KR20000012024A - 상자소둔로및그를이용한금속판의소둔방법과소둔된금속판 - Google Patents

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KR20000012024A
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Abstract

본 발명은 상자 소둔로 및 그를 이용한 금속판의 소둔 방법과 소둔된 금속판에 관한 것으로서, 고효율로 확실하고 안정되게 소둔로내 가스중의 산소, 또 필요에 따라서 수분을 제거할 수 있는 상자 소둔로를 제공하고, 이것을 이용하여 금속판 표면의 산화피막의 생성을 실용상 문제가 없을 정도 억제하도록 금속판을 소둔하는 기술을 제공하고, 구체적으로는 금속판을 소둔하는 상자 소둔로에 있어서, 소둔로내(2) 또는 소둔로내에서 가스를 흡인수단(7)으로 흡인하여 소둔로내로 되돌리는 가스 순환계에 가스중의 산소를 제거하는 산소 제거 수단(8)을 설치하고, 필요에 따라서 가스 순환계에 가스중의 수분을 제거하는 수분제거수단(9)을 설치한 것을 특징으로 하는 상자 소둔로 및 그를 이용한 금속판의 소둔방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

상자 소둔로 및 그를 이용한 금속판의 소둔방법과 소둔된 금속판{BOX ANNEALING FURNACE, METHOD FOR ANNEALING METAL SHEET USING THE SAME, AND ANNEALED METAL SHEET}
본 발명은 상자 소둔로 및 해당 소둔로를 이용한 금속판(절삭판)형상 뿐만 아니라 띠형상, 코일형상의 것을 포함함)의 제조방법 및 소둔된 제품에 관한 것이다.
예를 들면, 스텐레스강이나 내열강의 냉연판은 열간압연→열연소둔·산세척→냉간압연→마무리소둔·산세척(냉연소둔·산세척)→조질압연이라는 제조공정에 의해 생산되며, 마무리소둔·산세척에는 통상 연속 소둔 산세척 라인(APL) 또는 연속 광휘 소둔 라인(BAL)이 사용된다.
대량생산을 도모할 경우에는 이와 같은 연속 라인을 사용하는 것이 효율적이지만, 소량 생산을 지향하는 경우 또는 탄소강 등 일반 강의 냉연판 생산 설비를 이용하여 스텐레스강이나 내열강의 냉연판을 생산하려고 할 경우에는 이들 연속라인의 사용이 반드시 유리하지 않고, 마무리 소둔(냉연소둔)에 상자 소둔(다른 이름, 벨소둔 또는 배치소둔)을 채택하여 장대한 설비를 요하는 마무리 소둔·산세척 공정을 생략하는 쪽이 오히려 경제적으로 유리해지는 경우도 많다.
그러나, 종래의 상자 소둔로에서는 소둔로내 분위기중의 산소 및 이슬점이 충분히 저하하지 않고, 또 재로(在爐)시간이 긴 것도 있어 이것을 이용하여 스텐레스강이나 내열강의 냉연판(코일형상)의 마무리 소둔을 실시하면 판 표면에 두께가 4000Å이상의 산화피막이 형성되고, 탬퍼칼라(temper color)가 발생하며, 또 내식성이 나쁜 스텐레스강이나 내열강의 냉연판에 있어서 치명적인 결함을 초래하기(도 4 참조) 때문에 마무리 소둔을 상자 소둔으로 실시하는 스텐레스강이나 내열강의 냉연판의 제조방법은 아직 공정화되는데 이르지 못하고 있다.
한편, 일반 강의 냉연판이라도 고 Mn(Mn:0.5∼1.0wt%)함유강이나 고 Nb(Nb:0.2∼0.5wt%) 함유강에서는 탬퍼 칼라가 발생하여 품질상 문제가 된다. 예를 들면 고Mn 합금강에서는 도 7에 도시한 바와 같이, 소둔 분위기 가스가 HN가스(H2:7vol%, N2:93vol%)이고, 균열 조건이 680℃x30Hr인 경우에 판폭 단에서 약 150∼300mm폭의 영역에 황갈색 탬퍼칼라(2)가, 단부측 약 50mm폭 부분에 백색 탬퍼 칼라(21)를 포함하여 발생한다.
