KR20070112759A - 금속 스트립의 디스케일링 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 스트립(1)을 디스케일링 하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 정상강 소재의 열간 압연된 스트립, 혹은 오스테나이트 혹은 페라이트 스테인리스강 소재의 열간 혹은 냉각 압연된 스트립을 디스케일링 하기 위한 상기 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본원의 방법에 따라 상기 금속 스트립(1)은 이송 방향(R)에서 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치(,2 3)를 통과하여 안내되되, 이 플라즈마 디스케일링 장치 내에서 상기 스트립이 플라즈마 디스케일링 공정을 거치게 된다. 상기한 금속 스트립의 제조를 개선하기 위해, 본 발명에 따라 상기 금속 스트립(1)은 상기한 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)에서의 플라즈마 디스케일링 공정에 이어, 냉각 장치(4, 5) 후방에서 소정의 온도를 갖게 되는 방식으로, 상기 냉각 장치(4, 5)에서 제어식 냉각 공정으로 처리된다. 또한, 본 발명은 스트립이 플라즈마 디스케일링 공정에 의한 가열을 이용하여 이 가열 후에 코팅 금속으로 이루어진 코팅층을 구비하게 되는 방법에 관한 것이다.
Figure 112007034349138-PCT00001
금속 스트립, 열간 압연된 스트립, 페라이트 스테인리스강, 플라즈마 디스케일링 장치, 플라즈마 디스케일링 공정, 제어식 냉각 공정, 디스케일링 방법.

Description

금속 스트립의 디스케일링 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR DESCALING A METAL STRIP}
본 발명은 금속 스트립, 특히 정상강 소재의 열간 압연된 스트립 혹은 오스테나이트 혹은 페라이트 스테인리스강 소재의 열간 혹은 냉간 압연된 스트립을 디스케일링 하기 위한 방법에 관한 것이다. 본원의 방법에 따라, 금속 스트립은 이송 방향에서 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치를 통과하여 안내되되, 이 플라즈마 디스케일링 장치 내에서는 금속 스트립이 플라즈마 디스케일링 공정으로 처리된다. 또한, 본 발명은 금속 스트립을 디스케일링 하기 위한 장치에 관한 것이다.
금속 코팅을 위해 예컨대 냉간 압연을 통해 추가 가공을 위해, 혹은 최종 생산물에 직접적으로 가공하기 위해, 강 스트립은 스케일 없는 표면을 구비해야만 한다. 그러므로 예컨대 냉간 압연할 시에, 그리고 뒤이은 냉각 공정 동안 발생하는 스케일은 잔류물 없이 제거되어야 한다. 이는 앞서 공지된 방법의 경우 산세척 공정에 의해 이루어지되, 다양한 산화철(FeO, Fe3O4, Fe2O3)로 이루어진 스케일 혹은 스테인리스강의 경우에는 다크롬 산화철들로 이루어진 스케일이 각각의 강 품질에 따라 다양한 산(예: 염산, 황산, 질산 혹은 혼합산)을 이용하여 산과의 화학적 반응에 의해 상승한 온도 조건에서 용해된다. 산세척 전에, 정상강의 경우, 스케일을 분해하고 그에 따라 스케일 층 내로 산의 더욱 빠른 침투를 가능케 하기 위해, 여전히 신장기 및 롤러 교정을 통한 추가의 기계적 가공이 요구된다. 본질적으로 산세척 하기가 더욱 어려운 스테인리스강, 오스테나이트 강 및 페라이트 강의 경우, 가능한 한 양호하게 산세척 가능한 스트립 표면을 달성하기 위해, 산세척 공정에 앞서 스트립의 어닐링 및 기계적 사전 디스케일링을 실행하게 된다. 그리고 산세척 후에 산화를 억제하기 위해 강 스트립을 세정 및 건조하고, 필요에 따라 기름칠해야 한다.
강 스트립의 산세척은 연속 라인에서 실행되며, 이 라인의 공정 부분은 스트립 이송 속도에 따라 매우 긴 길이를 가질 수 있다. 그러므로 상기한 시스템은 매우 높은 투자 비용을 요구한다. 그 외에도 산세척 공정은 정상강의 경우 대개 이용되는 폐수 처리 및 염산 재생을 위한 매우 많은 에너지와 높은 비용을 요구한다.
그러므로 종래 기술에는 산을 사용하지 않고 금속 스트랜드의 디스케일링을 실행하는 다양한 유형의 접근법이 있다. 이와 관련하여 지금까지 공지되고 개발된 예는 대개 스케일의 기계적 제거를 기초로 한다(예: Ishiclean 공정, APO 공정). 그러나 상기한 방법들은 그 경제성과 디스케일링 된 표면의 품질과 관련하여 폭넓은 강 스트립의 공업용 디스케일링에는 적합하지 않다. 그러므로 상기한 스트립을 디스케일링 할 시에 항상 산이 이용된다.
그러므로 지금까지 경제성 및 환경 오염과 관련한 단점을 감수해야만 했다.
