KR20210152548A

KR20210152548A - 금속 제품의 열처리 방법

Info

Publication number: KR20210152548A
Application number: KR1020217037323A
Authority: KR
Inventors: 울리히 좀머스; 토마스 다우베; 알렉산드레 뢰스트; 홀거 베렌스
Original assignee: 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-12-15
Also published as: WO2020224983A1; DE102019209163A1; EP3966356A1; EP3966356C0; EP3966356B1; CN113795601A; KR102608524B1; CN113795601B; US20220195558A1

Abstract

본 발명은 금속 제품(P), 특히 스트립 또는 시트를 열처리하기 위한 방법에 관한 것이며, 제품(P)은 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)를 통해 개루프 및/또는 폐루프 모드로 제어되는 노 장치(110)를 통과하여 기결정된 속도로 이송 방향(F)으로 안내되며, 제품(P)은 제1 위치(I)까지 가열되고 그에 뒤이어 제2 위치(II)까지 또는 제3 위치(III)까지 냉각된다. 본 발명에 따른 방법은, 제2 위치(II)에 대해, 또는 제3 위치(III)에 대해 제품(P)의 오스테나이트 분율이 예측되고 그런 다음 상기 오스테나이트 분율이 의도되는 설정 범위 이내인지 그 여부가 점검되되, 설정 범위로부터 편차가 확인되는 경우 그 다음 예컨대 노 장치(110)의 구역 온도는, 결과적으로 제2 위치(II)에 대해, 또는 제3 위치(III)에 대해 예측되는 제품(P)의 오스테나이트 분율이 오스테나이트 분율의 설정값에 대한 의도되는 품질 범위 이내가 되는 방식으로, 매칭되고 바람직하게는 폐루프 모드로 제어된다.

Description

금속 제품의 열처리 방법

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따라 금속 제품을 열처리하기 위한 방법에 관한 것이다.

특히 스트립들 또는 시트(sheet)들의 형태인 금속 제품들을 제조하는 경우, 일반적으로 제품의 열처리에 특별한 중요성이 부여되는데, 그 이유는 그렇게 하여 제품의 기계적 특성들이 영향을 받거나 조정되기 때문이다. 금속 제품의 제조의 종료 시 존재하는 금속 제품의 기계적 특성들은 금속 제품으로 제조되는 최종 제품의 품질에 대한 주요 기준들에 속한다. 이런 기계적 특성들은 실질적으로 스트립의 재료의 미세조직(microstructure)을 통해 결정된다.

금속 제품의 제조를 위한 생산 공정의 경우, 제품의 미세조직; 및 결과적으로 생성되는 제품의 기계적 특성들;에 대한 정확한 정보들은 생산 공정에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대 이런 목적을 위해 EP 2 742 158 B1호로부터는, 해당 유형으로 제조 공정을 매칭시키도록 재료의 미세조직 내지 기계적 특성들과 상관관계가 있는 하나 또는 복수의 매개변수를 계산하기 위해, 예컨대 온도 및 화학적 조성뿐만 아니라 압연력과 같은 가용하면서 측정 가능한 매개변수들이 기초가 되는 것인 컴퓨터 모델 내지 모델 기반 폐루프 제어를 사용하는 점이 공지되었다. EP 2 742 158 B1호의 기술의 경우, 기계적 특성들은 풀림 공정(annealing process) 이후 측정될 수 있다. 그러나 이와 관련한 단점은, 상기 측정의 결과들이 측정된 제품(예: 코일)의 풀림을 위해 고려되지 않는다는 점에 있는데, 그 이유는 제품의 기계적 특성들이 더이상 변화될 수 없기 때문이다.

예컨대 DE 10 2016 222 644 A1호로부터 공지된 또 다른 종래 기술에 따라서, 금속 제품을 압연하고, 그리고/또는 열처리하기 위한 방법과 관련하여, 재료의 미세조직을 통해 결정되는 스트립의 특성들을 검출하기 위해, 온라인 측정이 수행될 수 있다. 이런 방식으로, 제조 공정은 개루프 제어 장치를 통해 영향을 받는다. 상기 방법의 경우, 예컨대 제품의 저속 냉각(slow cooling)은 제품의 기계적 특성들의 X선 측정에 의해 폐루프 모드로 제어된다. 이와 관련한 단점은, 제품의 열처리 또는 제품의 냉각을 위해 사용되는 로(furnace)의 열 관성이 오직 공정 매개변수의 변화에 대한 제한되는 반응만을 가능하게 한다는 점에 있다.

금속 제품의 기계적 특성들에 대한 다양한 영향들은 도 9의 다이어그램에 도시되어 있다.

금속 제품의 기계적 특성들에 대해 도 9에 도시된 관계들과 관련하여, 종래 기술에 따르면 하기와 같은 단점들이 존재한다.

a) 금속 제품의 제조를 위한 예비 공정에서, 공정 매개변수들과 관련한 변동들 내지 변화들이 발생할 수 있다. 코일 안쪽에서의 변화들은 대개 연속적인 것이며, 그리고 로(furnace)의 폐루프 제어(가열 구간 또는 냉각, 특히 저속 냉각) 및 재료의 미세조직의 측정에 의해 보상될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 화학 분석이 동일하고 강 품질도 동일하고 두께 및 폭도 동일한 조건에서 코일마다의 변화들은 로의 데드 타임(dead time)으로 인해 불충분하게만 보상될 수 있는데, 그 이유는 예비 공정에서 공정 매개변수들과 관련하여 언급한 변동들이 발생하기 때문이다.

b) 스트립 두께 및 폭, 강 품질, 풀림 온도 및 라인 속도의 변화들이 발생할 수 있다. 이들의 보상을 위해, 스트립 온도는 코일 전환 시 기설정된 한계들 이내에서 설정될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 종래 기술에 따라서 일반적으로 온도의 설정만이 고려된다.

c) 제품의 화학적 성질 내지 화학적 조성에서 변화들이 발생할 수 있다. 이런 점이 강종/합금 안쪽에서 발생하는 경우, 기설정된 한계들 이내에서 오스테나이트 분율(austenite fraction)을 설정하기 위해, 스트립 온도는 변화되어야만 한다. 코일에 걸쳐 합금 전환 시, 화학 분석은 변화되며, 그리고 그에 추가로 대개 신규 오스테나이트 분율이 설정되어야만 한다.

전술한 종래 기술에 따르면, 문제는, 특히 예컨대 코일 전환 시 발생할 수 있는 금속 제품의 재료 특성들의 급격한 변화들이 전혀 보상될 수 없거나, 또는 불충분하게만 보상될 수 있다는 점에 있다. 이는, (예컨대 다른 화학적 성질, 다른 또는 변화된 예비 공정 데이터, 라인 속도, 표면 특성들 등으로 인한) 코일마다의 오스테나이트 분율에 대한 실제값, 또는 코일 길이에 걸친 오스테나이트 분율에 대한 실제값(예: 예비 공정, 라인 속도, 표면 특성들, 노 내에서의 전이부(transition)들, 열간 압연기 내에서 전이 슬래브(transition slab)들로 구성된 코일에서 변화)이 오스테나이트 설정값의 변함없는 조건에서 변화될 때의 경우에 해당할 수 있다. 첫 번째의 경우(전형적으로 라인 속도의 변화 시) 갑작스런 변화들이 발생하며, 두 번째의 경우에는 스트립 길이에 걸쳐 변화들이 발생한다. 두 경우 모두에서, 예컨대 DE 10 2016 222 644 A1호에 따른 방법을 위해 공지된 종래 폐루프 제어는, 로의 가열 또는 냉각 영역의 열 관성에 상응하게 반응하지만, 그러나 제품의 오스테나이트 분율에 대한 신규 설정값이 달성하기 전에, 불리한 지연 후에 비로소 그에 반응한다.

