KR0152978B1

KR0152978B1 - 응용 알루미늄 코팅된 크롬 합금강

Info

Publication number: KR0152978B1
Application number: KR1019890012310A
Authority: KR
Inventors: 엘. 보스턴 스티븐; 에이. 클만 리차드; 엠. 킬반 파렐; 이. 리 대니; 알. 시아이 윌리암
Original assignee: 랜들 에프. 프리하임; 에이케이 매니지먼트 코포레이션
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1998-11-16
Also published as: DE68912243T2; FI894015A0; ES2048795T3; NO893424L; CN1040828A; EP0356783B1; AR245228A1; BR8904258A; JPH02104650A; IN171867B; CA1330506C; DE68912243D1; YU46769B; YU161889A; FI894015A; ZA896221B; US5023113A; FI90668B; ATE100153T1; EP0356783A2

Abstract

내용없음.

Description

용융 알루미늄 코팅된 크롬 합금강

제1도는 본 발명을 합체한 용융 알루미늄 코팅을 통해 철계 스트립이 처리되는 개략도.

제2도는 진입 선단부 및 코팅 포트를 나타낸, 제1도의 코팅 라인의 부분 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 강철 코일 11 : 스트립

12, 13, 13, 24, 32, 36, 38, 40 : 롤러 15, 16, 20, 22 : 노 섹션

26 : 선단부 26a : 출구 단부

27 : 유입구 28 : 코팅 포트

30 : 제트나이프 34 : 코일

42 : 알루미늄 코팅 금속

본 발명은 연속적인 용융 도금에 의해 금속 코팅되는 페라이트 크롬 합금 철계 스트립(ferritic chromium alloy ferrous base strip)과, 용융 알루미늄과의 스트립 표면의 습윤성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

용융 도금에 의해 알루미늄이 코팅된 강은 염에 대해 큰 내식성을 나타내고, 자동차 배기 시스템 및 연소 장치에 다양하게 적용된다. 최근 몇 년 동안, 배기 시스템에서는 내구성 및 미관에 대한 요구 조건이 증대되어 되었다. 이런 이유 때문에, 알루미늄 코팅된 저탄소강 또는 저합금강을 알루미늄 코팅된 크롬 합금강으로 대체함으로써 고온 내산화성 및 염에 대한 내식성을 증가시킬 필요가 있었다. 고온 산화 때문에, 알루미늄 코팅층의 적어도 일부는 사용되는 동안 열에 의해 철 모재 재로 확산되어 Fe-Al 합금층을 형성할 수 있다. 알루미늄 코팅층에 비코팅 영역이 존재할 경우, Fe-Al 합금이 모재 금속 상에 불연속적으로 형성된다면, 모재 금속의 천공을 야기하는 산화 반응이 가속될 수 있다. 보다 낮은 온도에서, 알루미늄 코팅층은 주변 대기 조건에 대한 보호 장벽으로서 작용하고 고농도의 염 환경에서 음극코팅으로서 작용한다. 또한, 미코팅 영역이 존재할 경우, 코팅 구조의 파괴를 야기하는 부식이 가속될 수 있다.

코팅 금속이 용이하게 습윤될 수 있는 오일, 오염물질 및 철산화물이 없는 깨끗한 표면을 제공하는 예비 처리를 행함으로써 용제없이 저탄소강 스트립을 용융 금속 코팅하는 것은 잘 알려져 있다. 저탄소강에 대해 예비 인라인 어닐링 처리(preliminary in-line anneal treatment)하는 한 방법이 터너(C. A. Turner, Jr.)에게 허여된 미합중국 특허 제3,320,085호에 기재되어 있다. 저탄소강 스트립에 용융 금속 코팅을 제조하기 위한 터너법(또는 셀라스(selas)법으로도 알려짐)은 스트립을 적어도 1316℃(2400℉)의 온도로 가열된 분위기를 갖는 직접 연소로(direct fired furnace)를 통과시키는 단계를 포함한다. 분위기는 연료 및 공기의 가스상 연소 생성물로부터 형성되며, 유리 산소(free oxygen)를 갖지 않는다. 연료-공기비는 강스트립을 깨끗하게 하는데 필요한 환원 특성을 제공하도록 조절된다. 연료-공기비는 약간 과량의 연료를 제공함으로써 유리 산소는 없지만, 일산화탄소 및 수소 형태의 가연성 물질이 과량 존재하도록 조절된다. 적어도 3% 과량의 가연성 물질을 함유하는 적어도 1316℃의 노 분위기를 유지하면 강은 최대 927℃까지 환원된다. 터너법에서는 이어서, 깨끗한 스트립을 코팅 포트로 통과시키기 전에 중성 또는 보호 분위기를 갖는 밀폐된 송출 덕트를 통과시킨다. 터너법에서는 용융 아연으로 코팅하기 위해 스트립을 538℃(1000℉)까지 가열한다. 터너법에서는 용융 알루미늄으로 코팅하기 위해서 스트립을 직접 연소로에서 677-704℃(1250-1300℉)의 온도 범위 내에서 가열하는데, 그 이유는 분위기가 이러한 온도에서 여전히 강을 환원시키기 때문이다.

