KR101595836B1 - 강판의 가열 방법 및 가열 장치 - Google Patents

Abstract

연속적으로 반송되는 강판을 급속 가열할 때에 있어서, 강판면에 투영한 형상이 상류측으로 볼록 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일 등을 이용하여 강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하고, 가열시의 강판의 등온선이 상류측으로 볼록 형상이 되도록 하여 강판에 하나의 큰 주름을 발생시킴으로써, 강판을 구속하는 롤의 유무에 상관없이, 버클링의 발생을 방지할 수 있는 강판의 가열 방법을 제안함과 함께, 그 방법에 이용하는 가열 장치를 제공한다.

Description

강판의 가열 방법 및 가열 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HEATING STEEL SHEET}

본 발명은, 강판의 가열 방법 및 가열 장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 강판을 급속 가열할 때에 일어나기 쉬운 버클링(buckling)을 방지하는 데에 유효한 강판의 가열 방법 및 가열 장치에 관한 것이다.

강판의 연속 어닐링 설비나 연속 용융 아연 도금 설비 등에서는, 연속하여 통판되는 강판을, 고온으로 유지된 로(爐) 내에 도입하여 로 내 분위기로부터의 열 전도나 라디언트 튜브(radiant tube)나 노벽(furnace wall) 등으로부터의 복사열로 간접 가열함으로써, 실온으로부터 고온까지 가열하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 이러한 간접 가열 방법으로는, 판두께 1㎜의 경우, 10℃/sec 이상의 큰 가열 속도를 얻는 것은 어렵다. 한편, 생산성이나 제품 특성상의 면에서, 상기 간접 가열 방법보다도, 추가로 급속 가열하는 것이 요구되는 경우가 있다.

그래서, 상기 요구에 부응하는 기술로서, 강판에 대전류를 흘리거나, 혹은, 유도 코일을 설치하여 강판 내로 유도 전류를 흘리게 함으로써 직접 가열하는 방법이 개발되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 강대(鋼帶;steel band) 등의 금속대의 반송 방향의 2점 간에 저주파 전류를 통전(通電)함과 함께, 상기 2점 간의 일부에서 고주파 유도 가열함으로써, 특히 용융 아연 도금 후의 강판을 아연 도금의 욕온(temperature of bath)으로부터 합금화 처리 온도까지 급속 가열하는 데에 적합한 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 탈탄(脫炭) 어닐링의 승온 과정에 있어서 롤 간에서 통전 가열하고, 80℃/sec 이상으로 급속 가열함으로써, 자속 밀도(magnetic flux density)가 높은 일방향성 전자 강판을 얻는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 급속 가열하는 경우의 문제점으로서, 급속 가열 후의 강판이 「버클링」을 일으키기 쉽다는 문제가 있다. 예를 들면, 특허문헌 3에는, 통전 가열 장치에서 가열된 강판이 통판 방향 하류측의 통전롤 통과 후에 「버클링」이라고 불리는 줄무늬 형상의 흠집이 발생하는 것 및, 이 버클링을 방지하려면, 하류측 통전롤의 직전에서, 폭방향으로 2분할된 버클링 방지롤을 상하면 중 어느 한쪽으로부터 강판 진행 방향에 대하여 적당한 열림각을 갖고 강판에 눌러대어, 주름을 판폭 방향으로 펴 주는 것이 유효하다는 것이 기재되어 있다.

일본공개특허공보 평05-156420호 일본공개특허공보 평07-041860호 일본공개특허공보 평08-277425호

상기의 「버클링」이 발생하는 원인에 대해서, 특허문헌 3에서는, 상하류에 배치된 통전롤 간의 강판은, 통전 가열로 급속 가열되어 판폭 방향으로 팽창하고자 하지만, 하류측의 통전롤로 열팽창이 구속되기 때문에 주름이 발생하고, 추가로 이 주름 부분이, 통전롤 등의 핀치 부분(pinched portion)을 통과할 때, 밀어붙여져 소성 변형하여, 줄무늬 형상의 흠집이 된 것이라고 설명되어 있다. 상기 설명에 의하면, 통전롤을 이용하지 않는, 유도 가열 방식이면, 버클링의 발생은 방지할 수 있다고 생각할 수 있다.

