KR20190055161A - 컴팩트한 연속식 어닐링 용액 열처리 - Google Patents

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데이빗 안토니 가엔스바우어
데이빗 마이클 커스터스
마이클 코스미키
커티스 에디
앤드류 제임스 호비스
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노벨리스 인크.
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Abstract

컴팩트한 열처리 라인은, 영구 자석 자기 로터와 같은 자기 로터를 사용하여 금속 스트립을 용액화 온도로 신속하게 가열하기 위한 짧은 가열 구역을 포함할 수 있다. 가스 충진 챔버 내에서 금속 스트립을 부상시키기 위해 자기 로터를 사용함으로써, 신속하고 효율적인 균열 구역이 달성될 수 있다. 자기 로터는 담금질 구역을 통해 금속 스트립을 더 부상시킬 수 있으며, 최종 코일링 전에 금속 스트립을 선택적으로 재가열할 수 있다. 금속 스트립을 가열 및/또는 부상시키는데 사용되는 자기 로터는 또한 장력 제어를 제공할 수 있고, 금속 스트립의 초기 스레딩을 용이하게 할 수 있고, 과열 없이 금속 스트립에 도포된 코팅/윤활제의 균일성을 향상시키고/향상시키거나 코팅을 경화시킬 수 있다. 이러한 열처리 라인은 전통적인 처리 라인보다 훨씬 더 컴팩트한 공간에서 연속 어닐링 및 용액 열처리를 제공할 수 있다.

Description

컴팩트한 연속식 어닐링 용액 열처리
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 9월 27일자로 출원된 "회전 자석 열 유도(ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION)"라는 명칭의 미국 가특허출원 번호 제62/400,426호; 및 2017년 5월 14일자로 출원된 "회전 자석 열 유도(ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION)"라는 명칭의 미국 가특허출원 번호 제62/505,948호의 이익을 주장하며, 이들의 개시 내용은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
또한, 본 출원은 2017년 9월 27일자로 Antoine Jean Willy Pralong 등이 출원한 "회전 자석 열 유도(ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION)"라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제15/716,887호; 2017년 9월 27일자로 Antoine Jean Willy Pralong 등이 출원한 "금속 스트립의 비접촉식 텐셔닝 방법 및 시스템(SYSTEMS AND METHODS FOR NON-CONTACT TENSIONING OF A METAL STRIP)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제15/716,559호; 2017년 9월 27일자로 David Michael Custers가 출원한 "자기 가열을 이용한 프리-에이징 시스템 및 방법(PRE-AGEING SYSTEMS AND METHODS USING MAGNETIC HEATING)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제15/716,577호; 2017년 9월 27일자로 David Anthony Gaensbauer 등이 출원한 "제어된 표면 품질을 가지는 금속의 자기 부상 가열(MAGNETIC LEVITATION HEATING OF METAL WITH CONTROLLED SURFACE QUALITY)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제15/716,692호; 2017년 9월 27일자로 Andrew James Hobbis 등이 출원한 "밀 상에 고온 코일을 스레딩하기 위한 방법 및 시스템(SYSTEMS AND METHODS FOR THREADING A HOT COIL ON MILL)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제15/717,698호에 관련되며, 이들의 개시 내용은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
기술분야
본 개시 내용은 일반적으로 야금(metallurgy)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 알루미늄 금속 스트립과 같은 금속 제품을 열처리하는 것에 관한 것이다.
알루미늄 합금과 같은 다양한 금속이 자동차 구성 요소, 구조용 구성 요소, 및 기타 많은 용도와 같이 다양한 목적을 위해 광범위하게 사용된다. 전통적으로 금속은 직접 냉간 주조되거나 연속 주조된다. 종종 금속 주괴, 슬래브, 또는 스트립은, 소비자(예를 들어, 자동차 제조업체 또는 부품 가공 공장)에게 전달 가능한 최종 게이지 상에 감긴다. 일부 경우에, 금속은 바람직한 템퍼 특성을 얻기 위해 일종의 열처리를 거쳐야 할 수도 있다. 예를 들어, 어닐링은 금속 제품의 성형성을 향상시킬 수 있고, 용액 열처리는 금속 제품의 강도를 향상시킬 수 있다.
어닐링 및 용액 열처리는 금속 제품을 특정 온도로 가열 및 냉각시키고 특정 시간 동안 그 온도에서 유지하는 것을 포함한다. 금속 제품의 온도-시간 프로파일은 금속 제품의 결과적인 강도 및 연성에 크게 영향을 미칠 수 있다. 일부 경우에, 알루미늄 합금의 용액 열처리는 침전된 합금 원소가 금속 제품의 고용체에 용해될 때까지 고온에서 금속 제품을 가열한 다음 금속 제품을 담금질시켜 이들 원소를 과포화된 고용체에 고정시키는 것을 포함할 수 있다. 용액 열처리 후, 금속은 일정 기간 동안 실온에서 경화(예를 들어 자연적 에이징)되거나, 약간 높은 온도에서 일정 기간 동안 경화(예를 들어, 인위적 에이징 또는 프리-에이징)되거나, 및/또는 달리 더 처리(예를 들어, 세척, 전처리(pretreated), 코팅 또는 다른 방식으로 처리)될 수 있다.
높은 용적 처리량을 달성하기 위해, 금속 제품은 연속 처리 라인에서 연속적으로 어닐링되고 용액 열처리될 수 있다. 전통적으로, 이러한 연속 처리 라인은 매우 큰 건물을 차지하고 값 비싸고 복잡한 장비를 필요로 한다. 예를 들어, 일부 이러한 연속 어닐링 용액 열처리 라인은 금속 스트립의 온도를 충분히 높이고 이를 용액화 온도에서 유지하기 위해, 다수의 섹션을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것을 필요로 하여, 때로는 최대 800 미터 또는 그보다 긴 라인을 필요로 한다. 종종, 금속 스트립이 장력 및 온도 하에서 변형되지 않도록, 금속 스트립이 고온인 동안 낮은 장력이 유지되어야만 하며, 따라서 금속 스트립이 임의의 주변의 장비 또는 구조체와 우연히 접촉하지 않도록 금속 스트립이 여러 섹션에서 적절하게 부유(suspend)되어 유지되도록 하기 위해 강제 공기의 사용을 필요로 한다. 금속 스트립이 장비나 구조체와 물리적으로 접촉하면, 장비나 구조체를 손상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 금속 스트립의 표면도 손상시킬 수 있어서, 작업을 중단시키고, 손상된 금속 스트립 뿐만 아니라 영향을 받은 800 미터 처리 라인의 모든 금속과 새로운 처리 작업(예를 들어 또 다른 800 미터 또는 그 초과)을 시작하는데 필요한 모든 금속을 폐기해야 할 필요가 있다. 또한, 원하는 온도를 유지하기 위해, 금속 스트립을 부유시키기 위해 사용되는 강제 공기도 또한 가열되어야만 한다.
금속 스트립에 대해 연속 열처리를 수행하기 위한 현재 기술은 상당한 장비, (예를 들어 많은 용적의 고온 공기를 가열하기 위해) 상당한 에너지, 및 (예를 들어, 800m 이상의 장비 및 지지 장비를 수용하기 위해) 상당한 공간을 수반한다.
용어 실시예 및 이와 유사한 용어는 본 개시 내용의 요지 및 아래의 청구범위 모두를 광범위하게 지칭하기 위한 것이다. 이들 용어를 포함하는 설명은 본 명세서에 기재된 요지를 한정하지 않거나 아래의 청구 범위의 의미 또는 범위를 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 커버되는 본 개시 내용의 실시예는, 본 개시 내용의 내용이 아니라, 아래의 청구범위에 의해 한정된다. 본 개시 내용의 내용은 본 개시 내용의 다양한 양태에 대한 높은 수준의 개요이며, 아래의 상세한 설명 부분에서 더 설명되는 개념의 일부를 소개한다. 본 개시 내용의 내용은 청구된 요지의 핵심 또는 본질적 특징을 나타내기 위한 것이 아니며, 청구된 요지의 범위를 결정하기 위해 단독으로 사용하기 위한 것이 아니다. 요지는 본 개시 내용의 전체 명세서의 적절한 부분, 일부 또는 전체 도면 및 각 청구항을 참조하여 이해되어야 한다.
본 개시 내용의 양태는, 열처리 라인으로서: 하류 방향으로 이동하는 금속 스트립을 수용하기 위한 가열 구역으로서, 피크 금속 온도로 금속 스트립을 가열하기 위해 금속 스트립 내에 와전류를 유도하기 위한 복수의 자기 로터를 포함하며, 복수의 자기 로터 각각은 하류 방향에 수직이고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전하는, 가열 구역; 금속 스트립을 수용하고 일정 기간 동안 피크 금속 온도를 유지하기 위해 가열 구역의 하류에 위치되는 균열(soaking) 구역; 및 피크 금속 온도로부터 금속 스트립을 신속하게 담금질시키기 위해 균열 구역의 하류에 위치한 담금질(quenching) 구역을 포함하는 열처리 라인을 포함한다. 일부 경우에, 열처리 라인은 금속 스트립이 최종 코일 내로 감겨지기 전에 금속 스트립을 프리-에이징시키기 위해 담금질 구역 이후에 재가열 구역을 더 포함한다.
일부 경우에, 복수의 자기 로터는 복수의 자기 로터 쌍을 포함하며, 각각의 자기 로터 쌍은 상부 자기 로터로부터 금속 스트립에 대향하여 위치된 바닥 자기 로터를 포함한다. 일부 경우에, 복수의 자기 로터 각각은 회전축을 중심으로 회전하도록 위치된 복수의 영구 자석을 포함한다. 일부 경우에, 균열 구역은 금속 스트립을 부상시키기 위한 추가적인 복수의 자기 로터를 포함하며, 상기 추가적인 복수의 자기 로터 각각은 하류 방향에 수직하고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전한다. 일부 경우에, 균열 구역은 금속 스트립과 추가적인 복수의 자기 로터 사이에 위치된 챔버 벽을 더 포함하며, 챔버 벽은 금속 스트립을 수용하기 위한 챔버를 한정하며, 챔버는 가스 공급원에 결합 가능하다. 일부 경우에, 챔버 벽이 비금속이다. 일부 경우에, 균열 구역은 추가적인 복수의 자기 로터의 회전에 의해 금속 스트립 내에 유도된 온도 증가를 상쇄시키기 위한 하나 이상의 냉각 장치를 더 포함한다. 일부 경우에, 열처리 라인은 코일로부터 가열 구역에 금속 스트립을 제공하기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 언코일러; 금속 스트립의 평탄도를 제어하기 위해 담금질 구역의 하류에 위치된 레벨링 롤러; 및 금속 스트립을 가열하기 위해 레벨링 롤러의 하류에 위치된 재가열 구역을 더 포함하며, 재가열 구역은 하나 이상의 추가적인 자기 로터를 포함한다. 일부 경우에, 재가열 구역은 금속 스트립을 최종 코일로 다시 감기 전에 금속 스트립을 프리-에이징시키기 위해 담금질 구역 이후에 위치된다. 일부 경우에, 열처리 라인은 금속 스트립 내의 장력을 조정하기 위한 장력 조정 구역을 더 포함하며, 장력 조정 구역은 하류 방향에 수직하고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능한 하나 이상의 자기 로터를 포함한다. 일부 경우에, 열처리 라인은 스타터(starter) 코일로부터 가열 구역에 금속 스트립을 제공하기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 언코일러 및 열처리 이후에 금속 스트립을 수용하고 엔딩(ending) 코일 상으로 금속 스트립을 감기 위하여 담금질 구역의 하류에 위치된 리코일러를 더 포함하며; 여기서 언코일러와 리코일러 사이에 패스라인이 한정되며, 이를 따라 금속 스트립이 어큐뮬레이터를 통과하지 않고 가열 구역, 균열 구역 및 담금질 구역을 통과한다. 일부 경우에, 열처리 라인은 금속 스트립의 이동 중에 후속 금속 스트립을 금속 스트립에 용접 또는 달리 결합시키기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 이동 용접기 또는 다른 결합기를 더 포함한다.
본 개시 내용의 양태는, 연속 열처리 방법으로서: 하류 방향으로 복수의 자기 로터에 인접하여 금속 스트립을 통과시키는 것; 복수의 자기 로터를 회전시키는 것으로서, 자기 로터를 회전시키는 것은 하류 방향에 수직이고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하고, 복수의 자기 로터를 회전시킴으로써 금속 스트립 내에 와전류를 유도하여 금속 스트립을 피크 금속 온도로 가열하는, 복수의 자기 로터를 회전시키는 것; 일정 기간 동안 금속 스트립의 피크 금속 온도를 유지하는 것을 포함하는, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것; 및 피크 금속 온도로부터 금속 스트립을 담금질시키는 것을 포함하는 연속 열처리 방법을 포함한다.
일부 경우에, 복수의 자기 로터는 복수의 자기 로터 쌍을 포함하며, 각각의 자기 로터 쌍은 갭에 의해 분리된 바닥 자기 로터 및 상부 자기 로터를 포함하며, 복수의 자기 로터에 인접하여 금속 스트립을 통과시키는 것은 복수의 자기 로터 쌍의 갭을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것을 포함한다. 일부 경우에, 복수의 자기 로터의 자기 로터를 회전시키는 것은 회전축을 중심으로 복수의 영구 자석을 회전시키는 것을 포함한다. 일부 경우에, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것은 금속 스트립을 부상시키는 것을 포함하며, 금속 스트립을 부상시키는 것은 금속 스트립에 인접한 추가적인 복수의 자기 로터를 회전시키는 것을 포함한다. 일부 경우에, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것은: 금속 스트립과 추가적인 복수의 자기 로터 사이에 위치된 챔버 벽에 의해 한정된 챔버를 통해 금속 스트립을 통과시키는 것; 및 가스 공급원으로부터 챔버로 가스를 공급하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 피크 금속 온도를 유지하는 것은 금속 스트립에 냉각 유체를 가하여 추가적인 복수의 자기 로터의 회전에 의해 금속 스트립 내에 유도된 온도 증가를 상쇄시키는 것을 포함한다. 일부 경우에, 상기 방법은 스타터 코일로부터 금속 스트립을 푸는 것; 금속 스트립을 담금질한 후에 금속 스트립을 레벨링하는 것; 및 금속 스트립을 레벨링한 이후에 금속 스트립을 재가열하는 것을 더 포함하고, 여기서 금속 스트립을 재가열하는 것은 금속 스트립에 인접한 하나 이상의 추가적인 자기 로터를 회전시키는 것을 포함한다. 일부 경우에, 상기 방법은 금속 스트립을 스레딩하는 것을 더 포함하며, 금속 스트립을 스레딩하는 것은: 자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것으로서, 자기 로터가 복수의 자기 로터 및 자기 로터의 추가 세트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것; 금속 스트립의 단부가 자기 로터를 지나치게 하는 것; 및 상류 방향으로 자기 로터를 회전시키기 위해 자기 로터의 회전 방향을 역전시키는 것을 포함한다. 일부 경우에, 상기 방법은 금속 스트립을 복수의 자기 로터에 인접하게 통과시키기 전에 스타터 코일로부터 금속 스트립을 푸는 것; 금속 스트립을 담금질한 후에 금속 스트립을 엔딩 코일로 다시 감는 것으로서, 엔딩 코일 내의 금속 스트립이 열처리된, 금속 스트립을 엔딩 코일로 다시 감는 것; 및 금속 스트립을 푸는 것과 금속 스트립을 다시 감는 것 사이에 금속 스트립을 어큐뮬레이터를 통과시키지 않는 것을 더 포함한다. 일부 경우에, 상기 방법은 금속 스트립을 후속 금속 스트립에 용접 또는 달리 결합시키는 것을 더 포함하고, 금속 스트립을 용접 또는 달리 결합시키는 것은: 금속 스트립의 이동 중에 연결부(joint)에서 금속 스트립과 후속 금속 스트립을 인접시키는 것; 금속 스트립의 이동 중에 연결부 위로 이동 용접기 또는 기타 결합기(joiner)를 통과시키는 것; 및 금속 스트립의 이동 중에 연결부를 용접/결합시키는 것을 포함한다.
다른 목적 및 장점은 비 제한적인 예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
명세서는 아래에 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면에서 동일한 참조 번호를 사용한 것은 동일하거나 유사한 구성 요소를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 연속 열처리를 위한 처리 라인을 도시하는 대표적인 개략도이다.
도 2는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 연속 열처리를 위한 처리 라인의 측면도를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 자기 균열 로를 갖는 연속 열처리를 위한 처리 라인의 측면도를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 처리 라인의 가열 구역 및 균열 구역을 도시하는 온도 차트와 개략도의 결합이다.
도 5는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 영구 자기 로터의 일부 절개된 측면도이다.
도 6은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립을 연속적으로 열처리하기 위한 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립을 연속 열처리 라인 내로 스레딩하기 위한 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립의 연속 열처리 라인 내로의 스레딩의 초기 단계를 나타내는 개략적인 측면도이다.
도 9는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립의 연속 열처리 라인 내로의 스레딩의 제2 단계를 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 10은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 연속 열처리 라인 내로 스레딩된 이후의 금속 스트립을 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 11은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 예비 용접 단계 동안의 금속 스트립 및 후속 금속 스트립을 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 12는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 용접 단계 동안의 금속 스트립 및 후속 금속 스트립을 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 13은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 사후 용접 단계 동안의 금속 스트립 및 후속 금속 스트립을 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 14는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립의 이동 중에 금속 스트립을 후속 금속 스트립에 결합시키기 위한 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 15는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 측방향으로 이격된 자기원을 갖는 자기 로터의 어레이 위로 부상된 금속 스트립을 도시하는 처리 라인의 일 섹션에 대한 개략적인 부분 절개 평면도이다.
본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은, 영구 자석 자기 로터와 같은, 자기 로터의 사용을 통해 금속 스트립을 적합한 용액화 온도로 신속하게 가열할 수 있는 짧은 가열 구역을 포함하는 컴팩트한 열처리 라인에 관한 것이다. 예컨대, 가스 충진 챔버 내에서 금속 스트립을 부상시키기 위해 자기 로터를 사용함으로써, 신속하고 효율적인 균열 구역이 또한 달성될 수 있다. 자기 로터는 담금질 구역을 통해 금속 스트립을 더 부상시킬 수 있으며, 최종 코일링 전에 금속 스트립을 선택적으로 재가열할 수 있다. 금속 스트립을 가열 및/또는 부상시키는데 사용되는 자기 로터는 또한 장력 제어를 제공할 수 있고 금속 스트립의 초기 스레딩을 용이하게 할 수 있다. 이러한 열처리 라인은 전통적인 처리 라인보다 훨씬 더 컴팩트한 공간에서 연속 어닐링 및 용액 열처리를 제공할 수 있다.
