KR100678353B1 - 열간압연강 스트립을 용융아연도금하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
열간압연강 스트립을 용융아연도금하기 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 열간압연강 스트립을 용융아연도금하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기의 방법 및 장치의 경우 제 1 처리단계에 있어서 용융아연도금될 스트립(50)은 산세척스테이션(10) 내로 공급되며, 상기 산세척스테이션 내에서는 스트립 표면으로부터 스케일 층 뿐 아니라 반응 생성물이 제거된다. 추가의 처리단계에서는 상기 스트립이 세정스테이션(20) 내로 공급되며, 상기 세정스테이션 내에서는 스트립 표면으로부터 잔류 산세척액 및 산세척 생성물이 제거된다. 이어서 상기 스트립(50)이 건조스테이션(30) 내로 공급되어 건조된다. 이때, 상기 건조스테이션으로부터 상기 스트립(50)은 추가의 처리단계에서 가열된 노(40) 내로 공급되어, 상기 노 내에서는 보호 가스 대기 상태에서 아연도금 온도까지 조정된다. 최종의 처리단계에서는 상기 스트립은 아연도금 욕조를 통과하면서, 스트립의 표면은 용융아연도금층으로 도금된다. 상기 단계로 이루어진 방법은 상기 노(40) 내 스트립(50)의 온도가 용융아연조 내 침지 온도 이상 올라가지 않는 즉, 최대 50°K를 초과하지 않도록 조정되도록 개선된다는 장점을 가진다.
열간압연, 용융아연도금, 스트립, 스케일층, 산세척, 보호가스, 노, 건조기
Description
본 발명은 열간압연강 스트립을 용융아연도금하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기의 방법 및 장치의 경우 제 1 처리단계에 있어서 스트립은 산세척스테이션 내로 공급되며, 상기 산세척스테이션 내에서는 스트립 표면으로부터 스케일 층 뿐만 아니라 반응 생성물이 제거된다. 그 다음의 처리단계에서는 상기 스트립이 세정스테이션 내로 공급되며, 상기 세정스테이션 내에서는 스트립 표면으로부터 잔류 산세척액 및 산세척 생성물이 제거되고, 이어서 건조스테이션 내로 공급되어 건조된다. 이때, 상기 건조스테이션으로부터 스트립은 다음의 처리단계에서 노 내로 공급되어, 상기 노 내에서는 보호 가스 대기 상태에서 아연도금 온도까지 조정되며, 최종의 처리단계에서는 아연도금 욕조를 통과하면서, 스트립의 표면은 용융아연도금층으로 도금된다.
용융도금, 특히 열간압연 스트립으로 불리는 열간압연 강 스트립의 용융아연도금은 통상적인 냉간압연 스트립 용융도금에 비해 경제성 면에서 더욱 중요해지고 있다. 열간압연 스트립에 있어서 박판 슬래브 기술이 발전됨으로써 주조열(cast heat)로부터 1.2mm 이하의 두께 범위로 열간압연 스트립을 제조하는 것이 기술적으로 가능해졌다. 또한 이로 인해서 고객의 요구에 따라 냉각압연 스트립을 비교적 저렴한 비용의 열간압연 스트립으로 대체할 수 있게 되었다.
용융도금, 특히 강 스트립의 용융 아연도금의 경우 다양한 방법 및 장치들이 이미 공지되어 있다. 이것들은 주로 냉간압연된 스트립이 사용되는 장치타입이다.
상기의 장치에는 실질적인 도금과정 전에 어닐링로에서의 과정이 선행하며, 이러한 어닐링로 내에서는 원하는 기계적 특성을 획득하기 위하여 고온의 상태에서 구조적 변형이 이루어진다. 이때 아연 혹은 아연합금으로 이루어진 용탕과 최대 스트립 온도 사이에 존재하는 온도 차이는 400℃에까지 이를 수도 있다. 그러나 이러한 과열상태의 스트립으로는 용융도금이 실행될 수 없으므로 상기 스트립을 코팅 전에 용탕 온도에 가까운 온도까지 스트립을 냉각시켜야 한다.
