KR850000579B1 - 냉간 압연강 스트립(strip)의 연속 어니일링 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

냉간 압연강 스트립(strip)의 연속 어니일링 방법

본 발명은 냉간 압연강 스트립을 연속적으로 어니일링하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 어니일링 조작을 단시간내에 완결할 수 있으며 또한 저렴한 비용으로 탁월한 가공성, 특히 조형성(qormability) 그리고 우수한 표면성질을 가진 냉간압연강 스트립올 얻을 수 있는 냉간압연강 스트립의 연속 어니일링 방법에 관한 것이다.

디이프 드로잉(deep drawing) 성질을 갖는 냉간압연된 강스트립이 이 냉간압연된 강스트립을 꽉 혹은 느슨하게 코일로 감은후 이것을 상자형태의 어니일링로에서 분회조작(分回操作) 방식으로 어니일링함으로서 제조될 수 있음이 알려져 있다.

이러한 방식은 전체 공정을 끝내는데 여러 날이 걸리기 때문에 극히 비효율적이다.

상기의 불리점을 피하기 위해서, 어니일링 공정을 연속적으로 행하기 위한 여러 시도가 이루어졌으며, 어떤 시도들은 실제로 철강산업계에서 사용되어 왔다.

연속 어니일링 방법은 종래의 회분 방식(batch type)의 어니일링방법과 비교할때 극히 높은 효율성을 보여준다. 그러나, 연속어니일링 작업이 몇분내에 끝나는 정도까지 연속어니일링 공정이 효율을 증가시키는 것이 강력히 요구된다.

연속 어니일링 작업을 가속화하기 위하여, 직접가열로(direct fired furnace)를 사용하여 강스트립을 급속히 가열하거나 냉각조작의 초기단계에서 가열된 강스트립을 물이나 가스로 급속하게 냉각시키는 방식이 시도되었다. 그러나, 상기 공정에서의 급속가열작업과 급속냉각작업은 모두 강스트립의 주위표면에 산화물층이 형성되게 한다. 따라서 어니일링된 강스트립으로부터 산화물층을 제거할 필요가 있게 된다.

가속화된 연속 어니일링 공정의 보기들은 다음과 같다.

(1) 일본 특허출원공개 제52-144331(1977)호는, 직접 가열로내에서 강스트립이 일정온도로 급속히 가열되고 다음에 물로 급속히 냉각되고 재가열되고 과시효(over-aging)되고 마지막으로 강스트립의 주위표면에 형성된 산화물층을 제거하기 위하여 산세작업(pickling operation)을 받는 어니일링방법을 발표하였다.

(2) 일본 특허출원공개 제53-17518(1978)호는, 강스트립이 직접 가열로내에서 일정온도까지 급속히 가열되어 그 온도에서 유지되고, 물로 급속히 냉각되고, 재가열되고, 과시효되는 한편, 그 주위표면상의 산화물층은 그 면을 환원시킴에 의하여 제거되는 방법을 밝히고 있다.

특히, 상기 방법(1)에서는, 가열과 냉각조작의 결과로 상당히 두꺼운 산화물층이 형성되며 이 큰두께의 산화물층을 완전히 제거하는데는 바람직하지 않게도 많은 시간이 걸린다.

추가해서, 시이트 표면이 산화물층 제거를 위한 산세작업 때문에 거칠어진다.

상기 방법 (2)에서는 강스트립으로부터의 산화물층 제거는 비교적 낮은 온도에서 재가열 과시효작업동안에 행해진다. 따라서, 산화물층을 효과적으로 제거하기 위해서는 특정수소농도와 노점(dew point)올 갖는 엄격히 제어되는 환원분위기를 사용하여 환원작업이 행해져야 한다. 또한 방법 (1)과 (2)에서 급속냉각후 강스트립올 과시효시키기 위하여는 강스트립올 그 과시효온도까지 재가열할 필요가 있다.

직접가열로를 포함하는 냉간압연강 스트립 공정계통에서 전해 세정이 생략될때는 냉간압연 강스트립 표면에 묻어서 직접가열로속으로 이송되는 강스트립위에 남아있게 되는 철분이 이 노에서 산화된다.

이와 같이 산화된 철분의 양이 많을 때에는 강이 직접 가열보온조정로(direct fired holding furnace) 속으로 통과할때 시이트표면으로부터 산화층이 부분적으로 박리된다. 박리된 산화물층은 그 소결현상으로 인하여 보온조정로(holding furnace)의 노상로울러(hearth roller)에 묻고 그 주위에 단단히 결합되어 노상로울러에 의해 운송된 고온 강스트립 위에 흔집(flaw)이 생기계 하는 원인이 된다.