금속 스트랜드의 디스케일링을 위한 더욱 새로워진 접근법은 플라즈마 기술이다. 상이한 기하 구조를 갖는 금속 스트랜드를, 특히 금속 스트립 혹은 금속 와이어를 디스케일링 하기 위한 최초에 언급한 종류의 상기한 방법 및 장치는 종래 기술에서 이미 다양한 구성으로 공지되었다. 실례로 WO 2004/044257 A1, WO 2000/056949 A1 및 RU 2 145 912 C1을 예로 들 수 있다. 참조 인용물에 공개된 플라즈마 디스케일링 기술의 경우, 디스케일링 할 재료가 진공 챔버 내에 위치하는 특수 전극들 사이를 통과한다. 디스케일링은 강 스트립과 전극들 사이에서 생성되는 플라즈마에 의해 이루어지되, 잔류물이 없는 금속의 연마 표면이 생성된다. 그에 따라 플라즈마 기술은 강 표면의 디스케일링 및 세정과 관련하여 경제적이고 질적으로 완벽하면서도 환경 친화적인 가능성을 제공한다. 플라즈마 기술은 정상강, 스테인리스강, 오스테나이트 강, 및 페라이트 강에 적용할 수 있다. 특수한 사전 처리는 요구되지 않는다.
다시 말해 플라즈마 디스케일링 공정에서, 스트립은 진공 챔버 내부에서 스트립의 상부 및 하부에 배치되는 전극들 사이를 통과한다. 플라즈마는 전극들과 스트립 양측면의 스트립 표면 사이에 위치한다. 이때 스케일에 작용하는 플라즈마에 의해 스트립 표면상에서 산화물이 제거되며, 그로 인해 스트립의 온도가 상승한다. 이런 온도 상승은 매우 바람직하지 못할 수 있다. 온도 상승은 디스케일링 된 스트립이 진공부로부터 공기 중으로 배출될 시에 스트립 표면에 산화막을 형성시킬 수 있으며, 이런 산화막은 열간 압연 스트립의 냉간 압연이나 직접 가공과 같은 추가의 가공 단계에 대해 허용되지 않는다.
상기한 상황을 개선하기 위해 플라즈마 디스케일링 공정에 후행하는 금속 스트립의 냉각이 이루어지는 점에 대해서는 다양한 해결 방법으로부터, 예컨대 JP 07132316 A, JP 06279842 A, JP 06248355 A, JP 03120346 A, JP 2001140051 A 및 JP 05105941 A로부터 공지되었다. 그러나 이런 참증 인용물들로부터 제시되는 컨셉은 부분적으로 상당한 단점과 결부되거나 상대적으로 비효율적인 냉각 조치에 초점이 맞추어져 있다. 그러므로 예를 들어 냉각을 위해 분무되는 매체가 이용되는데, 이는 뒤이어 금속 스트립을 건조하는 공정을 요구한다. 냉각 가스를 이용하여 금속 스트립을 처리하는 경우, 냉각 속도가 매우 낮으며, 그 외에도 그런 해결 방법은 진공 상태에서는 불가능하다. 그 밖에 제안된 해결 방법들은 금속 스트립의 특수한 온도 제어를 달성하기 위한 가능성을 결코 제공하지 못한다.
적용되는 대부분의 방법의 경우, 스트립을 공기 중에 노출하기 전에, 디스케일링이 이루어지는 동안이나 그 후에 금속 스트립을 제어방식으로 냉각시켜야 한다. 이와 같이 달성되는 냉각은 종래 기술로부터 공지된 해결 방법으로는 불가능하다.
그러므로 본 발명의 목적은, 금속 스트립을 디스케일링 하기 위한 방법 및 해당하는 장치에 있어서, 금속 스트립을 제조할 시에 금속 스트립의 구조에 부정적인 영향을 미치지 않고 특히 산화 공정이 억제되면서 품질 증대를 달성 가능케 하는 상기한 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 금속 스트립이 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치 내에서의 플라즈마 디스케일링 공정에 이어, 냉각 장치 후방에서 소정의 온도를 가지는 방식으로, 상기 냉각 장치에서 제어식 냉각 공정으로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법을 통해 달성된다.
바람직하게는 완전한 디스케일링을 달성하기 위해 금속 스트립은 적어도 2회의 플라즈마 디스케일링 공정으로 처리되되, 각각의 플라즈마 디스케일링 공정에 이어서는 제어식 냉각 공정으로도 처리된다.
주변 공기 중에서 발생하는 디스케일링 된 금속 스트립의 산화는, 금속 스트립이 100℃ 미만의 온도를 갖는 상태로 이송 방향에서 마지막 냉각 장치로부터 배출되는 방식으로 이송 방향에서 마지막 제어식 냉각 공정이 이루어짐으로써 억제된다.
다른 한편으로, 각각의 플라즈마 디스케일링 장치에서는 금속 스트립이 플라즈마 디스케일링 장치 이후에 최대 200℃의 온도를 갖는 방식으로 플라즈마 디스케일링 공정이 이루어짐으로써, 금속 스트립의 구조는 부정적인 영향을 받지 않게 된다.