그와 반대로 열간압연 스트립 또는 예열된 냉간압연 스트립은 기계적 특성에 영향을 주기 위한 어닐링 처리를 필요로 하지 않으며, 오히려 스트립 온도는, 용탕의 합금 성분과 강 스트립 표면의 바람직한 반응을 얻기 위해 단지 용탕의 온도에 따라 조절된다. 그에 반해, 고온 어닐링은 종종 스트립의 기계적 특성에 대해 부정적 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 열간압연 스트립 용융정련처리 내지 열간압연 스트립 용융아연도금을 위한 다양한 방법에 관련된다.
특히 열간압연 스트립 용융아연도금시 목표로 하는 온도 수준은 지금까지 사용하던 용융도금용 장치에 있어서 용융아연도금조가 필요로 하는 온도인 450℃보다 더욱 높다. 이에 대한 이유는 강 스트립 표면으로부터 모든 산화 생성물 및 이 생성물의 선행 단계를 제거해야 하기 때문이다. 산화 생성물은 산세척 단계로부터 세정 및 건조 단계를 경유하여 노 입구까지 이어지는 전이 영역 내에서, 대기 산소의 영향에 의해 불가피하게 발생하게 된다. 노 내로 진입하는 산화 생성물 및 스트립에 의해 혼입되는 대기 산소의 양과 그 형성은 필요한 환원 퍼텐셜, 온도 수준 및 유지시간에 의해 특징 지어지는 처리 절차의 필수 처리 파라미터를 결정한다. 사용되는 온도 수준은 종종 매우 높아서, 스트립은 용융아연조 내로 유입되기 전에 추가로 냉각되어야 한다.
또 다른 처리 방식은 용융아연조 내 온도수준을 460℃이상의 값까지 상당히 상승시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법의 경우 특히 단점으로서는 아연을 함유하는 슬래그량이 증가한다는 것이다. 이러한 점은 용융아연조에 대한 재료 및 운전비용을 상승시키고, 다른 한편으로는 스트립의 나빠진 질을 야기한다.
상술한 종래의 기술로부터 출발하여, 본 발명의 목적은 앞서 언급한 단점들과 취약점들을 극복하며 경제적인 재료 및 운전비용으로 표면품질이 우수하면서도 결함이 없는 용융아연도금된 강 스트립을 공급하는 방법 및 열간압연 스트립 아연도금 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 전제부 내에 언급한 유형의 방법에 있어서 노 내의 스트립 온도가 용융아연조 내 침지 온도 침지온도를 최대 50 °K 이상 초과하지 않도록 조정되는 것이 제안된다.
바람직하게는, 노 내 H2 농도가 최대 20%로, 바람직하게는 5% 보다 작도록 조정된다. 본 발명의 목적에 적합하게는, 세정스테이션에서의 최종 세정단계로부터 건조스테이션을 경유하여 템퍼링로의 유입구까지의 처리단계들을 주변의 대기 산소에 대해 밀폐방식으로 차폐된 상태에서 수행하는 것이 유리하다.
따라서, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 대응 장치에서는, 세정스테이션에서의 최종 세정 단계의 배출구가 건조기의 유입구에 연결되고, 건조기의 배출구가 노의 유입구에 각각 이송관에 의해 연결되어 있으며, 주변 대기에 대해서는 밀폐식으로 밀봉되어 있다.
열간압연 스트립의 아연도금 방법 및 장치의 추가적인 유용한 개량예들은 종속항들의 특징에 상응하게 제공된다.
본 발명에 따른 방법 및 장치의 장점은, 스트립을 산세척스테이션과 세정스테이션을 통과시켜 얻어진 스트립의 최적의 표면 상태가, 후속하는 건조단계에서 뿐만 아니라 노 영역 내 및 이 노로부터 아연도금욕조 내까지의 전이단계에서도 보존될 수 있다는 점이다.
이러한 점은 하기의 사항들, 즉
- 상술한 노 내 스트립 온도의 조정;
- 대기 산소의 차폐 하에서, 적어도 세정스테이션의 최종 세정단계를 건조 단계를 경유하여 노 유입구와 직접 연결;
- 세정단계에서 스트립 상에 물흡수성 매체, 바람직하게는 NH3 또는 NH3의 용액의 공급; 여기에서 후속하는 건조단계에서 신속하면서도 잔여물을 남지 않는, 다시 말해 산소 혹은 액체 세정 매체를 투입하지 않는, 스트립으로부터 물흡수성 매체의 제거;
- 환원효과를 가지는 대기환경, 예컨대 N2/H2-기체혼합물로써 건조 단계를 대체적으로 수행하는 것에 의해 달성된다.