이와 같은 탬퍼 칼라 발생의 방지책으로서, 소둔로의 시일방법을 개선하거나 소둔전에 소둔로내 가스를 흡인하여 소둔로내를 진공에 가깝게 하여 잔존 공기를 줄이는 등, 기계적, 물리적으로 산소원을 제거하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 일본 특개소 54-102222호 공보에는 순동을 소둔로내에 설치하여 화학적으로 H2O를 환원 제거하는 방법이 제안되어 있다.
상기 방법에 의하면 소둔 초기에 구리가 산화반응에 의해 소둔로 가스중의 산소를 일단은 흡수하지만, 구리의 산소와의 친화력이 약하기 때문에 생성된 산화구리가 고온 균열 공정에서 환원되어 산소가 다시 소둔로내에 방출되고, 이것이 냉각시에 제품 표면을 산화시키는 한 원인이 되고 있다.
따라서, 본 발명은 저온 영역 온도 상승중에서도 확실하고 안정되게 소둔로내 가스중의 산소 및 수분을 제거할 수 있는 상자 소둔로를 제공하고, 이것을 이용하여 산화피막을 실용상 문제가 없을 정도로 억제된 냉연 소둔 금속판을 제조하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 그외의 목적이나 잇점은 본 명세서의 도면, 상세한 설명, 특허청구범위의 기재 내용으로 명확해진다.
도 1은 본 발명의 소둔로의 기본 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 실시예 1의 소둔로의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 실시예 1과 종래예의 가열패턴 및 소둔로내 가스의 산소농도 및 이슬점의 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 실시예 1과 종래예의 산화피막 두께와 내식성의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 실시예 2의 소둔로의 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 실시예 3의 소둔로의 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 종래의 상자 소둔로에서 소둔한 고 Mn 함유강의 탬퍼 칼라 발생상황을 나타내는 평면도,
도 8은 종래의 상자 소둔로의 단면 모식도,
도 9는 Ti 및 페라이트계 스텐레스강의 판 온도와 산화증가량의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 본 발명의 소둔로의 한 예를 나타내는 단면 모식도,
도 11은 본 발명의 소둔로의 다른 예를 나타내는 단면 모식도,
도 12는 실시예 4와 종래예의 가열 패턴 및 소둔로내 가스의 산소 농도 및 이슬점의 변화를 나타내는 그래프, 및
도 13은 실시예 4와 종래예의 산화 피막 두께와 내식성의 관계를 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 내부커버 3 : 코일
6 : 흡입구 7 : 흡인수단
8 : 산소제거수단 9 : 수분 제거 수단
10 : 배출구 13 : 냉각기
14 : 촉매 탈산기 15 : Al욕탈산기
본 발명은 금속판을 상자 소둔하는 상자 소둔로에 있어서, 소둔로내 또는 소둔로내에서 가스를 흡인하여 소둔로내로 되돌리는 가스 순환계에 가스중의 산소를 제거하는 산소 제거 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 상자 소둔로(본 발명의 소둔로)이다.
또한, 본 발명은 금속판을 냉연후, 소둔하는 방법에 있어서, 상기 본 발명의 소둔로를 이용하는 것을 특징으로 하는 금속판의 소둔방법(본 발명의 방법)이다. 또한, 본 발명은 상기 본 발명의 소둔로에 의해 소둔된 금속판(본 발명의 제품)이다.