최근의 직접 연소로들은 통상 방열관으로 가열되는 보조 노 섹션을 포함한다. 이러한 노 섹션은 상기 송출 덕트와 동일한 중성 또는 환원성 보호 분위기, 예를 들면 75%, 수소 25%를 함유한다.

플린첨(C. Flinchum)등에게 허여된 미합중국 특허 제3,925,579호에는 용융 알루미늄 코팅되는 저합금강을 인라인 예비처리하여 코팅 금속에 의한 습윤성을 증가시키는 방법이 기재되어 있다. 이 강은 최대 5중량%의 크롬, 최대 3중량%의 알루미늄, 최대 2중량%의 실리콘 및 최대 1중량%의 티타늄 중 1종 이상을 함유한다. 스트립은 철을 산화시켜 표면 산화물 층을 형성하는 분위기하에서 593℃(1100℉)이상의 온도로 가열되고, 철 산화물을 환원시키는 조건 하에서 추가 처리됨으로써, 표면층은 합금 원소들의 산화물들의 균일하게 분산되어 있는 순수한 철 매트릭스로 환원된다.

페라이트 크롬 합금강에서의 알루미늄 코팅의 비습윤성과 관련된 문제점도 잘 알려져 있다. 용융 알루미늄 코팅은 페라이트 크롬 합금강의 모재 금속에 대한 습윤성이 나쁘며, 통상적으로 알루미늄 코팅층에서 미코팅된 또는 노출된 부분을 갖는다. 불량한 부착성은 스트립을 절곡하는 동안 코팅이 박리되거나 균열이 생기는 것을 의미한다. 부착성 문제를 극복하기 위해서, 알루미늄 코팅강을 열처리하여 모재 금속에 코팅층을 고정시키는 방법이 제안되었다. 코팅된 크롬 합금강을 약간 되감아서 알루미늄 코팅을 접합시키는 방법도 제안되었다. 끝으로, 미코팅 부분에 대해 관심을 가졌던 자들은 연속 용융 코팅을 대체로 외면하였다. 오히려, 배치형(batch type) 용융 코팅법 또는 분무 코팅법이 사용되어 왔다. 예를 들면, 크롬 합금강 제품이 제조된 후에, 그 제품을 알루미늄 코팅조 내에서 장시간 동안 침지시켜 매우 두꺼운 코팅층을 형성하였다.

본 명세서에 참고되어 합체된 킬반(F. M. Kilbane)등에게 허여된 미합중국 특허 제4,675,214호에서는 용융 알루미늄 코팅으로 연속 코팅되는 페라이트 크롬 합금강 스트립의 습윤성을 향상시키기 위한 방안이 제시되었다. 킬반법은 페라이트 크롬 합금강을 세척하는 단계와, 세척된 강을 알루미늄 코팅조 내로 넣기 전에 실질적으로 질소가 없는 보호 수소 분위기를 통과시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 강이 직접 연소로에서 고온으로 가열됨으로써 세척되지 않는 한, 페라이트 크롬 합금강의 습윤성을 향상시킨다. 터너법에 의하면, 적어도 3%의 가연성 물질을 함유하고 1316℃(2400℉)로 가력된 분위기를 갖는 직접 연소로는 최대 927℃(1700℉)까지 강을 환원시킨다. 그럼에도 불구하고, 페라이트 크롬 합금강을 유리 산소가 없는 분위기를 갖는 직접 연소로에서 약 677℃(1250℉)이상의 온도로 가열하고, 이어서 이 강을 알루미늄으로 용융 코팅하기 직전에 실질적으로 순수한 보호 수소 분위기를 통과시켰을 때, 여전히 많은 미코팅 영역이 존재했다. 이론적으로 확실한 것은 아니지만, 유리 산소가 없는 직접 연소로 분위기는 물의 존재에 기인하는 상당한 산화 포텐셜을 가지며, 명백히 크롬 합금 철계 스트립 중에 함유된 크롬을 산화시키는 것이 분명하다고 여겨진다. 스트립 표면에 형성된 크롬 산화물은 코팅조에 넣기 전에 보호 수소 분위기에 의해 충분히 제거되지 않기 때문에, 스트립 표면의 완전한 습윤화를 방해한다.

