에서 실시된다. 추가적으로 응고된 스틸 빌렛의 제 2 두께 감소는 연속 주조 장치를 떠난 직후에 오스테나이트 범위 내의 약 1100 ℃의 스트립 온도에서 다수-스탠드 압연 설비 내에서 실시된다. 이들 두 변형 스테이지들 도중에, 스틸 스트립은 100 mm 미만의 주조 두께로부터 10-30 mm의 스트립 두께의 권취가능한 핫 스트립으로 열간-압연된다.

WO 97/36699 A1에는 열간-압연 스틸 스트립을 생산하기 위한 방법이 개시되어 있으며, 그러한 방법에서 주조 스틸 빌렛은 분리 단계 없이 다수-스탠드 압연 트레인으로 직접적으로 전달되고 그리고 오스테나이트 범위에서 완성품으로 압연된다. 여기에서, 1.0 m의 슬라브(slab) 폭과 관련한 비체적 유동 속도(specific volume flow rate)가 0.487 m²/분인 경우에, 오스테나이트 최종 압연을 보장하기 위해서 변형 단계들의 특정한 최소 개체수가 제시된다. 그러한 프로세스로 인해서, 주조 프로세스에서의 여러 조건들의 결과로서 연속 주조 설비의 단부에서의 스틸 스트립의 온도가 압연 트레인의 마지막 스탠드에서 더이상 오스테나이트 압연을 보장하지 못할 수 있을 것이고, 그리고 그러한 것은 제 1 압연 스탠드 이전의 균질화에 의해서 교정될 수도 없을 것이다. 프로세스 기술의 개선을 통해서, 압연 스트립의 희망 온도 프로파일을 설정하기 위해서, 압연 트레인의 둘 또는 셋 이상의 압연 스탠드들 사이에 추가적인 가열 또는 냉각 유닛을 제공하는 것이 제안되었다. 이렇게 상응하는 가열 및/또는 냉각 유닛을 배치하는 매우 일반적인 내용은 압연 트레인의 최적 구성에 적합하지 않고 그리고 압연 스탠드들의 가능한한 최적의 그룹화(grouping)에도 적합하지 않을 것이다.

EP 0 823 294 A1에는 연속 주조 및 압연 프로세스에서 저탄소 및 초저탄소 스틸로부터 압연 스틸 스트립을 생산하기 위한 방법이 개시되어 있으며, 마찬가지로 그러한 방법에도 주조 프로세스와 압연 프로세스 사이에서 분리 단계가 실시되지 않는다. 응고 두께가 70 mm 를 초과하는 주조 스틸 스트립이 1150 ℃ - 900 ℃의 온도 범위의 제 1 변형 단계에서 20 mm 미만의 스트립 두께로 오스테나이트 압연된다. 이어서, 738 ℃ 미만의 온도 범위까지의 가속 냉각이 실시되고, 3번 이상의 압연 프로세스에서의 페라이트 압연이 후속한다.

그에 따라, 본원 발명의 목적은 공지된 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 것이고, 그리고 희망하는 생산 및 재료 특성에 따라서 최대로 필요한 스탠드 개체수, 중간 가열부들 및/또는 가열 파워(powers)를 특정(specifying)함으로써 최소 투자 레이아웃으로 연속 주조 프로세스에서 생산된 예비 스트립의 연속 오스테나이트 압연을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이는, 예를 들어, (권취되는 스트립의) 최종 압연 두께 및 주조 두께 그리고 화학적 분석에 의해서 규정되는 오스테나이트 한계 온도를 의미하는 것이다.

본원 발명의 다른 목적은 예상 제품 스펙트럼(spectrum)을 기초로, 그리고 슬라브 두께가 30 내지 150 mm가 되어야 하고 그리고 조합된 설비의 폭-비생산 속도(width-specific production rate)가 핫 스트립의 2.5 내지 4.5 t/분, 바람직하게는 3.0 내지 3.6 t/분(이때, 통상적인 핫 슬라브 밀도는 7.4 t/m³ 이다)이 되어야 하는 상태에서, 압연 방법을 실시하기 위해서 전체적인 설비 구성을 최적화하는 것이다.

특허청구범위 제1항에 따른 방법에서, 예비 스트립이 연속 주조 설비 하류의 압연 트레인 각각에서의 두께 감소 단계의 수(number; n_i)에 의해서 두께가 감소되는 것에 의해서 이러한 목적이 달성되며, 이때 실시되는 두께 감소 단계들의 수(n_i)는 이하 조건에 의해서 결정되며,

이때, T_{VB ,i} [℃]는 주조 장치의 단부에서의(액체 상태의 팁(liquidus tip) 영역에서의) 또는 i^th 번째 압연 트레인 이전에 설치된 중간 가열 장치의 단부에서의 단면적으로 평균화된(cross-sectionally averaged) 예비 스트립 온도이고,

T_aust [℃]는 스틸 품질-의존형(steel quality-dependent) 오스테나이트 형성 한계 온도(오스테나이트 최종 압연 온도)이며,

h_Br [mm]는 응고시의(= 액체 팁) 슬라브/주조 두께이며,

d_{end ,i} [mm]는 i^th 번째 압연 트레인의 n_i 두께 감소 단계들 이후의 스트립 두께이고,

m_vor 은 후속 i^th 번째 압연 트레인의 제 1 스탠드 내로 도입될 때까지 슬라브 응고로부터 실시되는 모든 두께 감소 단계들의 수(number)이며,

Vg [m/분]은 슬라브 주조 속도이다.