본 명세서는 발명의 내용을 명확히 이해하기 위해, 전형적인 예를 제시하고 있지만, 본 발명의 청구범위는 본 명세서에 기재된 청구범위, 도면이나 상세한 설명에 기재된 내용에 한정되는 것이 아니다. 본 발명에 있어서, 「금속판」은 절삭형상 뿐만 아니라 띠형상, 코일형상의 금속도 가리킨다. 가스 순환계의 입구(흡입구) 및 출구(배출구)는 상자 소둔로의 바닥부에 설치하는 것이 바람직하다. 소둔로내 가스를 흡인하는 가스 흡인수단은 송풍기로 구성할 수 있다. 산소 제거 수단은 철보다도 산소와의 친화력이 강한 금속(강탈산소금속의 고체 또는 액체) 또는 소둔 분위기에 수소가 함유되는 경우는 산소 수소 반응의 촉매가 되는 물질(이것들을 탈산제라고 총칭함)을 저장하는 탈산기가 바람직하고, 필요에 따라서 이것에 반응 촉진용 가열수단을 부설해도 좋다. 수분 제거 수단은 물분자를 우선 흡착하는 물질(건조제라고 함)을 저장하는 건조기로 구성하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서 이것에 물분자를 흡착 촉진용 냉각수단을 부설해도 좋다. 이 냉각은 200℃이하가 바람직하다.
본 발명의 소둔로에 의하면 상자 소둔로내의 가스를 가스 순환계내로 흡인하고, 탈산기내에 강제 유통시켜 상자 소둔로내로 되돌릴 수 있기 때문에 소둔로내 가스와 탈산제와의 접촉 빈도가 높아져 매우 효율적으로 소둔로내 가스중의 산소를 제거할 수 있다. 또한, 소둔로내 가스중의 산소를 소둔 초기(저온 영역 온도 상승중)부터 확실히 저감시킬 수 있다.
또한, 가스 순환계내의 가스는 건조기에도 강제 유통되기 때문에 상자 소둔로 조립시에 소둔로내에 들어온 공기(피소둔재에 트랩된 공기도 포함함)중의 수분을 건조제에 접촉시켜 효율적으로 제거할 수 있어 소둔로내 분위기의 이슬점을 더욱 신속하게 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 산소 제거 수단으로서, 상자 소둔로에서 소둔전에 철 보다도 산소와의 친화력이 강한 금속을 통기성이 풍부한 형상으로 형성하여 이룬 탈산제를 소둔로내에 설치해도 좋다. 이 구성에 의해 보다 다량의 소둔로내 가스가 탈산재와 접촉하기 때문에 소둔로내 가스중의 산소가 탈산재와 결합하여 소둔로내 가스로부터 신속히 제거되고, 따라서 소둔 초기 단계에서 매우 효율적으로 소둔로내 가스중의 산소를 제거할 수 있게 된다.
철 보다도 산소와의 친화력이 강한 금속으로는 200℃에서의 산화물 표준 생성 자유 에너지의 값이 -110kcal/1몰 O2보다 작은 원소가 바람직하고, 구체적인 원소로서 Cr, Si, Ti, V, Mn, Al, Li, Mg, Ca 등이 있으며, 이것들을 적절히 선택하여 사용하면 좋다.
또한, 순환가스와의 접촉 면적이 크고 통기성이 풍부한 형상으로는 해당 강탈산소금속의 평균 표면적(S)(mm2)과 평균 체적(V)(mm3)의 비율(S/V)이 0.2이상이고, 보다 구체적으로는 평균 직경이 30mm 이하의 가는 입상, 평균 선 직경이 15mm 이하의 와이어 형상 또는 평균 공극률이 20% 이상인 스폰지형상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 탈산재의 소둔로내 설치량으로는 20∼2000g/ton이 바람직하다. 20g/ton 미만에서는 금속판의 산화를 방지할 수 없고, 2000g/ton 초과에서는 효과가 포화하기 때문이다.
이와 같이, 소둔 초기의 저온 영역에서도 소둔로내 가스중의 산소 및 수분을 충분히 제거할 수 있게 되기 때문에 탬퍼 칼라의 발생을 확실히 방지할 수 있다.