주지하는 바와(같이, 직접가열로내 연소조건은 매개변수로서 연소공기비(叱)가 채택된다. 시이트 표면의 산화경향은 연소공기비에 좌우된다.

본 발명의 목적은 종래 방법에서 야기된 표면질의 문제점올 제거시킬 수 있는 냉간압연강 스트립의 연속 어니일링 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 방법에서 야기된 표면질의 문제점올 제거시킬 수 있고, 동시에 강스트립의 과시효를 위한 재가열단계를 생략할 수 있는 냉간압연강 스트립의 연속 어니일링방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 직접가열로 대신 복사가열로를 사용하여 필요한 어니일링 온도범위내까지 가열하고 유지하는 단계동안 두꺼운 산화물층이 형성되는 것을 방지하며, 기체와 액체의 혼합물로 이루어진 냉각매개물에 의해 어니일링된 강스트립을 냉각하며, 냉각단계에서 형성된 산화물막을 마지막 단계로 산세정방법에 의해 제거하는 것을 결합하는 개념을 내포한다.

본 발명의 목적에 일치하여, 냉간압연강스트립을 적어도 하나의 복사가열로내로 도입하여 여기서 이 강스트립을 이 강스트립의 재결정온도 내지 Ac₃점까지의 온도범위까지 가열하고 상기 온도범위내에 적어도 10초동안 유지시키는 단계와, 상기 강스트립을 기체와 액체로 이루어진 냉각매개물에 의해 냉각하는 단계와, 상기 강스트립을 산세정하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 목적에 일치하여, 냉간압연강스트립을 적어도 하나의 복사가열로내로 도입하여 여기서 이 강스트립을 이 강스트립의 재결정온도 내지 Ac₃점까지의 온도범위까지 가열하고 상기 온도범위내에 적어도 10초동안 유지시키는 단계와, 최저 600℃로부터 과시효 처리온도 근방의 온도까지의 일차 냉각온도 범위에 걸쳐 기체와 액체혼합물로서 이루어진 냉각매개물을 사용하여 강스트립을 냉각하는 단계와, 일차 냉각된 강스트립올, 과시효시키는 단계와, 상기 과시효시킨 강스트립올 이차 냉각시키는 단계와, 이차냉각된 강스트립올 산제정시키는 단계를 포함하는 방법이 마련된다.

본 발명의 과시효 단계가 없는 방법은, 질화탄소를 생성할 수 있고 소량의 Ti. Nb. V 또는 B를 함유하는 냉간압연비(非)시효 저탄소강스트립, 예컨대, 냉간압연된 극저(極底)탄소 알루미늄 킬드강스트립과 냉간압연된 비 또는 지연시효 극저탄소강스트립에 적용될 수 있다.

환언하면, 본 발명의 방법은, 드로잉성질과 디이프 드로잉성질을 갖는 보통형의 냉간압연 저탄소강스트립, 예컨대, 자동차의 차체와 같은 높은 인장강도를 갖는 냉간압연된 저탄소강스트립, 그리고 여러가지 표면처리과정, 예컨대 금속도금과 코팅과정에 적합한 다른형의 냉간압연 저탄소강스트립올 포함하는 각종 냉간압연 저탄소강 스트립에 적용될 수 있다. 비 또는 지연시효강은 과시효할 필요가 없기 때문에 산화물층올 제거하기 위해 강스트립올 냉각후 곧바로 산세정한다.

본 발명의 과시효단계가 있는 방법에서는 일차 냉각작업 다음에 과시효 작업이 따른다. 시효성질을 가지는 보통의 냉간압연 저탄소강스트립의 경우에는 과시효작업이 보통 이들에 적용된다.

이 경우에는 강스트립의 온도가 강스트립의 과시효온도 근방의 한수준에 이를때 냉각작업을 종결시켜야하며 이 냉각된 강스트립을 과시효시키고 그 다음 과시효된 강스트립을 원하는 온도까지 추가해서 냉각하면 될 것이다.

본 발명을 제조단계 순서로 상세히 설명한다.

강은 냉간압연단계까지 종래의 방식으로 처리된다. 본 발명의 방법을 적용하기에 앞서서 종래의 표면세정방법에 의해 그리이스나 압연기름을 제거하기 위해 냉간압연강스트립의 주위표면을 깨끗이 한다. 달리, 본 발명의 방법은 표면세정올 빼고 냉간압연강스트립에 적용될 수 있다.

본 발명의 방법에서는, 복사가열수단과 다른 적당한 가열수단과 같은 복사가열수단이, 강스트립의 재결정온도부터 Ac₃점까지의 범위내의 온도까지 강스트립올 가열하고 또한 이 강스트립올 재결정온도에서 Ac₃까지 온도범위내에 적어도 10초 기간동안 바람직하게는 10 내지 60초 기간동안 유지시키는데 이용된다.

