KR20040059267A

KR20040059267A - 전기강판제조용 열연소둔강판의 산화막 제거방법,전기강판제조용 열연소둔강판의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040059267A
Application number: KR1020020085860A
Authority: KR
Inventors: 이재곤
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-28
Filing date: 2002-12-28
Publication date: 2004-07-05
Also published as: KR100928820B1

Abstract

본 발명은 전기강판 제조용 열연소둔강판 표면의 산화막을 제거하는 방법 및 이 방법을 이용하여 열연소둔강판의 표면 산화막을 제거하는 공정을 포함하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 전기강판제조용 규소강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조한 다음, 이 열연강판을 열연판소둔공정에서 소둔하므로써 제조되는 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 방법에 있어서,

열연판소둔공정에서 열연판소둔된 열연소둔강판을 900℃이상의 온도에서 50℃/초 이상의 냉각속도로 100℃이하로 급냉한 다음, 1000bar 이상의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법 및 산화막 제거공정을 포함하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조방법 및 장치가 제공된다.

본 발명은 종래의 숏 블라스팅 공정에 의한 분진 및 소음발생을 피하고, 화학적 산세방법에 의한 공기오염, 폐산의 발생 및 설비 부식 등의 제반 환경문제를 개선할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Description

전기강판제조용 열연소둔강판의 산화막 제거방법, 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조방법 및 장치{Method for Removing Oxide Film on the Annealed Hot Rolled Steel Strip for Electrical Steel Sheet, Method and Device for Manufacturing the Annealed Hot Rolled Steel Strip for Electrical Steel Strip}

본 발명은 변압기, 모터등의 각종 전기설비소재등으로 이용되는 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 고압수를 이용하여 제거하는 방법 및 이 방법을 이용하여 열연소둔강판의 표면 산화막을 제거하는 공정을 포함하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

전기강판은 자성이 작용하는 방향에 따라 변압기나 전산기기, 음향기기의 트랜스에 사용되는 방향성 전기강판과 모터나 가전제품의 트랜스에 사용되는 무방향성 전기강판으로 나눌 수 있다.

일반적으로, 열간압연강대(강판)의 표면에는 고온에서 형성된 치밀한 산화막이 덮여있기 때문에 냉간압연등의 후공정을 위해서는 산화막 제거공정을 반드시 거치게 된다. 통상의 산화막 제거공정은 열간압연 후 상온까지 냉각된 열연강대를 풀어 강산의 수용액이 담긴 산세조를 통과시키며 산화막을 제거하는 화학적인 산세법이 실용화 되어있다.

전기강판의 제조방법에서도 규소강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하고, 이 열연강판을 필요에 따라 소둔하고, 냉간압연전에 열연강판 또는 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 공정을 행하고 있다.

그 예로는 규소강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조한 다음, 최종제품의 특성향상을 위하여 열연강판을 소둔한 후, 산세공정에서 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막(산화막)을 제거하는 일련의 공정을 행하고 있는데, 통상 이를 소둔/산세 공정 (Annealing & Pickling Process)이라고 하며, 이를 수행할 수 있는 소둔/산세 장치의 일례가 도 1에 나타나 있다

도 1에 나타나 있는 소둔/산세공장치에 있어서 소둔로는 연속소둔로이다.

종래의 연속식 소둔/산세 공정은 도 1에 나타난 바와 같이 입측에 설치된 언코일러(uncoiler)(11)에서 상온의 열연강판코일을 풀어 연속적으로 열연강판을 소둔로(12)에 공급하고 소둔로(12)를 통과시키면서 소정의 온도로 가열함으로써, 열연강판은 소둔된다.

상기와 같이 소둔로(12)에서 소둔된 열연소둔강판은 소둔로의 후방부에 설치되어있는 냉각기(13)를 통과하면서 상온까지 급속냉각되며, 이 때 냉각방식은 냉각수 분사방식을 사용하는 것이 통상적이다.

상기와 같이 상온으로 냉각된 열연소둔강판은 냉각기(13)의 후방에 설치되어 있는 산세설비(산세조)(15)에 공급되어 산세공정에 의하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하게 되며, 통상 산세조에 투입되기 전에 숏블라스터(shot blaster)(14)를 거치게 하여 산화막에 균열을 생성시켜 산세성을 향상시키는 방법이 사용된다.

상기 산세공정에서 사용되는 산세용액은 대상소재에 따라 결정되는데 전기강판의 경우 통상 염산 수용액이 이용된다.

산세설비의 길이는 조업조건 즉, 강판의 이송속도 및 대상소재의 산세특성에 의해 결정된다.

