KR100338252B1 - 풀림장입물의풀림열처리방법및적절한풀림로 - Google Patents

풀림장입물의풀림열처리방법및적절한풀림로 Download PDF

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Abstract

보호 가스 분위기에서, 풀림로(1)의 풀림실(2)내에서 풀림 열처리가 수행된다. 보호 가스 일부 정화 장치(3)는 풀림실에 연결된다. 보호 가스는 냉각될 수 있으며, 수증기 및 롤링 오일 잔류물로부터 형성되는 응축물은 분리되고 및/또는 바람직하지 않은 가스 성분은 흡수에 의해 제거된다. 보호 가스가 더 이상 롤링 오일 잔류물을 함유하지 않을 정도로 정화 공정이 수행되면, 보호 가스는 고온의 반응실(4)을 통과하며, 반응실내에서 산소가 제거됨으로써 이슬점을 낮아져서 풀림 장입물의 쉽게 산화되는 합금 성분이 산화로부터 보호된다.

Description

풀림 장입물의 풀림 열처리 방법 및 적절한 풀림로{PROCESS FOR ANNEALING ITEMS AND SUITABLE ANNEALING FURNACE}
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명에 따른 풀림로(爐)의 개략도.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
1. 풀림로 2. 풀림실
3. 보호 가스 일부 정화 장치 4. 고온의 반응실
5. 가열 장치 6. 열교환기
7. 냉각기 8. 응축물 분리기
9. 냉각 반응실 10. 진공 펌프
11. 가열 장치 12. 압축기
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 특허청구의 범위 제1항의 대전제에 따른 풀림 장입물을 풀림 열처리하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 풀림로에 관한 것이다.
처리되는 풀림 장입물의 표면 품질은, 다른 무엇보다도, 보호 가스의 순도에 따라 달라진다. 종래의 경우, 풀림 열처리중에 보호 가스가 불순물을 흡수할 때,그러한 가스는 연속적으로 제거되고 새로운 보호 가스로 대치되었다. 사용된 보호 가스는 폐기된다. 이것은 현저한 손실을 야기한다. 상기 손실을 줄이기 위해, 비교적 서서히 가스의 교환이 이루어짐에 따라, 강판의 표면 품질은 더욱 저하된다.
산업로의 보호 가스를 정화하기 위한 방법이 DE-B 1 959 713에 개시되어 있는 바, 자유 산소는 촉매의 도움으로 보호 가스 H2및 CO의 감소 성분과 반응한다. 형성되는 CO2및 H2O 성분은 하류의 공정 단계에서 보호 가스로부터 제거되어야만 하기 때문에, 공지된 방법은 복잡한 방법이다.
본 발명의 목적은 간단하고 적절한 가격으로 보호 가스로부터 산소를 제거하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따른 풀림 열처리 방법에 있어서, 고온의 반응영역에서 반응재에 의한 정화 처리가 행해지는 동안 산소는 고온의 보호 가스로부터 제거되고, 풀림 장입물의 특정 합금 요소보다 산소에 대해 높은 친화력을 갖는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 실리콘이 반응재로서 사용되고, 산소의 제거는 풀림 장입물의 코어 온도가 롤링 오일 잔류물의 증발이 완료되는 값에 이르렀을 때 수행되고, 롤링 오일 잔류물을 고온의 반응영역에서 떨어진 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법에 의해 달성된다.
보호되는 풀림 장입물의 합금 요소는 무엇보다도 크롬 및 망간이다. 금속상에서의 반응을 통해, 보호 가스의 이슬점은 풀림 장입물의 쉽게 산화되는 합금 요소의 산화가 일어나지 않을 정도로 감소된다.
산소가 제거되면, 풀림 장입물의 표면 품질이 현저히 향상됨을 발견하였다. 특히, 망간은 재료 표면에서의 잔류를 야기할 수 있는 바, 이는 페인팅 후에도 눈에 띄인다.
