KR101641045B1 - 강판의 산화 방지층 형성장치 및 방법 - Google Patents

강판의 산화 방지층 형성장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성장치는, 강판의 표면에 산화방지층을 형성하는 것으로, 내부에 반응공간이 형성되고, 상부에는 반응가스가 배출되는 배출구가 형성된 유도관, 상기 유도관의 하부측으로 공급가스를 공급하는 공급라인, 상기 유도관의 상기 반응공간에 배치되어 열을 발생시키는 히팅부재, 및 상기 히팅부재에 의해서 가열되고, 상기 유도관의 상기 반응공간의 하부에 배치되어 공급되는 상기 공급가스와 불완전 연소되는 연소부재를 포함할 수 있다.

Description

강판의 산화 방지층 형성장치 및 방법{OXIDATION PREVENTION LAYER FORMING DEVICE FOR STEEL SHEET AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 박판으로 제조된 강판의 표면에 산화 방지층을 형성하여 수분 등으로 인하여 강판의 표면에 녹(rust)이 발생되는 것을 미연에 방지하여 상품성과 내구성을 향상시키는 강판의 산화 방지층 형성장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 박판의 강판을 절연 코팅된 상태로 판매되는데, 사용자가 별도의 열처리를 수행하는 경우에 절연코팅이 제거되어 강판 표면에 녹(rust)이 발생될 수 있다.
이러한 경우에, 사용자로부터 불만 등이 발생하여 상품성에 대한 이미지가 추락하고, 상품성과 내구성이 저하될 수 있다.
따라서, 절연 코팅과 달리 열처리에 벗겨지지 않아서 수분등에 의해서 강판에 녹이 발생되는 것을 방지하는 녹방지층(산화방지층)을 형성하여 상품성과 내구성을 향상시키는 장치 및 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
종래기술로써는, 한국 특허 출원번호1993-0010873호가 있다.
본 발명의 목적은 절연코팅과는 별도로 산화 방지층을 형성하여 수분 등으로부터 강판의 표면에 녹(rust)이 발생되는 것을 미연에 방지하여 상품성과 내구성을 향상시킬 수 있는 강판의 산화 방지층 형성장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성장치는, 강판의 표면에 산화방지층을 형성하는 것으로, 내부에 반응공간이 형성되고, 상부에는 반응가스가 배출되는 배출구가 형성된 유도관, 상기 유도관의 하부측으로 공급가스를 공급하는 공급라인, 상기 유도관의 상기 반응공간에 배치되어 열을 발생시키는 히팅부재, 및 상기 히팅부재에 의해서 가열되고, 상기 유도관의 상기 반응공간의 하부에 배치되어 공급되는 상기 공급가스와 불완전 연소되는 연소부재를 포함할 수 있다.
상기 공급라인은 질소를 공급하고, 상기 연소부재는 상기 질소와 불완전 연소되면서, 상기 배출구에서 배출되는 일산화탄소와 질소는 설정온도 상태에서 상기 강판으로 공급되어 그 표면에 산화방지층을 형성할 수 있다.
상기 유도관의 반응공간으로 공급되는 공급가스가 소용돌이를 형성하도록 상기 공급라인은 상기 유도관의 하부 양측으로 공급되고, 상기 소용돌이는 상기 연소부재를 중심에 두고 형성될 수 있다.
상기 히팅부재는 상기 유도관의 내주면을 따라서 배치되고, 상기 연소부재는 무연탄을 포함할 수 있다.
설정된 간격을 두고 배치되는 격벽들에 의해서 상기 강판이 각각 배치되는 격실들이 형성되고, 상기 격벽들에는 상기 유도관에서 배출되는 반응가스를 상기 격실로 공급하는 연결통로가 형성될 수 있다.
상기 격실들을 흐르는 가스가 지그재그 형태로 흐르도록 상기 연결통로들이 상기 격벽들에 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
상기 강판은 무방향성 전기강판이고, 상기 유도관은 세라믹 재질로 원뿔대 형태를 거꾸로 배치한 형태를 가지며, 상부에 상기 배출구가 형성될 수 있다.