이러한 계산 규칙을 이용하여, 입력 및 출력 조건들(스트립 포맷, 온도)이 설정된 특정 스틸 품질의 경우에, 마지막 두께 감소 단계에서도 또는 마지막 압연 트레인의 압연 스탠드에서도 오스테나이트 범위 내의 압연이 여전히 가능하도록 하기 위해서, 압연 트레인의 요구되는 압연 스탠드들 또는 필수적인 두께 감소 단계들의 최대 수(number)를 용이하게 결정할 수 있을 것이다. 또한, 전체적으로 오스테나이트 압연된 특정 핫 스트립 두께를 달성하기 위해서 요구되는 중간 가열부들 및 중간 가열 파워들이 그로부터 결정된다.

"압연 트레인"이라는 용어는 다수의 압연 스탠드들의 연속적인 구성체를 의미하며, 이웃하는 압연 스탠드들의 스탠드 간격은 5.6 m를, 바람직하게는 4.9 m를 초과하지 않으며, 이웃하는 압연 스탠드들 사이에는 중간 가열 스테이지가 배치되지 않거나, 또는 압연 스트립의 중간 가열이 이루어 진다. 각 압연 스탠드는 작업(working) 롤 쌍을 포함한다.

이러한 계산 규칙을 이용하여, 스트립 온도를 높이기 위한 중간 강려 장치들이 각각의 압연 트레인들 또는 압연 스탠드 그룹들 사이에 제공될 때, 압연 스탠드들의 그룹 또는 다수의 연속적으로 정렬된 압연 트레인들의 압연 스탠드들의 필요 수 또는 필수적인 두께 감소 단계의 수를 추가적으로 결정할 수 있다. 계산 규칙을 연속 주조 설비 하류의 제 2의 또는 추가적인 압연 트레인에 대해서 적용할 때, 제 1 압연 트레인(들)에서 이미 실시된 모든 두께 감소 단계들은 인자(factor; m_vor)에 의해서 고려되며, 최초 슬라브 두께(h_Br)가 여전히 고려된다. 다수의 압연 트레인들 또는 압연 스탠드들의 그룹들의 경우에도, 두께 감소 단계의 적절한 최대 수가 각각의 이들 그룹에 대해서 결정될 수 있을 것이다. 연속 주조 설비 바로 하류의 제 1 연속 주조 트레인의 경우에, m_vor = 0 이 되는데 이는 그 이전에 두께 감소 단계가 없기 때문이다.

바람직하게, 압연 트레인 내부에서 활성화되는 두께 감소 단계들의 수(n)는 이하의 조건에 의해서 결정된다.

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이는 제품-특정형 요건에 따라 각 압연 트레인 내부에서 활성화되는 두께 감소 단계의 수가 수학적 조건에 의해서 주어지는 자연수(N)의 세트(set)로부터의 2개의 가장 큰 자연수(N)에 의해서 결정되고, 그리고 이들로부터 선택될 수 있을 것이다.

그에 따라, 이러한 방법 규칙에 의해서, 스틸 스트립의 연속 주조 및 오스테나이트 압연을 위한 현존하는 주조 및 압연 설비에서, 이용가능한 압연 스탠드들의 세트로부터 주조 설비 하류의 압연 트레인들의 각각에서 활성화되어야 하는 압연 스탠드들 또는 두께 감소 단계들의 최적의 수를 결정할 수 있게 된다.

두께 감소 단계로부터 두께 감소 단계까지, 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도의 감소가 발생되며, 그러한 온도는 스틸 품질에 의존하는 오스테나이트 형성 한계 온도 보다 낮아지지 않아야 한다. 압연 트레인의 마지막 두께 감소 단계에서도 스틸 품질에 의존하는 오스테나이트 형성 한계 온도 미만으로 온도가 낮아지지 않도록 하기 위해서, 하나의 압연 트레인 에서의 두께 감소 단계들이 실시된 후에 그리고 후속하는 압연 트레인 에서의 두께 감소 단계들이 실시되기 전에 압연 스트립의 중간 가열이 실행되며, 단면적으로 평균화된 압연 스트립 온도가 50 K 내지 450 K 만큼, 바람직하게 120 K 내지 350 K 만큼 높아진다. 바람직하게, 이러한 중간 가열은 유도 횡단 필드 가열(inductive transverse field heating)에 의해서 실시된다. 그럼에도 불구하고, 특히 중간 스트립 두께에 따라서, 다른 공지된 방법을 이용하여 중간 가열을 실시할 수도 있을 것이다.

