KR20120070171A - Heating method for steel material of producing wire for reducing high temperature scale - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A steel material heating method is provided to reduce fuel costs as well as reducing hot scale by maintaining oxidizing or reducing atmosphere. CONSTITUTION: A method for heating a steel material in a furnace is as follows. The preheating and heating zones in the furnace maintain oxidizing atmosphere while the soaking zone maintains light-oxidizing or reducing atmosphere. The temperature of the preheating zone is 80% or less of the target temperature. The temperatures of the heating and soaking zones are 80-100% of the target temperature.

Description

고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법{HEATING METHOD FOR STEEL MATERIAL OF PRODUCING WIRE FOR REDUCING HIGH TEMPERATURE SCALE}HEATING METHOD FOR STEEL MATERIAL OF PRODUCING WIRE FOR REDUCING HIGH TEMPERATURE SCALE}

본 발명은 강 중의 크롬 탄화물 등을 확산시키거나 고온 압연성 개선을 위해 가열로에서 고온으로 장시간 가열하는 베어링강 또는 쾌삭강 등의 강재에 주로 사용되는 가열방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고온의 가열로에서 장시간 작업할 때 스케일 발생을 경제적으로 저감하기 위한 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating method mainly used for steel materials, such as bearing steel or free cutting steel, which are used to diffuse chromium carbide in steel or improve high temperature rolling property for a long time at a high temperature in a heating furnace. The present invention relates to a method of heating a steel material for reducing high-temperature scale for economically reducing scale generation when working in a furnace for a long time.

베어링강이나 쾌삭강에서 강 중의 크롬 탄화물 등을 확산시키거나 고온 압연성을 개선하기 위하여, 또는 편석이나 거대 탄화물을 제거하기 위해서는 가열로에서 고온으로 장시간 가열하는 것이 필요하다.
In order to diffuse chromium carbide, etc. in steel or improve high temperature rolling property, or to remove segregation and a large carbide from bearing steel and free cutting steel, it is necessary to heat at high temperature in a heating furnace for a long time.

그런데 일반적으로 온도가 높고 노출 시간이 길어질수록 스케일은 증가하게 되기 때문에, 상기와 같이 고온에서 장시간 가열하는 경우에는 스케일의 두께가 증가하게 된다.
However, in general, since the scale increases as the temperature is increased and the exposure time is longer, when the heating is performed at a high temperature for a long time as described above, the thickness of the scale increases.

또한, 스케일은 온도 및 노출 시간을 낮추거나 산소의 비율을 낮추거나 환원성 분위기를 유지하면 감소하는 것으로 알려져 있다. 가열로 내부를 환원성 분위기로 하는 것은 전통적인 스케일 저감 방법이긴 하지만 산소함량이 충분하지 않게 공급되기 때문에 연료 소모가 많은 문제점이 있다.
In addition, the scale is known to decrease when the temperature and exposure time are lowered, the oxygen ratio is lowered, or a reducing atmosphere is maintained. Reducing the inside of the furnace to a reducing atmosphere is a traditional scale reduction method, but there is a problem in that fuel consumption is high because oxygen is insufficiently supplied.

이에 대한 개선 방법으로 일본공개특허공보 JP2001-247913 및 JP1997-020919에서는 가열로의 밀폐분위기를 유지하면서 외부에서 수소 등을 공급해 산소의 분율을 낮추고 환원반응을 유도하는 등의 방법을 이용하였다. 하지만, 입/출구부에 차폐장치를 만들고 환원성 가스를 공급하는 상기 특허들은 기존 가열로에서는 사용이 불가능하고 장치를 개선해야 한다는 문제가 있으며, 추가로 환원성 가스를 공급하는 형태로 되어 있어, 추가 가스공급 장치 및 라인 설비가 필요하다는 문제점이 있다.
As a method for improving this, Japanese Patent Laid-Open Publications JP2001-247913 and JP1997-020919 used methods such as supplying hydrogen from the outside while lowering the fraction of oxygen and inducing a reduction reaction while maintaining the closed atmosphere of the heating furnace. However, the above patents for making a shielding device at the inlet / outlet and supplying a reducing gas have a problem that it cannot be used in an existing furnace and the device needs to be improved. There is a problem that a supply device and a line facility are required.