상술한 조치들에 의해, 산세척 후 최적의 스트립 상태가 노 내에까지 보존되며, 용융아연도금조에 스트립을 침지 시에 스트립 온도의 최적의 조정이 얻어된다. 산소의 진입 및 그에 수반하는 표면 반응, 특히 산화는 방지된다. 이것은 용탕온도 범위의 온도에서 노를 운전하는 것을 가능하게 한다. 스트립의 과열 및 노 내에서의 유지 시간의 지연은 발생하지 않는다. 스트립 냉각기는 불필요하게 된다. 전체적으로 본 발명에 따른 처리방법 및 그에 상응하는 장치는 노 요소를 실질적으로 콤팩트하게 구성하는 것 및 낮은 설비비용 및 운전비용을 가능하게 한다. 동시에 보호 가스 내 H2 함유량을 낮은 상태로 노 운전을 하는 것이 가능하다. 전술한 종래의 방법, 즉 용융아연도금조의 온도가 상승된 방법의 단점들은 바람직한 방식으로 회피된다.
이것은 본 발명에 따르면 스트립이 용융아연조 내 침지 온도보다 최대 50 °K 높은 온도로 조정되기 때문이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참조하여 이하의 실시예에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 종래의 용융아연도금 장치를 도시한 배치도이며;
도 2는 본 발명에 따른 용융아연도금 장치를 도시한 배치도이다.
도 1 내에 도시된 통상적인 용융아연도금 장치의 배치도에 따라 제 1 처리단계에 있어서 스트립(50)은 3개의 산세척 단계(11~13)를 가지는 산세척스테이션(10) 내로 공급되며, 상기 산세척스테이션 내에서 스케일 층과 반응생성물이 스트립 표면으로부터 제거된다. 산세척은 보통 상기 산세척스테이션(10) 내에서 혹은 산세척 단계들(11, 12, 13)에서 염산(HCL)을 사용하는 것에 의해 수행된다.
다음의 처리단계에서 스트립(50)은 세정단계들(21 ~ 23)을 가지는 세정스테이션(20) 내로 공급되며, 상기 세정스테이션 내에서 스트립 표면으로부터 잔류 산세척액 및 산세척 생성물이 제거된다. 이어서 스트립은 건조스테이션(30) 내로 공급되어 건조된다. 상기 건조스테이션으로부터 스트립(50)은 다른 노(40) 내에서의 처리단계로 공급되는데, 이 단계는 하나의 예열단계(41) 및 통합된 템퍼링 단계(42)를 포함하며, 스트립은 상기 노 내에서 바람직하게는 보호가스 대기 하에서 아연도금 온도까지 가열되어, 최종의 처리단계에서 아연도금욕조를 통과하게 된다. 이때 스트립(50)의 표면은 용융아연도금층으로 도금된다.
도 1에 따른 통상적인 아연도금 장치와는 달리 도 2에 따른 용융 아연도금 장치의 배치도에 의하면 세정스테이션(20)의 최종 세정단계(23)에서부터 건조스테이션(30)을 걸쳐 템퍼링로(40)의 유입구까지 이르는 처리단계들이 주변의 대기 산소에 대해 밀폐방식으로 차폐된 상태에서 이루어지게 된다.
세정스테이션(20)을 세정 단계(23) 만큼 확장하거나, 세정 단계(23)를 선행하는 세정단계들(21, 22)로부터 분할벽(24)을 수단으로 하여 차단함으로써 발수성(撥水性:water-repellent) 또는 물흡수성 매체(25)가 세정단계(23) 내로 유입된다. 상기 매체로서는 예컨대 NH3, 혹은 NH3의 용액이 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 세정스테이션(20) 내에서의 스트립(50)의 세정은, 제 1 단계(21, 22)에서는 탈이온수에 의하여, 그리고 제 3 단계(23)에서는 건조 매체로서 HN3를 첨가하는 것에 의하여 실행된다.
건조스테이션(30) 내에서의 스트립(50)의 건조는 공기 공급 없이 이루어진다. 본 발명에 따르면, 건조는 열복사를 수단으로 하여 질소, 수소 및 암모니아 가스(N2/NH3) 내지 H2의 혼합물을 첨가하는 것에 의해 수행된다.