바람직하게, 주조 두께(h_Br)가 45 mm 미만인 경우에, 모든 두께 감소 단계들이 하나의 압연 트레인 내에서 실시되고, 그리고 주조 두께(h_Br)가 60 mm를 초과하는 경우에 모든 필요 두께 감소 단계들이 둘 이상의 압연 트레인 내에서 실시된다. 주조 두께가 45 mm 내지 60 mm인 경우에, 영향을 미칠 수 있는 여러 인자들에 따라서, 압연은 하나의 압연 트레인 내에서 또는 2개의 압연 트레인 내에서 실시될 수 있을 것이다. 예를 들어, 압연은 두꺼운 시트를 제조하기 위해서 바람직하게 하나의 압연 트레인 내에서 실시될 수 있을 것이고, 그리고 핫 스트립을 제조하기 위해서 바람직하게 압연 트레인들 내에서 실시될 수 있을 것이다.

주조 두께(h_Br)가 50 mm 미만인 경우에 모든 두께 감소 단계들이 하나의 압연 트레인 내에서 실시되고, 그리고 주조 두께(h_Br)가 50 mm 이상인 경우에 모든 필요 두께 감소 단계들이 둘 이상의 압연 트레인 내에서 실시되는 것이 편리하다는 것을 발견하였다.

주조 두께가 50 mm 미만인 경우 그리고 압연 스트립 두께가 3.5 mm를 초과하는 경우에, 계산 규칙에 따라서, 일반적으로 주조 프로세스 이후에 최대 n개의 압연 스탠드들을 구비하는 하나의 압연 트레인을 제공할 수 있을 것이고, 그리고 후속하여 냉각 섹션에서 스트립을 냉각하고, 특정 코일 중량에 따라서 스트립을 횡방향으로 분리하고 그 분리된 스트립을 권취 시스템으로 공급할 수 있을 것이다. 이러한 경우에 부가적인 상당한(significant) 스트립 가열은 필요치 않다.

예비 스트립의 주조 두께가 50 mm 이거나 그보다 두꺼운 경우에, 코일링하기 위한 핫 스트립 두께에 도달하는데 필요한 두께 감소 단계들의 수를 설정할 때, 일반적으로 둘 이상의 압연 스탠드 그룹이 정렬될 필요가 있다는 것을 발견하였고, 계산 규칙의 조건들을 만족시키는 각 그룹에 대해서 필요한 압연 스탠드들의 최대 수 즉, 계산된 감소 단계들의 수가 초과되지 않아야 하고, 그리고 일반적으로 그 수에 도달하지 않아야 한다는 것을 발견하였다. 50 K 이상 만큼 예비 스트립을 중간 가열하는 것이 2개의 압연 스탠드 그룹들 사이에서 실시되어, 예비 스트립 온도가 오스테나이트 형성 한계 온도 보다 상당히 높아지게 한다. 어떠한 경우에도, 2.5 내지 4.5 t/분, 바람직하게 3.0 내지 3.6 t/분의 가상 폭-비생산 속도(envisaged width-specific production rates)의 경우에, 최종 압연 두께가 3.5 mm 미만일 때 둘 이상의 압연 스탠드 그룹의 분리가 적절할 것이다.

상기 방법은 연속 주조 프로세스에서 생산된 예비 스트립이 30 mm 이상, 바람직하게는 60 mm 이상의 주조 두께로 생산될 때 유리하게 이용될 수 있을 것이다. 30 내지 300 mm의 주조 두께, 바람직하게 60 내지 150 mm의 주조 두께의 경우에, 0.5 내지 15 mm, 바람직하게 0.8 내지 12 mm 그리고 특히 1.0 내지 8mm의 압연 두께를 달성하고자 할 때 상기 방법이 특히 유리하게 이용될 수 있을 것이다.

상기 방법을 실시하기 위해서, 각 압연 트레인에 대한 인접한 연속적인(immediately successive) 두께 감소 단계들의 수(n_i 또는 n)를 결정하기 위한 계산 규칙이 프로세스 운영 레벨(process management level) 상의 프로세스 컴퓨터에 대한 수학 모델로서 이하의 조건 즉,

을 기초로 또는 이하의 조건 즉,

을 기초로 할당(assign)되는 것이 실용적일 것이며, 하나 또는 둘 이상의 압연 트레인의 개별적인 압연 스탠드를 활성화시키기 위한 대응 활성화 신호가 상기 컴퓨터에 의해서 하나 또는 둘 이상의 압연 트레인의 개별적인 제어 루프로 전송되고, 선행하는 연속 주조 설비의 프로세스 컴퓨터로부터의 주조 예비 스트립에 관한 상태 정보가 함께 고려되고, 그리고 선택적으로 특히 요구되는 온도(T_{VB ,i}) 즉, 압연 트레인 이전의 중간 가열 단부(end)에서의 각각의 예비 스트립의 평균화된 단면 온도가 함께 고려된다.