본 발명 방법에 의한 본 발명의 소둔로를 이용하는 것에 의해 소둔로내 가스 분위기중의 산소 및 수분을 유효하게 제거할 수 있기 때문에, 예를 들면 탄소강 등 일반 강의 냉연판의 소둔에 사용되는 기존의 상자 소둔로를 본 발명의 소둔로로 개조하는 간단한 설비 변경을 실시하는 것만으로 연속 라인을 사용하는 경우에 비해서 훨씬 경제적이며 산화 피막이 실용상 문제가 없을 정도로 억제되어 충분한 내식성을 갖는 스텐레스강이나 내열강의 냉연판 냉연 소둔판(본 발명 제품의 대표예)을 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 방법에서는 소둔 개시전에 내부커버내의 공기를, 예를 들면 질소 가스등에 의해 충분히 정화하는 조업하에서는 상기 건조기를 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 소둔로의 기본 구성을 나타내는 블록도이며, 도 8과 마찬가지로 종래 형식의 상자 소둔로를 본 발명의 소둔로로 개조한 경우의 예를 나타냈다. 도시한 바와 같이, 이 소둔로는 흡입구(6) 및 배출구(10)를 소둔로 바닥부에 갖는 가스 순환계를 구비하며, 이 가스 순환계에는 흡입구(6)측에서 차례로 소둔로내의 가스를 흡인하는 흡인수단(송풍기)(7), 가스중의 산소를 제거하는 산소제거수단(탈산기)(8), 가스중의 수분을 제거(습기 제거)하는 수분 제거 수단(건조기)(9)이 배치되어 있다.
가스 순환계에서의 송풍기(7), 탈산기(8), 건조기(9)의 설치 순서는 상황에 따라서 여러가지 변경해도 좋다. 탈산기(8)는 강탈산소 금속을 사용하는 것, 또는 액상의 강탈산소 금속(예를 들면 Al욕)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 소둔 분위기에 수소를 함유할 경우에는 산소 수소 반응을 촉진하는 백금-파라듐 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탈산기(8)에 이용하는 강탈산소 금속으로는 철 보다도 산소와의 친화력이 강한 200℃에서의 산화물 표준 생성 자유 에너지의 값이 -110kcal/1몰 O2보다 작은 원소가 바람직하고, 구체적인 원소로는 Cr, Ti, V, Al, Si, Mn, Mg 등을 사용할 수 있고, 또 순환가스(소둔로내 가스)와의 접촉 면적을 크게 하기 위해, 상기 강탈산소 금속의 평균 표면적(S)(mm2)과 평균 체적(V)(mm3)의 비율(S/V)이 0.2이상이고, 보다 구체적인 형상은 가는 입상(평균 직경 30mm 이하), 와이어 형상(평균 선 직경 15mm 이하), 스폰지형상(평균 공극률 20% 이상) 등으로 하는 것이 바람직하다.
건조기(9)는 물분자를 우선적으로 흡착하는 물질(예를 들면 분자체, 구체적으로는 합성 제오라이트 등)을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1에서는 소둔로내에 분위기 가스를 공급하는 배관계는 생략하고 있다.
또한, 내부커버(2)를 갖지 않은 형식의 상자 소둔로에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 도 10은 본 발명의 소둔로의 한 예의 단면도이다. 이 한 예는 피소둔재인 코일(3)을 위치시켜 내부커버(2)를 덮고, 그 외측을 외부커버(1)로 덮어 양 커버 사이의 공간을 설치한 가열원(도시하지 않음)을 이용하여 소정의 가열패턴으로 코일(3)을 소둔하는 것으로, 내부커버(2)내에 산소와의 친화력이 큰 금속을 스폰지 형상으로 형성하여 이룬 탈산재(스폰지 형상 탈산 금속)(5)가 설치되어 있다. 스폰지형상 탈산 금속(5)은 소둔전에 설치되고, 이 상태로 소둔이 개시된다.
도 11은 본 발명의 소둔로의 그외의 다른 예를 나타내는 단면도이다. 이 예는 상기 한 예에 있어서, 스폰지 형상 탈산 금속 대신에 산소와의 친화력이 큰 금속을 가는 입상으로 형성하여 이룬 탈산재(가는 입상 탈산 금속)(6)를 통기성이 좋은 그물형상 금속 케이스(7)에 충전하여 설치하고 있다. 또한, 도 10 및 도 11에 있어서, 도면부호 “4”는 소둔로 분위기 균일화를 위해 소둔로내에 가스를 대류시키는 팬이다.
탈산재의 소둔로내 설치 장소에 관해서는 각각의 소둔 조건에 따라서, 도 10과 같이 소둔로내의 한군데에 설치해도 좋고, 또 도 11과 같이 소둔로내의 복수 부분에 분산 설치해도 좋다.