금속 스트립의 냉각과 관련하여 특히 바람직한 구현예로서 증명된 점에 따라, 적어도 하나의 냉각 장치에서는, 금속 스트립이 사전 지정 가능한 접촉 각을 통해 냉각 롤과 접촉함으로써 금속 스트립의 냉각 공정이 이루어진다. 냉각된 롤은 금속 스트립과 접촉 시에 금속 스트립으로부터 열을 방출시킨다. 열 전달을 최적화하기 위한 입증된 점에 따라, 금속 스트립은 최소한 냉각 롤과 접촉하는 영역에서 인장된 상태로 유지된다.
바람직하게는 금속 스트립은 플라즈마 디스케일링 공정에 이어지는 각각의 냉각 공정에서 적어도 본질적으로 동일한 온도로 냉각된다. 또한, 바람직하게는 대체되거나 추가되는 방법에서 플라즈마 디스케일링 공정에 이어지는 각각의 냉각 공정에서 적어도 본질적으로 동일한 온도 차이만큼 냉각된다.
하나의 냉각 장치 혹은 모든 냉각 장치들에서 금속 스트립의 냉각 공정은 바람직하게는 주변 압력과 비교하여 감소된 압력 하에서, 특히 진공 하에서 이루어진다. 그에 반해 이송 방향에서 마지막 냉각 장치에서 금속 스트립의 냉각 공정은 보호 가스 내에서, 특히 질소 내에서 이루어질 수 있다.
금속 스트립을 디스케일링 하기 위한 장치는 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치를 포함하되, 이 장치를 통과하여 금속 스트립이 이송 방향으로 안내된다. 본 발명에 따라, 디스케일링 장치는, 적어도 하나의 냉각 장치가 이송 방향에서 플라즈마 디스케일링 장치 후방에 배치되는 것을 특징으로 한다. 냉각 장치는 소정의 온도로 금속 스트립을 제어 방식으로 냉각하기에 적합하다.
바람직하게는 금속 스트립의 이송 방향에서 하나 혹은 모든 냉각 장치의 말단, 혹은 그 후방에 온도 센서가 배치되며, 이 온도 센서는 제어 장치와 연결되어 있다. 제어 장치는 냉각 장치에 의해 생성되는 냉각 출력 및/또는 금속 스트립의 이송 속도를 고려하여 냉각 장치에 영향을 주기에 적합하다.
바람직하게는 적어도 2개의 플라즈마 디스케일링 장치가 제공되며, 이들 장치들에는 각각의 냉각 장치가 이어진다.
특히 바람직하게는 각각의 냉각 장치는 적어도 3개의 냉각 롤을 포함한다. 이들 냉각 롤들은, 금속 스트립과 롤 표면 사이의 접촉 각이 변경될 수 있도록 배치되고 상호 간에 상대적으로 이동될 수 있다. 접촉 각의 변경을 통해, 냉각 장치가 금속 스트립 상에 인가하는 냉각 출력이, 다시 말해 냉각 장치가 금속 스트립을 냉각시키는 세기가 영향을 받을 수 있다. 그러므로 바람직하게는 이동 수단들이 제공되며, 이들 이동 수단들을 이용하여 적어도 하나의 냉각 롤은 타측의 냉각 롤에 상대적으로 냉각 롤들의 회전축에 대해 수직 방향으로 이동될 수 있다.
냉각 롤들은 바람직하게는 액체로 냉각되는데, 특히 물로 냉각된다.
또한, 적어도 냉각 장치들의 영역에서 금속 스트립 내에 인장력을 생성하기 위한 수단들이 제공될 수 있다. 그로 인해 냉각 롤들에 대한 금속 스트립의 양호한 인접성이 보장된다.
시스템 컨셉에 따라, 적어도 2개의 플라즈마 디스케일링 장치와 이들 각각의 후방에 배치되는 적어도 2개의 냉각 장치는 직선으로 배치된다. 이에 대체되는 공간 절감형 방법에 따라, 일측의 플라즈마 디스케일링 장치는 자체 내부에서 금속 스트립이 수직으로 상부 방향으로(혹은 하부 방향으로) 안내되는 방식으로 배치되며, 그리고 타측의 플라즈마 디스케일링 장치는 자체 내부에서 금속 스트립이 수직으로 하부 방향으로(혹은 상부 방향으로) 안내되는 방식으로 배치되되, 두 플라즈마 디스케일링 장치 사이에는 냉각 장치가 배치된다.
냉각 롤들의 우수한 냉각 작용은, 냉각 롤들이 자체 외부면에 내마모성이면서 열전도성이 우수한 소재, 특히 경질 크롬 혹은 세라믹을 함유한 코팅층을 포함함으로써 달성될 수 있다.
전술한 기술은 산세척과 비교하여 환경 보호, 에너지 소모, 및 품질과 관련하여 높은 장점을 제공한다.
또한, 대응하는 시스템을 위한 투자 비용도 본질적으로 공지된 디스케일링 및/또는 세정 시스템에서보다 더욱 낮다.
특히 바람직하게는 디스케일링 할 금속 스트립은 디스케일링에 이어서 매우 우수한 비산화성 표면을 가지며, 그럼으로써 이후 공정들이 높은 품질로써 실행될 수 있다.