컴팩트한 열처리 라인은 연속 금속 스트립을 용액화 및/또는 어닐링할 수 있는, 컴팩트한 연속 어닐링 및 용액 열처리(CASH) 라인일 수 있다. 금속 스트립이 열처리 라인에서 열처리된 후에, 금속 스트립은 T 템퍼(예를 들어, T4, T6 또는 T8)와 같은 바람직한 템퍼(temper)를 가질 수 있다. 본 개시 내용의 특정 양태는 알루미늄 금속 스트립의 열처리에 특히 유용할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립 이외에, 더 두껍거나 더 얇은 금속 제품이 처리될 있다. 본 명세서에 사용될 때, 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징과 관련한 금속 스트립의 언급은, 적합한 경우, 금속 제품 또는 임의의 특수한 더 두껍거나 더 얇은 제품에 대한 언급으로 대체될 수 있다. 일부 경우에, 본 개시 내용의 특정 양태는 두께가 약 1 mm, 약 0.2 mm 내지 약 6 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 2 mm 인 금속 스트립을 열처리하는데 특히 유용할 수 있다.
통상적인 CASH 라인은 큰 필요 공간(footprint)을 필요로 할 수 있고 약 800 미터 이상까지 연장하는 처리 길이(예를 들어, 금속 스트립이 CASH 라인에서 통과하여 이동하는 길이)를 가질 수 있지만, 본 개시 내용의 특정 양태는 더 작은 필요 공간을 차지할 수 있고, 약 100 미터, 약 90 미터, 약 80 미터, 약 70 미터, 약 60 미터, 약 50 미터, 약 40 미터, 약 30 미터, 약 25 미터, 약 20 미터, 또는 약 15 미터거나 그 미만인 처리 길이를 가질 수 있다. 일부 경우에, 본 명세서에 개시된 바와 같은 열처리 라인은, 금속 스트립이 주로 수평 방향으로 진행하면서, 수평 방향으로 위치될 수 있다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없으며, 열처리 라인의 하나 이상의 요소가 금속 스트립을 수직 또는 다른 방향으로 지향시킬 수 있다.
열처리 라인은 가열 구역, 균열 구역 및 담금질 구역을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 열처리 라인은 또한 재가열 구역을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 언코일러, 제1 장력 조정 구역, 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역, 코팅 및/또는 윤활 구역, 제2 장력 조정 구역 및 코일러의 임의의 조합과 같은, 다른 구역 및/또는 요소가 또한 사용될 수 있다. 일부 경우에, 열처리 라인은 평탄화 장치, 결합기, 노치, 수평기, 윤활 장치, 및 코스터(coasters)와 같은 다른 구역 및/또는 요소를 또한 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은 자기 로터를 사용한다. 자기 로터는 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 회전 자석은, 로터 모터(예를 들어, 전기 모터, 공압 모터, 또는 기타) 또는 인근 자기원(예를 들어, 다른 회전 자석 또는 변화하는 자기장)의 교감 운동(sympathetic movement)에 의한 것을 포함하여, 임의의 적합한 방법에 의해 회전될 수 있다. 회전 동력원은 직접 또는 간접적으로 자기 로터에 결합되어 자기 로터를 회전시킬 수 있다. 자기 로터의 회전축은 임의의 적합한 방향일 수 있지만, 금속 스트립의 측방향 폭에 대략 평행하게 그리고 금속 스트립의 종방향 축(예를 들어, 길이)에 대략 수직으로 또는 처리 라인의 하류 방향에 대략 수직으로 회전축을 위치시키는 것이 유리할 수 있다. 대략 수직은 직각 또는, 적합한 경우, 수직으로부터 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 또는 10° 내이거나 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 회전축을 위치시키는 것은 금속 스트립 내의 장력을 제어하는데 유용할 수 있다. 장력 관리는 처리 라인에서 통제된 방식으로 금속 제품(예를 들어 금속 스트립)을 성공적으로 처리하는데 매우 중요할 수 있다.
자기 로터는 전자석 또는 영구 자석과 같은 하나 이상의 자기원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 로터가 단일 자기원을 포함하여 2개의 자극을 포함할 수 있거나, 단일 로터가 다수의 자기원을 포함하여 다수의 자극을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 자기 로터의 외부 둘레로부터 밖으로 자기장을 지향시키기 위해 Halbach 어레이로 배열된 영구 자석 자기원과 같이, 방향적으로 비대칭인 자기장을 생성하도록 단일 로터의 자기원이 배열될 수 있다. 자기 로터는 일반적으로 영구 자석만을 포함할 수 있지만, 일부 경우에 회전 자석은 전자석 또는 전자석과 영구 자석의 조합을 대신 포함할 수 있다. 영구 자석 자기 로터는 일부 경우에 바람직할 수 있으며 전자석에 의존하는 자기 로터보다 더 효율적인 결과를 얻을 수 있다. 자기원은 자기 로터의 전체 폭 또는 자기 로터의 전체 폭보다 작은 거리로 연장될 수 있다. 일부 경우에, 자기 로터는 측방향으로 이격된 자기원을 포함할 수 있다. 따라서, 측방향으로 이격된 자기원은 자기원이 존재하지 않는 자기 로터의 폭에 갭을 포함할 수 있다. 측방향으로 이격된 자기원을 갖는 자기 로터는, 서로 측방향으로 이격된 2개 이상의 자기원 어레이를 갖되 각각의 어레이가 하나 이상의 자기원을 포함하는 자기 로터를 포함할 수 있다. 측방향으로 이격된 자기원을 갖는 자기 로터는 금속 스트립 내에 유도된 열의 양을 최소화하면서 금속 스트립을 부상시키는데 특히 효율적일 수 있다.
자기 로터의 회전 운동은 그 자기원이, 이동하는 또는 변화하는 자기장을 금속 스트립이 통과할 수 있는 자기 로터 인근에 유도하게 한다. 상부 로터 및 하부 로터의 쌍으로 사용되는 경우, 자기 로터의 쌍은 변화하는 자기장이 생성되고 금속 스트립이 통과할 수 있는 상부 로터와 하부 로터 사이의 갭을 한정할 수 있다. 단일 자기 로터로서 사용되는 경우, 자기 로터에 의해 생성된 변화하는 자기장이 바람직한 효과를 제공하는 자기 로터의 유효 거리 내에서 금속 스트립이 자기 로터에 근접하여 통과할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "자기 로터의 어레이"는 단일 자기 로터, 단일 쌍의 자기 로터, 2개 이상의 자기 로터, 또는 2개 이상의 쌍의 자기 로터를 포함할 수 있다.
자기 로터는 이동하는 자기장 및 시간에 따라 변하는 자기장의 존재 하에서 와전류를 발생시킬 수 있는 임의의 적합한 제품 상에 사용될 수 있다. 일부 경우에, 본 명세서에 개시된 자기 로터는 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘계 재료, 티타늄, 티타늄계 재료, 구리, 구리계 재료, 강철, 강철계 재료, 청동, 청동계 재료, 황동, 황동계 재료, 복합 재료, 복합 재료에 사용되는 시트, 또는 기타 임의의 적합한 금속, 비금속 또는 재료의 조합을 포함하여, 전도성 재료와 함께 사용될 수 있다. 제품은 모놀리식 재료뿐만 아니라, 롤-접합 재료, 클래드 재료, (이에 제한되는 것은 아니지만, 탄소 섬유-함유 재료와 같은) 복합 재료, 또는 다양한 다른 재료와 같은 비 모놀리식 재료를 포함할 수 있다. 하나의 비 제한적인 예에서, 자기 로터는 알루미늄 금속 스트립, 슬래브 또는 철을 함유하는 알루미늄 합금을 포함하여, 알루미늄 합금으로 제조된 다른 제품과 같은 금속 제품을 가열하는데 사용될 수 있다. 자기 로터는 금속 스트립과 같은 금속 제품을 가열 및/또는 부상시키는데 사용될 수 있다. 금속 제품이 회전하는 자기 로터에 의해 생성된 변화하는 자기장을 통과함에 따라, 금속 제품 내에 와전류가 생성되거나 유도될 수 있다. 따라서, 이러한 와전류가 금속 제품의 저항을 통해 흐름에 따라, 와전류가 금속 제품을 가열할 수 있다. 또한, 금속 제품에서 생성된 와전류는 자기 로터로부터의 자기장과 반대되는 자기장을 생성할 수 있어서, 금속 제품을 부상시키는데 사용될 수 있는 반발력을 생성할 수 있다. 금속 제품을 가열 및/또는 부상시키는 것에 추가하여, 자기 로터는 금속 스트립의 장력을 제어하고, 금속 스트립의 운동을 하류 방향으로 지향시키는데 사용될 수 있다.
자기 로터는 자기원의 강도, 자기원의 개수, 자기원의 배향, 자기원의 크기, (예를 들어, 임의의 쉘을 포함하여) 회전 자석 자체의 크기, 회전 자석의 속도(예를 들어, 회전 속도), 수직으로 오프셋된 자기 로터(예를 들어 단일 로터 세트에서 수직으로 오프셋된 로터) 사이의 수직 갭, 수직으로 오프셋된 자기 로터의 측방향 오프셋 배치(예를 들어 단일 로터 세트에서 로터의 측방향 오프셋 배치), 인접한 자기 로터 사이의 종방향 갭, 금속 스트립의 두께, 각각의 회전 자석과 금속 스트립 사이의 수직 거리, 금속 스트립의 조성, 자기 차폐의 존재(예를 들어, 특정한 플럭스 포커싱(flux focusing) 또는 차폐 요소), 자기 차폐의 두께 및/또는 투자율, 금속 스트립의 전진 속도, 및 사용된 자기 로터의 개수를 포함하여, 자기 로터와 관련된 다양한 인자의 조작을 통해서와 같은, 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 다른 인자도 또한 제어될 수 있다. 이들 및 다른 인자의 조절은 정적(예를 들어, 열처리 공정 전에 설정) 또는 동적(예를 들어, 열처리 공정 중에 그때그때(on-the-fly) 변경 가능)일 수 있다. 일부 경우에, 앞서 언급한 인자 중 하나 이상을 제어하는 것은, 특히, 컴퓨터 모델, 작업자 피드백, 또는 (예를 들어, 실시간 센서로부터의 신호에 기초한) 자동 피드백에 기초할 수 있다. 제어기는 금속 스트립의 장력, 금속 스트립의 속도, 또는 열처리 라인을 통한 금속 스트립 이동의 다른 측면을 동적으로 조정하기 위해 자기 로터에 (예를 들어, 유선 또는 무선 연결을 통해) 작동 가능하게 결합될 수 있다.
자기 로터의 제어는 금속 스트립의 장력의 제어를 가능하게 할 수 있다. 일부 경우에, 자기 로터의 제어는 하류 방향으로의 금속 스트립의 이동 속도에 대한 제어를 가능하게 할 수 있다. 일부 경우에, 장력 및/또는 속도의 정밀한 제어는, 예컨대 금속 스트립이 가열 및/또는 담금질 구역에서 소비하는 시간의 양을 제어하거나, 또는 더욱 구체적으로는 금속 스트립이 원하는 온도(예를 들어, 용액화 온도)에서 소비하는 시간의 양을 제어함으로써, 바람직한 열처리를 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
자기 로터는 "하류" 방향 또는 "상류" 방향으로 회전할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 하류 방향으로 회전하는 자기 로터는 임의의 시점에서 금속 스트립에 가장 가까운 자기 로터의 표면이 금속 스트립의 이동 방향으로(예를 들어, 대체적으로 하류 방향을 향해서) 이동하도록 회전한다. 예를 들어, 금속 스트립이 우측으로 그 이동의 종방향으로 이동하는 측면에서 금속 스트립을 볼 때, 하류 방향으로 회전하는 금속 스트립 위에 위치된 자기 로터는 반시계 방향으로 회전할 수 있는 반면에, 하류 방향으로 회전하고 금속 스트립의 아래에 위치된 자기 로터는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 상류 방향으로 회전하는 자기 로터는 임의의 시점에서 금속 스트립에 가장 가까운 자기 로터의 표면이 금속 스트립의 이동 방향에 반대로(예를 들어, 대체적으로 상류 방향을 향해서) 이동하도록 회전한다. 예를 들어, 금속 스트립이 우측으로 그 이동의 종방향으로 이동하는 측면에서 금속 스트립을 볼 때, 상류 방향으로 회전하는 금속 스트립 위에 위치된 자기 로터는 시계 방향으로 회전할 수 있는 반면에, 상류 방향으로 회전하고 금속 스트립의 아래에 위치된 자기 로터는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
가열 구역에서, 금속 스트립은 어닐링 온도 또는 용액화 온도와 같은 원하는 온도로 신속하게 가열될 수 있다. 예를 들어, 특정 알루미늄 합금의 경우, 가열 구역은 금속 스트립을 400℃ 내지 600℃ 사이의 온도로, 또는 더욱 구체적으로는 약 560℃, 565℃, 570℃, 575℃, 580℃, 585℃, 590℃, 595℃, 또는 600℃ 이하의 온도로, 그리고 더욱 더 바람직하게는 약 565℃로 가열할 수 있다. 일부 경우에, 특정 알루미늄 합금의 경우, 가열 구역은 금속 스트립을 약 500℃ 내지 560℃ 사이의 온도로 가열할 수 있다. 금속 스트립은 가열 구역 내에 있는 동안, 자기 로터의 어레이에 의해 부상 및/또는 지지될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 금속 스트립을 동시에 부상시키고 가열하기 위하여 하나 이상의 쌍의 자기 로터가 사용될 수 있다. 한 쌍의 자기 로터는 하부 로터로부터 금속 스트립 반대편에 위치된 상부 로터를 포함할 수 있다. 자기 로터 쌍 사이에 갭이 한정될 수 있다. 일부 경우에, 한 쌍의 자기 로터는 금속 스트립의 온도를 약 40℃ 내지 약 80℃, 약 50℃ 내지 약 70℃, 약 60℃ 내지 약 70℃, 또는 약 70℃ 만큼 상승시킬 수 있다. 일부 경우에, 한 쌍의 자기 로터는, 금속 스트립이 약 40-80 m/분, 약 50-70 m/분, 또는 약 60 m/분의 속도로 자기 로터를 지나 이동함에 따라 이러한 온도 상승을 달성할 수 있다. 금속 스트립 내의 온도 상승의 정확한 제어는, 변화하는 자기장을 제어함으로써, 예를 들어, 자기 로터의 회전 속도 또는 자기 로터 쌍의 자기 로터 사이의 갭의 크기를 조정함으로써, 달성될 수 있다. 원하는 온도 상승을 달성하기 위하여, 다수 쌍의 자기 로터가 순차적으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 금속 스트립의 온도에 대한 언급은 금속 스트립의 피크 금속 온도를 포함할 수 있다. 가열 구역은 금속 스트립을 가열하기 위한 자기 로터 및 선택적으로 금속 스트립을 부상시키기 위한 추가적인 자기 로터를 포함할 수 있다. 금속 스트립을 부상시키도록 특별히 사용된 자기 로터는 금속 스트립에 어느 정도의 가열을 제공할 수 있다.
일부 경우에, 추가적인 가열 장치가, 자기 로터의 쌍 대신에 또는 자기 로터의 쌍에 추가하여, 자기 로터와 별도로 가열 구역에 사용될 수 있다. 추가적인 가열 장치의 예는 유도 코일, 직접식 화염 충돌 장치, 고온 가스 장치, 적외선 장치 등을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 추가적인 가열 장치는, 원하는 온도를 달성하고 및/또는 금속 스트립의 측방향 폭에 걸쳐 더욱 균일한 온도 분포를 유지하기 위하여, 금속 스트립에 보충적인 가열을 제공할 수 있다. 예를 들어, 자기 로터가 금속 스트립을 가열하는 일부 경우에, 자기 로터를 통과한 후에 금속 스트립 상에 과열점(hot spot) 및/또는 냉점(cold spot)이 존재할 수 있으며, 그 지점에서 냉점을 가열하여 금속 스트립의 측방향 폭에 걸친 온도 분포를 균등하게 하기 위해 보조 가열 장치가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 과열점을 냉각시켜 금속 스트립의 측방향 폭에 걸친 온도 분포를 균등하게 하기 위해 냉각 장치가 사용될 수 있다.
일부 경우에, 자기 로터에 추가하여 또는 자기 로터 대신에 비 회전 전자석이 가열 구역에 사용될 수 있다. 그러나, 변화하는 자기장을 발생시키기 위해, 고정식 전자석과는 반대로, 자기 로터를 사용하면 금속 스트립의 더욱 균일한 가열뿐만 아니라 향상된 효율을 제공할 수 있다. 금속 스트립의 폭에 걸쳐 주어진 유도 장(inductive field)을 변경시키기 위해 고정식 전자석을 사용하면 금속 스트립 내에 국부적인 과열점을 생성할 수 있다. 다양한 강도의 유도 장은 상이한 고정식 전자석의 권선에서의 자연적 변화로 인해 야기될 수 있다. 전자석 권선에서의 변화는 일부 위치가 인접한 측방향 위치보다 더 많은 열을 발생시키는 결과를 초래할 수 있다. 국부화된 과열점은 금속 스트립을 불균일하게 변형시킬 수 있고, 다른 제조 결함을 유발할 수 있다. 대조적으로, 영구 자석은 하나의 자석으로부터 다른 자석으로 또는 치수에 걸쳐 일정 수준의 고유한 자기 변화를 포함할 수 있으며, 이러한 변화의 일부 또는 전부는 자기 로터에서의 자기원의 회전으로 인해 자동적으로 평균화될 수 있다. 어떠한 단일 영구 자석도 임의의 측방향 정지 위치에 유지되지 않고, 따라서 회전하는 영구 자석에 의해 평균 자기장이 인가되고 있다. 따라서, 회전하는 자기 로터는 더욱 제어된 방식으로 금속 스트립을 균일하게 가열할 수 있다. 전자석이 회전하는 자석 히터에 사용될 때, 상이한 전자석 사이의 변화는 자기 로터의 회전으로 인해 평균화될 수 있다. 이러한 변화의 평균화는 고정식 전자석에서는 발생하지 않는다.