또한, 내부커버(2)를 갖지 않는 형식의 상자 소둔로에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 자명하다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1에서는 도 2에 도시한 형태의 본 발명의 소둔로를 이용하여 0.2∼0.7wt%의 Ti를 함유하는 내열강판(SUH409, JIS(일본공업규격)-G-4312)의 냉연판(판두께 1.2mm)의 3코일(합계 45톤)을 100% 수소가스 분위기중에서 도 3에 나타내는 가열패턴에 따라서 상자 소둔했다.
가스 순환계에는 흡입구(6)측으로부터 탈산기(8), 송풍기(7), 건조기(9)가 차례로 설치되고, 순환가스 유량은 200Nm3/h로 하였다.
탈산기(8)는 평균 공극률 40%의 Ti 스폰지를 충전한 Ti 탈산기(8A)로 구성하였다.
건조기(9)는 합성 제오라이트의 분자체(9A)를 2탑 병렬로 설치하여 1탑을 가스 건조에 사용하면서 나머지 1탑을 가열 재생할 수 있도록 구성하였다.
또한, Ti 탈산기(8A)의 입구측에는 Ti의 산화를 촉진시키기 위해 가스를 300℃ 이상으로 가열하는 히터(12)를 설치하고, 또 송풍기(7)와 Ti탈산기(8A) 사이에는 송풍기(7)의 보호와 건조기(9)의 습기 제거 효율 향상을 위해 가스를 200℃ 이하로 냉각하는 냉각기(13)를 설치하였다. 이것에 의해 소둔로 온도가 200℃ 초과의 단계에서는 배출구(10)에서 소둔로내로 되돌아가는 가스 온도가 흡입구(6)에서 가스 순환계내로 흡인되는 가스 온도(소둔로내 가스 온도) 보다도 낮아져, 소둔로의 온도 상승 효율이 나빠지는 것이 염려되기 때문에 가스 순환계내의 흡입구(6) 근방부와 배출구(10) 근방부 사이에서 열을 교환시키는 대류식 열교환기(11)를 설치하여 그 염려를 해결하고 있다.
흡입구(6)에서 가스 순환계로 흡인된 가스는 열교환기(11), 히터(12)를 차례로 통과하여 300℃이상의 상태로 Ti탈산기(8A)에 들어가고, Ti스폰지와 접촉하여 산소가 제거된 후, 냉각기(13)에서 200℃ 이하로 냉각되고, 계속해서 분자체(9A)에서 수분이 제거되어 마지막으로 열교환기(11)에 의해 소둔로내 온도 부근으로 온도 조정되고 나서 배출구(10)를 통과하여 소둔로내로 되돌아간다.
실시예 1에서의 상자 소둔중의 소둔로내 가스의 산소 농도와 이슬점의 변화를 도 8에 도시한 종래 방법과 비교하여 도 3에 도시한다. 산소 농도를 보면 종래예에서는 고작 7ppm 정도까지밖에 저하시킬 수 없었던 소둔로내 가스의 산소 농도를 실시예 1에서는 약 5시간(판 온도가 300℃에 도달하기 이전)동안에 1ppm으로 저감하고, 그 후는 소둔 종료까지 1ppm 보다 훨씬 낮은 값을 지속한다. 또한, 이슬점을 보면 종래예에서는 -40℃까지 저하시킬 수 없었지만, 실시예 1에서는 소둔 초기(소둔 개시부터 약 10시간후)에 이미 -60℃ 근방으로 저하하고, 이후는 소둔 종반까지 이 레벨을 지속하여 냉각 과정에서 약 -70℃까지 더 저하한다.
소둔후의 판 표면의 관찰 결과는 종래예에서는 탬퍼 칼라가 발생하지만 실시예 1에서는 발생하지 않았다.