확실히, 통전롤을 갖지 않는 유도 가열에서는, 상기 버클링의 발생은 대폭으로 저감된다. 그러나, 발명자들의 조사에 의하면, 강판의 자유 팽창을 구속하는 롤을 갖지 않는 유도 가열이라도, 통전 가열의 경우와 동일하게, 복수의 작은 세로 주름이 발생하여, 버클링이 일어나는 것이 확인되고 있다. 이 버클링에 대해서는, 특허문헌 3에 개시된 기술을 적용함으로써 해결할 수 있을 가능성은 있다. 그러나, 유도 가열 코일의 직후에 버클링 방지롤을 설치하면, 강판이 버클링 방지롤과 접촉함으로써 흠집이 발생하는 일이 있다. 또한, 버클링 방지롤은, 강판이 팽창하는 방향으로의 미끄러짐을 구속하는 작용이 있기 때문에, 가열 온도를 여러 가지로 변경하는 경우, 그에 수반하는 열팽창의 변화에 대응할 수 없다는 문제가 있다. 그리고, 설치에 필요한 공간을 확보하는 것도 어렵다. 또한, 설령 설치할 수 있었다고 해도, 특허문헌 3의 버클링 방지롤은, 설비가 복잡하기 때문에, 설비비나 메인터넌스(maintenance)상에서도 문제점이 많다.

본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 강판을 급속 가열할 때, 강판을 구속하는 롤의 유무에 관계없이 발생하는 버클링을 효과적으로 방지할 수 있는 강판의 가열 방법을 제안함과 함께, 그 방법에 이용하는 가열 장치를 제공하는 것에 있다.

발명자들은, 상기 과제의 해결에 대하여, 급속 가열에 의한 판폭 방향의 열팽창에 기인한 주름이 버클링으로 발전하는 것을 방지하는 방법에 대해서 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 상기 급속 가열에 기인하여 발생하는 복수의 작은 세로 주름을 버클링으로 발전시키지 않도록 하기 위해서는, 복수의 작은 세로 주름을 큰 하나의 주름으로 해 주는 것이 유효하고, 그러기 위해서는, 통판 중의 강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하여 하나의 주름을 발생시키고, 그 후, 가열 영역을 폭방향으로 확대하여, 그 하나의 주름을 판폭 단부(端部)까지 확대해주면 되는 것을 발견하여, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 연속적으로 반송되는 강판을 가열하는 방법에 있어서, 강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하는 것을 특징으로 하는 강판의 가열 방법이다.

또한, 본 발명의 상기 가열 방법은, 가열시의 강판의 등온선이 상류측으로 볼록 형상이 되도록 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 가열 방법에 있어서의 상기 볼록 형상은, 원호 형상 혹은 V자 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 연속적으로 반송되는 강판을 가열하는 가열 장치에 있어서, 강판의 가열 수단이 강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하도록 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치이다.

또한, 본 발명에 있어서의 상기 강판의 가열 수단은, 강판면에 투영한 형상이 상류측에 볼록 형상의 솔레노이드형(solenoid type) 유도 가열 코일인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 상기 볼록 형상은, 원호 형상 혹은 V자 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 상기 강판의 가열 수단은, 강판면에 투영한 형상이 직사각형 형상인 솔레노이드형 유도 가열 코일의 상류측에, 강판의 판폭 중앙 부분을 가열하는 선행 가열 장치를 배치한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 상기 선행 가열 장치는, 트랜스버스형(transverse type) 유도 가열 코일인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 솔레노이드형 유도 가열 코일과 하류측 통판 롤과의 사이에, 압착롤(pinch roll)을 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 강판을 급속 가열했을 때에 발생하는 버클링을 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 연속 어닐링 설비 등에 강판을 안정적으로 통판하는 것이 가능해지는 것 외에, 강판의 제품 형상의 품질 향상에도 크게 기여한다.

도 1은 종래의 솔레노이드형 유도 가열 코일을 이용한 가열 장치와, 그 장치로 급속 가열한 강판의 평면 형상을 설명하는 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 강판의 A-A' 단면 형상을 설명하는 개략도이다.
도 3은 원호 형상 솔레노이드형 유도 가열 코일을 이용한 본 발명의 가열 장치와, 그 장치로 급속 가열한 강판의 평면 형상을 설명하는 개략도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 강판의 B-B' 단면 형상을 설명하는 개략도이다.
도 5는 가열의 방법의 차이에 따른 강판 형상의 변화를 설명하는 조감도(overhead view)이다.
도 6은 V자 형상 솔레노이드형 유도 가열 코일을 이용한 본 발명의 다른 가열 장치를 설명하는 개략도이다.
도 7은 선행 가열 장치를 이용하는 본 발명의 다른 가열 장치를 설명하는 개략도이다.
도 8은 도 3에 나타낸 가열 장치의 하류에 압착롤을 배치한 본 발명의 가열 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 9는 솔레노이드형 유도 가열 장치를 이용한, 본 발명의 다른 가열 장치를 설명하는 도면이다.
도 10은 트랜스버스식 유도 가열 장치를 이용한, 본 발명의 다른 가열 장치를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 가열 방법에 의한 등온선을 개략적으로 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