본 발명은 연소로에서 연료와 공기를 연소시킴으로써 가열시킨 연속 용융 알루미늄 코팅되는 크롬 합금강 스트립에 관한 것으로서, 이때 가스상연소 생성물은 유리 산소를 포함하지 않는다. 스트립 표면은 오일, 오염 물질, 철산화물 등을 제거하기에는 충분하지만, 스트립 모재 금속 중의 크롬의 과도한 산화를 일으키는 온도보다는 낮은 온도로 가열된다. 필요에 따라서, 스트립은 또한 다른 노 부분에서 추가 가열되며, 알루미늄 코팅 금속의 융점 부근의 온도로 냉각된다. 이어서, 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과시키고 나서 알루미늄 코팅 금속의 용융조를 통과시킴으로써 스트립 상에 금속 코팅층을 침착시킨다.

본 발명의 주 목적은 코팅 금속의 습윤성이 향상된 용융 알루미늄 코팅되는 페라이트 크롬 합금강을 형성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 직접 연소로에서 세척된 크롬 합금강 스트립 상에 용융 알루미늄 코팅을 형성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 코팅 라인에서 인라인 어닐링된 딥 드로잉(deep drawing) 크롬 합금강 스트립 상에 용융 알루미늄 코팅을 형성하는 것이다.

본 발명의 한 가지 특징은 알루미늄 코팅의 습윤성이 향상되는 페라이트 크롬 합금강 스트립을 직접 연소로에서 스트립 중에 함유된 크롬의 과도한 산화를 일으키는 온도 이하로 알루미늄 코팅 라인에서 가열함으로써 스트립을 세척한다는 점이다.

본 발명의 다른 특징은 세척된 크롬 합금강 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 갖는 다른 노 부분에서 충분히 어닐링되는 상태로 추가 가열한다는 점이다.

본 발명의 또다른 특징은 알루미늄 코팅 라인의 직접 연소로에서, 딥 드로잉 페라이트 크롬 합금강 스트립을 충분히 어닐링시키는데 필요한 전체 열에너지의 80% 미만을 공급한다는 점이다.

본 발명의 또다른 특징은 세척된 합금강 스트립이 알루미늄 코팅 금속 중으로 통과될 때까지, 세척된 크롬 합금강 스트립을 적어도 약95용적%의 수소, 200ppm 미만의 산소를 함유하고, +4℃(40℉)미만의 노점을 갖는 보호 분위기 하에서 유지시킨다는 점이다.

본 발명의 또다른 특징은 가열된 크롬 합금강 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하고 -18℃(0℉)이하의 노점을 갖는 보호 분위기 하에서 충분히 어닐링 및 냉각시키고, 이 스트립을 적어도 97용적%의 수소를 함유하고 -29℃(-20℉)이하의 노점을 갖는 보호 분위기를 갖는 선단부를 통과시킨 다음, 스트립을 알루미늄 코팅 금속 중에 침지시킨다는 점이다.

본 발명의 이점은 직접 연소로에서 세척되고 알루미늄으로 연속 용융 코팅된 페라이트 크롬 합금강 스트립에 대하여 미코팅 영역시 제거되고 부착성이 개선되었다는 점이다.

이제. 제1도에 대해서 언급하면, 참조 번호 10은 스트립(11)을 갖는 강철 코일을 나타내며, 스트립(11)은 제1 노 섹션 또는 부분(15)의 상부로 들어가기 전에 강철 코일로부터 나와 롤러(12, 13, 14)둘레를 통과한다. 제1 노 섹션(15)은 연료와 공기의 연소에 의해 가열되는 직접 연소형이다. 연료와 공기의 비는 가스상 연소 생성물이 유리 산소를 함유하지 않고, 바람직하기로는 적어도 3용적%의 과량의 가연성 물질을 함유하도록 하는 비이다. 제1 노 섹션(15) 중의 분위기는 바람직하기로는 1316℃(2400℉)이상으로 가열되며, 스트립(11)은 스트립 표면 온도가 압연 오일 피막, 먼지, 철 산화물 등과 같은 표면 오염 물질을 제거하면서 크롬을 과도하게 산화시키지 않도록 하는 충분한 속도로 유지된다. 다음에 상세하게 설명되는 바와 같이 짧은 시간 동안을 제외하고는, 스트립은 제1 노 섹션(15)내에서 약 649℃(1200℉)이상, 바람직하기로는 약 621℃(1150℉) 이상의 온도로 가열해서는 안 된다.