상기 산세설비(산세조) 후방에는 수세조(16) 및 건조기(17)가 연이어 설치되어 산세 후 강판의 표면을 물로 세척한 후 건조하게 되며, 강판의 형상이 불량한 경우 소량의 압하를 부가하여 형상을 교정하는 스킨패스(skin pass)를 행한 후 코일길이 단위로 분할하여 리코일러(recoiler)(18)에서 재 권취함으로써 소둔/산세공정을 완료하게 된다.

그러나 이러한 화학적 산세방법의 경우 산세공정이 비교적 느린 반응이므로 장시간이 요구되어 생산성 확보를 위해 적절한 강판의 이송속도를 얻기 위해서는 길이가 긴 산세조를 포함하는 대단위 산세설비가 요구되고, 또한 이로부터 증발되는 산세용액에 의해 공기오염이 발생되고, 조업환경이 열악하게 되고, 주변설비의 부식을가져오게 될 뿐만 아니라 폐산의 계속적인 발생에 따른 오염 문제 등을 피할 수 없다는 문제점이 있다.

더욱이, 산세성을 향상시키기 위하여 산세공정전에 숏 블라스팅(shot blasting)공정을 적용하는 경우에는 열연소둔강판표면에 숏 자국이 남고, 미세한 분진 및 소음을 발생시키는 문제점이 있다.

상기한 산세공정에 의한 문제점을 개선시키기 위하여 여러가지 기술들이 제안되어 왔다.

그 예로는 중성용액을 이용하여 전기분해방법으로 산화막을 박리하고자 하는 방법 및 산세조 앞에 압연기를 설치하여 소량의 압하를 부가하거나 레벨러 형태의 산화막 브레이커(scale breaker)를 설치하여 표면에 변형을 부가하는 방법 등을 들수 있다.

그러나, 이러한 방법들은 근본적인 해결방법이 되지 못할 뿐만 아니라 설비가 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 고 에너지의 레이저 빔(laser beam)을 강판의 표면에 조사하여 산화막을 박리시키는 방법이 알려져 있으나, 이 방법의 경우에는 생산성 및 설비운용에 있어서 문제점이 있다.

본 발명은 전기강판제조용 열연강판을 소둔한 후 급냉하고 열연소둔강판의 표면에 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성된 산화막을 제거함으로써, 숏 블라스팅공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 산세공정을 생략하거나 또는 줄일 수 있는전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법에 따라 열연소둔강판의 표면 산화막을 제거하는 공정을 포함하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조방법 및 장치를 제공하고자 하는데 있다.

도 1은 종래의 전기강판 열연강판의 연속식 소둔-산세 장치의 개략도

도 2는 본 발명에 따라 전기강판용 열연소둔강판을 제조하는 장치의 개략도

도 3은 본 발명에 따라 전기강판용 열연소둔강판을 제조하는 다른 장치의 개략도

도 4는 본 발명에 바람직하게 적용되는 산화막 제거기의 일례를 나타내는 단면도

도 5는 본 발명에 따라 고압수를 열연강판의 표면에 분사하는 경우 고압수와 열연강판의 충돌과정 및 산화막 박리를 나타내는 개략도

도 6은 본 발명에 따라 강판이 벤딩롤에 의해 벤딩된 상태에서 고압 수류에 의해 산화막이 박리되는 과정을 나타내는 개략도

도 7은 열간압연강판의 소둔 후 냉각 시 냉각속도에 따른 산화막 박리율 변화를 나타내는 그래프

도 8은 산화막 제거시 고압수의 토출압력에 따른 산화막 박리율 변화를 나타내는 그래프

도 9는 산화막 제거시 부여되는 인장변형률에 따른 산화막 박리율 변화를 나타내는 그래프

도 10은 열연강판의 통판속도에 따른 산화막 박리율 변화를 나타내는 그래프

도 11은 노즐과 강판과의 거리에 따른 산화막 박리율 변화를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20, 30 . . . 열연소둔강판의 제조장치, 22 . . . 소둔로 23 . . . 냉각기

25, 100 . . . 산화막제거장치 110 . . . 쳄버 111,112 . . . 슬리트

121,122,123,124 . . . 핀치롤 131,132 . . . 벤딩롤 141,142 . . . 고압수 헤더 151, 152 . . . 고압수류 160 . . . 노즐

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 전기강판제조용 규소강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조한 다음, 이 열연강판을 열연판소둔공정에서 소둔하므로써 제조되는 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 방법에 있어서,

상기 열연판소둔공정에서 소둔된 열연소둔강판을 900℃이상의 온도에서 50℃/초 이상의 냉각속도로 100℃이하로 급냉한 다음, 1000bar 이상의 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 규소강 슬라브를 가열하여 열간압연에 의해 열연강판을 제조하는 열간압연공정, 열연강판을 소둔하는 열연판 소둔공정, 및 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 산화막제거공정을 포함하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 있어서,