상기 산화방지층을 형성하는 조건으로써, 상기 강판의 온도를 30분동안 섭씨 750 내지 780도까지 승온하고, 100 내지 150분동안 유지하며, 상기 반응가스는 질소 93 내지 98퍼센트, 및 일산화탄소 7 내지 3퍼센트일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성방법은 히팅부재를 이용하여 유도관 내부에 배치되는 연소부재를 가열하는 단계, 상기 유도관 내부로 공급가스를 공급하는 단계, 공급된 공급가스와 상기 연소부재가 불완전 연소반응하는 단계, 및 일사화탄소와 공급가스를 포함하는 반응가스가 상기 유도관에서 배출되어 강판으로 공급되고, 상기 강판의 표면에 산화방지층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유도관 내부로 공급가스를 공급하는 단계에서, 상기 유도관 내부에 소용돌이가 형성될 수 있다.
상기 연소부재는 무연탄을 포함하고, 상기 히팅부재는 상기 유도관의 내주면을 따라서 배치될 수 있다.
상기 강판은 무방향성 전기강판이고, 상기 유도관은 세라믹 재질로 원뿔대 형태를 거꾸로 배치한 형태를 가지며, 상부에 상기 배출구가 형성될 수 있다.
상기 산화방지층을 형성하는 단계에서, 상기 강판의 온도를 30분동안 섭씨 750 내지 780도까지 승온하고, 100 내지 150분동안 유지하며, 상기 반응가스는 질소 93 내지 98퍼센트, 및 일산화탄소 7 내지 3퍼센트일 수 있다.
상기 공급가스는 질소이고, 상기 연소부재는 상기 질소와 불완전 연소되면서, 배출되는 일산화탄소와 질소는 설정온도 상태에서 상기 강판으로 공급되어 그 표면에 산화방지층을 형성할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 유도관으로 질소를 공급하고, 공급된 질소와 연소부재가 불완전 연소하면서 반응가스가 발생되고, 발생된 반응가스(질소 및 일산화탄소)가 강판의 표면에 산화방지층을 형성하여, 녹의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 세라믹 재질의 유도관 안쪽에는 히팅코일이 배치되어, 중앙에 배치되는 연소부재를 효과적으로 가열하고, 배출되는 반응가스의 온도를 신속하고 정확하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성을 위한 반응가스를 생산하는 유도관의 형태를 보여주는 일부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산화 방지층의 효과를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에서, 강판으로서, 중량비%로 Al: 1.0~3.0%, Si: 0.5~2.5%, Mn: 0.5~2.0%, 잔부 Fe 및 불순물 원소 N: 0.001~0.004%, S: 0.0005~0.004%, 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, Al+Si+Mn/2= 1.7~5.5%, Al/Si= 0.6~4.0, Al+Mn= 1.5~3.5%, N+S= 0.002~0.006%, (Al+Mn)/(N+S)= 300~1400 조성식을 만족한다.
아울러, 강판 중의 개재물이 질화물, 황화물, 및 이 두 가지 복합 개재물로 이루어지며, 평균결정립경이 400nm이상인 개재물의 분포밀도가 0.02개/mm2이상인 무방향성 전기강판 소재를 1150도로 가열하고 850도에서 열간마무리 압연하여 판두께 2.0mm의 열연판을 제작하였다.
그리고, 열연판 소둔은 1050도에서 4분간 실시하고 산세하였으며, 냉간압연하여 판두께를 0.35mm로 한 후 850도에서 38초간 최종소둔 및 코팅을 행한 무방향성 전기강판 소재이다.
본 발명에서의 녹방지층(산화방지층) 형성 조건은 섭씨 750 내지 780도 까지 30분 동안 승온 후 100~150분 유지한다.
