KR101614237B1

KR101614237B1 - 강대의 연속 어닐링로, 연속 어닐링 방법, 연속 용융 아연 도금 설비 및 용융 아연 도금 강대의 제조 방법

Info

Publication number: KR101614237B1
Application number: KR1020147032385A
Authority: KR
Inventors: 히데유키 다카하시; 노부유키 사토; 가즈키 나카자토; 모토키 다카다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2016-04-20
Also published as: TW201408783A; CN104321447A; US20150140217A1; CN104321447B; WO2013175758A1; US9593401B2; TWI485262B; JP2013245361A; JP5510495B2; KR20150003835A

Abstract

노 내 분위기의 이슬점을 정상 조업에 적합한 레벨까지 신속하게 저감시킬 수 있고, 픽업 결함의 발생, 노벽 손상의 문제가 적은 저이슬점의 분위기를 안정적으로 얻을 수 있는 연속 어닐링로와 이 어닐링로를 사용한 강대의 연속 어닐링 방법을 제공한다.
가열대와 균열대는 노 상부에서 연통하고, 연통부 이외에는 격벽으로 분리하고, 노 내 가스의 일부를 흡인하여 노 밖에 형성한 탈산소 장치와 제습 장치를 갖는 리파이너에 도입하여 가스 중의 산소와 수분을 제거해서 이슬점을 저하시키고, 이슬점을 저하시킨 가스를 노 내로 되돌리도록 한 종형 어닐링로로, 리파이너로의 가스의 흡인구를, 균열대-냉각대의 연결부 하부에 형성하며, 또한 가열대 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서 또한 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역을 제외한 가열대, 또는/및, 균열대에 1 군데 이상 형성한다.

Description

강대의 연속 어닐링로, 연속 어닐링 방법, 연속 용융 아연 도금 설비 및 용융 아연 도금 강대의 제조 방법{CONTINUOUS ANNEALING FURNACE FOR STEEL STRIP, CONTINUOUS ANNEALING METHOD, CONTINUOUS GALVANIZING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING GALVANIZED STEEL STRIP}

본 발명은 강대의 연속 어닐링로, 연속 어닐링 방법, 연속 용융 아연 도금 설비 및 용융 아연 도금 강대의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 강대를 어닐링하는 연속 어닐링로에 있어서는, 노의 대기 개방 후의 재개시나 노 내 분위기에 대기가 침입한 경우 등에 노 내의 수분이나 산소 농도를저감시키기 위해, 노 내 온도를 상승시켜서 노 내의 수분을 기화시키고, 이것과 거 의 동시에 불활성 가스 등의 비산화성 가스를 노 내 분위기의 치환 가스로서 노 내에 공급하고, 동시에 노 내의 가스를 배기함으로써 노 내 분위기를 비산화성 가스로 치환하는 방법이 널리 실시되고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 방법은, 노 내 분위기 중의 수분이나 산소 농도를 정상 조업에 적합한 소정의 레벨까지 저하시키는데에 긴 시간을 필요로 하고, 그 동안 조업을 할 수 없기 때문에 생산성을 현저하게 저하시키는 문제가 있다.

또한 최근, 자동차, 가전, 건축재 등의 분야에 있어서, 구조물의 경량화 등에 기여 가능한 고장력강 (하이텐실 스틸) 의 수요가 높아지고 있다. 이 하이텐실 스틸의 기술에서는, 강 중에 Si 를 첨가하면 구멍 확장성이 양호한 고장력 강대를 제조할 수 있는 가능성이 개시되어 있다. 또 이 하이텐실 스틸의 기술에서는, Si 나 Al 을 함유하면 잔류 γ 가 형성되기 쉬워 연성이 양호한 강대를 제공할 수 있는 가능성이 개시되어 있다.

그러나, 고강도 냉연 강대에 있어서, Si, Mn 등의 산화 용이성 원소를 함유하고 있으면, 어닐링 중에 이들 산화 용이성 원소가 강대 표면에 농화되어 Si, Mn 등의 산화물이 형성되고, 그 결과 외관 불량이나 인산염 처리등의 화성 (化成) 처리성 불량이 되는 문제가 있다.

용융 아연 도금 강대의 경우, 강대가 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소를 함유하고 있으면, 어닐링 중에 이들 산화 용이성 원소가 강대 표면에 농화되어 Si, Mn 등의 산화물이 형성되고, 그 결과 도금성을 저해하여 비(非)도금 결함을 발생시키거나, 도금 후의 합금화 처리시에 합금화 속도를 저하시키거나 하는 문제가 있다. 그 중에서도 Si 는, 강대 표면에 SiO₂ 의 산화막이 형성되면, 강대와 용융 도금 금속의 젖음성을 현저하게 저하시키며, 또, 합금화 처리시에 SiO₂ 산화막이 지철과 도금 금속의 확산의 장벽이 된다. 이 때문에 Si 는, 도금성, 합금화 처리성 저해의 문제가 특히 발생하기 쉽다.

이 문제를 방지하는 방법으로서, 어닐링 분위기 중의 산소 포텐셜을 제어하는 방법을 생각할 수 있다.

산소 포텐셜을 올리는 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1 에 가열대 후단에서부터 균열대의 이슬점을 -30 ℃ 이상의 고(高)이슬점으로 제어하는 방법이 개시되어 있다. 이 수법은 어느 정도 효과를 기대할 수 있으며, 또한 고이슬점으로의 제어도 공업적으로 용이하다는 이점이 있다. 그러나 이 수법은, 고이슬점 하에서 조업하는 것이 바람직하지 않은 강종 (예를 들어 Ti 계-IF 강) 의 제조를 간이하게 실시할 수 없다는 결점이 있다. 이것은, 일단 고이슬점으로 한 어닐링 분위기를 저이슬점으로 하기에는 매우 긴 시간이 걸리기 때문이다. 또한 이 수법은, 노 내 분위기를 산화성으로 하기 때문에, 제어를 잘못하면 노 내 롤에 산화물이 부착되어 픽업 결함이 발생하는 문제나, 노벽 손상의 문제가 있다.

별도의 수법으로서 저산소 포텐셜로 하는 수법을 생각할 수 있다. 그러나 Si, Mn 등은 매우 산화되기 쉽기 때문에, CGL (연속 용융 아연 도금 라인)ㆍCAL (연속 어닐링 라인) 에 배치되는 대형의 연속 어닐링로에 있어서는, Si, Mn 등의 산화를 억제하는 작용이 우수한 -40 ℃ 이하의 저이슬점의 분위기를 안정적으로 얻기는 매우 곤란한 것으로 생각되어 왔다.

저이슬점의 어닐링 분위기를 효율적으로 얻는 기술이, 예를 들어 특허문헌 2, 특허문헌 3 에 개시되어 있다. 이들 기술은, 1 패스 종형로 (縱型爐)의 비교적 소규모 노에 대한 기술로서, CGLㆍCAL 과 같은 다 (多) 패스 종형로에 대한 적용이 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 이들 기술에서는 효율적으로 이슬점을 저하시킬 수 없을 위험성이 매우 높다.