상기 산화막제거공정에서의 열연소둔강판의 표면 산화막 제거가 열연판 소둔공정에서 소둔된 열연소둔강판을 900℃이상의 온도에서 50℃/초 이상의 냉각속도로 100℃이하로 급냉한 다음, 1000bar 이상의 고압수를 분사함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 있어서, 상기와 같이 산화막 제거를 한 다음, 산세, 수세 및 건조하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 열연강판을 소둔하는 소둔로, 소둔된 열연강판을 냉각하는 냉각기, 냉각된 열연소둔강판의 표면에 초고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 산화막제거기, 및 산화막이 제거된 열연소둔강판을 건조하는 건조기를 포함하여 구성되는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 본 발명의 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치에 있어서 상기 산화막제거기의 후방에 산세조 및 수세조가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치의 일례가 나타나 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 열연소둔강판의 제조장치(20)는 그 양단에 언코일러(21) 및 리코일러(28)가 구비되어 있고, 그 사이에는 열연강판을 소둔하는 소둔로(22), 소둔된 열연강판을 냉각하는 냉각기(23), 냉각된 열연소둔강판의 표면에 초고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성된 산화막을 초고압수를 분사하여 제거하는 산화막제거기(25), 및 산화막이 제거된 열연소둔강판을 건조하는 건조기(27)가 설치되어 있다.

또한, 도 3에는 본 발명의 다른 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치의 일례가 나타나 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 다른 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치(3)는 도 2의 열연소둔강판의 제조장치(20)에 있어서 상기 산화막제거기 (25)의 후방에 연이어 산세조(35) 및 수세조(36)가 추가로 구비돠어 있다.

상기 산세조(35)는 소규모의 산세조로서 산화막제거기(25)에서 고압수에 의한 산화막의 제거가 완전하지 않을 경우 잔류 산화막을 산세에 의해 제거함으로써 보다 완전한 표면을 얻기 위한 보조수단으로 이용할 수 있다.

물론, 이때의 산세조는 기존 산세조보다 훨씬 짧은 규모가 될 것이며, 따라서, 산세속도 및 강판의 이송속도를 증가시킬 수 있어 생산성 향상에 큰 효과를 가져오게 된다.

상기 열연소둔강판의 제조장치를 구성하고 있는 언코일러(21), 소둔로(22), 냉각기(23), 건조기(27) 및 리코일러(28)는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 것이라면, 어느 것이든 사용가능하다.

한편, 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 산화막제거기의 일례가 도 4에 나타나 있고, 도 5에는 도 4의 산화막제거기를 사용하여 산화막을 제거할 때 고압수가 노즐을 통해 분사되는 상태가 나타나 있다.

도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 산화막제거기(100)는 고압수를 만들기 위한 펌프(도시되어 있지 않음)와 고압의 수류(고압수)를 강판(7)에 분사하기 위한 노즐(160), 노즐(160)을 지지하고 고압수를 제공하는 노즐헤더(nozzle header) (141,142) 및 강판(7)의 이송시 강대의 진동을 막고 노즐(160)과 강대의 간격을 일정하게 유지하는 동시에 강판의 표면에 인장응력을 부가하여 산화막의 제거가 용이하도록 하는 상,하부 벤딩롤(bending roll)(131,132)를 포함한다.

상기 상,하부 벤딩롤(bending roll)(131,132)은 강판의 진행방향으로 보아 일정한 가격을 두고 설치된다.

상기 벤딩롤(131,132)에 의해 산화막에 부가되는 인장응력의 크기는 도 6에서도 알 수 있는 바와 같이 벤딩롤의 직경과 인터메쉬(inter-mesh)량에 의존한다.

상기 벤딩롤(131,132)의 직경은 30~100mm 범위로 하는 것이 바랍직하다.

그리고, 하부 벤딩롤(132)의 윗면은 도 4에 나타난 바와 같이 패스라인(pass-line)에 일치시켜 고정하고, 상부 벤딩롤(131)은 유압 또는 전동방식으로 상하로 이동이 가능하도록 하여 최초 통판시 상부로 올려 강판의 치입을 원활히 하고 치입이 완료되면 하부로 내려 적절한 인터메쉬를 유지함으로써 강판의 표면에 부가되는 응력을 조절하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 소둔 후 급냉공정을 거치면서 강판내부에는 불균일 한 잔류응력이 형성되어 강판의 형상이 나빠지는데 강판이 벤딩롤(131,132)을 통과하면서 굽힘, 역굽힘이 반복되는 과정에서 잔류응력의 균일화가 일어나 형상을 교정하는 역할을 수행하게 된다.

