KR20190011524A - 연속 소둔 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시효 열처리 구간의 유지 시간을 증대시킬 수 있는 연속 소둔 설비에 관한 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 연속 소둔 설비는 스트립을 연속적으로 소둔열처리하는 설비로서, 코일로부터 권출되는 스트립을 연속 소둔 처리하기 위하여 준비시키는 전처리부와; 상기 전처리부로부터 제공되는 스트립을 가열시키는 가열부와; 상기 가열부에서 가열된 스트립을 등온으로 유지시키는 균열부와; 상기 균열부로부터 제공되는 스트립을 냉각시키는 제 1 냉각부와; 스트립을 단시간 동안 소둔 열처리시키는 제 1 소둔처리수단과, 스트립을 코일로 권취한 다음 장시간 동안 소둔 열처리시키고 다시 스트립으로 권출하는 제 2 소둔처리수단을 포함하여 상기 제 1 냉각부로부터 제공되는 스트립을 상기 제 1 소둔처리수단 및 제 2 소둔처리수단 중 어느 하나의 수단으로 소둔 열처리시키는 소둔 열처리부와; 상기 소둔 열처리부에서 소둔 열처리된 스트립을 냉각시키는 제 2 냉각부와; 상기 제 2 냉각부로부터 제공되는 스트립을 코일로 권취하는 후처리부를 포함한다.

Description

연속 소둔 설비{CONTINUOUS ANNEALING EQUIPMENT}
본 발명은 연속 소둔 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시효 열처리 구간의 유지 시간을 증대시킬 수 있는 연속 소둔 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 냉간압연된 강판은 다양한 열처리를 통하여 물성을 개선하고 있다.
최근에는 자동차용 강판으로 고인성을 요구하는 강판이 적용되고 있고, 이러한 고인성 강판으로 대표되는 강종은 베이나이트강(Bainitic steel)이다. 베이나이트강은 강도가 높고 연성이 우수하여 충돌 특성을 높일 수 있는 난성형 차체 부품 적용에 적합하다.
이러한 베이나이트강의 장점을 극대화하기 위해서는 미세조직내 베이나이트 상(Bainitic Phase)의 부피 분율이 높아야 한다.
베이나이트상의 부피 분율을 높이기 위해서는 ① 탄소함량이 낮을 것, ② 등온변태 온도가 낮을 것, ③ 등온변태 온도 유지시간이 길 것과 같은 세가지 조건을 충족시켜야 하는 것으로 알려져 있다. 대부분 강판 제조사의 경우 ①과 ②의 조건을 적용할 수 있으나, 연속소둔 열처리 설비 제원의 한계로 ③의 조건을 적용하는 것이 사실상 어려웠다. 이러한 이유로 상용 강판은 베이나이트 상분율이 낮고, 이로 인해 기대할 수 있는 최대 효과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
한편, 냉간압연 된 강판을 소둔 열처리하는 방식은 크게 연속소둔설비(CAL)타입과 상자소둔로(BAF) 타입으로 구분된다.
연속소둔설비(CAL; Continuous Annealing Line) 타입은 강판의 균일한 열처리 적용이 가능하고 이로 인한 물성 편차가 적으며, 급속가열 및 급속냉각이 가능하고 900도 이상이 고온 유지가 가능하다는 장점이 있는 반면에, 등온유지 시간이 짧다는 단점이 있다.
상자소둔로(BAF; Batch Annealing Furnace) 타입은 장시간 등온유지 열처리가 가능하다는 장점이 있는 반면에, 적재 코일의 내경과 외경의 온도 편차가 발생하고, 이로 인한 열처리 후 코일간 물성 편차가 크다는 단점이 있다.
이에, 본 출원인은 고인성을 갖는 강판의 제조를 위하여 고온에서의 소둔 열처리를 필요에 따라 장시간 유지할 수 있도록 연속소둔설비(CAL)타입과 상자소둔로(BAF) 타입을 접목하여 두가지 타입의 열처리 방법이 갖는 각각의 장점을 유지하면서 단점을 보완한 연속 소둔 설비를 제안한다.