WO2007/043273호 공보 일본 특허공보 제2567140호 일본 특허공보 제2567130호

본 발명은, 강대를 연속적으로 열처리하는 정상 조업을 실시하기에 앞서, 또는 정상 조업 중에 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도가 상승했을 때에, 노 내 분위기의 이슬점을 정상 조업에 적합한 레벨까지 신속하게 저감시킬 수 있는 강대의 연속 어닐링로를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은, 픽업 결함의 발생이나 노벽 손상의 문제가 적은 저이슬점의 분위기를 안정적으로 얻을 수 있고, 어닐링시에 강 중의 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소가 강대 표면에 농화되어 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소의 산화물이 형성되는 것을 방지하여, Si 등의 산화 용이성 원소를 함유하는 강대의 어닐링에 적합한 강대의 연속 어닐링로를 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 본 발명은, 상기 연속 어닐링로를 사용한 강대의 연속 어닐링 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

또, 본 발명은 상기 어닐링로를 구비한 연속 용융 아연 도금 설비를 제공하는 것을 과제로 한다. 또 본 발명은, 상기 어닐링 방법으로 강대를 연속 어닐링한 후 용융 아연 도금하는 용융 아연 도금 강대의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

또, 본 발명은 어닐링로의 가열대와 균열대를 물리적으로 분리하는 격벽이 존재하지 않는 어닐링로에 적용하는 기술이다.

발명자들은 다패스를 갖는 대형 종형로 내의 이슬점 분포의 측정이나 그것을 바탕으로 한 유동 (流動) 해석 등을 실시하였다. 그 결과, 발명자들은 다음의 지견을 알아내었다.

1) 분위기의 대부분을 차지하는 N₂ 가스에 비하여, 수증기 (H₂O) 는 비중이 가볍기 때문에, 다패스를 갖는 수형 (竪型) 어닐링로에서는, 노 상부가 고이슬점이 되기 쉬운 것,

2) 노 내의 상부에서부터 노 내 가스를 흡인하여 탈산소기와 제습기를 구비한 리파이너에 도입하여 산소 및 수분을 제거해서 이슬점을 저하시키고, 이슬점을 저하시킨 가스를 노 내의 특정부로 되돌림으로써, 노 상부가 고이슬점이 되는 것을 방지하고, 노 내 분위기의 이슬점을 정상 조업에 적합한 소정의 레벨까지 단시간에 감소시킬 수 있는 것,

3) 노 상부 이외로부터도 노 내 가스를 흡인하여 리파이너에 도입하는 경우에는, 가열대 하부의 강대 도입부 부근의 영역에 도입부를 형성하지 않는 것이 필요한 것.

상기에 의해, 노 내 분위기를 픽업 결함의 발생이나 노벽 손상의 문제가 적고, 어닐링시에 강 중의 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소가 강대 표면에 농화되어 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소의 산화물이 형성되는 것을 방지할 수 있는 저이슬점 분위기를 안정적으로 얻을 수 있는 것을 발명자들은 알아내었다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 수단은 하기한 바와 같다.

(1) 강대를 상하 방향으로 반송하는 가열대, 균열대 및 냉각대가 이 순서대로 배치되고, 상기 균열대와 상기 냉각대의 연결부는 노 상부에 배치되고, 상기 가열대와 상기 균열대는 노 상부에서 연통 (連通) 하고, 노 상부의 연통부 이외에는 격벽을 형성하여 가열대와 균열대를 물리적으로 분리하고, 노 밖으로부터 분위기 가스를 노 내에 공급하고, 노 내 가스를 가열대 하부의 강대 도입부로부터 배출하는 것과 함께, 노 내 가스의 일부를 흡인하여 노 밖에 형성한 탈산소 장치와 제습 장치를 갖는 리파이너에 도입하여 가스 중의 산소와 수분을 제거해서 이슬점을 저하시키고, 이슬점을 저하시킨 가스를 가스의 토출구로부터 노 내로 되돌리도록 구성된 종형 어닐링로로서, 노 내로부터 리파이너로의 가스의 흡인구를, 균열대-냉각대의 연결부 하부에 형성하며, 또한 가열대 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서 또한 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역을 제외한 가열대, 또는/및, 균열대에 1 군데 이상 형성하는 것을 특징으로 하는 강대의 연속 어닐링로.

(2) 상기 가열대, 균열대에 배치한 가스의 흡인구 근방에 노 내 가스의 이슬점을 측정하는 노점계의 이슬점 검출부를 설치한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 강대의 연속 어닐링로.

(3) 리파이너로부터 노 내로의 가스의 토출구를 균열대-냉각대의 연결부 및 가열대의 상부에 복수 개 형성하고, 가열대 상부의 가스의 토출구의 토출폭 (W0) 은, 가열대의 노 폭 (W) 에 대하여 W0/W ＞ 1/4 을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 강대의 연속 어닐링로.

여기서, 가열대의 가스의 토출구의 토출폭 (W0) 은, 가열대의 가장 입측 (入側) 에 배치된 가스 토출구와, 가장 출측 (出側) 에 배치된 가스의 토출구의 노 길이 방향의 간격이다.

(4) 상기 (2) 또는 (3) 에 기재된 강대의 연속 어닐링로를 사용하여 강대를 연속 어닐링할 때에, 가열대 및 균열대의 가스 흡인구 근방의 노 내 가스의 이슬점을 측정하여, 이슬점이 높은 장소의 노 내 가스를 우선적으로 흡인하고, 리파이너로부터 되돌아가는 가스를 가열대 상부의 가스의 토출구로부터 우선적으로 토출하는 것을 특징으로 하는 강대의 연속 어닐링 방법.

(5) 가열대 상부로부터 토출하는 가스의 토출폭 (W1) 은, 가열대의 노 폭 (W) 에 대하여 W1/W ＞ 1/4 을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (4) 에 기재된 강대의 연속 어닐링 방법.

여기서, 가스의 토출폭 (W1) 은, 가열대의 가장 입측에서부터 토출하는 가스의 토출구와, 가장 출측에서부터 토출하는 가스의 토출구의 노 길이 방향의 간격이다.

(6) 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 어닐링로의 하류에 용융 아연 도금 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 강대의 연속 용융 아연 도금 설비.

(7) 상기 (4) 또는 (5) 에 기재된 방법으로 강대를 연속 어닐링한 후, 용융 아연 도금하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강대의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 강대를 연속적으로 열처리하는 정상 조업을 실시하기에 앞서, 또는 정상 조업 중에 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도가 상승했을 때에, 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도를 감소하여, 노 내 분위기 중의 이슬점을 안정적으로 강대 제조가 가능해지는 -30 ℃ 이하까지 저하시키는 시간을 단축하여, 생산성의 저하를 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 픽업 결함의 발생이나 노벽 손상의 문제가 적고, 또 어닐링시에 강 중의 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소가 강대 표면에 농화되어 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소의 산화물이 형성되는 것을 방지할 수 있는, 이슬점이 -40 ℃ 이하인 저이슬점의 노 내 분위기를 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, Ti 계-IF 강과 같은 고이슬점 하에서 조업하는 것이 바람직하지 않은 강종의 제조를 용이하게 실시할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 강대의 연속 어닐링로를 구비하는 연속 용융 아연 도금 라인의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2 는 리파이너로의 가스의 흡인구, 리파이너로부터의 가스의 토출구, 이슬점 검출부의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 3 은 리파이너의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 어닐링로의 이슬점 저하의 트렌드를 나타내는 도면이다.

강대의 연속 용융 아연 도금 라인은, 도금욕의 상류에 어닐링로를 구비한다. 통상 어닐링로는, 노의 상류에서 하류를 향하여 가열대, 균열대, 냉각대가 이 순서로 배치되어 있다. 가열대의 상류에 예열대를 구비하는 경우도 있다. 어닐링로와 도금욕은 스나우트를 통하여 접속되고, 가열대로부터 스나우트에 이를 때까지의 노 내는 환원성 분위기 가스 또는 비산화성 분위기로 유지된다. 가열대, 균열대는, 가열 수단으로서 래디언트 튜브 (RT) 를 사용하여 강대를 간접 가열한다. 환원성 분위기 가스는, 통상적으로 H₂-N₂ 가스가 사용되고, 가열대에서 스나우트까지의 노 내의 적절한 장소에 도입된다. 이 라인에 있어서, 강대를 가열대, 균열대에서 소정 온도로 가열 어닐링한 후, 냉각대에서 냉각시키고, 스나우트를 통해서 도금욕에 침지시켜 용융 아연 도금하거나, 또는 추가로 아연 도금의 합금화 처리를 실시한다.