상기 산화막제거장치(100)에는 그 외부를 에워싸는 쳄버(chamber)(110)를 구비시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 버(110)를 구비하는 경우에는 고압수 노즐로부터의 고압수류 (151,152), 고압수류(151,152)가 강판과의 충돌 후 발생하는 비산수 및 강대를 따라 흐르는 체류수가 밖으로 나오는 것을 막아주게 된다.

상기 쳄버(110)의 입측에는 조업하고자 하는 최대 강판의 폭을 감안한 길이의 입측 슬리트(slit)(111)가 있고, 이 입측 슬리트(111)후면의 상하부에는 각각 입측상하부핀치롤(pinch roll)(121,122)을 설치하여 강판을 이송시키는 구동력을 전달하는 동시에 입측 슬리트(111)로 빠져나가는 체류수 및 비산수를 막아주도록 하는 것이 바람직하다.

상기 고압수 노즐 헤더(nozzle header)(141,142)는 상기한 벤딩롤(bending roll)(131,132)에 의하여 벤딩되어 인장되는 부위에 고압수가 분사되도록 설치하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 고압수 노즐 헤더(nozzle header)(141,142)는 벤딩에 의해 인장된 강판부위, 바람직하게는 최대로 인장된 강판부위에 고압수가 분사되도록 설치되는 것으로서, 벤딩롤(bending roll) (131,132)과는 강판을 사이에 두고 서로 맞서 위치하게 된다.

상기 고압수 노즐 헤더(nozzle header)(141,142)에는 도 5에 나타난 바와같이, 산화막 제거를 위한 고압수 노즐(160)이 일렬로 다수개 구비되어 있다.

상기와 같이 다수개의 노즐이 구비되어 있는 노즐 헤더(141,142)는 노즐이 강대의폭방향으로 배열되도록 위치되며, 상하 구동장치(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있어 필요 시 강대와 노즐간의 간격을 변경시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 고압수 노즐(160)로는 원뿔형으로 수류가 퍼지는 풀콘(full cone)타입도 가능하지만, 부채꼴 모양으로 퍼지는 팬(fan)타입의 노즐을 이용하는 것이 바람직히다.

상기 고압수 노즐로는 팬(fan)타입의 노즐을 이용하는 것이 바람직한 이유는 노즐간의 수류의 간섭을 방지할 수 있으며, 동일 유량으로 노즐 당 박리시킬 수 있는 폭이 증가하기 때문이다.

상기 노즐의 분사각도는 충돌길이를 결정하므로 가능한 한 큰 것이 유리하지만, 너무 크면, 충돌면 길이방향으로의 충돌압의 불균일이 증가하므로 15-45도 정도의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 노즐헤더는 일렬로 배열된 상기 노즐이 강대의 폭 방향을 기준으로 약간의 기울임 각도를 가지도록 배치하여 각 노즐에서 분사되는 고압 수류 간의 간섭을 방지하고 강판이 이송됨에 따라 고압수와 강판이 충돌하는 충돌면의 양 끝이 약간씩 겹치도록 하는 것이 바람직하다.

이 때 노즐의 기울임 각도는 노즐간 수류의 간섭이 없는 범위내에서 가능한 한 작은 것이 좋으며, 바람직하게는 10∼20도 정도이고, 보다 바람직하게는 15도 정도이다.

한편, 노즐간 유효 충돌면이 겹치는 부위는 강판과 노즐간의 간격, 노즐과 노즐간의 간격, 노즐의 분사각 및 기울임 각도에 의해 결정되지만 겹치는 부위의 길이가 충돌부 길이의 3~5% 정도가 되도록 상기한 조건들을 적절히 제어함으로써 폭방향으로 가능한 한 균일한 충돌압의 분포를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 노즐의 오리피스(orifice)는 1000bar 이상의 초 고압수가 장시간 초음속으로 토출되는 부위이므로 내마모성이 큰 합성 사파이어나 합성 다이아몬드로 제조하여 장시간 고압수의 분사에도 마모가 없도록 하는 것이 바람직하다.

상기 노즐 헤더의 수는 강판의 진행방향으로 보아 일정한 가격을 두고 설치되는 상, 하부의 한 세트의 노즐 헤더에서 산화막이 박리되는 정도를 고려하여 결정하는데, 도 4에 나타난 바와 같이 한 세트를 설치할 수도 있지만, 두 세트 이상을 설치하여 전 단계 노즐헤더에서 미 박리된 산화막을 다음 단계의 노즐헤더에서 완전히 제거하도록 하는 것이 바람직하다.