공개특허공보 10-1983-0005376 (1983.08.13)
본 발명은 고온에서의 소둔 열처리를 필요에 따라 단시간 유지하거나 장시간 유지할 수 있도록 연속소둔설비(CAL) 타입과 상자소둔로(BAF) 타입을 접목시켜 두가지 타입의 열처리 방법이 갖는 각각의 장점을 발휘할 수 있는 연속 소둔 설비를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따른 연속 소둔 설비는 스트립을 연속적으로 소둔 열처리하는 설비로서, 코일로부터 권출되는 스트립을 연속 소둔 처리하기 위하여 준비시키는 전처리부와; 상기 전처리부로부터 제공되는 스트립을 가열시키는 가열부와; 상기 가열부에서 가열된 스트립을 등온으로 유지시키는 균열부와; 상기 균열부로부터 제공되는 스트립을 냉각시키는 제 1 냉각부와; 스트립을 단시간 동안 소둔 열처리시키는 제 1 소둔처리수단과, 스트립을 코일로 권취한 다음 장시간 동안 소둔 열처리시키고 다시 스트립으로 권출하는 제 2 소둔처리수단을 포함하여 상기 제 1 냉각부로부터 제공되는 스트립을 상기 제 1 소둔처리수단 및 제 2 소둔처리수단 중 어느 하나의 수단으로 소둔 열처리시키는 소둔 열처리부와; 상기 소둔 열처리부에서 소둔 열처리된 스트립을 냉각시키는 제 2 냉각부와; 상기 제 2 냉각부로부터 제공되는 스트립을 코일로 권취하는 후처리부를 포함한다.
상기 소둔 열처리부의 제 1 소둔처리수단은 연속소둔설비(CAL) 타입이고, 제 2 소둔처리수단은 상자소둔로(BAF) 타입인 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 소둔처리수단은 상기 제 1 냉각부로부터 제공되는 스트립을 소정 길이만큼으로 절단하는 커팅기와; 상기 커팅기를 통과하여 이송된 각각의 스트립을 코일로 권취하는 연속 코일 감김기와; 상기 연속 코일 감김기에서 권취된 코일을 이송시키는 코일 이송유닛과; 상기 코일을 장시간 동안 소둔 열처리시키는 열처리유닛과; 상기 열처리유닛에서 열처리된 코일을 다시 스트립 상태로 권출하는 메인코일 권출릴과; 상기 메인코일 권출릴에서 권출되는 선행 스트립과 후행 스트립을 서로 용접시키는 용접기를 포함한다.
상기 제 2 소둔처리수단은 상기 연속 코일 감김기에서 권취되는 스트립과 함께 권취되는 보조스트립을 권출시키는 보조코일 권출릴과; 상기 보조코일 권출릴에서 권출되는 보조스트립을 상기 스트립의 일면에 압착시켜서 상기 연속 코일 감김기로 제공하는 압착롤과; 상기 메인코일 권출릴에서 권출되는 스트립에서 상기 보조스트립을 분리하여 권취하는 보조코일 권취릴을 더 포함한다.
상기 보조스트립은 다공성의 금속재 스트립인 것을 특징으로 한다.
상기 연속 코일 감기기는 소정 길이로 절단된 스트립이 각각 권취되는 제 1 권취릴 및 제 2 권취릴과; 상기 제 1 권취릴과 제 2 권취릴이 이격 배치되고 상기 제 1 권취릴과 제 2 권취릴을 교대로 권취위치에 배치시키는 회전체를 포함한다.
상기 열처리유닛은 상기 코일이 수용되는 열처리로와; 상기 열처리로의 내부에 배치되어 상기 코일이 안착되고, 회전되는 코일 받침대와; 상기 코일 받침대를 회전시키는 동력을 제공하는 모터와; 상기 코일 받침대의 상부와 하부에 각각 배치되어 순환 가스를 코일로 배출시킨 다음 흡입시키는 제 1 가스 디퓨져 및 제 2 가스 디퓨져와; 상기 제 1 가스 디퓨져 및 제 2 가스 디퓨져에 연결되어 순환 가스의 순환 유로를 형성하는 가스 배관과; 상기 가스 배관 상에 배치되어 상기 순환 가스를 유동시키는 펌프와; 상기 가스 배관 상에 배치 되어 상기 순환 가스를 가열시키는 가열기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연속소둔설비(CAL) 타입과 상자소둔로(BAF) 타입의 장점을 접목시키는 설비를 마련함에 따라, 냉간 압연된 강판을 소둔 열처리하는데 있어, 필요에 따라 열처리 시간을 수분 내외의 단기간으로 조정하거나 수시간에서 수일의 장기간으로 유지시킬 수 있다.
또한, 소둔 열처리를 장시간 유지하는 경우에 스트립을 코일로 권취하면서 다공성의 금속재 스트립을 간지처럼 개재시켜서 순환 가스의 흐름 및 열전달을 향상시킴으로써 상자소둔로 타입의 소둔 열처리 설비에서 발생할 수 있는 코일의 내경과 외경의 물성 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속 소둔 설비를 보여주는 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상자소둔로(BAF) 타입의 제 2 소둔처리수단을 보여주는 구성도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 소둔처리수단의 열처리유닛을 보여주는 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 소둔 설비를 이용한 소둔 열처리 시의 열처리 싸이클을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속 소둔 설비를 보여주는 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔 설비는 강판의 흐름 순서에 따라 전처리부(100), 가열부(200), 균열부(300), 제 1 냉각부(400), 소둔 열처리부(500), 제 2 냉각부(600) 및 후처리부(700)가 순차적으로 배치된다.