본원 발명은 또한 연속적으로 작동되는 주조 및 압연 프로세스에서 오스테나이트 압연된 핫 스트립의 생산을 위한 위한 조합된 주조 및 압연 설비에 관한 것으로서, 상기 조합된 주조 및 압연 설비는 주조 두께가 300 mm 미만인 스틸 빌렛을 주조하기 위한, 바람직하게는 주조 두께가 150 mm 미만인 스틸 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 설비, 오스테나이트 온도 범위 내에서 0.5 내지 15.0 mm 의 압연 두께로 압연된 핫 스트립을 생산하기 위해서 다수의 연속적인 압연 스탠드들을 포함하는 하나 이상의 압연 트레인, 분리(separating; 절단) 설비 그리고 마지막 압연 스탠드의 하류에 위치하는 스트립 저장 장치를 포함한다.

조합된 주조 및 압연 설비의 구성은 핫 스트립을 위해서 그러한 핫 스트립에 맞춰진 고객-맞춤형의 의도된 예상 생산 프로그램을 기초로 하여야 할 것이다. 본질적인 목표는 생산 스펙트럼이 넓은 콤팩트한 주조 및 압연 설비를 이용하여 핫 스트립을 연속적이고, 오스테나이트 조직만을 가지도록 압연하는 것을 보장하는 것이다.

도입부에서 언급한 본원 발명의 목적을 달성하기 위해서, 하나 이상의 압연 트레인의 각각이 개체수 또는 수(number; n_i)의 인접하여 연속하는 압연 스탠드들을 포함하며, 그러한 압연 스탠드들의 수(n_i)는 이하의 조건 즉,

에 의해서 결정되며,

이때, T_{VB ,i} [℃]는 주조 장치의 단부에서의(액체 상태의 팁 영역에서의) 또는 i^th 번째 압연 트레인 이전에 설치된 중간 가열 장치의 단부에서의 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도이고,

T_aust [℃]는 스틸 품질-의존형 오스테나이트 형성 한계 온도(오스테나이트 최종 압연 온도)이며,

h_Br [mm]는 응고시의(= 액체 팁) 슬라브/주조 두께이며,

d_{end ,i} [mm]는 i^th 번째 압연 트레인의 n_i 두께 감소 단계 이후의 스트립 두께이고,

m_vor 은 후속 i^th 번째 압연 트레인의 제 1 스탠드 내로 도입될 때까지 슬라브 응고로부터 실시되는 모든 두께 감소 단계들의 수이다.

바람직하게, 압연 트레인 내부에서 활성화되는 두께 감소 단계들의 수(n)는 이하의 조건 즉,

에 의해서 결정된다.

이는 제품-특정형 요건에 따라 각 압연 트레인 내부에 제공되는 압연 스탠드의 수가 수학적 조건에 의해서 주어지는 자연수(N)의 세트(set)로부터의 2개의 가장 큰 자연수(N)에 의해서 결정된다는 것을 의미한다. 설비 계획이 기초로 하는 제품 스펙트럼에 이러한 조건을 적용함으로써, 전체 설비의 구성을 최적화할 수 있을 것이다.

선택적으로 연속적인 압연 트레인들의 각각의 최종 압연 스탠드에서의 오스테나이트 압연을 보장하기 위해서, 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도를 대응하는 충분한 온도 레벨의 온도(T_{VB ,i})까지 높이기 위해, 중간 가열 장치가 2개의 연속적인 압연 트레인(W_{i -1} 및 W_i) 사이에 제공된다. 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도의 최대한 균일한 증가를 달성하기 위해서, 중간 가열 장치가 유도 횡단 필드 가열을 위한 장치로서 구성된다.

조합된 주조 및 압연 설비가 기초로 하는 주조 설비는 여러 주조 두께에 맞춰 조정될 수 있는 연속 몰드 또는 교체가능한 연속 몰드, 그리고 갭을 조정할 수 있는 빌렛 세그먼트(segment)를 가지는 하류 빌렛 가이드를 포함한다. 실질적으로, 주조 두께(h_Br)가 45 mm 미만으로 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에 n개의 압연 스탠드들을 구비하는 한 하나의 압연 트레인이 활성화되는 것이 바람직하고, 주조 두께(h_Br)가 60 mm 초과로 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에 특정 수의 압연 스탠드들을 각각 구비하는 둘 이상의 압연 트레인이 활성화되는 것이 바람직하다. 45 mm 내지 60 mm 사이의 두께로 주조할 때, 압연은 하나의 압연 트레인에서 또는 2개의 압연 트레인에서 실시될 수 있을 것이며, 여러 가지 영향을 미치는 인자들에 따라서, 연속하는 압연 트레인들 사이에 중간 가열 장치가 제공될 수 있을 것이다.

본원 발명의 다른 가능한 구성에 따라서, 50 mm 미만인 주조 두께(h_Br)에 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에, n개의 압연 스탠드들을 가지는 하나의 압연 트레인만이 활성화되는 것이 바람직할 것이며, 그렇지 않다면 특정 수의 압연 스탠드들을 각각 구비하는 둘 이상의 압연 트레인들이 활성화될 수 있을 것이다.