최근에는 베어링강의 경우에 가열로에서 확산 처리하는 기술이 대중화되어 가고 있어 스케일 발생이 실수율 향상에 중요하게 작용하고 있는 실정이며, 쾌삭강의 경우에는 쾌삭성 향상을 위해 첨가하는 Pb, Sn, Bi 등이 고온 압연성을 떨어뜨리게 되어 가열로 온도를 상승시켜 조압연 온도를 높이는 것이 하나의 방안으로 제시되고 있다. 이에 따라 고온의 조업조건을 요구하게 되고 따라서 스케일 발생이 베어링강이나 쾌삭강의 실수율에 큰 영향을 미치게 되었으며, 이런 현상으로 인하여 고온에서의 스케일 발생을 종래에 비해 줄이는 기술의 개발이 더욱 중요하게 되고 있는 실정이다.In recent years, in the case of bearing steel, diffusion technology has been popularized in the heating furnace, and scale generation has played an important role in improving the error rate, and in the case of free cutting steel, Pb, Sn, Bi, etc., added to improve free machinability, It is suggested to increase the rough rolling temperature by increasing the temperature of the heating furnace by reducing the high temperature rolling property as one way. As a result, operation conditions of high temperature are required, and scale generation has a great influence on the error rate of bearing steel and free cutting steel. Therefore, the development of technology to reduce scale generation at high temperature is more important than before. It is true.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가열로 내부의 예열대, 가열대, 균열대의 분위기를 각각 산화성 분위기와 환원성 분위기로 나누어 적용함으로써, 기존 가열로의 큰 개조나 수리 없이도 스케일 발생을 저감하고 연료손실을 최소화한 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법을 제공한다.The present invention is to solve the problems of the prior art, by applying the atmosphere of the preheating zone, the heating zone, the cracking zone inside the heating furnace divided into an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere, respectively, the scale generation without large renovation or repair of the existing heating furnace To provide a heating method of steel for reducing the high temperature scale to reduce the fuel loss.

이를 실현하기 위한 수단으로서 본 발명을 따르는 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법은,As a means for realizing this, the heating method of steel materials for reducing the high temperature scale according to the present invention,

강재를 가열로에서 가열하는 방법으로서, 상기 가열로 내부의 예열대 및 가열대의 분위기는 산화성 분위기이고, 균열대의 분위기는 약산화성 또는 환원성 분위기를 유지하는 방법이다.
A method of heating steel in a heating furnace, wherein the atmosphere of the preheating zone and the heating zone inside the heating furnace is an oxidizing atmosphere, and the atmosphere of the cracking zone is a method of maintaining a weakly oxidizing or reducing atmosphere.

또한, 강재를 가열로에서 가열하는 방법으로서, 상기 가열로 내부의 예열대의 분위기는 산화성 분위기이고, 가열대 및 균열대의 분위기는 약산화성 또는 환원성 분위기를 유지하는 방법이다.
Moreover, as a method of heating steel materials in a heating furnace, the atmosphere of the preheating zone inside the heating furnace is an oxidizing atmosphere, and the atmosphere of the heating zone and the cracking zone is a method of maintaining a weakly oxidizing or reducing atmosphere.

또한, 상기 예열대의 온도는 목표온도의 80% 이하의 온도이고, 상기 가열대 및 균열대의 온도는 목표온도의 80~100% 온도인 것이 바람직하다.
The temperature of the preheating zone is 80% or less of the target temperature, and the temperature of the heating zone and the cracking zone is 80-100% of the target temperature.

또한, 상기 예열대의 공연비 제어를 통한 연소 후 산소 농도는 0.5~4vol%인 것이 바람직하다.
In addition, the oxygen concentration after combustion through the air-fuel ratio control of the preheating zone is preferably 0.5 ~ 4vol%.

또한, 상기 가열대의 공연비 제어를 통한 연소 후 (수소 + 일산화탄소) 농도는 0.1~10vol%인 것이 바람직하다.In addition, the concentration (hydrogen + carbon monoxide) after combustion through the air-fuel ratio control of the heating table is preferably 0.1 ~ 10vol%.

본 발명의 강재의 가열방법에 의하면, 강의 조성의 제한 없이 기존 가열로의 큰 개조나 변경없이도, 스케일 발생에 큰 영향을 주는 고온 영역만 환원성 분위기로 만들어 스케일 발생량이 최소화되고 연료 효율이 향상되는 효과가 있다.According to the heating method of the steel of the present invention, without reducing the composition of the steel, without the large modification or change of the existing heating furnace, only the high temperature region that has a great influence on the scale generation to the reducing atmosphere to minimize the scale generation and improve the fuel efficiency There is.

