KR101172633B1

KR101172633B1 - 티타늄 판재의 소둔방법

Info

Publication number: KR101172633B1
Application number: KR1020100121497A
Authority: KR
Inventors: 정재원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-08-08
Also published as: KR20120059971A

Abstract

본 발명은 기존 스테인리스강 설비를 이용하여 소둔할 수 있는 티타늄 판재의 소둔방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 소둔로의 영역을 티타늄 판재가 상기 소둔로에 진입하는 방향으로부터 제1 소둔 영역, 제2 소둔 영역 및 제3 소둔 영역으로 정의할 경우, 상기 제1 소둔 영역, 상기 제2 소둔 영역 및 상기 제3 소둔 영역 내의 복수의 버너 중 일부가 온-작동되며, 상기 제1 소둔 영역으로부터 상기 제3 소둔 영역 방향으로 갈수록 온-작동되는 상기 버너의 수가 증가하도록 제어되는 티타늄 판재의 소둔방법이 제공된다.

Description

티타늄 판재의 소둔방법{Annealing method of titanium slab}

본 발명은 티타늄 판재의 소둔방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 스테인리스강 설비를 이용하여 소둔할 수 있는 티타늄 판재의 소둔방법에 관한 것이다.

기계적 성질 및 내식성이 우수한 티타늄 소재는 응용분야가 다양하며, 티타늄 소재의 개발은 고수익이 보장된다.

티타늄 소재의 요구량이 증가하는데 비하여 현재 국내에서 사용되는 티타늄 소재는 전량 수입에 의존하고 있으며, 티타늄 소재의 개발 및 생산은 기술 장벽이 높아 후발 주자의 시장 진입에 어려움이 있다.

더욱이, 티타늄 소재의 개발 및 생산에는 기존 스테인리스강 설비의 활용이 가능하므로, 최소 투자로 티타늄 소재 개발의 신규 시장 진입이 가능하다.

또한, 장기간 축적되어 온 스테인리스강의 품질 관리 기술 또한 활용이 가능하다.

그러나, 티타늄 소재의 랩 테스트(lab test) 결과, 티타늄 소재의 소둔 적정 온도가 종래 스테인리스강 소둔 적정 온도와 불일치하므로 일반적인 스테인리스강 소둔방법을 적용하는 데에는 문제가 있다.

본 발명은 티타늄 판재의 소둔방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 스테인리스강 설비를 이용하여 소둔할 수 있는 티타늄 판재의 소둔방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 소둔로의 영역을 티타늄 판재가 상기 소둔로에 진입하는 방향으로부터 제1 소둔 영역, 제2 소둔 영역 및 제3 소둔 영역으로 정의할 경우, 상기 제1 소둔 영역, 상기 제2 소둔 영역 및 상기 제3 소둔 영역 내의 복수의 버너 중 일부가 온-작동되며, 상기 제1 소둔 영역으로부터 상기 제3 소둔 영역 방향으로 갈수록 온-작동되는 상기 버너의 수가 증가하도록 제어되는 티타늄 판재의 소둔방법이 제공된다.

여기서, 온-작동되는 상기 버너의 수는 전체의 1/2로 제어될 수 있다.

또한, 상기 제1 소둔 영역의 버너 중 1/4은 온-작동되고 나머지는 오프-작동되도록 제어될 수 있다.

여기서, 상기 제1 소둔 영역을 상기 티타늄 판재가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제1 좌상부 영역, 제1 우상부 영역, 제1 우하부 영역 및 제1 좌하부 영역으로 정의할 경우, 상기 버너 중 상기 제1 우하부 영역의 버너가 온-작동되도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 제2 소둔 영역의 버너 중 1/2은 온-작동되고 나머지는 오프-작동되도록 제어될 수 있다.

여기서, 상기 제2 소둔 영역을 상기 티타늄 판재가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제2 좌상부 영역, 제2 우상부 영역, 제2 우하부 영역 및 제2 좌하부 영역으로 정의할 경우, 상기 제2 좌상부 영역 및 상기 제2 우하부 영역의 상기 버너가 온-작동되도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 제3 소둔 영역의 버너 중 3/4은 온-작동되고 나머지는 오프-작동되도록 제어될 수 있다.

여기서, 상기 제3 소둔 영역을 상기 티타늄 판재가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제3 좌상부 영역, 제3 우상부 영역, 제3 우하부 영역 및 제3 좌하부 영역으로 정의할 경우, 상기 제3 우상부 영역, 상기 제3 우하부 영역 및 상기 제3 좌하부 영역의 상기 버너가 온-작동되도록 제어될 수 있다.