슬라브 또는 예비 스트립의 온도가 매우 높은 상태에서 가능한 한 가장 큰 두께 감소를 달성하기 위해서, 특히 압연 트레인들의 개별적인 압연 스탠드들에서 희망하는 두께 감소 그리고 예비 스트립 또는 중간 스트립의 열적 또는 열역학적 상태에 따라서, 주조 설비 이후의 제 1 압연 트레인 내의 작업 롤들의 작업 롤 지름이 650 mm 내지 980 mm의 지름 범위 내에 놓이는 것이 바람직할 것이다. 작업 롤 지름이 650 mm 내지 800 mm의 범위인 것이 바람직하다. 주조 설비 이후의 제 2 압연 트레인 내의 작업 롤들의 작업 롤 직경이 500 mm 내지 870 mm 범위를 가지는데, 이는 중간 스트립 두께가 이미 감소되었기 때문이다. 이러한 경우에 작업 롤 직경의 바람직한 범위는 500 mm 내지 720 mm 사이이다. 일반적으로, 압연 재료의 입력 두께가 감소될 때 작업 롤러 직경도 감소되어야 할 것이다.

첨부 도면을 참조한 이하의 비제한적인 예시적인 실시예에 관한 설명으로부터, 본원 발명의 다른 이점 및 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본원 발명의 제 1 실시예에 따라서 본 발명에 따른 조합된 주조 및 압연 설비를 도시한 길이방향 단면도이다.
도 2는 본원 발명의 제 2 실시예에 따라서 본 발명에 따른 조합된 주조 및 압연 설비를 도시한 길이방향 단면도이다.
도 3은 본원 발명의 제 3 실시예에 따라서 본 발명에 따른 조합된 주조 및 압연 설비를 도시한 길이방향 단면도이다.
도 4는 본원 발명에 따라서 조합된 주조 및 압연 설비를 제어하는 것을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3은 본원 발명에 따른 조합된 주조 및 압연 설비의 몇가지 가능한 실시예들을 도시한 도면으로서, 상기 실시예는 얇은 슬라브 또는 중간 슬라브 단면을 가지는 스틸 빌렛을 연속 주조하기 위한 연속 주조 설비, 그리고 연속 주조 설비의 바로 다음에 위치되고 주조 빌렛 또는 예비 스트립을 오스테나이트 압연하기 위한 압연 트레인(W)을 포함한다. 종래 기술에 따른 종래 디자인의 연속 주조 설비(G)는 연속 몰드(3) 및 빌렛 가이드 롤러(5)를 가지는 빌렛 가이드(4)로서 도시되어 있다. 후속 빌렛 가이드를 가지는 빌렛 주조 몰드(3)는 예비 스트립(6)의 주조 두께(h_Br)를 결정하며, 본질적으로 수직인 주조 방향으로부터 수평인 이송 방향으로 전환된 후에 상기 예비 스트립은 압연 트레인(W)으로 직접적으로 공급되거나, 또는 선택적으로 균질화 장치(7)를 먼저 통과한 후에 압연 트레인(W)으로 공급되며, 상기 균질화 장치(7)내에서는 예비 스트립 내의 온도 분포를 균질하게 만들기 위한 작업이 실시될 수 있을 것이다. 주조 두께(h_Br)를 가지는 예비 스트립(6)이 (분리 단계의 실시 없이) 주조 속도(v_g)로 그리고 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도(T_{VB ,1})로 압연 트레인(W)의 제 1 압연 스탠드(8a) 내로 도입된다. 압연 트레인(W) 내에서 사용되는 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n)의 수는 희망하는 최종 두께(d_end,1)에 의해서 그리고 압연 스탠드(8n) 내에서의 최종 압연 온도에 의해서 결정되며, 상기 최종 압연 온도는 반드시 스틸 품질에 의존하는 오스테나이트 형성 한계 온도(T_aust) 보다 높아야 한다. 이러한 경우에, 결정된 기하학적 특정 값(determined geometrical specification values)을 가지는 특정 스틸 품질에 대해서 사용될 수 있는 압연 스탠드의 최대 수(n1)은 이하의 일반식 즉,

에 따라서 결정된다.

여기에서, 압연 스탠드의 수는 가능한 결과 값의 필드(field of possible result values) 내에서 가장 큰 자연수로 주어진다.

열간-압연된 스트립은 냉각 섹션(9)을 후속하여 통과하고, 횡방향 분리 블레이드에 의해서 형성된 분리 설비(10)에 의해서 소정(所定)의 코일 중량에 따라서 횡방향으로 분리되며, 스트립 저장 장치(11)에서 권취되어 코일을 형성한다.

