KR20200087817A - 노 챔버 내에 배치된 반응 챔버 내에서 스트립 강의 사전 산화 방법 - Google Patents

노 챔버 내에 배치된 반응 챔버 내에서 스트립 강의 사전 산화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고강도 스트립 강의 사전 산화 방법에 있어서, 노 챔버 내에 배치된 반응 챔버 내에서 고강도 스트립 강의 사전 산화를 위한 향상된 방법에 관한 것이다. 반응 챔버는 스트립 유입구 및 스트립 유출구에서 노 챔버와 반응 챔버 간의 가스 교환을 방지하도록 밀폐되며, 그리고 반응 챔버 내에서 산화 대기를 형성하는 가스가 유입되고 이와 동시에 가스는 반응 챔버 안쪽에서 지속적으로 순환된다.

Description

노 챔버 내에 배치된 반응 챔버 내에서 스트립 강의 사전 산화 방법
본 발명은, 결과적으로 곧바로 이어지는 용융 침지 코팅을 위해 적합한, 코팅될 스트립 강의 표면 특성들을 설정하기 위해, 노 챔버(furnace chamber) 내에 배치된 반응 챔버(reaction chamber) 내에서 산화 민감성 스트립 강의 사전 산화를 위한 향상된 방법에 관한 것이다.
통상적인 고강도 스트립 강들은 합금 원소들로서 망간, 규소 및/또는 알루미늄을 함유한다. 용융 침지 코팅 전에 가능한 재결정화 어닐링 동안, 상기 합금 원소들은 스트립 표면 쪽으로 확산된다. 이런 합금 원소들은 매우 산소 친화성이기 때문에, 상기 합금 원소들은, 스트립 표면 상에, 또는 스트립 내 얕은 깊이에 위치되는 점에 한해, 거의 불가피하게 산화된다. 그러나 이 경우, 기본 재료인 철은 산화되지 않는다. 이런 현상은 선택적 산화로서도 지칭된다. 그러나 표면 상에서 선택적 산화를 통해 형성되는 망간, 규소 및/또는 알루미늄 산화물은 용융된 코팅 금속(예: 아연)을 이용한 스트립 표면의 습윤성을 저하시키며, 그 결과로 베어 스폿(bare spot), 내지 스트립 표면과 코팅층의 불충분한 점착이 야기된다. 고강도 강 상에서 코팅 문제의 경우 합금 조성이 결정적으로 중요하며, 특히 표면 상에서 비환원성 산화물을 형성하는 경향이 결정적으로 중요하다.
이는 예컨대 하기 강 품질들에 관계된다.
Figure pct00001
스트립 표면 상에서 코팅층의 점착을 향상시키기 위해, DE 102 004 059 566에는, 스트립이 사전 산화되는 방법이 기술되어 있다. 상기 독일 공보에 기술되는 방법은 하기와 같이 요약될 수 있다.
1. 650℃ 내지 750℃까지의 온도에서 2 내지 3% 수소 비율을 포함하는 환원 대기(reducing atmosphere) 하에서 스트립의 가열;
2. 0.01 내지 1% 산소 비율을 포함하는 대기를 갖는 반응 챔버 내에서 가능한 한 순철(pure iron)로 구성되는 스트립 표면의 산화. 이 경우, 사전에 형성된 합금 산화물을 덮는 철 산화물층이 형성된다. 처리 기간은 1 내지 10초이어야 하고 형성된 산화물층의 두께는 300㎚이어야 한다;
3. 최대 900℃까지의 온도에서 2 내지 8% 수소 비율을 포함하는 환원 대기 하에서 스트립 강의 어닐링. 이 경우, 철 산화물층은 다시 순철로 환원되며, 그 다음 상기 순철 상에는 코팅 금속이 충분하고 확실하게 점착된다.
이 경우, 내부에 강한 산화 대기(oxidizing atmosphere)를 포함하는 반응 챔버는 수소를 함유한 환원 대기를 포함하는 연속로의 노 챔버 내에 위치된다. 반응 챔버의 스트립 유입구 및 스트립 유출구는 최대한 가스 교환이 방지되도록 밀폐되어야 한다. 노에서부터 반응 챔버 내로의 가스 오버플로(gas overflow)는, 스며드는 수소가 산화를 위해 요구되는 산소를 적어도 부분적으로 소모하여, 스트립 표면 상에서 달성하고자 하는 산화물층의 특정을 저하시키게 한다. 이런 문제는, 반응 챔버 내의 산소 함량이 적어질수록 심해진다. 그 반대로, 반응 챔버에서부터 노 내로의 가스 오버플로(gas overflow)는, 노 내에 보다 더 높은 수분 함량(이슬점)을 야기하며, 그리고 그렇게 하여 산화 전위(oxidation potential)도 증가시킨다. 이는 특히 산소 친화성 합금 원소들이 비율이 보다 더 높은 최고 강도 강들에 대해 불리하다.
실험 결과, 의도되는 산화물층의 설정을 위해 스트립 온도가 공정 제어를 위해 결정적인 매개변수이었다. 상기 스트립 온도는 바람직하게는 650과 750℃ 사이이다. 이 경우, 산소 함량 > 1% 및 처리 시간 > 1s인 점에 한해, 형성된 산화물층의 두께에 미치는 그들의 영향은 무시할 정도로 적다. 산소 함량이 2 내지 5%의 범위인 경우, 민감하지 않은 공정이 출발점이 될 수 있다.
그러므로 본 발명의 과제는, 용융 침지 코팅 전 재결정화 어닐링 동안 노 챔버 안쪽의 반응 챔버 내에서 고강도 스트립 강의 사전 산화를 위한 향상된 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 교시에 따라서, 상기 과제는, 청구항 제1항에 명시된 특징들을 통해 해결되며, 특히 반응 챔버가 스트립 유입구 및 스트립 유출구에서 노 챔버와 반응 챔버 간의 가스 교환을 방지하도록 밀폐되고, 반응 챔버 내에 산화 대기를 형성하는 가스가 유입되며, 반응 챔버 안쪽에서 가스는 폐쇄된 회로 내에서 지속적으로 순환되되, 가스의 조성이 폐루프 모드로 제어되면서 누출 및 소모를 통한 손실들이 보상되는 것을 통해 해결된다.
이런 방식으로, 스트립 표면 상에 매우 균일하게 형성되는 산화물층을 생성할 수 있으며, 그럼으로써 뒤이은 용융 침지 코팅에서 베어 스폿은 방지되게 되고, 그렇게 최종 제품의 품질은 향상되고 불량은 감소되게 된다.
반응 챔버는 기본적으로 노 챔버를 향해, 그리고 특히 스트립 유입구 및 스트립 유출구에서 가스 교환을 방지하도록 밀폐된다.
대기는 지속적으로 순환된다. 가스는 반응 챔버에서부터 배기되고 냉각되어 팬(fan)으로 공급되고 신선 공기로 농후화되며, 그리고 다시 챔버 내로 이송된다. 그에 따라, 대기의 우수한 균질성이 달성된다.
또 다른 의도되는 효과는, 노즐 시스템들(적어도 하나의 노즐 시스템)을 통해 조절되는 방식으로 균일하게 가스가 캐리어 가스로서의 질소에 의해 높은 운동 에너지 밀도로 스트립 표면으로 공급된다는 점에 있다. 이는, 층류 경계층 효과들을 방지하기 위해 필요하다.
스며드는 수소에 대한 충분한 버퍼(buffer)를 달성하기 위해, 반응 챔버 내에서 대기의 산소 함량은 최소 1.5 내지 최대 5 부피퍼센트이다.
부피 변화의 보상을 위해, 반응 챔버는 배출구를 보유한다. 바람직하게 상기 배출구는, 반응 챔버의 내압이 주변 노 대기의 압력과 일치하고 그렇게 불가피한 기밀 결함을 통한 가스 교환이 최소가 되도록 폐루프 모드로 제어된다.
상기 조치를 통해, 용이하게 통제될 수 있는 산화 공정이 달성되며, 그리고 반응 챔버를 에워싸는 노 대기의 저하는 방지된다.
산화 민감성 강은 Mn > 0.5%, Al > 0.2%, Si > 0.1%, Cr > 0.3%와 같은 합금 성분들 중에서 선택된 적어도 하나의 성분을 함유할 수 있다.