전처리부(100)는 냉간 압연된 코일을 권출시켜서 소둔 열처리하기 위한 스트립을 준비시키는 수단으로서 권출수단(110)과, 용접 및 탈지 수단(120)과 입측 루프 수단(130)을 포함한다.
권출수단(110)은 코일을 권출시키는 수단으로서, 일반적인 릴이 적용될 수 있고, 선행코일과 후행코일을 연속적으로 권출시키기 위하여 적어도 2개 이상의 릴이 순차적으로 사용된다.
용접 및 탈지 수단(120)은 권출수단(110)에서 권출된 스트립을 연속적으로 공급하기 위하여 선행코일의 후단과 후행코일의 선단을 용접하여 접합하는 용접수단과 권출된 스트립의 표면에 묻어 있는 압연유를 전기적으로 제거하는 전해 탈지수단의 조합으로 이루질 수 있다.
입측 루프 수단(130)은 선행코일 및 후행코일 간 접합을 위하여 스트립의 이동이 정지되는 동안 스트립의 장력을 유지하면서 가열부(200)로 공급해주는 수단이다.
가열부(200)는 전처리부로부터 제공되는 상온 상태의 스트립을 연속적으로 이송시키면서 소정의 고온으로 가열시키는 수단이다.
균열부(300)는 가열부(200)에서 소정의 고온으로 가열된 스트립을 설정된 온도에서 일정 시간 동안 등온으로 유지시키는 수단이다.
제 1 냉각부(400)는 균열부(300)에서 등온 유지된 스트립을 설정된 온도까지 냉각시키는 수단이다.
소둔 열처리부(500)는 스트립을 단시간 동안 소둔 열처리시키는 제 1 소둔처리수단(1000)과, 스트립을 코일로 권취한 다음 장시간 동안 소둔 열처리시키고 다시 스트립으로 권출하는 제 2 소둔처리수단(2000)을 포함하여 상기 제 1 냉각부(400)로부터 제공되는 스트립을 상기 제 1 소둔처리수단(1000) 및 제 2 소둔처리수단(2000) 중 어느 하나의 수단으로 소둔 열처리시키는 수단이다.
제 2 냉각부(600)는 상기 소둔 열처리부(500)에서 소둔 열처리된 스트립을 상온으로 냉각시키는 수단이다.
후처리부(700)는 제 2 냉각부(600)로부터 제공되는 스트립을 소정 길이만큼 절단하여 코일로 권취하는 수단으로서 출측 루프 수단(710)과 절단 및 권취수단(720)을 포함한다.
출측 루프 수단(710)은 제 2 냉각부(600)에서 냉각되어 연속적으로 제공되는 스트립을 소정 길이로 절단하는 동안 스트립의 장력을 유지시켜주는 수단이다.
절단 및 권취수단(720)은 출측 루프 수단(710)에서 제공되는 연속적인 스트립을 요구되는 중량만큼의 코일을 얻기 위하여 스트립을 소정 길이로 절단하는 절단수단과 소정 길이만큼 절단된 스트립을 코일로 권취시키는 적어도 2개 이상의 릴이 순차적으로 배치되는 권취수단의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔 설비에 적용된 구성 중 소둔 열처리부(500)를 제외한 나머지 구성은 종래의 연속소둔설비(CAL)를 그대로 적용할 수 있기 때문에 각 구성의 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 물론 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔 설비에 적용된 구성 중 소둔 열처리부(500)를 제외한 나머지 구성은 제시된 구성에 한정되지 않고 연속소둔설비(CAL)에 다양하게 적용되는 설비가 적용될 수 있을 것이다. 또한, 물론 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔 설비에 적용된 구성 중 소둔 열처리부(500)를 제외한 나머지 구성은 연속소둔설비(CAL)에 적용된 설비에 한정되지 않고 연속 용융 아연도금 설비(CGL; Continuous Galvanizing Line)에 적용된 설비가 적용될 수 있을 것이다.
한편, 소둔 열처리부(500)는 본 발명의 주요 구성으로서, 상대적으로 단시간 동안 소둔 열처리가 가능한 연속소둔설비(CAL) 타입의 제 1 소둔처리수단(1000)과, 상대적으로 장시간 동안 소둔 연처리가 가능한 상자소둔로(BAF) 타입의 제 2 소둔처리수단(2000)을 포함한다.