일반적으로, 강판을 연속 어닐링하는 설비에서는, 강판을 로 내에 장시간 체류시키기 위해, 어닐링 로 내에 다수의 반송롤을 대향하여 배치하고, 그들 대향하는 반송롤 간에서 강판을 왕복시킴과 함께, 로 내를 통판하는 강판의 사행(蛇行;meandering)을 방지하여 안정 통판을 확보하기 위해, 반송롤의 크라운(crown)을 볼록하게 하여, 소정량의 장력을 강판에 부여하고 있다. 그 때문에, 로 내를 통판하고 있는 강판에는, 판폭 방향으로 수축하고자 하는 힘이 작용하기 때문에, 작은 세로 주름이 발생하기 쉽고, 최악의 경우, 반송롤에 감겼을 때, 소위 「히트 버클(heat buckle)」이라고 칭하는 버클링에 이르는 것이 알려져 있다.

그러나, 본 발명이 대상으로 하고 있는 버클링은, 전술한 버클링과는 상이한 현상이라고 생각할 수 있다. 그렇다는 것은, 본 발명이 대상으로 하고 있는 버클링은, 강판을 급속 가열했을 때의 열팽창이 구속되는 것에 기인하는 것이기 때문이다. 단, 작은 복수의 세로 주름이 롤과 접촉함으로써, 짓눌려 주름의 폭이 좁아져, 버클링에 이르고 있는 점에서 공통되어 있다. 따라서, 전술한 세로 주름과 급속 가열에 수반하는 세로 주름이 중첩되어, 버클링을 일으키고 있을 가능성도 생각할 수 있다.

발명자들은, 상기 급속 가열에 기인하여 발생하는 복수의 작은 세로 주름을, 버클링으로 발전시키지 않도록 하는 방책에 대해서 검토를 거듭했다. 그 결과, 복수의 작은 세로 주름을, 큰 폭을 갖는 하나의 주름으로 해 줌으로써 버클링을 방지할 수 있고, 그러기 위해서는, 통판 중의 강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하여 하나의 주름을 판폭 중앙부에 발생시키고, 그 후, 가열 영역을 확대하여, 그 하나의 주름을 판폭 단부까지 확대해주면 되는 것을 발견하여, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

도 1은, 종래의 솔레노이드형 유도 가열 코일(강판이 유도 코일 내를 통과하도록 배치된 유도 가열 코일로서, 교류 자장의 자속이 강판의 반송 직각 방향 단면에 직교함. 단, 상기 「직교」에 대해서는, 판두께 방향 5° 이내의 편차를 허용 하고, 또한, 볼록 형상화에 수반하여 발생하는 판폭 방향의 편차를 허용하는 것으로 함)을 이용한 가열 장치와, 그 장치로 강판을 급속 가열했을 때의 강판의 형상 변화를 나타낸 개략도로서, 1은 강판, 2, 2'는 반송롤, 3은 강판면으로의 투영 형상이 직사각형 형상인 솔레노이드형 유도 가열 코일, 4는 코일에 흐르는 교류의 유도 전류가 흐르는 방향을 나타낸 것이다. 또한, 도 2는, 도 1에 나타낸 강판의 A-A' 단면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 직사각형 형상의 가열 코일로 급속 가열된 강판은, 판폭 방향으로 균일하게 열팽창 하고자 하지만, 하류측의 반송롤(2')에 구속되어, 강판 진행 방향으로 길고 작은 세로 주름(5)이 복수 발생한다(도 1, 2에는 세로 주름 2개의 예를 나타냄).