도 10에는, 제품이 예컨대 DE 10 2016 222 644 A1호에 따른 방법에 의해 열처리로 처리될 때, 결과적으로 생성되는 인장 강도의 실례에서, 금속 제품의 기계적 특성들의 변화에 대한 상징적인 도면이 도시되어 있다. 상기 방법의 경우, (예컨대 스트립의 형태인) 제품의 온도에 대한 품질 범위(quality window)는 최대값 및 최소값을 기반으로 결정되되, 최대값과 최소값은 제품의 온도에 대해 측정되는 값들을 토대로 계산될 수 있다. 도 10에는, 제품 내지 스트립의 결과적으로 생성되는 인장 강도의 실례에서, 온도 품질 범위가 사용되면서 (예컨대 코일 전환 시) 기계적 특성들(예: 인장 강도, 항복 강도, 파괴 연신율 등)의 변화가 상대적으로 크다는 정도로 DE 2016 222 644 A1호에 따른 방법의 또 다른 단점이 설명되어 있다. 이는, 도 10의 도면에서, 상호 간에 평행하게 뻗어 있으면서 "결과적으로 생성된 인장 강도"라는 주석의 위쪽에 배열되는 수평선들 간의 상대적으로 큰 간격을 통해 표현된다.

그에 상응하게, 본 발명의 과제는, 금속 제품의 재료 특성들의 가능한 급격한 변화들도 고려하면서 금속 제품의 열처리를 최적화하는 것에 있다.

상술한 과제는, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법을 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에서 정의된다.

본 발명에 따른 방법은, 특히 스트립 또는 시트의 형태인 금속 제품의 열처리를 위해 이용된다. 상기 방법의 경우, 제품은 노 장치(furnace device)를 통과하여 기결정된 속도로 이송 방향으로 안내된다. 이와 관련하여, 노 장치는 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 개루프 및/또는 폐루프 모드로 제어된다. 열처리의 과정에서, 제품은 제1 위치까지 가열되고 그에 뒤이어 제2 위치까지, 또는 제3 위치까지 냉각되되, 제2 내지 제3 위치는 -제품의 이송 방향으로 볼 때- 각각 제1 위치의 하류에 배치된다. 본원 방법은 하기의 추가 단계들을 제공한다.

(i) 오스테나이트 분율과 관련하여 제2 또는 제3 위치에서의 제품에 대한 품질 범위를 결정하는 품질 범위 결정 단계이며, 품질 범위는 최소값 및 최대값을 통해 정의되는 것인, 품질 범위 결정 단계,

(ii) 특히 제2 위치 또는 제3 위치의 상류에 배치되는 위치에서의 제품의 온도에 따라서, 그리고/또는 제품의 속도에 따라서 열 전달 방정식의 해를 구하는 것을 통해 제2 또는 제3 위치에서의 제품에 대한 온도를 예측하는 온도 예측 단계,

(iii) 단계 (ii)에 따라서 예측되는 온도를 기반으로 야금학적 및/또는 데이터 기반 모델을 이용하여 제2 또는 제3 위치에서의 제품의 오스테나이트 분율을 예측하는 오스테나이트 분율 예측 단계, 및

(iv) 단계 (iii)에 따라서 제2 또는 제3 위치에 대해 예측되는 제품의 오스테나이트 분율이 단계 (i)의 품질 범위에서 벗어나는 경우: 결과적으로 제2 또는 제3 위치에 대해 예측되는 제품의 오스테나이트 분율이 품질 범위 이내에 도달하거나 그 이내가 되는 방식으로, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치를 이용하여 노 장치의 적어도 하나의 구역 온도; 및/또는 이송 방향으로 제품의 속도;를 매칭시키는 구역 온도 및/또는 속도 매칭 단계.

본 발명에 따르는 전술한 열처리는 제1 위치에서, 제2 위치에서, 그리고 제3 위치에서 일어날 수 있다. 이와 관련하여, 제2 위치는 -제품의 이송 방향으로 볼 때- 제1 위치와 제3 위치 사이에 있다. 예컨대 본 발명에 따른 방법의 경우, 제품은 제1 위치까지 가열되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 저속으로 냉각되며, 그리고 제2 위치와 제3 위치 사이에서는 고속으로 냉각된다.

본 발명에 따른 방법의 전술한 단계 (ii)와 관련하여 별도로 강조되는 사항은, 제2 또는 제3 위치에서의 제품에 대한 온도의 예측 단계가 언급한 위치들에 대한 열 전달 방정식의 해가 구해지는 점을 기반으로 수행될 수 있다는 점이다. 그 대안으로, 동일한 방식으로, 단계 (ii)에서, 제품에 대한 온도는 저장된 측정치들을 통해 예측될 수 있다. - 상기 저장된 측정치들의 사용은, 사전에, 또는 실제 열처리의 준비를 위해 생성된 데이터 내지 측정치들과 관련한 데이터 뱅크의 판독 출력(read out)에 상응한다.

본 발명은, 특히 제품의 재료 특성들의 갑작스런 변화들이 발생할 때 사용되는 노 장치의 시간 상수를 회피하기 위해, 그리고 그에 따라 제품의 예측되는 오스테나이트 분율을 고려하면서 제품을 위한 열처리의 상대적으로 더 빠른 매칭을 달성하기 위해, 파일럿 제어가, 열처리의 제1 위치에서의, 또는 제3 위치에서의 제품의 오스테나이트 분율의 야금학적 및/또는 데이터 기반 모델에 의해 예측되는 단계 (iii)를 기반으로 수행된다는 주요 지식을 기초로 한다.

이와 관련하여, 별도로 주지할 사항은, 본 발명에 따른 방법을 위해 사용되는 노 장치에 의해, 제품이 노 장치를 통과하여 안내될 때, 제품의 가열 및/또는 냉각이 가능하다는 점이다. 그에 상응하게, 노 장치에 의해, 선택적으로, 또는 상기 노 장치의 정해진 세그먼트들에 따라서 제품의 온도의 증가 또는 감소가 달성될 수 있되, 그 과정 중에 온도 기울기 역시도, 다시 말하면 가열/냉각의 속도 역시도 시간의 함수로서 설정될 수 있다. 이는, 노 장치에 의해 본 발명과 관련하여 제품의 저속 또는 고속 가열, 및/또는 제품의 저속 또는 고속 냉각이 가능하다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 방법의 단계 (iv)와 관련하여 별도로 강조되는 사항은, 노 장치의 구역 온도의 매칭 단계가 본 발명에 따라서, 그리고 본 발명의 의미에서 동일한 방식으로 금속 제품의 가열 및/또는 냉각을 의미할 수 있다는 점이다. 이는, 구역 온도가, 금속 제품의 온도가 감소되는 냉각 구역 역시도 의미할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 적어도 하나의 구역 온도의 매칭 단계는 금속 제품의 가열 또는 냉각을 목적으로 수행되며, 금속 제품의 냉각은 예컨대 액체(냉각액) 및/또는 유체의 이용을 통해 수행된다. 제품을 냉각하기 위해서는, (예컨대 주로) 질소와 수소로 구성되는 가스 혼합물이, 결과적으로 제품의 온도를 목표한 바대로 감소시키기 위해, 그곳에서부터 바람직하게는 가압되어 제품의 표면 내지 표면들의 방향으로 배출되는 곳인 장치가 사용될 수 있다. 상기 장치는 노 장치의 안쪽에 배치되거나 수용될 수 있다. 그에 보충하여, 그리고/또는 그 대안으로, 제품을 냉각시키기 위해, 예컨대 제품이 그를 통과하여 안내되는 곳인 침지욕의 형태로, 그리고/또는 제품의 표면(들) 상으로 바람직하게는 가압되어 배출되는 냉각액의 형태로 물이 이용될 수 있다.

오스테나이트 함량에서 상대적으로 더 큰 변화들이 예측되거나 요구되는 경우, 단계 (iv)를 실행할 때, 유용하게는, 노 장치의 구역 온도 외에도, 이송 방향으로 제품의 속도 내지 스트립 속도 역시도 매칭시킨다. 이와 관련하여, 자명한 사실로서, 상기 매칭의 경우, 제품을 위한 저속 냉각의 용량 역시도 고려된다.