그러므로 본 발명은, 금속 스트립이 디스케일링이 이루어지거나 그 후에 제어되면서 공기 중에서 스트립 표면에 산화 내지 산화 변색이 발생하는 온도 이하의 온도로 냉각되는 점을 보장한다.
금속 스트립을, 특히 정상강 소재의 열간 압연된 스트립을 디스케일링 하되, 금속 스트립은 이송 방향에서 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치를 통과하여 안내되는 디스케일링 방법에 따라, 플라즈마 디스케일링 공정에 직간접적으로 코팅 금속을 이용한 금속 스트립의 코팅 공정이, 특히 용융 아연 도금이 이루어진다.
이와 관련하여 바람직하게는 플라즈마 디스케일링 공정에 의해 금속 스트립 내에 유입되는 에너지는 코팅 전에 금속 스트립을 예열하기 위해 이용될 수 있다.
이때, 금속 스트립은 바람직하게는 연결된 시스템에서 우선 플라즈마 디스케일링 되고, 그런 다음 코팅되는데, 특히 용융 아연 도금된다. 이와 관련하여 플라즈마 디스케일링 공정에 의해 예열된 금속 스트립은 공기 공급 없이 플라즈마 디스케일링 공정으로부터 코팅을 위해 필요한 연속로의 보호 가스 대기 내로 안내되며, 이곳에서 스트립은 코팅을 위해 필요한 온도로 계속해서 가열된다. 이때, 스트립 가열은 플라즈마 디스케일링 공정 뒤에 "코팅 가열(Heat-to-Coat)" 방법에 따라 유도 방식으로 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 스트립은, 특히 아연 도금될 열간 스트립은, 도금욕 내로 유입되기 전에, 환원된 대기 상태에서 440℃ 내지 520℃로, 특히 약 460℃로 매우 빠르게 가열될 수 있다.
플라즈마 디스케일링 공정에 이어 이루어지는 코팅 공정은 통상적인 방법에 따라 코팅 용기 내 편향 롤러를 이용하여 이루어지거나 혹은 수직 방법(연속 수직 아연 도금 라인 - CVGL 방법)에 따라 이루어질 수 있되, 코팅 용기 내 코팅 금속은 전자기 밀폐를 통해 보존된다. 이때 금속 스트립은 단지 매우 잠깐만 코팅 금속 내에 침지된다.
플라즈마 디스케일링 시스템은 열간 압연된 금속 스트립을 용융 아연 도금하기 위한 연속로와 연결될 수 있되, 플라즈마 디스케일링 시스템의 배출측 상에는 진공 록이, 그리고 연속로의 유입측에는 통상적인 구조의 노 록이 위치할 수 있되, 상기 록들은 기밀하게 상호 간에 연결되어 있다.
그러므로 디스케일링 공정과 코팅 공정의 결합과 관련하여 앞서 마지막으로 언급한 결합 구조가 특히 바람직한데, 왜냐하면 점착성이 우수한 아연층을 획득하기 위해, 용융 아연 도금 전에 열간 압연된 강 스트립에서 산화물을 제거하기만 하면 되기 때문이다.
그 외에도 스트립은 가열 속도에 따라 약 460℃ 내지 650℃에 이르는 온도로까지 가열해야 한다. 이와 관련하여, 플라즈마 디스케일링 공정에서 이루어지는 스트립 가열이 연속로 내로 유입되기 전에 스트립의 예열 과정으로서 이용될 수 있으며, 그럼으로써 에너지 절감 및 노의 축소가 달성된다.
본 발명의 실시예는 도면에 따라 다음에서 더욱 상세하게 설명된다.
도1은 제1 실시예에 따라 금속 스트립을 디스케일링 하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도2는 제2 실시예에 따른 디스케일링 장치를 도1과 유사하게 개략적으로 도시한 측면도이다.
도3은 냉각 출력이 낮은 조건에 있는 냉각 장치의 3개의 냉각 롤을 도시한 개략도이다.
도4는 냉각 장치의 냉각 출력이 높은 조건에 있는 냉각 장치의 3개의 냉각 롤을 도3과 유사하게 도시한 개략도이다.
도5는 디스케일링 하고 뒤이어서 용융 아연 도금하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 금속 스트립 2, 3: 플라즈마 디스케일링 장치
4, 5: 냉각 장치 6, 7, 8, 9, 10, 11: 냉각 롤
12, 13: 온도 센서 14, 15: 제어 장치
16: 이동 수단 17, 18: 인장력 생성 수단
19: 권출기 20: 신장기 및 롤러 교정기
21, 22: S 롤러 스탠드 23: 진공 록
24: 전극 25, 26: 록
27: 권취기 28: 연속로
29: 노 입구 록 30: 인장 롤러 쌍
31: 송풍관 32: 코팅 용기
33: 편향 롤러 34: 스트리핑 노즐
35: 공기 냉각 구간 R: 이송 방향
α: 접촉 각 v: 이송 속도
도1은 강 스트립(1)을 디스케일링 하기 위한 장치가 도시되어 있되, 그에 따른 시스템은 수평 구조로 고안된다. 권출기(19)로부터 유출되는 강 스트립(1)은 신장기 및 롤러 교정기(20)에서 이 교정기에 속하는 S 롤러 스탠드들(21 및 22)을 이용하여 교정되며, 그럼으로써 스트립이 높은 인장력 하에서 시스템의 공정 부분 내로 유입되기 전에 금속 스트립(1)의 최대 가능한 평면성이 제공된다.