균열 구역은 터널 로(tunnel furnace) 또는 다른 적합한 로와 같은 균열 로(soaking furnace)를 포함할 수 있다. 균열 구역 내에서, 금속 스트립은 원하는 기간 동안 원하는 온도(예를 들어, 용액화 온도)로 유지될 수 있다. 원하는 온도에서 온도를 유지하는 것은 온도를 원하는 온도의 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 또는 12% 이내로 유지하는 것을 포함할 수 있지만, 바람직하게는 원하는 온도의 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 3%, 4%, 5%, 또는 6% 이내로 유지하는 것을 포함할 수 있다. 원하는 기간은 사용된 합금, 원하는 결과의 유형, 및 금속 제품을 주조하는 방법 또는 금속 제품에 대해 수행된 임의의 냉간 또는 열간 압연과 같은 이전의 열적 기계 가공 단계에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 연속 주조 금속 제품은 직접적인 냉간 주조 금속 제품보다 훨씬 더 짧은 기간을 사용하여 바람직한 결과를 얻을 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립은 약 0 내지 약 40초 또는 그보다 긴 기간 동안 침지될 수 있다. 일부 경우에, 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은 연속 주조 금속 제품에 특히 유용하다. 일부 경우에, 균열 구역은 또한 원하는 온도까지 금속 스트립의 온도를 올리는 것을 용이하게 할 수 있다.
온풍 로, 자기-로터-기반 로, 적외선 로, 또는 이들의 조합과 같이, 임의의 적합한 로가 금속 스트립의 피크 금속 온도를 유지하기 위해 균열 구역에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 균열 로는 가열된 가스를 사용하여 금속 스트립의 온도를 유지할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립의 온도를 원하는 온도로 유지하기에 충분한 열을 금속 스트립 안으로 전달하기 위해, 가열된 가스에 추가하여 또는 이를 대신하여 자기 로터의 어레이가 사용될 수 있다.
균열 구역은 균열 구역 내에서 금속 스트립을 부상시키기 위한 자기 로터의 어레이를 포함할 수 있다. 자기 로터의 어레이는 금속 스트립 내로 어느 정도의 열을 전달할 수 있다. 일부 경우에, 이 전달된 열은 금속 스트립의 온도를 원하는 온도로 유지하는데 사용될 수 있다. 자기 로터가 너무 많은 열을 발생시키는 경우와 같은 일부 경우에, 전달된 열은 균열 구역 내의 하나 이상의 냉각 장치를 통해 상쇄될 수 있다. 적합한 냉각 장치의 예는 금속 스트립 상으로 냉각제 유체(예를 들어, 액체 또는 가스)를 제공하도록 제어 가능한 냉각제 헤더 또는 냉각제 노즐을 포함한다. 냉각제 유체는 균열 구역 내에서 금속 스트립에 유지되기를 원하는 온도 이하의 임의의 온도에서 제공될 수 있다. 냉각 장치는 균열 구역 전체에 걸쳐 원하는 온도에서 금속 스트립의 온도를 유지시키는 것을 용이하게 하기 위한 필요에 따라 냉각제 유체를 제공하도록 제어 가능할 수 있다. 일부 경우에, 균열 구역은 약 50 m, 40 m, 30 m, 20 m, 15 m, 10 m, 또는 5 m 이하의 길이를 가질 수 있다.
일부 경우에, 균열 구역은 금속 스트립이 통과하는 가스 충진 챔버를 포함할 수 있다. 가스 충진 챔버는 금속 스트립을 부상시키는데 사용된 임의의 주위 자기 로터를 감싸기에 충분히 (예를 들어, 높이가) 클 수 있다. 그러나, 가스 충진 챔버는 어떠한 주위 자기 로터도 감싸지 않으면서 금속 스트립을 감싸도록 높이가 바람직하게 충분히 작을 수 있다. 일부 경우에, 가스 충진 챔버의 높이는, 약 50-250 mm, 예들 들어, 50-200 mm 또는 100 mm 또는 그 사이의 임의의 값이다. 일부 경우에, 가스 충진 챔버의 높이는 약 250 mm 이상이 될 수 있다. 가스 충진 챔버는, 금속 스트립이 챔버의 상류 단부로 연속적으로 공급되고 챔버의 하류 단부로부터 연속적으로 공급되도록 하는, 상부 벽 및 하부 벽뿐만 아니라 측벽과 같은, 챔버 벽을 포함할 수 있다. 챔버 벽은 Kevlar® 또는 기타 파라-아라미드, 또는 NOMEX® 또는 다른 메타-아라미드와 같은, 비 전도성 및 내열 재료로 제조될 수 있다. 챔버 벽, 더욱 구체적으로 하부 벽은, 균열 구역 내에서 금속 스트립을 부상시키는데 사용되는 자기 로터와 금속 스트립 사이에 위치될 수 있다.
챔버는 가스 공급원으로부터 챔버로 가스를 공급하기 위한 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 포트는, 챔버 내로 유입되는 가스가 금속 스트립을 부상시키기 위한 추가적인 지지를 제공할 수 있도록, 배열될 수 있다. 일부 경우에, 가스 공급원은 챔버의 하나 이상의 단부를 통해 챔버 안으로 가스를 공급할 수 있다. 일부 경우에, 불활성 가스(예를 들어, 질소 또는 아르곤) 또는 최소 반응 가스(예를 들어, 건조 공기)가 챔버 내에서 사용될 수 있다. 일부 경우에, 처리 가스(예를 들어, 금속 스트립 표면의 패시베이션을 유도하기 위한 메탄 또는 실란 가스)와 같은 다른 가스가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 가스는 균열 구역 내에 금속 스트립의 원하는 온도를 유지하는 것을 용이하게 하기 위해 바람직한 온도로 예열될 수 있지만, 일부 경우에는, 가스가 최소한도로 예열되거나, 또는 예열되지 않을 수 있다. 일부 경우에, 회전하는 자석으로부터의 가열을 보충하기 위해 고온 가스가 공급될 수 있다. 이러한 고온 가스는 불활성 가스 또는 최소 반응 가스일 수 있다. 고온 가스는 자기 가열이 금속 스트립을 충분히 가열하지 못하는 금속 스트립의 영역을 겨냥한 지향 포트를 통해 공급될 수 있다. 고온 가스는 챔버 내에 불활성 또는 최소 반응 분위기를 제공하는 것뿐만 아니라 금속 제품의 온도를 균일하게 하는 것을 용이하게 할 수 있다.
일부 경우에, 챔버는 균열 구역의 길이와 동일하거나 거의 동일한 길이로 연장된다. 일부 경우에, 챔버는 가열 구역 안으로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 금속 스트립은 가열 구역의 자기 로터의 쌍의 일부 또는 전부에 의해 가열될 때 챔버 내에 위치될 수 있다.
일부 경우에, 특히 금속 스트립의 측방향 폭에 걸친 온도 분포가 가열 구역을 벗어날 때 매우 균일한 경우, 열처리 라인은 균열 로를 포함하지 않을 수 있다. 그러한 경우에, 균열 구역은 금속 스트립이 대기 및/또는 실온 공기에 노출된 채 가열 구역으로부터 담금질 구역까지 연장될 수 있다. 금속 스트립이 가열 구역과 담금질 구역 사이를 통과할 때 금속 스트립을 부상시키기 위해 자기 로터의 어레이가 여전히 사용될 수 있다. 균열 로가 없는 균열 구역은 여전히 금속 스트립의 이동 속도 및 가열 구역과 담금질 구역 사이의 길이에 좌우되는 지속 기간을 가질 수 있다.
담금질 구역에서, 냉각제를 금속 스트립으로 분배하기 위해 하나 이상의 냉각제 헤더 또는 노즐(예를 들어, 선형 노즐)의 사용을 통해 또는 담금질 탱크 또는 담금질 욕(bath)을 통해서와 같이, 임의의 적합한 방식으로 냉각제가 금속 스트립에 제공될 수 있다. 액체(예를 들어, 물), 가스 (예를 들어, 공기) 또는 이 둘의 조합과 같은, 임의의 적합한 냉각제가 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 냉각제를 제공하는 것은 냉각제를 금속 스트립 상에 분배하거나 냉각제를 통해 금속 스트립을 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 냉각제는 약 50℃/s 내지 400℃/s, 약 100℃/s 내지 300℃/s, 및 약 200℃/s의 속도와 같이, 금속 스트립의 피크 금속 온도를 급속하게 냉각시키기에 충분한 방식으로 제공될 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립은 적어도 200℃/s 보다 큰 속도로 급속 냉각된다. 일부 경우에, 금속 스트립은 250℃ 또는 그 부근의 온도로 담금질될 수 있지만, 약 50℃ 내지 500℃ 또는 약 200℃ 내지 500℃의 온도와 같은 다른 온도도 사용될 수 있다. 냉각제의 온도 및/또는 분배를 제어함으로써 담금질 구역에서 발생하는 담금질에 대한 제어가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 냉각제 헤더 및/또는 노즐과 연관된(예를 들어, 결합된) 밸브는 냉각제의 분배에 대한 제어를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 냉각제 헤더 또는 노즐은 (예를 들어, 금속 스트립의 특정 부분에 다른 부분보다 더 많은 냉각제를 분배하기 위하여) 금속 스트립의 측방향 폭을 따른 여러 위치에서 개별적으로 조정 가능할 수 있거나, 또는 금속 스트립의 측방향 폭에 걸쳐 단일 유닛으로서 조정 가능할 수 있다.
열처리 라인에 피드백 제어를 제공하기 위하여, 제어기(들) 및 센서(들)(예를 들어, 비 접촉식 온도 센서)가 열처리 라인을 따라 임의의 적합한 위치에서 사용될 수 있다. 적합한 위치는 열처리 라인의 임의의 구역 또는 요소 중 하나 이상의 내부, 인접부, 상류 또는 하류를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 제어기 및/또는 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 가열 구역 내에, 인접하여, 또는 바로 하류에 위치한 온도 센서는 온도 정보(예를 들어, 신호)를 제어기에 제공할 수 있으며, 제어기는 자기 로터 쌍의 갭 높이 및/또는 속도와 같이, 가열 구역의 임의의 제어 가능한 측면을 제어하기 위해 이 온도 정보를 사용할 수 있다. 마찬가지로, 균열 구역 내에, 인접하여, 또는 바로 하류에 위치한 온도 센서는 온도 정보(예를 들어, 신호)를 제어기(예를 들어, 동일하거나 상이한 제어기)에 제공할 수 있으며, 제어기는 균열 구역 내의 냉각제 노즐 또는 냉각제 헤더와 연관된 밸브와 같은, 균열 구역의 임의의 제어 가능한 양태들을 제어하기 위해 이 온도 정보를 사용할 수 있다. 다른 예에서, 제어기(예를 들어, 동일하거나 상이한 제어기)에 평탄도 정보(예를 들어, 신호)를 제공하기 위해 담금질 구역 이후에 평탄도 센서가 사용될 수 있으며, 제어기는, 예컨대 담금질 구역 내의 냉각제 노즐 또는 냉각제 헤더와 연관된 밸브의 제어를 통해서, 금속 스트립의 평탄도를 향상시키기 위해 이 평탄도 정보를 사용할 수 있다.
일부 경우에, 금속 스트립이 담금질 구역을 벗어날 때 금속 스트립으로부터 잔여 냉각제를 제거하기 위하여 하나 이상의 냉각제 제거 장치가 사용될 수 있다. 적합한 냉각제 제거 장치의 예는 (고무 스퀴지와 같은) 스퀴지, 에어 나이프 또는 기타 접촉식 또는 비 접촉식 냉각제 제거 장치를 포함한다.
금속 스트립이 담금질 구역 내에 있는 동안 금속 스트립을 부상시키기 위해 자기 로터의 어레이가 사용될 수 있다.
유입 코일(예를 들어, 열처리 라인을 통과할 금속 스트립의 코일)로부터 금속 스트립을 펼치거나(unwind) 풀기(uncoil) 위하여 가열 구역의 상류에 언코일러가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립이 가열 구역에 들어가기 전에 언코일러가 언랩핑 롤러(unwrapping roller)를 지나 금속 스트립을 공급할 수 있다. 언랩핑 롤러는 금속 스트립 내의 장력을 결정하기 위한 로드 셀(load cells)을 포함할 수 있다. 로드 셀은 하나 이상의 제어기에 결합되어, 제어기가 필요에 따라 금속 스트립의 장력을 조정하기 위해 사용할 수 있는 피드백을 제공할 수 있다. 언코일러를 빠져나가는 금속 스트립은 가열 구역으로 직접 공급될 수 있거나 장력 조정 구역 안으로 먼저 공급될 수 있다. 가열 구역 또는 장력 조정 구역에서, 자기 로터는 금속 스트립 내의 장력을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하류 방향으로 회전하는 자기 로터는 금속 스트립 상에 하류 방향 힘을 가할 수 있는 반면, 상류 방향으로 회전하는 자기 로터는 금속 스트립 상에 상류 방향 힘을 가할 수 있다. 종방향으로 이격된(예를 들어, 순차적으로 이격된) 다수의 자기 로터는 서로에 의해 금속 스트립에 유도된 임의의 장력의 일부 또는 전부를 상쇄시킬 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립에 종방향 장력을 유도하도록 회전하는 제1 자기 로터는 종방향 장력이 감소되거나 제거될 수 있도록 반대 방향으로 회전하는 제2 자기 로터로부터 이격될 수 있다. 따라서, 금속 스트립 내의 장력은 본 명세서에 기재된 바와 같이(예를 들어, 위치, 속도, 방향, 강도, 한 쌍의 자기 로터의 대향하는 로터 사이의 갭, 및 기타 이러한 파라미터의 조정을 통해), 자기 로터의 제어를 통해 제어될 수 있다. 장력 조정 구역이 사용될 때, 장력 조정 구역은 금속 스트립을 부상시키는데 사용되는 자기 로터의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 장력 조정 구역은, 예컨대 자기원이 자기 로터의 전체 폭보다 작은 또는 실질적으로 작은 폭을 차지하는 단일 자기 로터 내의 다수의 측방향으로 이격된 자기원의 사용을 통해, 금속 스트립을 상당히 가열하지 않으면서 금속 스트립 내에 장력 변화를 부여하도록 설계된 자기 로터 쌍을 포함한다. 장력 조정 구역에서, 금속 스트립의 장력은 (예를 들어, 언코일러와 장력 조정 구역의 시작 부분 사이의) 개시 장력으로부터 열처리에 특히 바람직할 수 있는 낮은 장력으로 점차 감소될 수 있다.
일부 경우에, 용접 또는 결합 구역이 언코일러와 가열 구역 사이에 존재한다. 일부 경우에, 용접 또는 결합 구역이 장력 조정 구역의 일부일 수 있다. 용접 또는 결합 구역에서, 금속 스트립이 열처리 라인을 통해 이동하는 동안에, 그때 그때 금속 스트립(예를 들어, 처리되는 금속 스트립과 후속 금속 스트립)의 단부를 함께용접 또는 결합시키기 위해 이동 용접기 또는 다른 결합 장치가 사용될 수 있다. 금속 스트립의 단부를 부상시키고 금속 스트립의 단부를 함께 지향시키기 위해 자기 로터가 사용될 수 있지만, 접촉식 롤러 및 캐리지와 같은 다른 장비도 또한 사용될 수 있다. 처리되는 금속 스트립의 말단부가 유입 코일로부터 풀릴 때, 후속 금속 스트립의 선단부는 그 자체의 유입 코일로부터 (예를 들어, 제2 언코일러를 사용하여) 풀려서 금속 스트립의 말단부를 향해 지향될 수 있다. 용접 또는 결합 구역에서, 후속 금속 스트립의 선단부 및 금속 스트립의 말단부는 연결부에서 합쳐질 수 있다. 자기 로터 또는 접촉식 장치(예를 들어, 롤러 또는 캐리지)를 사용하면 금속 스트립의 단부를 함께 또는 아주 근접하게 유지하는 것을 도울 수 있다. 금속 스트립이 하류 방향으로 이동함에 따라, 용접 또는 다른 결합 장치가 금속 스트립과 동일한 하류 방향 및 동일한 속도로 이동될 수 있어서, 용접 또는 다른 결합 장치가 연결부를 용접 또는 달리 결합시킬 때 연결부와의 정렬을 유지할 수 있게 한다. 아크 용접기(예를 들어, 가스 금속 아크 용접기 또는 가스 텅스텐 아크 용접기), 연료 기반 용접기(예를 들어, 산수소 용접기), 또는 기타 용접기 또는 결합 장치와 같은, 임의의 적합한 결합 장치가 사용될 수 있다. 용접 또는 결합 장치는 레일 세트를 따라 이동할 수 있거나, 또는 달리 금속 스트립 위 또는 아래에 현수될 수 있다. 일부 경우에, 용접 또는 결합 장치는 금속 스트립의 전체 측방향 폭을 동시에 용접/결합시킬 수 있다. 일부 경우에, 용접 또는 결합 장치는 또한 금속 스트립을 용접/결합시킬 때 측방향으로 이동할 수 있다. 자기 로터는 금속 스트립의 이동 속도를 제어할 수 있기 때문에, 자기 로터는 용접 또는 결합 공정 중에 금속 스트립의 이동 속도를 늦출 수 있다. 예를 들어, 표준 작동 조건 하에서, 금속 스트립은 열처리 라인을 통해 60 m/분 또는 약 60 m/분의 속도로 이동할 수 있지만, 용접/결합 중에 금속 스트립은 약 5 m/분 내지 20 m/분, 약 7 m/분 내지 15 m/분, 또는 약 10 m/분의 속도로 이동할 수 있다.
