KR101380698B1

KR101380698B1 - 경량 구조강으로부터 고온 금속 스트립을 제조하는 방법 및장치

Info

Publication number: KR101380698B1
Application number: KR1020087018097A
Authority: KR
Inventors: 칼-하인츠 슈피처; 헬프리트 아이홀츠; 룬 슈미트-에르겐센; 마르쿠스 셰퍼쾌터
Original assignee: 잘쯔기터 플래시슈탈 게엠베하
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2014-04-02
Also published as: CN101346202B; EP1965938B1; US20090266503A1; ATE482780T1; WO2007071225A1; AU2006329116B2; CN101346202A; EP1965938A1; KR20080089433A; DE102005062854A1; AU2006329116A1; RU2397042C2; DE502006007992D1; RU2008130392A; ZA200805573B; UA87787C2

Abstract

본 발명의 목적은 고온 캐스트 스트립의 품질을 향상시키는 것이다. 상기 목적은, 고온 금속 스트립, 특히 경량 구조강의 고온 금속 스트립의 제조 방법으로서, 불활성 가스의 존재 하에 수평형 스트립 캐스팅 설비의 회전하는 캐스팅 벨트 상에 탕도를 통해 멜트를 장입하는 단계, 6∼20mm의 두께를 가진 예비-스트립을 형성하도록 응고시키는 단계, 및 완전히 응고된 후 상기 예비-스트립을 열간압연시키는 단계를 포함하고, 상기 예비-스트립을 형성하도록 응고되는 스트랜드와 상기 캐스팅 벨트 사이에서의 접촉(표면적, 시간) 및 열전달이 감소되는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 의해 달성된다.

고온 금속 스트립, 경량 구조강, 캐스팅 벨트, 예비-스트립, 요철부

Description

경량 구조강으로부터 고온 금속 스트립을 제조하는 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HOT METALLIC STRIP, IN PARTICULAR FROM LIGHTWEIGHT STRUCTURAL STEEL}

본 발명은 청구의 범위 제1항의 전제부에 따른, 고온 금속 스트립, 특히 경량 구조강의 고온 금속 스트립의 제조 방법, 및 제7항의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.

본 명세서에 내포된 형태의, 경량 구조강의 고온 금속 스트립을 제조하기 위한 장치는 공지되어 있다(steel research 74(2003), No. 11/12, 724-731쪽).

멜트는 공급 용기로부터 탕도(runner)를 통해 수평형 스트립 캐스팅 설비의 회전하는 캐스팅 벨트 상에 공지된 방법으로 공급된다. 공급된 멜트는 집중적인 냉각을 거치면서 응고되어 두께가 6∼20 mm 범위인 예비-스트립(pre-strip)을 형성한다. 완전히 응고된 후, 예비-스트립은 열간압연 공정을 거치게 된다.

응고되는 동안, 재료의 응력이 예비-스트립의 왜곡(warpage)을 일으켜 핫 스트립의 품질에 불리한 영향을 준다. 특히, 일부 강의 경우에 그의 스트랜드(strand)에는 급속한 냉각의 결과로서 바람직하지 않은 불규칙한 대면적 수축이 일어난다.

더욱이, 캐스팅 벨트와 응고되는 스트랜드 사이에는 과도한 마찰이 있을 수 있어서, 캐스팅 벨트와 압연 속도 사이에서 동기 속도(synchronous speed)에 과도한 변동이 초래됨으로써 최악의 경우에는 스트랜드가 파열될 수 있다.

이러한 동기 속도를 조절하는 문제는 인-라인 캐스팅 및 압연이 관련될 때에 항상 수반되는 문제이다.

본 발명의 목적은, 전술한 문제를 피하면서 고온 금속 스트립, 특히 경량 강의 고온 금속 스트립을 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 전제부를 토대로 하여, 이러한 목적은 청구의 범위 제1항의 특징부와의 조합으로 달성된다. 유리한 개선 사항 및 고온 스트립을 제조하는 장치는 다른 청구항의 대상이다.

본 발명의 교시에 따르면, 열전달과 아울러 예비-스트립으로 응고되는 스트랜드와 캐스팅 벨트 사이의 접촉(표면적, 시간)이 감소된다. 이를 달성하는 방식은 여러 가지가 있으며, 각각의 방법은 그 자체 단독으로도 효과적이고, 혹은 조합을 이루어도 효과적이다.