건조스테이션(30)은 양 측면에 인접한 스테이션들(20, 40)에 연결되는 이송관(70, 80)을 이용하여 대기 산소의 유입에 대해 밀폐방식으로 폐쇄되어 있으며, 동시에 세정스테이션(20)의 최종 세정단계(23)의 배출구는 건조스테이션(30)의 유입구에, 이 건조스테이션의 배출구는 템퍼링로(40)의 유입구에 이송관(70, 80)을 수단으로 하여 연결되어 있어, 주변 공기에 대하여 밀폐방식으로 밀봉되어 있다.
본 발명에 따르면, 산세척 후 최적의 스트립 상태가 템퍼링로까지 유지되는데, 이는 대기 산소의 흡입이 차단되기 때문이다. 그 결과, 도 2의 템퍼링로(40)에 관한 도면에서 알 수 있듯이, 노의 구조가 단순해지고, 낮은 필요 가열 전력량 및 냉각구간의 생략 때문에 낮은 설비비용 및 운전비용으로 구현될 수 있다. 더욱이 노 운전은 보호가스 내에 H2 함유량이 비교적 낮은 상태에서도 가능하게 된다.
Claims (8)
- 열간압연된 강 스트립을 용융아연도금하기 위한 방법으로서,- 제 1 처리단계에서 스트립(50)이 산세척스테이션(10-13) 내로 공급되어, 여기에서 스케일층 및 반응 생성물이 상기 스트립 표면으로부터 제거되고;- 그 다음의 처리단계에서 스트립(50)이 세정스테이션(21-23) 내로 공급되며, 여기에서 잔류 산세척액 및 산세척 생성물이 스트립 표면으로부터 제거되며; 그 후- 상기 스트립은 건조스테이션 내로 공급되어 건조되며;- 그 다음의 처리단계에서 상기 스트립은 상기 건조스테이션으로부터 노(40) 내로 공급되어, 보호가스 대기 상태 하에서 아연도금온도까지 조정되고;- 최종 처리단계에서 상기 스트립은 아연도금 욕조를 통과하도록 안내되어 스트립(50)의 표면은 용융아연도금층으로 도금되고, 상기 노(40) 내의 스트립 온도는 용융아연조 침지 온도를 50 °K 이상 초과하지 않도록 조정되는 용융아연도금 방법에 있어서,세정스테이션(20)의 최종 세정단계(23)로부터 건조스테이션(30)을 경유하여 노(40)의 유입구(43)까지 이르는 처리단계들이 주변의 대기 산소에 대해 밀폐방식으로 차폐된 상태에서 실행되는 것을 특징으로 하는 용융아연도금방법.
- 제 1 항에 있어서, 세정스테이션(20)의 최종 세정단계(23)에서 스트립(50)을 적시는 발수성 또는 물흡수성 매체(25)가 공급되는 것을 특징으로 하는 용융아연도금방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 최종 세정단계(23)에 공급된 매체(25)가 NH3 또는 NH3 함유 용액인 것을 특징으로 하는 용융아연도금방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 건조스테이션(30) 내 스트립(50)의 건조는, 외부로부터 공기가 공급되지 않은 상태에서 질소, 수소 및 암모니아 가스의 혼합물((N2/NH3) + H2)또는 상기 가스들 중 2가지 가스의 혼합물을 첨가한 상태에서 열복사를 수단으로 하여 실행되는 것을 특징으로 하는 용융아연도금방법.
- 하나의 산세척스테이션(10), 하나의 세정스테이션(20), 하나의 건조기(30), 하나의 노(40) 그리고 후속하여 배치된 하나의 용융아연도금조(60)를 포함하는 열간압연 스트립 아연도금 장치에 있어서,세정스테이션(20)의 최종 세정단계(23)는 건조기(30)의 유입구에, 그리고 이 건조기의 배출구는 노(40)의 유입구(43)에 이송관들(70, 80)에 의해 연결되어, 주변의 공기에 대하여 밀폐방식으로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 용융아연도금장치.
- 제 5 항에 있어서, 세정스테이션(20)은 세정단계들(21-23)을 포함하고 있고 노(40)는 예열단계(41)와 템퍼링 단계(42)를 포함하고 있으며, 상기 세정단계들(21-23)은 분할벽(24)에 의해 서로에 대해 분할되어 있고, 상기 예열단계(41)와 템퍼링 단계(42)도 분할벽에 의해 서로에 대해 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 용융아연도금장치.
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