이때 각 헤더에 배열된 노즐의 위치를 앞 헤더에 배열된 노즐의 사이에 오도록 배열함으로써 폭방향으로 보다 균일한 박리조건을 만드는 것이 바람직하다.

각 노즐헤더는 고압수 공급관과 연결되며, 고압수 공급관은 고압수 생성을 위한 펌프로 연결된다. 이때 각 노즐헤더에는 밸브를 설치하여 필요 시 고압수를 분사하도록 한다.

이때 밸브는 바이패스 타입으로 하여 노즐 오프 시 고압수를 우회시킴으로써 밸브의 온/오프 시 전체적인 고압수 압력의 변동을 막는 것이 바람직하다.

출측에는 입측과 마찬가지로 출측 상하부핀치롤(123,124)과 출측 슬리트(112)를 설치하여 산화막의 제거가 완료된 강판이 쳄버를 빠져 나올 때 체류수 및 비산수의 유출을 막도록 하는 것이 바람직하다.

이 때 쳄버에 공기흡입펌프를 연결하여 쳄버 내의 압력을 대기압 이하로 유지함으로써 슬리트와 강판의 틈새로 외부의 공기가 함께 체류수 및 비산수가 빨려 들어가게 하여 유출을 막는 방법이 보다 효과적이다.

상기 건조기(27)는 산화막 제거 후 출측 슬리트를 빠져나온 강판의 표면에 잔류하는 잔류수분을 제거하도록 구성되는데, 통상 방법에서와 같이 고압공기나 열풍등을 이용할 수 있다.

상기와 같이 건조기에서 잔류수분을 제거하는 이유는 잔류수분을 완전히 제거시키지 않을 경우 녹이 발생할 우려가 있기 때문이다.

건조된 강판은 방청유 도유공정을 거쳐 리코일러(28)에서 재권취되어 다음 공정으로 이송된다.

이하, 본 발명에 따라 산화막을 제거하는 산화막제거공정 및 이 산화막제거공정을 포함하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법을 도 2 - 도 5를 통하여 상세히 설명한다.

본 발명은 규소강 슬라브를 가열하여 열간압연에 의해 열연강판을 제조하는 열간압연공정, 열연강판을 소둔하는 열연판 소둔공정, 및 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 산화막제거공정 및 이 산화막제거공정을 포함하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 바람직하게 적용된다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 전기강판은 철에 전자기적 특성의 제어를 목적으로 실리콘(Si)을 0.5∼5중량% 첨가한 강재를 이용한 것으로서 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판을 포함한다.

본 발명에 있어서 열간압연공정 및 열연판 소둔공정은 통상적인 방법으로 행해진다.

소둔공정은 설비, 통판속도, 대상강종에 따라 다소 달라질 수 있으나, 900∼1100℃온도에서 적어도 1 분이상 가열함으로써 전자기적 특성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따라 산화막을 제거하기 위해서는 우선 소둔로(22) 후방에 설치된 냉각기(23)에서 고온의 열연소둔강판에 냉각수를 분사하여 고온의 강판을 100℃ 이하로 급속히 냉각시키는 것이 필요한다.

본 발명자의 연구 및 실험결과에 의하면, 기계적 박리성은 고온의 열연소둔강판의 냉각속도에 매우 민감하다는 것을 확인하였다.

즉, 소둔된 고온의 열연소둔강판을 급속냉각시키는 것은 열간압연 및 소둔을 거치면서 표면에 형성된 산화막의 상변태를 억제하고, 급냉에 따른 열충격에 의해 산화막에 균열을 형성시킴으로써 산화막의 기계적 박리성을 향상시키기 위함이다.

이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

열간압연 시 강판의 표면에 생성되었던 산화막은 소둔 과정을 거치면서 공기중의 산소와 결합하여 점차 두께가 증가하며, 1000℃ 이상의 소둔 중 산화막의 대부분은 비스타이트(wustite, FeO)로 변태한다.

이와 같이 생성된 산화막은 상온으로 냉각하게 되면 상온에서의 안정상인 마그네타이트(magnetite, Fe₃O₄) 및 헤마타이트(hematite, Fe₂O₃)로 변태를 하게 된다.

이 변태상인 마그네타이트 및 헤마타이트는 고온상인 비스타이트에 비해 조직이 치밀하고 파괴강도가 높아 산화막의 박리성을 나쁘게 하는 작용을 한다.

따라서, 소둔이 완료된 고온의 강판을 급냉하는 경우 마그네타이트 및 헤마타이트로의 변태를 억제하여 이어 연속되는 산화막 제거공정에 있어서 산화막의 박리성을 양호하게 하는 작용을 한다.