연속 용융 아연 도금 라인은, 노가 스나우트를 통해서 도금욕에 접속되어 있다. 이 때문에, 노 내에 도입된 가스는 노체 리크 등의 불가피한 것을 제외하면, 노의 입측에서부터 배출되고, 노 내 가스의 흐름은 강대 진행 방향과는 역방향으로, 노의 하류에서 상류를 향한다. 그리고, 분위기의 대부분을 차지하는 N₂ 가스에 비하여 수증기 (H₂O) 는 비중이 가볍기 때문에, 다패스를 갖는 수형 어닐링로에서는, 노 상부가 고이슬점이 되기 쉽다.

효율적으로 이슬점을 낮추기 위해서는, 노 내 분위기 가스의 정체 (노의 상부, 중간부, 하부에서의 분위기 가스의 정체) 를 발생시키지 않아, 노 상부가 고이슬점이 되는 것을 방지하는 것이 중요하다. 또한, 효율적으로 이슬점을 낮추기 위해서는, 이슬점을 상승시키는 물의 발생원을 아는 것도 중요하다. 물의 발생원으로는, 노벽, 강대, 노 입구로부터의 외기 유입, 냉각대나 스나우트로부터의 유입 등을 들 수 있는데, RT 나 노벽에 리크 지점이 있으면, 거기도 물의 공급원이 되는 경우가 있다.

도금성에 미치는 이슬점의 영향은 강대 온도가 높으면 높을수록 크고, 산소와의 반응성이 높아지는 강대 온도 700 ℃ 이상의 영역에서 특히 영향이 커진다. 따라서, 온도가 높아지는 가열대 후반부 및 균열대의 이슬점은 도금성에 큰 영향을 미치게 된다. 가열대와 균열대를 물리적으로 분리시키는 격벽이 있는 경우에는, 가열대와 균열대 각각을 효율적으로 저이슬점화할 필요가 있다.

구체적으로는, 강대를 연속적으로 열처리하는 정상 조업을 실시하기에 앞서, 또는 정상 조업 중에 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도가 상승했을 때에, 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도를 감소시켜, 노 전체의 분위기 이슬점을, 안정적으로 강대 제조가 가능해지는 -30 ℃ 이하까지 저하시키는 시간을 단축할 수 있는 것이 필요하다.

또한, Si, Mn 등의 산화를 억제하는 작용이 우수한 -40 ℃ 이하까지 이슬점을 낮출 필요가 있어, 가열대와 균열대를 물리적으로 분리시키는 격벽이 존재하는 어닐링로에서는, 가열대와 균열대의 양방의 이슬점을 저하시킬 필요가 있다. 이슬점은 도금성 면에서 보다 낮은 것이 유리하여, 이슬점은 -45 ℃ 이하로 저하시킬 수 있는 것이 바람직하고, -50 ℃ 이하로 저하시킬 수 있는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은, 분위기 가스의 이슬점을 저하시키기 위해, 노 내의 분위기 가스의 일부를 노 밖에 형성한 탈산소 장치와 제습 장치를 갖는 리파이너에 도입하여 가스 중의 산소와 수분을 제거해서 이슬점을 저하시키고, 이슬점을 저하시킨 가스를 노 내로 되돌리는 것이다. 본 발명은, 그 때, 리파이너에 도입하는 노 내 가스의 흡인구, 리파이너로부터 되돌아오는 이슬점이 저하된 가스의 노 내로의 토출구를 하기 1) ∼ 3) 과 같이 배치하는 것이다.

1) 냉각대 상부는 도금 포트측으로부터의 고이슬점의 가스가 혼입되어 오기 때문에, 또 냉각대ㆍ스나우트로부터의 외기 유입을 방지하기 위해, 냉각대 상부에서 분위기 가스의 정체를 방지할 필요가 있다. 당해 지점에서의 분위기 가스의 정체를 방지하기 위해, 리파이너에 도입하는 가스의 흡인구를 균열대-냉각대의 연결부의 하부에 배치한다. 가스의 흡인구는, 균열대-냉각대의 연결부의 하부 스로트부 또는 시일 롤 근방 등의 유로가 좁아진 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 단, 가스의 흡인구의 위치는 냉각대의 냉각 장치 (냉각 노즐) 로부터 4 m 이내가 바람직하고, 2 m 이내가 더욱 바람직하다. 냉각 장치까지의 거리가 지나치게 길어지면, 냉각 개시 전에 강판이 고이슬점의 가스에 장시간 노출되게 되어, Si, Mn 등의 산화 용이성 원소가 강판 표면에 농화될 우려가 있기 때문이다. 이 가스 흡인에 의해 냉각대 상부에서의 가스의 정체를 방지할 수 있지만, 가스의 흡인구 근방의 노압이 부압 (負壓) 이 될 우려가 있다. 이 때문에, 균열대와 냉각대의 연결부에 리파이너로부터 되돌아오는 가스의 토출구를 배치하는 것이 바람직하다. 가스의 토출구는 균열대-냉각대의 연결부의 패스 라인보다 높은 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 가스의 토출구는, 그 패스 라인보다 높고, 또한 균열대로부터 도출된 강대의 주행 방향을 하방으로 변경하는 롤보다 출측의 노벽측에 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 가스의 흡인구와 가스의 토출구는 2 m 이상 떨어뜨려 배치하는 것이 바람직하다. 가스의 흡인구와 가스의 토출구의 위치가 지나치게 가까우면, 흡인구로부터 흡인하는 고이슬점 가스의 비율이 낮아져 (도입 가스가 흡인되는 비율이 높아져), 수분 제거 효율이 저하되기 때문이다.

2) 노 내 가스의 흡인구는, 가장 이슬점이 높은 장소에 배치하는 것이 이상적이다. 가열대와 균열대 사이에 격벽이 있는 경우, 주요한 물 발생 위치가 격벽의 상류/하류 중 어느 쪽에 존재하는지에 따라 이슬점 분포가 크게 달라진다. 예를 들어 노의 입측 등, 어닐링로 전반 (前半) 의 가열대에 주요한 물 공급원이 있는 경우, 가열대의 이슬점이 높아지기 때문에, 가열대에 가스의 흡인구를 형성할 필요가 있다. 반대로 주요 물 공급원이 어닐링로 후반의 균열대에 있는 경우에는, 균열대의 이슬점이 높아지기 때문에, 균열대에 가스의 흡인구를 형성할 필요가 있다. 이슬점이 높아지는 장소가 가열대, 균열대 중 어느 일방으로 한정할 수 없는 경우에는, 가스의 흡인구는 가열대, 균열대의 양방에 각각 적어도 1 군데 설치할 필요가 있다. 이와 같이, 가스의 흡인구를 설치함으로써, 리파이너에 의한 제습 능력은 각별히 향상되게 된다. 단, 가열대의 가스의 흡인구는, 가열대 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서 또한 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역을 제외한 영역에 배치한다. 가스의 흡인구를 가열대 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서 또한 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역에 배치하면, 노 밖의 가스를 노 내로 끌고 들어올 가능성이 높아져, 이슬점이 상승할 우려가 있기 때문이다.