그리고, 상기 소둔로의 분위기 온도는 750℃ 내지 850℃의 온도 범위로 제어될 수 있다.

본 발명에 의하면, 기존 스테인리스강 설비를 이용하여 소둔할 수 있는 티타늄 판재의 소둔방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 티타늄 판재의 소둔 공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 비교예에 따른 티타늄 판재의 표면을 확대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 티타늄 판재의 표면을 확대한 사진이다.

이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.

본 발명은 기존 스테인리스강 설비를 이용하여 소둔할 수 있는 티타늄 판재의 소둔방법에 관한 것으로, 막대한 비용이 소요되는 티타늄 판재 소둔용 라인을 구축하지 않고도 우수한 표면 품질을 갖는 티타늄 판재를 제공할 수 있는 공정 조건을 찾고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 티타늄 판재의 소둔 공정을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 비교예에 따른 티타늄 판재의 표면을 확대한 사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 티타늄 판재의 표면을 확대한 사진이다.

본 발명에서는 이를 위하여, 소둔로(100)의 영역을 티타늄 판재(10)가 상기 소둔로(100)에 진입하는 방향으로부터 제1 소둔 영역(1), 제2 소둔 영역(2) 및 제3 소둔 영역(3)으로 정의할 경우, 상기 제1 소둔 영역(1), 상기 제2 소둔 영역(2) 및 상기 제3 소둔 영역(3) 내의 복수의 버너(B) 중 일부가 온-작동(ON)되며, 상기 제1 소둔 영역(1)으로부터 상기 제3 소둔 영역(3) 방향으로 갈수록 온-작동(ON)되는 상기 버너(B)의 수가 증가하도록 제어되는 공정을 제시한다.

여기서, 온-작동(ON)되는 상기 버너(B)의 수는 전체의 1/2로 제어될 수 있는데, 이는 티타늄 판재(10)를 소둔하는 적정 온도 범위가 750℃ 내지 850℃ 범위이기 때문이다.

하지만, 상기하였듯이, 티타늄 판재(10) 소둔용 라인을 구축하는 데에는 막대한 비용이 소요되므로, 소둔 온도가 1200℃ 부근인 기존의 스테인리스강 설비를 이용하여 스테인리스강과 소둔 온도가 상이한 티타늄 판재(10)를 소둔하려면 새로운 소둔 공정 조건을 찾아야 한다.

도 1을 참조하면, 상기 제1 소둔 영역(1)의 버너(B) 중 1/4은 온-작동(ON)되고 나머지는 오프-작동(OFF)되도록 제어되는데, 상기 제1 소둔 영역(1)을 상기 티타늄 판재(10)가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재(10)의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제1 좌상부 영역(1L+), 제1 우상부 영역(1R+), 제1 우하부 영역(1R-) 및 제1 좌하부 영역(1L-)으로 정의할 경우, 상기 버너(B) 중 상기 제1 우하부 영역(1R-)의 버너(B_1R-) 가 온-작동(ON)되도록 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 소둔 영역(2)의 버너 중 1/2은 온-작동(ON)되고 나머지는 오프-작동(OFF)되도록 제어되는데, 상기 제2 소둔 영역(2)을 상기 티타늄 판재(10)가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재(10)의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제2 좌상부 영역(2L+), 제2 우상부 영역(2R+), 제2 우하부 영역(2R-) 및 제2 좌하부 영역(2L-)으로 정의할 경우, 상기 버너(B) 중 상기 제2 좌상부 영역(2L+)의 버너(B_2L+) 및 제2 우하부 영역(2R-)의 버너(B_2R-)가 온-작동(ON)되도록 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3 소둔 영역(3)의 버너 중 3/4은 온-작동(ON)되고 나머지는 오프-작동(OFF)되도록 제어되는데, 상기 제3 소둔 영역(3)을 상기 티타늄 판재(10)가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재(10)의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제3 좌상부 영역(3L+), 제3 우상부 영역(3R+), 제3 우하부 영역(3R-) 및 제3 좌하부 영역(3L-)으로 정의할 경우, 상기 버너(B) 중 상기 제3 우상부 영역(3R+)의 버너(B_3R+), 상기 제3 우하부 영역(3R-)의 버너(B_3R-) 및 상기 제3 좌하부 영역(3L-)의 버너(B_3L-)가 온-작동(ON)되도록 제어되는 것이 바람직하다.

상기한 공정 조건을 만족하였을 경우, 상기 소둔로(100)는 티타늄 판재(10)를 소둔하는 적정 온도 범위인 750℃ 내지 850℃의 범위가 유지될 수 있다.