복사가열로는 잘 알려 있지만, 본 발명은 종전기술에 비교하여, 강스트립올 필요어니일링 온도범위내까지 가열하고 유지시키기 위한 복사가열로와, 기체 액체 혼합물로 구성된 냉각매개물에 의한 강스트립의 냉각과, 냉각에 의해 형성된 산화물층의 산세제거와, 필요에 따라 재가열없는 과시효와를 결합하여 사용하는데 그 특징이 있다. 유지온도는 최종제품의 목적하는 성질과 강스트립의 조성과 다른 성질에 좌우된다. 유지온도는 반드시 일정한 것은 아니고 재결정과 결정입자의 성장올 위해 열사이클올 맞출 수 있도록 유지구역의 방향으로 바뀌어도 좋을 것이다.

본 발명의 방법에서는 가열속도는 직접가열속도보다는 낮으나 화염이 시이트표면에 직접 접촉함으로 인한 표면손상은 피할 수 있다. 그 결과 최종단계의 산세시간은 직접가열로에서 가열된 강스트립의 경우에 비하여 단축되며 또한 산세에서 있게 되는 표면질 문제도 완화된다.

강에 불활성인 비산화성 분위기 또는 환원성 분위기가 노의 분위기로 사용되고 가열과 유지구역에 유지 될때는, 이 구역에서 시이트표면의 산화는 방지된다. 결과로, 최종단계의 산세는, 이 냉각단계 또는 일차 냉각단게에서 생긴 얇은 산화물층을 단지 제거하기에 충분할 정도로 행해진다.

가열단계동안 산화물층이 형성되지 않는다는 사실은 노상로울러위에 산화물이 붙는 것을 유리하게도 방지해주게 한다. 환원성분위기는 체적으로 4% 또는 이상의 수소가스와 나머지는 질소가스로 이루어진 혼합물을 포함하는 것이 바람직하고 10℃ 또는 이하의 노점을 나타내는 것이 바람직하다.

복사가열로에서 유지되어 있었던 강스트립은 어니일링된 강스트립의 야금학적 특성의 견지에서 바람직한 10 내지 300℃/초의 냉각속도로 급속히 냉각된다.

본 발명의 과시효 단계없는 방법에서는, 강스트립은 유지온도로부터 직접 급속냉각되거나 유지온도로부더 최저 600℃의 알맞은 온도까지 서냉된 후 필요에 따라 급속냉각될 것이다.

본 발명의 과시효단계가 있는 방법에서는 과시효시간을 단축한다는 견지에서 급속냉각을 상기 유지온도와 600℃ 사이의 온도에서 시작해야 한다.

강스트립을 물 예컨대 비등수(boiled water)에 침지시켜 생각할 수 있다 해도, 앞으로 기체-액체 냉각 매개물로 지칭될 기체와 액체의 혼합물로 된 냉각매개물을 분무시키면 급속냉각을 실현할 수 있을뿐 아니라 냉각된 강스트립의 좋은 형상과 냉각속도 조절용 이성 같은 이점도 또한 얻게 된다. 여기서 사용된 "기체-액체 냉각매개물"이란 용어는, 예정압력의 고속기체류와 액체류가 각 노즐로부터 분출되어 액체(예컨대 물)가 안개모양으로 또는 거의 분무와 같은 형으로 기체에 혼합된 미세한 입자로 변화되도록 이 두 흐름이 서로 교차함으로서 서로 혼합되는 그러한 과정을 통하여 생성된 유체를 말한다.

액체는 물이면 좋고 기체는 질소가스와 같은 불활성 기체와 질소와 수소와 혼합물로부터 보통 선택한다. 바람직한 예로는, 기체-액체 냉각매개물은 질소가스와 물의 혼합물로 구성되어 있다.

기체-액체 냉각매개물의 한 장점은, 과시효온도 가까운 온도를 조절한뒤 재가열없이 과시효시킬 수 있도록 하는 식으로 10 내지 300℃/초의 범위에서 냉각속도를 조절할 수 있게 하는 것이다.

즉, 본 발명이 시효성질을 가진 냉간압연 저탄소강스트립에 적용될 때에는, 강스트립의 온도가 강스트립의 과시효온도 근방의 한 수준에 이를때에 일차 냉각조작이 유리하게 끝나고, 냉각된 강스트립이 과시효되며, 그 다음 원하는 온도까지 다시 냉각된다.