본 발명에 따른 방법의 경우, 열처리의 제2 위치에서(예컨대 제품의 저속 냉각 이후) 또는 제3 위치에서(예컨대 제품의 고속 냉각 이후) 존재하는 제품의 예측되는 오스테나이트 분율은 단계 (iii)를 위한 목표 변수로서 이용된다. 이는, 단계 (iii)에 따른 야금학적 및/또는 데이터 기반 모델의 사용이 열처리의 제2 또는 제3 위치에서의 제품의 오스테나이트 분율의 예측을 가능하게 한다는 것을 의미한다.

이와 관련하여, 단계 (i)에 따른 오스테나이트 분율과 관련하여 제2 위치에서의, 또는 제3 위치에서의 제품에 대한 품질 범위의 결정에 특별한 중요성이 부여된다. 상기 품질 범위는, 각각, 예컨대 제품의 기계적 특성들에 대한 측정값들 및/또는 실험실 값들에서 도출되는 최소값 및 최대값을 통해 정의된다. 유용한 방식으로, 본 발명의 경우, 적어도 하나의 기계적 특성과 관련한 품질 범위에 대한 최소값 및 최대값은 계측학적으로 결정될 수 있다. 제품의 상기 기계적 특성은 인장 강도 및/또는 항복 강도 및/또는 연신율일 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 주요 기반은, 단계 (ii)에 대해 제공되는 것처럼 제2 위치에서의, 또는 제3 위치에서의 제품에 대한 온도가 열 전달 방정식의 해를 구하는 것을 통해 높은 정밀도로 가능하다는 점에 기인한다. 이를 위해, 종래 기술에 따라서는, 수학적 모델의 사용이 공지되어 있으며, 예컨대 A.L. Lhoest 및 K.-G. Butzbach의 논문 "수학적 모델은 상대적으로 더 높은 설비 생산성 및 보다 더 우수한 스트립 품질을 가능하게 한다."("강과 철" 129(2009) 11권, 79~89쪽에 발행됨)에 기재되어 있되, 이와 관련하여 상기 논문도 명확히 참조된다.

본 발명의 적용에 의해, 금속 제품의 열처리와 관련하여, 단계 (iv)에 따라 노 장치의 적어도 하나의 구역 온도 및/또는 이송 방향으로 제품의 속도가 단계 (iii)에 따라서 제2 위치에 대해, 또는 제3 위치에 대해 예측되는 제품의 오스테나이트 분율이 단계 (i)의 품질 범위에서 벗어나는지 그 여부에 따라서 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 매칭됨으로써, 온도 폐루프 제어에서 미세조직 폐루프 제어로의 패러다임 변화가 존재한다. 이로써, 특히 일측 코일에서 다음 코일로 전이 시, 또는 특히 동일한 코일 안쪽에서 유의적인 변화들이 있는 경우, 재료 불량을 적어도 감소시킬 수 있거나, 또는 심지어는 배제할 수 있다. 입력 매개변수들(예: 강 스트립의 화학적 성질 또는 열처리 공정에서 코일 전환 시 열간압연과 같은 예비 공정들에서의 특성들)의 갑작스런 변화들이 있는 경우, 결정적으로 본 발명에 따른 방법의 단계 (iii) 및 (iv)를 기반으로 하는 언급한 예비 보상을 통해, (예컨대 스트립 또는 시트의 형태인) 제품의 스크랩 길이(scrap length)의 비율은 적어도 감소될 수 있다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 단계 (ii) 및/또는 단계 (iii)에 대한 계산 유형은 실시간의 경우보다 더 빠르게 선택될 수 있다. 이를 기반으로, 본 발명에 따른 방법에 의해, 제품의 열처리를 위해, 요컨대 열처리의 제2 위치에서의, 또는 제3 위치에서의 제품의 예측되는 오스테나이트 분율과 관련하여 "예견 능력(look-ahead)을 지향할 수 있다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 단계 (iv)에 따른 매칭 단계는 폐루프 제어의 유형에 따라 수행된다. 이와 관련하여, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치는 루프 컨트롤러(loop controller)의 기능을 담당 수행하되, 노 장치의 구역 온도; 및/또는 제품이 이송 방향으로 노 장치를 통과하여 운반되거나 이동되는 제품의 속도;가 제어 변수(들)로서 이용된다.

본 발명의 경우, 제품의 오스테나이트 분율에 대한 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치를 이용한 폐루프 제어;와 오스테나이트 분율에 대한 설정값들의 관리 내지 고려;의 조합을 통해, 노 장치의 폐루프 제어가 예측 방식으로 운영되는 점이 달성된다. 이로써, 제품에 대해, 특히 2개의 코일 간의 전이 시, 최대한 우수한 기계적 특성들이 달성된다.

따라서, 본 발명에 따른 방법은 특히 제품에 대해 바람직하게는 열처리의 제2 위치에서, 또는 제3 위치에서 코일 전환이 임박해 있는 경우를 위해 적합하다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 제품에 대해, 단계 (i)의 품질 범위 이내에 있는 오스테나이트 설정값이 결정된다. 이를 위해, 유용하게는, 오스테나이트 함량에 대한 상기 설정값은 제품의 적어도 하나의 기계적 특성에 대해 계측학적으로 결정된 값을 기반으로 계산된다. 이미 다른 부분에서 설명한 것처럼, 제품의 상기 기계적 특성은 인장 강도 및/또는 항복 강도 및/또는 연신율일 수 있다. 하여튼, 본 발명에 따른 방법의 단계 (iv)의 실행을 위해, 전술한 설정값까지, 열처리의 제2 또는 제3 위치에서 예측되는 오스테나이트 분율에 대한 간격이 최대한 적으며, 그럼으로써 예컨대 2개의 코일 간의 전이 시, 노 장치의 작동 방식은 최적화되게 된다. 이상적인 방식으로, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치를 이용한, 노 장치의 적어도 하나의 구역 온도; 및/또는 이송 방향으로의 제품의 속도;의 언급한 폐루프 제어는, 열처리의 제2 내지 제3 위치에서의 제품의 예측되는 오스테나이트 분율이 단계 (i)의 품질 범위 이내에 있는 언급한 설정값과 일치하며, 하여튼 상기 설정값으로부터 적은 편차만을 갖는 방식으로 수행된다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 전술한 단계들 (i) ~ (iv)의 실행을 위해, 각각 열처리의 제2 위치에서 존재하는 제품의 오스테나이트 분율이 고려될 수 있다. 이는, 저속 냉각의 종료 시 제품의 예측되는 오스테나이트 분율이 고려된다는 것을 의미한다. 그에 상응하게, 이런 경우, 단계 (ii)에서, 저속 냉각의 종료 시 제품의 온도 역시도 예측되며, 그에 뒤이어 단계 (iii)에서는, 제품의 저속 냉각이 종료되거나 완료된 열처리의 위치에 대해, 선행되는 온도 예측을 기반으로, 관련된 오스테나이트 분율이 야금학적 및/또는 데이터 기반 모델에 의해 예측된다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 언급한 열처리는, 최소한 0.3%의 질량 퍼센트의 규소와 최소한 1%의 질량 퍼센트의 망간을 함유하는 강으로 구성된 제품을 위해 수행된다.