일부 경우에, 열처리 시스템은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역을 포함할 수 있다. 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역은 금속 스트립을 레벨링 및/또는 질감처리하기 위해 금속 스트립이 지나가는 하나 이상의 롤러를 포함할 수 있다. 금속 스트립은 한 쌍의 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러 사이의 갭 또는 닙(nip)을 통과할 수 있다. 일부 경우에, 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러는 금속 스트립을 레벨링 및/또는 질감처리하기에 충분하지만 금속 스트립의 두께를 전체적으로 감소(예를 들어, 금속 스트립의 두께를 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 또는 1% 이하로 감소시킴)시키기에는 부족한 힘을 금속 스트립 상에 가할 수 있다. 예를 들어, 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러를 통해 가해지는 힘의 양은 금속 스트립의 항복 강도 이하일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 작업 롤로부터 각각의 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러를 통해 힘이 가해진다. 일부 경우에, 미세 질감처리 롤러는, 겹쳐지거나 겹쳐지지 않을 수 있는, 적어도 2개의 상이한 텍스쳐를 가질 수 있다. 일부 경우에, 원하는 레벨링 및/또는 미세 질감처리 결과를 생성하기 위하여, 제어기가 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러를 조정하는데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 열처리 라인은 코팅 및/또는 윤활 구역을 포함할 수 있다. 코팅 및/또는 윤활 구역은 담금질 구역의 하류에 위치할 수 있다. 일부 경우에, 코팅 및/또는 윤활 구역은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역의 하류에 위치할 수 있다. 코팅 및/또는 윤활 구역에서, 코팅 및/또는 윤활이 금속 스트립에 적용될 수 있다. 코팅 및/또는 윤활은 스프레이 코팅, 롤 코팅, 라미네이션, 또는 다른 기술과 같은 임의의 적합한 기술을 통해 적용될 수 있다.
일부 경우에, 열처리 라인은 재가열 구역을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 재가열 구역은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역으로부터 하류에 위치한다. 일부 경우에, 재가열 구역은 코팅 및/또는 윤활 구역으로부터 하류에 위치한다. 재가열 구역은 담금질 구역에서의 담금질 후에 금속 스트립의 온도를 상승시키기 위해 하나 이상의 가열 장치를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 가열 장치는 금속 스트립을 가열하기 위해 사용되는 자기 로터의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 재가열 구역은 재가열 구역을 통해 금속 스트립을 부상시키기 위해 자기 로터의 어레이(예를 들어, 금속 스트립을 가열하기 위한 것과 동일한 어레이 또는 다른 어레이)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 재가열 구역이 코팅 및/또는 윤활 구역의 하류에 위치될 때, 재가열 구역은, 예컨대 금속 스트립의 열로부터 윤활제 유동을 용이하게 하고/하거나 코팅을 경화시키기에 충분하게 금속 스트립을 가열함으로써, 코팅 및/또는 윤활 구역에 적용되는 윤활제 유동을 용이하게 하고/하거나 코팅을 경화시키는데 사용될 수 있다. 금속 스트립으로부터 코팅 및/또는 윤활제를 가열하면, 현재의 가스 연소 로에서의 위험성인, 과열이 발생하면 발생할 수 있는 코팅 또는 윤활제의 손상 가능성을 감소시킬 수 있다. 일부 경우에, 재가열 구역은 최종 코일에서 금속 스트립을 감는 것과 감는 동안 금속 스트립을 에이징하는 것에 대한 준비로서 금속 스트립의 온도를 프리-에이징 또는 인위적 에이징 온도까지 상승시킬 수 있다. 이러한 프리-에이징 또는 인위적 에이징 온도는 약 60℃ 내지 약 150℃의 온도일 수 있다. 예를 들어, 프리-에이징 처리는 약 60℃, 65℃, 70℃, 약 75℃, 약 80℃, 약 85℃, 약 90℃, 약 95℃, 약 100℃, 약 105℃, 약 110℃, 약 115℃, 약 120℃, 약 125℃, 약 130℃, 약 135℃, 약 140℃, 약 145℃, 또는 약 150℃의 온도에서 수행될 수 있다.
열처리 라인은 금속 스트립을 최종 코일(예를 들어, 열처리된 금속 스트립의 코일)로 말거나 감는데 사용되는 코일러를 포함할 수 있다. 코일러는 열처리 라인의 하류 단부에 위치될 수 있다. 이동 용접기/결합기가 연속적인 금속 스트립의 연속 열처리를 제공하기 위해 사용되는 경우와 같은 일부 경우에, 코일러는 금속 스트립을 절단하기 위한 커터를 포함할 수 있어서, 후속 금속 스트립이 금속 스트립과 별도로 감길 수 있게 한다. 커터는, 금속 스트립이 가능한 한 연결부 근처에서 분리되는 것을 확실히 하기 위해, 피드백 장비(예를 들어, 카메라, 거리 센서 또는 기타 센서)를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 최종 장력 조정 구역이 코일러의 바로 상류에 위치할 수 있다. 최종 장력 조정 구역은 금속 스트립을 부상시키기 위한 그리고 금속 스트립을 감기 전에 금속 스트립의 장력을 조정하는 것을 보조하기 위한 자기 로터의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열처리 라인 전체에 걸쳐 자기 로터가, 적어도 가열 구역 내에서, 금속 스트립의 장력을 최소화하도록 시도할 수 있는 반면, 최종 장력 조정 구역은 금속 스트립이 코일러에 진입할 때 장력을 증가시키도록 작용할 수 있다. 일부 경우에, 적어도 최소량의 장력이 금속 스트립에 존재하면, 코일러가 더 잘 작동할 수 있다.
일부 경우에, 열처리 라인 전체에 걸쳐 위치된 자기 로터는 열처리 라인 내로 금속 스트립을 스레딩하는 것을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 하류 방향으로의 자기 로터의 회전은, 금속 스트립의 장력을 증가시키도록 그리고 금속 스트립 아래의 임의의 장비 또는 구조체 위로 금속 스트립의 자유 단부를 부상시키도록 작용할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립의 자유 단부는 임의의 적합한 기술에 의해 열처리 라인을 통해 안내될 수 있다. 일부 경우에, 열처리 라인의 일부 또는 전부를 지나서 연장되는 레일 상에 캐리지가 슬라이딩 가능하게 위치될 수 있다. 캐리지는, 회전하는 자석이 금속 스트립을 부상시키는 동안, 금속 스트립의 자유 단부를 지지할 수 있으며 열처리 라인을 통해 이를 안내하는 것을 도울 수 있다. 금속 스트립은 열처리 라인을 통해 부상되기 때문에, 그렇지 않았다면 종래 기술에서 가능했던 것보다 금속 스트립을 훨씬 더 적게 긁으면서 전체 열처리 라인을 스레딩하는 것이 가능하다.
스레딩이 완료된 후, 적어도 일부의 자기 로터는 상류 방향으로 회전하도록 회전 방향을 반전시킬 수 있어서, 금속 스트립 내의 장력을 최소화시키는 것을 도울 수 있다. 자기 로터가 방향을 반전시킬 수 있는 능력은 금속 스트립이 열처리 라인을 통해 스레딩될 수 있는 능력에 상당한 이점을 제공한다.
일부 경우에, 하부 자기 로터의 속도보다 약간 더 높은 속도로 한 쌍의 자기 로터의 상부 자기 로터를 회전시킴으로써 스레딩이 용이해질 수 있다. 이 과속(overspeeding)은 금속 스트립의 자유 단부에 대한 중력을 상쇄시키는 것을 도울 수 있다. 일부 경우에, 강제 공기와 같은, 다른 기술을 사용하여 금속 스트립의 자유 단부에 대한 중력을 상쇄시켜 자기 로터 중 하나의 주위에서 금속 스트립이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 열처리 라인의 특정 양태는 - 금속 스트립과 접촉하지 않으면서 또는 금속 스트립과 최소한으로 접촉하면서 - 비 접촉식 방식으로 금속 스트립의 운반, 부상, 및 가열을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "위", "아래", "상부", "하부", "수직", 및 "수평"은, 마치 금속 스트립과 같은 금속 제품이 그 상부 및 바닥 표면이 지면에 대체로 평행한 상태로 수평 방향으로 이동하고 있던 것처럼, 금속 제품에 대한 상대적인 배향을 기술하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "수직"은, 금속 제품의 배향에 관계없이, 금속 제품의 표면(예를 들어, 상부 또는 바닥 표면)에 수직인 방향을 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "수평"은, 금속 제품의 배향에 관계없이, 이동하는 금속 제품의 이동 방향에 평행한 방향과 같이, 금속 제품의 표면(예를 들어, 상부 또는 바닥 표면)에 평행한 방향을 지칭할 수 있다. 용어 "위" 및 "아래"는, 금속 제품의 배향에 관계없이, 금속 제품의 상부 또는 바닥 표면 너머의 위치를 지칭할 수 있다. 그러나, 특히 자기 부상과 관련하여 사용될 때, 용어 "아래"는 지구의 중력에 더 가까운 위치를 지칭할 수 있다. 금속 스트립은, 수평, 수직, 또는 사선 방향과 같은 다른 방향을 포함하여, 임의의 적합한 방향으로 처리될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 수직, 종방향 및 측방향은 가열되는 금속 제품과 관련하여 사용될 수 있다. 종방향은, 처리 장비를 통한 금속 제품의 이동 방향을 따라서, 예컨대, 연속 어닐링 용액 열처리(CASH) 라인을 통과하는 패스라인을 따라서, 연장될 수 있다. 종방향은 금속 제품의 상부 및 바닥 표면에 평행할 수 있다. 종방향은 측방향 및 수직 방향에 수직할 수 있다. 측방향은 금속 제품의 측면 에지 사이에서 연장될 수 있다. 측방향은 수직 방향 및 종방향에 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 수직 방향은 금속 제품의 상부 및 바닥 표면 사이에서 연장될 수 있다. 수직 방향은 종방향 및 측방향에 수직할 수 있다.
본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은, 포일, 시트, 스트립, 슬래브, 플레이트, 쉐이트(shates), 또는 다른 금속 제품의 형태와 같이, 임의의 적합한 금속 제품에 사용될 수 있다. 그러나, 본 개시 내용의 다수의 양태 및 특징을 금속 스트립에 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 개시 내용의 양태 및 특징은 평평한 표면(예를 들어, 평평한 상부 및 바닥 표면)을 갖는 임의의 금속 제품에 특히 적합할 수 있다. 본 개시 내용의 양태 및 특징은 평행한 또는 대략 평행한 대향 표면(예를 들어, 상부 및 바닥 표면)을 갖는 임의의 금속 생성물에 특히 적합할 수 있다. 대략 평행은 평행 또는, 적합한 경우, 평행으로부터 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 또는 10° 내이거나 이와 유사한 것을 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 양태 및 특징은 임의의 적합한 금속의 금속 제품에 사용될 수 있다. 일부 경우에, 금속 제품은 알루미늄 합금과 같은 알루미늄이다. 일부 경우에, 금속 제품은 철을 함유하는 알루미늄 합금일 수 있다. 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은, 비록 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 7xxx 또는 8xxx 시리즈 합금과 같은 다른 합금이 사용될 수 있지만, 6xxx 또는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금에 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 6xxx 및 5xxx 시리즈 알루미늄 합금은 미터 당 약 10,000,000 지멘스(10 MS/m)의 전도도를 가질 수 있다. 일부 경우에, 15 MS/m 또는 20 MS/m와 같이, 더 높은 전도도를 갖는 합금은, 적어도 부분적으로는 1차 자속(예를 들면, 회전하는 자석에 의해 생성된 자속)에 대항하기 위한 2차 자속(예를 들어, 금속 제품에 의해 생성된 자속)이 더 발생한다는 점 때문에, 회전하는 자석을 통해 덜 효율적인 가열을 초래할 수 있다.
자기 로터는 금속 제품 위 또는 아래(예를 들어, 패스라인 위나 아래 또는 챔버 위나 아래)에 위치할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 금속 제품에 대해 위치되는 요소에 대한 지칭은, 적합한 경우, 패스라인(예를 들어, 금속 제품이 따라 이동하고자 하는, 원하는 패스라인)에 대해 위치되는 해당 요소를 지칭할 수 있다. 일부 경우에, 금속 제품을 가열하기 위한 자기 로터의 어레이는 금속 제품의 아래 및 위 양쪽에 위치된 자기 로터를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 이들 자기 로터는, 대응 쌍을 이뤄 배치되되, 유사한 자기 로터(예를 들어, 유사하거나 동일한 크기, 강도, 회전 속도 및/또는 상류 또는 하류 회전 방향)가 서로 패스라인의 바로 반대편에 배치된다. 대향하는 자기 로터가 금속 제품의 대향 측면에 배치되고 동일한 하류 또는 상류 방향으로 회전하는 경우, 2개의 자기 로터 중 하나는 시계 방향으로 회전할 수 있는 반면 2개의 자기 로터 중 다른 하나는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
자기 로터는 금속 제품의 폭과 대략 동일하거나 더 큰 길이를 가질 수 있고, 자기원은 금속 제품의 폭과 대략 동일하거나 더 큰 길이를 갖는다. 일부 경우에, 가열에 사용되는 자기 로터 및/또는 자기원은 금속 스트립의 측방향 폭의 100% 미만을 차지하도록 측방향으로 변위될 수 있다. 부상에 사용되는 자기 로터 및/또는 자기 로터 내의 자기원(예를 들어, 균열 구역 내의 자기 로터)은 금속 스트립의 측방향 폭의, 약 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 또는 10% 이하와 같이, 금속 스트립의 측방향 폭의 100% 미만을 차지할 수 있다. 일부 경우에, 균열 구역 내의 단일 자기 로터는 서로 측방향으로 이격된 2개 이상의 자기원을 수용할 수 있다. 일부 경우에, 부상에 사용되는 순차적인 자기 로터(예를 들어, 종방향으로 이격된 순차적인 자기 로터) 내의 자기원의 측방향 위치가 서로로부터 오프셋되어 엇갈린(staggered) 자기원 어레이를 초래할 수 있다. 자기원의 엇갈린 속성은 금속 스트립의 부상 동안 바람직하지 않고 불균일한 가열을 최소화하는 것을 도울 수 있다.
일부 경우에, 금속 스트립을 부상시키기 위한 자기 로터의 어레이는 금속 스트립의 아래에만 위치할 수도 있지만, 반드시 그래야만 하는 것은 아니다. 일부 경우에, 금속 스트립을 지향시키는 것 또는 조종하는 것을 보조하기 위해, 자기 로터가 금속 스트립 위에 위치될 수 있다. 예를 들어, 자기 로터는, 금속 스트립의 에지를 바로 지난 위치를 포함하여, 금속 스트립의 에지 또는 그 근처에 배치될 수 있고, 금속 스트립의 종방향 축에 평행한 회전축을 따라 회전될 수 있어서 열처리 라인 또는 임의의 특정 구역 또는 장비의 일부분을 통과하는 원하는 경로의 종방향 중심선을 향해 힘을 유도할 수 있다. 이들 자기 로터는 금속 스트립의 센터링을 용이하게 할 수 있다. 이들 센터링 자기 로터는 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있다. 일부 경우에, 특히 (예를 들어, 가열 구역 및/또는 균열 구역 내에서) 낮은 장력하에 있을 때, 또는 (예를 들어, 언코일러 또는 코일러 근방에서) 금속 스트립이 압축을 받고 있을 때, 금속 스트립을 안정화시키기 위해 센터링 자기 로터가 사용될 수 있다.
일부 경우에, 자기 로터가 금속 스트립의 아래 및 위에서 사용될 때, 금속 스트립 위에 위치된 자기 로터는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 작동 가능할 수 있다. 폐쇄 위치에서, 자기 로터, 및 선택적으로 (예를 들어, 균열 구역의) 임의의 상부 챔버 벽은 정상 작동을 위해 제 위치에 있을 수 있다. 개방 위치에서, (예를 들어, 균열 구역의) 임의의 상부 자기 로터 및/또는 상부 챔버 벽은, 열처리 라인 내로 로딩되거나 스레딩될 금속 스트립을 위한 공간을 더 많이 제공하기 위하여 정상 작동 위치로부터 멀리 이동될 수 있다. 일단 금속 스트립이 로딩되면, 임의의 상부 자기 로터 및/또는 임의의 상부 챔버 벽은 정상 작동을 위해 폐쇄 위치로 다시 이동될 수 있다.
일부 경우에, 자속 포커싱 요소는 특정 영역으로부터 또는 특정 영역을 향하여 자속을 재지향시키기 위해 자기 로터에 인접하여 사용될 수 있다. 자속 포커싱 요소는, 자속을 집중시키는 것을 포함하여, 자속을 재지향시킬 수 있는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 자속 포커싱 요소는 제품 근방에 있지 않거나 직접 대면하지 않는 자기 로터의 자기원로부터 자속을 수신할 수 있고, 해당 자속을 제품을 향해(예를 들어, 제품의 상부 또는 바닥 표면에 수직한 방향으로) 재지향시킬 수 있다. 자속 포커싱 요소는 또한 자기 로터와 가열되는 금속 제품 이외의 인접 장비 사이에 자기 차폐를 제공하는 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 자속 포커싱 요소는 인접한, 종방향으로 오프셋된 자기 로터가 둘 사이에 더 적은 자기적 상호 작용을 하면서 서로 더 가깝게 배치되도록 할 수 있다. 자속 포커싱 요소는, 실리콘 합금강(예를 들어, 전기 강)을 포함하여, 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 자속 포커싱 요소는 다수의 라미네이션을 포함할 수 있다. 자속 포커싱 요소는 플럭스 전환기, 플럭스 제어기 또는 플럭스 집중기일 수 있다. 자속 포커싱 요소가 사용될 때, 자기 로터는 더 낮은 회전 속도에서 효율적인 결과를 달성할 수 있고, 자석은 금속 제품으로부터 더 멀리 배치될 수 있다.
본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은, 컨벡션 오븐보다 약 5배 더 빠른 것과 같이, 컨벡션 오븐보다 더 빠른 가열을 제공할 수 있고 높은 에너지 효율(예를 들어, 약 80% 효율)을 갖는 열처리 라인을 제공한다. 또한, 자기 로터는 열의 거의 즉각적인 온/오프 제어를 제공할 수 있다. 추가적으로, 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은, 적어도 금속 스트립의 가열 및/또는 균열 동안을 포함하여, 열처리 라인의, 전부는 아닐지라도, 대부분의 전체에 걸쳐 금속 스트립을 부유시켜서 표면 품질을 최적화할 수 있는 능력을 제공한다. 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은 또한 매우 컴팩트한 크기로 다양한 이점을 제공할 수 있다. 급속 자기 가열로 인해 열처리 라인의 종방향 길이가 최소화될 수 있을 뿐만 아니라, 자기 가열 및 부상은 불활성 분위기를 함유하는 챔버를 매우 작게 만드는 것을 가능하게 하므로, 가스 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 일부 경우에, 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은, 감소된 표면 산화 및 금속 간 상(intermetallic phases)의 더 빠른 용해 또는 재분배와 같은, 다른 금속학적 이점을 금속 스트립에 제공할 수 있다. 일부 경우에, 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은 특정 가열 공정 동안 바람직하지 않은 마그네슘 이동을 최소화할 수 있다.