참조번호 16으로 나타낸 제2 노 섹션은 방열관 형태일 수 있다. 스트립(11)의 온도는 적어도 알루미늄 코팅 금속의 융점, 즉 649℃(1200℉)의 온도로부터 지점(18)에서 최대 온도에 도달하는 약 955℃(1750℉)의 온도까지 더욱 가열된다. 양호하게는, 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기는 제2 노 섹션(16)에서 뿐만 아니라 이하 설명되는 노의 다음 섹션에서도 유지된다.

노의 섹션(20, 22)은 냉각 영역이다. 스트립(11)은 노의 섹션(22)으로부터 롤러(24)를 돌아내려와 선단부(26)를 거쳐 용융 알루미늄을 함유하는 코팅 포트(28)로 들어간다. 스트립은 코팅 포트에서 아주 짧은 시간, 즉 2-5초 동안 머무른다. 양면에서 코팅 금속층을 포함하는 스트립(11)은 코팅 포트(28)로부터 수직으로 인출된다. 코팅층은 굳어지고, 코팅된 스트립은 방향 전환 롤러(32)를 통과하여 저장 또는 추가 처리를 위해 코일(34)로서 권취된다. 상기한 바와 같이 노 섹션(20, 22) 및 선단부(26)는 보호 수소 분위기를 함유한다.

제2도에 대해서 언급하면, 선단부(26)는 알루미늄 코팅 금속(42)의 표면(44)아래에 잠긴 하단부 또는 출구 단부(26a)를 가짐으로써 대기로부터 보호된다. 포트롤러(36, 38) 및 안정화 롤러(40)는 회전하도록 적합하게 장착된다. 스트립(11)이 코팅 포트(28)로부터 인출됨에 따라 스트립(11)상에 잔류하는 코팅 금속(42)의 중량은 제트 나이프(30)와 같은 마무리(finishing)수단에 의해 조절된다. 스트립(11)은 코팅 포트(28)로 들어가기 전에 노 섹션(20, 22) 및 선단부(26)에서 알루미늄 코팅 금속의 융점 부근의 온도로 냉각된다. 이 온도는 알루미늄 합금 코팅 금속, 예를 들면 약 10중량%의 실리콘을 함유하는 타입 1인 경우에는 620℃(1150℉) 정도로 낮으며, 시판중인 순수한 알루미늄 코팅 금속(예, 타입2)인 경우에는 732℃(1350℉) 정도로 높아질 수 있다.

제2도에 나타낸 장치는 공기 마무리를 사용하는 양면 코팅에 대한 것이다. 당 업계의 숙련자들이 이해할 수 있는 바와 같이, 비산화성 분위기를 함유하는 밀봉된 수납부(enclosure)를 사용하는 마무리도 사용할 수 있다.

시판용 순도를 갖는 수소 가스를 선단부(26)에서 유입구(27)를 통해 노 섹션에 도입함으로써, 약 200ppm 미만의 산소를 함유하고 +4℃(40℉) 이하의 노점을 갖는 보호 수소 분위기를 얻는 것이 바람직할 수 있다. 수소 유량 및 노 용적과 같은 인자들에 따라, 노 섹션(16, 20, 22)에는 추가적인 수소 유입구가 요구될 수 있다.