전술한 강 유형의 경우, 본 발명의 의미에서, 유용하게는, 규소의 질량 퍼센트는 최소한 0.3%, 0.31%, 0.32%, 0.33%, 0.34%, 0.35%, 0.36%, 0.37%, 0.38%, 0.39%, 0.4%, 0.41%, 0.42%, 0.43%, 0.44%, 0.45%, 0.46%, 0.47%, 0.48%, 0.49%, 0.5%, 0.51%, 0.52%, 0.53%, 0.54%, 0.55%, 0.56%, 0.57%, 0.58%, 0.59%, 0.6%, 0.61%, 0.62%, 0.63%, 0.64%, 0.65%, 0.66%, 0.67%, 0.68%, 0.69%, 0.7%, 0.71%, 0.72%, 0.73%, 0.74%, 0.75%, 0.76%, 0.77%, 0.78%, 0.79%, 0.8%, 0.81%, 0.82%, 0.83%, 0.84%, 0.85%, 0.86%, 0.87%, 0.88%, 0.89%, 0.9%, 0.91%, 0.92%, 0.93%, 0.94%, 0.95%, 0.96%, 0.97%, 0.98%, 0.99%, 1% 또는 최대 1.5%이다. 이는, 규소의 질량 퍼센트가 하한의 의미에서 전술한 값들을 취할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 언급한 강 유형의 경우, 망간의 질량 퍼센트는 최소한 1.01%, 1.02%, 1.03%, 1.04%, 1.05%, 1.06%, 1.07%, 1.08%, 1.09%, 1.1%, 1.11%, 1.12%, 1.13%, 1.14%, 1.15%, 1.16%, 1.17%, 1.18%, 1.19%, 1.2%, 1.21%, 1.22%, 1.23%, 1.24%, 1.25%, 1.26%, 1.27%, 1.28%, 1.29%, 1.3%, 1.31%, 1.32%, 1.33%, 1.34%, 1.35%, 1.36%, 1.37%, 1.38%, 1.39%, 1.4%, 1.41%, 1.42%, 1.43%, 1.44%, 1.45%, 1.46%, 1.47%, 1.48%, 1.49%, 1.5%, 1.51% 또는 최대 2%일 수 있다. 이는, 망간의 질량 퍼센트가 하한의 의미에서 전술한 값들을 취할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 언급한 강 유형의 경우, 규소와 망간의 질량 퍼센트들의 합은 최소한 1.3%이다. 유용한 방식으로, 규소와 망간의 질량 퍼센트들의 합은 최소한 1.31%, 1.32%, 1.33%, 1.34%, 1.35%, 1.36%, 1.37%, 1.38%, 1.39%, 1.40%, 1.41%, 1.42%, 1.43%, 1.44%, 1.45%, 1.46%, 1.47%, 1.48%, 1.49%, 1.50%, 1.51%, 1.52%, 1.53%, 1.54%, 1.55%, 1.56%, 1.57%, 1.58%, 1.59%, 1.6%, 1.61%, 1.62%, 1.63%, 1.64%, 1.65%, 1.66%, 1.67%, 1.68%, 1.69%, 1.7%, 1.71%, 1.72%, 1.73%, 1.74%, 1.75%, 1.76%, 1.77%, 1.78%, 1.79%, 1.8%, 1.81%, 1.82%, 1.83%, 1.84%, 1,85%, 1.86%, 1.87%, 1.88%, 1.89%, 1.9%, 1.91%, 1.92%, 1.93%, 1.94%, 1.95%, 1.96%, 1.97%, 1.98%, 1.99%, 2%, 2.01%, 또는 최대 2.5%일 수 있다. 이는, 규소와 망간의 질량 퍼센트들의 합이 하한의 의미에서 전술한 값들을 취할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 제품의 열처리를 위해, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 개루프 또는 폐루프 모드로 제어되는 적어도 하나의 유도기(inductor)가 제공될 수 있다. 상기 유도기는 노 장치의 안쪽에, 그리고/또는 -제품의 이송 방향으로 볼 때- 노 장치의 상류에 및/또는 하류에 배치될 수 있다. 유용한 방식으로, 상기 유도기는, 금속 제품 내지 스트립/시트 내로 높은 에너지 밀도의 입력을 가능하게 하는 횡단 유도기(transversal inductor)이다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 제2 및/또는 제3 위치에서의 제품에 대한 오스테나이트 분율은 계측학적으로 검출될 수 있다. 이와 관련하여, 바람직하게는, 제2 및/또는 제3 위치에서의 오스테나이트 분율의 측정은 비파괴 방식으로, 특히 X선 방사선의 이용을 통해 수행된다. 제2 및/또는 제3 위치에서의 제품에 대한 오스테나이트 분율의 상기 측정을 통해, 본 발명의 경우, 경우에 따라 해당 오스테나이트 분율에 따라서 단계 (iv)에 따른 폐루프 제어를 매칭시키거나 최적화하기 위해, 단계 (iii)에 따라 예측된 오스테나이트 분율을 입증할 수 있다.

하기에서는, 본 발명의 실시예들이 개략적으로 간소화된 도면을 근거로 상세하게 기재된다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 금속 제품을 열처리하기 위한 가공 라인을 간소화하여 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 가공 라인에서 사용되는 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치에 대한 블록선도이다.
도 3은 변경된 실시형태에 따른 도 2의 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치의 일부분을 도시한 도면이다.
도 4는 시간 내지 노 길이의 함수로서 본 발명에 따른 방법에 따르는 열처리 동안 온도에 대한 다이어그램이다.
도 5는 도 4의 다이어그램에, 열처리된 금속 제품의 미세조직과 관련한 해석만큼 보충된 다이어그램이다.
도 6은 시간 내지 노 길이의 함수로서, 변경된 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 방법에 따르는 열처리 동안 온도에 대한 다이어그램이다.
도 7은 누적된 코일 길이의 함수로서 오스테나이트 분율에 대한 다이어그램이며, 상기 오스테나이트 분율은 본 발명에 따른 방법에 의한 금속 제품의 열처리 동안 설정된다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 과정에서 제품의 오스테나이트 분율에서 출발하여 저속 냉각 이후 설정되는 결과적으로 생성되는 인장 강도를 상징적으로 도시한 도면이다.
도 9는 금속 제품의 제조 내지 열처리 동안 금속 제품의 기계적 특성들에 미치는 종래 기술에 따른 영향들을 도해로 나타낸 다이어그램이다.
도 10은 종래 방법의 과정에서 제품의 스트립 온도에서 출발하여 저속 냉각 이후 설정되는 결과적으로 생성되는 인장 강도를 상징적으로 도시한 도면이다.

하기에서는, 도 1 ~ 8을 참조하여, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100); 및 이 제어 장치에 의해 개루프 내지 폐루프 모드로 제어되는 노 장치(110);가 마련되어 있는 가공 라인(B)에서 금속 제품(P)에 대해 열처리를 수행하는데 이용되는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태가 설명된다. 도면에서 동일한 특징들에는 각각 동일한 도면부호들이 부여된다. 이와 관련하여 별도로 주지할 사항은, 도면이 단지 간소화되고 특히 축척에 맞지 않게 도시되어 있다는 점이다.

도 1에는, 가공 라인(B)이 상징적으로 간소화되어 도시되어 있되, 상기 가공 라인을 따라서 금속 제품(P)은 목표되는 열처리로 처리된다. 상기 열처리의 진행 중에, 제품(P)은 가열되고 그에 뒤이어 다시 냉각된다.

제품(P)은 가공 라인(B)에서 도 1 및 도 2에 각각 화살표("F")로 상징적으로 도시되어 있는 이송 방향으로 이동된다. 이와 관련하여, 제품(P)의 열처리는 가공 라인(B)을 따라서 다양한 위치들에서, 또는 다양한 위치들 사이에서 이루어진다. 상세하게는, 이를 위해, 제1 위치(I), 제2 위치(II) 및 제3 위치(III)가 제공되되, 상기 위치들은 도 1의 도면에서 간소화되어 각각 "X"를 통해 상징적으로 도시되어 있다. 도 1에서부터는, 제2 위치(II)가 -제품(P)의 이송 방향(F)으로 볼 때- 제1 위치(I)와 제3 위치(III) 사이에 위치하는 점을 알 수 있다.

가공 라인(B)에는 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100) 및 노 장치(110)가 마련되어 있다. 노 장치(110)는 도 1의 도면에서 간소화되어 파선들을 갖는 직사각형을 통해 상징적으로 도시되어 있다.