스틸 품질 이외에도, 연속 주조 설비 내에서 설정된 배출 빌렛 두께 및 코일을 형성하기 위해서 권취된 핫 스트립의 희망 압연 두께가 필요 물질 특성 및 조직 특성을 가지는 최종 제품의 완성을 위해서 필요한 압연 스탠드/두께 감소 단계의 수를 실질적으로 결정한다. 주조 장치의 단부에서의 그리고 제 1 압연 스탠드로의 도입 이전의 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도(T_{VB ,1})는 매우 좁은 범위 내에서만 변화될 수 있을 것이고 그리고 연속 주조 장치의 작동 조건들에 의존할 것이다. 스틸 품질에 의존하는 오스테나이트 형성 한계 온도는 물질 상수로서, 본질적으로 각 스틸 품질에서 일정한 값을 가진다. 압연 프로세스 동안에, 한편으로 변형 에너지가 열의 형태로 방출되고, 다른 한편으로 예비 스트립이 압연 스탠드를 통해서 진행할 때 주변으로 열을 방출한다. 전체적으로, 예비 스트립 온도는 계속적으로 감소되는 것이 일반적이고, 그리고 그 감소 정도는 압연 속도 또는 입구 측에서의 주조 속도가 느릴수록 그에 비례하여 커질 것이다. 전술한 식(formula)은 압연 트레인 내에서 실시되어야 하는 두께 감소 단계 또는 압연 스탠드의 적절한 최대 수의 셋팅(setting)을 제공하며, 이때 스트립 온도는 압연 트레인 내에서 오스테나이트 형성 한계 온도 미만으로 낮아지지 않으며, 모든 변형 단계들이 고려된다. 50 mm 보다 두꺼운 슬라브로부터 3.5 mm 미만의 압연 두께로 압연하고자 하는 경우에, 도 2 및 도 3에 따른 예시적인 실시예에서와 같이 둘 또는 셋 이상의 압연 트레인(W1, W2, W3)이 정렬될 필요가 있을 것이다.

도 2에 따른 실시예에서의 조합된 주조 및 압연 설비는 도 1에 따른 전술한 실시예와 기본적으로 일치된다. 도 1에 따른 압연 트레인(W) 대신에, 중간 가열 장치(12)에 의해서 분리된 2개의 연속적인 압연 트레인(W1 및 W2)이 제공된다.

압연 트레인(W1)은 전술한 계산 규칙에 의해서 결정되는 최대 수의 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n)를 포함한다. 유사하게, 압연 트레인(W2)도 전술한 계산 규칙에 의해서 결정되는 최대 수의 압연 스탠드(13a, 13b,..., 13m)를 포함하며, 이러한 경우에 압연 트레인(W1) 내에서 이미 실행된 두께 감소 단계의 수가 지수(exponent; m_vor)에 의해서 압연 트레인(W2)에 대해서 고려된다. 중간 가열 장치(12)에서, 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도가 압연 트레인(W1) 내에서 감소된 두께를 가지는 예비 스트립의 오스테나이트 형성 한계 온도 보다 충분히 높은 온도 레벨로 복귀되며, 그에 따라 압연 트레인(W2) 내에서 실행되는 압연 통과가 오스테나이트 범위 내에서 실시될 수 있을 것이다. 중간 가열 장치에 의해서 달성되는 온도 증가는, 요구조건에 따라서, 50 K 내지 450 K, 바람직하게는 120 K 내지 350 K의 범위가 된다.

도 3에 도식적으로 도시되어 있는 조합된 주조 및 압연 설비는 3개의 압연 트레인(W1, W2, W3)을 구비하며, 비교적 두꺼운 주조 두께(예를 들어 150 mm 초과) 및 긴 야금학적 빌렛 가이드 길이, 또는 비교적 낮은 평균화된 슬라브 온도(T_VB)를 기초로 매우 얇은(예를 들어, 1.2 mm 미만) 압연 두께의 오스테나이트 압연된 핫 스트립을 생산하고자 하는 경우에 특히 적합하다. 중간 가열 장치(12)가 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n)를 가지는 압연 트레인(W1)과 압연 스탠드(13a, 13b,..., 13m)를 가지는 압연 트레인(W2) 사이에 정렬되고, 그리고 다른 중간 가열 장치(14)가 압연 트레인(W2)과 압연 스탠드(15a, 15b,..., 15o)를 가지는 압연 트레인(W3) 사이에 정렬된다. 압연 트레인(W3)에서 요구되는 압연 스탠드의 수는 압연 트레인(W2) 내의 압연 스탠드의 최대 수를 결정하는 방식과 유사한 방식으로 결정된다. 그러나, 압연 트레인(W1 및 W2)에서의 모든 변형 스테이지는 압연 트레인(W²)에 대해서 지수(m_vor)에서 고려될 것이다.