3) 가열대 상부는 그 구조상, 노 내 가스의 흐름이 거의 없어, 분위기 가스가 정체되기 쉽다. 따라서 이 지점은 고이슬점화되기 쉽기 때문에, 가열대 상부에 리파이너로부터 되돌아오는 가스의 토출구를 배치하는 것이 바람직하다. 정체를 없애기 위해서는, 가스의 토출구는 가열대의 가능한 한 높은 위치에 배치하는 편이 유리하지만, 가스의 토출구는, 적어도 가열대의 상부 하스 롤 중심의 연직 위치보다 2 m 낮은 위치를 기준으로 하여, 그것보다 높은 영역 (연직 위치 - 2 m 보다 높은 영역) 에 배치하는 것이 보다 바람직하다.

가열대에서의 가스의 정체를 방지하기 위해서는, 가스의 토출구를 2 군데 이상으로 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 가열대에서의 가스의 정체를 방지하는 효과를 보다 향상시킬 수 있기 때문에, 가열대의 가스 토출구의 토출폭 (W0) 이, 가열대의 노 폭 (W) 에 대하여 W0/W ＞ 1/4 을 만족하도록 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 가열대의 가스 토출구의 토출폭 (W0) 은, 가열대의 가장 입측에 배치된 가스 토출구와, 가장 출측에 배치된 가스 토출구의 노 길이 방향의 간격 (토출구 중심간 거리) 이다.

본 발명은, 이러한 시점에 기초한 것이다.

이하, 도 1 ∼ 도 3 을 사용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 실시에 사용하는 수형 어닐링로를 구비한 강대의 연속 용융 아연 도금 라인의 일 구성예를 나타낸다.

도 1 에 있어서, 1 은 강대, 2 는 어닐링로이고, 어닐링로 (2) 는 강대 진행 방향으로 가열대 (3), 균열대 (4), 냉각대 (5) 를 이 순서로 구비한다. 가열대 (3), 균열대 (4) 에서는, 복수의 상부 하스 롤 (11a) 과 하부 하스 롤 (11b) 이 배치되고, 강대 (1) 를 상하 방향으로 복수 회 반송하는 복수 패스를 형성한다. 가열대 (3), 균열대 (4) 에서는 가열 수단으로서 RT 를 사용하여, 강대 (1) 를 간접 가열한다. 6 은 스나우트, 7 은 도금욕, 8 은 가스 와이핑 노즐, 9 는 도금의 합금화 처리를 하는 가열 장치, 10 은 노 내로부터 흡인한 분위기 가스의 탈산소와 제습을 실시하는 리파이너이다.

가열대 (3) 와 균열대 (4) 는 노의 상부에서 연통하고 있다. 노 상부의 연통부 이외에는, 가열대 (3) 와 균열대 (4) 의 분위기 가스를 차단하는 격벽 (12) 이 설치되어 있다. 격벽 (12) 은 가열대 (3) 출구의 상부 하스 롤과 균열대 (4) 입구의 상부 하스 롤 사이의 노 길이 방향 중간 위치에 설치되고, 상단은 강대 (1) 에 근접하도록, 하단 및 강대 폭방향 단부는 노벽부에 접하도록 하여 연직으로 배치되어 있다.

균열대 (4) 와 냉각대 (5) 의 연결부 (13) 는, 냉각대 (5) 상측의 노 상부에 배치되고, 그 연결부 (13) 내에는, 균열대 (4) 로부터 도출된 강대 (1) 의 주행 방향을 하방으로 변경하는 롤 (15) 이 배치되어 있다. 균열대 (4) 의 분위기가 냉각대 (5) 로 유입되는 것을 방지하는 것과 함께, 연결부 노벽의 복사열이 냉각대 (5) 내로 들어가는 것을 방지하기 위해, 그 연결부 하부의 냉각대 (5) 측 출구는 스로트 (강대 통판부 단면적이 작아진 구조, 스로트부) 로 되어 있고, 그 스로트부 (14) 에 시일 롤 (16) 이 배치되어 있다.

냉각대 (5) 는 제 1 냉각대 (5a) 와 제 2 냉각대 (5b) 로 구성되고, 제 1 냉각대 (5a) 는, 강대 패스는 1 패스이다.

도 1 에 있어서, 17 은 노 밖으로부터 노 내에 분위기 가스를 공급하는 분위기 가스 공급 계통, 18 은 리파이너 (10) 로의 가스 도입관, 19 는 리파이너 (10) 로부터의 가스 도출관이다.

분위기 가스 공급 계통 (17) 의 각 대역으로의 배관의 도중에 설치된 밸브 (도시 생략) 및 유량계 (도시 생략) 에 의해, 가열대 (3), 균열대 (4) 및 냉각대 (5) 이후의 노 내의 각 대역으로의 분위기 가스의 공급량의 조정, 정지를 개별적으로 실시할 수 있다. 통상, 강대 표면에 존재하는 산화물을 환원하고, 또한 분위기 가스의 비용이 과대해지지 않도록 하기 위해, 노 내에 공급하는 분위기 가스에는 H₂ : 1 ∼ 10 vol％, 잔부가 N₂ 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 가스가 사용된다. 이슬점은 -60 ℃ 정도이다.

리파이너에 도입하는 노 내 가스의 흡인구는, 균열대 (4) 와 냉각대 (5) 의 연결부 (13) 하부에 배치하고, 또한 가열대 (3) 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역 (도 2 참조) 을 제외한 가열대 (3), 또는/및 균열대 (4) 에 배치한다. 가열대 (3), 균열대 (4) 에 배치하는 흡인구는 복수 지점에 배치하는 것이 바람직하다. 스로트부 (14) 에 시일 롤이 배치되어 있을 때에는, 당해 지점에 있어서 가스 유로가 더욱 좁아져 있기 때문에, 당해 지점 또는 그 근방에 가스의 흡인구를 배치하는 것이 보다 바람직하다.

리파이너에서 이슬점을 저하시킨 가스를 노 내로 토출하는 가스의 토출구는, 균열대-냉각대의 연결부 및 가열대의 상부에 배치하는 것이 바람직하다. 균열대-냉각대의 연결부에 배치하는 가스의 토출구는, 균열대 (4) 와 냉각대 (5) 의 연결부 (13) 의 패스 라인보다 높은 위치에 배치하는 것이 보다 바람직하다. 균열대-냉각대의 연결부에 배치하는 가스의 토출구는, 패스 라인보다 높은 위치이고, 연결부 내의 강대 주행 방향을 하방으로 변경하는 롤 (15) 보다 출측의 노벽측에 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 가열대 (3) 의 상부에 배치하는 가스의 토출구는, 가열대 (3) 의 상부 하스 롤 중심의 연직 위치 - 2 m 보다 높은 영역에 배치하는 것이 보다 바람직하다. 가열대의 가스의 토출구는 복수 지점에 배치하는 것이 바람직하다.

도 2 는 리파이너 (10) 로의 가스의 흡인구, 리파이너 (10) 로부터 가스의 토출구, 이슬점 검출부의 배치예를 나타낸다. 22a ∼ 22e 는 가스의 흡인구, 23a ∼ 23e 는 가스의 토출구, 24a ∼ 24g 는 이슬점 검출부이다. 가열대의 노 폭 (W) 은 12 m, 균열대의 노 폭은 4 m, 가열대와 균열대의 합계 노 폭은 16 m 이다.

가스 흡인구의 직경은 φ200 ㎜ 이다. 가스의 흡인구는, 균열대 (3) 와 냉각대 (4) 의 연결부 (13) 하부의 스로트부에 단독으로 1 개 (22e) 배치되어 있다. 그리고, 가스의 흡인구는, 노 길이 방향으로 1 m 의 간격을 두고 배치한 2 개의 흡인구를 1 조로 하여, 균열대의 상부 하스 롤 중심으로부터 1 m 아래 (22b), 균열대의 노 높이의 1/2 위치 (높이 방향의 중앙 : 22c), 균열대의 하부 하스 롤 중심으로부터 1 m 위 (22d) 및 가열대의 중앙 (노 높이의 1/2 위치에서, 노 길이 방향의 중앙 : 22a) 에, 합계로 4 조의 흡인구 (22a ∼ 22d) 가 배치되어 있다.