본 발명에 따른 방법 및 이를 위해 제공되는 제품의 열처리의 실행을 위해, 노 장치(100)는 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)에 의해 목표한 바대로 개루프 모드 및/또는 폐루프 모드로 제어되며, 이는 하기에서 재차 상세하게 설명된다.

제품(P)은 가공 라인(B)을 따르는 자체의 열처리의 과정에서 노 장치(110)를 통과하여 안내된다. 노 장치(110)에 의해, 제품(P)을 목표한 바대로 가열하고, 그리고/또는 냉각시킬 수 있다. 제품(P)의 냉각은, 본 발명에 따른 방법의 경우, 앞에서 이미 다른 부분에서 설명한 것처럼, 냉각 가스(예: 질소와 수소로 구성된 혼합물)의 사용을 통해, 그리고/또는 (예컨대 침지욕의 형태로, 또는 분사 노즐들을 통해 제품의 표면 상으로 냉각액을 배출시키는 것을 통해) 냉각액의 이용을 통해 실현될 수 있으며, 예컨대 노 장치의 안쪽에서, 또는 각각 제품의 이송 방향(F)으로 볼 때 노 장치의 상류에서, 그리고/또는 노 장치의 하류에서 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 경우 유도기(112)가 사용될 수 있다. 상기 유도기(112)는 노 장치(110)의 안쪽에 배치될 수 있으며, 이는 도 1의 도면에서 직사각형을 통해 상징적으로 간소화되어 도시되어 있다. 노 장치에 대한 파선의 직사각형(110) 안쪽에서 오른쪽 위쪽에 유도기(112)에 대한 직사각형 기호의 포지셔닝과 관련하여, 별도로 주지할 사항은, 상기 포지셔닝이 노 장치(110)의 안쪽에서 유도기(112)의 실제 공간적 배치와 상관관계가 없다는 점이다. 하여튼, 유도기(112)는, 노 장치(110)의 안쪽에서, 짧은 시간에 제품(P)의 가열을 위한 높은 에너지 밀도가 의도되는 위치에서 사용된다. 이런 목적을 위해, 유도기(112)는 바람직하게는 횡단 유도기로서 형성된다.

본 발명에 따른 방법의 실행을 위해, 제품(P)은 제1 위치(I)까지 가열될 수 있거나, 또는 제품의 온도가 증가될 수 있다. 그에 뒤이어, 제품(P)은 제1 위치(I)와 제2 위치(II) 사이에서 저속으로 냉각된다. 그런 후에, 제품(P)은 제2 위치(II)와 제3 위치(III) 사이에서 고속으로 냉각된다. 시간, 또는 노 장치(110)의 길이의 함수로서 제품(P)에 대한 상응하는 온도 프로파일은 각각 도 4, 도 5 및 도 6의 도면들에 도시되어 있고 하기에서 여전히 별도로 설명된다.

도 2에는, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)를 위한 블록선도가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 방법의 실행을 위해 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)의 부분인 개별 요소들과 이와 결부되는 시퀀스들 내지 상황들은 하기의 도면부호들을 부여받으며 범례의 의미에서 설명된다.

P: 도면부호 "28"로도 표시되는 금속 제품(예: 스트립 또는 시트);

1: 오스테나이트 분율 계산(본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태에 따른 저속 냉각의 실례의 경우, 그렇지 않으면 측정 장치(9)가 측정하는 변수에 대한 모델);

2: 스트립 온도 계산;

3: 오스테나이트 분율의 예측(본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태에 따른 저속 냉각의 실례의 경우, 그렇지 않으면 측정 장치(9)가 측정하는 변수에 대한 모델);

4: 스트립 온도의 기설정(pre-set);

5: 스트립 온도의 예측;

6: 노 장치(110)의 구역 온도(이는 냉각 구역 역시도 의미함)를 위한, 그리고/또는 이송 방향(F)으로 제품(P)의 속도(=스트립 속도)를 위한 루프 컨트롤러;

7: 오스테나이트 분율을 이용하는 루프 컨트롤러(본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태에 따른 저속 냉각의 실례의 경우, 그렇지 않으면 측정 장치(9)가 측정하는 변수에 대한 모델);

8: 저속 냉각 및 그 상류 영역들;

9: X선 측정 장치;

10: 고속 냉각 및 그 하류 영역들;

11: 오스테나이트 분율에 대한 품질 범위(본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태에 따른 저속 냉각의 실례의 경우, 그렇지 않으면 측정 장치(9)가 측정하는 변수의 경우);

12: 제품(P)의 화학적 조성;

13: 예비 공정 데이터;

14: 예측되는 오스테나이트 분율;

15: 노 장치(110)의 계획된 작동 방식에 대한 기설정;

16: 예측되는 스트립 온도;

17: 예측되는 스트립 온도;

18: 노 장치(110)의 계획된 작동 방식에 대한 기설정;

19: 노 구역 온도 및 스트립 온도;

20: 스트립 온도(저속 냉각 이외의 스트립 온도, 다시 말하면 예컨대 유지 온도, 가열 온도, 고속 냉각 온도의 실례의 경우);

21: 오스테나이트 분율을 위한 루프 컨트롤러가 영향을 미치는 정해진 스트립 온도에 대한 파일럿 제어 값(저속 냉각 이후 스트립 온도의 실례의 경우);

22: 파일럿 제어 값(21)에 가산되는, 루프 컨트롤러(7)의 컨트롤러 출력(저속 냉각 이후 스트립 온도의 실례의 경우);

23: 오스테나이트 분율에 대한 품질 범위(본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태에 따른 저속 냉각의 실례의 경우, 그렇지 않으면 측정 장치(9)가 측정하는 변수의 경우);

24: 노 구역 온도에 대한 기설정(저속 냉각 및 그 상류 영역들에 대한 실례의 경우);

25: 노 구역 온도 및 스트립 온도;

26: 오스테나이트 분율(X선 측정 장치(9)에 의해 측정됨); 및

27: 노 구역 온도에 대한 기설정(본 발명에 따른 방법의 제2 실시형태에 따른 고속 냉각 및 그 하류 영역들에 대한 실례의 경우).

하기에서는, 바람직하게는 2상 조직강(dual phase steel) 또는 복합상 강(complex phase steel)에 대해 실행되는, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태의 주 변형예가 상세하게 설명된다. 가공 라인(B) 안쪽에서 열처리를 통해 설정되는 제품(P)에 대한 온도 프로파일은 도 4 및 도 5의 다이어그램에 정성적으로 도시되어 있다.

이미 언급한 것처럼, 본 발명에 따른 방법의 경우, 제품(P)은 우선 제1 위치(I)까지 가열된다. 유용한 방식으로, 제품(P)의 상기 가열은 노 장치(110)에 의해, 또는 그 내에서 수행될 수 있으며, 상기 가열은 도 4의 다이어그램에서 온도 프로파일의 개시 시점에서 상승하는 부분에 상응한다. 이에 뒤이어, 제품은 제1 위치(I)와 제2 위치(II) 사이에서 저속으로 냉각되며, 그런 후에 제품은 제2 위치(II)와 제3 위치(III) 사이에서 고속으로 냉각된다.

도 4의 다이어그램에 대한 전술한 가열 내지 냉각 공정들의 설명을 위해, 온도 프로파일에 대한 다이어그램의 그래프에 인접하여, 도면부호 I, II 및 III으로 각각 제1, 제2 및 제3 위치가 표시되어 있다. 이와 관련하여, 특히 위치들 I-II와 II-III 사이의 온도 프로파일에 대한 각각 음의 기울기는, 제품이 그 사이에서 냉각된다는 것을 설명한다.

도 5의 다이어그램은 도 4의 다이어그램에 상응하되, 이제 도 5에서는, 언급한 열처리 동안 여러 위치에서의 제품(P)의 미세조직 내 오스테나이트, 페라이트 및 마르텐사이트의 분율들이 상응하는 원 기호를 통해 정량적으로 도시되어 있다.