상업적으로 다양한 주조 두께의 스틸 빌렛을 기초로 하여 여러 가지 스틸 품질 및 매우 다양한 압연 두께의 핫 스트립을 생산할 필요가 있을 것이다. 제품 범위에 맞춰진 압연 트레인들의 정렬이 설비 생산을 위한 디자인 단계에서 이미 이루어질 때, 본원 발명에 따른 타입의 조합된 주조 및 압연 설비 상에서 광범위한 제품 범위가 매우 용이하게 달성될 수 있을 것이다. 이는, 필요한 압연 스탠드들의 제품-특화형 활성화(activation)를 가능하게 한다. 통상적으로, 그러한 설비는, 개발된 식에 따른 최대 슬라브 두께, 최소 스트립 권취 두께, 각각의 중간 스트립 두께(d_{end ,i}) 및 중간 가열 온도(T_{VB ,i})를 함수로 하는 각 압연 트레인 내의 스탠드들의 최대 수, 그리고 중간의 가열 장치들을 포함한다. 연속 주조 설비 내의 예비 스트립의 생산에서의 작업-관련 온도 변동은 압연 트레인들의 상응하는 제어에 의해서, 특히 최적의 압연 스탠드 구성의 활성화에 의해서 또한 달성될 수 있을 것이다. 이러한 것은, 상류의 연속 주조 설비의 프로세스 컴퓨터(PS)로부터 대응 상태 정보를 수신하고 그리고 압연 트레인(W1 및 W2)의 개별적인 제어 루프(PW1 및 PW2)로 활성화 신호를 전달하는 프로세스 운용 레벨(process management level; P)에서 이루어질 수 있을 것이다(도 4 참조). 이러한 경우에, 특별한 계산 규칙이 프로세스 운용 레벨의 프로세스 컴퓨터로 수학적 모델로서 할당(assign)되고, 그 경우 현재 평균 또는 정상상태 폭-비질량 처리량(current average or steady width-specific mass throughput)이 배수 인자(multiplication factor)로서 포함되어야 할 것이다. 이러한 경우에, 개별적인 압연 스탠드들에서의 두께 감소 단계의 수가 이하의 조건에 따라서 설정되며,

이때, 각 압연 트레인에 대한 두께 감소 단계의 수는 상기 조건에 의해서 주어진 자연수의 세트로부터의 2개의 가장 큰 자연수로부터 선택될 수 있을 것이다.

중간 가열 장치(12)가 프로세스 운용 레벨(P)상의 제어 루프 내로 통합된다.

Claims (16)

1. 다수의 연속적인 압연 스탠드에 의해서 형성된 하나 이상의 압연 트레인에서 두께 감소 단계들을 실시하여 압연 두께가 0.5 내지 15 mm 인 핫 스트립을 형성하고 그리고 저장 장치 내에서 권취하기 전에 코일 사이즈 또는 코일 길이로 압연된 핫 스트립을 후속하여 횡방향 분리함으로써, 300 mm 미만의 주조 두께로 연속 주소 설비 내의 연속 주조 프로세스에서 제조된 예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법에 있어서:
   상기 예비 스트립(6)이 연속 주조 설비 하류의 압연 트레인(W, W1, W2, W3)의 각각에서 복수의 두께 감소 단계들(n, n₁, n_i)에 의해서 두께가 감소되며, 실시될 두께 감소 단계들의 수(n_i)는 이하의 조건
   

   

   
   에 의해서 결정되며,
   이때, T_VB,i [℃]는 주조 장치의 단부에서의(액체 상태의 팁 영역에서의) 또는 i^th 번째 압연 트레인 이전에 설치된 중간 가열 장치의 단부에서의 단면적으로 평균화된(cross-sectionally averaged) 예비 스트립 온도이고,
   T_aust [℃]는 스틸 품질-의존형(steel quality-dependent) 오스테나이트 형성 한계 온도(오스테나이트 최종 압연 온도)이며,
   h_Br [mm]는 응고시의(= 액체 팁) 슬라브/주조 두께이며,
   d_end,i [mm]는 i^th 번째 압연 트레인의 n_i 두께 감소 단계들 이후의 스트립 두께이고,
   m_vor 은 후속 i^th 번째 압연 트레인의 제 1 스탠드 내로 도입될 때까지 슬라브 응고로부터 실시되는 모든 두께 감소 단계들의 수(number)이며,
   Vg [m/분]은 슬라브 주조 속도인 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   압연 트레인 내부에서 활성화되는 두께 감소의 수(n)가 이하의 조건
   

   

   
   에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   압연 트레인(W1 또는 W2)에서의 두께 감소 단계들이 실시된 후에 그리고 후속하는 압연 트레인(W2 또는 W3)에서의 두께 감소 단계들이 실시되기 전에 압연 스트립의 중간 가열이 실행되며, 단면적으로 평균화된 압연 스트립 온도가 50 K 내지 450 K 만큼 높아지는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 중간 가열이 유도 횡단 필드 가열에 의해서 실시되는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   주조 두께(h_Br)가 45 mm 미만인 경우에, 모든 두께 감소 단계들이 하나의 압연 트레인 내에서 실시되고, 그리고 주조 두께(h_Br)가 60 mm를 초과하는 경우에 모든 필요 두께 감소 단계들이 둘 이상의 압연 트레인 내에서 실시되는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   주조 두께(h_Br)가 50 mm 미만인 경우에 모든 두께 감소 단계들이 하나의 압연 트레인 내에서 실시되고, 주조 두께(h_Br)가 50 mm 이상인 경우에 모든 필요 두께 감소 단계들이 둘 이상의 압연 트레인 내에서 실시되는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핫 스트립의 압연 두께가 0.8 내지 12 mm 인 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   연속 주조 프로세스에서 생산되는 예비 스트립이 30 mm 이상의 주조 두께로 생산되는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각 압연 트레인에 대한 인접한 연속적인(immediately successive) 두께 감소 단계들의 수(n_i 또는 n)를 결정하기 위한 이하의 조건은,
   

   

   
   또는
   

   

   
   프로세스 운영 레벨(P) 상의 프로세스 컴퓨터 내에서 맵핑(mapped)되고 그리고 하나 또는 둘 이상의 압연 트레인(W, W1, W2, W3)의 개별적인 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n; 13a, 13b,..., 13m; 15a, 15b,..., 15o)를 활성화시키기 위한 활성화 신호가 상기 조건을 기초로 하여 상기 프로세스 컴퓨터로부터 하나 또는 둘 이상의 압연 트레인의 개별적인 제어 루프(PW1, PW2, PW3)로 전송되는 것을 특징으로 하는
   예비 스트립을 연속 오스테나이트 압연하기 위한 방법.
   