이때 분위기 가스는 질소 93~98% 및 일산화 탄소를 7~3%를 포함하며, 이러한 분위기 가스(반응 가스)를 투입하여 표면층 러스트 방지층(산화 방지층)을 형성시킨다. 그 후 냉각시켜 인출 후 그 표면에 물방울 떨어뜨러 24시간 동안 대기 중 노출 시켜 산화정도를 파악하여 효과를 검증할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성장치의 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 강판 산화 방지층 형성장치는 노(110)(furnace), 유도관(208), 연탄(206), 히팅코일(207), 질소공급라인(205), 파워부(100), 격벽(120), 및 강판(204)을 포함하고, 상기 격벽(120)에는 격실을 연결하는 연결통로(215)가 각각 형성된다.
상기 노(110)의 상부는 커버에 의해서 덮이고, 상기 커버는 경첩(202)을 통해서 상부로 열리는 구조를 갖는다. 상기 노(110)의 일측에는 상기 유도관(208)이 배치되고, 타측에는 시편으로써 강판(204)이 배열된다.
상기 유도관(208)으로부터 상기 강판(204)의 표면에 산화방지층을 형성하는 반응가스가 형성되고, 상기 격벽(120)에 의해서 형성된 각 격실에는 산화방지층이 형성될 강판(204)이 배열된다.
도시한 바와 같이, 상기 격벽(120)에 의해서 형성되는 각 격실에는 설정된 간격을 두고 상기 강판(204)들이 배열되고, 반응가스는 상기 격벽(120)에 형성된 연결통로(215)들을 통해서 상기 격실들을 지그재그 형태로 흐르면서 상기 강판(204)들의 표면에 산화방지층을 형성한다.
여기서, 상기 연결통로(215)들은 타원 및 직사각형 모양을 가지고, 반응가스가 지그재그 형태의 궤적을 따라서 흐르도록 배치되고, 마지막 연결통로(215)는 배출구의 기능을 수행한다.
상기 유도관(208)의 내부 중심부에는 연소부재로써 연탄(206)이 원뿔대 형태로 배치되고, 상기 연탄(206)을 중심으로 내주면에는 히팅코일(207)이 배치되는 구조를 갖는다.
아울러, 상기 질소공급라인(205)은 상기 유도관(208)의 하부로 질소를 공급하고, 공급된 질소는 소용돌이 궤적을 따라서 상기 연탄의 주변을 흐르면서 상부로 이동한다.
상기 히팅코일(207)은 상기 파워부(100)에서 공급되는 전원에 의해서 연소부재인 상기 연탄(206)을 복사열을 통해서 가열하고, 가열된 상기 연탄(206)은 공급되는 질소가스와 불완전 연소 반응을 일으켜 일산화탄소를 발생시킨다.
상기 유도관(208)의 상부에는 측면으로 개방된 배출구(220)가 형성되고, 상기 배출구(220)를 통해서 반응가스인 질소와 일산화탄소가 배출된다. 상기 배출구(220)에서 배출되는 반응가스는 질량비로써 질소 93 내지 98퍼센트, 및 일산화탄소 7 내지 3퍼센트일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 유도관(208)에서 공급되는 일산화탄소 및 질소를 통해서 상기 강판(204)의 표면에 질화 산화층이 형성되고, 공기 중 산소가 강판(204)과 반응하는 것을 미연에 방지하는 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성을 위한 반응가스를 생산하는 유도관의 형태를 보여주는 일부 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 유도관(208)은 원뿔대를 거꾸로 배치한 컵 형태를 가지며, 상부의 측면에 배출구(220)가 형성된 구조를 갖는다.
아울러, 상기 유도관(208) 내부에 배치되는 상기 연탄(206)은 원뿔대 형태로 배치되고, 상기 질소공급라인(205)을 통해서 공급되는 질소가스는 상기 연탄(206)을 중심으로 시계 방향으로 형성된 소용돌이 궤적을 따라서 상부로 이동하는 구조를 갖는다.