제1 실시형태에 따른 방법은, 제품(P)을 위한 저속 냉각이 종료되는 위치(II)에 대해 제품(P)의 오스테나이트 분율이 예측되는 것을 특징으로 한다. 그런 다음, 상기 예측되는 오스테나이트 분율과 관련하여, 본 발명에 따른 방법에 의해, 상기 오스테나이트 분율이 의도되는 설정 범위 이내에 있는지, 또는 의도되는 설정값에 상응하는지 그 여부가 점검되되, 그런 다음 상기 설정 범위 또는 설정값으로서 편차가 확인되는 경우, 노 장치(110)의 적어도 하나의 구역 온도 및/또는 이송 방향(F)으로 제품의 속도는, 결과적으로 제2 위치(II)에 대해 예측되는 제품(P)의 오스테나이트 분율이 오스테나이트 분율의 설정값에 대해 의도되는 품질 범위 이내가 되는 방식으로, 매칭되고 바람직하게는 폐루프 모드로 제어된다.

이미 도 2의 블록선도 및 그에 대해 언급한 범례에서 자명하게 발생하는 시퀀스들에 보충하여, 제1 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 방법의 실행을 위해, 하기 제안들이 제공된다.

단계 (i)에서, 제2 위치(II)에서의 제품(P)에 대해 오스테나이트 분율과 관련한 품질 범위가 결정된다. 상기 품질 범위의 결정을 위해, 바람직하게는 실험실 기술 측면에서 검출되는 제품(P)의 측정값들을 기반으로 최대값과 최소값이 계산된다. 그런 다음, 최대값과 최소값 간의 간격은 제품의 오스테나이트 분율과 관련한 전술한 품질 범위를 정의하며, 상기 분율은 위치(II)에서(다시 말하면 저속 냉각의 종료 이후) 존재해야 한다. 유용한 방식으로 최대값과 최소값 사이에, 그리고 그에 따라 전술한 품질 범위 이내에 있는 설정값 역시도 결정되거나 계산된다.

저속 냉각 이후 오스테나이트 분율에 대해 전술한 품질 범위는 도 8의 도면(왼쪽 영역)에도 도시되어 있다. 이와 동일한 사항은, 설명되는 것처럼 최대값과 최소값 사이에 있는 설정값에 대해서도 적용된다.

위치(II)에서의 전술한 오스테나이트 분율의 계산 내지 결정을 위해, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)는 오스테나이트 분율 계산을 위한 도 2에 따른 블록(1)(예: 모델 내지 프로그램)을 구비하되, 상기 블록은 오스테나이트 분율의 예측을 위한 블록을 포함한다. 블록(3)의 방향으로 향하는 화살표(11)를 통해, 오스테나이트 분율의 예측을 위해 오스테나이트 분율에 대해 앞서 결정된 품질 범위가 고려되는 점이 상징적으로 도시되어 있다.

제1 실시형태에 따른 방법의 단계 (ii)에서는, -공지된 방식으로- 열처리 방정식의 해를 구함으로써, 제2 위치(II)에서의 제품(P)에 대한 온도가 예측된다. 앞서 이미 다른 부분에서 설명한 것처럼, 제품(P)에 대한 온도의 상기 예측은 저장된 측정치들을 통해서도 수행될 수 있다. 하여튼, 상기 온도 예측은, 예컨대 가공 라인(B) 내에서 제2 위치(II)의 상류에 배치되는 위치에서의 제품(P)의 온도에 따라서 수행된다. 이런 목적을 위해, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)는 스트립 온도 계산을 위한 블록(2)(예: 모델 내지 프로그램)을 구비한다. 이와 관련하여, 제품(P)에 대한 온도(도 2에서는 "스트립 온도"로서도 지칭됨)의 예측은 블록(5)을 통해 수행되되, 그런 다음 그렇게 하여 예측되는 스트립 온도는 한편으로, 도 2에서 화살표("16")를 통해 상징적으로 도시된 것처럼, 블록(3)으로 전송되며, 그리고 다른 한편으로는, 도 2에서 화살표("17")를 통해 상징적으로 도시된 것처럼, 도 2에서 도면부호 "4"(도 2에 대한 범례에 따라 "스트립 온도의 기설정")로 표시된 블록으로 전송된다.

블록(3)이 제2 위치(II)에서 예측되는 스트립 온도에 대한 데이터를 수신받은 이후, 상기 블록(3)에 의해 야금학적 및/또는 데이터 기반 모델이 적용되는 조건에서, 단계 (ii)에 따라 예측되는 온도를 기반으로, 이제 단계 (iii)에서 제2 위치(II)에서의 제품의 오스테나이트 분율이 예측된다. 이는, 도 4의 온도 프로파일에 대한 곡선의 경우, 저속 냉각의 종료 시 언급되는 도면부호 "3/단계 (iii)"를 통해서도 예시되어 있다. 그에 따라 예측되고, 도 2에서 화살표("14")를 통해 상징적으로 도시되는 오스테나이트 분율은 블록(3)에서부터, 도 2에 대한 범례에 따라서 "스트립 온도의 기설정"으로 표시되는 블록(4)으로 전송된다.

그에 이어서, 단계 (iv)에서, 제1 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 방법에 의해, 예측되는 오스테나이트 분율이 단계 (i)에 따른 품질 범위에서 벗어나는지 그 여부가 점검된다. 만일 벗어나는 경우라면, 노 장치(110)의 적어도 하나의 구역 온도 및/또는 이송 방향(F)으로 제품의 속도의 이미 언급한 매칭이 수행된다. 이는, 바람직하게는 폐루프 제어의 유형에 따라서 수행된다. 이는 하기에서 설명되는 것처럼 블록(4)에 의해 수행된다.

본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태의 경우, 단계 (iv)의 과정에서, 그 다음 계속해서, 블록(4)으로부터 도 2에서 도면부호 "21"로 표시된 파일럿 제어 값이 노 장치(110)의 구역 온도를 위한 루프 컨트롤러(6)로 송신된다.

도 2에서, 화살표("23")에 의해서는, 이와 관련하여 루프 컨트롤러(7)가 (위치 II에서 예측되는) 오스테나이트 분율을 위한 품질 범위에 대한 정보 내지 데이터를 수신받는 점이 상징적으로 도시되어 있다. 도면부호 "22"에 의해서는, 도 2에서, 언급한 파일럿 제어 값(21)에 가산되는 컨트롤러 출력이 표시된다.

하여튼, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태의 경우, 노 장치(110)의 목표되는 구역 온도; 및/또는 이송 방향(F)으로 제품의 속도;의 폐루프 제어가, 특히 결과적으로 위치 II에 대해 예측되는 제품(P)의 오스테나이트 분율이 단계 (i)의 전술한 품질 범위 이내로 다시 돌아가거나 그 이내에서 잔존하는 방식으로, 루프 컨트롤러(7)의 사용을 통해 수행된다. 이와 관련하여, 최적의 방식으로, 위치 II에 대해 예측되는 오스테나이트 분율은 최대값과 최소값 사이의 품질 범위 이내에 있는 대응하는 설정값(도 8 역시도 참조)에 상응하거나, 또는 예측되는 오스테나이트 분율은 상기 설정값까지 오직 작은 간격만을 나타낸다.

도 8에는, 제1 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 방법에 의해 열처리되었을 때 결과적으로 생성되는 인장 강도의 실례에서 제품(P)의 기계적 특성들의 변화에 대한 상징적인 도면이 도시되어 있다. 도 10과의 비교는, 본 발명에 의해, 종래 기술에 비해 예컨대 결과적으로 생성되는 인장 강도에 대한 영향들의 작용을 감소시킬 수 있다는 점을 설명해준다.