또한, 수냉각으로 급속냉각할 때 산화막에는 많은 균열이 발생한다.

냉각수가 강판과 접촉하는 순간 표면의 산화막이 우선적으로 냉각되어 산화막과 기지금속 사이에는 순간적으로 높은 온도편차가 발생한다.

이 과정에서 온도 및 열팽창계수의 차이로 인해 산화막에는 높은 인장응력이 형성되어 냉각에 의해 인성이 감소한 산화막에 많은 미세균열이 발생한다.

이와 같은 미세균열은 산화막 제거공정에서 박리성을 향상시키는 요인으로 작용하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 산화막의 상변태 억제하고, 산화막(산화막)에 미세균열을 형성시키기 위하여 고온의 열연소둔강판을 100℃ 이하로 50℃/초 이상의 냉각속도 로 냉각하여야 한다.

이하, 산화막 제거에 대하여 설명한다.

상기와 같이, 급속냉각을 통해 100℃ 이하로 냉각된 열연소둔강판은 냉각기(23)의 후방에 연이어 설치된 산화막제거기(25)를 거치면서 표면의 산화막을 제거하게 된다.

상기 산화막 제거기(25)에서는 바람직하게는 냉각된 열연소둔강판을 벤딩롤 (131,132)에 의하여 벤딩하면서 인장되는 벤딩부위에 1000bar 이상의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거한다.

상기와 같이 급속냉각된 열연소둔강판의 산화막은 일반 강종에 비하여 상대적으로 얇고 치밀하며, 열충격의 효과가 거의 없기 때문에 통상의 고압수 스프레이 방식으로는 산화막 제거가 불가능 하며, 적어도 1000bar 이상의 초 고압수를 강판의 표면에 분사하는 경우에만 제거가 가능하게 된다.

상기 초 고압수 분사조건은 산화막의 성상, 고압수의 압력, 노즐 당 유량, 노즐과 강판과의 거리, 고압수 충돌각도, 강판의 이송속도, 노즐헤더의 수 등에 의존하게 된다.

즉, 초고압수에 의해 강판의 표면에 투여 된 에너지가 산화막과 기지금속간의 결합에너지 보다 클 때 산화막을 박리시킬 수 있으며, 투여한 에너지가 부족한 경우에는 산화막의 완전한 박리가 일어나지 않게 된다.

따라서, 본 발명에서는 고압수에 의해 강판의 표면에 투여된 에너지를 산화막과 기지금속간의 결합에너지 보다 크게 함으로써 산화막이 박리되도록 하기 위하여 1000 bar 이상의 초 고압수를 강판의 표면에 분사하는 것이 필요하다.

또한, 초고압수에 의한 충격 에너지가 과다한 경우에는 산화막 뿐만 아니라 기지금속이 파이는 등의 손상이 발생할 수 있으므로, 초 고압수의 압력 상한값은 이러한 관점에서 설정할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 도 4 및 도 6에 나타난 바와 같이, 벤딩롤(131,132)에 의하여 열연소둔강판을 벤딩하면서 인장되는 벤딩부위에 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 것이 바람직하다.

이 때, 산화막 박리성에 미치는 벤딩롤(131,132)에 의한 변형량은 2%이상, 바람직하게는 3%이상인데, 그 이유는 그 변형량이 2%미만인 경우에는 박리효율이 떨어지고, 대략 3%정도에서 우수한 박리효과를 나타내고, 3%를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화된다.

또한, 통판속도는 초압수류와 강판이 접촉하는 유효시간을 결정하는 측면에서 중요한 인자인데, 통판속도가 느릴수록 산화막의 발리효율은 증가하지만, 생산성 감소 및 표면손상이 일어날 가능성이 있으며 통판속도가 너무 빠를 경우 산화막의 완전한 막리가 되지 못할 수 있다.

따라서, 통판속도는 분당 10∼100mm로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 노즐과 강판간의 거리는 가까울수록 충돌압이 증가하여 산화막의 박리효율은 증가하지만, 노즐당 박리폭이 감소하여 강판의 전폭을 처리하기 위해서 소요되는 노즐 수가 증가하며, 노즐과 강판간의 거리가 멀수록 소요되는 노즐 수는 줄어들지만, 충돌압이 저하되어 산화막의 완전한 박리가 되지 못할 수 있으므로 20∼50mm의 범위내에서 노즐과 강판간의 간격을 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 열연소둔강판의 산화막을 제거한 다음, 건조기(27)에서 건조하여 리코일러(28)에 권취시킨다.