한편, 도 3은, 본 발명의 가열 장치와, 그 장치로 강판을 급속 가열했을 때의 강판의 형상 변화를 나타낸 개략도로서, 1은 강판, 2, 2'는 반송롤, 6은 본 발명에 따른 강판면으로의 투영 형상이 원호 형상인 솔레노이드형 유도 가열 코일, 4는 코일에 흐르는 교류의 유도 전류가 흐르는 방향을 나타낸 것이다. 또한, 도 4는, 도 3에 나타낸 강판의 B-B' 단면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3, 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 가열 장치에서는, 강판의 판폭 중앙부가 원호 형상의 가열 코일의 돌출부에서 선행 가열된다. 그 결과, 급속 가열된 강판은, 열팽창해도, 종래의 가열 장치와 같은 작은 복수의 세로 주름은 발생하지 않고, 큰 곡률 반경의 하나의 세로 주름(5)밖에 발생하지 않기 때문에, 하류측 반송롤(2')과 접촉해도 버클링으로 발전하는 일은 없다.

도 1, 2에 나타낸 다수의 세로 주름이나, 도 3, 4에 나타낸 하나의 세로 주름은, 강판의 열팽창이 면외 변형하기 때문에 발생하고 있으며, 도 5는, 그 모양을 조감도로 나타낸 것이다. 강판(101)은, 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 이송되어, 도면 중앙 부근에서 가열되고 있으며, 종래의 가열 방법인 도 5(a)에서는, 가열 초기의 등온선(102)도 가열 종료시의 등온선(103)도, 거의 직선으로 나타난다. 이 때, 강판은, 열팽창에 의해 면외 변형(이 예에서는 상하 방향으로 변형)하고, 104에 나타낸 바와 같이 상하 방향으로 변위한다. 또한, 이 종래예에서는, 상하 방향으로의 면외 변형의 기점(105)을 5개소로 하고 있지만, 면외 변형의 기점은, 등온선(102)의 어디라도 될 수 있기 때문에, 수는 일정하지 않다. 단, 일단 주름이 다수 발생하면, 그 수로 안정되는 경우가 많다.

이것에 대하여, 본 발명의 가열 방법에서는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 가열 초기의 등온선은, 폭 중앙부가 선행하여 고온이 되기 때문에 만곡되어 있고, 면외 변형의 기점은 판폭 방향 중앙의 1점밖에 없다. 그 때문에, 1개의 주름(넓은 의미의 세로 주름)이 발생하고, 모든 열팽창 변형은, 그 주름이 흡수하여 최종적으로 하나의 큰 곡률 반경의 세로 주름이 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 가열 초기의 등온선(102)과 가열 완료시의 등온선(103)의 사이의 등온선은, 가열 개시부터 종료까지의 등온선의 모든 것이, 등온선을 판의 진행 방향으로 병행 이동시켰을 때에 일치하도록 가열하는 것이 바람직하다. 이것은, 판의 진행 방향으로 등온선에 조밀(rough-to-dense)이 발생하면, 조밀한 장소는 짧은 거리로 가열되어 크게 열팽창하는 데에 대하여, 성긴 장소(rough portion)는 열팽창이 작아지기 때문에, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 등온선이 조밀한 장소에 주름이 집중하여 발생되기 때문이다.