블록(3, 4 및 5)들과 관련하여, 강조되는 사항은, 이를 위해 계산 속도가 실시간의 경우보다 더 빠르게 선택되고 설정된다는 점이다. 이는, 필요한 부분만 약간 수정되어, 본 발명에 따른 방법의 단계들 (ii) 및 (iii)에도 적용된다.

블록(3, 4, 및 5)들 및 루프 컨트롤러(7)는, 유용한 방식으로, 제품(P)에 대해 노 장치(110)에 의해 수행되는 열처리를 위한 배경에서 영구적으로, 그리고 그에 따라 지속적으로 작동된다. 이로써, 본 발명의 경우, 특히 다가오는 코일 전환 시, 예컨대 노 장치(110)의 제어 및 스트립 속도가 각각 적시에 매칭됨으로써, 입력 매개변수들의 가능한 변화와 관련하여 바람직하게는 짧은 반응 시간을 달성할 수 있다. 위치 II에서의 예측되는 오스테나이트 분율에 따라서 본 발명에 따른 폐루프 제어에 의해 달성되는 상기 조기 반응은, 도 7의 다이어그램에서, 코일 A에서 코일 B로의 전환과 관련하여 누적되는 코일 길이의 함수로서 오스테나이트 분율의 파선 영역들을 통해 상징적으로 도시되어 있다.

도 3에는, 블록(4)과 관련하여, 도 2의 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)의 변경된 부분이 도시되어 있다. 이런 블록의 변경에 의해, 마찬가지로, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시형태가 실행되되, 오스테나이트 품질 범위에서부터 동적 온도 품질 범위가 추론된다. 도 3의 설명을 위해, 이에 대해 하기의 보충 범례가 제시된다.

29: 스트립 온도를 위한 품질 범위에 대한 기설정(제1 실시형태에 따른 저속 냉각에 대한 실례의 경우);

30: 스트립 온도의 기설정;

31: 스트립 온도에 대한 품질 범위(제1 실시형태에 따른 저속 냉각에 대한 실례의 경우).

본 발명에 따른 방법의 변경된 제1 실시형태는 실질적으로 앞에서 설명한 제1 실시형태의 주 변형예에 상응하지만, 이제 스트립 온도(4)의 기설정은 하기 방식으로 수행된다. 오스테나이트 분율을 위해 품질 범위들이 정의된다. 이들 품질 범위는 기계적 특성들에 대한 품질 범위들에서 도출된다. 그에 추가로 하기 단계들이 수행된다.

● 저속 냉각 스트립 온도에 대한 품질 범위들은 오스테나이트 품질 범위들; 및 오스테나이트 분율들에 대한 예측;을 토대로 결정된다(29).

● 풀림 온도에 대한 범위(window)는 표준 범위(normal window)이거나, 또는 오스테나이트 분율에 대한 요건 내지 저속 냉각의 용량을 통해 매칭될 수 있다(31).

● 상기 동적 품질 범위들은 그런 다음 스트립 온도(30)의 기설정 중에 사용된다.

본 발명에 따른 방법에 대한 제2 실시형태는, 시간 내지 노 길이의 함수로서 가능한 온도 프로파일과 관련하여 도 6의 다이어그램에 도시되어 있다. 상기 제2 실시형태는 바람직하게는 담금질 및 분할 강("Q&P 강": quenching and partitioning steel)을 위해 실행되며, 그리고 오스테나이트 분율의 예측을 위한 단계 (iii)가 고속 냉각의 종료 후에 비로소, 그리고 그에 따라 제3 위치에서 실행되는 것을 특징으로 한다. 이는, 도 6의 다이어그램에서 온도 프로파일의 곡선에 대해, 위치 III에 명칭 "3/단계 (iii)"의 포지셔닝을 통해 그에 상응하게 도시되어 있다. 또한, 자명한 사실로서, 상기 제2 실시형태에 따르는 방법의 나머지 단계들 (i), (ii) 및 (iv)에서도, 각각 오직 오스테나이트 분율 내지 이를 위해 필요한 예측되는 온도와 관련하여 제3 위치에만 맞춰진다.

이와 관련하여, 별도로 주지할 사항은, 제2 실시형태에 따른 방법에서 제품(P)에 대해 설정되는 온도 프로파일이 도 6의 프로파일과 다를 수 있다는 점이다. 예컨대 제2 실시형태의 경우 제1 위치(I)와 제2 위치(II) 사이의 저속 냉각은 변경된 형태로 수행될 수 있거나, 또는 전혀 일어나지 않을 수 있다. 전혀 일어나지 않는 경우는, 제1 위치(I)까지 제품(P)의 가열에 이어서 그 다음 곧바로 제3 위치(III)까지 고속 냉각이 수행되되, 제2 위치는 상기 경우에 존재하지 않거나 무의미하게 유지된다는 것을 의미한다.

그렇지 않으면, 제2 실시형태에 따른 방법의 시퀀스는 필요한 부분만 약간 수정되어 제1 실시형태의 주 변형예에 상응하며, 그럼으로써 반복 설명을 피하기 위해 상기 주 변형예가 참조되어야 한다.

본 발명은 특히 금속 제품이 특히 스트립 또는 시트의 형태로 열처리로 처리되되, 제품은 목표한 바대로 가열되고, 그리고/또는 냉각되는 아연 도금 라인, 풀림 라인 또는 유사한 설비들에서의 적용을 위해 적합하다. 이는, 전술한 가공 라인(B)이 아연 도금 라인 또는 풀림 라인일 수 있다는 점을 의미한다.

설명한 것처럼 제1 위치(I)까지 수행되는 제품(P)의 가열이 그에 상응하게 큰 온도 기울기로 단시간에 수행되어야 하는 경우, 본 발명의 경우, 이를 위해 유도기(112)(도 1 참조) 역시도 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 유도기(112)는 본 발명을 위해 고속 제어 변수로서 사용된다. 유도의 원리에 따라 가열하는 경우, 바람직하게는, 금속 제품(P) 내로 유입되는 에너지가 빠르게 변경될 수 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 방법의 실행과 관련하여, 주지할 사항은, 제2 위치(II)(제1 실시형태의 경우)에서의, 또는 제3 위치(III)(제2 실시형태의 경우)에서의 제품(P)에 대한 오스테나이트 분율이 계측학적으로, 바람직하게는 X선 방사선의 이용을 통해 비파괴 방식으로 검출된다는 점이다. 그 다음, 상기 측정의 결과는 루프 컨트롤러(7)로 송신되며, 그리고 제2 위치(II) 내지 제3 위치(III)에 대해 예측되는 값들을 입증하고 편차가 있는 경우에는 보상하기 위해 사용된다. 이는 도 2의 블록선도에서 블록("9")을 통해 표현되며, 이런 블록의 신호 출력은 화살표("26")에 의해 루프 컨트롤러(7)의 블록으로 지향된다.