다수의 진공 록(23)을 통해 스트립(1)은 제1 플라즈마 디스케일링 장치(2) 내로 유입되며, 이 장치(2) 내에서는 플라즈마 디스케일링 공정에 요구되는 진공이 공지된 진공 펌프들을 이용하여 생성되고 유지된다. 플라즈마 디스케일링 장치(2) 내에는 스트립(1)의 양측면에 배치되는 전극들(24)이 위치하는데, 이들 전극들은 디스케일링을 위해 요구되는 플라즈마를 생성한다.
플라즈마를 통해 양측면의 스트립 표면이 가열되며, 이는 플라즈마 디스케일 링 장치(2)의 말단부에서 최대 200℃의 온도로 모든 스트립 횡단면을 가열할 수 있다. 전체 횡단면에 걸친 스트립 가열의 수준은 플라즈마의 에너지가 동일한 경우 대개 금속 스트립(1)의 이송 속도(v) 및 스트립 두께에 따라 달라지되, 스트립 이송 속도(v) 및 스트립 두께가 증가함에 따라 스트립 가열 수준은 더욱 낮아진다.
플라즈마 디스케일링 장치(2)로부터, 아직도 완전하게 디스케일링 되지 않은 스트립(1)은 냉각 롤들(6, 7, 8)을 구비한 냉각 장치(4) 내로 이송된다. 이 냉각 장치(4)는 기밀하게 플라즈마 디스케일링 장치(2)와 연결되어 있으며, 그리고 그 냉각 장치(4) 내부에는 플라즈마 디스케일링 장치(2)에서와 동일한 수준의 진공이 존재한다.
스트립(1)은 냉각 롤들(6, 7, 8)의 외주연을 따라 이송되되, 냉각 롤들의 외주연은 냉각 회로를 통해 열을 방출하는 물을 이용하여 내부로부터 냉각된다. 스트립 인장력은 높게 설정되며, 그에 따라 가능한 한 높은 열 전달을 보장하기 위해 스트립(1)은 냉각 롤들(6, 7, 8)에 휘감기면서 그 냉각 롤들에 양호하게 인접하게 된다.
이때 냉각 롤들(6, 7, 8)은 교호적으로 금속 스트립(1)을 상부 및 하부로부터 휘감는다. 바람직하게는 3개 내지 7개의 냉각 롤이 제공된다. 냉각 롤들을 냉각하기 위한 냉각수는 회전식 접합관을 통해 연속적으로 공급되고 다시 배출된다.
도1에 도시한 장치의 경우, 3개의 냉각 롤(6, 7, 8)이 냉각 장치(4) 내에 위치하며, 각자 개별적으로 구동된다. 시스템의 각각의 출력과 최대 스트립 이송 속도(v)에 따라, 더욱 많은 냉각 롤이 제공될 수도 있고 바람직할 수 있다. 냉각 장 치(4)의 유입측과 배출측 상에는 금속 스트립(1)의 온도를 연속해서 측정하기 위해 온도 센서들(12)이 위치한다. 예컨대 수직 방향으로 냉각 롤들(6, 7, 8)(도3 및 도4 참조) 중 하나(혹은 다수)를 조정함으로써, 접촉 각(α)(도3 및 도4 참조)과 그에 따라 금속 스트립(1)에 작용하는 냉각 장치(4)의 냉각 출력이 제어될 수 있다. 냉각 장치(4)의 말단부에서 최대 스트립 온도는 약 100℃가 되어야 한다.
냉각된 스트립(1)은 냉각 장치(4)로부터 이 냉각 장치(4)와 기밀하게 연결되어 있으면서 진공 펌프들을 이용하여 제1 플라즈마 디스케일링 장치(2)에서와 동일한 진공이 생성되는 제2 플라즈마 디스케일링 장치(3) 내로 이송된다. 제1 플라즈마 디스케일링 장치(2)와 유사하게 구성된 제2 플라즈마 디스케일링 장치(3) 내에서는, 제1 플라즈마 디스케일링 장치(2)에서 여전히 완전하게 디스케일링 되지 않은 스트립이 완전하게 디스케일링 된다. 이와 관련하여, 스트립(1)은, 이미 플라즈마 디스케일링 장치(2)에서와 유사하게, 스트립 이송 속도(v) 및 스트립 횡단면에 따라 플라스마 디스케일링 장치(3) 내로 유입되는 유입 온도 이상인 100℃ 내지 200℃에 이르는 최종 온도로 가열된다. 플라즈마 디스케일링 장치(3)로부터 스트립(1)은 기밀의 록(25)을 통해 보호 가스(예: 질소)로 충진된 제2 냉각 장치(5) 내로 이송된다. 이 제2 냉각 장치(5)는 제1 냉각 장치(4)와 마찬가지로 냉각 롤들(9, 10, 11)을 구비하고 있다.