도 1은 개선 전의 가열로 분위기(A)와 개선 후인 본 발명의 가열로 분위기(B)를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the furnace atmosphere A before improvement, and the furnace atmosphere B of this invention after improvement.

가열로는 일반적으로 세 부분으로 이루어져 있다. 가열로 앞부분은 상온에서 목표온도까지 가열로 온도를 급격하게 상승시키는 부분으로서 주로 예열대 (pre-heat zone)로 불리며, 출구 쪽은 온도를 일정하게 유지시켜 블룸(bloom) 또는 빌렛(billet)이 일정 온도로 압연 또는 선재조압연 구간에 진입할 수 있도록 하는 기능을 하고 균열대(soaking zone)로 불린다. 예열대와 균열대 사이에 중간 온도 구역은 가열대(Heating zone)라고 한다.
The furnace usually consists of three parts. The front part of the furnace is a part that rapidly raises the furnace temperature from room temperature to the target temperature. It is mainly called a pre-heat zone, and the outlet side keeps the temperature constant so that the bloom or billet It functions to enter the rolling or wire rod rolling section at a certain temperature and is called a soaking zone. The intermediate temperature zone between the preheating zone and the cracking zone is called the heating zone.

가열로에서는 각 부분에 공급되는 연료와 공기의 비를 조절하여 연소 반응을 일으키고 그 이후 성분에 따라, 산화성 분위기, 환원성 분위기로 나뉘게 된다. 공기를 과잉 공급하여 연소 반응 후 O2성분이 다량 남아있는 경우를 산화성 분위기라고 하며 스케일 발생량은 높아지나 완전 연소를 유도하게 하여 목표온도에 도달하기까지는 적은 연료가 소비되는 장점이 있다. 공기의 공급을 낮춰 연소 반응 후에 O2보다는 H2와 CO가스가 남아있게 되는 경우 환원성 분위기를 갖게 되는데, 이 경우 스케일 발생량은 산소의 결핍으로 인하여 급격히 낮아지게 되나 불완전 연소로 인하여 연료비가 상승하게 된다.
In the furnace, a combustion reaction is controlled by controlling the ratio of fuel and air supplied to each part, and then divided into an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere depending on the components. The case where the large amount of O 2 remains after the combustion reaction by supplying excess air is called an oxidative atmosphere, and the amount of generation of scale is increased, but the fuel is consumed until the target temperature is reached by inducing complete combustion. When being able to lower the supply of air O 2 is H 2 and CO gas left than after combustion reaction there is given a reducing atmosphere, in which case the scale generation can be rapidly lowered due to a lack of oxygen but is fuel rises due to incomplete combustion, .

가열로에서 발생하는 스케일을 줄이기 위해서는 연료 대비 공기의 공급비를 낮추어 불완전 연소를 유도하면 되나 불완전 연소로 인한 연료비 상승과 반응하지 않은 다른 연료의 폭발위험 등의 여러 가지 위험요소가 있기 때문에 종래의 발명들의 경우 별도의 밀폐 시설을 갖춘 후에 외부에서 환원성 가스를 공급하는 방법을 이용하였다.
In order to reduce the scale generated in the furnace, it is possible to induce incomplete combustion by lowering the supply ratio of air to fuel, but there are various risk factors such as the increase in fuel cost due to incomplete combustion and the risk of explosion of other fuels that do not react. In this case, after a separate sealed facility was used to supply a reducing gas from the outside.

이에 본 발명의 발명자들은 스케일 발생량이 증가하는 것은 상대적으로 고온이며, 연료 연소에 큰 역할을 하는 부분은 상대적으로 저온인 점에 착안하여, 강재를 가열시에 상대적으로 고온인 가열대와 균열대에서는 스케일 발생량을 줄이기 위하여 환원성 분위기를 유지하는 반면, 연료의 연소가 고온에 비해 더 중요하며 스케일 발생량이 상대적으로 크지 않은 저온에서는 산화성 분위기를 유지하여 완전 연소를 유도하도록 하였다. 상기 선재는 빌레트(billet)나 블룸(Bloom)일 수 있다.
Therefore, the inventors of the present invention focus on the fact that the scale generation amount is relatively high, and that the part which plays a large role in fuel combustion is relatively low temperature, so that the scale is relatively high at the heating and cracking zones when the steel is heated. In order to reduce the generation amount, while maintaining a reducing atmosphere, the combustion of the fuel is more important than the high temperature, and at a low temperature where the scale generation amount is relatively large, the oxidizing atmosphere is maintained to induce complete combustion. The wire rod may be a billet or bloom.