본 상세한 설명에서, AA 번호 및, "시리즈" 또는 "7xxx"와 같이, 기타 관련 지정 명칭으로 식별되는 합금에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄 및 그 합금의 명명 및 식별에 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해, 둘 다 알루미늄 협회(Aluminum Association)에서 발행된 "알루미늄 제품 및 알루미늄 합금 제품의 국제 합금 지정 및 화학 조성 제한(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)" 또는 "주조 및 잉곳 형태의 알루미늄 합금에 대한 알루미늄 협회 합금 지정 및 화학 성분 제한의 등록 기록(Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)"을 참조한다.
본 명세서에서 사용될 때, 플레이트는 일반적으로 5 mm 내지 50 mm 범위의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 약 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 또는 50 mm의 두께를 가지는 알루미늄 생성물을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 쉐이트(시트 플레이트로도 또한 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 쉐이트는 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 또는 15 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 시트는 일반적으로 약 4 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 생성물을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 4 mm 미만, 3 mm 미만, 2 mm 미만, 1 mm 미만, 0.5 mm 미만, 0.3 mm 미만, 또는 0.1 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.
본 출원에서는 합금 템퍼 또는 상태에 대한 참조가 이루어진다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명에 대한 이해를 위해, "합금 및 템퍼 지정 시스템에 대한 미국 국가 표준(ANSI) H35(American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems)"를 참조한다. F 상태 또는 템퍼는 제작된 알루미늄 합금을 지칭한다. O 상태 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. T4 상태 또는 템퍼는 용액 열처리(예를 들어, 용액화) 후 자연적 에이징 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 상태 또는 템퍼는 용액 열처리 후 인위적 에이징 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. T7 상태 또는 템퍼는 용액 열처리 후 오버에이징(overaging) 또는 안정화 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. T8 상태 또는 템퍼는 용액 열처리 후 상온 가공과 그 이후의 인위적 에이징을 거친 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. T9 상태 또는 템퍼는 용액 열처리 후 인위적 에이징과 그 이후의 상온 가공을 거친 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. H1 상태 또는 템퍼는 변형 경화 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. H2 상태 또는 템퍼는 변형 경화 후 부분적 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. H3 상태 또는 템퍼는 변형 경화 및 안정화 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. HX 상태 또는 템퍼 뒤의 2자리 숫자(예를 들어, H1X)는 최종 변형 경화 정도를 나타낸다.
본 명세서에서 사용될 때, "실온"의 의미는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들어 약 15℃, 약 16℃, 약 17℃, 약 18℃, 약 19℃, 약 20℃, 약 21℃, 약 22℃, 약 23℃, 약 24℃, 약 25℃, 약 26℃, 약 27℃, 약 28℃, 약 29℃, 또는 약 30℃의 온도를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "대기 조건"의 의미는 대략 실내 온도, 약 20% 내지 약 100%의 상대 습도, 및 약 975 밀리바( mbar) 내지 약 1050 mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 약 20%, 약 21%, 약 22%, 약 23%, 약 24%, 약 25%, 약 26%, 약 27%, 약 28%, 약 29%, 약 30%, 약 31%, 약 32%, 약 33%, 약 34%, 약 35%, 약 36%, 약 37%, 약 38%, 약 39%, 약 40%, 약 41%, 약 42%, 약 43%, 약 44%, 약 45%, 약 46%, 약 47%, 약 48%, 약 49%, 약 50%, 약 51%, 약 52%, 약 53%, 약 54%, 약 55%, 약 56%, 약 57%, 약 58%, 약 59%, 약 60%, 약 61%, 약 62%, 약 63%, 약 64%, 약 65%, 약 66%, 약 67%, 약 68%, 약 69%, 약 70%, 약 71%, 약 72%, 약 73%, 약 74%, 약 75%, 약 76%, 약 77%, 약 78%, 약 79%, 약 80%, 약 81%, 약 82%, 약 83%, 약 84%, 약 85%, 약 86%, 약 87%, 약 88%, 약 89%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 약 100% 또는 그 사이의 임의의 습도일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975 mbar, 약 980 mbar, 약 985 mbar, 약 990 mbar, 약 995 mbar, 약 1000 mbar, 약 1005 mbar, 약 1010 mbar, 약 1015 mbar, 약 1020 mbar, 약 1025 mbar, 약 1030 mbar, 약 1035 mbar, 약 1040 mbar, 약 1045 mbar, 약 1050 mbar, 또는 그 사이의 임의의 기압일 수 있다. 대기 조건은 위치에 따라 다를 수 있어서, 한 위치에서의 "대기"인 것이 다른 위치에서의 "대기"인 것과 다를 수 있다. 따라서 대기는 고정된 온도 또는 설정된 범위가 아니다.
본 명세서에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 하위범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 (그리고 이들 값을 포함하여) 임의의 및 모든 하위 범위; 즉, 1 이상의 최소값, 예를 들어 1 내지 6.1로 시작하고 10 이하의 최대값, 예를 들어 5.5 내지 10으로 끝나는 모든 하위범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 구성 요소의 구성 양을 언급할 때 "최대(~까지, ~이하)"라는 표현은 해당 구성 요소가 선택적이고 해당 특정 구성 요소의 0퍼센트 구성을 포함한다는 것을 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 조성 비율은 중량% (wt%)이다.
본 명세서에 사용될 때, 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 단수 표현("a", "an" 및 "the")은 단수 및 복수의 언급을 포함한다.
본 명세서에 기술된 합금은 본 개시 내용이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 임의의 적합한 주조 방법을 사용하여 주조될 수 있다. 몇 가지 비 제한적인 예로서, 주조 공정은 직접 냉각(DC) 주조 공정 또는 연속 주조(CC) 공정을 포함할 수 있다. 연속 주조 시스템은 한 쌍의 이동 대향 주조 표면 (예를 들어, 이동 대향 벨트, 롤 또는 블럭), 이동 대향 주조 표면 쌍 사이의 주조 공동, 및 용융 금속 인젝터를 포함할 수 있다. 용융 금속 인젝터는 용융 금속이 용융 금속 인젝터를 빠져나가 주조 공동 내로 주입될 수 있는 단부 개구를 가질 수 있다. 일부 경우에, 본 개시 내용의 양태는 연속 주조 금속 제품에 사용하기에 특히 적합할 수 있다.
본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 생성물은, 항공기 및 철도 분야, 또는 임의의 다른 적합한 분야를 포함하여, 자동차 분야 및 기타 운송 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 알루미늄 합금 생성물은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(예를 들어, A-필러, B-필러 및 C-필러), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드, 또는 트렁크 덮개 패널과 같은, 자동차 구조용 부품을 제조하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 생성물 및 방법은 또한, 예를 들어 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해, 항공기 또는 철도 차량 분야에도 사용될 수 있다. 본 개시 내용의 특정 양태 및 특징은 개선된 표면 품질 및 야금 특성(metallurgy)을 갖는 금속 제품을 제공할 수 있으며, 이는, 본 명세서에 언급된 분야 중 임의의 것뿐만 아니라 다른 것에도 특히 바람직할 수 있는, 개선된 결합 능력 및 성형성을 초래할 수 있다.
본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 생성물 및 방법은 또한 전자장치 분야에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 생성물 및 방법은, 이동 전화 및 태블릿 컴퓨터를 포함하여, 전자장치용 하우징을 제조하는데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 알루미늄 합금 생성물은 휴대 전화(예를 들어, 스마트 폰), 태블릿 바닥 섀시, 및 기타 휴대용 전자장치의 외부 케이스 용 하우징을 제조하는데 사용될 수 있다.
이들 예시는 본 명세서에 설명된 전체적인 요지를 독자에게 소개하기 위해 제공되는 것이며, 개시된 개념의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 이하의 섹션은 도면을 참조하여 다양한 추가적인 특징 및 예를 설명하며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며, 방향 설명은 예시적인 실시예를 설명하기 위해 사용되지만, 예시적인 실시예와 마찬가지로, 본 개시 내용을 제한하는데 사용되어서는 안된다. 본 명세서의 예시에 포함된 요소는 축척에 맞게 도시되지 않을 수 있으며, 특정 치수는 설명의 목적을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 연속 열처리를 위한 처리 라인(100)을 도시하는 대표적인 개략도이다. 처리 라인(100)은 금속 스트립(120) 또는 다른 금속 제품을 처리하기 위한 열처리 라인일 수 있다. 금속 스트립은 처리 라인(100)의 다양한 구역 또는 요소를 통해 하류 방향(146)으로 진행할 수 있다. 일부 경우에, 처리 라인(100)은 도 1에 도시된 각각의 구역을 포함하지만, 반드시 그래야만 하는 것은 아니다. 임의의 적합한 조합의 구역이 사용될 수 있다. 일부 경우에, 처리 라인(100)은 적어도 가열 구역(106), 균열 구역(108), 및 담금질 구역(110)을 포함한다. 일부 경우에, 처리 라인(100)은 또한 적어도 재가열 구역(114)을 포함한다. 구역 및/또는 요소의 배열이 필요에 따라 조정될 수 있지만, 본 개시 내용의 특정 양태는 가열 구역(106) 바로 뒤에 있는 균열 구역(108)을 바로 뒤따르는 담금질 구역(110)을 포함한다.
금속 스트립(120)은 언코일러(102)에 의해 스타터 코일로부터 초기에 풀릴 수 있다. 언코일러는 금속 스트립(120)을 장력 조정 구역(104)으로 보낼 수 있다. 장력 조정 구역(104) 내에서, 자기 로터의 어레이는 금속 스트립(120)을 부상시키고 금속 스트립 내의 장력을 제어할 수 있다. 스레딩 작업 동안, 장력 조정 구역(104)은 금속 스트립(120)의 장력을 증가시킬 수 있지만(예를 들어, 하류 방향(146)에서 왼쪽에서 오른쪽으로 장력 증가), 표준 열처리 공정 중에, 장력 조정 구역(104)은 금속 스트립(120)의 장력을 감소(즉, 램프 다운(ramp down))시킬 수 있다.
일부 경우에, 용접 또는 결합 구역(170)이 장력 조정 구역과 함께 배치될 수 있다. 용접 또는 결합 구역(170)은 연속 금속 스트립의 자유 단부를 용접 또는 결합할 수 있는 이동 용접기 또는 다른 결합 장치를 포함할 수 있어서, 처리 라인(100)이 금속 스트립(120)의 다중 코일을 통해 연속적으로 작동할 수 있게 한다.
금속 스트립(120)은 하나 이상의 자기 로터 어레이가 금속 스트립(120)을 가열 및 부상시킬 수 있는 가열 구역(106) 안으로 이동할 수 있다. 금속 스트립(120)은 용액화 온도와 같은 원하는 온도로 가열될 수 있다. 원하는 온도에서 가열 구역(106)을 빠져나가는 금속 스트립(120)은 금속 스트립(120)의 온도(예를 들어, 피크 금속 온도)가 일정 기간(예를 들어, 균열 구역(108)의 지속 기간) 동안 원하는 온도로 유지되는 균열 구역(108)으로 들어갈 수 있다. 하나 이상의 자기 로터 어레이는, 예컨대 유체에 기반한 부상에 대한 필요성 없이, 균열 구역(108) 내의 금속 스트립(120)을 부상시킬 수 있다. 일부 경우에, 균열 구역(108)은 불활성 가스, 최소 반응 가스, 또는 처리 가스로 충진될 수 있는, 금속 스트립(120)이 통과하는 가스 충진 챔버를 포함할 수 있다.
균열 구역(108)을 빠져나간 후에, 금속 스트립(120)은 금속 스트립(120)이 신속하게 담금질될 수 있는 담금질 구역(110)에 들어갈 수 있다. 담금질 구역(110)은 금속 스트립 상으로 냉각제를 분배하기 위한 하나 이상의 냉각제 노즐을 포함할 수 있다. 추가적으로, 자기 로터의 어레이는 담금질 구역(110)을 통해 금속 스트립을 부상시킬 수 있다. 일부 경우에, 평탄도를 측정하기 위한 센서 및 원하는 평탄도를 달성하기 위해 냉각제 유체의 분배를 조정하기 위한 하나 이상의 제어장치를 포함하는 폐 루프 평탄도 제어 시스템이 담금질 구역(110)에 사용될 수 있다. 일부 경우에, 폐 루프 평탄도 제어 시스템이 담금질 구역(110)의 하류에 위치한다.
금속 스트립(120)은 담금질 구역(110)의 하류에 위치될 수 있는 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)을 통과할 수 있다. 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)에서, 금속 스트립은, 예컨대 금속 스트립(120)의 전체 두께를 상당히 또는 실질적으로 감소시키지 않으면서, 금속 스트립(120)을 레벨링 및/또는 질감처리하도록 설계된 하나 이상의 롤러 세트 사이를 통과할 수 있다. 자기 로터의 어레이는 롤러의 상류 및 하류 측면 상의 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)에서 금속 스트립(120)을 부상시킬 수 있고, 금속 스트립이 롤러를 통과할 때 금속 스트립(120)의 장력을 제어하는 것을 용이하게 할 수 있다.
금속 스트립(120)은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)의 하류에 위치될 수 있고 담금질 구역(110)의 하류에 위치될 수 있는 코팅 및/또는 윤활 구역(113)을 통과할 수 있다. 코팅 및/또는 윤활 구역(113)을 통과하면, 금속 스트립(120)은, 액체 또는 고체 코팅 및/또는 윤활제와 같은, 임의의 적합한 코팅으로 코팅될 수 있고/있거나 임의의 적합한 윤활제로 윤활될 수 있다. 자기 로터의 어레이는 코팅 및/또는 윤활 구역(113)을 통해 금속 스트립(120)을 부상시킬 수 있다.
금속 스트립(120)은, 담금질 구역(110)의 하류에 위치될 수 있고, 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)의 하류에 위치될 수 있으며, 코팅 및/또는 윤활 구역(113)의 하류에 위치될 수 있는 재가열 구역(114)을 통과할 수 있다. 재가열 구역(114)에서, 금속 스트립(120)은, 예컨대 코일링, 보관 및/또는 에이징을 위한 온도로, 가열될 수 있다. 비록 일부 경우에는 재가열 구역(114)이 금속 스트립(120)을 가열하는 자석의 어레이를 포함하기는 하지만, 임의의 적합한 가열 장치가 사용될 수 있다. 금속 스트립(120)을 가열하기 위한 자기 로터의 어레이를 포함할 수 있는 하나 이상의 자기 로터 어레이는 재가열 구역(114)을 통해 금속 스트립(120)을 부상시킬 수 있다. 금속 스트립이 코팅 및/또는 윤활 구역(113)을 통과하는 일부 경우에, 재가열 구역(114)은 코팅 및/또는 윤활제를 경화시키고/경화시키거나 과열없이 균일하게 퍼지도록 유동을 용이하게 하기에 충분하게 금속 스트립(120)을 가열할 수 있다.
금속 스트립(120)은 코일러(118)에 의해 최종 코일 내로 감길 수 있다. 코일러(118)는 담금질 구역(110), 재가열 구역(114), 최종 장력 조정 구역(116), 또는 임의의 다른 적절한 구역으로부터 직접 열처리된 금속 스트립(120)을 수용할 수 있다. 최종 장력 조정 구역(116)과 같은 바로 상류의 구역의 자기 로터는 금속 스트립(120)의 장력을 제어할 수 있다. 일반적으로, 이들 자기 로터는 코일러(118)에 의한 코일링을 용이하게 하기 위해 금속 스트립의 장력을 증가시킬 수 있다. 일부 경우에, 필요하다면, 자기 로터가 또한 장력을 감소시킬 수도 있다.
도 2는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 연속 열처리를 위한 처리 라인(200)을 도시하는 개략도이다. 처리 라인(200)은 도 1의 처리 라인(100)과 유사한 처리 라인의 예이다. 언코일러(202)는 금속 스트립(220)을 풀 수 있으며, 풀려진 금속 스트립은 장력 조정 구역(204), 가열 구역(206), 균열 구역(208), 담금질 구역(210), 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(212), 및 최종 장력 조정 구역(116)을 통과한 후 코일러(218)에 의해 감긴다.
언코일러(202)에 가까이 위치하는 언코일링 롤러(222)는 금속 스트립(220)을 처리 라인(200)을 통해 원하는 패스라인을 향하여 지향시킬 수 있다. 언코일링 롤러(222)는 또한 금속 스트립(220)의 장력을 측정하기 위한 로드 셀을 포함할 수 있다. 언코일링 롤러(222)는 장력 측정값을 제어기(236)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 이용하여 장력 조정 구역(204)의 자기 로터(224)를 제어함으로써 언코일링에 적합한 금속 스트립(220) 내의 바람직한 장력을 얻을 수 있다. 장력 조정 구역(204)은 또한 금속 스트립(220)의 장력을 감소시키도록 작용할 수 있어서, 언코일링을 위해 충분한 장력이 장력 조정 구역(204)의 상류에 유지되며 개선된 열처리를 위해 낮은 장력이 장력 조정 구역(204)의 하류에 유지된다.
가열 구역(206)에서, 금속 스트립(220)은 다수 쌍의 자기 로터(226) 사이의 갭을 통과할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가열용 자기 로터(226)는 부상 또는 장력 제어에 사용되는 자기 로터(224)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 가열용 자기 로터(226)는 자기 강도, 위치, 회전 속도, 플럭스 집중기, 또는 본 명세서에 개시된 것들과 같은 다른 차이점과 같이, 부상 또는 장력 제어를 위한 자기 로터(224)와 다른 차이점을 가질 수 있다. 금속 스트립(220)이 가열 구역(206)을 통과함에 따라, 금속 스트립(220)은 각각의 자기 로터(226)에 의해 가열 및 부상될 수 있다. 가열 구역(206)을 빠져나가면, 금속 스트립(220)은 용액화 온도와 같은 원하는 온도에 있을 수 있다. 가열 구역(206)의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(236)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 사용하여 가열 구역(206) 내의 자기 로터(226)를 조정함으로써 원하는 온도를 얻을 수 있다.