바람직하게는 개별 플라즈마 디스케일링 장치들(2 및 3) 내지 그 외 동일한 추가 장치들은 모두 동일한 길이로 고안된다.
냉각 롤들(6, 7, 8, 9, 10, 11)의 수는 시스템의 출력에 따라 결정된다. 냉 각 장치(5) 내에서, 스트립(1)은 냉각 롤들(9, 10, 11)을 통해 100℃를 초과하지 않는 최종 온도로 냉각된다. 제1 냉각 장치(4)에서와 같이, 냉각 장치(5)의 유입측 및 배출측에는 재차 스트립 온도를 측정하기 위한 온도 센서들(13)이 배치된다. 냉각 장치(5)의 말단부에는, 추가의 기밀 록(26)이 위치하되, 이 기밀 록(26)은 냉각 장치(5) 내로 공기가 유입되는 것을 억제한다. 이와 같은 조치를 통해, 최대 100℃의 온도를 갖는 스트립(1)이 라인의 공정 부분으로부터 배출되고, 스트립의 연마 표면이 공기 중 산소에 의해 산화되지 않는 점이 보장된다.
시스템의 공정 부분 후방에는 2개 혹은 3개의 롤러로 이루어진 인장 롤러 스탠드(18)가 위치한다. 이 인장 롤러 스탠드(18)는 요구되는 스트립 인장력을 인가하거나, 혹은 S 롤러 스탠드(22)와 함께 상기한 스트립 인장력을 유지한다. 다시 말해 도면 부호 17과 18로 표시된 부재들은 스트립(1) 내에서 인장력을 생성하기 위한 수단을 나타낸다. 스트립(1) 내에 생성된 인장력은, 냉각 롤들(6, 7, 8, 9, 10, 11)에 대한 스트립(1)의 우수한 인접을 보장하는 역할을 한다. 그런 후에, 스트립(1)은 스트립 저장부 및 측면 절단기와 같이 요구되는 추가의 장치들을 통해 (도시된 바와 같은) 권취기(27)로, 혹은 추가의 결합된 장치들, 예컨대 텐덤밀로 이송된다.
요구되는 계산된 냉각 출력에 따라, 제안되는 플라즈마 디스케일링 시스템은, 하나 혹은 그 이상의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)를 포함하되, 이들 플라즈마 디스케일링 장치에는 각각의 냉각 장치(4, 5)가 연결된다. 도1에 따른 실시예는 상기한 2개의 유닛에 적합하다. 단지 하나의 냉각 장치(4)만이 이용되는 경 우라면, 이 냉각 장치(4)는 본 실시예에 기술되고 그에 해당하는 록들(25 및 26)을 구비한 제2 냉각 장치(5)와 유사하게 구현된다.
도2는 강 스트립(1)을 디스케일링 하기 위한 시스템의 대체되는 구현예를 도시하고 있되, 이 경우 플라즈마 디스케일링 장치들(2 및 3)은 수직으로 배치되어 있다. 본 실시예에 따른 시스템의 모든 기능은 도1에 따라 설명한 시스템의 기능과 동일하다. 수직 배치는 소정의 조건 하에서 그 더욱 짧은 설계 길이 덕분에 수평 배치보다 더욱 바람직하다.
도3 및 도4로부터는 두 냉각 롤(6 및 7) 사이에 위치하는 냉각 롤(7)의 수직 변위(양방향 화살표 참조)를 통해, 롤들(6, 7, 8)을 둘러싸는 스트립(1)의 접촉 각(α)은 변경될 수 있으며(도에는 롤(7)을 둘러싸는 접촉 각에 대한 값이 표시되어 있다), 그럼으로써 금속 스트립(1)으로부터 냉각 롤들(6, 7, 8) 상에 전달되는 열 흐름도 변화한다. 중앙의 냉각 롤(7)의 수직 변위는 개략적으로 도시되어 있으며 본 실시예에서는 유압식 피스톤-실린더 시스템으로서 구현된 이동 수단(16)에 의해 이루어진다.
온도 센서들(12, 13)을 통한 냉각 장치들(4, 5) 내부 혹은 그 말단부에서 스트립 온도를 측정함으로써, 도1에는 단지 개략적으로만 도시된 제어 장치들(14 및 15)을 이용하여 냉각 장치들(4, 5)의 냉각 출력에 대해 영향을 줄 수 있으며, 그럼으로써 스트립(1)의 목표하는 배출 온도가 달성될 수 있다. 측정된 온도가 너무 높을 경우, 이동 수단(16)을 제어함으로써, 더욱 큰 접촉 각(α)이 설정될 수 있으며, 그럼으로써 스트립(1)은 더욱 많이 냉각된다. 기본적으로, 시스템을 통과하는 스트립(1)의 이송 속도(v) 역시, 냉각 출력을 높이거나 감소시키기 위해, 강하되거나 상승될 수 있다. 물론 이와 관련하여 두 제어 장치(14 및 15) 사이에 부합하는 조정이 요구될 수 있다.