구체적으로는, 본 발명의 가열 방법에 의한 등온선은, 도 11에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 적어도 가열 종료 온도, 즉 최고 온도(단, 판폭 방향에서 최고 온도가 상이한 경우는, 그 중의 최저 온도)보다 마이너스 200℃의 등온선 A와, 최고 온도의 등온선 B가, 모두 상류측으로 볼록 형상이며, 판폭 중앙에 대하여 실질적으로 대칭이며, 볼록 형상의 높이(등온선의 판 단부와 폭 중앙 정점부와의 반송 방향의 거리)가 서로의 ±30％ 이내, 바람직하게는 ±10％ 이내이면, 버클링을 거의 회피할 수 있다. 말할 필요도 없이, 등온선 A와 B의 사이의 등온선은, 상류측으로 볼록 형상인 것이 바람직하고, 또한, 이들 볼록 형상의 높이는, A와 B의 사이에 있는 것이 바람직하다. 또한, A보다도 저온측의 등온선은 특별히 한정되지 않지만, 가열 개시 후, 신속하게 상류측으로 볼록 형상이 되는 것이 바람직하고, 또한, 당해 볼록 형상의 높이가 신속하게 A와 B의 사이의 높이에 이르는 것이 바람직하다. 이러한 등온선의 형상이 되도록 가열함으로써, 판폭 중앙이 최초로 가열되어 열팽창을 개시하기 때문에, 곡률 반경이 크고, 무해한 주름을 형성한다. 또한, 그 이후에도, 등온선의 중앙으로부터 양 판폭 단부를 향해 주름이 성장하기 때문에, 곡률 반경이 큰 단일한 주름이 강판 전체에 형성된다. 그 결과, 복수의 주름이 형성되는 일 없이 가열할 수 있으므로, 버클링의 발생을 방지할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 가열 장치를 유도 가열 코일로 하고, 유도 가열 중에서도 솔레노이드형을 예로서 나타낸 이유는, 솔레노이드형이 가열 속도의 면에서 유리한 것에 더하여, 강판을 상측의 코일과 하측의 코일로 사이에 끼우는 형태의 단순한 트랜스버스형의 가열 코일에서는, 교류 자계(磁界)가 판면에 대하여 직교하고, 유도 전류는 판면 내를 주회하도록 흐르기 때문에, 판폭 단부로부터 우선적으로 가열되어, 판폭 중앙부를 선행 가열하는 것이 간편히는 될 수 없기 때문이다. 또한, 트랜스버스형의 가열은, 교류 자계가 판면에 직교하도록 하는 것이 중요하다. 즉, 코일은 편측뿐이라도, 실질적으로 트랜스버스형 유도 가열이 된다.

또한, 도 6은, 본 발명의 가열 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 것으로, 도 3의 강판면으로의 투영 형상이 원호 형상의 유도 가열 코일을 대신하여, 강판면으로의 투영 형상이 V자 형상의 유도 가열 코일(7)을 이용한 예이다. 이러한 V자 형상의 유도 가열 코일로도, 판폭 중앙부를 선행하여 가열할 수 있기 때문에, 버클링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 도 3 및 도 6에는, 강판의 한쪽의 면에서 본 솔레노이드형 유도 가열 코일의 형상을 기재하고 있지만, 반대의 면으로부터 보아도 동일하게 상류측으로 볼록 형상으로 한다. 여기에서, 유도 가열 코일은, 강판의 표리면(본질적으로 표리의 구별은 없지만 편의적 표현)에 있어서도, 동일하게 상류측으로 볼록 형상으로 한다. 표리의 코일 형상은 엄밀하게 동일할 필요는 없지만, 안정적으로 등온선의 간격을 일정하게 유지하기 위해서는, 동일한 형상으로, 강판의 판두께 중앙면에 대하여 표리로 대칭인 위치에 있는 것이 바람직하다.

또한, 도 7은, 본 발명의 가열 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 것으로, 도 1에 나타낸 종래의 직사각형 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일(3)의 상류측에, 강판의 판폭 중앙 부분을 가열하는 다른 선행 가열 장치(8)를 배치한 예이다. 이러한 선행 가열 장치(8)를 배치하는 것으로도, 판폭 중앙부를 선행하여 가열할 수 있다. 또한, 이 선행 가열 장치로서는, 특별히 가열 수단은 묻지 않지만, 급속 가열하는 관점에서는, 트랜스버스형의 유도 가열 코일인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 가열 장치로 하나의 큰 세로 주름을 형성시키기 위해서는, 가열한 강판의 등온선은 가능한 한 간격이 동일해지도록 가열하는 것이 바람직하고, 그 의미에서는, 전술한 도 3에 나타낸 원호 형상 혹은 도 6에 나타낸 V자 형상의 유도 가열 코일을 이용하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 가열 방법 및 가열 장치의 특징은, 판폭 중앙부를 선행하여 가열함으로써, 복수의 작은 세로 주름의 발생을 억제하고, 하나의 큰 주름을 발생시켜 발전시키는 것에 있지만, 이 주름이 지나치게 커지면, 소위 「활 형상」이 되고, 반송롤 이외의 다른 기계 설비와 접촉을 일으킬 우려가 있다. 그래서, 이러한 문제를 방지하기 위해, 유도 가열 코일의 하류측 또한 하류측 반송롤의 상류측에 압착롤을 배치하는 것이 바람직하다. 이 압착롤은, 열전도가 좋은 재질, 예를 들면 구리제인 것으로 하는 것이, 판폭 방향의 온도를 균일화하는데 있어서는 바람직하다.