제 1 소둔처리수단(1000)은 스트립을 스트립 상태에서 그대로 단시간 동안 연속적인 소둔 열처리를 실시하는 수단으로서, 제 1 소둔처리수단(1000)을 이용하면 스트립을 수분 동안 연속적인 소둔 열처리를 실시할 수 있다. 제 1 소둔처리수단(1000)은 종래의 일반적인 연속소둔설비(CAL)에서 소둔 열처리가 이루어지는 구간의 설비를 그대로 적용할 수 있기 때문에 각 구성의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제 2 소둔처리수단(2000)은 스트립을 코일로 권취한 다음 장시간 동안 소둔 열처리시키고 다시 스트립으로 권출하는 수단으로서, 제 2 소둔처리수단(2000)을 이용하면 코일을 수시간에서 수일 동안 소둔 열처리를 실시할 수 있다. 제 2 소둔처리수단(2000)은 종래의 상자소둔로(BAF) 타입을 채택하였지만, 연속적인 소둔 열처리를 위하여 각 구성을 개선하였다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상자소둔로(BAF) 타입의 제 2 소둔처리수단을 보여주는 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 소둔처리수단(2000)은 커팅기(2100), 보조코일 권출릴(2200), 압착롤(2300), 연속 코일 감김기(2400), 코일 이송유닛(2500), 열처리유닛(2600), 메인코일 권출릴(2700), 보조코일 권취릴(2800) 및 용접기(2900)를 포함한다.
커팅기(2100)는 제 1 냉각부(400)로부터 연속적으로 제공되는 스트립(S1)을 소정 길이만큼으로 절단하는 수단으로서, 스트립(S1)의 이동속도에 맞춰 이송의 정지 없이 스트립(S1)을 절단할 수 있는 드럼 타입의 커팅기가 적용될 수 있다.
보조코일 권출릴(2200)은 소둔 열처리되는 스트립(S1)을 권취하면서 스트립(S1) 사이에 간지처럼 개재되는 보조스트립(S2)을 제공하는 수단으로서, 보조스트립(S2)을 권출시켜 스트립(S1)과 함께 압착롤(2300)로 이송된다. 이때 보조스트립(S2)은 열처리유닛(2600)에서 코일(C)이 소둔 열처리되는 동안 가열된 순환가스에 의해 코일(C)의 내경과 외경에 열이 고르게 전달될 수 있도록 열 전도성이 우수한 금속재의 스트립이 사용된다. 본 실시예에서는 우수한 열 전도성 및 통기성이 우수한 구리 재질의 다공성 스트립을 사용하였다.
압착롤(2300)은 스트립(S1)과 보조스트립(S2)을 저압으로 압착시키는 수단으로서, 한 쌍의 압착롤(2300) 사이로 스트립(S1)과 보조스트립(S2)이 동시에 통과되면서 스트립(S1)의 일면에 보조스트립(S2)을 저압으로 압착시킨다.
연속 코일 감김기(2400)는 스트립(S1)과 보조스트립(S2)을 함께 코일(C)로 권취하는 수단으로서, 절단되어 제공되는 선행 스트립과 후행 스트립을 각각 권취할 수 있도록 구비되는 제 1 릴(2410) 및 제 2 릴(2420)과, 상기 제 1 릴(2410)과 제 2 릴(2420)이 이격 배치되고 제 1 릴(2410)과 제 2 릴(2420)을 교대로 권취위치에 배치시키는 회전체(2430)를 포함한다.
코일 이송유닛(2500)은 연속 코일 감김기(2400)에서 권취된 코일(C)을 이송시키는 유닛으로서, 코일(C)을 수직방향으로 이송시키는 코일 수직이송기(2510)와, 코일(C)을 수평방향으로 이송시키는 코일 이송테이블(2520)로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 소둔처리수단의 열처리유닛을 보여주는 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 열처리유닛(2600)은 이송된 코일(C)을 상자소둔로(BAF) 타입으로 장시간 동안 소둔 열처리시키는 유닛으로서, 열처리로(2610), 코일 안착수단 및 순환가스 제공수단을 포함한다.
열처리로(2610)는 코일(C)이 수용되어 소둔 열처리되는 공간을 제공하는 수단으로서, 코일(C)의 출입이 이루어지는 도어가 구비된 함체로 구성된다.
코일 안착수단은 열처리로(2610)에 수용되는 코일(C)을 안착시킨 상태에서 코일(C)을 회전시키는 수단으로서, 코일(C)이 안착되는 코일 받침대(2620)와, 상기 코일 받침대(2620)를 회전시키는 동력을 제공하는 모터(2630)로 구성된다.