본 발명에 따른 방법은 기본적으로 다양한 금속 재료의 고온 스트립, 특히 경량 구조강을 위한 스트립의 제조에 적합하다.

본 발명의 일 실시예는 캐스팅 벨트와 응고되는 스트랜드 사이에 접촉 시간을 감소시키는 것이다. 이것은 전자기 시스템(electromagnetic system)을 이용하여 캐스팅 벨트를 국소적으로 진동시킴으로써 구현된다. 이를 위해서 캐스팅 벨트 하부에 스피커와 같은 기능을 하는 전자기 시스템을 설치한다. 적절한 조작을 위해서는 고체 스트랜드 외피(shell)가 이미 형성되어 있는 자리에 상기 시스템을 설치하는 것이 중요하다.

또 다른 실시예는 열전달을 감소시키는 것이다. 이것은 가스, 특히 불활성 가스와 환원 가스의 혼합 가스를 탕도와 캐스팅 벨트 사이에서 멜트의 장입 구역(charging zone)에 주입하는 단계를 포함한다. 환원 가스로는 수소가 바람직하다.

가스는 캐스팅 벨트의 폭 전체에 걸쳐 작용하는 것이 유리하다. 가스의 체적 유량(volume flow)은 미약하여 블랭킷 형성(blanketing)에 더 가깝다. 체적 유량이 과다하면, 스트랜드 아래쪽이 평탄하게 형성되기가 어렵다. 혼합 가스를 사용하면 스트랜드의 하면에 실질적으로 스케일(scale)이 배제된다. 블랭크 표면은 열 방사가 적다는 것을 의미하므로, 응고되는 밴드와 캐스팅 벨트 사이에서 열전달이 현저히 감소된다.

또 다른 실시예는 캐스팅 벨트의 구조화(structuring)를 수반하는 것으로, 이 또한 매우 효과적인 것으로 입증되었다. 길이 방향 요철부(embossment)가 캐스팅 방향으로 각인되어 있는 것이 유리하다. 대안으로서, 캐스팅 벨트를 가로질러 서로 간격을 두고 여러 개의 마디(nub)를 배열할 수 있다. 길이 방향 요철부를 적용하면 프로파일된 롤의 쌍을 통해 매끄러운 밴드를 잡아당김으로써 매우 간단히 제조할 수 있는 이점을 가진다.

캐스팅 벨트의 구조화가 어떠한 것이든 간에 응고되는 스트랜드와 캐스팅 벨트 사이에 열전달의 감소를 가져오는 것은 확실하다. 멜트에 의한 요철부의 재현은, 응고 과정에서의 수축의 결과로서, 캐스팅 외피의 국소적 박리 및 그에 동반되는 접촉면의 감소를 가져온다. 이것은 스트랜드와 캐스팅 벨트 사이의 열전달 및 마찰의 감소를 의미하며, 이것을 이용하여 캐스팅 및 압연의 인-라인 제조에 있어서 공정 신뢰성을 높일 수 있다.

인-라인 제조에서 캐스팅 속도는 압연 속도와 동기 상태인 것이 이상적이다. 그러나 실제로는, 편차가 과도하게 되는 경우가 종종 있으며, 과도할 경우에는 예비-스트립이 파열된다. 예를 들면, 동기 속도의 편차가 0.5 m/s보다 크면 문제가 있는 것으로 간주된다. 그러한 편차를 제어할 수 없으면, 루퍼(looper)라고도 지칭되는 버퍼(buffer)를 롤 스탠드(roll stand) 앞에 반드시 설치해야 한다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방법을 더 상세히 설명한다.

도 1(a)는 본 발명에 따른 캐스팅 벨트의 구조를 나타내는 정면도이다.

도 1(b)는 도 1(a)의 A-A 방향에서의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전자기 시스템의 배열에 대한 길이 방향 단면도이다.

도 3은 스트랜드의 아래쪽의 블랭킷 형성을 나타내는 길이 방향 단면도이다.

도 4는 도 3의 평면도이다.