Claims

금속 제품(P), 특히 스트립 또는 시트를 열처리하기 위한 방법으로서, 제품(P)은 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)를 통해 개루프 및/또는 폐루프 모드로 제어되는 노 장치(110)를 통과하여 기결정된 속도로 이송 방향(F)으로 안내되며, 제품(P)은 제1 위치(I)까지 가열되고 그에 뒤이어 제2 위치(II)까지 또는 제3 위치(III)까지 냉각되며, 제2 내지 제3 위치는 -제품(P)의 이송 방향(F)으로 볼 때- 각각 제1 위치(I)의 하류에 배치되는 것인, 상기 금속 제품의 열처리 방법에 있어서,
(i) 오스테나이트 분율과 관련하여 상기 제2 위치(II)에서의, 또는 상기 제3 위치(III)에서의 상기 제품(P)에 대한 품질 범위를 결정하는 품질 범위 결정 단계이며, 상기 품질 범위는 최소값 및 최대값을 통해 정의되는 것인, 상기 품질 범위 결정 단계;
(ii) 특히 상기 제2 위치(II) 또는 상기 제3 위치(III)의 상류에 배치되는 위치에서의 상기 제품(P)의 온도에 따라서, 그리고/또는 상기 제품(P)의 속도에 따라서 열 전달 방정식의 해를 구하는 것을 통해 상기 제2 위치(II)에서의, 또는 상기 제3 위치(III)에서의 상기 제품(P)에 대한 온도를 예측하는 온도 예측 단계;
(iii) 단계 (ii)에 따라서 예측되는 온도를 기반으로 야금학적 및/또는 데이터 기반 모델을 이용하여 상기 제2 위치(II)에서의, 또는 상기 제3 위치(III)에서의 상기 제품(P)의 오스테나이트 분율을 예측하는 오스테나이트 분율 예측 단계; 및
(iv) 단계 (iii)에 따라서 상기 제2 위치(II) 또는 제3 위치(III)에 대해 예측되는 상기 제품(P)의 오스테나이트 분율이 단계 (i)의 품질 범위에서 벗어나는 경우: 결과적으로 상기 제2 또는 제3 위치에 대해 예측되는 상기 제품(P)의 오스테나이트 분율이 품질 범위 이내에 도달하거나 그 이내가 되는 방식으로, 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)를 이용하여 상기 노 장치(110)의 적어도 하나의 구역 온도; 및/또는 이송 방향(F)으로 상기 제품(P)의 속도;를 매칭시키는 구역 온도 및/또는 속도 매칭 단계;를 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (ii)를 위한, 그리고/또는 상기 단계 (iii)를 위한 계산 속도는 실시간의 경우보다 더 빠르게 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (iv)에 따른 매칭 단계는 폐루프 제어의 유형에 따라 수행되며, 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)는 루프 컨트롤러의 기능을 담당 수행하며, 그리고 상기 노 장치(110)의 구역 온도; 및/또는 이송 방향(F)으로 상기 제품(P)의 속도;를 제어 변수(들)로서 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품(P)의 적어도 하나의 기계적 특성과 관련하여 단계 (i)에 따른 품질 범위에 대한 최소값과 최대값은 계측학적으로 결정되며, 바람직하게는 상기 제품(P)의 상기 기계적 특성은 인장 강도 및/또는 항복 강도 및/또는 연신율인 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품(P)에 대해, 단계 (i)의 품질 범위 이내에 있는 오스테나이트 설정값이 결정되며, 바람직하게는 상기 설정값은 계측학적으로 결정된 값을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제5항에 있어서, 단계 (iv)에 따른 매칭 단계는, 상기 제2 위치(II)에 대해, 또는 상기 제3 위치(III)에 대해 예측되는 상기 제품(P)의 오스테나이트 분율이 상기 오스테나이트 설정값과 일치하거나, 또는 상기 오스테나이트 설정값으로부터 단지 작은 편차만을 갖는 방식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 위치(II)는 -상기 제품(P)의 이송 방향(F)으로 볼 때- 상기 제1 위치(I)와 상기 제3 위치(III) 사이에 위치하며, 상기 제품(P)은 상기 제1 위치(I)와 상기 제2 위치(II) 사이에서 저속으로 냉각되고 상기 제2 위치(II)와 상기 제3 위치(III) 사이에서는 고속으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제7항에 있어서, 상기 제품(P)은 최소한 0.3%의 질량 퍼센트의 규소와 최소한 1%의 질량 퍼센트의 망간을 함유하는 강인 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제8항에 있어서, 상기 규소의 질량 퍼센트는 최소한 0.3%, 0.31%, 0.32%, 0.33%, 0.34%, 0.35%, 0.36%, 0.37%, 0.38%, 0.39%, 0.4%, 0.41%, 0.42%, 0.43%, 0.44%, 0.45%, 0.46%, 0.47%, 0.48%, 0.49%, 0.5%, 0.51%, 0.52%, 0.53%, 0.54%, 0.55%, 0.56%, 0.57%, 0.58%, 0.59%, 0.6%, 0.61%, 0.62%, 0.63%, 0.64%, 0.65%, 0.66%, 0.67%, 0.68%, 0.69%, 0.7%, 0.71%, 0.72%, 0.73%, 0.74%, 0.75%, 0.76%, 0.77%, 0.78%, 0.79%, 0.8%, 0.81%, 0.82%, 0.83%, 0.84%, 0.85%, 0.86%, 0.87%, 0.88%, 0.89%, 0.9%, 0.91%, 0.92%, 0.93%, 0.94%, 0.95%, 0.96%, 0.97%, 0.98%, 0.99%, 1% 또는 최대 1.5%인 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 망간의 질량 퍼센트는 최소한 1.01%, 1.02%, 1.03%, 1.04%, 1.05%, 1.06%, 1.07%, 1.08%, 1.09%, 1.1%, 1.11%, 1.12%, 1.13%, 1.14%, 1.15%, 1.16%, 1.17%, 1.18%, 1.19%, 1.2%, 1.21%, 1.22%, 1.23%, 1.24%, 1.25%, 1.26%, 1.27%, 1.28%, 1.29%, 1.3%, 1.31%, 1.32%, 1.33%, 1.34%, 1.35%, 1.36%, 1.37%, 1.38%, 1.39%, 1.4%, 1.41%, 1.42%, 1.43%, 1.44%, 1.45%, 1.46%, 1.47%, 1.48%, 1.49%, 1.5%, 1.51% 또는 최대 2%인 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 규소와 망간의 질량 퍼센트들의 합은 최소한 1.3%이며, 바람직하게는 상기 규소와 망간의 질량 퍼센트들의 합은 최소한 1.31%, 1.32%, 1.33%, 1.34%, 1.35%, 1.36%, 1.37%, 1.38%, 1.39%, 1.40%, 1.41%, 1.42%, 1.43%, 1.44%, 1.45%, 1.46%, 1.47%, 1.48%, 1.49%, 1.50%, 1.51%, 1.52%, 1.53%, 1.54%, 1.55%, 1.56%, 1.57%, 1.58%, 1.59%, 1.6%, 1.61%, 1.62%, 1.63%, 1.64%, 1.65%, 1.66%, 1.67%, 1.68%, 1.69%, 1.7%, 1.71%, 1.72%, 1.73%, 1.74%, 1.75%, 1.76%, 1.77%, 1.78%, 1.79%, 1.8%, 1.81%, 1.82%, 1.83%, 1.84%, 1,85%, 1.86%, 1.87%, 1.88%, 1.89%, 1.9%, 1.91%, 1.92%, 1.93%, 1.94%, 1.95%, 1.96%, 1.97%, 1.98%, 1.99%, 2%, 2.01%, 또는 최대 2.5%인 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계들 (i) ~ (iv)의 실행을 위해, 각각 상기 제2 위치(II)에서의 상기 제품(P)의 오스테나이트 분율이 고려되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iv)에 따른 매칭 단계는 상기 제1 위치(I)와 상기 제2 위치(II) 사이에서 수행되는 저속 냉각의 용량이 고려되면서 수행되는 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품(P)의 열처리를 위해, 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(100)에 의해 개루프 또는 폐루프 모드로 제어되는 적어도 하나의 유도기(112)가 제공되며, 상기 유도기(112)는 상기 노 장치(110)의 안쪽에, 그리고/또는 -상기 제품(P)의 이송 방향(F)으로 볼 때- 상기 노 장치(110)의 상류에 및/또는 하류에 배치되며, 바람직하게는 상기 유도기(112)는 횡단 유도기인 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 위치(II)에서의, 및/또는 상기 제3 위치(III)에서의 상기 제품(P)에 대한 오스테나이트 분율은 계측학적으로 검출되며, 바람직하게는, 상기 제2 위치(II)에서의, 및/또는 상기 제3 위치(III)에서의 오스테나이트 분율의 측정은 비파괴 방식으로, 특히 X선 방사선(9)의 이용을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품(P)에 대해, 특히 상기 제2 위치(II) 또는 제3 위치(III)에서 코일 전환이 임박해 있는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 열처리 방법.