아울러, 상기 히팅코일(207)은 상기 유도관(208)의 내주면을 따라서 상부에서 하부로 시계반대방향으로 회전하는 궤적을 따라서 배치되는 구조를 갖는다.
따라서, 상기 히팅코일(207)을 따라서 이동하는 질소가스가 효과적으로 가열되고, 상기 히팅코일(207)은 상기 연탄(206)을 효과적으로 가열시켜 연소반응을 향상시키는 구조를 갖는다.
본 발명의 실시예에서, 상기 히팅코일(207)은 상기 연탄(206)과 질소가스를 가열하고, 상기 연탄(206)이 질소가스 등과 반응하면서 발생되는 일산화탄소도 상기 히팅코일(207)에 의해서 가열되는 구조를 가지며, 상기 배출구(220)를 통해서 일산화탄소와 질소를 포함하는 반응가스가 배출된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산화 방지층의 효과를 보여주는 사진이다.
도 4를 참조하면, 무방향성 완제품 강판에 수분침투를 방지하는 새로운 산화방지층이 형성되어 산대중 산호와 결합되는 현상을 차단하여 급속하게 발생되는 녹(rust)을 억제한다.
따라서, 강판(204)의 표면에 물을 떨어뜨리더라도 물방울 자국만 형성되고, 녹은 발생되지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판의 산화 방지층 형성방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에서, S500, S510, S520, S530, S540, S550, 및 S550의 과정들을 통해서 상기 강판(204)의 표면에 산화방지층(녹방지층)이 형성된다.
이러한 과정들은 동시에 수행될 수 있고, 순차적으로 형성될 수 있다. 아울러, 전술한 바와 같이, 상기 유도관(208)에서 공급되는 반응가스(분위기가스)는 질량비 질소 93~98% 및 일산화 탄소를 7~3%를 포함하며, 이러한 분위기 가스(반응 가스)를 투입하여 표면층 러스트 방지층(산화 방지층)을 형성시킨다.
특히, 녹방지층(산화방지층) 형성 조건은 섭씨 750 내지 780도 까지 30분 동안 승온 후 100~150분 유지함으로써 만족된다.
좀 더 상세하게 설명하면, S500에서 상기 파워부(100)는 상기 히팅코일(207)로 전원을 인가하여 상기 유도관(208) 내부를 가열한다. 가열하는 과정에서 복사열에 의해서 상기 유도관(208) 내부에 배치되는 상기 연탄(206)이 가열된다. 또한, S510에서 상기 질소공급라인(205)을 통해서 상기 유도관(208) 내부로 질소가스를 공급한다.
여기서, 상기 유도관(208)으로 공급되는 질소가스는 상기 유도관(208) 내부에서 소용돌이 형태로 상기 유도관(208) 내부를 회전하면서 상승하여, 상기 연탄(206)과 질소가스의 반응효율을 향상시키며, 일산화탄소가 효과적으로 발생된다.
S520에서 상기 유도관(208) 내부에서는 공급되는 질소가스와 상기 연탄(206)이 불완전연소된다. 또한, S530에서는 상기 연탄(206)의 불완전연소과정에서 일산화탄소가 발생되고, 발생된 일산화탄소 및 질소가스가 함께 상기 유도관(208) 외부로 배출된다.
S540에서 상기 유도관(208)에서 배출되는 일산화탄소 및 질소가 설정된 온도를 가지고 상기 강판(204)이 배치되는 격실들로 순차적으로 공급되어 상기 강판(204)의 표면을 지난다.