본 명세서에 정의된 페라이트 크롬 합금강은 체심 입방 구조를 그 특징으로 하고, 약 0.5중량% 이상의 크롬을 함유하는 철계 자성 재료를 포함한다. 예를 들면, 본 발명은 최대 약 35중량%의 크롬을 함유하는 용융 알루미늄 코팅되는 페라이트 스테인레스강에 대해 특히 유용하며, 1.2mm이상의 두께를 갖는 큰 치수의 엔진 배기관을 포함하는 자동차 배기 장치와, 촉매 변환기의 촉매 지지체로서 사용되도록 알루미늄을 입힌 스트립을 냉간 축경시킨 0.25mm 미만의 두께를 갖는 박판(foil)과, 양면 전체에 예를 들면 185gm/㎡이하의 경량의 알루미늄 코팅을 필요로 하는 다기관, 머플러 부품, 촉매 변환기, 공진기 등과 같은 부품으로 딥 드로잉되는 충분히 어닐링된 스트립에 사용된다. 충분한 어닐링이란 스트립이 노 섹션(16)에서 적어도 약 830℃로 가열되어 인장 시험에서 측정했을 때 적어도 약 25%의 연신율을 갖게 되는 것을 의미한다. 타입 409 페라이트 스테일레스강이 본 발명의 출발 재료로서 특히 바람직하다. 이 강은 약 11중량%의 크롬, 약 0.5중량%의 실리콘을 함유하고 그 나머지가 주로 철로 구성되는 공칭 조성을 갖는다. 더욱 개괄적으로는, 약 10.0-14.5중량%의 크롬, 약 0.1-1.0중량%의 실리콘을 함유하고, 그 나머지가 주로 철로 구성되는 페라이트 강이 바람직하다.

이하의 것은 본 발명을 설명하는 비제한적인 예이다.

[실시예 1]

두께 1.02mm, 너비 122cm의 타입 409 스테인레스강을 제1도 및 제2도의 코팅 라인을 사용하여 699-704℃의 온도에서 순수한 용융 알루미늄 코팅(타입 2)으로 코팅하였다. 시판용 순도의 수소를 약 380㎥/hr의 유량으로 선단부(26)내로 유입시켜, 75용적%의 질소 및 25용적%의 수소로 된 분위기를 노 섹션(16)에서 유지시켰다. 선단부(26)에서의 순수한 보호 수소 분위기의 노점은 초기에 +9℃(48℉)이었다. 직접 연소로 부분인 제1 노 섹션(15)에서의 연료 대 공기비는 약 5용적%의 과량의 가연성 물질을 갖도록 조절하였다. 여러 가지 스트립 속도 및 온도에 대해서 다음과 같은 가시적인 관찰 결과가 얻어졌다.

위에서 증명된 바와 같이, 페라이트 크롬 합금강은 유리 산소가 없는 연소 생성물 분위기 하에서 적어도 649℃의 온도로 가열했을 때 산화된다. 선단부(26)에서의 수소 분위기의 노점은 철 및/또는 크롬 산화물의 적어도 일부가 수소 분위기에 의해 금속과 물로 환원된 결과로서 최대 약 +14℃(58℉)로 상승한다. 직접 연소로에서 적어도 704℃의 온도로 가열된 시료 A 및 B는 과도하게 산화되어, 알루미늄 코팅 금속에 의해 적당히 습윤되지 않았다. 직접 연소로에서 649℃로 가열했을 때 스트립의 산화량은 시료 C의 한 쪽 모서리를 따른 불량한 코팅 습윤에 의해 증명되는 바와 같이 한계치에 가깝게 과도하다. 노 섹션(16, 20, 22) 및 선단부(26) 전체에 걸쳐 매우 건조한, 예를 들면 -19℃(0℉)이하의 노점을 갖는 보호 수소 분위기를 사용하면, 시료 C상의 산화물이 충분히 제거되어, 보다 양호한 알루미늄 코팅 금속의 습윤이 얻어진다. 저탄소강에 대한 종래의 지식과는 반대로, 페라이트 크롬강은 유리 산소가 없고 과량의 가연성 물질을 함유하는 분위기 하에서 적어도 649℃로 가열된 때 쉽게 산화된다.

[실시예 2]

두께 1.64mm, 너비 94cm의 타입 409 스테인레스강 코일을, 순수한 보호 수소 분위기가 노 섹션(16) 및 내각 영역인 노 섹션(20, 22)에서도 유지된 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 조건 하에서 타입 2 알루미늄을 183gm/㎡으로(양면 전체를) 코팅하였다. 이 코일이 코팅 라인을 통과하기 전에, 선단부(26) 중의 수소 분위기의 노점은 -23℃(-9℉)이었다. 여러 가지 스트립 온도에 대해 다음과 같은 코팅 관찰 결과가 얻어졌다.

[실시예 3]

타입 409 스테인레스강 코일 3개를, 선단부(26)에서의 수소 분위기의 노점이 -46℃(-50℉)이고, 방열관 노 섹션℃(16℉)에서의 노점이 -20℃(-4℉)인 것을 제외하고는, 실시예 2에서와 같은 조건 하에서 타입 2 알루미늄을 137gm/㎡으로 (양면 전체를)코팅하였다. 여러 가지 스트립 온도에 대해 다음과 같은 코팅 관찰 결과가 얻어졌다.