가스의 토출구의 직경은 φ50 ㎜ 이다. 가스의 토출구는, 균열대와 냉각대의 연결부의 출측 노벽으로부터 1 m 의 위치이고, 또한 천장벽으로부터 1 m 의 위치에 단독으로 1 개 (23e) 배치되어 있다. 그리고 가스의 토출구는, 가열대 상부의 하스 롤 중심으로부터 1 m 아래에, 가열대의 입측 노벽으로부터 1 m 의 위치를 기점으로 하여, 2 m 간격으로 노 길이 방향으로 4 군데 (23a ∼ 23d) 배치되어 있다. 도 2 에서는, 가열대 상부의 가스 토출구의 토출폭 (W0) 은 6 m 이다. 그 토출폭 (W0) 의 가열대의 노 폭 (W) (= 12 m) 에 대한 비는, W0/W = 1/2 이고, W0/W ＞ 1/4 을 만족한다. 또, 가열대의 가스 토출구의 토출폭 (W0) 은, 가열대의 가장 입측에 배치된 가스 토출구와, 가장 출측에 배치된 가스 토출구의 노 길이 방향의 간격이다.

노 내 가스의 이슬점을 검출하는 노점계의 이슬점 검출부는, 균열대와 냉각대의 연결부 (24g), 균열대와 가열대에 배치된 각 조의 2 개의 흡인구의 중간 (24b, 24d ∼ 24f), 가열대의 입측 노벽으로부터 3 번째와 4 번째 토출구의 중간 (토출구 (23c 와 23d) 의 중간 : 24a), 가열대의 하부 하스 롤 중심으로부터 1 m 위이고 입측 노벽으로부터 6 m 의 위치 (24c) 에 배치되어 있다.

균열대-냉각대의 연결부 하부의 스로트부에 배치한 흡인구로부터는 상시 흡인하고, 균열대, 가열대에 배치한 흡인구는, 흡인 지점의 이슬점 데이터에 기초하여 가스를 흡인하는 흡인구를 선택할 수 있도록 되어 있다.

가열대 및 균열대의 각각에 분위기 흡인구를 복수 지점 형성한 것은 다음의 이유에 따른다.

가열대 및 균열대 사이에 격벽이 있는 경우에는, 물 발생원이 격벽에 대하여, 강대 주행 방향의 상류/하류 중 어느 쪽에 존재하는지에 따라 이슬점 분포는 크게 다르다. 예를 들어, 물 발생원이 노 입측 부근에 있는 경우, 격벽에서부터 보아 노 입측의 이슬점은 각 지점에서 대체로 높아지는 한편, 노 출측의 이슬점은 낮아진다. 따라서, 노 입측에서 가스를 흡인하도록 하면, 제습 효율은 올라가게 된다. 그러나, 물 발생원이 노 출측에 있는 경우에는, 노 입측에서 가스를 흡인하도록 하면, 제습 효율이 저하된다. 따라서, 물 발생원의 장소가 변하여도 제습 효율을 올리기 위해서는, 격벽의 양측에 흡인구를 형성할 필요가 있다.

가스의 흡인구로부터 흡인된 분위기 가스는, 가스 도입관 (18a ∼ 18e 및 18) 을 거쳐 리파이너에 도입 가능하다. 각 가스 도입관 (18a ∼ 18e) 의 도중에 형성한 밸브 (도시 생략) 및 유량계 (도시 생략) 에 의해, 각 흡인구로부터의 노 내의 분위기 가스의 흡인량 조정, 정지를 개별적으로 제어할 수 있다.

도 3 은, 리파이너 (10) 의 일 구성예를 나타낸다. 도 3 에 있어서, 30 은 열교환기, 31 은 쿨러, 32 는 필터, 33 은 블로어, 34 는 탈산소 장치, 35, 36 은 제습 장치, 46, 51 은 전환 밸브, 40 ∼ 45, 47 ∼ 50, 52, 53 은 밸브이다. 탈산소 장치 (34) 는 팔라듐 촉매를 사용한 탈산소 장치이다. 제습 장치 (35, 36) 는, 합성 제올라이트 촉매를 사용한 제습 장치이다. 연속 조업할 수 있도록 2 기 (基) 의 제습 장치 (35, 36) 가 병렬로 배치되어 있다.

리파이너에서 산소와 수분을 제거하여 이슬점을 저하시킨 가스는, 가스 도출관 (19 및 19a ∼ 19e) 을 거쳐 토출구 (23a ∼ 23e) 로부터 노 내에 토출 가능하다. 각 가스 도출관 (19a ∼ 19e) 의 도중에 형성한 밸브 (도시 생략) 및 유량계 (도시 생략) 에 의해, 각 토출구로부터 노 내에 토출하는 가스의 토출량의 조정, 정지를 개별적으로 제어할 수 있다.

그 때, 가열대 상부로부터 토출하는 가스의 토출폭 (W1) 이 가열대의 노 폭 (W) 에 대하여 W1/W ＞ 1/4 을 만족하도록 가스를 토출함으로써, 가열대 상부에서 분위기 가스가 정체되어 고이슬점이 되는 것을 방지하는 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 가스의 토출폭 (W1) 은, 가열대의 가장 입측에서부터 토출하는 가스 토출구와, 가장 출측에서부터 토출하는 가스 토출구의 노 길이 방향의 간격이다.

이 연속 용융 아연 도금 라인에서 강대를 어닐링한 후 용융 아연 도금할 때에는 다음과 같이 하여 실시한다. 우선, 강대 (1) 를 가열대 (3), 균열대 (4) 내를 반송시킴으로써 소정 온도 (예를 들어 800 ℃ 정도) 로 가열하여 어닐링한 후, 냉각대 (5) 에서 소정 온도로 냉각시킨다. 그 냉각 후, 강대 (1)를, 스나우트 (6) 를 통해서 도금욕 (7) 에 침지시켜 용융 아연 도금하고, 도금욕으로부터 들어 올린 후 도금욕 상에 설치된 가스 와이핑 노즐 (8) 로 도금 부착량을 원하는 부착량으로 조정한다. 필요에 따라 도금 부착량 조정 후, 가스 와이핑 노즐 (8) 상방에 배치된 가열 설비 (9) 를 사용하여 아연 도금의 합금화 처리를 실시한다.

그 때, 분위기 가스 공급 계통 (17) 으로부터 노 내에 분위기 가스를 공급한다. 분위기 가스종 (種), 조성, 가스 공급 방법은 통상적인 방법이면 된다. 통상 H₂-N₂ 가스를 사용하여 가열대 (3), 균열대 (4) 및 냉각대 (5) 이후의 노 내 각 부에 공급한다.

또, 가스의 흡인구 (22a ∼ 22e) 로부터 가열대 (3), 균열대 (4), 균열대 (4) 와 냉각대 (5) 의 연결부 (13) 하부의 스로트부 (14) 의 분위기 가스를 블로어 (33) 로 흡인한다. 흡인한 가스를, 열교환기 (30), 쿨러 (31) 를 순차 통과시켜 분위기 가스를 40 ℃ 정도 이하로 냉각시키고, 필터 (32) 로 가스를 청정화한 후, 탈산소 장치 (34) 에 의해 분위기 가스의 탈산소, 제습 장치 (35 또는 36) 에 의한 분위기 가스의 제습을 실시하여, 이슬점을 -60 ℃ 정도까지 저하시킨다. 제습 장치 (35 와 36) 의 전환은, 전환 밸브 (46, 51) 를 조작하여 실시한다.