순환가스 제공수단은 상기 코일 받침대(2620)의 상부와 하부에 각각 배치되어 순환 가스를 코일(C)로 배출시킨 다음 흡입시키는 제 1 가스 디퓨져(2661) 및 제 2 가스 디퓨져(2662)와; 상기 제 1 가스 디퓨져(2661) 및 제 2 가스 디퓨져(2662)에 연결되어 순환 가스의 순환 유로를 형성하는 가스 배관(2670)과; 상기 가스 배관(2670) 상에 배치되어 상기 순환 가스를 유동시키는 펌프(2640)와; 상기 가스 배관(2670) 상에 배치되어 상기 순환 가스를 가열시키는 가열기(2650)를 포함한다.
메인코일 권출릴(2700)은 열처리유닛(2600)에서 열처리된 코일(C)을 다시 스트립(S1) 상태로 권출하는 수단이다.
보조코일 권취릴(2800)은 상기 메인코일 권출릴(2700)에서 권출되는 스트립(S1)에서 상기 보조스트립(S2)을 분리하여 권취하는 수단이다.
용접기(2900)는 메인코일 권출릴(2700)에서 권출되는 선행 스트립과 후행 스트립을 서로 용접시키는 수단이다. 또한, 상기 용접기(2900)는 제 1 소둔처리수단(1000)에서 소둔 처리된 스트립과 제 2 소둔처리수단(2000)에서 소둔 처리된 스트립을 서로 용접시킬 수도 있다.
한편, 본 실시예에서 각 설비를 구성하는 구성 요소 사이에 스트립(S1)을 이송시키는 수단에 대해서는 구체적으로 설명하지 않았지만, 다수의 이송롤을 이송 경로에 배치하는 것으로 달성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔 설비를 이용하여 강판을 소둔 열처리하는 과정을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 소둔 설비를 이용한 소둔 열처리 시의 열처리 싸이클을 보여주는 그래프이다.
냉간압연이 종료된 강판은 코일 형태로 권취된 후 전처리부(100)로 이송된다. 이송된 코일은 권출수단(110)에 구비된 다수의 릴에 끼워지고, 스트립이 연속적으로 공급될 수 있도록 다수의 릴에 끼워진 코일에서 교대로 스트립이 권출시킨다.(Pay-Off Reel)
권출수단(110)에서 권출된 스트립은 용접 및 탈지 수단(120)을 통과하면서 선행 스트립과 후행 스트립이 용접되고, 그 표면에 묻어 있는 냉간압연유 및 이물질이 제거된다.(Welding & Cleaning)
한편, 선행 스트립과 후행 스트립을 용접하는 동안 선행코일의 진행을 멈추게 되는데, 이렇게 스트립이 용접되는 동안에는 입측 루프 수단(130)에 저장되어 있던 스트립을 가열부(200)로 공급시킴으로서 가열부(200)로 공급되는 스트립이 연속적으로 공급될 수 있도록 한다.(Entry Loop)
도 4에 도시된 바와 같이 용접과 탈지를 마친 스트립은 가열부(200)를 통과하면서 재결정 온도(Recrystallization Temperature) 이상으로 가열된다.(Heating Section) 일반적으로 가열부(200)에서 가열되는 온도는 Ac1 ~ Ac3 사이의 온도에서 결정되거나 필요시 오스테나이트 단상영역인 Ac3 온도 이상으로 결정된다. 이 구간에서는 가공경화되어 있던 스트립의 미세조직적 변화가 일어나고 가공경화에 의해 생성된 전위(Dislocation)의 밀도가 낮아지는 현상 즉, 회복(Recovery)이 일어나고 연이어 일정 크기를 갖는 다각 모양의 결정립이 나타나는 재결정(Recrystallization)이 시작한다.
재결정 온도 이상으로 가열된 스트립은 균열부(300)를 통과하면서 그 온도에서 일정시간 동안 등온 유지된다.(Soaking Section) 이 구간에서는 재결정이 진행된 스트립의 미세조직을 구성하는 작은 크기의 결정립들의 크기가 성장하고 일정 크기로 균일하게 분포하게 된다. 이 구간에서는 스트립의 표면산화를 억제하기 위해 혼합분위기 가스(질소98% + 수소2%)가 사용된다.