실시예 1-3에서 명백히 증명된 바와 같이, 스트립을 직접 연소로에서 적어도 676℃의 온도로 가열하면, 스트립은 과도하게 산화된다. 노 섹션(16, 20, 22) 및 선단부(26) 전체에 걸쳐 매우 건조한 보호 수소 분위기를 사용하면 산화물이 충분히 제거되지 않아 양호한 코팅 금속 습윤성을 얻을 수 없다. 한편, 스트립을 직접 연소로에서 약 650℃ 이하로 가열하고, 방열관 노에서 약 830℃ 이상의 온도로 가열하면, 코팅의 박리나 균열없이 딥 드로잉할 수 있는, 충분히 어닐링된 스트립 상에 최소의 미코팅 면적을 갖는 점착성 알루미늄 코팅이 얻어진다.

[실시예 4]

두께 1.08mm, 너비 76cm의 타입 409 스테인레스강 코일을 또한 9중량%의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금(타입 1)을 119gm/㎡으로 (양면 전체를) 성공적으로 연속 용융 코팅시켰다. 작업 조건은 실시예 2에서와 동일하였다. 스트립을 노섹션(15)에서는 약 627℃로, 그리고 노 섹션(16)에서는 829℃로 가열하였다. 미코팅된 면적은 아주 적은 것으로 관찰되었다.

[실시예 5-10]

실시예 5-10은 2.01중량%의 크롬, 4.22중량%의 크롬 및 5.99중량%의 크롬을 함유하는 페라이트 저탄소 티타늄 안정화 강들의 두께 0.38mm, 너비 12.7cm의 스트립에 관한 것이다. 이들 시료를 제1도 및 제2도에 나타낸 것과 유사한 실험실용 코팅 라인에서 실시예 2와 유사한 조건 하에서 연속 용융 알루미늄(타입 2) 코팅시켰다. 코팅 중량은 측정하지 않았다.

직접 연소로에서 나온 스트립의 온도는 측정하지 않았지만, 데이타는 직접 연소 부분을 제외한 노의 전체 영역에서 100용적% 수소 분위기의 사용을 명백히 지지한다. 크롬함량이 선행 실시예(11중량%)에서 보다 실시예 5-10에서 더 낮기 때문에, 저크롬 합금강(2, 4, 6 중량%)에 있어서 직접 연소로의 스트립 출구 온도에 대한 의존성이 보다 작다는 것을 무리없이 예상할 수 있다. 바꿔 말하면, 크롬 함량이 적으면 산화 포텐셜도 적게 된다.

상기한 바와 같이, 연료와 공기의 가스상 연소 생성물로 이루어져 유리 산소를 함유하지 않는 직접 연소 분위기는 약 649℃(1200℉)에서 페라이트 크롬 합금강을 산화시킨다. 따라서, 직접 연소로인 제1 노 섹션(15)에서의 스트립 온도는, 특히 10중량% 이상의 크롬 함량을 갖는 페라이트 스테인레스강에 있어서 이 온도를 초과하지 않아야 한다. 바람직하기로는, 이 스트립 세척 온도는 약 621℃(1150℉)를 초과하지 않아야 한다. 그럼에도 불구하고, 경우에 따라서 스트립 너비 및/또는 치수 변화로 인해 스트립 온도는 649℃를 초과하게 된다. 단시간의 예외, 즉 약 649℃ 또는 이보다 약간 더 높은 온도에서의 10분 미만의 유지는 노 섹션(16), 냉각 영역인 노섹션(20, 22) 및 선단부(26) 전체에 걸쳐 보호 분위기 조건을 주의깊에 조절하면 허용될 수 있다. 노 섹션(16), 냉각 영역인 노 섹션(20, 22) 및 선단부(26)에서 적어도 약 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 유지시키면, 노 섹션(15)에서의 스트립(11)의 최소한의 산화도 제거할 수 있다. 이 점에 관해서, 본 발명자들은 보호 수소 분위기의 노점을 극도로 낮게 유지시킴으로써 철 및/또는 크롬 산화물이 보호 분위기 중의 수소에 의해 환원될 때 형성되는 물에 대해서 보상을 해 주는 것이 특히 유리하다는 것을 알았다. 바람직하기로는, 선단부(26) 중의 보호 분위기는 적어도 97용적%의 수소를 함유하고, 노점이 약 -29℃(-20℉)를 초과하지 않아야 한다. 양호하게는, 노 섹션(16) 및 냉각 영역인 노 섹션(20, 22)에서는 노점이 -18℃(0℉)로 유지되어야 한다.