이슬점을 저하시킨 가스를, 열교환기 (30) 를 통과시킨 후, 가스의 토출구 (23a ∼ 23e) 로부터, 가열대 (3), 균열대 (4) 와 냉각대 (5) 의 연결부 (13) 로 되돌린다. 이슬점을 저하시킨 가스를 열교환기 (30) 를 통과시킴으로써, 노 내에 토출하는 가스 온도를 높일 수 있다.

가스의 흡인구, 가스의 토출구를 상기와 같이 배치하고, 각 흡인구로부터의 흡인 가스량, 각 토출구로부터의 토출 가스량을 적절히 조정함으로써, 균열대 및 냉각대 전반부에 있어서의 노의 상부, 중간부, 하부에서의 분위기 가스의 정체를 방지하여, 노 상부가 고이슬점이 되는 것을 방지할 수 있다.

노점을 낮추기 위해서는, 리파이너에 도입하는 가스 유량이 많은 쪽이 유리한 것은 당연하다. 그러나, 유량을 늘리면, 배관 직경이나 제습ㆍ탈산 설비가 대형화되기 때문에, 설비 비용이 증대된다. 따라서, 리파이너에 도입하는 가스 유량을 가능한 한 적은 유량으로 하여 목표로 하는 이슬점을 얻는 것이 중요해진다. 리파이너로의 가스의 흡인구, 리파이너로부터의 가스의 토출구를 상기한 바와 같이 배치함으로써, 리파이너에 도입하는 가스 유량을 적은 유량으로 하여 목표로 하는 이슬점을 얻을 수 있게 된다.

그 결과, 강대를 연속적으로 열처리하는 정상 조업을 실시하기에 앞서, 또는 정상 조업 중에 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도가 상승했을 때에, 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도를 감소시켜, 노 내 분위기의 이슬점을, 안정적으로 강대 제조가 가능해지는 -30 ℃ 이하까지 저하시키는 시간을 단축하여, 생산성의 저하를 방지할 수 있다. 또, 균열대 및 균열대와 냉각대의 연결부의 분위기 이슬점을 -40 ℃ 이하, 또는 나아가 -45 ℃ 이하로 저하시킬 수 있다. 그리고 또 가열대 후반부에 있어서의 노의 상부, 중간부, 하부에서의 분위기 가스의 정체를 방지하여, 가열대 후반부, 균열대 및 균열대와 냉각대 연결부의 분위기 이슬점을 -45 ℃ 이하, 또는 나아가 -50 ℃ 이하로 저하시킬 수도 있다.

그리고, 노 내 가스의 이슬점을 측정하는 노점계를 가열대, 균열대의 복수 지점에 설치하고 리파이너를 사용하지 않은 상태에서 이슬점을 측정한다. 이슬점이 높은 장소로부터 노 내 가스를 우선적으로 흡인하고, 리파이너로부터 되돌아가는 가스를 가열대 상부에 우선적으로 토출함으로써, 리파이너에 도입하는 가스 유량을 적은 유량으로 하여 목표로 하는 저이슬점을 얻을 수 있게 된다.

이슬점이 높은 장소는, 가열대, 균열대, 균열대-냉각대의 연결부의 이슬점의 평균치를 기준으로 하여, 그것보다 고이슬점의 장소를 기본으로 한다. 단 강종에 따라서는, 가열대는 강대 온도가 낮기 때문에 표면 농화되지 않고, 균열대 ∼ 균열대-냉각대의 연결부에서의 표면 농화 방지가 필요한 경우가 있다. 이러한 경우에는, 균열대 ∼ 균열대-냉각대의 연결부에서의 이슬점의 평균치를 기준으로 하여, 그것보다 고이슬점의 장소를 이슬점이 높은 장소로 하면 된다.

노 내 가스의 이슬점을 저하시키기 위해서는, 평균치 이상의 이슬점인 모든 장소로부터 가스를 흡인하면 되지만, 비용적으로는 불리해진다. 그래서, 평균치 이상의 이슬점인 장소 중에서, 이슬점이 보다 높은 장소를 1 군데 또는 복수 지점을 선정하여 당해 지점으로부터 노 내 가스를 흡인하고, 또는 노 내에 있어서의 가스 흐름을 고려하여, 당해 지점의 가스 흐름의 하류측으로부터 노 내 가스를 흡인하는 것이 효과적이다.

가스를 우선적으로 흡인이란, 당해 흡인 지점으로부터 흡인하는 가스의 흡인량을 평균 유량 이상으로 하는 것이다. 가스를 우선적으로 토출이란, 당해 토출 지점으로부터 토출하는 가스의 토출량을 평균 유량 이상으로 하는 것이다. 흡인, 토출구의 수는 1 군데에 1 개 설치하는 경우도 있고, 복수 설치하는 경우도 있다. 이것은 필요 유량, 배관 직경, 설비비 등으로부터 최적의 입구 수가 상이하기 때문이고, 각종 조건을 감안하면서 적절히 최적화해야 할 사항이다.

예를 들어 전체 흡인량이 1200 Nm³/hr 이고, 가스 흡인 지점이 4 군데인 경우, 평균 유량은 300 Nm³/hr 이기 때문에, 평균 유량 이상은, 당해 흡인 지점의 유량이 300 Nm³/hr 이상이다. 토출량도 마찬가지여서, 전체 토출량이 1200 Nm³/hr 이고, 가스 토출 지점의 수가 4 인 경우, 평균 유량 이상은, 당해 흡인 지점의 유량이 300 Nm³/hr 이상이다.

상기한 연속 어닐링로로는, 가열대의 상류에 예열로가 배치되어 있지 않지만, 예열로를 구비하고 있어도 된다.

이상, CGL 에 대해서 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은, 강대를 연속 어닐링하는 연속 어닐링 라인 (CAL) 에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 작용에 의해, 강대를 연속적으로 열처리하는 정상 조업을 실시하기에 앞서, 또는 정상 조업 중에 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도가 상승했을 때에, 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도를 감소시켜, 노 내 분위기의 이슬점을, 안정적으로 강대 제조가 가능해지는 -30 ℃ 이하까지 저하시키는 시간을 단축하여, 생산성의 저하를 방지할 수 있다. 또, 픽업 결함의 발생, 노벽 손상의 문제가 적고, 또 어닐링시에 강 중의 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소가 강대 표면에 농화되어 Si, Mn 등의 산화 용이성 원소의 산화물의 형성을 억제하는 효과가 우수한 -40 ℃ 이하의 저이슬점의 노 내 분위기를 안정적으로 얻을 수 있다. 그 결과, Ti 계-IF 강과 같은 고이슬점 하에서 조업하는 것이 바람직하지 않은 강종의 제조를 용이하게 실시할 수 있다.

실시예 1

도 1 에 나타내는 ART 형 (올 래디언트형) CGL (어닐링로 길이 (어닐링로 내의 강대 총 패스 길이) 400 m, 가열대, 균열대의 노 높이 20 m) 에서 이슬점 측정 시험을 실시하였다. 가열대의 노 폭 (W) 은 12 m, 균열대의 노 폭은 4 m 이고, 가열대와 균열대의 합계 노 폭은 16 m 이다.

노 밖으로부터의 분위기 가스 공급 지점은, 균열대에서는 드라이브측의 노 바닥으로부터 높이 1 m, 10 m 위치의 노 길이 방향으로 각각 3 군데로 합계 6 군데, 가열대에서는 드라이브측의 노 바닥으로부터 높이 1 m, 10 m 위치의 노 길이 방향으로 각각 8 군데로 합계 16 군데이다. 공급하는 분위기 가스의 이슬점은 -60 ℃ 이다.