도5는 플라즈마 디스케일링 공정을 통해 금속 스트립 내로 유입되는 열이 디스케일링 공정에 바로 이어서 금속 스트립에 코팅 금속을 제공하기 위해 이용되는 해결 방법이 도시되어 있다. 도5는 열간 압연된 강 스트립을 위해 결합된 플라즈마 디스케일링 라인 및 용융 아연 도금 라인의 공정 부분을 도시하고 있다. 스트립(1)은 신장기 및 롤러 교정기(20)(신장 교정 유닛) 내에서 신장 교정을 한 후에 진공 록(23)을 통과하여 플라즈마 디스케일링 장치(2) 내로 이송되며, 이곳에서 디스케일링 되는데, 이때 스트립 이송 속도 및 스트립 두께에 따라 약 200℃ 내지 300℃로 가열된다.
이어서, 스트립(1)은 진공 배출 록(25)과 이 진공 배출 록과 연결된 노 유입 록(29)을 통과하여 연속로(28) 내로 이송된다. 노(28)의 유입측 상에는 인장 롤러 쌍(30)(핫 브라이들; hot bridle)이 위치하되, 이 인장 롤러 쌍은 플라즈마 디스케일링 장치(2) 내에서 요구되는 높은 스트립 인장력을 생성한다.
인장 롤러 쌍(30) 후방에서는, 스트립 온도가 온도 센서(12)를 이용하여 측정되며, 이를 통해 연속로(28) 내에서 요구되는 추가의 스트립 가열이 제어된다. 센서(12)의 위치로부터 스트립(1)은 유도 가열식 연속로(28)를 통과하며, 이 연속로 내에서 스트립은 "코팅 가열" 방법에 따라 약 460℃로 매우 빠르게 가열된다. 이어서, 스트립은 송풍관(31)을 통해 코팅 용기(32) 내로 이송되고, 이곳에서 용융 아연 도금된다. 스트리핑 노즐들(34)을 이용하여서는 층 두께가 제어된다. 그 다음으로 이어지는 공기 냉각 구간(35)에서, 금속 스트립(1)은 냉각되며, 그런 후에 추가로 요구되는 처리 단계로, 예컨대 조질 압연 단계, 신장 교정 단계, 및 크롬산염 처리 단계로 공급된다.

Claims (28)

  1. 금속 스트립(1)을, 특히 정상강 소재의 열간 압연된 스트립 혹은 오스테나이트 혹은 페라이트 스테인리스강 소재의 열간 혹은 냉간 압연된 스트립을 디스케일링 하기 위한 방법으로서, 상기 금속 스트립(1)은 이송 방향(R)에서 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)를 통과하여 안내되되, 이 플라즈마 디스케일링 장치 내에서 상기 금속 스트립은 플라즈마 디스케일링 공정으로 처리되는 상기한 디스케일링 방법에 있어서,
    상기 금속 스트립(1)은, 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)에서의 플라즈마 디스케일링 공정에 이어, 냉각 장치(4, 5)의 후방에서 소정의 온도를 갖는 방식으로, 상기 냉각 장치(4, 5) 내에서 제어식 냉각 공정으로 처리되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 적어도 2회의 플라즈마 디스케일링 공정으로 처리되되, 각각의 플라즈마 디스케일링 공정에 이어 각각의 제어식 냉각 공정으로도 처리되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이송 방향(R)에서 마지막 제어식 냉각 공정은, 상기 금속 스트립(1)이 100℃ 미만의 온도를 가지면서 이송 방향(R)에서 상기 마지막 냉각 장치(5)로부터 배출되는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스케 일링 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)에서의 플라즈마 디스케일링 공정은, 상기 금속 스트립(1)이 상기 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3) 후방에서는 최대 200℃의 온도를 갖는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉각 장치(4, 5)에서 상기 금속 스트립(1)의 냉각 공정은, 상기 금속 스트립(1)이 사전 설정 가능한 접촉 각(α)을 통해 냉각 롤(6, 7, 8, 9, 10, 11)과 접촉함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 적어도 상기 냉각 롤(6, 7, 8, 9, 10, 11)과 접촉하는 영역에서 인장된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 플라즈마 디스케일링 공정에 이어지는 각각의 냉각 공정에서 적어도 본질적으로 동일한 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 플라즈마 디스케일링 공정에 이어지는 각각의 냉각 공정에서 적어도 본질적으로 동일한 온도 차이만큼 냉각되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 장치 혹은 상기 모든 냉각 장치들(4, 5)에서 상기 금속 스트립(1)의 냉각 공정은 주변 압력과 비교하여 감소된 압력 하에서, 특히 진공 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이송 방향(R)에서 마지막 냉각 장치(5)에서 상기 금속 스트립(1)의 냉각 공정은, 보호 가스 내에서, 특히 질소 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  11. 금속 스트립(1)을, 특히 정상강 소재의 열간 압연된 스트립, 혹은 오스테나이트 혹은 페라이트 스테인리스강 소재의 열간 혹은 냉간 압연된 스트립을 디스케일링 하기 위한 장치로서, 특히 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 디스케일링 방법을 실행하기 위해, 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)를 포함하되, 이 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)를 통과하여 상기 금속 스트립(1)이 이송 방향(R)으로 안내되는 상기 디스케일링 장치에 있어서,