도 4에 산화피막의 두께와 내식성에 대해서 조사한 결과를 나타낸다. 산화피막의 두께는 판폭 방향 단부에서 약 100mm의 위치를 GDS(Glow Discharge Spectroscopy)로 측정하여 구했다. 또, 내식성은 JIS-Z-2371에 준거한 조건(5% NaCl 수용액, 35℃)으로 염수 분무시험을 4Hr 실시하여 발생하는 녹의 갯수에 따라 평가하였다(우수: 0개/dm2, 양호: 1∼10개/dm2, 불가: 11개/dm2이상).
도 4에 도시한 바와 같이, 종래예에서는 산화피막의 두께가 4000∼10000Å이고, 또 내식성도 떨어지지만, 실시예 1에서는 산화 피막 두께가 200∼500Å로, 종래예의 산화피막 두께의 약 1/20의 두께로 얇아지고, 또 내식성도 매우 양호했다.
(실시예 2)
실시예 2에서는 도 5에 도시한 형태의 본 발명의 소둔로를 이용하여 Ti를 0.2∼0.7wt% 함유하는 내열강판(SUH 409, JIS-G-4312)의 냉연판(판두께 1.2mm)의 3코일(합계 45톤)을 (75vol%H2+25 vol%N2)의 가스 분위기중에서 상자 소둔하였다. 가열패턴은 도 3과 동일하다.
가스 순환계에는 흡입구(6)측으로부터 송풍기(7), 탈산기(8), 건조기(9)를 차례로 설치하고, 순환가스 유량은 200Nm3/h로 하였다.
송풍기(7)의 입구측에는 송풍기(7)의 보호와 건조기(9)의 습기 제거 효율 향상을 위해 가스를 200℃ 이하로 냉각하는 냉각기(13)를 설치하였다. 탈산기(8)는 백금-파라듐 촉매를 저장한 촉매 탈산기(14)로 구성하였다. 건조기(9)는 실시예 1과 동일한 구성으로 하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 열교환기(11)를 설치하였다.
흡입구(6)에서 가스 순환계로 흡인된 가스는 열교환기(11), 냉각기(13)를 차례로 통과하여 200℃이하의 상태에서 촉매 탈산기(14)에 들어가고, 산소를 수소와 반응시켜 물로 하는 촉매 탈산을 실시한 후, 분자체(9A)로 수분을 제거하고, 마지막으로 열교환기(11)에 의해 소둔로내 온도 부근으로 온도가 조정되고 나서 배출구(10)을 통과하여 소둔로내로 되돌아간다.
소둔 후의 판 표면에는 탬퍼 칼라가 발생하지 않았다. 또, 산화피막 두께는 실시예 1과 마찬가지로 200∼500Å으로 얇았다.
(실시예 3)
실시예 3에서는 도 6에 도시한 형태의 본 발명의 소둔로를 이용하여 페라이트계 스텐레스 강판(SUS430, JIS-G-4312)의 냉연판(판두께 0.8mm)의 3코일(합계 45톤)을 100% 수소 가스 분위기중에서 상자 소둔하였다. 가열 패턴은 도 3과 동일하다.
가스 순환계에는 흡입구(6)측으로부터 송풍기(7), 탈산기(8), 건조기(9)를 차례로 설치하고, 순환가스 유량은 200Nm3/h으로 하였다.
송풍기(7)의 입구측에는 송풍기(7)의 보호를 위해 가스를 450℃ 이하로 냉각하는 냉각기(13)를 설치하고, 또 건조기(9)의 입구측에는 건조기(9)의 습기 제거 효율 향상을 위해 가스를 200℃ 이하로 냉각하는 냉각기(19)를 설치하였다.
탈산기(8)는 용융 Al 욕조로 이루어진 Al욕탈산기(15)로 구성하였다. 이 욕조의 주위에는 Al 용융용 히터(17), 바닥부에는 가스 송입(送入)용 다공질 플러그(제강로 등에서 자주 사용됨)(18)를 설치하고, 또 욕조 상부로부터의 가스 송출로에는 가스에 혼입된 Al 스패터를 포착하는 금속 메시로 만들어진 필터(16)를 설치하였다.
건조기(9)는 실시예 1과 동일한 구성으로 하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 열교환기(11)를 설치하였다.