상기와 같이 산화성 또는 환원성 분위기를 유지하는 경우 스케일 발생량은 줄이면서 또한 연료비도 낮추는 효과를 가지게 된다.
In the case of maintaining an oxidizing or reducing atmosphere as described above, the amount of scale generated is reduced and fuel costs are also reduced.

도 1은 위의 구성을 도시한 것으로서, 개선 전의 가열로 분위기인(A)에서는 전체를 산화성 분위기로 유지한 반면, 개선 후인 본 발명(B)에서는 스케일 발생에 큰 영향을 주는 고온 영역만 환원성 분위기로 설정한 것을 확인할 수 있다.
1 shows the above configuration, in the heating furnace atmosphere (A) before improvement, the whole is maintained in an oxidizing atmosphere, while in the present invention (B) after improvement, only a high temperature region having a great influence on scale generation is in a reducing atmosphere. You can check the setting.

도 1에서는 가열대(Heating zone)을 환원성 분위기로 만들었으나 강종에 따라서는 가열대까지 산화성 분위기로 유지할 수 있다.
In FIG. 1, the heating zone is made in a reducing atmosphere, but depending on the steel grade, the heating zone may be maintained in an oxidizing atmosphere.

본 발명의 가열방법을 베어링강 등에 적용 시에는 상기 예열대의 온도는 목표온도의 80% 이하의 온도로, 상기 가열대 및 균열대의 온도는 목표온도의 80~100% 온도로 하는 것이 바람직하다.
When the heating method of the present invention is applied to a bearing steel or the like, the temperature of the preheating zone is preferably 80% or less of the target temperature, and the temperature of the heating zone and the cracking zone is 80-100% of the target temperature.

상기 예열대의 공연비 제어를 통한 연소 후 산소 농도는 0.5~4vol%인 것이 바람직하다. 상기 산소 농도가 0.5vol% 이하인 경우에는 완전연소 유도가 어려워 연료 소모량이 증가할 수 있으며 4vol% 이상의 경우에는 스케일 발생량이 지나치게 증가하여 재료의 소모 및 열화가 일어날 수 있으므로 0.5~4.0vol%로 하는 것이 바람직하다.
Oxygen concentration after combustion through the air-fuel ratio control of the preheater is preferably 0.5 ~ 4vol%. When the oxygen concentration is 0.5 vol% or less, it is difficult to induce complete combustion, and thus fuel consumption may increase. When the oxygen concentration is 4 vol% or more, the amount of scale generated may increase so that the consumption and deterioration of the material may occur. desirable.

상기 가열대의 공연비 제어를 통한 연소 후 (수소 + 일산화탄소) 농도는 0.1~10vol%인 것이 바람직하다. 상기 (수소 + 일산화탄소) 온도가 0.1vol% 이하인 경우에는 환원성 또는 약 환원성 분위기가 깨져 산소로 인한 스케일 발생이 증가할 수 있기 때문이고 10% 이상일 경우에는 불완전 연소량이 증가하여 목표 온도를 유지하기 위한 연료 소모가 크게 될 수 있기 때문에 0.1~10 vol%로 하는 것이 바람직하다. 상기 공연비의 제어는 연료/공기비를 자동제어하는 장치를 이용한다.
After combustion through the air-fuel ratio control of the heating zone (hydrogen + carbon monoxide) concentration is preferably 0.1 ~ 10vol%. When the (hydrogen + carbon monoxide) temperature is 0.1 vol% or less, the reducing or weakly reducing atmosphere may be broken and scale generation due to oxygen may increase, and when it is 10% or more, an incomplete combustion amount increases to maintain a target temperature. Since consumption may become large, it is preferable to set it as 0.1-10 vol%. The control of the air-fuel ratio uses an apparatus for automatically controlling the fuel / air ratio.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리 범위가 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in more detail, but the scope of the present invention is not limited.

[실시예][Example]

시험 강재로는 베어링강으로 주로 사용되고 있는 SUJ2를 사용하였으며, 가열온도는 1200℃ 이상 가열시간을 5hr로 하여 하기의 표 1과 같이 예열대, 가열대, 균열대의 분위기를 조절한 후 스케일 두께를 측정하였다.
As the test steel, SUJ2, which is mainly used as a bearing steel, was used. The heating temperature was set at 5 ° C for a heating time of 1200 ° C. or more, and then the scale thickness was measured after adjusting the atmosphere of the preheating zone, the heating zone, and the crack zone as shown in Table 1 below. .