Claims (7)

  1. 노 챔버 내에 배치된 반응 챔버 내에서 산화 민감성 스트립 강의 사전 산화를 위한 방법에 있어서, 상기 반응 챔버는 스트립 유입구 및 스트립 유출구에서 상기 노 챔버와 상기 반응 챔버 간의 가스 교환을 방지하도록 밀폐되고, 상기 반응 챔버 내에서 산화 대기를 형성하는 가스가 유입되며, 상기 반응 챔버 안쪽에서 가스는 폐쇄된 회로 내에서 지속적으로 순환되되, 가스의 조성이 폐루프 모드로 제어되면서 누출 및 소모를 통한 손실들이 보상되는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 산화 가스는, 대기의 우수한 균질성을 달성하기 위해, 상기 반응 챔버에서부터 배기되고 냉각되어 팬으로 공급되고 신선 공기로 농후화되며, 그리고 다시 상기 반응 챔버 내로 이송되는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
  3. 제2항에 있어서, 스트립 표면 상에서 층류 경계층 효과들을 방지하기 위해,
    상기 반응 챔버에 할당된 적어도 하나의 노즐 시스템을 통해 조절되는 방식으로 균일하게 가스가 캐리어 가스로서의 질소에 의해 높은 운동 에너지 밀도로 스트립 강의 표면으로 공급되는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
  4. 제3항에 있어서, 결과적으로 상기 노 챔버에서부터 상기 반응 챔버 내로 스며드는 수소에 대한 충분히 큰 버퍼를 달성하기 위해, 상기 반응 챔버 내에서 대기의 산소 함량은 최소 1.5 내지 최대 5 부피 퍼센트에서 유지되는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 반응 챔버에는 부피 변화의 보상을 위해 배출구가 할당되는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 배출구는, 바람직하게는 상기 반응 챔버의 내압이 주변 노 대기의 압력과 일치하고 그렇게 불가피한 기밀 결함을 통한 가스 교환이 최소로 유지되도록 폐루프 모드로 제어되는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 산화 민감성 강은 Mn > 0.5%, Al > 0.2%, Si > 0.1%, Cr > 0.3%와 같은 합금 성분들 중에서 선택된 적어도 하나의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 스트립 강의 사전 산화 방법.
KR1020207017134A 2017-11-17 2018-11-06 노 챔버 내에 배치된 반응 챔버 내에서 스트립 강의 사전 산화 방법 KR102445685B1 (ko)

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