흡입구(6)에서 가스 순환계로 흡인된 가스는 열교환기(11), 냉각기(13)를 차례로 통과하여 450℃ 이하의 상태로 Al욕 탈산기(14)에 들어가 기포가 되어 Al욕중을 부상하는 동안에 산소를 제거하고, 계속해서 분자체(9A)로 수분을 제거하고, 마지막으로 열교환기(11)에 의해 소둔로내 온도 부근으로 온도가 조정되고 나서 배출구(10)을 통과하여 소둔로내로 되돌아간다.
소둔 후의 판 표면에는 탬퍼 칼라가 발생하지 않았다. 또한, 산화피막 두께는 실시예 1과 마찬가지로 200∼500Å으로 얇았다.
(실시예 4)
실시예 4에서는 도 11에 도시한 형태의 본 발명의 소둔로를 이용하여 0.2∼0.7wt%의 Ti를 함유하는 내열강판(SUH409, JIS-G-4312)의 냉연판(판두께 1.2mm)의 3코일(합계 45톤)을, 100% 수소가스 분위기중에서 도 12에 도시한 가열패턴에 따라서 상자 소둔하였다. 가는 입상의 탈산 금속에는 Ti(평균 입자직경 10mm, S/V=0.3mm-1)를 사용하였다. 사용량은 500g/ton×45ton=22.5kg이다.
상자 소둔중의 소둔로내 가스의 산소 농도와 이슬점의 변화를 종래예(도 8의 소둔로를 이용하여 소둔)와 함께 도 12에 도시한다. 실시예 4에서는 온도 상승 도중에 Ti의 산화반응이 활발한 300℃에 도달한 근처에서 산소 농도가 급격히 저하하기 시작해 소둔로내 가스중의 산소가 가는 입상 Ti에 의해 효율적으로 제거된 결과, 균열 단계에 있어서, 종래예에서는 고작 7ppm정도까지밖에 저하시킬 수 없었던 소둔로내 가스의 산소 농도를 종래예 보다도 매우 낮은 약 1∼2ppm으로 유지할 수 있었다. 또한, 이에 따라 이슬점에 대해서도 비교예 보다도 약 30℃ 낮은 레벨로 유지할 수 있었다.
도 13에 소둔후의 산화피막의 두께와 내식성에 대해서 조사한 결과를 나타낸다. 산화피막의 두께는 판폭 방향 단부에서 약 100mm의 위치를 GDS(Glow Discharge Spectroscopy)로 측정하여 구했다. 또한, 내식성은 JIS-Z-2371에 준거한 조건(5% NaCl 수용액, 35℃)으로 염수 분무 시험을 4Hr 실시하여 발생하는 녹의 갯수에 따라서 평가하였다(우수: 0개/dm2, 양호: 1∼10개/dm2, 불가: 11개/dm2이상).
도 13에 도시한 바와 같이, 종래예에서는 산화피막의 두께가 4000∼10000Å이고, 또 내식성도 나빴지만, 실시예에서는 산화피막 두께는 1000∼1500Å로, 종래예 보다 약 60∼90% 얇아지고, 엄격한 내식성이 요구되지 않은 용도에는 실용상 문제가 없다.
또한, 실시예 4에서는 실시예 1∼3에 비해 산화피막 두께가 두껍고, 약간 내식성이 나쁘지만, 이것은 도 9에 도시한 바와 같이 페라이트계 스텐레스강 냉연판과 Ti입자를 상자 소둔로중의 산화분위기중에 공존시켜 가열하면, Ti는 300℃까지는 거의 산화되지 않고, 300℃를 초과하여 산화가 급격히 진행되지만, 페라이트계 스텐레스강은 300℃이하에서도 산화된다. 이때문에 상온에서 300℃의 저온 영역 온도 상승중에 산화피막이 형성되어 Ti의 효과를 유효하게 발휘시킬 수 없었기 때문이라고 생각된다. 따라서, 실시예 4의 경우에도 가열전에 미리 소둔로내 가스를 충분히 탈산소하는 것에 의해 실시예 1∼3과 동등한 결과가 얻어지는 것이라고 생각된다.
