KR101363751B1 - 냉간 압연 금속 스트립의 어닐링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간 압연 알루미늄 스트립을 어닐링하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)은, 이 스트립을 가열하는 DFI(Direct Flame Impingement) 버너들로 이루어진 램프(ramp)(1)가 배치되는 수송 경로를 따라 연속적으로 수송되고, 상기 램프(1)는 스트립(3)의 이동 방향에 대해 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 배치되며, DFI 버너(1)들은 스트립(3)의 전체 폭이 동일하거나 실질적으로 동일한 온도로 가열되도록 상호 배치되고, 상기 램프를 통과하는 스트립(3)의 속도와 상기 버너(1)의 가열 파워는 스트립의 어닐링이 실시되도록 스트립(3)을 열처리하도록 되어 있으며, 열처리된 스트립은 코일(5)로 권취되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉간 압연 금속 스트립의 어닐링{ANNEALING OF COLD ROLLED METAL STRIP}

본 발명은 알루미늄 스트립의 어닐링 분야에 관한 것이다.

본 발명은 냉간 압연 알루미늄 스트립을 250 내지 500 ℃에서 어닐링하는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 양호한 성형성을 회복하는 것이다.

이러한 메커니즘은 전위의 파일업(pile-up)(부분적인 어닐링)과 재결정화를 제거하는 것이다.

재결정화 공정은 특히 시간 및 온도에 좌우된다. 예컨대, 500 ℃에서의 재결정화에는 수초가 걸리며, 380 ℃에서의 재결정화에는 수분이 걸리고, 280 ℃에서의 재결정화에는 수시간이 걸린다. 다른 요인은 합금 조성과 어닐링 이전의 냉간 가공의 양이다.

부분적인 어닐링은 최대 15 시간까지의 장시간 동안 200 내지 300 ℃에서 일어난다.

알루미늄 스트립 코일은 차량의 저부 박스 노(爐)에 통상적으로 사용된다. 노는 전기 요소나 연료 가열 요소에 의해 가열된다. 노에서 양호한 대류와 온도 균일성을 얻기 위해서, 노 분위기를 순환시키는 강력한 팬이 사용된다. 차량의 저부 박스 노는 상당한 투자 대상을 나타낸다.

기존에, 다수의 산소 버너(oxyfuel burner)의 화염이 이동하는 강 스트립에 직접 충돌하여 가열하는 DFI(Direct Flame Impingement) 기술이 개발되고 특허를 받았다. DFI 버너에는 통상, 연료와 산소 함량이 높은 산화제가 공급된다. 적어도 80 중량%의 산소를 함유하는 산화제를 사용하는 것이 바람직하다. DFI 버너를 사용함으로써 화염에서 강 스트립으로의 열전달율이 높아지고, 이에 따라 가열 속도가 매우 높아진다.

그러나, DFI 버너는 산소 함량이 높은 산화제를 이용하여 발화될 때 매우 높은 출력 파워와, 2500 ℃와 같은 높은 화염 온도를 제공한다.

이러한 점에도 불구하고, 놀랍게도, 스트립의 표면에서의 국부적인 용융과 같은 표면 손상의 문제를 일으키는 일 없이 소망하는 온도로 알루미늄 스트립을 매우 빠르게 가열하는 것이 가능하다는 것을 확인하였다. 알루미늄은 대략 660 ℃의 용융점을 갖는다.

종래 기술에 따른 어닐링은 소정의 문제점을 갖고 있다. 종래 기술의 코일 어닐링은 저속 공정이다. 이 코일 어닐링은 불충분한 가열과, 코일 내에 있는 알루미늄 스트립층들 사이의 낮은 열전도율을 특징으로 한다. 이로 인해, 공정 시간이 길어지고, 생산율이 낮아지며, 에너지 소비가 높아진다.

두번째 문제점은 노 내부에서 공기에 의해 점화되는 코일형 재료의 표면으로부터 증발된 윤활제로 인한 폭발의 위험이다.

세번째 문제점은 압연 윤활제, 금속 및 대기 간의 반응으로 인한 스트립 표면에서의 전위이다.

네번째 문제점은 긴 공정 시간으로 인해 스트립 표면에서의 산화물층의 성장이 유발되고, 이에 따라 솔더링 특성이 감소되며 다른 악영향을 미친다는 것이다.