상기 건조공정에서는 통상 방법에서와 같이 고압공기나 열풍등을 이용하여 산화막 제거 후 출측 슬리트를 빠져나온 강판의 표면에 잔류하는 잔류수분을 제거한다.

상기와 같이 잔류수분을 제거하는 이유는 잔류수분을 완전히 제거시키지 않을 경우 녹이 발생할 우려가 있기 때문이다.

건조된 강판은 필요에 따라 방청유 도유공정을 거쳐 리코일러(28)에서 재권취되어다음 공정으로 이송된다.

또한, 본 발명의 다른 방법에서는 상기한 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 있어서, 본 발명에 따라 산화막 제거를 한 다음, 산세 및 수세공정을 추가로 실시한다.

상기 산세공정은 고압수를 이용한 산화막의 제거가 완전하지 않을 경우 행해지는 것으로서, 산세공정에 의하여 고압수에 의해 제거된 후에 잔류하는 산화막을 제거함으로써 보다 완전한 표면을 얻을 수 있다.

즉, 상기 산세공정은 기존 산세공정보다 훨씬 짧은 규모가 될 것이며, 산세속도 및 강판의 이송속도를 증가시킬 수 있다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

전기강판제조용 열연강판을 1050℃ 에서 소둔한 후, 도 7의 냉각속도로 100℃ 까지 냉각한 후, 벤딩에 의해 3%의 인장변형량을 열연소둔강판에 주면서 그 표면에 토출압력 2500 bar의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하고, 열연소둔판의 냉각속도에 따른 산화막 박리율을 조사하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.

상기 산화막 제거시 노즐과 강판과의 거리는 30mm, 강판의 이송속도는 분당 20m로 하였다.

도 7에 나타난 바와 같이, 냉각속도가 50℃/sec이상에서 박리가 대부분 일어남을 알 수 있다.

(실시예 2)

전기강판제조용 열연강판을 1050℃ 에서 소둔한 후, 100℃/sec의 냉각속도로 100℃ 까지 냉각한 후, 벤딩에 의해 3%의 인장변형량을 열연소둔강판에 주면서 그 표면에 도 8의 토출압력의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하고, 토출압력에 따른 산화막 박리율을 조사하고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.

도 8에 나타난 바와 같이, 토출압력이 1000bar이상에서 박리가 대부분 일어남을 알 수 있다.

(실시예 3)

전기강판제조용 열연강판을 1050℃ 에서 소둔한 후, 100℃/sec의 냉각속도로 100℃ 까지 냉각한 후, 벤딩에 의해 도 9와 같이 인장변형량을 열연소둔강판에 주면서 그 표면에 토출압력 2500 bar의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하고, 인장변형량에 따른 산화막 박리율을 조사하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.

도 9에 나타난 바와 같이, 인장변형량 2%이상인 경우에는 90%이상의 박리율을 나타내고, 3%정도에서 100%의 박리율을 나타내고, 3%이상의 인장변형량을 부여하더라도 박리효과는 더 이상 향상되지 않음을 알 수 있다.

(실시예 4)

전기강판제조용 열연강판을 1050℃ 에서 소둔한 후, 100℃/sec의 냉각속도로 100℃ 까지 냉각한 후, 벤딩에 의해 3%의 인장변형량을 열연소둔강판에 주면서 그 표면에 토출압력 2500 bar의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하고, 산화막을 제거한 강판 표면의 거칠기를 조사하고, 그 결과를 종래 산세법에 의해 산화막을 제거한 강판의 표면 거칠기와 함께 하기 표 1에 나타내었다.

구분	표면거칠기(Ra)(㎛)
종래 산세법	3.59∼4.69
본 발명법	0.80∼1.32

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명법은 종래 산세법에 비하여 표면거칠기 특성이 우수함을 알 수 있다.

(실시예 5)

전기강판제조용 열연강판을 1050℃ 에서 소둔한 후, 100℃/sec의 냉각속도로 100℃ 까지 냉각한 후, 벤딩에 의해 3%의 인장변형량을 열연소둔강판에 주면서 그 표면에 토출압력 2500 bar의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하였다.

상기 산화막 제거시 노즐과 강판과의 거리는 30mm로 하고, 강판의 이송속도(통판속도)는 도 10과 같이 변화시켰다.

통판속도에 따른 박리율을 조사하고, 그 결과를 도 10에 나타내었다.

도 10에 나타난 바와 같이, 80m/min이하의 통판속도에서 산화막의 박리가 대부분 일어남을 알 수 있다.

(실시예 6)

전기강판제조용 열연강판을 1050℃에서 소둔한 후, 100℃/sec의 냉각속도로 100℃ 까지 냉각한 후, 벤딩에 의해 3%의 인장변형량을 열연소둔강판에 주면서 그 표면에 토출압력 2500 bar의 초 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하였다.