본 발명에 의하면 상자 소둔로내의 산소를 고효율로 안정적으로 제거할 수 있기 때문에 탬퍼 칼라의 발생, 내식성의 악화없이 해당 소둔로에서의 금속판의 마무리 소둔이 가능해진다. 또한, 해당 상자 소둔로내에서 가스를 흡인하여 해당 소둔로내로 되돌리는 가스 순환계에 가스중의 산소를 제거하는 산소 제거 수단 및 가스중의 수분을 제거하는 수분제거수단을 설치하여 산소 및 수분을 더욱 고효율로 안정적으로 제거할 수 있어 보다 엄격한 가공용도의 제품에 대해서도 적용 가능하다.
따라서, 예를 들면 스텐레스강이나 내열강의 냉연소둔판을 소량 생산하는 경우에 본 발명의 소둔로를 연속 소둔 산세척 설비의 대체 설비로 할 수 있고, 또는 기존의 보통 강 냉연판용 상자 소둔 설비에 본 발명을 적용하여 스텐레스강이나 내열강의 냉연판을 겸용 가능하게 할 수 있고, 설비 건설비의 대폭적인 절약이 가능해진다. 또한, 본 발명에 의한 제조 과정은 종래의 연속 라인에 의한 제조과정에 비해 단순하기 때문에 노동비, 보조재료비 등의 제조 비용 저감을 도모할 수 있다.

Claims (19)

  1. 금속판을 소둔하는 상자 소둔로에 있어서,
    소정의 분위기 가스내에서 상기 금속판을 처리하는 실질적으로 기밀성을 갖는 챔버와, 상기 분위기 가스를 처리하는 수단을 포함하며, 상기 처리수단이 챔버내 가스에서 산소를 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 제거 수단이 산소와의 친화력이 강한 강탈산소금속을 사용하는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 제거수단이 산소와의 친화력이 강한 용융 강탈산소금속을 사용하는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리수단은 가스 순환계이며, 산소제거수단 및 가스중의 수분을 제거하는 수분제거수단을 설치한 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 강탈산소금속이 200℃에서의 산화물 표준 생성 자유 에너지의 값이 -110kcal/1몰 O2이하의 원소중에서 선택된 적어도 한종류로 이루어진 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  6. 제 2 항에 있어서,
    200℃에서의 산화물 표준 생성 자유 에너지의 값이 -110kcal/1몰 O2이하인 원소가 Cr, Si, Ti, V, Mn, Al, Li, Mg, Ca중에서 선택된 적어도 한종류로 이루어진 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 강탈산소금속의 평균 표면적(S)(mm2)과 평균 체적(V)(mm3)의 비율(S/V)이 0.2이상인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 강탈산소금속의 형상이 평균 직경 30mm 이하의 입상, 평균 직경 15mm 이하의 와이어 형상 또는 평균 공극률 20% 이상의 스폰지형상인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 강탈산소 금속이 융점 900℃이하의 용융 금속인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 용융 금속이 Al인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    소둔 분위기에 수소를 함유하는 경우에 상기 산소 제거 수단이 산소수소반응을 촉진하는 백금-파라듐 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 수분 제거 수단이 물분자를 우선적으로 흡착하는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 수분 제거 수단이 가스를 200℃이하로 냉각하는 냉각수단을 갖는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 물분자를 우선적으로 흡착하는 물질이 분자체인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 분자체가 합성 제오라이트인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속판이 스텐레스강이나 내열강의 냉연판이며, 상기 강탈산소 금속이 Ti인 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소제거수단이 실질적으로 산소를 제거한 가스를 상기 소둔로내로 공급하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상자 소둔로.
  18. 금속판을 냉연후 소둔하는 방법에 있어서,
    기밀성을 갖는 상자 소둔로내에 금속판을 설치하고, 실질적으로 산소가 제거된 처리 가스를 소둔로내에 충만시키고, 소정 가열 패턴에 따라서 상기 금속판을 가열하고, 연속적으로 상기 처리가스에서 산소를 제거하는 처리를 하여 상기 처리가스를 상기 소둔로내로 되돌리는 것을 특징으로 하는 금속판의 소둔방법.
  19. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 기재된 상자 소둔로에 의해 소둔된 것을 특징으로 하는 금속판.
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