금속 스트립(220)은 가열 구역(206)을 빠져나와 균열 구역(208) 안으로 들어갈 수 있으며, 여기서 금속 스트립(220)은 균열 로(228)를 통과할 수 있다. 균열 로(228)는 가스 연소 로, 온풍 로, 또는 금속 스트립(220)의 온도를 유지하기에 적합한 다른 로일 수 있다. 일부 경우에, 균열 로(228)는 금속 스트립을 부상시키고 선택적으로 원하는 온도를 유지하는 것을 용이하게 하는 약간의 열을 제공하기 위한 하나 이상의 자기 로터(224)를 포함한다. 균열 로(228)는 금속 스트립(220)이 하류 방향(246)에서 균열 로(228)를 통해 이동하는 속도에서 원하는 기간 동안 원하는 온도를 금속 스트립(220)이 유지하기에 충분한 길이일 수 있다. 균열 구역(208) 내의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(236)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 사용하여 금속 스트립(220)이 원하는 온도로 유지되는 것을 보장하도록 균열 로(228)를 조정할 수 있다.
균열 구역(208)을 빠져나오면, 금속 스트립(220)은 담금질 구역(210)에 진입할 수 있다. 담금질 구역(210)에서, 금속 스트립(220)은 선택적으로 자기 로터(224)의 어레이에 의해 부상될 수 있다. 담금질 구역(210)에서, 하나 이상의 냉각제 노즐(230)은 금속 스트립(220)을 신속하게 담금질하기 위하여 냉각제 유체(232)를 금속 스트립(220) 상으로 분배할 수 있다. 담금질 구역(210)의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(236)에 제공할 수 있으며, 이후 제어기는 원하는 담금질 속도가 유지되는 것을 보장하도록 냉각제 노즐(230)을 조정할 수 있다. 일부 경우에, 평탄도 센서(234)가 담금질 구역(210)에 또는 그 하류에 위치될 수 있다. 평탄도 센서로부터의 측정값은 제어기(236)에 제공될 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 이용하여 냉각제 노즐(230)을 조정함으로써 금속 스트립(220)의 측방향 폭에 걸쳐 분배되는 냉각제 유체(232)의 원하는 프로파일을 얻을 수 있으며, 이는 금속 스트립(220)의 평탄도를 개선시킬 수 있다.
금속 스트립(220)은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)을 통과할 수 있다. 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)에서, 금속 스트립(220)은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러(238)의 하나 이상의 세트 사이를 통과할 수 있다. 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러(238)는 금속 스트립(220)의 표면 상에 바람직한 질감을 부여할 수 있고/있거나 금속 스트립(220)의 레벨링을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)의 센서는 제어기(236)에 피드백을 제공할 수 있으며, 제어기는 측정값을 사용하여 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러(238)를 제어함으로써 금속 스트립(220)의 레벨링을 개선하는 것을 용이하게 할 수 있다.
금속 스트립(220)은 재가열 구역(214)을 통과할 수 있으며, 여기서 금속 스트립(220)은 자기 로터(226) 세트에 의해 가열될 수 있다. 재가열 구역(214) 내의 자기 로터(226)는 가열 구역(206)의 자기 로터(226)보다 더 작거나, 그렇지 않으면 다를 수 있다. 일부 경우에, 재가열 구역(214) 내의 자기 로터(226)는 다른 구역에서 부상을 위해 사용되는 자기 로터(224)와 동일할 수 있다. 재가열 구역(214)의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(236)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 사용하여 재가열 구역(214) 내의 자기 로터(226)를 조정함으로써 원하는 재가열 온도를 얻을 수 있다.
도 2의 처리 라인(200)에 도시된 바와 같이, 재가열 구역(214)은 또한 최종 장력 조정 구역(216)으로서도 작용한다. 재가열 구역(214)의 자기 로터(226)의 제어는, 예컨대 코일러(218)에 의한 다시 감기에 적합한 장력을 달성하도록, 금속 스트립(220)을 재가열하고 금속 스트립의 장력을 제어할 수 있다. 금속 스트립(220)은 코일러(218)에 의해 감겨지기 전에 코일링 롤러(240) 위를 지나갈 수 있다. 코일링 롤러(240)는 제어기(236)에 장력 측정값을 제공할 수 있으며, 제어기는 코일링에 적합한 금속 스트립(220)의 장력을 얻기 위하여 최종 장력 조정 구역(216)(예를 들어, 재가열 구역(214))의 자기 로터(224)를 조정할 수 있다. 최종 장력 조정 구역(216)은 또한 금속 스트립(220)의 장력을 증가시키도록 작용할 수 있으므로, 코일링을 위해 최종 장력 조정 구역(216)의 하류에서 충분한 장력이 유지되며 개선된 열처리를 위해 최종 장력 조정 구역(216)의 상류에서 낮은 장력이 유지된다.
도 3은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 자기 균열 로(328)를 갖는 연속 열처리를 위한 처리 라인(300)을 도시하는 개략도이다. 처리 라인(300)은 도 1의 처리 라인(100)과 유사한 처리 라인의 예이다. 언코일러(302)는 금속 스트립(320)을 풀 수 있으며, 풀려진 금속 스트립은 결합된 장력 조정 구역(304) 및 가열 구역(306), 균열 구역(308), 담금질 구역(310), 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(312), 및 최종 장력 조정 구역(116)을 통과한 후 코일러(318)에 의해 감긴다.
언코일러(302)에 가까이 위치하는 언코일링 롤러(322)는 금속 스트립(320)을 처리 라인(300)을 통해 원하는 패스라인을 향하여 지향시킬 수 있다. 언코일링 롤러(322)는 또한 금속 스트립(320)의 장력을 측정하기 위한 로드 셀을 포함할 수 있다. 언코일링 롤러(322)는 장력 측정값을 제어기(336)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 이용하여 장력 조정 구역(304)(예를 들어, 가열 구역(306))의 자기 롤러(326)를 제어함으로써 언코일링에 적합한 금속 스트립(320) 내의 바람직한 장력을 얻을 수 있다. 장력 조정 구역(304)은 또한 금속 스트립(320)의 장력을 감소시키도록 작용할 수 있어서, 언코일링을 위해 충분한 장력이 장력 조정 구역(304)의 상류에서 유지되며 개선된 열처리를 위해 낮은 장력이 장력 조정 구역(304)의 하류에서 유지된다.
가열 구역(306)에서, 금속 스트립(320)은 다수 쌍의 자기 로터(326) 사이의 갭을 통과할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가열용 자기 로터(326)는 부상 또는 장력 제어에 사용되는 자기 로터(324)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 가열용 자기 로터(326)는 자기 강도, 위치, 회전 속도, 플럭스 집중기, 또는 본 명세서에 개시된 것들과 같은 다른 차이점과 같이, 부상 또는 장력 제어를 위한 자기 로터(324)와 다른 차이점을 가질 수 있다. 금속 스트립(320)이 가열 구역(306)을 통과함에 따라, 금속 스트립(320)은 각각의 자기 로터(326)에 의해 가열 및 부상될 수 있다. 가열 구역(306)을 빠져나가면, 금속 스트립(320)은 용액화 온도와 같은 원하는 온도에 있을 수 있다. 가열 구역(306)의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(336)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 사용하여 가열 구역(306) 내의 자기 로터(326)를 조정함으로써 원하는 온도를 얻을 수 있다.
금속 스트립(320)은 가열 구역(306)을 빠져나와 균열 구역(308) 안으로 들어갈 수 있으며, 여기서 금속 스트립(320)은 균열 로(328)를 통과할 수 있다. 균열 로(328)는 금속 스트립(320)의 온도를 유지하기 위한 자기-로터-기반 로일 수 있다. 자기 로터(324)의 어레이는 금속 스트립(320)에 인접하여 위치하여 금속 스트립(320)을 균열 구역(308)을 통해 부상시킬 수 있다. 일부 경우에, 자기 로터(324)는 또한 금속 스트립에서 원하는 온도를 유지하는 것을 용이하게 하는데 도움이 되는 양의 열을 발생시킬 수 있다. 일부 경우에, 균열 로(328)는 상부 벽(342) 및 하부 벽(344)에 의해, 적어도 부분적으로, 한정된 챔버를 포함한다. 측벽이 포함될 수 있으며, 도 3에는 보이지 않는다. 챔버는 가스 공급원(368)으로부터 가스를 공급받을 수 있다. 금속 스트립(320)은 균열 구역(308) 전체에 걸쳐 가스 충진 챔버에서 지지될 수 있다. 균열 로(328)는 금속 스트립(320)이 하류 방향(346)에서 균열 로(328)를 통해 이동하는 속도에서 원하는 기간 동안 원하는 온도를 금속 스트립(320)이 유지하기에 충분한 길이일 수 있다. 균열 구역(308) 내의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(336)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 사용하여 금속 스트립(320)이 원하는 온도로 유지되는 것을 보장하도록 균열 로(328)를 조정할 수 있다. 이러한 조정은 가스 공급원(368)의 온도 조정, 균열 구역(308)의 하나 이상의 자기 로터(324) 조정, 가스 충진 챔버 내의 하나 이상의 냉각제 노즐 조정, 또는 다른 동작의 수행을 포함할 수 있다.
균열 구역(308)을 빠져나오면, 금속 스트립(320)은 담금질 구역(310)에 진입할 수 있다. 담금질 구역(310)에서, 금속 스트립(320)은 자기 로터(324)의 어레이에 의해 선택적으로 부상될 수 있다. 담금질 구역(310)에서, 하나 이상의 냉각제 노즐(330)은 금속 스트립(320)을 신속하게 담금질하기 위하여 냉각제 유체(332)를 금속 스트립(320) 상으로 분배할 수 있다. 담금질 구역(310)의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(336)에 제공할 수 있으며, 이후 제어기는 원하는 담금질 속도가 유지되는 것을 보장하도록 냉각제 노즐(330)을 조정할 수 있다. 일부 경우에, 평탄도 센서(334)가 담금질 구역(310)에 또는 그 하류에 위치될 수 있다. 평탄도 센서로부터의 측정값은 제어기(336)에 제공될 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 이용하여 냉각제 노즐(330)을 조정함으로써 금속 스트립(320)의 측방향 폭에 걸쳐 분배되는 냉각제 유체(332)의 원하는 프로파일을 얻을 수 있으며, 이는 금속 스트립(320)의 평탄도를 개선시킬 수 있다.
금속 스트립(320)은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)을 통과할 수 있다. 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)에서, 금속 스트립(320)은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러(338)의 하나 이상의 세트 사이를 통과할 수 있다. 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러(338)는 금속 스트립(320)의 표면 상에 바람직한 질감을 부여할 수 있고/있거나 금속 스트립(320)의 레벨링을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 레벨링 및/또는 미세 질감처리 구역(112)의 센서는 제어기(336)에 피드백을 제공할 수 있으며, 제어기는 측정값을 사용하여 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러(338)를 제어함으로써 금속 스트립(320)의 레벨링을 개선하는 것을 용이하게 할 수 있다.
금속 스트립(320)은 재가열 구역(314)을 통과할 수 있으며, 여기서 금속 스트립(320)은 자기 로터(326) 세트에 의해 가열될 수 있다. 재가열 구역(314) 내의 자기 로터(326)는 가열 구역(306)의 자기 로터(326)보다 더 작거나, 그렇지 않으면 다를 수 있다. 일부 경우에, 재가열 구역(314) 내의 자기 로터(326)는 다른 구역에서 부상을 위해 사용되는 자기 로터(324)와 동일할 수 있다. 재가열 구역(314)의 센서는 온도 및/또는 다른 측정값을 제어기(336)에 제공할 수 있으며, 제어기는 이 측정값을 사용하여 재가열 구역(314) 내의 자기 로터(326)를 조정함으로써 원하는 재가열 온도를 얻을 수 있다.
도 3의 처리 라인(300)에 도시된 바와 같이, 재가열 구역(314)은 또한 최종 장력 조정 구역(316)으로서도 작용한다. 재가열 구역(314)의 자기 로터(326)의 제어는, 예컨대 코일러(318)에 의한 다시 감기에 적합한 장력을 달성하도록, 금속 스트립(320)을 재가열하고 금속 스트립의 장력을 제어할 수 있다. 금속 스트립(320)은 코일러(318)에 의해 감겨지기 전에 코일링 롤러(340) 위를 지나갈 수 있다. 코일링 롤러(340)는 제어기(336)에 장력 측정값을 제공할 수 있으며, 제어기는 코일링에 적합한 금속 스트립(320)의 장력을 얻기 위하여 최종 장력 조정 구역(316)(예를 들어, 재가열 구역(314))의 자기 로터(324)를 조정할 수 있다. 최종 장력 조정 구역(316)은 또한 금속 스트립(320)의 장력을 증가시키도록 작용할 수 있어서, 코일링을 위해 충분한 장력이 최종 장력 조정 구역(316)의 하류에서 유지되며 개선된 열처리를 위해 낮은 장력이 최종 장력 조정 구역(316)의 상류에서 유지된다.
도 4는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 처리 라인의 가열 구역(406) 및 균열 구역(408)을 도시하는 온도 차트(448)와 개략도의 결합이다. 온도 차트(448)는 가열 구역(406) 및 균열 구역(408)과 정렬되어, 처리 라인을 따라 상이한 시간 및/또는 거리에서 금속 스트립(420)의 대략적인 온도(450)(예를 들어, 피크 금속 온도)를 표시한다. 도 4의 가열 구역(406) 및 균열 구역(408)은 도 1의 가열 구역(106) 및 균열 구역(108)일 수 있다. 금속 스트립(420)은 가열 구역(406) 및 균열 구역(408)을 통해 하류 방향(446)으로 이동할 수 있다.
가열 구역(406)에서, 자기 로터(426)의 어레이는 금속 스트립(420)을 가열하여 금속 스트립(420)의 온도를 상승시킬 수 있다. 자기 로터(426)의 어레이는 종방향으로 서로 이격된 6쌍의 자기 로터(436)를 포함하고, 각 쌍의 자기 로터(436)는 금속 스트립(420)의 대향 측면 상에 대향하는 상부 및 바닥 자기 로터를 포함한다. 일부 경우에, 자기 로터(426)의 어레이는 다른 구성 및/또는 배향의, 다른 개수의 자기 로터를 포함할 수 있다. 온도 차트(448)는 금속 스트립(420)이 자기 로터(436) 각각의 쌍을 통과함에 따라 금속 스트립(420)의 온도(450)가 상승함을 나타낸다. 금속 스트립(420)의 온도(450)는 입구 온도(454)로부터 가열 구역(406) 내의 원하는 설정 온도(452)(예를 들어, 용액화 온도)로 상승한다.
균열 구역(408)에서, 자기 로터(424)의 어레이는 금속 스트립(420)을 부상시켜, 금속 스트립(420)을 원하는 기간 동안 원하는 설정 온도(452)에서 균열가능하게 한다. 자기 로터(424)의 어레이로부터의 어떠한 가열 효과도 상쇄시키기 위해, 선택적인 냉각제 분배기가 원하는 설정 온도(452)에서 온도(450)를 유지하는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 자기 로터(424)의 어레이는, 31개의 자기 로터(424)와 같이, 몇개의 자기 로터(424)를 포함할 수 있다. 각각의 자기 로터(424)는 금속 스트립(420)의 전체 폭보다 더 적은(예를 들어, 금속 스트립(420)의 측방향 폭의 약 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 또는 10% 이하) 공간을 차지하는, 하나 이상의 측방향으로 이격된 자기원을 포함할 수 있다.
불활성 분위기를 수용하기 위한 챔버는 상부 벽(442) 및 하부 벽(444) 뿐만 아니라 측벽(도시되지 않음)에 의해 부분적으로 형성될 수 있다. 각각의 상부 벽(442) 및 하부 벽(444) 뿐만 아니라, 선택적으로 측벽은 비 전도성 및 열 절연성 재료로 제조될 수 있다. 금속 스트립(420)은, 가열 장치(400)를 통해 이동함에 따라, 상부 벽(442)과 하부 벽(444) 사이를 통과할 수 있다. 가열 구역(406) 내의 자기 로터(426) 및 균열 구역(408) 내의 자기 로터(424)는 금속 스트립(420)으로부터 상부 벽(442) 및/또는 하부 벽(444)에 대향하는 챔버의 외부에 위치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버 벽(442, 444)은 가열 구역(406) 및 균열 구역(408) 전체에 걸쳐 종방향으로 연장된다. 일부 다른 경우에, 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버 벽은 가열 구역 내로 연장되지 않을 수 있다. 균열 구역(408)은 원하는 균열 기간(456)을 달성하기에 충분한 길이일 수 있다. 균열 기간(456)은 금속 스트립(420)의 피크 금속 온도가 원하는 설정 온도(452)에 또는 대략적으로 그 온도에 있는 시간의 기간일 수 있다.
도 5는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 영구 자기 로터(500)의 일부 절개된 측면도이다. 영구 자기 로터(500)는 도 2의 자기 로터(224, 226)와 같은 자기 로터의 일례이다. 자기 로터(500)는 하나 이상의 자기원(550)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자기 로터(500)는 영구 자석인 8개의 자기원(550)을 포함한다. 자석은 임의의 적합한 배향으로 배열될 수 있다. 자기원(550)은, 인접한 영구 자석이 반경 방향 외측을 향하는 상이한 극(예를 들어, 교번하는 N, S, N, S, N, S, N, S)을 제공하도록 배열될 수 있다. 사마륨 코발트, 네오디뮴, 또는 다른 자석과 같은 임의의 적합한 영구 자석이 사용될 수 있다. 일부 경우에, 사마륨 코발트 자석은 열이 높아짐에 따라 자기장 강도가 더 느리게 떨어질 수 있어서, 사마륨 코발트 자석이 네오디뮴 자석보다 바람직할 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 네오디뮴 자석이 더 낮은 온도에서 더 강한 자기장 강도를 갖기 때문에, 사마륨 코발트 자석보다 네오디뮴 자석이 바람직할 수 있다.
자기원(550)은 쉘(552)로 둘러싸일 수 있다. 쉘(552)은 자속이 통과하게 할 수 있는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 일부 경우에, 쉘(552)은 비금속 코팅으로 이루어질 수 있거나 또는 비금속 코팅을 더 포함할 수 있다. 일부 경우에, 쉘(552)은 Kevlar® 또는 Kevlar® 블렌드 코팅을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 쉘(552)은 영구 자기 로터(500)가 자기 로터의 길이를 따라 불균일한 자속 프로파일을 갖도록 플럭스를 재지향시키게 설계된 부분을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 자기 로터(500)는 중심 축(556)을 갖는 강자성 코어(554)를 포함할 수 있다. 자기 로터(500)는 자기원(550)을 지지하기에 적합한 다른 내부 배열을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 개수의 자기원(550)이 사용될 수 있지만, 6 또는 8개의 자기원(550)과 같이, 짝수 개의 자기원(550)으로 효율적인 결과가 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
자기원(550)은 자기 로터(500)의 둘레의 임의의 퍼센티지를 커버하도록 크기가 정해질 수 있다. 자기 로터(500)의 둘레의 약 40%-95%, 50%-90%, 또는 70-80%를 차지하도록 크기가 정해진 자기원(550)으로 효율적인 결과를 얻을 수 있다.