산소의 제거는, 풀림 장입물의 코어 온도가 롤링 오일 잔류물의 증발이 사실상 완료되는 값인 550 내지 650℃에 이르렀을 때 수행되는 것이 바람직하다. 현재의 지식에 따르면, 최적 온도는 약 580 내지 620℃ 이다. 고온의 반응영역 밖에 롤링 오일 잔류물을 두는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 그 안의 반응재가 오염되기 때문이다. 그러면, 반응재는 유효성을 상실하며, 폐기되어야 한다. 보호 가스가 롤링 오일 잔류물에서 자유로워지는 순간, 수증기의 잔류량도 또한 포함한다.
코어 온도는 코일형 풀림 장입물의 중앙에서 우세한 온도를 뜻한다. 그것은 풀림 장입물의 바닥 가장자리에서 측정된 온도로부터 계산되거나 결정되는 것이 바람직하다.
고온의 반응영역에는 분리형 가열장치가 제공될 수도 있다. 그러나, 가열된 보호 가스를 사용하여 고온 반응영역을 가열하는 것이 더욱 바람직하다.
보호 가스의 일부의 처리량은 풀림실의 자유 체적의 여러배로 설정 되는 것이 바람직하다. 특히 100 내지 300 ㎥/h 로 설정되는 것이 바람직한 바, 이는 보호 가스의 손실이 그와는 관련이 없기 때문이다. 몇몇 경우에 있어서, 정화된 보호 가스는, 특히 새로운 보호 공기가 불량한 품질에서만 이용가능할 경우에, 새로운 보호 가스보다 더욱 양호한 표면 결과를 생성한다는 사실이 확인되었다.
보호 가스는 냉각되는 것이 바람직하며, 그 때문에, 수증기와 롤링 오일 잔류물로부터 형성되는 응축물이 오염 입자와 함께 분리된다. 롤링 오일 잔류물로부터 생성되는 증발 및 균열 현상은 무엇보다도 가열상태에서 보호 가스를 현저히 오염시키게 된다. 고체 입자의 제거와 더불어 응축물이 분리됨으로써, 연장되는 시간동안 보호 가스 내부에 불순물을 남겨놓지 않고 풀림 장입물의 신속하고 집중적인 정화가 행해지게 된다. 보호 가스는 100℃ 이하로 냉가되는 것이 바람직하며, 특히 20℃ 이하로 냉각되는 것이 바람직하다. 전자의 경우에는 하류의 압축기가 보호되며, 후자의 경우에는 정화 공정을 더욱 촉진하고 가속화시킨다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 보호 가스는 냉각되고, 바람직하지 않는 가스 성분, 특히 수증기 및 메탄을 흡수함으로써 정화된다. 충전재, 예컨대 비석이 흡수용으로 사용된다. 보호 가스는 특히 풀림 공정의 종료단계에서, 특히 마지막 세 번째 단계에서 메탄을 축적한다. 따라서, 메탄과 관련된 흡수 공정은 특히 풀림 공정의 종료단계에서 효력을 발생하게 된다. 온도를 냉각하기 위하여, 위에 주어진 도면이 적용된다.
흡수재는 일반적으로 가열 및/또는 배출에 의해 수행되는 것이 바람직한 재생을 필요로 한다.
흡수 공정은 응축물 분리와는 별도로 수행되거나 응축물 분리와 함께 수행될 수도 있다. 후자의 경우, 응축물 분리 및 흡수 공정에 앞서 통상의 냉각 단계를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이에 의해, 그렇지 않으면 두 세트의 냉각장치가 필요하게 되는 장치의 양을 줄일 수 있다.