다섯번째 문제점은 열처리 중에 코일 내에서 온도 구배가 발생한다는 것이다. 코일의 부분적인 어닐링에 있어서는, 코일의 외층이 코일의 내층과 상이한 시간 온도 프로파일로 열처리되고, 이로 이해 기계적 특성에 있어서의 변화가 유발될 수 있다는 우려가 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점 모두를 해결하는 것이다.

이에 따라, 본 발명은 냉간 압연 알루미늄 스트립의 어닐링 방법으로서, 냉간 압연 알루미늄 스트립이, 이 스트립을 가열하는 DFI 버너들로 이루어진 램프(ramp)가 배치되는 수송 경로를 따라 연속적으로 수송되고, 상기 램프는 스트립의 이동 방향에 대해 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 배치되며, DFI 버너들은 스트립의 전체 폭이 동일하거나 실질적으로 동일한 온도로 가열되도록 상호 배치되며, 상기 램프를 통과하는 스트립의 속도와 상기 DFI 버너의 가열 파워는 스트립의 어닐링이 실행되도록 스트립을 열처리하도록 되어 있고, 열처리된 스트립은 코일로 권취되는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.

이하에서는, 부분적으로 첨부 도면에 예시한 예시적인 실시예에 관하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따르면, 냉간 압연 스트립이 충분히 가열되고, 스트립층들 사이의 열전도율이 높으며, 압연 윤활제, 금속 및 분위간의 반응을 억제하여 스트립 표면에서의 전위를 감소시키고, 공정 시간을 단축시켜 스트립 표면에서의 산화물층의 성장을 감소시킴으로써 솔더링 특성을 개선하며, 열처리 중에 스크립이 권취된 코일 내에서의 온도 구배를 억제하는 냉간 압연 금속 스트립의 어닐링 방법에 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제4 실시예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제5 실시예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제6 실시예를 도시한 도면.

도 1은 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)을 어닐링하는 본 발명의 방법의 제1 실시예를 예시한다.

본 발명에 따르면, 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)은 이 스트립을 가열하는 DFI 버너들로 이루어진 램프(1)가 배치된 수송 경로를 따라 연속적으로 수송된다. 이 실시예에 따르면, 냉간 압연 알루미늄 스트립은 코일(4)로부터 풀린다. 상기 램프(1)는 스트립의 이동 방향에 대해 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 배치된다. 또한, DFI 버너들은 스트립의 전체 폭이 동일하거나 실질적으로 동일한 온도로 가열되도록 상호 배치된다. 상기 램프(1)를 통과하는 스트립(3)의 속도와 상기 버너의 가열 파워는 스트립의 어닐링이 실행되도록 스트립(3)을 열처리하도록 되어 있으며, 열처리된 스트립은 코일(5)로 권취된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 램프(1)를 통과하는 스트립(3)의 속도와 상기 버너의 가열 출력은 스트립의 재결정화가 일어나도록 스트립(3)을 열처리하도록 되어 있다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 스트립(3)의 수송 경로 위아래 각각에 적어도 하나의 램프(1)가 있다.

재료 두께가 1 mm인 냉간 압연 코일형 알루미늄 스트립에 대하여 실험을 실시하였다. 스트립은 스트립 위에 배치된 DFI 버너들로 이루어진 하나의 램프와 스트립 아래에 배치된 DFI 버너들로 이루어진 하나의 램프를 통과한다. 각각의 버너 램프는 4개의 버너를 구비한다. 버너에 의해 생성되는 총 파워는 200 KW였다. 버너를 통과하는 스트립 속도가 24 m/sec일 때, 스트립의 온도는 400 ℃가 되었다. 스트립 속도가 30 m/sec일 때, 얻어진 온도는 365 ℃였다. 표면 손상은 관찰되지 않았다.