미합중국 특허 제4,675,214호에 기재된 바와 같이, 알루미늄 코팅 금속의 반응성은 고온에서 증가한다. 따라서, 알루미늄 코팅을 693-716℃(1280-1320℉)로 유지시키는 것 역시 보호 분위기에 의해 제거되지 않은 임의의 잔류 표면 산화물을 제거하는데 도움이 된다. 그러나, 알루미늄 코팅 금속조 중에 잠겨 있는 동안 스트립 표면에서 산화물을 제거하는 것은 바람직하지 못한데, 그 이유는 환원된 산화물은 코팅조의 표면에 산화 알루미늄(찌끼)를 형성하기 때문이다. 또한, 산화 알루미늄 스트립이 코팅 포트에서 나올 때 알루미늄 코팅 금속이 강 스트립에 금속학적으로 결합되는 것을 방해하는 파편 형태로서 스트립에 부착됨으로써 미코팅 영역을 야기할 수 있다.

본 발명은 고성형성 제품용 딥 드로잉 스트립을 제조하도록, 충분한 어닐링을 위해 높은 스트립 온도, 예를 들면 830℃ 이상의 온도가 요구될 때 특히 중요하다. 저탄소강 스트립에 대한 고온 어닐링에서. 스트립에 대한 전체 투입열의 약 90%까지는 노의 직접 연소 부분에서 이루어진다. 하기 표는 저탄소강(선행기술) 및 페라이트 크롬 합금강(본 발명)에 대해 직접 연소로 부분에서 얻어진 전체 열량의 백분율을 나타낸 것이다.

위에서 증명된 바와 같이, 충분히 어닐링된 저탄소강에 대한 전체 열량의 거의 90%가 노의 직접 연소 부분에서 얻어지며, 반면에 충분히 어닐링된 용융 알루미늄 코팅되는 크롬 합금강에 대해서 과도한 산화를 방지해야 할 경우 노의 직접 연소 부분에서 전체 열량의 80% 미만을 얻을 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 충분히 어닐링된 스트립에 대해서는, 허용된 최대 직접 연소로 스트립 온도는 전체 투입열의 적어도 80%를 제공하는데 필요한 것보다 적어야 한다.

크롬 합금강 스트립이 직접 연소로에서 스트립을 과도하게 산화시키는 온도로 가열되지 않고, 코팅 금속조에 들어가기 전에 적어도 약95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과하게 되는 한, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 본 발명에 여러 가지 수정을 가할 수 있다. 예를 들면, 직접 연소로와 코팅 포트 송출 덕트 사이의 코팅 라인의 임의의 가열부 및 냉각부 전체에 걸쳐 수소 분위기를 사용할 수 있다. 코팅 금속 중량은 공기 또는 밀봉 수납부 중에서 마무리함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 한계는 첨부된 특허 청구의 범위로부터 결정되어야 한다.