도 1(a)는 본 발명에 따른 캐스팅 벨트(1)의 구조를 나타내는 정면도이다. 종속 편향 풀리(trailing deflection pulley)(2)는 수송 방향에서 보았을 때, 그 위에 설치된 캐스팅 벨트(1)와 아울러 화살표 방향(3)으로 진행되는 것을 알 수 있다. 상부측에는 함께 이동하는 측면 경계부(4, 4')가 도시되어 있다.

길이 방향으로 배열된 요철부(5)는 캐스팅 벨트(1) 내로 압연된다. 단면도인 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A 방향에서의 단면의 상세를 간략히 도시한다.

도 2는 수평형 스트립 캐스팅 설비의 장입 구역의 길이 방향 단면을 도시하는 도면으로서, 열전달을 감소시키는 실시예를 나타낸다. 상기 설비는 주된 구성 요소인 용융 용기(6), 및 탕도(8)가 부착되어 있는 입구(7)를 포함한다. 용융 용기(6)에 수용된 멜트(9)는 탕도(8)로 배출되어 회전하는 캐스팅 벨트(1) 상에 공급된다. 또한, 수평형 스트립 캐스팅 설비에는 2개의 편향 풀리(2, 11) 및 회전형 냉각형 캐스팅 벨트(1)로 구성되는 제1 냉각 구역과, 상기 제1 냉각 구역에 이어서 폐쇄된 롤러 테이블(미도시)로 구성되는 제2 냉각 구역이 배치되고, 상기 제2 냉각 구역에 이어서 제1 롤 스탠드(미도시)가 배치된다.

캐스팅 벨트(1)의 국소적 진동을 여기(excitation)시키기 위해, 캐스팅 벨트(1) 밑에 전자기 시스템(10)이 설치된다. 상기 시스템은 스피커의 원리에 따라 작동되어 캐스팅 벨트(1)를 진동시킨다. 이러한 진동은 응고되는 멜트가 캐스팅 벨트(1)와 접촉하는 시간을 단축시킨다. 진동의 여기는 멜트 배스(bath)가 아래쪽에 충분히 굳어진 캐스팅 외피를 형성했을 때에만 가능하다. 따라서 전자기 시스템(10)은 장입 구역으로부터 더 이격된 위치에 설치되어야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예가 도 3에 제시되어 있는데, 도 3은 도 2의 스트립 캐스팅 설비와 동일한 설비에 대한 단면도이므로, 동일한 부분에 대해서 동일한 참조부호를 사용한다.

도 3의 실시예는 캐스팅 벨트(1) 상에 멜트(9)가 장입되기 전에 혼합 가스로 블랭킷을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서, 중공체(hollow body)(12)가 탕도(8) 밑에, 선행 편향 풀리(leading deflection pulley)(11) 상부에 설치된다. 중공체(12)는 가스 공급 라인(14)과 연결되는 폭 넓은 슬릿(slit)을 가진다. 캐스팅 벨트(1)의 폭을 가로질러 밀봉과 동시에 양호한 분배를 위해 중공체(12) 전방에 브러시(13)가 설치된다. 중공체(12)의 배출 구역 아래쪽에는 실(seal)이 설치되고, 상기 실(seal)은 중공체(12)와 연결되며 상기 캐스팅 벨트(1) 상에 놓인다.

중공체(12)는 가스의 공급을 위해 공급 도관(14)(도 4)에 연결되어 있다. 가스 공급이 시작된 후, 혼합 가스는 중공체(12)에서 배출되어 캐스팅 벨트(1)와 아래쪽의 탕도(8) 사이의 갭을 따라 흘러서 장입 구역으로 직행한다. 그 결과 초기에 응고되는 캐스팅 외피에 스케일이 형성되는 것이 방지된다. 캐스팅 외피는 실질적으로 블랭크 상태로 유지된다.