고온으로 유지된 후의 스트립은 제 1 냉각부(400)를 통과하면서 급속냉각 과정을 거치게 된다.(Rapid Cooling Section) 이때 적용되는 냉각속도는 강종의 특성에 따라 다르나 -30℃/s ~ -100℃/s 수준이다. 이처럼 급속 냉각을 거치는 이유는 고온에서 서냉시 열역학적 안정상인 세멘타이트(Fe3C)가 입계에 조대 생성되어 기계적 물성에 악영향을 미치기 때문이다. 서냉 대신 급냉처리를 하면 입내의 과고용 탄소가 입내에 미세한 세멘타이트로 석출하게 되며 이로써 안정적 기계적 물성 확보가 가능하다. 또한, 고온에서 안정상인 오스테나이트상의 확보를 위해서도 급냉처리를 실시한다. 제 1 냉각부(400)는 요구되는 냉각속도 및 표면특성에 따라 분무형태인 Mist-Cooling, Roll Quenching, Gas Quenching과 Water Quenching과 같은 방법이 다양하게 적용될 수 있다.
한편, 급냉 종료 온도는 강종의 특성에 따라 달라지는데, 고인성을 요구하는 자동차용 강판에 적용되는 급냉 종류 온도는 마르텐사이트 시작온도인 Ms(Martensite Starting temperature)를 기준으로 Ms 직상, 혹은 Ms 직하의 온도로 설정된다. Ms 직상의 온도에서는 마르텐사이트 변태가 시작되지 않았으므로 모든 미세조직이 오스테나이트상으로 잔류해 있고, Ms 직하의 경우, 일부가 마르텐사이트로 변태되고 나머지가 오스테나이트로 잔류하게 된다.
제 1 냉각부(400)를 통과한 스트립은 소둔 열처리부(500)로 진입되고, 이 구간에서는 일반적 과시효 열처리를 위한 제 1 소둔처리수단(1000)과 장시간 등온유지를 할 수 있는 제 2 소둔처리수단(2000)를 선택적으로 통과시킬 수 있다.(Dual Over-Aging Section)
제 1 소둔처리수단(1000)에서의 과시효 열처리는 열처리로의 길이가 제한적이므로 설정 온도에서 수분내외로 유지만 가능하다.
한편, 제 2 소둔처리수단(2000)에서는 수시간 ~ 수일동안 등온유지 열처리가 가능하다. 제 2 소둔처리수단(2000)의 구간에서 열처리를 통해 제 1 소둔처리수단(1000)과 다른 온도에서의 동시간대 이종강종 열처리가 가능하며, 특히 Ms 온도 직하 또는 직상에서 장시간 동안 탄소확산과 무확산변태 과정이 동반되어야 얻어지게 되는 Bainite/QnP/Tempered Martensite강과 같은 강종들의 이상적(Ideal) 기계적 물성 확보가 가능하다.
소둔 열처리가 종료된 스트립은 제 2 냉각부(600)를 통과하면서 입계에 추가적으로 생길 수 있는 세멘타이트의 석출을 막고 상온으로 냉각하기 위해 급속냉각 된다.(Fast Cooling Section)
제 2 냉각부(600)를 통과한 스트립은 출측 루프 수단(710)으로 이동한다.(Exit Loop) 그리고 이어서 출측 루프 수단(710)을 통과한 스트립은 절단 및 권취수단(720)에 의해 절단된 이후에 코일로 권취된다.(Coil Cutting & Tension Ree)
스트립은 출측 루프 수단(710)을 통과한 다음 절단되는 동안 스트립이 멈추게 되는데 이 시간 동안 제 2 냉각부(600)에서 공급되는 스트립은 출측 루프 수단(710)에 저장된다.
한편, 소둔 열처리부의 처리 과정을 구체적으로 설명한다.
소둔 열처리부(500)로 이송된 스트립은 제 1 소둔처리수단(1000) 및 제 2 소둔처리수단(2000) 중 선택되는 어느 하나의 소둔처리수단으로 진입된다.
먼저, 제 1 소둔처리수단(1000)으로 진입되는 경우 스트립(S1)은 디플렉터 롤에 의해 일반 과시효 열처리 구간으로 진행하게 된다. 과시효 열처리 구간의 열처리는 가열된 RHT(Radian Heating Tube)의 Tube 사이를 관통하면서 대류에 의한 열전달 환경에 노출됨에 의해 열처리 된다. 제 1 소둔처리수단(1000)의 열처리 구간 길이는 유한하여 5분 내외의 수분동안의 등온 열처리가 가능하다.
다음으로, 제 2 소둔처리수단(2000)으로 진입되는 경우 스트립(S1)은 커팅기(2100)를 통과하면서 절단된다. 그리고 절단된 스트립(S1)은 압착롤(2300)로 진입된다.
이때 보조코일 권출릴(2200)에서 보조스트립(S2)이 권출되면서 스트립(S1)과 함께 압착롤(2300)로 진입된다.