그리고, S550에서 상기 강판(204)의 표면에 녹방지층(산화방지층)이 형성되고, S560에서 상기 강판(204)의 표면과 반응한 반응가스는 통로(215)를 통해서 상기 노(110)의 외부로 배출된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 파워부 110: 노
202: 경첩 204: 강판
205: 공급라인 206: 연탄(연소부재)
207: 히팅코일(히팅부재) 208: 유도관
215: 연결통로 220: 배출구

Claims (14)

  1. 강판의 표면에 산화방지층을 형성하는 강판의 산화 방지층 형성장치에 있어서,
    내부에 반응공간이 형성되고, 상부에는 반응가스가 배출되는 배출구가 형성된 유도관;
    상기 유도관의 하부측으로 공급가스를 공급하는 공급라인;
    상기 유도관의 상기 반응공간에 배치되어 열을 발생시키는 히팅부재; 및
    상기 히팅부재에 의해서 가열되고, 상기 유도관의 상기 반응공간의 하부에 배치되어 공급되는 상기 공급가스와 불완전 연소되는 연소부재; 를 포함하고,
    상기 유도관의 반응공간으로 공급되는 공급가스가 소용돌이를 형성하도록 상기 공급라인은 상기 유도관의 하부 양측으로 공급되고,
    상기 소용돌이는 상기 연소부재를 중심에 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  2. 제1항에서,
    상기 공급라인은 질소를 공급하고, 상기 연소부재는 상기 질소와 불완전 연소되면서, 상기 배출구에서 배출되는 일산화탄소와 질소는 설정온도 상태에서 상기 강판으로 공급되어 그 표면에 산화방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 히팅부재는 상기 유도관의 내주면을 따라서 배치되고, 상기 연소부재는 무연탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  5. 제1항에서,
    설정된 간격을 두고 배치되는 격벽들에 의해서 상기 강판이 각각 배치되는 격실들이 형성되고,
    상기 격벽들에는 상기 유도관에서 배출되는 반응가스를 상기 격실로 공급하는 연결통로가 형성된 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  6. 제5항에서,
    상기 격실들을 흐르는 가스가 지그재그 형태로 흐르도록 상기 연결통로들이 상기 격벽들에 지그재그 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  7. 제1항에서,
    상기 강판은 무방향성 전기강판이고, 상기 유도관은 세라믹 재질로 원뿔대 형태를 거꾸로 배치한 형태를 가지며, 상부에 상기 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  8. 제1항에서,
    상기 산화방지층을 형성하는 조건으로써, 상기 강판의 온도를 30분동안 섭씨 750 내지 780도까지 승온하고, 100 내지 150분동안 유지하며,
    상기 반응가스는 질량비로써 질소 93 내지 98퍼센트, 및 일산화탄소 7 내지 3퍼센트인 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성장치.
  9. 히팅부재를 이용하여 유도관 내부에 배치되는 연소부재를 가열하는 단계;
    상기 유도관 내부로 공급가스를 공급하는 단계;
    공급된 공급가스와 상기 연소부재가 불완전 연소반응하는 단계; 및
    일사화탄소와 공급가스를 포함하는 반응가스가 상기 유도관에서 배출되어 강판으로 공급되고, 상기 강판의 표면에 산화방지층을 형성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 유도관 내부로 공급가스를 공급하는 단계에서,
    상기 유도관 내부에 소용돌이가 형성되는 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에서,
    상기 연소부재는 무연탄을 포함하고, 상기 히팅부재는 상기 유도관의 내주면을 따라서 배치되는 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성방법.
  12. 제9항에서,
    상기 강판은 무방향성 전기강판이고,
    상기 유도관은 세라믹 재질로 원뿔대 형태를 거꾸로 배치한 형태를 가지며, 상부에 반응가스가 배출되는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성방법.
  13. 제9항에서,
    상기 산화방지층을 형성하는 단계에서,
    상기 강판의 온도를 30분동안 섭씨 750 내지 780도까지 승온하고, 100 내지 150분동안 유지하며,
    상기 반응가스는 질량비 질소 93 내지 98퍼센트, 및 일산화탄소 7 내지 3퍼센트인 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성방법.
  14. 제9항에서,
    상기 공급가스는 질소이고, 상기 연소부재는 상기 질소와 불완전 연소되면서, 배출되는 일산화탄소와 질소는 설정온도 상태에서 상기 강판으로 공급되어 그 표면에 산화방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 강판의 산화 방지층 형성방법.
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