또한, 풀림 장입물을 냉각하기 위해, 사전 가열 없이 냉각된 보호 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 정화된 보호 가스의 일부는 풀림 공정의 종료단계에서 집적되어 풀림 장입물을 냉각하게 된다. 흡수 공정은 수중기 및 롤링 오일 잔류물을 전부 축적할 수 있다. 그 효율성은 -70℃에서 작업하는 응축물 분리기의 효율과 비교될 만 하다. 따라서, 응축물 분리기는 폐기될 수 있다. 그러나, 흡수재 재생비용은 매우 높다. 따라서, 응축물 분리기와 흡수재를 결합하는 것이 좋다. 후자는 풀림 공정의 마지막 단계에서, 그러나 수증기의 일부를 흡수하는 가열 공정의 시작단계에서 메탄을 제거하는 기능을 한다.
응축물 제거공정 및/또는 흡수 공정은 산소 제거와는 별도로 수행될 수도 있다. 그러나, 이들 세가지 공정 모두를 사용할 때, 풀림 공정을 억제하는 보호 가스내의 성분이 크게 감소된다. 요구되는 별도의 장치의 비용은 보호 가스의 절약 그리고 무엇보다도 풀림 장입물의 높은 표면 품질에 의해 보상되는 것 이상이다. 품질 요건에 따라, 정화 공정의 한 가지 또는 두가지 단계가 제거될 수 있다.
또한, 본 발명은 특허청구의 범위의 방법항중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 보호 가스 일부 정화 장치가 풀림실에 연결되어, 보호 가스 분위기에서 풀림실내에서 풀림 장입물, 특히 강판을 풀림 열처리 하기 위한 풀림로에 있어서, 반응재에 의해 보호 가스로부터 산소를 제거하는 고온의 반응실을 구비하며, 반응실은 보호될 풀림 장입물의 특정 합금 요소보다 산소에 대해 높은 친화력을 갖는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 풀림로를 제공한다.
이러한 장치를 사용하면, 풀림 장입물의 표면 품질이 더 이상 손상되지 않는정도로 보호 가스내의 산소가 감소될 수 있다.
보호 가스가 홀로 반응실을 아주 신속히 가열하기에는 충분치 않은 경우 상기 온도를 충분히 높이고 상기 온도로 상기 반응실의 온도를 유지할 수 있도록, 고온의 반응실에는 별도의 가열장치가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명은 보호 가스를 냉각하는 열교환기를 제공하고, 그 하류에는 바람직하지 않는 가스 성분, 특히 수증기 및 메탄을 흡수하기 위해 응축물 분리기 및/또는 냉각 반응실이 배치되는 것을 특징으로 한다.
풀림 공정을 교란하는 롤링 오일 잔류물로부터 생성된 증발 및 균열과 보호 가스내의 다른 가스는 풀림 장입물의 표면 품질이 더 이상 손상되지 않는 정도로 감소된다.
냉각 반응실에는, 재생 목적으로, 가열장치 및/또는 진공 펌프가 제공되는 것이 바람직하다.
냉각기는 열교환기의 하류에 배치되어 보호 가스의 온도를 더욱 더 떨어뜨려서 분리 공정을 촉진하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 논의된 구성에서 파생되는 본 발명의 특징은 본 발명의 요지로서 개시된 것이다.
이하, 첨부도면을 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
풀림로(1)는 보호 가스 분위기에서 동작하는 풀림실(2)을 구비하고 있으며, 상기 풀림실(2)은 보호 가스 일부 정화 장치(3)에 연결되어 있다. 상기 일부 정화 장치(3)는 보호될 풀림 장입물의 특정 합금 요소보다 산소와 더 높은 친화력을 갖는 재료, 예를 들어 크롬 및 망간을 함유하는 고온 반응실(4)을 포함하고 있다. 반응실(4) 안에 포함된 재료는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 실리콘 따위의 금속인 것이 바람직하다. 이들 재료는 보호 가스내에서 산소와 반응함으로써, 풀림 장입물의 쉽게 산화되는 성분의 산화가 공정에 방해를 끼치는 정도로 오랜동안 발생될 수 있는 정도로 이슬점을 떨어뜨린다. 반응실(4)은 고온의 보호 가스에 의해 가열된다. 또한, 별도의 가열 장치(5)가 제공되어 있다.