도면의 참조부호의 목록

번호	설명
1	캐스팅 벨트
2	종속 편향 풀리
3	회전 방향
4, 4'	측면 경계부
5	길이 방향 요철부
6	용융 용기
7	입구
8	탕도
9	멜트
10	전자기 시스템
11	선행 편향 풀리
12	중공체
13	브러시
14	공급 도관

Claims

경량 구조강의 고온 금속 스트립의 제조 방법으로서,

불활성 가스의 존재 하에 수평형 스트립 캐스팅 설비의 회전형 냉각형 캐스팅 벨트 상에 탕도(runner)를 통해 멜트(melt)를 장입하는 단계,

6∼20mm의 두께를 가진 예비-스트립(pre-strip)을 형성하도록 응고시키는 단계, 및

완전히 응고된 후 상기 예비-스트립을 열간압연시키는 단계

를 포함하고,

상기 멜트의 장입 영역으로부터 떨어져 고체 스트랜드 외피(solid strand shell)가 이미 형성된 위치에서, 상기 캐스팅 벨트를 국소적으로 진동시킴으로써, 상기 예비-스트립을 형성하도록 응고되는 스트랜드와 상기 캐스팅 벨트 사이에서의 접촉 표면적 및 접촉 시간 중 적어도 하나, 및 열전달이 감소하도록 하고, 또한,

상기 멜트를 장입하기 전에 상기 탕도와 상기 캐스팅 벨트 사이에 캐리어로서의 불활성 가스와 환원 가스인 수소의 혼합 가스를 공급하여 상기 응고되는 스트랜드와 상기 캐스팅 벨트 사이에서의 열전달이 감소하도록 하는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 캐스팅 벨트를 전자기 방식으로(electromagnetically) 여기시키는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 방법.
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제1항 또는 제2항의 방법에 따라 제조된 경량 구조강의 고온 금속 스트립을 제조하는 장치로서,

상기 멜트를 수용하고 수평형 탕도를 가진 공급 용기,

2개의 편향 풀리(deflection pulley) 및 회전형 냉각형 캐스팅 벨트로 구성되는 제1 냉각 구역,

상기 제1 냉각 구역에 이어서 폐쇄된 롤러 테이블로 구성되는 제2 냉각 구역, 및

상기 제2 냉각 구역에 이어서 제1 롤 스탠드

를 포함하고,

상기 캐스팅 벨트(1)는 스트랜드와 캐스팅 벨트 사이에서의 접촉 표면적 및 접촉 시간 중 적어도 하나, 및 열전달을 감소시키는 소정의 구조물(structure)을 구비하고,

상기 고온 금속 스트립을 제조하는 장치는,

상기 멜트의 장입 영역으로부터 떨어져 고체 스트랜드 외피(solid strand shell)가 이미 형성된 위치에서 상기 캐스팅 벨트(1) 아래쪽에 진동을 여기시켜 상기 예비-스트립을 형성하도록 응고되는 스트랜드와 상기 캐스팅 벨트 사이에서의 접촉 표면적 및 접촉 시간 중 적어도 하나, 및 열전달을 감소시키기 위한 장치(apparatus)(10); 및

상기 멜트를 장입하기 전에 상기 탕도와 상기 캐스팅 벨트 사이에 캐리어로서의 불활성 가스와 환원 가스인 수소의 혼합 가스를 공급하여 상기 응고되는 스트랜드와 상기 캐스팅 벨트 사이에서의 열전달을 감소시키기 위한 가스공급 기구

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제6항에 있어서,

상기 구조물이 길이 방향으로 연장되는 요철부(embossments)(5)를 가지는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제6항에 있어서,

상기 구조물이 상기 캐스팅 벨트의 표면을 가로질러 분포된 너브(nubs)를 가지는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제8항에 있어서,

상기 장치(10)가 전자기 장치인 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제9항에 있어서,

상기 전자기 장치가 이미 응고된 캐스팅 외피(shell)의 영역 내의 부위에 설치되는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제6항에 있어서,

상기 가스공급 기구는 상기 스트립 캐스팅 설비의 선행 편향 풀리(11)의 영역에 상기 캐스팅 벨트(1)를 횡단하여 중공체(hollow body)(12)를 포함하고, 상기 중공체는 가스 공급 라인(14)과 연결되는 폭 넓은 슬릿(slit)을 가지는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제11항에 있어서,

상기 중공체(12)가 상기 캐스팅 벨트(1)의 폭 전체를 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제12항에 있어서,

상기 중공체(12)의 배출 구역 아래쪽에 실(seal)이 설치되고, 상기 실은 상기 중공체(12)와 연결되며 상기 캐스팅 벨트(1) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
제13항에 있어서,

상기 실이 브러시(13)인 것을 특징으로 하는 고온 금속 스트립의 제조 장치.
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