압착롤(2300)로 진입되는 스트립(S1)과 보조스트립(S2)은 압착롤(2300)에 의해 낮은 압력으로 압착된다.
압착롤(2300)을 통과한 스트립(S1)과 보조스트립(S2)은 압착된 상태로 연속 코일 감김기(2400)의 제 1 릴(2410) 또는 제 2 릴(2420)에 교대로 권취된다.
제 1 릴(2410) 또는 제 2 릴(2420)에서 권취된 코일(C)은 코일 수직이송기(2510)로 이송된다.
코일 수직이송기(2510)로 이송된 코일(C)은 다시 자세가 변경되면서 코일 이송테이블(2520)로 이송되어 열처리유닛(2600)으로 장입된다.
코일(C)은 열처리로(2610)의 내부로 장입되어 코일 받침대(2620)에 안착된다. 이때 코일 받침대(2620)는 360도 회전이 가능하도록 모터(2630)와 연결되어 있다. 코일(C)이 안착되면 코일(C)의 상면 및 하면에 제 1 가스 디퓨져(2661) 및 제 2 가스 디퓨져(2662)가 배치된다. 그런 다음 가열기(2650)에서 가열된 순환 가스가 제 1 가스 디퓨져(2661)를 통하여 코일(C)로 배출시킨다. 그리고 제 2 가스 디퓨져(2662)에서는 순환 가스를 흡입시킨다. 이러한 작동에 의해 순환 가스는 코일을 통과하면서 코일(C)을 열처리시키고 순환된다.
이때 제 1 가스 디퓨져(2661)는 코일(C)의 중심을 기준으로 일측에는 코일(C)의 상부에 제 1 가스 디퓨져(2661)를 배치시키고, 타측에는 코일(C)의 하부에 제 1 가스 디퓨져(2661)를 배치시킨다. 마찬가지로 제 2 가스 디퓨져(2662)는 코일(C)의 중심을 기준으로 일측에는 코일(C)의 하부에 제 2 가스 디퓨져(2662)를 배치시키고, 타측에는 코일(C)의 상부에 제 2 가스 디퓨져(2662)를 배치시킨다. 이에 따라 코일(C)의 중심을 기준으로 좌우의 가스 순환은 같은 시계방향으로 이뤄진다. 이때 코일 받침대(2620)에 안착된 코일(C)이 모터(2630)의 작동에 의해 회전하므로 코일(C) 내의 순환가스는 한쪽 방향으로의 이동이 아니라 나선형 모양의 순환 형태를 갖게 된다. 나선형 형태의 가스 순환은 코일 전폭(Coil Width)에 대해 균일한 온도의 이동을 유도하며 내외경 온도편차를 최소화할 수 있다.
특히, 스트립(S1) 사이에는 열전도도가 우수하면서 다공성인 보조스트립(S2)이 개재됨에 따라 순환 가스의 코일(C)내 우수한 통기성을 확보시켜 줌과 동시에 열전도에 의한 영향으로 균일한 코일(C)의 등온유지 열처리를 가능하게 한다. 이러한 열처리 방법은 제 1 소둔처리수단(1000)과 달리 장시간 등온유지 열처리를 가능하게 하고 코일(C)내 온도편차를 최소화함으로써 열처리 후 얻게 되는 균일한 기계적 물성을 기대할 수 있다.
열처리가 종료된 코일(C)은 메인코일 권출릴(2700)로 이송된 다음 권출된다.
메인코일 권출릴(2700)에서 권출되는 스트립(S1)에서 보조스트립(S2)을 분리시켜 보조코일 권취릴(2800)에 권취시킨다.
한편, 보조스트립(S2)이 분리된 스트립(S1)은 선행 스트립과 후행 스트립이 용접기(2900)에서 용접시킨 다음 제 2 냉각부(600)로 제공된다.