리파이너로의 가스의 흡인구, 리파이너로부터의 가스의 토출구, 이슬점 검출부의 배치 위치를 도 2 에 나타낸다. 도 2 에 있어서, 2 점 쇄선은, 가열대 및 균열대의 상부 하스 롤 중심, 하부 하스 롤 중심의 연직 방향 위치를 나타낸다.

리파이너로의 가스의 흡인구는, 균열대-냉각대의 연결부 하부의 스로트부 (22e : 「연결부 하부」), 균열대의 상부 하스 롤 중심으로부터 1 m 아래 (22b : 「균열대 상부」), 균열대 중앙 (노 높이의 중앙이면서 노 길이 방향의 중앙 : 22c : 「균열대 중앙」), 균열대의 하부 하스 롤 중심으로부터 1 m 위 (22d : 「균열대 하부」), 가열대의 중앙 (노 높이의 중앙이면서 노 길이 방향의 중앙 : 22a : 「가열대 중앙」) 의 각 위치에 배치하였다. 리파이너로부터 노 내로의 가스 토출구는, 균열대-냉각대의 연결부의 출측 노벽 및 천장벽에서부터 각각 1 m 의 위치 (23e : 「연결부」) 에 배치하고, 가열대는, 상부 하스 롤 중심으로부터 1 m 아래이고, 입측 노벽으로부터 1 m 의 위치를 기점으로 하여 2 m 마다 4 군데 (23a ∼ 23d : 「가열대 상부-입측으로부터 첫번째 ∼ 4 번째」) 형성하였다. 또, 흡인구는 φ200 ㎜ 이고, 연결부 이외에는 2 개 1 조로 흡인구의 거리는 1 m 로 하고, 연결부는 단독 배치로 하였다. 토출구는 φ50 ㎜ 이고, 연결부는 단독 배치이다.

노 내 가스의 이슬점 검출부는, 균열대-냉각대의 연결부 (24g : 「연결부」), 가열대의 입측으로부터 3 번째와 4 번째의 가스 토출구의 중간 (24a : 「가열대 상부」), 2 개 1 조로 구성되는 균열대, 가열대의 각 조의 2 개의 흡인구의 중간 (24b, 24d ∼ 24f : 「가열대 중앙」,「균열대 상부」,「균열대 중앙」,「균열대 하부」) 에 각각 배치하였다. 상기한 가열대, 균열대의 이슬점 검출부 (24a, 24b, 24d ∼ 24f) 의 위치는, 가열대, 균열대의 노 길이 방향의 중앙이고, 높이는 가스 흡인구 또는 가스 배출구와 같은 높이이다. 가열대 하부의 노 길이 방향 중앙의 이슬점을 측정하기 위해, 가열대의 하부 하스 롤 중심으로부터 1 m 위이고 입측 노벽으로부터 6 m 의 위치 (노 길이 방향의 중앙) 에도 이슬점 검출부 (24c : 「가열대 하부」) 를 배치하였다.

균열대-냉각대의 연결부, 가열대에 배치한 각 가스 토출구는, 가스 토출량을 개별적으로 조정할 수 있도록 하였다. 균열대-냉각대의 연결부 하부의 스로트부의 가스 흡인구는 가스 흡인량을 개별적으로 조정할 수 있고, 균열대, 가열대의 각 조의 가스 흡인구는 조 단위로, 가스 흡인량을 개별적으로 조정할 수 있도록 하였다. 또한, 균열대, 가열대 중앙의 이슬점 데이터로부터, 균열대, 가열대의 가스의 흡인 위치를 선택할 수 있도록 하였다.

리파이너는, 제습 장치는 합성 제올라이트, 탈산소 장치는 팔라듐 촉매를 사용하였다.

판두께 0.8 ∼ 1.2 ㎜, 판 폭 950 ∼ 1000 ㎜ 범위의 강대를 사용하여 어닐링 온도 800 ℃, 통판 속도 100 ∼ 120 mpm 으로 가능한 한 조건을 통일시킨 시험을 실시하였다. 강대의 합금 성분을 표 1 에 나타낸다.

분위기 가스로서 H₂-N₂ 가스 (H₂ 농도 10 vol％, 이슬점 -60 ℃) 를 공급하고, 리파이너를 사용하지 않은 때의 분위기의 이슬점 (초기 이슬점) 을 베이스 (-34 ℃ ∼ -36 ℃) 로 하여, 리파이너 사용 1 hr 후의 이슬점을 조사하였다.

초기 이슬점 분포 (리파이너를 사용하지 않은 때의 이슬점) 과 리파이너 흡인ㆍ토출 위치에 따른 이슬점 저감 효과를 표 2 에 나타낸다. 여기서, 표 2 중의 각 항목 (상기 「」안의 기재) 은, 각 흡인구, 토출구, 이슬점 검출부와, 상기 의 대응 관계를 갖는다.

가열대, 균열대의 어느 쪽에서 이슬점이 높은지에 따라 베이스 조건을 A, B 의 2 개로 나누었다. A 는, 가열대보다 균열대의 이슬점이 높은 경우, B 는, 균열대보다 가열대의 이슬점이 높은 경우이다.

본 발명예는, 어떤 베이스 조건에 있어서도, 가열대 (가열대 하부를 제외), 균열대, 균열대-냉각대의 연결부의 이슬점이 -45 ℃ 이하로 저하되어 있다. 또한, 어떤 베이스 조건에 있어서도, 리파이너를 사용하지 않은 상태 (표 2 중의 No.1, No.10) 에서 측정한 이슬점이 높은 장소의 흡인구로부터 리파이너로의 가스 흡인을 실시하고, 또한 리파이너로부터의 가열대로의 가스의 토출폭을 가열대의 노 폭의 1/4 초과로 설정함으로써, 가열대, 균열대, 균열대-냉각대의 연결부의 이슬점을 -50 ℃ 이하로 저하시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

이에 대하여, 가열대 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서, 또한 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역에 리파이너로의 가스의 흡입구를 형성하고 발명예와 동량의 가스량을 흡입한 표 2 중의 시험 No.9 에서는 -40 ℃ 이상인 이슬점의 부위도 있고, 대체로 높은 이슬점으로 되어 있다.

여기서, 이슬점이 높은 곳이란, 다음과 같은 곳이다. 즉, 각 위치의 이슬점으로부터 평균 이슬점 Da, 표준편차 σ 를 구하여, Da＋σ 이상인 위치는 모두 이슬점이 높은 곳이다. 단, 가열대 하부의 불설치 영역은 대상 밖이다. 이슬점이 높은 곳이 복수 있는 경우에는, 어느 한 지점으로부터의 흡인이어도 되지만, 노 내 가스 흐름으로부터, 1 지점에서의 흡인으로 다 흡인할 수 없는 경우에는 복수 지점으로부터의 흡인이 바람직하다.

복수 지점으로부터 흡인하는 경우의 각 지점에서의 유량은, 이슬점이 높은 위치에 경사 배분하는 것이 이상적이지만, 당해 지점의 이슬점에 큰 차는 없는 경우가 많기 때문에, 통상은 단순히 균등 배분하면 된다. 경사 배분하는 경우에는 하기 방법을 일례로서 들 수 있다.

i) 흡인 대상 위치의 이슬점 Dp (℃) 을 체적 수분비 Wr (ppm) 로 환산한다. 이슬점으로부터 수분비로의 환산은, 예를 들어 하기 (1) 식에 따르면 된다.

ii) 각 위치 수분비에 비례한 유량으로 안분 (按分) 한다. 예를 들어, 당해 지점이 이하에 나타내는 A, B, C 의 3 지점, 흡인의 전체 유량이 1000 Nm³/hr 인 경우, 이하와 같이 안분한다.