여기서, 티타늄 판재(10)를 소둔하는 온도가 750℃ 미만일 경우에는 미소둔 되어서 재결정 연화가 일어나지 않아 냉간압연시 가공성이 떨어지는 문제가 발생하고, 850℃ 초과일 경우에는 과소둔 되어서 온도상승에 따른 산화층 증가와 그에 따른 산화층 제거 부하 및 실수율이 저하되는 문제가 발생한다.

비교예 및 실시예

이하, 도 2a 내지 도 3을 참조로 하여, 본 발명을 비교예 및 실시예를 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 비교예에 따른 티타늄 판재(10)의 표면을 확대한 사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 티타늄 판재(10)의 표면을 확대한 사진이다.

도 2a는 150 X 100 mm 크기의 시편으로 제작된 비교예1의 티타늄 판재(10)를 600℃에서 1분간 소둔한 랩 시뮬레이션 결과이다. 사진 상에서 보여지는 중심부 밴드조직이 존재하는 형상으로 볼 때, 소둔이 충분히 이루어지지 않아 미소둔되었음을 알 수 있었다.

도 2b는 150 X 100 mm 크기의 시편으로 제작된 비교예2의 티타늄 판재(10)를 700℃에서 1분간 소둔한 랩 시뮬레이션 결과이다. 사진 상에서 보여지는 조직의 형상으로 볼 때, 재결정이 완료되었음을 알 수 있었다.

도 2c는 150 X 100 mm 크기의 시편으로 제작된 비교예3의 티타늄 판재(10)를 900℃에서 1분간 소둔한 랩 시뮬레이션 결과이다. 사진 상에서 보여지는 변태된 쌍정이 존재하는 형상으로 볼 때, 소둔 정도가 지나쳐 과소둔되었음을 알 수 있었다.

이에 비하여, 도 3은 비교예와 같은 150 X 100 mm 크기의 시편으로 제작된 실시예의 티타늄 판재(10)를 800℃에서 1분간 소둔한 랩 시뮬레이션 결과이다. 사진 상에서 보여지는 조직의 형상으로 볼 때, 실시예의 티타늄 판재(10)가 최적 조건에서 소둔되었음을 알 수 있었다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 제1 소둔 영역 2 : 제2 소둔 영역
3 : 제3 소둔 영역 10 : 티타늄 판재
100 : 소둔로 B : 버너

Claims

소둔로의 영역을 티타늄 판재가 상기 소둔로에 진입하는 방향으로부터 제1 소둔 영역, 제2 소둔 영역 및 제3 소둔 영역으로 정의할 경우,
상기 제1 소둔 영역, 상기 제2 소둔 영역 및 상기 제3 소둔 영역 내의 복수의 버너 중 일부가 온-작동되며, 상기 제1 소둔 영역으로부터 상기 제3 소둔 영역 방향으로 갈수록 온-작동되는 상기 버너의 수가 증가하도록 제어되는 티타늄 판재의 소둔방법.
제1항에 있어서,
온-작동되는 상기 버너의 수는 전체의 1/2로 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 소둔 영역의 버너 중 1/4은 온-작동되고 나머지는 오프-작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제3항에 있어서,
상기 제1 소둔 영역을 상기 티타늄 판재가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제1 좌상부 영역, 제1 우상부 영역, 제1 우하부 영역 및 제1 좌하부 영역으로 정의할 경우, 상기 버너 중 상기 제1 우하부 영역의 버너가 온-작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 소둔 영역의 버너 중 1/2은 온-작동되고 나머지는 오프-작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제5항에 있어서,
상기 제2 소둔 영역을 상기 티타늄 판재가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제2 좌상부 영역, 제2 우상부 영역, 제2 우하부 영역 및 제2 좌하부 영역으로 정의할 경우, 상기 제2 좌상부 영역 및 상기 제2 우하부 영역의 상기 버너가 온-작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제1항에 있어서,
상기 제3 소둔 영역의 버너 중 3/4은 온-작동되고 나머지는 오프-작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제7항에 있어서,
상기 제3 소둔 영역을 상기 티타늄 판재가 경유하는 경로를 중심으로 2개의 상하 영역으로, 2개의 상기 상하 영역을 각각 2개의 좌우 영역으로 나눈 후, 상기 티타늄 판재의 진입 방향으로부터 시계 방향으로 제3 좌상부 영역, 제3 우상부 영역, 제3 우하부 영역 및 제3 좌하부 영역으로 정의할 경우, 상기 제3 우상부 영역, 상기 제3 우하부 영역 및 상기 제3 좌하부 영역의 상기 버너가 온-작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.
제1항에 있어서,
상기 소둔로의 분위기 온도는 750℃ 내지 850℃의 온도 범위로 제어되는 것을 특징으로 하는 티타늄 판재의 소둔방법.