자기 로터(500)는 임의의 적합한 크기로 형성될 수 있지만, 200 mm와 600 mm 사이, 적어도 300 mm, 적어도 400 mm, 적어도 500 mm, 또는 약 600 mm의 직경을 가지는 로터로 효율적인 결과를 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다.
각각의 자기원(550)의 두께는 자기 로터(500) 내에 들어맞을 수 있는 임의의 적합한 두께일 수 있지만, 15 mm, 15-100 mm, 15-40 mm, 20-40 mm, 25-35 mm, 30 mm, 또는 50 mm 이상의 두께를 갖는 영구 자석으로 효율적인 결과를 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 다른 두께도 사용할 수 있다.
비록 다른 개수의 자석이 사용될 수도 있기는 하나, 시험 및 실험을 통해, 단일 로터 둘레에 위치된 6개 또는 8개의 자석을 사용하여 매우 효율적인 가열 파워를 얻을 수 있다고 결정되었다. 너무 많은 자석을 사용하면 가열 파워가 떨어질 수 있다. 일부 경우에, 설치 및/또는 유지 보수 비용을 최소화하도록 자석 개수가 선택될 수 있다(예를 들어, 구입할 자석 개수). 일부 경우에, 금속 스트립에 인접한 자석의 이동으로 인해 금속 스트립에서 발생하는 장력 변동을 최소화하도록 자석 개수가 선택될 수 있다. 예를 들어, 매우 적은 개수의 자석은 더 큰 및/또는 더 긴 장력 변동을 야기할 수 있는 반면, 더 많은 자석은 더 작은 및/또는 더 짧은 변동을 야기할 수 있다. 시험 및 실험을 통해, 자석이 로터의 둘레의 40% 내지 95%, 더욱 구체적으로는 로터의 둘레의 50%-90%, 또는 70%-80%를 차지할 때 매우 효율적인 가열 전력 및/또는 부상이 얻어질 수 있다고 결정되었다. 시험 및 실험을 통해, 로터의 직경이, 200, 300, 400, 500, 또는 600 mm 이상과 같이, 큰 경우에 매우 효율적인 가열 파워를 얻을 수 있다고 결정되었다. 또한, 더 큰 로터를 사용하면 자석 비용을 최소화하는데 도움이 될 수 있다. 일부 경우에, 더 작은 (예를 들어, 직경이 600, 500, 400, 300, 또는 200 mm 이하인) 로터가 금속 제품을 부상시키는데 특히 적합할 수 있는 반면, 더 큰 로터는 금속 제품을 가열하기에 특히 적합할 수 있다.
로터의 속도가 증가함에 따라, 가열 파워가 증가하는 경향이 있다. 그러나, 일부 경우에, 로터의 속도가 임계 레벨에 도달하면, 속도의 추가 증가는 금속 스트립의 고유한 인덕턴스 및 저항률 특성으로 인해 가열 효율에 부정적인 영향을 미칠 것이다. 분당 약 1800 회전(예를 들어, 분당 약 1800 회전의 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 또는 20% 이내)은, 부분적으로는 다양한 현장(locale)의 주 전원에서 확인되는 60 Hz 주파수에서 로터 모터를 제어하는 것의 간단함으로 인하여, 바람직한 속도일 수 있다고 결정되었다. 일부 경우에, 사용된 로터 모터 및/또는 공급된 주 전원에 기초하여 다른 주파수가 선택될 수 있다. 로터 속도는 금속 스트립에 가해진 열 에너지의 양을 제어하는데 유용한 방법일 수 있지만, 일정한 로터 속도를 유지하고 수직 갭 제어 및 금속 스트립에 가해진 열 에너지의 양을 조정하기 위한 기타 제어를 사용하는 것이 유리할 수 있다고 결정되었다.
시험 및 실험을 통하여, 로터의 영구 자석의 두께가 15-40 mm, 20-40 mm, 또는 25-35 mm, 또는 30 mm 나 약 30 mm 일 때 매우 효율적인 가열 파워가 얻어질 수 있다고 결정되었다. 더 두꺼운 자석으로 강한 가열 파워를 얻을 수 있는 반면, 상기 범위 내의 자석을 사용하면 자석의 설치/유지보수 비용을 낮추면서 동시에 충분히 강한 가열 파워를 제공할 수 있다.
도 6은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립을 연속적으로 열처리하기 위한 공정(600)을 도시하는 흐름도이다. 공정(600)은 도 1의 처리 라인(100) 또는 유사한 처리 라인을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 경우에, 공정(600)은 도 6에 도시된 것들보다 더 많거나 적은 요소를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 요소를 다른 순서로 포함할 수 있다. 일부 경우에, 공정(600)은 적어도 블럭(606, 608, 및 610)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 공정(600)은 적어도 블럭(614)을 추가로 포함할 수 있다.
블럭(602)에서, 금속 스트립이 풀릴 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립의 언코일링은, 예컨대 자기 로터의 사용을 통해서, 블럭(604)에서 자기 스트립의 장력을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 블럭(606)에서, 금속 스트립은, 예컨대 자기 로터의 사용을 통해서, 가열될 수 있다. 일부 경우에, 블럭(606)에서 금속 스트립을 가열하는 것은 또한 자기 로터를 사용하여 금속 스트립을 부상시키는 것을 포함할 수 있다.
블럭(608)에서, 금속 스트립은 균열 구역에서 부상될 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립은 자기 로터의 어레이를 사용하여 균열 구역에서 부상될 수 있다. 균열 구역에서 부상되는 동안, 금속 스트립의 온도(예를 들어, 피크 금속 온도)는 원하는 온도 또는 그 근처의 온도(예를 들어, 용액화 온도)로 유지될 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립은 가스 충진 챔버 내의 균열 구역에서 부상될 수 있다. 가스 충진 챔버는 불활성 가스, 최소 반응 가스, 또는 처리 가스로 충진될 수 있다.
블럭(610)에서, 금속 스트립은, 금속 스트립이 약 200℃/s 또는 그 근처의 속도와 같이 급속하게 담금질되는 담금질 구역 안으로 지향될 수 있다. 금속 스트립은, 예컨대 자기 로터의 어레이를 사용하여, 부상될 수 있다. 일부 경우에, 블럭(610)에서 금속 스트립을 담금질하는 것은 폐루프 피드백을 통해 평탄도를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
블럭(612)에서, 금속 스트립은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러를 통과함으로써 레벨링 및/또는 미세 질감처리될 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립은 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러에 인접한 위치에서 자기 로터의 어레이에 의해 부상될 수 있다. 일부 경우에, 이들 위치에서 금속 스트립을 부상시키는 것은 금속 스트립이 레벨링 및/또는 미세 질감처리 롤러를 통과함에 따라 금속 스트립의 장력을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
블럭(613)에서, 금속 스트립은 코팅 및/또는 윤활될 수 있다. 금속 스트립을 코팅 및/또는 윤활시키는 것은 자기 로터의 어레이를 사용하여 금속 스트립을 부상시키는 것을 포함할 수 있다. 금속 스트립을 코팅 및/또는 윤활시키는 것은 금속 스트립을 윤활제를 포함하는 유체 또는 고체 재료로 코팅하는 것을 포함할 수 있다.
블럭(614)에서, 금속 스트립은 재가열될 수 있다. 금속 스트립을 재가열하는 것은 자기 로터의 어레이에 인접하게 금속 스트립을 통과시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립은 재가열하는 동안 자기 로터 어레이에 의해 부상될 수 있다. 일부 경우에, 블럭(614)에서 금속 스트립을 재가열하는 것은 금속 스트립 상의 코팅을 경화시키거나 금속 스트립 상의 윤활제의 흐름을 용이하게 하는 것을 포함할 수 있다.
블럭(618)에서, 금속 스트립은 감겨질 수 있다. 금속 스트립은 열처리된 금속 스트립으로서 최종 코일로 감겨질 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립의 코일링은, 예컨대 자기 로터의 사용을 통해서, 블럭(616)에서 자기 스트립의 장력을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
도 7은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립을 연속 열처리 라인 내로 스레딩하기 위한 공정(700)을 도시하는 흐름도이다. 공정(700)은 도 1의 처리 라인(100) 또는 유사한 처리 라인에 사용될 수 있다. 공정(700)은 처리 라인을 따라 다양한 위치에서 금속 스트립을 부상시키기 위한 자기 로터의 사용으로 인해 가능해질 수 있다.
블럭(702)에서, 하나 이상의 자기 로터는 하류 방향으로 회전될 수 있다. 처리 라인의 임의의 또는 모든 자기 로터는 하류 방향으로 회전될 수 있다. 일부 경우에, 자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것은 하나 이상의 상부 자기 로터 (예를 들어, 금속 스트립 위에 위치한 로터)를 하나 이상의 하부 자기 로터(예를 들어, 금속 스트립 아래에 위치한 로터)보다 더 빠른 속도로 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
블럭(704)에서, 금속 스트립의 자유 단부는 자기 로터에 인접하여 부유될 수 있다. 블럭(702)에서의 자기 로터의 회전은 블럭(704)에서의 금속 스트립의 자유 단부의 부유를 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립의 자유 단부를 부유시키는 것은 금속 스트립의 자유 단부를 캐리지 또는 다른 지지부에 부착시키는 것을 더 포함할 수 있다. 블럭(706)에서, 금속 스트립의 자유 단부는 처리 라인을 통해 공급될 수 있다. 처리 라인을 통해 금속 스트립의 자유 단부를 공급하는 것은 처리 라인의 하나 이상의 요소를 통해 금속 스트립의 자유 단부를 공급하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 처리 라인을 통해 금속 스트립의 자유 단부를 공급하는 것은 캐리지를 사용하여 처리 라인을 통해 금속 스트립의 자유 단부를 압박(urging)하는 것을 포함할 수 있다.
블럭(708)에서, 자기 로터 중 하나 이상은 상류 방향으로 회전될 수 있다. 하나 이상의 자기 로터는 언코일러에 인접한 하나 이상의 자기 로터를 포함할 수 있다. 상류 방향으로 자기 로터를 회전시키는 것은 금속 스트립이 처리 라인을 통해 완전히 스레딩된 후에 발생할 수 있다.
도 8은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립(820)의 연속 열처리 라인 내로의 스레딩의 초기 단계를 나타내는 개략도이다. 스레딩의 초기 단계에서, 자기 로터(824)는 하류 방향(846)으로 회전될 수 있다. 하류 방향(846)으로의 자기 로터(824)의 회전은 금속 스트립의 자유 단부(859) 상류에서 금속 스트립(820)에 비교적 높은 장력을 유지하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 처리 라인을 통해 금속 스트립(820)을 공급하는 것을 용이하게 하기 위해 선택적인 캐리지(858)가 금속 스트립(820)에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 선택적인 캐리지(858)는, 하나 이상의 레일을 따라서와 같이, 처리 라인을 따라 이동하도록 지지될 수 있다.
도 9는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립(920)의 연속 열처리 라인 내로의 스레딩의 제2 단계를 도시하는 개략도이다. 스레딩의 제2 단계에서, 자기 로터(924)는 하류 방향(946)으로 계속해서 회전할 수 있다. 하류 방향(946)으로의 자기 로터(924)의 회전은 금속 스트립의 자유 단부(959) 상류에서 금속 스트립(920)에 비교적 높은 장력을 유지하는 것을 계속해서 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립(920)에 제거 가능하게 결합된 선택적인 캐리지(958)는 처리 라인을 통해 금속 스트립(920)을 공급하는 것을 용이하게 할 수 있다. 선택적인 캐리지(958)는, 하나 이상의 레일을 따라서와 같이, 처리 라인을 따라 이동하도록 지지될 수 있다. 금속 스트립(920)을 공급하기 위해, 선택적인 캐리지(958)는 하류 방향(946)으로 지향될 수 있다.
도 10은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 연속 열처리 라인 내로 스레딩된 이후의 금속 스트립(1020)을 도시하는 개략도이다. 금속 스트립(1020)을 완전히 스레딩한 후 또는 금속 스트립(1020)을 적어도 실질적으로 스레딩한 후(예를 들어 처리 라인을 통해 적어도 50%가 스레딩됨), 하나 이상의 자기 로터(1024)가 역전되어 하류 방향(1046)과 반대로 상류 방향으로 회전할 수 있다. 상류 방향으로 자기 로터를 회전시키는 것은 상류 방향으로 회전하는 자기 로터의 하류에 있는 금속 스트립에 낮은 장력을 유지하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 상류 방향으로 회전하는 자기 로터는 금속 스트립(1020)이 가열 구역 내에 있는 동안 비교적 낮은 장력으로 유지되도록 가열 구역의 상류에 있을 수 있다.
도 11은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 예비 용접 단계 동안의 금속 스트립(1120) 및 후속 금속 스트립(1121)을 도시하는 개략적인 평면도이다. 평면도에서, 금속 스트립(1120) 및 후속 금속 스트립(1121)은 자기 로터(1124)의 어레이 위로 부상되어 있는 것으로 도시되어 있다. 도 11에 도시된 자기 로터(1124)는 장력 조정 구역 또는 용접/결합 구역의 자기 로터(1124)일 수 있으며, 이는 언코일러의 하류 및 가열 구역의 상류에 위치될 수 있다.
용접기(1170)와 같은, 종방향 이동 가능 결합기는 금속 스트립(1120) 및 후속 금속 스트립(1121) 위에 현수될 수 있지만, 다른 경우에는 아래에 현수될 수도 있다. 이동 가능 용접기(1170)는 하류 방향(1146)으로 이동할 수 있다. 금속 스트립(1120) 및 후속 금속 스트립(1121)도 또한 하류 방향(1146)으로 이동할 수 있다. 일부 경우에, 금속 스트립(1120) 및 후속 금속 스트립(1121)은 금속 스트립을 열처리하기 위한 정상 작동 속도보다 낮은 속도로 하류 방향(1146)으로 이동할 수 있다. 예비 용접 단계에서, 후속 금속 스트립(1121)의 선단부(1178)(예를 들어, 하류 단부)는 금속 스트립(1120)의 말단부(1180)(예를 들어, 상류 단부)를 향해 이동될 수 있다.
도 12는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 용접 또는 결합 단계 동안의 금속 스트립(1220) 및 후속 금속 스트립(1221)을 도시하는 개략적인 평면도이다. 평면도에서, 금속 스트립(1220) 및 후속 금속 스트립(1221)은 자기 로터(1224)의 어레이 위에 부상되는 것으로 도시되어 있다. 도 12에 도시된 자기 로터(1224)는 장력 조정 구역 또는 용접/결합 구역의 자기 로터(1224)일 수 있으며, 이는 언코일러의 하류 및 가열 구역의 상류에 위치될 수 있다.
용접 또는 결합 단계에서, 후속 금속 스트립(1221)의 선단부 및 금속 스트립(1220)의 말단부는, 접경(abutting)과 같이, 아주 근접하게 위치되어 연결부(1272)를 형성할 수 있다. 이동 가능 용접기(1270)와 같은, 이동 가능 결합기는 연결부(1272)의 위(또는 아래)에 현수될 수 있으며, 금속 스트립(1220) 및 후속 금속 스트립(1221)과 동일하거나 대략 동일한 속도로 하류 방향(1246)으로 이동될 수 있다. 따라서, 이동 가능 용접기(1270)는 금속 스트립(1220)의 이동 중에 연결부(1272)에 대해 일정한 위치에 남아 있을 수 있다. 이동 가능 용접기(1270)는, 예컨대 임의의 적합한 기술에 의해서, 연결부(1272)에서 금속 스트립(1220)을 후속 금속 스트립(1221)에 용접 또는 달리 결합시킬 수 있다.
도 13은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 사후 용접 단계 동안의 금속 스트립(1320) 및 후속 금속 스트립(1321)을 도시하는 개략적인 평면도이다. 평면도에서, 금속 스트립(1320) 및 후속 금속 스트립(1321)은 자기 로터(1324)의 어레이 위에 부상되는 것으로 도시되어 있다. 도 13에 도시된 자기 로터(1324)는 장력 조정 구역 또는 용접/결합 구역의 자기 로터(1324)일 수 있으며, 이는 언코일러의 하류 및 가열 구역의 상류에 위치될 수 있다.
사후 용접 단계에서, 후속 금속 스트립(1321)과 금속 스트립(1320)은 연결부에서 용접되거나 달리 결합되어, 후속 금속 스트립(1321)과 금속 스트립(1320) 사이의 용접부(1374)를 생성한다. 이동 가능 용접기(1370)는, 저장 위치로 다시 복귀하는 것과 같이 하류 방향(1346)으로의 이동을 중단할 수 있다. 사후 용접 단계에서, 금속 스트립(1320) 및 후속 금속 스트립(1321)은, 금속 스트립(1320)을 열처리하기 위한 정상 작동 속도 또는 그 근방의 속도와 같이, 용접 단계에서보다 더 빠른 속도로 하류 방향(1346)으로 이동을 시작할 수 있다.
도 14는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 금속 스트립의 이동 중에 금속 스트립을 후속 금속 스트립에 결합시키기 위한 공정(1400)을 도시하는 흐름도이다. 블럭(1402)에서, 금속 스트립은 하류 방향으로 이동될 수 있다. 하류 방향으로 금속 스트립을 이동시키는 것은 자기 로터의 어레이 상에 금속 스트립을 부상시키는 것을 포함할 수 있다. 블럭(1404)에서, 후속 금속 스트립의 선단부는 금속 스트립의 말단부를 향해서 이동하되 이들 단부가 인접할 때까지 이동하여 연결부를 형성할 수 있다. 후속 금속 스트립은 금속 스트립이 언코일링을 중단하는 것과 거의 동시에 풀리기 시작할 수 있다. 블럭(1406)에서, 이동 용접기는 금속 스트립과 후속 금속 스트립 사이의 연결부에 인접하게(예를 들어, 위 또는 아래로) 통과될 수 있다. 이동 용접기는 금속 스트립이 하류 방향으로 이동하는 동안 연결부에 인접하게 통과될 수 있다. 이동 용접기가 연결부에 인접하게 되면, 이동 용접기는 연결부와 동일한 속도(예를 들어, 금속 스트립과 동일한 속도)로 계속 이동할 수 있다. 블럭(1408)에서, 이동 용접기는 금속 스트립의 이동 중에 연결부를 용접하거나 달리 결합시킬 수 있다.