Claims

강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서, (a)페라이트 크롬합금강 스트립을, 연료와 공기의 가스상 연소 생성물로 형성되고 유리 산소를 함유하지 않는 분위기에서, 스트립의 온도가 스트립 내의 크롬을 과도하게 산화시키기에는 불충분한 온도가 되도록 가열하는 단계와, (b)상기 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과시키는 단계와 (c)상기 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 용융조에 침지시켜 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 세척된 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서 (a)페라이트 크롬 합금강 스트립을 연료와 공기의 가스상 연소 생성물로 형성되고 유리 산소를 함유하지 않는 분위기에서 스트립의 온도가 스트립 내의 크롬을 과도하게 산화시키기에는 불충분한 온도가 되도록 가열하는 단계와, (b)상기 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 융점 이상의 온도로 추가 가열하는 단계와, (c)상기 스트립을 필요에 따라서 상기 융점 부근의 온도로 냉각시키는 단계와, (d)상기 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과시키는 단계와, (e) 상기 스트립을 상기 코팅 금속의 용융조에 침지시켜 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 세척된 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서, (a) 페라이트 크롬 합금강 스트립을 가스상 연료 생성물이 유리 산소를 함유하지 않게 되는 연료 및 공기의 직접 연소에 의해 약 650℃이하의 온도로 가열하는 단계와, (b) 상기 스트립을 적어도 약 830℃의 온도로 추가 가열하고, 이 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 융점 부근의 온도로 냉각시키는 단계와, (c) 상기 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과시키는 단계와, (d) 상기 스트립을 상기 코팅 금속의 용융조에 침지시켜 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 세척된 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 스트립을 연료와 공기의 직접 연소에 의해 약 621℃ 이하의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 스트립을 상기 분위기 하에서 845℃내지 955℃의 온도로 추가 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 스트립을 상기 분위기 하에서 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 분위기가 약200ppm 미만의 산소를 함유하고, 약 +4℃ 미만의 노점을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 코팅 금속은 순수한 알루미늄인 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 스트립이 적어도 10중량%의 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서, (a) 페라이트 크롬 합금강 스트립을 직접 연소형 노의 제1 부분에서 가열 하는 단계와, (b) 상기 스트립을 노의 제2부분에서 추가 가열하는 단계와, (c) 상기 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 융점 부근의 온도로 냉각시키는 단계와, (d) 상기 스트립을 적어도 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과시키는 단계와, (e) 상기 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 용융조에 침지시켜 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 제1 노 부분에서의 가열은 상기 제2 노 부분에서의 추가 가열 후의 상기 스트립의 전체 열량의 80% 미만을 제공하며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서, (a) 페라이트 크롬 합금강 스트립을 직접 연소형 노의 제1 부분에서 상기 스트립의 온도가 상기 스트립 내의 크롬을 과도하게 산화시키기에는 불충분한 온도가 되도록 가열하는 단계와, (b) 상기 스트립을 제2 노 부분에서 약 830℃ 이상의 온도로 추가 가열함으로써 충분히 어닐링시키는 단계와, (c) 상기 스트립을 적어도 약 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기에서 알루미늄 코팅 금속의 융점 부근의 온도로 냉각시키는 단계와, (d) 상기 스트립을 상기 코팅 금속의 용융조에 침지시켜 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 제1도 부분에서의 스트립 온도는 스트립의 상기 충분한 어닐링에 필요한 전체 열량의 80% 미만을 제공하는 온도이며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 노 부분에서의 스트립 온도가 약 650℃ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 제2 노 부분이 상기 분위기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 냉각된 스트립을 상기 용융조 중에 침지시킬 때까지 적어도 약 97용적%의 수소를 함유하는 상기 분위기에서 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 분위기가 200ppm 미만의 산소를 함유하고, 약 -18℃미만의 노점을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서, (a) 페라이트 크롬 합금강 스트립을 직접 연소형 노의 제1 부분에서 상기 스트립의 온도가 상기 스트립 내의 크롬을 과도하게 산화시키기에는 불충분한 온도가 되도록 가열하는 단계와, (b) 제2 노 부분에서 스트립을 약 830℃ 이상의 온도로 가열함으로써 스트립을 충분히 어닐링시키는 단계와, (c) 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 융점 부근의 온도로 냉각시키는 단계와 (d) 스트립을 적어도 약 95용적%의 수소를 함유하는 보호 분위기를 통과시키는 단계와, (e) 스트립을 알루미늄 코팅 금속의 용융조에 침지시켜 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 스트립을 상기 충분한 어닐링 단계 및 냉각 단계동안에 상기 분위기 하에 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 분위기가 200ppm 미만의 산소를 함유하고, 약 -18℃미만의 노점을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
강 스트립을 알루미늄으로 연속 용융 코팅시키는 방법에 있어서, (a) 페라이트 크롬 합금강 스트립을 직접 연소형 노의 제1 부분에서 약 650℃ 이하의 온도로 가열하는 단계와, (b) 상기 스트립을 적어도 약 95용적%의 수소를 함유하고 -18℃ 이하의 노점을 갖는 보호 분위기를 포함하는 제2 노 부분에서 적어도 약 830℃의 온도로 추가 가열하는 단계와, (d) 상기 스트립을 상기 분위기를 갖는 밀폐된 선단부를 거쳐 상기 코팅 금속의 용융조로 통과시킴으로써 스트립 상에 코팅층을 침착시키는 단계를 포함하며, 상기 선단부 내의 분위기는 적어도 약 97용적%의 수소를 함유하고 -29℃ 이하의 노점을 가지며, 상기 코팅층은 미코팅된 영역을 갖지 않고, 상기 스트립에 밀착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항의 방법에 의해 제조된 딥 드로잉 가능한(deep drawable) 알루미늄 코팅된 스트립.
제20항에 있어서, 적어도 10중량%의 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는 스트립.