상기 산화막 제거시 노즐과 강판과의 거리를 도 11에서와 같이 변화시키고, 강판의 이송속도는 분당 20m로 하였다.

노즐과 강판과의 거리에 따른 박리율을 조사하고, 그 결과를 도 11에 나타내었다.

도 11에 나타난 바와 같이, 노즐과 강판간의 거리가 40mm 이하로 될 때 산화막의 박리가 대부분 일어남을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면

첫째, 초 고압수를 이용하여 산화막을 기계적으로 박리시키는 방법에 의해 산화막이 제거된 전기강판제조용 열연소둔강판을 제조함으로써 종래의 화학적 산세방법에 의한 공기오염, 폐산의 발생 및 설비 부식 등의 제반 환경문제를 개선할 수 있고,

둘째, 숏블라스팅 공정을 생략할 수 있음에 따라 분진 및 소음을 줄여 이로 인한 제반 문제점을 해결할 수 있으며, 숏블라스팅에 의해 강판의 표면에 형성되는 요철을 없앰으로써 표면품질이 우수한 전기강판제조용 열연소둔강판을 제조할 수 있고,

셋째, 산화막 제거를 위해 도입된 벤딩롤은 강판의 잔류응력을 저감하는 효과가 있어 산화막 제거와 동시에 잔류응력 저감 및 형상교정의 역할을 수행하므로 형상교정을 위한 스킨패스압연기 등의 형상교정설비를 생략할 수 있고, 그리고

넷째, 전체적인 산화막 제거공정이 단순해 짐에 따라 산화막 제거를 위한 시설 투자비가 크게 절감될 수 있을 뿐만 아니라 본 발명법을 통상의 산세설비에 결합함으로써 산세의 생산성을 크게 향상시키거나 산세설비를 간략화 시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

실리콘(Si)을 0.5∼5중량% 함유하는 전기강판제조용 규소강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조한 다음, 이 열연강판을 열연판소둔공정에서 소둔하므로써 제조되는 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 방법에 있어서,

상기 열연판소둔공정에서 소둔된 열연소둔강판을 900℃이상의 온도에서 50℃/초 이상의 냉각속도로 100℃이하로 급냉한 다음, 1000bar 이상의 고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법
제1항에 있어서, 고압수가 열연소둔강판을 벤딩하면서 인장변형되는 벤딩부위에 분사되는 것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법
제2항에 있어서, 인장변형율이 2-3%인 것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법
실리콘(Si)을 0.5∼5중량% 함유하는 규소강 슬라브를 가열하여 열간압연에 의해 열연강판을 제조하는 열간압연공정, 열연강판을 소둔하는 열연판 소둔공정, 및 열연소둔강판의 표면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 산화막제거공정을 포함하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법에 있어서,

상기 산화막제거공정에서의 열연소둔강판의 표면 산화막 제거가 열연판 소둔공정에서 소둔된 열연소둔강판을 900℃이상의 온도에서 50℃/초 이상의 냉각속도로 100℃이하로 급냉한 다음, 1000bar 이상의 고압수를 분사함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법
제2항에 있어서, 산화막 제거공정후에 산세 및 수세공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법
제4항 또는 제5항에 있어서, 고압수가 열연소둔강판을 벤딩하면서 인장변형되는 벤딩부위에 분사되는 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법
제6항에 있어서, 인장변형율이 2-3%인 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 열연소둔강판의 제조방법전기강판제조용 열연소둔강판의 표면 산화막 제거방법
열연강판을 소둔하는 소둔로, 소둔된 열연강판을 냉각하는 냉각기, 냉각된 열연소둔강판의 표면에 초고압수를 분사하여 열연소둔강판의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 산화막제거기, 및 산화막이 제거된 열연소둔강판을 건조하는 건조기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치
제4항에 있어서, 상기 산화막제거기의 후방에 산세조 및 수세조가 추가로 설치되는것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치
제8항 또는 제9항에 있어서, 산화막제거기가 강판의 진행방향으로 보아 일정한 가격을 두고 위치되어 열연강판의 표면에 인장응력을 부여하도록 구성되는 적어도 1세트 이상의 상,하부 벤딩롤 및 상,하부 벤딩롤 각각과 강판을 사이에 두고 서로 맞서 위치되는 고압수 노즐헤드를 포함하고; 그리고

상기 고압수 노즐헤드에는 상기 상,하부 벤딩롤에 의하여 인장된 각각의 벤딩부위에 고압수를 분사하는 다수 개의 노즐이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기강판제조용 열연소둔강판의 제조장치