A : 이슬점 -30.4 ℃ (= 체적 수분비 359 ppm), B : 이슬점 -31.2 ℃ (= 체적 수분비 330 ppm),

C : 이슬점 -30.8 ℃ (= 체적 수분비) 344 ppm

A 에서의 흡인량 = 1000×359/(359＋330＋344) = 348 Nm³/hr

B 에서의 흡인량 = 1000×330/(359＋330＋344) = 319 Nm³/hr

C 에서의 흡인량 = 1000×344/(359＋330＋344) = 333 Nm³/hr

실시예 2

실시예 1 에서 사용한 도 1 에 나타내는 ART 형 (올 래디언트형) CGL 로 이슬점 저하의 트렌드를 조사하였다.

종래법 (리파이너 미사용) 의 조건은 다음과 같다. 즉, 노 내에 공급한 분위기 가스는, 조성이 H₂ : 8 vol％, 잔부가 N₂ 및 불가피적 불순물로 이루어지고 (이슬점 -60 ℃), 냉각대 이후로의 공급 가스량 : 300 Nm³/hr, 균열대로의 공급 가스량 : 100 Nm³/hr, 가열대로의 공급 가스량 : 450 Nm³/hr 이고, 판두께 0.8 ∼ 1.2 ㎜, 판 폭 950 ∼ 1000 ㎜ 범위의 강대 (강의 합금 성분은 표 1 과 동일함) 를 사용하고, 어닐링 온도는 800 ℃, 통판 속도는 100 ∼ 120 mpm 이다.

본 발명법의 조건은, 상기와 동일한 조건에서, 추가로 리파이너를 사용하고, 흡인 위치 등의 조건은, 초기 이슬점이 A 베이스 조건에 가까웠기 때문에 (균열대 상부 이슬점이 가장 높다), 표 2 의 No.2 의 조건 (A 베이스의 최적 조건) 으로 실시하였다. 조사 결과를 도 4 에 나타낸다. 이슬점은, 균열대 상부의 이슬점이다.

종래법은, 이슬점을 -30 ℃ 이하로 저하시키는 데에 40 시간 정도를 필요로 하고 있고, 70 시간 후에도 -35 ℃ 까지 저하시킬 수 없다. 이에 반하여 본 발명법에서는, 6 시간에서 이슬점을 -30 ℃ 이하로 저하시킬 수 있고, 9 시간에서 -40 ℃ 이하로 저하시킬 수 있으며, 14 시간에서 -50 ℃ 이하로 저하시킬 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 강대를 연속적으로 열처리하는 정상 조업을 실시하기에 앞서, 또는 정상 조업 중에 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도가 상승했을 때에, 노 내 분위기 중의 수분 농도 및/또는 산소 농도를 감소시켜, 노 내 분위기의 이슬점을, 안정적으로 강대 제조가 가능해지는 -30 ℃ 이하까지 단시간에 저하시킬 수 있는 강대의 어닐링 방법으로서 이용할 수 있다.

본 발명은, 균열대/가열대 사이에 격벽이 있는 어닐링로에 있어서 유효하고, 픽업 결함의 발생, 노벽 손상의 문제가 적으며, Si, Mn 등의 산화 용이성 원소를 함유하는 고강도 강대의 어닐링 방법으로서 이용할 수 있다.

1 : 강대
2 : 어닐링로
3 : 가열대
4 : 균열대
5 : 냉각대
5a : 제 1 냉각대
5b : 제 2 냉각대
6 : 스나우트
7 : 도금욕
8 : 가스 와이핑 노즐
9 : 가열 장치
10 : 리파이너
11a : 상부 하스 롤
11b : 하부 하스 롤
12 : 격벽
13 : 연결부
14 : 스로트
15: 롤
16 : 시일 롤
17 : 분위기 가스 공급 계통
18 : 가스 도입관
19 : 가스 도출관
22a ∼ 22e : 가스의 흡인구
23a ∼ 23e : 가스의 토출구
24a ∼ 24g : 이슬점 검출부
30 : 열교환기
31 : 쿨러
32 : 필터
33 : 블로어
34 : 탈산소 장치
35, 36 : 제습 장치
46, 51 : 전환 밸브
40 ∼ 45, 47 ∼ 50, 52, 53 : 밸브

Claims

강대를 상하 방향으로 반송하는 가열대, 균열대 및 냉각대가 이 순서대로 배치되고, 상기 균열대와 상기 냉각대의 연결부는 노 상부에 배치되고, 상기 가열대와 상기 균열대는 노 상부에서 연통하고, 노 상부의 연통부 이외에는 격벽을 형성하여 가열대와 균열대를 물리적으로 분리하고, 노 밖으로부터 분위기 가스를 노 내에 공급하고, 노 내 가스를 가열대 하부의 강대 도입부로부터 배출하는 것과 함께, 노 내 가스의 일부를 흡인하여 노 밖에 형성한 탈산소 장치와 제습 장치를 갖는 리파이너에 도입하여 가스 중의 산소와 수분을 제거해서 이슬점을 저하시키고, 이슬점을 저하시킨 가스를 가스의 토출구로부터 노 내로 되돌리도록 구성된 종형 어닐링로로서, 노 내로부터 리파이너로의 가스의 흡인구를, 균열대-냉각대의 연결부 하부에 형성하며, 또한 가열대 하부의 강대 도입부로부터 연직 방향 거리가 6 m 이하이면서 또한 노 길이 방향 거리가 3 m 이하인 영역을 제외한 가열대, 또는/및, 균열대에 1 군데 이상 형성하고,
리파이너로부터 노 내로의 가스의 토출구를 균열대-냉각대의 연결부 및 가열대의 상부에 복수 개 형성하고, 가열대 상부의 가스의 토출구의 토출폭 (W0) 은, 가열대의 노 폭 (W) 에 대하여 W0/W ＞ 1/4 을 만족하고, 여기서, 가열대의 가스 토출구의 토출폭 (W0) 은, 가열대의 가장 입측에 배치된 가스 토출구와, 가장 출측에 배치된 가스 토출구의 노 길이 방향의 간격인 것을 특징으로 하는 강대의 연속 어닐링로.
제 1 항에 있어서,
상기 가열대, 균열대에 배치한 가스의 흡인구 근방에 노 내 가스의 이슬점을 측정하는 노점계의 이슬점 검출부를 설치한 것을 특징으로 하는 강대의 연속 어닐링로.
삭제
제 2 항에 기재된 강대의 연속 어닐링로를 사용하여 강대를 연속 어닐링할 때에, 가열대 및 균열대의 가스 흡인구 근방의 노 내 가스의 이슬점을 측정하여, 측정된 상기 이슬점의 평균치보다 이슬점이 높은 장소의 노 내 가스를 우선적으로 흡인하고, 리파이너로부터 되돌아가는 가스를 가열대 상부의 가스의 토출구로부터 우선적으로 토출하는 것을 특징으로 하는 강대의 연속 어닐링 방법.
제 4 항에 있어서,
가열대 상부로부터 토출하는 가스의 토출폭 (W1) 은, 가열대의 노 폭 (W) 에 대하여 W1/W ＞ 1/4 을 만족하고, 여기서, 가스의 토출폭 (W1) 은, 가열대의 가장 입측에서부터 토출하는 가스의 토출구와, 가장 출측에서부터 토출하는 가스의 토출구의 노 길이 방향의 간격인 것을 특징으로 하는 강대의 연속 어닐링 방법.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 기재된 어닐링로의 하류에 용융 아연 도금 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 강대의 연속 용융 아연 도금 설비.
제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 방법으로 강대를 연속 어닐링한 후, 용융 아연 도금하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강대의 제조 방법.