예열대Preheat 가열대Heating table 균열대Crack 스케일 두께Scale thickness 비교예 1Comparative Example 1 1.2
(산화성 분위기)
1.2
(Oxidative atmosphere)
1.1
(산화성 분위기)
1.1
(Oxidative atmosphere)
1.1
(산화성 분위기)
1.1
(Oxidative atmosphere)
3.353.35
비교예 2Comparative Example 2 1.2
(산화성 분위기)
1.2
(Oxidative atmosphere)
1.0
(산화성 분위기)
1.0
(Oxidative atmosphere)
1.0
(산화성 분위기)
1.0
(Oxidative atmosphere)
2.452.45
발명예 1Inventory 1 1.1
(산화성 분위기)
1.1
(Oxidative atmosphere)
0.9
(환원성 분위기)
0.9
(Reducing atmosphere)
0.85
(환원성 분위기)
0.85
(Reducing atmosphere)
2.052.05
발명예 2Inventory 2 1.1
(산화성 분위기)
1.1
(Oxidative atmosphere)
0.8
(환원성 분위기)
0.8
(Reducing atmosphere)
0.6
(환원성 분위기)
0.6
(Reducing atmosphere)
1.81.8
발명예 3Inventory 3 1.0
(산화성 분위기)
1.0
(Oxidative atmosphere)
0.85
(환원성 분위기)
0.85
(Reducing atmosphere)
0.6
(환원성 분위기)
0.6
(Reducing atmosphere)
1.51.5

상기 표 1의 비교예와 발명예들을 비교하면, 전 부분을 산화성 분위기로 한 비교예의 경우 스케일 두께가 3.35mm, 2.45mm인 반면, 가열대와 균열대를 환원성 분위기로 한 발명예의 경우에는 2.05~1.5mm의 스케일 두께를 가져 스케일 두께가 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있었다. Comparing the comparative examples and the invention examples in Table 1, the scale thickness is 3.35mm, 2.45mm in the case of the comparative example in which the entire portion is in the oxidizing atmosphere, while 2.05 ~ 1.5 in the case of the invention example in which the heating zone and the cracking zone are in the reducing atmosphere It was confirmed that the scale thickness was significantly reduced due to the scale thickness of mm.

Claims (5)

강재를 가열로에서 가열하는 방법으로서,
상기 가열로 내부의 예열대 및 가열대의 분위기는 산화성 분위기이고, 균열대의 분위기는 약산화성 또는 환원성 분위기를 유지하는 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법.
As a method of heating steel in a heating furnace,
The atmosphere of the preheating zone and the heating zone in the heating furnace is an oxidizing atmosphere, the atmosphere of the crack zone is a heating method of the steel for reducing the high temperature scale to maintain a weak oxidizing or reducing atmosphere.
강재를 가열로에서 가열하는 방법으로서,
상기 가열로 내부의 예열대의 분위기는 산화성 분위기이고, 가열대 및 균열대의 분위기는 약산화성 또는 환원성 분위기를 유지하는 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법.
As a method of heating steel in a heating furnace,
The atmosphere of the preheating zone in the heating furnace is an oxidizing atmosphere, the atmosphere of the heating zone and the cracking zone is a heating method of the steel for reducing the high temperature scale to maintain a weak oxidizing or reducing atmosphere.
청구항 2에 있어서,
상기 예열대의 온도는 목표온도의 80% 이하의 온도이고, 상기 가열대 및 균열대의 온도는 목표온도의 80~100% 온도인 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법.
The method according to claim 2,
The temperature of the preheating zone is a temperature of 80% or less of the target temperature, the temperature of the heating zone and the cracking zone is 80 ~ 100% of the target temperature heating method for steel materials for reducing the scale.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 예열대의 공연비 제어를 통한 연소 후 산소 농도가 0.5~4vol%인 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법.
The method according to claim 1 or 2,
Steel heating method for reducing the high temperature scale of the oxygen concentration after combustion through the air-fuel ratio control of the preheating zone of 0.5 ~ 4vol%.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 가열대의 공연비 제어를 통한 연소 후 (수소 + 일산화탄소) 농도가 0.1~10vol%인 고온 스케일 저감을 위한 강재의 가열방법.
The method according to claim 1 or 2,
Steel heating method for reducing the high-temperature scale of (hydrogen + carbon monoxide) concentration of 0.1 ~ 10vol% after combustion by controlling the air-fuel ratio of the heating table.
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