도 8은, 도 3에 나타낸 본 발명의 가열 장치의 유도 가열 코일의 하류측 또한 하류측 반송롤의 상류측에 압착롤(9)을 설치한 예를 나타낸 것이다. 이 압착롤은, 특허문헌 3에 개시된 버클링 방지롤과 같은 복잡한 부대 설비가 불필요하기 때문에, 설치 공간도 작아도 되며, 설비 비용이나 메인터넌스상의 문제도 적다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 가열 장치는, 종형, 횡형 중 어느 어닐링 설비에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 가열 장치는, 급속 가열이 필요한 개소에 설치하면 좋고, 단열이나 온도 보존유지 혹은 분위기 제어를 위해 로 중에 설치해도 좋다. 또한, 본 발명의 가열 장치는, 단일로 설치해도, 직렬로 복수 배열하여 설치해도 좋고, 추가로, 분할하여 설치해도 상관없다.

또한, 도 9는, 도전판으로 구성된 유도 가열 코일을 갖는, 본 발명의 가열 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 것이다. 본 발명에 있어서의 필수의 요건은, 강판을 가열할 때, 판폭 중앙이 선행하여 고온이 되도록 가열하는 것이기 때문에, 도 9(a)에 조감도로 나타낸, 도전성의 구리 등의 금속판으로 구성된 솔레노이드형 유도 가열 코일(202)에 대하여, 도 9(b)와 같이, 돌출부(205)나 절결부(notched portion;206)를 형성하면, 코일 전류(203)는 원활하게 흐르기 때문에, 폭 중앙을 선행하여 가열할 수 있다. 또한, 이 원리를 응용하면, 종래의 직사각형의 솔레노이드형 유도 가열 장치라도, 예를 들면, 도 9(c)와 같이, 도체(204, 205)를 추가하는 것으로도, 본 발명을 실시할 수 있다.

또한, 전술한 본 발명의 가열 방법 및 가열 장치의 설명에서는, 가열 수단으로서, 솔레노이드형의 유도 가열 코일을 이용하여 급속 가열하는 예를 중심으로 설명해 왔지만, 급속 가열 수단으로서, 트랜스버스형의 유도 가열 장치를 이용해도, 본 발명을 실시할 수 있다. 예를 들면, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 판폭 방향으로 원호 형상의 전류 경로를 갖는 트랜스버스형 유도 가열 코일(302)을 배치한 가열 장치나, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 종래의 직사각형 형상의 트랜스버스형 코일(305)이라도, 코어재(철심; 304)의 배치를 변경함으로써, 판폭 중앙을 선행하여 가열할 수 있도록 한 가열 장치를 이용해도 좋다. 또한, 도 10(a) 중 및 도 10(b) 중의 부호 303은, 유도 가열 코일(302)을 흐르는 코일 전류를 나타낸다. 또한, 도 9(a)∼도 10(b)에 있어서의 각 코일 전류는 교류이지만, 편의상, 일방향 화살표로 나타냈다.

추가로 말하면, 본 발명의 가열 장치는, 강판의 판폭 중앙을 선행하여 급속 가열하는 것이 가능하면, 어느 가열 수단을 이용해도 좋아, 예를 들면, 버너 가열, 플라즈마 가열, 레이저 가열, 적외선 가열 등, 어느 가열 수단을 이용해도 좋다. 또한, 상기 유도 가열 코일 등의 가열 수단에 의해, 전술한 바와 같은 상류측에 볼록 형상의 등온선이 되는 온도 분포를 실현하기 위해서는, 요구되는 가열 온도나 강종·사이즈·통판 속도 등의 변화에 따라서, 당해 가열 수단이 적정하게 출력 제어를 행할 필요가 있다. 그러나, 전술한 보조 가열 수단이나 코어재를 이용함으로써, 당해 가열 수단이 등온선의 제어를 독립적으로 행할 수 있으므로, 가열 제어를 보다 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 가열 제어에 있어서는, 과거의 가열 실적으로부터의 예측이나 수치 계산 예측 등을 적용해도 좋은 것은 물론이다.