일부 정화 장치(3)는 가스-물 열교환기(6)를 포함하고 있으며, 그 하류에는 액체 N2로 동작하는 것이 바람직한 냉각기(7)가 설치되어 있다. 이들 두 장치는 함께 보호 가스를 20℃ 이하 까지 냉각시킨다. 그러면, 롤링 오일 잔류물 및 응축수로부터 만들어지는 증발 및 균열이 응축물 분리기(8), 예를 들어 사이클론 내에서 분리될 수 있다. 따라서, 이들 불순물은 풀림 장입물의 표면 품질을 더 이상 손상하지 않는다.
보호 가스 일부 정화 장치(3)의 일부는 수증기 또는 메탄 따위의 풀림 공정을 교란하는 가스를 흡수하는 흡수재, 특히 비석(zeolite)을 함유하는 냉각 반응실(9)을 구성한다. 상기 가스는 비석에 부착되며, 따라서 풀림 장입물의 표면 품질이 더욱 향상된다. 비석을 재생하기 위해, 반응실(9)은 대응하는 진공 펌프(10)를 통해 증발될 수 있다. 또한, 반응실(9)을 가열함으로써 재생을 달성할 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 가열 장치(11)가 제공된다.
압축기(12)는 정화된 보호 가스를 필요한 압력에서 풀림로(1)의 풀림실(2)로복귀시킨다.
도면에 도시한 바와 같이, 개별적으로는 상세히 설명되어 있지 않은 솔레노이드 밸브 시스템은 우세한 동작 조건에 따라 일부 정화 장치를 제어하기 위해 제공된다.
풀림 장입물을 가열하는 동안, 반응실(4)은 바이패스됨으로써, 롤링 오일 잔류물로부터의 증발 및 균열을 통해 오염이 일어나지 않으며, 수증기로부터 나온 산소는 반응재를 그다지 빨리 소모하게 하지는 않는다. 분리는 응축물 분리기(8)에서 발생한다. 이는 풀림 공정의 초기 단계에서 수행된다. 가열 공정의 시작 단계에서, 냉각 반응실(9)은 수증기 및 오일 증기로 또한 가압된다.
롤링 오일 잔류물 및 수증기가 제거되자마자, 고온의 반응실(4)은 보호 가스 위로 올 수 있다. 그러나, 이 경우, 그 동작은 코어 온도가 적어도 550℃인 것을 전제로 한 것이다. 이것이 이러한 경우가 아니거나, 보호 가스에 의해 공급되어 고온의 반응실(4)을 동작하기 위한 열이 충분하지 않은 경우, 열 결손은 별도의 가열장치(5)에 의해 만회될 수 있다.
보호 가스는 특히 풀림 공정의 마지막 세 번째 단계에서 메탄을 축적한다. 이것은 냉각 반응실(9)내에 흡수된다. 따라서, 풀림 공정의 앞선 중간 단계에서, 냉각 반응실(9)은 선택적으로 제외될 수도 있다. 이 시간은, 진공 펌프(10)에 의해 또는 가열 장치(11)에 의해 흡수재를 재생하는데 사용될 수 있다.
솔레노이드 밸브 시스템은, 풀림 장입물의 표면 품질에 대해 그다지 염격한 요구를 하지 않는 경우에, 개개의 정화 장치를 완전히 차단하는 기능을 또한 수행한다. 예를 들어, 냉각 반응실이 제거될 수 있다. 그러면, 보호 가스는 응축물 분리기(8)로부터 압축기(12)로 직접 흐른다. 동일한 방식으로, 고온의 반응실(4)의 스위칭 온이 현저한 장점을 가져온다고 하더라도, 단지 냉각 반응실(9) 또는 응축물 분리기(8)만이 스위칭 온될수 있다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 본 발명은 여러 가지로 변형이 가능하다. 예를 들어, 냉각기(7)가 제거될 수 있다. 그러나, 보호 가스의 온도는 20℃ 이하로는 떨어지지 않는다. 보호 가스 일부 정화 장치의 조립이 전혀 필요하지 않은 경우, 설비의 규모는 이들 사용되는 조립체의 크기로 축소될 수 있다. 어떠한 경우에도, 압축기, 응축물 분리기 및 열교환기는 반드시 필요하다.