도 15는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 측방향으로 이격된 자기원(1576)을 갖는 자기 로터(1524)의 어레이 위로 부상된 금속 스트립(1520)을 도시하는 처리 라인의 일 섹션에 대한 개략적인 부분 절개 평면도이다. 각각의 자기 로터(1524)는 (예를 들어, 자기 로터(1524)의 길이를 따라) 측방향으로 이격되어 있는, 영구 자석과 같은, 2개 이상의 자기원(1576)을 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 각각의 자기원(1576)은 자기원(예를 들어, 하나 이상의 자기원)의 어레이일 수 있다. 자기 로터(1524) 내의 측방향으로 이격된 자기원(1576)은 바로 후속하는 자기 로터(1524) 내의 측방향으로 이격된 자기원(1576)에 대해 오프셋될 수 있다. 자기 로터 어레이 내의 자기원(1567) 사이의 측방향 및 종방향의 간격은 금속 스트립의 실질적인 가열없이 금속 스트립(1520)의 부상을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 도 15의 자기 로터(1524)는 도 2의 자기 로터(224)와 유사할 수 있다.
도 16은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른, 거의 전체 폭의 자기원(1676)을 갖는 자기 로터(1626)의 어레이 위로 부상된 금속 스트립(1620)을 도시하는 처리 라인의 일 섹션에 대한 개략적인 부분 절개 평면도이다. 각각의 자기 로터(1626)는 적어도 금속 스트립(1520)의 전체 측방향 폭을 가로 질러 연장되는 자기원(1676)일 수 있다. 일부 경우에, 자기원(1676)은 자기 로터(1626)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다. 도 16에 도시된 각각의 자기원(1676)은 자기원(예를 들어, 하나 이상의 자기원)의 어레이일 수 있다. 전체 폭의 또는 거의 전체 폭의 자기원(1676)을 갖는 자기 로터(1626)는 금속 스트립(1520)을 부상시킴과 동시에 금속 스트립(1520)에 상당한 양의 가열을 제공하는데 특히 유용할 수 있다. 일부 경우에, 도 16의 자기 로터(1626)는 도 2의 자기 로터(226)와 유사할 수 있다.
예시된 실시예를 포함하여, 실시예에 대한 상기 설명은 단지 예시 및 설명의 목적으로만 제공되었으며, 개시된 정확한 형태를 완전히 하거나 제한하려는 것은 아니다. 이에 대한 많은 수정, 개조, 및 이용 은 본 개시 내용이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
아래에서 사용될 때, 일련의 실시예에 대한 임의의 참조는 이들 실시예 각각을 분리하여 참조하는 것으로서 이해되어야 한다 (예를 들어, "실시예 1-4"는 "실시예 1, 2, 3, 또는 4"로 이해되어야 한다).
실시예 1은, 열처리 라인으로서: 하류 방향으로 이동하는 금속 스트립을 수용하기 위한 가열 구역으로서, 피크 금속 온도로 금속 스트립을 가열하기 위해 금속 스트립 내에 와전류를 유도하기 위한 복수의 자기 로터를 포함하며, 복수의 자기 로터 각각은 하류 방향에 수직이고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전하는, 가열 구역; 금속 스트립을 수용하고 일정 기간 동안 피크 금속 온도를 유지하기 위해 가열 구역의 하류에 위치되는 균열 구역; 및 피크 금속 온도로부터 금속 스트립을 신속하게 담금질시키기 위해 균열 구역의 하류에 위치한 담금질 구역을 포함하는 열처리 라인이다.
실시예 2는, 실시예 1에 있어서, 복수의 자기 로터가 복수의 자기 로터 쌍을 포함하며, 각각의 자기 로터 쌍은 상부 자기 로터로부터 금속 스트립에 대향하여 위치된 바닥 자기 로터를 포함하는 열처리 라인이다.
실시예 3은, 실시예 1 또는 2에 있어서, 복수의 자기 로터 각각이 회전축을 중심으로 회전하도록 위치된 복수의 영구 자석을 포함하는 열처리 라인이다.
실시예 4는, 실시예 1 내지 3에 있어서, 균열 구역이 금속 스트립을 부상시키기 위한 추가적인 복수의 자기 로터를 포함하며, 상기 추가적인 복수의 자기 로터 각각은 하류 방향에 수직하고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전하는, 열처리 라인이다.
실시예 5는, 실시예 4에 있어서, 균열 구역이 금속 스트립과 추가적인 복수의 자기 로터 사이에 위치된 챔버 벽을 더 포함하며, 챔버 벽은 금속 스트립을 수용하기 위한 챔버를 한정하며, 챔버는 가스 공급원에 결합 가능한, 열처리 라인이다.
실시예 6은, 실시예 4 또는 5에 있어서, 균열 구역이 추가적인 복수의 자기 로터의 회전에 의해 금속 스트립 내에 유도된 온도 증가를 상쇄시키기 위한 하나 이상의 냉각 장치를 더 포함하는, 열처리 라인이다.
실시예 7은, 실시예 1 내지 6에 있어서, 코일로부터 가열 구역에 금속 스트립을 제공하기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 언코일러; 금속 스트립의 평탄도를 제어하기 위해 담금질 구역의 하류에 위치된 레벨링 롤러; 및 금속 스트립을 가열하기 위해 레벨링 롤러의 하류에 위치된 재가열 구역을 더 포함하며, 재가열 구역이 하나 이상의 추가적인 자기 로터를 포함하는 열처리 라인이다.
실시예 8은, 실시예 1 내지 7에 있어서, 금속 스트립 내의 장력을 조정하기 위한 장력 조정 구역을 더 포함하며, 장력 조정 구역이 하류 방향에 수직하고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능한 하나 이상의 자기 로터를 포함하는, 열처리 라인이다.
실시예 9는, 실시예 1 내지 8에 있어서, 스타터 코일로부터 가열 구역에 금속 스트립을 제공하기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 언코일러 및 열처리 이후에 금속 스트립을 수용하고 엔딩 코일 상으로 금속 스트립을 감기 위하여 담금질 구역의 하류에 위치된 리코일러를 더 포함하며; 여기서 언코일러와 리코일러 사이에 패스라인이 한정되며, 이를 따라 금속 스트립이 어큐뮬레이터를 통과하지 않고 가열 구역, 균열 구역 및 담금질 구역을 통과하는, 열처리 라인이다.
실시예 10은, 실시예 1 내지 9에 있어서, 금속 스트립의 이동 중에 후속 금속 스트립을 금속 스트립에 용접시키기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 이동 용접기를 더 포함하는, 열처리 라인이다.
실시예 11은, 연속 열처리 방법으로서: 하류 방향으로 복수의 자기 로터에 인접하여 금속 스트립을 통과시키는 것; 복수의 자기 로터를 회전시키는 것으로서, 자기 로터를 회전시키는 것은 하류 방향에 수직이고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하고, 복수의 자기 로터를 회전시키는 것은 금속 스트립 내에 와전류를 유도하여 금속 스트립을 피크 금속 온도로 가열하는, 복수의 자기 로터를 회전시키는 것; 일정 기간 동안 금속 스트립의 피크 금속 온도를 유지하는 것을 포함하는, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것; 및 피크 금속 온도로부터 금속 스트립을 담금질시키는 것을 포함하는 연속 열처리 방법이다.
실시예 12는, 실시예 11에 있어서, 복수의 자기 로터가 복수의 자기 로터 쌍을 포함하며, 각각의 자기 로터 쌍은 갭에 의해 분리된 바닥 자기 로터 및 상부 자기 로터를 포함하며, 복수의 자기 로터에 인접하여 금속 스트립을 통과시키는 것은 복수의 자기 로터 쌍의 갭을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 13은, 실시예 11 또는 12에 있어서, 복수의 자기 로터의 자기 로터를 회전시키는 것이 회전축을 중심으로 복수의 영구 자석을 회전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 14는, 실시예 11 내지 13에 있어서, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것이 금속 스트립을 부상시키는 것을 포함하며, 금속 스트립을 부상시키는 것은 금속 스트립에 인접한 추가적인 복수의 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 15는, 실시예 14에 있어서, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것이: 금속 스트립과 추가적인 복수의 자기 로터 사이에 위치된 챔버 벽에 의해 한정된 챔버를 통해 금속 스트립을 통과시키는 것; 및 가스 공급원으로부터 챔버로 가스를 공급하는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 16은, 실시예 14 또는 15에 있어서, 피크 금속 온도를 유지하는 것이 금속 스트립에 냉각 유체를 가하여 추가적인 복수의 자기 로터의 회전에 의해 금속 스트립 내에 유도된 온도 증가를 상쇄시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 17은, 실시예 11 내지 16에 있어서, 스타터 코일로부터 금속 스트립을 푸는 것; 금속 스트립을 담금질한 후에 금속 스트립을 레벨링하는 것; 및 금속 스트립을 레벨링한 이후에 금속 스트립을 재가열하는 것을 더 포함하고, 여기서 금속 스트립을 재가열하는 것은 금속 스트립에 인접한 하나 이상의 추가적인 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 18은, 실시예 11 내지 17에 있어서, 금속 스트립을 스레딩하는 것을 더 포함하며, 금속 스트립을 스레딩하는 것은: 자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것으로서, 자기 로터가 복수의 자기 로터 및 자기 로터의 추가 세트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것; 금속 스트립의 단부가 자기 로터를 지나치게 하는 것; 및 상류 방향으로 자기 로터를 회전시키기 위해 자기 로터의 회전 방향을 역전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 19는, 실시예 11 내지 18에 있어서, 금속 스트립을 복수의 자기 로터에 인접하게 통과시키기 전에 스타터 코일로부터 금속 스트립을 푸는 것; 금속 스트립을 담금질한 후에 금속 스트립을 엔딩 코일로 다시 감는 것으로서, 엔딩 코일 내의 금속 스트립이 열처리된, 금속 스트립을 엔딩 코일로 다시 감는 것; 및 금속 스트립을 푸는 것과 금속 스트립을 다시 감는 것 사이에 금속 스트립을 어큐뮬레이터를 통과시키지 않는 것을 더 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 20은, 실시예 11 내지 19에 있어서, 금속 스트립을 후속 금속 스트립에 결합시키는 것을 더 포함하고, 금속 스트립을 결합시키는 것은: 금속 스트립의 이동 중에 연결부에서 금속 스트립과 후속 금속 스트립을 인접시키는 것; 금속 스트립의 이동 중에 연결부 위로 이동 결합 장치를 통과시키는 것; 및 금속 스트립의 이동 중에 연결부를 결합시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법이다.
실시예 21은, 실시예 11 내지 20에 있어서, 금속 스트립을 코팅 또는 윤활시키는 것 중 적어도 하나와 이후 코팅 또는 윤활된 금속 스트립을 재가열시키는 것을 더 포함하는, 연속 열처리 방법이다.

Claims (21)

  1. 열처리 라인으로서,
    하류 방향으로 이동하는 금속 스트립을 수용하기 위한 가열 구역으로서, 피크 금속 온도로 금속 스트립을 가열하기 위해 금속 스트립 내에 와전류를 유도하기 위한 복수의 자기 로터를 포함하며, 복수의 자기 로터 각각은 하류 방향에 수직이고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전하는, 가열 구역;
    금속 스트립을 수용하고 일정 기간 동안 피크 금속 온도를 유지하기 위해 가열 구역의 하류에 위치되는 균열 구역; 및
    피크 금속 온도로부터 금속 스트립을 신속하게 담금질시키기 위해 균열 구역의 하류에 위치한 담금질 구역을 포함하는, 열처리 라인.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 자기 로터가 복수의 자기 로터 쌍을 포함하며, 복수의 자기 로터 쌍 각각은 상부 자기 로터로부터 금속 스트립에 대향하여 위치된 바닥 자기 로터를 포함하는, 열처리 라인.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 자기 로터 각각이 회전축을 중심으로 회전하도록 위치된 복수의 영구 자석을 포함하는 열처리 라인.
  4. 제1항에 있어서,
    균열 구역이 금속 스트립을 부상시키기 위한 추가적인 복수의 자기 로터를 포함하며, 상기 추가적인 복수의 자기 로터 각각은 하류 방향에 수직하고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전하는, 열처리 라인.
  5. 제4항에 있어서,
    균열 구역이 금속 스트립과 추가적인 복수의 자기 로터 사이에 위치된 챔버 벽을 더 포함하며, 챔버 벽은 금속 스트립을 수용하기 위한 챔버를 한정하며, 챔버는 가스 공급원에 결합 가능한, 열처리 라인.
  6. 제4항에 있어서,
    균열 구역이 추가적인 복수의 자기 로터의 회전에 의해 금속 스트립 내에 유도된 온도 증가를 상쇄시키기 위한 하나 이상의 냉각 장치를 더 포함하는, 열처리 라인.
  7. 제1항에 있어서,
    코일로부터 가열 구역에 금속 스트립을 제공하기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 언코일러;
    금속 스트립의 평탄도를 제어하기 위해 담금질 구역의 하류에 위치된 레벨링 롤러; 및
    금속 스트립을 가열하기 위해 레벨링 롤러의 하류에 위치된 재가열 구역을 더 포함하며,
    재가열 구역이 하나 이상의 추가적인 자기 로터를 포함하는, 열처리 라인.
  8. 제1항에 있어서,
    금속 스트립 내의 장력을 조정하기 위한 장력 조정 구역을 더 포함하며, 장력 조정 구역이 하류 방향에 수직하고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능한 하나 이상의 자기 로터를 포함하는, 열처리 라인.
  9. 제1항에 있어서,
    스타터 코일로부터 가열 구역에 금속 스트립을 제공하기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 언코일러 및 열처리 이후에 금속 스트립을 수용하고 엔딩 코일 상으로 금속 스트립을 감기 위하여 담금질 구역의 하류에 위치된 리코일러를 더 포함하며, 여기서 언코일러와 리코일러 사이에 패스라인이 한정되며, 이를 따라 금속 스트립이 어큐뮬레이터를 통과하지 않고 가열 구역, 균열 구역 및 담금질 구역을 통과하는, 열처리 라인.
  10. 제1항에 있어서,
    금속 스트립의 이동 중에 후속 금속 스트립을 금속 스트립에 용접시키기 위해 가열 구역의 상류에 위치된 이동 용접기를 더 포함하는, 열처리 라인.
  11. 연속 열처리 방법으로서,
    하류 방향으로 복수의 자기 로터에 인접하여 금속 스트립을 통과시키는 것;
    복수의 자기 로터를 회전시키는 것으로서, 복수의 자기 로터의 자기 로터를 회전시키는 것은 하류 방향에 수직이고 금속 스트립의 측방향 폭과 평행한 회전축을 중심으로 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하고, 복수의 자기 로터를 회전시키는 것은 금속 스트립 내에 와전류를 유도하여 금속 스트립을 피크 금속 온도로 가열하는, 복수의 자기 로터를 회전시키는 것;
    일정 기간 동안 금속 스트립의 피크 금속 온도를 유지하는 것을 포함하는, 균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것; 및
    피크 금속 온도로부터 금속 스트립을 담금질시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    복수의 자기 로터가 복수의 자기 로터 쌍을 포함하며, 복수의 자기 로터 쌍 각각은 갭에 의해 분리된 바닥 자기 로터 및 상부 자기 로터를 포함하며, 복수의 자기 로터에 인접하여 금속 스트립을 통과시키는 것은 복수의 자기 로터 쌍의 갭을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    복수의 자기 로터의 자기 로터를 회전시키는 것이 회전축을 중심으로 복수의 영구 자석을 회전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것이 금속 스트립을 부상시키는 것을 포함하며, 금속 스트립을 부상시키는 것은 금속 스트립에 인접한 추가적인 복수의 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    균열 구역을 통해 금속 스트립을 통과시키는 것이:
    금속 스트립과 추가적인 복수의 자기 로터 사이에 위치된 챔버 벽에 의해 한정된 챔버를 통해 금속 스트립을 통과시키는 것; 및
    가스 공급원으로부터 챔버로 가스를 공급하는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    피크 금속 온도를 유지하는 것이 금속 스트립에 냉각 유체를 가하여 추가적인 복수의 자기 로터의 회전에 의해 금속 스트립 내에 유도된 온도 증가를 상쇄시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    스타터 코일로부터 금속 스트립을 푸는 것;
    금속 스트립을 담금질한 후에 금속 스트립을 레벨링하는 것; 및
    금속 스트립을 레벨링한 이후에 금속 스트립을 재가열하는 것을 더 포함하고,
    여기서 금속 스트립을 재가열하는 것은 금속 스트립에 인접한 하나 이상의 추가적인 자기 로터를 회전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    금속 스트립을 스레딩하는 것을 더 포함하며, 금속 스트립을 스레딩하는 것은:
    자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것으로서, 자기 로터가 복수의 자기 로터 및 자기 로터의 추가 세트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 자기 로터를 하류 방향으로 회전시키는 것;
    금속 스트립의 단부가 자기 로터를 지나치게 하는 것; 및
    상류 방향으로 자기 로터를 회전시키기 위해 자기 로터의 회전 방향을 역전시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    금속 스트립을 복수의 자기 로터에 인접하게 통과시키기 전에 스타터 코일로부터 금속 스트립을 푸는 것;
    금속 스트립을 담금질한 후에 금속 스트립을 엔딩 코일로 다시 감는 것으로서, 엔딩 코일 내의 금속 스트립이 열처리된, 금속 스트립을 엔딩 코일로 다시 감는 것; 및
    금속 스트립을 푸는 것과 금속 스트립을 다시 감는 것 사이에 금속 스트립을 어큐뮬레이터를 통과시키지 않는 것을 더 포함하는, 연속 열처리 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    금속 스트립을 후속 금속 스트립에 결합시키는 것을 더 포함하고, 금속 스트립을 결합시키는 것은:
    금속 스트립의 이동 중에 연결부에서 금속 스트립과 후속 금속 스트립을 인접시키는 것;
    금속 스트립의 이동 중에 연결부 위로 이동 결합 장치를 통과시키는 것; 및
    금속 스트립의 이동 중에 연결부를 결합시키는 것을 포함하는, 연속 열처리 방법.
  21. 제11항에 있어서,
    금속 스트립을 코팅 또는 윤활시키는 것 중 적어도 하나와 이후 코팅 또는 윤활된 금속 스트립을 재가열시키는 것을 더 포함하는, 연속 열처리 방법.
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