    이송 방향(R)에서 상기 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3) 후방에 배치되는 적 어도 하나의 냉각 장치(4, 5)가 제공되되, 이 냉각 장치(4, 5)는 소정의 온도로 상기 금속 스트립(1)을 제어식으로 냉각하기에 적합한 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)의 이송 방향(R)에서 상기 냉각 장치(4, 5) 혹은 상기 모든 냉각 장치들(4, 5)의 말단부 혹은 그 후방에 제어 장치(14, 15)와 연결되어 있는 적어도 하나의 온도 센서(12, 13)가 배치되되, 상기 제어 장치(14, 15)는 냉각 장치(4, 5)에 의해 생성되는 냉각 출력 및/또는 상기 금속 스트립(1)의 이송 속도(v)를 고려하여 상기 냉각 장치(4, 5)에 영향을 주기에 적합한 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 적어도 2개의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)가 제공되며, 이들 플라즈마 디스케일링 장치들에는 각각의 냉각 장치(4, 5)가 연결되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 장치들(4, 5) 혹은 그 중 적어도 하나의 냉각 장치(4, 5)는 적어도 3개의 냉각 롤(6, 7, 8, 9, 10, 11)을 포함하되, 이들 냉각 롤들은, 상기 금속 스트립(1)과 롤 표면 사이의 접촉 각(α)이 변경 가능한 방식으로 배치되고 상호 간에 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  15. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 냉각 롤(6, 7, 8, 9, 10, 11)이 타측의 냉각 롤(6, 7, 8, 9, 10, 11)에 상대적으로 상기 냉각 롤들(6, 7, 8, 9, 10, 11)의 회전축에 대해 수직으로 이동될 수 있도록 하는 이동 수단(16)이 제공되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 냉각 롤들(6, 7, 8, 9, 10, 11)은 액체로 냉각되는, 특히 물로 냉각되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 냉각 장치들(4, 5)의 영역에서 금속 스트립(1) 내에 인장력을 생성하기 위한 수단들(17, 18)이 제공되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)와 이들 각각의 후방에 배치되는 적어도 2개의 냉각 장치(4, 5)는 직선으로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  19. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 일측의 플라즈마 디스케일링 장치(2)는 자체 내부에서 상기 금속 스트립(1)이 수직으로 상부 방향으로 혹은 하부 방향으로 안내되는 방식으로 배치되며, 그리고 타측의 플라즈마 디스케일링 장 치(3)는 자체 내부에서 상기 금속 스트립(1)이 하부 방향으로 혹은 상부 방향으로 안내되는 방식으로 배치되되, 상기 두 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3) 사이에는 냉각 장치(4)가 배치되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 적어도 하나의 냉각 장치(4, 5)의 냉각 롤들(6, 7, 8, 9, 10, 11)은 자체 표면상에 내마모성이면서 열전도성이 우수한 소재, 특히 경질 크롬 혹은 세라믹을 함유한 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스케일링 장치.
  21. 금속 스트립(1)을, 특히 정상강 소재의 열간 압연된 스트립을 디스케일링 하기 위한 방법으로서, 상기 금속 스트립(1)은 이송 방향(R)에서 적어도 하나의 플라즈마 디스케일링 장치(2, 3)를 통과하여 안내되되, 이 플라즈마 디스케일링 장치 내에서 상기 금속 스트립이 플라즈마 디스케일링 공정으로 처리되는 상기 디스케일링 방법에 있어서,
    플라즈마 디스케일링 공정에 직간접적으로 이어서 코팅 금속을 이용한 상기 금속 스트립(1)의 코팅 공정이, 특히 상기 금속 스트립(1)의 용융 아연 도금 공정이 후행하는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 결합된 시스템에서 우선 플라즈마 디스케일링 처리되고, 그런 다음 코팅되는, 특히 용융 아연 도금되는 것을 특징으 로 하는 디스케일링 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 플라즈마 디스케일링 공정에 의해 예열된 금속 스트립(1)은 공기 공급 없이 플라즈마 디스케일링 공정으로부터 코팅을 위해 필요한 연속로(28)의 보호 가스 대기 내로 안내되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 상기 연속로(28) 내에서 코팅을 위해 필요한 온도로 계속해서 가열되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 상기 연속로(28) 내에서 유도 방식으로 가열되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 도금욕(32) 내로 유입되기 전에 상기 연속로(28) 내에서 440℃ 내지 520℃로, 특히 약 460℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 코팅 금속으로 코팅될 시에 코팅 용기(32) 내로 안내되고, 이 코팅 용기에서는 편향 롤러(33)를 이용하여 편향되며, 그리고 수직으로 상부 방향으로 상기 코팅 용기(32) 로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
  28. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 스트립(1)은 수직 방법에 따라 코팅 소재로 코팅되되, 코팅 용기(32) 내의 코팅 소재는 전자기 밀폐를 통해 보존되며, 그리고 스트립은 편향 없이 수직으로 상기 코팅 용기(32)를 통과하여 이송되는 것을 특징으로 하는 디스케일링 방법.
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