Claims (17)

  1. 보호 가스 분위기에서 풀림로(1)의 풀림실(2)내에서 풀린 장입물을 풀림 열처리하는 방법으로서, 보호 가스의 일부가 풀림로의 풀림실(2) 밖으로 안내되고, 세척 처리를 받고, 풀림로로 다시 복귀되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법에 있어서, 고온의 반응영역(4)에서 반응재에 의한 정화 처리가 행해지는 동안 산소는 고온의 보호 가스로부터 제거되고, 풀림 장입물의 특정 합금 요소보다 산소에 대해 높은 친화력을 갖는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 실리콘이 반응재로서 사용되고, 산소의 제거는 풀림 장입물의 코어 온도가 롤링 오일 잔류물의 증발이 완료되는 값에 이르렀을 때 수행되고, 롤링 오일 잔류물을 고온의 반응영역에서 떨어진 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    산소의 제거는, 코어의 온도가 550 내지 650℃에 이르렀을 때 수행되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    코어 온도는 풀림 장입물의 바닥 가장자리에서 측정된 온도로부터 계산되거나 결정되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    고온의 반응영역(2)은 고온의 보호 가스에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    보호 가스의 일부의 처리량은 100 내지 300 ㎥/h로 설정되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    보호 가스가 냉각됨으로써, 수중기와 롤링 오일 잔류물로부터 형성되는 응축물이 오염 입자와 함께 분리되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    보호 가스는 냉각되고, 바람직하지 않은 가스 성분을 흡수하는 흡수재를 사용하여 정화되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    흡수재는 가열 또는 증발에 의해 재생되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    보호 가스는 100℃ 이하로 냉각되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    공동의 냉각 단계가 응축물 분리 및 흡수 공정에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    냉각된 보호 가스는 예열됨이 없이 풀림 장입물을 냉각하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 풀림로로서, 보호 가스 일부 정화 장치(3)가 풀림실(2)에 연결되고, 보호 가스 분위기에서 풀림실내에서 풀림 장입물을 풀림 열처리 하기 위한 풀림로에 있어서, 반응재에 의해 보호 가스로부터 산소를 제거하는 고온의 반응실(4)을 구비하며, 반응실은 보호될 풀림 장입물의 특정 합금 요소보다 산소에 대해 높은 친화력을 갖는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 풀림로.
  13. 제 12항에 있어서,
    고온의 반응실(4)에는 별도의 가열장치(5)가 제공되는 것을 특징으로 하는풀림로.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    보호 가스를 냉각하는 열교환기(6) 및 상기 열교환기 하류에서 바람직하지 않은 가스 성분을 흡수할 수 있도록 배열되는 응축물 분리기(8) 또는 냉각 반응실(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풀림로.
  15. 제 14항에 있어서,
    냉각 반응실(9)에는, 재생 목적으로, 가열장치(11) 또는 진공 펌프(10)가 제공되는 것을 특징으로 하는 풀림로.
  16. 제 14항에 있어서,
    열교환기(6)의 하류에는, 냉각기(7)가 배치되는 것을 특징으로 하는 풀림로.
  17. 제 6항에 있어서,
    보호 가스는 20℃ 이하로 냉각되는 것을 특징으로 하는 풀림 열처리 방법.
KR1019960702171A 1993-10-28 1994-10-12 풀림장입물의풀림열처리방법및적절한풀림로 KR100338252B1 (ko)

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