본 발명은 두께가 0.5 mm 내지 스트립을 코일로 감을 수 있는 최대 두께인 재료에 대해서 사용되는 것이 바람직한 것으로 생각된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수송 경로를 따라 순서대로 배치된 DFI 버너들로 이루어진 2개 이상의 연속적인 램프(1)가 있다

램프(들)(1)는 노 내에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 몇몇 용례에서, 램프(들)는 둘레 하우징 없이 프레임에 장착될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서, 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)은 압연 스탠드(6)에서 상기 수송 경로로 직접 안내된다. 도 2를 참고하시오. 이 실시예에 따르면, 안전벽(7)이 DFI 노(爐)(2)와 압연 스탠드 사이에 배치되는데, 그 이유는 롤링시에 사용되는 윤활제가 가연성일 수 있기 때문이다.

도 3에 예시된 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 열처리된 코일형 스트립(5)은 부분적인 어닐링을 위해, 즉 전위의 제거를 위해 균열로(Soaking Furnace)(8)에 위치된다. 균열로는 바람직하게는 산화물 성장을 최소화하기 위해 질소 가스로 채워져야만 한다.

그러한 경우, 균열로는 상기 DFI 버너에 의한 가열에 의해 얻어진 알루미늄 스트립의 온도에 상응하는 온도로 유지된다. 이에 의해, 코일형 알루미늄 스트립의 어닐링이 균열로에서 전체 코일 전반에 걸쳐 즉시 개시된다.

도 4는 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)이 압연 스탠드에서 상기 수송 경로, 즉 DFI 노에 직접 도달한 후, 코일로 권취되고 균열로에 위치되는 것을 예시한다.

도 5는 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)이 코일(4)로부터 풀리고, DFI 노(2)에서 열처리되며, 연속적인 균열로(9)를 통과한 후, 코일(10)로 권취되는, 본 발명의 제5 실시예를 예시한다.

도 6은 도 5에 예시한 실시예를 보여주는데, 이 도면에서는 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)이 압연 스탠드(6)에서 상기 수송 경로, 즉 DFI 노(2)로 직접 안내된 후, 연속적인 균열로(9)를 통과한 다음에 코일(10)로 권취된다.

본 발명에 의해, 서론에서 언급한 문제점 모두가 해결된다. 또한, 스트립이 풀리면서 가열되기 때문에 매우 빠른 공정이 얻어진다. 앞에서는, 본 발명의 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 사상으로부터 벗어나는 일 없이 당업자에 의해 변경될 수 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 실시예로만 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구 범위의 범주 내에서 변경될 수 있다.

1 : 램프
2 : DFI 노
3 : 냉간 압연 알루미늄 스트립
4, 5, 10 : 코일
6 : 압연 스탠드
7 : 안전벽
8, 9 : 균열로

Claims (7)

1. 냉간 압연 알루미늄 스트립을 어닐링하는 방법으로서,
   냉간 압연 알루미늄 스트립(3)은, 이 스트립을 가열하는 DFI(Direct Flame Impingement) 버너들로 이루어진 램프(1)가 배치되는 수송 경로를 따라 연속적으로 수송되고, 상기 램프(1)는 스트립(3)의 이동 방향에 대해 수직으로 배치되며, DFI 버너(1)들은 스트립(3)의 전체 폭이 동일한 온도로 가열되도록 상호 배치되고,
   상기 스트립은 0.5 mm 내지 스트립을 코일로 감을 수 있는 최대 두께 사이의 두께를 가지고, 상기 램프를 통과하는 스트립(3)의 속도와 상기 DFI 버너(1)의 가열 파워는 표면을 손상시키지 않으면서 스트립의 어닐링이 실시되도록 스트립(3)을 열처리하게 되어 있으며, 열처리된 스트립은 코일(5)로 권취되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스트립(3)의 이송 경로 위에 적어도 하나의 램프가 있고, 상기 스트립(3)의 이송 경로 아래에 적어도 하나의 램프가 있는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, DFI 버너들로 이루어진 2개 이상의 연속적인 램프(1)가 있는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 램프(들)는 노(爐)(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉간 압연 알루미늄 스트립 코일(4)이 풀리고, 풀린 스트립(3)이 열처리되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉간 압연 알루미늄 스트립(3)은 압연 스탠드(6)에서 상기 수송 경로로 직접 안내되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열처리된 코일형 스트립(5)은 부분적인 어닐링을 위해, 즉 전위의 제거를 위해 균열로(soaking furnace)(8)에 위치되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 알루미늄 스트립 어닐링 방법.

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