10. 연속적으로 작동되는 주조 및 압연 프로세스에서 오스테나이트 압연된 핫 스트립의 생산을 위한 조합된 주조 및 압연 설비로서, 상기 조합된 주조 및 압연 설비는 주조 두께가 300 mm 미만인 스틸 빌렛을 주조하기 위한 연속 주조 설비(G), 오스테나이트 온도 범위 내에서 0.5 내지 15.0 mm 의 압연 두께로 압연된 핫 스트립을 생산하기 위해서 다수의 연속적인 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n)를 포함하는 하나 이상의 압연 트레인, 그리고 마지막 압연 스탠드의 하류에 위치하는 분리 설비(10) 및 스트립 저장 장치(11)를 포함하는 조합된 주조 및 압연 설비에 있어서:
    하나 이상의 압연 트레인(W, W1, W2, W3)의 각각이 인접하여 연속하는 복수 (number; n_i)의 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n; 13a, 13b,..., 13m; 15a, 15b,..15o)를 포함하며, 상기 압연 스탠드들의 수(n_i)는 이하의 조건,
    

    

    
    에 의해서 구체화되며(specified),
    이때, T_VB,i [℃]는 주조 장치의 단부에서의(액체 상태의 팁 영역에서의) 또는 압연 트레인(Wi) 이전에 설치된 중간 가열 장치의 단부에서의 단면적으로 평균화된 예비 스트립 온도이고,
    T_aust [℃]는 스틸 품질-의존형 오스테나이트 형성 한계 온도(오스테나이트 최종 압연 온도)이며,
    h_Br [mm]는 응고시의(= 액체 팁) 슬라브/주조 두께이며,
    d_end,i [mm]는 i^th 번째 압연 트레인의 n_i 두께 감소 단계 이후의 스트립 두께이고,
    m_vor 은 후속 i^th 번째 압연 트레인의 제 1 스탠드 내로 도입될 때까지 슬라브 응고로부터 실시되는 모든 두께 감소 단계들의 수인 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    압연 트레인 내부에 설치되는 압연 스탠드들의 수(n)가 이하의 조건,
    

    

    
    에 의해서 배치되는 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    중간 가열 장치(12, 14)가 두개의 연속하는 압연 트레인들(W1 및 W2 또는 W2 및 W3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 중간 가열 장치가 유도 횡단 필드 가열을 위한 장치로서 구성되는 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    
14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조 설비가 여러 주조 두께에 맞춰 조정될 수 있는 연속 몰드(3) 또는 교체가능한 연속 몰드(3), 그리고 갭을 조정할 수 있는 빌렛 세그먼트를 가지는 하류 빌렛 가이드를 포함하며, 45 mm 미만인 주조 두께(h_Br)에 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에 n개의 압연 스탠드들을 구비하는 단지 하나의 압연 트레인(W)이 활성화되고, 60 mm 초과인 주조 두께(h_Br)에 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에 다수(n, m, o)의 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n; 13a, 13b,..., 13m; 15a, 15b,..., 15o)를 각각 구비하는 둘 이상의 압연 트레인이 활성화되는 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    
15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조 설비가 여러 주조 두께에 맞춰 조정될 수 있는 연속 몰드(3) 또는 교체가능한 연속 몰드(3), 그리고 갭을 조정할 수 있는 빌렛 세그먼트를 가지는 하류 빌렛 가이드를 포함하며, 50 mm 미만인 주조 두께(h_Br)에 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에 n개의 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n)를 구비하는 단지 하나의 압연 트레인(W)이 활성화되고, 50 mm 이상인 주조 두께(h_Br)에 맞춰진 빌렛 가이드 및 연속 몰드의 경우에 다수(n, m, o)의 압연 스탠드(8a, 8b,..., 8n; 13a, 13b,..., 13m; 15a, 15b,..., 15o)를 각각 구비하는 둘 이상의 압연 트레인이 활성화되는 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    
16. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특정 작업 롤 직경을 가지는 작업 롤들이 압연 트레인 내의 압연 스탠드들에 할당되며, 주조 설비 이후의 제 1 압연 트레인 내의 작업 롤의 작업 롤 직경이 650 mm 내지 980 mm의 직경 범위를 가지고, 그리고 주조 설비 이후의 제 2 압연 트레인 내의 작업 롤들의 작업 롤 직경이 550 mm 내지 870 mm의 직경 범위를 가지는 것을 특징으로 하는
    조합된 주조 및 압연 설비.
    

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