실시예

강판면으로의 투영 형상이 원호 형상이고, 솔레노이드의 개구 단면이 폭: 1500mm×높이: 140㎜이고, 길이: 6000㎜의 솔레노이드형 유도 가열 코일을 갖는 가열 장치를 연속 어닐링 설비에 설치하고, 판두께: 0.3mm×판폭: 1300㎜인 3mass％ Si 함유 냉연 강판을 100m/min으로 반송하면서, 실온으로부터 700℃까지, 100℃/sec 또는 200℃/sec로 급속 가열하여 1차 재결정 어닐링을 행하여, 방향성 전자 강판을 제조했다. 또한, 상기 원호 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일로서는, 양폭 단부에 대한 중앙부의 돌출부의 길이가 50㎜와 100㎜의 2종류의 것을 이용했다. 또한, 일부의 강판은, 도 8에 나타낸 압착롤을 설치한 가열 장치를 이용했다.

상기 급속 가열에 의한 버클링에 기인하여 발생한 제품의 불량률을, 종래의 직사각형 형상 솔레노이드형 유도 가열 코일을 갖는 가열 장치에서, 200℃/sec로 가열하는 경우를 기준(1.0)으로 하여, 표 1에 나타냈다. 이 결과로부터, 본 발명의 가열 장치를 적용함으로써, 버클링에 기인한 불량을 대폭으로 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 강판을 급속 가열했을 때에 발생하는 버클링을 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 강판을 연속 어닐링 설비 등에 안정적으로 통판하는 것이 가능해지는 것 외에, 강판의 제품 형상의 품질 향상에도 크게 기여한다. 특히, 본 발명의 기술은, 강판에 버클링을 발생시키는 일 없이 100℃/sec 이상으로 급속 가열할 수 있기 때문에, 이것을 1차 재결정 어닐링의 가열에 적용함으로써, 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판을 유리하게 제조하는 것이 가능해진다.

1 : 강판
2, 2' : 반송롤
3 : 종래의 직사각형 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일
4 : 여자(勵磁) 전류가 흐를 방향
5 : 세로 주름(버클링)
6 : 원호 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일
7 : V자 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일
8 : 선행 가열 장치(트랜스버스형 유도 가열 코일)
9 : 압착롤
101, 201, 301 : 강판
102 : 가열 초기의 등온선
103 : 가열 종료시의 등온선
104 : 면외 변형량(강판의 상하 방향 변위)
105 : 면외 변형의 기점(start point of out-of-plane deformation)
202 : 도전판에 의한 솔레노이드식 유도 가열 코일
203, 303 : 코일 전류(교류이지만, 일방향 화살표로 도시)
204 : 개조로 부가하는 도전판
205 : 돌출
206 : 절결(notched portion)
302 : 트랜스버스식 유도 가열 코일
304 : 코어재
305 : 종래의 트랜스버스형 유도 가열 코일

Claims (9)

1. 연속적으로 반송되는 강판을 100℃/sec 이상으로 급속가열하는 방법에 있어서,
   강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하고, 강판의 등온선이 상류측으로 볼록 형상이 되도록 함과 함께, 가열시의 최고 온도 －200℃의 등온선과 최고 온도의 등온선 높이가, 서로의 ±30%이내가 되도록 가열함으로써, 강판의 폭방향에 걸친 하나의 주름을 강판의 판폭 중앙부에 발생시키는 것을 특징으로 하는 강판의 가열 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 볼록 형상은, 원호 형상 혹은 V자 형상인 것을 특징으로 하는 강판의 가열 방법.
4. 연속적으로 반송되는 강판을 100℃/sec 이상으로 급속가열하는 가열 장치에 있어서,
   강판의 가열 수단이, 강판의 판폭 중앙부를 선행하여 가열하고, 강판의 등온선이 상류측으로 볼록 형상이 되도록 함과 함께, 가열시의 최고 온도 -200℃의 등온선과 최고 온도의 등온선의 높이가, 서로의 ±30% 이내가 되도록 가열함으로써, 강판의 폭방향에 걸친 하나의 주름이 강판의 판폭 중앙부에 발생하도록 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 강판의 가열 수단은, 강판면에 투영한 형상이 상류측으로 볼록 형상의 솔레노이드형 유도 가열 코일인 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 볼록 형상은, 원호 형상 혹은 V자 형상인 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 강판의 가열 수단은, 강판면에 투영한 형상이 직사각형 형상인 솔레노이드형 유도 가열 코일의 상류측에, 강판의 판폭 중앙 부분을 가열하는 선행 가열 장치를 배치한 것인 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 선행 가열 장치는, 트랜스버스형 유도 가열 코일인 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 솔레노이드형 유도 가열 코일과 하류측 통판롤과의 사이에, 압착롤을 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판의 가열 장치.
   

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