상기와 같이 소둔 열처리부(500)에서 선택적으로 제 1 소둔처리수단(1000) 또는 제 2 소둔처리수단(2000)을 통과시켜 열처리를 실시함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 소둔 열처리 유지 시간을 원하는 시간만큼 유지할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 전처리부 110: 권출수단
120: 용접 및 탈지 수단 130: 입측 루프 수단
200: 가열부 300: 균열부
400: 제 1 냉각부 500: 소둔 열처리부
600: 제 2 냉각부 700: 후처리부
710: 출측 루프 수단 720: 절단 및 권취수단
1000: 제 1 소둔처리수단 2000: 제 2 소둔처리수단
2100: 커팅기 2200: 보조코일 권출릴
2300: 압착롤 2400: 연속 코일 감김기
2410: 제 1 릴 2420: 제 2 릴
2430: 회전체 2500: 코일 이송유닛
2510: 코일 수직이송기 2520: 코일 이송테이블
2600: 열처리유닛 2610: 열처리로
2620: 코일 받침대 2630: 모터
2640: 펌프 2650: 가열기
2661: 제 1 가스 디퓨져 2662: 제 2 가스 디퓨져
2670: 가스 배관 C: 코일
S1: 스트립 S2: 보조스트립

Claims (7)

  1. 스트립을 연속적으로 소둔 열처리하는 설비로서,
    코일로부터 권출되는 스트립을 연속 소둔 처리하기 위하여 준비시키는 전처리부와;
    상기 전처리부로부터 제공되는 스트립을 가열시키는 가열부와;
    상기 가열부에서 가열된 스트립을 등온으로 유지시키는 균열부와;
    상기 균열부로부터 제공되는 스트립을 냉각시키는 제 1 냉각부와;
    스트립을 단시간 동안 소둔 열처리시키는 제 1 소둔처리수단과, 스트립을 코일로 권취한 다음 장시간 동안 소둔 열처리시키고 다시 스트립으로 권출하는 제 2 소둔처리수단을 포함하여 상기 제 1 냉각부로부터 제공되는 스트립을 상기 제 1 소둔처리수단 및 제 2 소둔처리수단 중 어느 하나의 수단으로 소둔 열처리시키는 소둔 열처리부와;
    상기 소둔 열처리부에서 소둔 열처리된 스트립을 냉각시키는 제 2 냉각부와;
    상기 제 2 냉각부로부터 제공되는 스트립을 코일로 권취하는 후처리부를 포함하는 연속 소둔 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소둔 열처리부의 제 1 소둔처리수단은 연속소둔설비(CAL) 타입이고, 제 2 소둔처리수단은 상자소둔로(BAF) 타입인 것을 특징으로 하는 연속 소둔 설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 소둔처리수단은
    상기 제 1 냉각부로부터 제공되는 스트립을 소정 길이만큼으로 절단하는 커팅기와;
    상기 커팅기를 통과하여 이송된 각각의 스트립을 코일로 권취하는 연속 코일 감김기와;
    상기 연속 코일 감김기에서 권취된 코일을 이송시키는 코일 이송유닛과;
    상기 코일을 장시간 동안 소둔 열처리시키는 열처리유닛과;
    상기 열처리유닛에서 열처리된 코일을 다시 스트립 상태로 권출하는 메인코일 권출릴과;
    상기 메인코일 권출릴에서 권출되는 선행 스트립과 후행 스트립을 서로 용접시키는 용접기를 포함하는 연속 소둔 설비.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 소둔처리수단은
    상기 연속 코일 감김기에서 권취되는 스트립과 함께 권취되는 보조스트립을 권출시키는 보조코일 권출릴과;
    상기 보조코일 권출릴에서 권출되는 보조스트립을 상기 스트립의 일면에 압착시켜서 상기 연속 코일 감김기로 제공하는 압착롤과;
    상기 메인코일 권출릴에서 권출되는 스트립에서 상기 보조스트립을 분리하여 권취하는 보조코일 권취릴을 더 포함하는 연속 소둔 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보조스트립은 다공성의 금속재 스트립인 것을 특징으로 하는 연속 소둔 설비.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 연속 코일 감기기는
    소정 길이로 절단된 스트립이 각각 권취되는 제 1 권취릴 및 제 2 권취릴과;
    상기 제 1 권취릴과 제 2 권취릴이 이격 배치되고 상기 제 1 권취릴과 제 2 권취릴을 교대로 권취위치에 배치시키는 회전체를 포함하는 연속 소둔 설비.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 열처리유닛은
    상기 코일이 수용되는 열처리로와;
    상기 열처리로의 내부에 배치되어 상기 코일이 안착되고, 회전되는 코일 받침대와;
    상기 코일 받침대를 회전시키는 동력을 제공하는 모터와;
    상기 코일 받침대의 상부와 하부에 각각 배치되어 순환 가스를 코일로 배출시킨 다음 흡입시키는 제 1 가스 디퓨져 및 제 2 가스 디퓨져와;
    상기 제 1 가스 디퓨져 및 제 2 가스 디퓨져에 연결되어 순환 가스의 순환 유로를 형성하는 가스 배관과;
    상기 가스 배관 상에 배치되어 상기 순환 가스를 유동시키는 펌프와;
    상기 가스 배관 상에 배치되어 상기 순환 가스를 가열시키는 가열기를 포함하는 연속 소둔 설비.
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