과시효 작업을 고용체 탄소로 과포화된 강매트릭스내에 탄소를 침전시킬 목적으로 행하여진다. 과시효작업은 300 내지 550℃ 온도 범위에서 더 적당하게는 350 내지 450℃ 온도 범위에서 3분 또는 그 이하, 더 적당하게는 2분 또는 그 이하 기간동안 행하는 것이 바람직하다. 강스트립을 전과시효 작업동안 일정 온도로 유지할 필요가 반드시 있는 것은 아니다.

즉, 과시효작업의 초기단계는 과시효온도가 과시효 마지막 단계의 온도보다 높아도 될 것이다. 과시효장치의 입구로부터 출구까지의 온도변화 양상은 점차 변화적이거나 단계적으로 하강해도 좋을 것이다.

기체-액체 냉각매개물이 물을 포함할때는 강스트립의 주변부분은 산화방지가 될 수 없다. 즉 생긴 산화물층은 강스트립 표면의 외관을 불만족스럽게 또 강스트립의 표면성질을 표면처리하기 부적합하게 만든다. 따라서, 산화물층을 강스트립의 주위표면으로부터 제거할 필요가 있다.

산화물층의 제거는 각종 산화물 제거에 유효한 종래의 산세방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들면, 강스트립의 주위표면을 예컨대 염산, 황산 또는 인산과 같은 무기산의 산성수용액이나 개미산(f0rmic acid)이나 수산(oxalic acid)과 같은 유기산의 산성수용액으로 처리함으로서 산화물층을 제거할 수 있다.

이 처리는, 강스트립을 산성수용액에 담그거나 강스트립의 주위표면상에 산성수용액을 분무시키거나 또는 강스트립을 산성수용액으로서 전해 산세(electrolytic pickling)함으로서 이루어질 수 있다.

본 발명의 발명에서, 냉각에서 그리고 선택적인 과시효작업에서 형성된 산화물층은 매우 얇다. 따라서 산화물층은 상술한 방법에 의해 용이하게 제거된다.

그러나, 산세정된 강스트립의 주위표면은 산소에 반응적이어서 쉽사리 녹이 생기므로 행구어진 강스트립은 희석된 알칼리수용액으로 중화시키는 것이 바람직하다. 이 중화는 녹과 강스트립 주위표면의 변색을 방지하는데 효과적이다. 보통으로, 냉간압연강 스트립 예컨대 자동차 자체에 쓰여질 스트립은 가공공정전에 피막된다. 이 경우에 강스트립의 표면은 인산아연으로 처리된다.

강스트립의 표면에 형성된 인산아연의 질은 산세작업후 강스트립에 후속처리를 가함으로서 개선될 수 있다. 즉, 표면처리로서 수불용성 인산염 예컨대 Zn₃(PO₄)₂를 포함하는 수성현탁액을 산세된 강스트립의 표면에 분무시키거나 전기도금에 의해서 산세된 강스트립 표면을 Ni, Zn 또는 Mn의 얇은 막으로 플래시코팅(flash-coating)시킨다. 그 다음에는 전코팅작업으로서 강스트립의 표면을 인산아연으로 표면처리한다.

상술한 표면전처리는 인산아연의 결정핵의 형성을 촉진시키고 인산아연의 조밀한 막을 마련하는데 효과적이다. 따라서, 상술한 표면 전처리는 인산아연층의 코팅층에의 접착강도를 향상시켜 코팅층의 내식성을 증가시키는데 대단히 효과적이다.

본 발명의 방법은 다음과 같은 이점을 보일 수 있다.

(1) 기체와 액체의 혼합물로 냉각조작을 행함으로서 강스트립의 냉각속도를 용이하게 조절할 수 있다. 예를 들면 강스트립을 강스트립의 과시효온도 근방의 한 온도까지 용이하게 냉각시킬 수 있다. 따라서 냉각된 강스트립을 과시효 온도까지 가열하지 않고 과시효 작업을 직접 냉각된 강스트립에 적용할 수 있다. 시효성질을 갖기 위해 과시효 작업이 요구될 경우에, 이 처리를 위한 재가열단계는 불필요하다.

(2) 가열과 유지단계에서 별로 두꺼운 산화물층이 형성되지 않으므로 산세에 의해 제거할 산화물층은 단지 냉각단계 특히 일차냉각단계에서 형성된 산화물층이다. 따라서 산세작업을 단순화할 수 있다.

(3) 노상로울러위에 산화물이 부착하는 것을 막을 수 있다.

(4) 최종제품의 표면질이 탁월하다.

다음의 각 실시예는 본 발명을 명백히 하기 위한 목적으로 주어졌다. 그러나 이 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 의도일뿐이며 본 발명의 범위를 결코 제한하려 함은 아니라는 것을 이해해야 할 것이다.

[실시예 1, 2, 3과 비교실시예 1, 2, 3]

이 예들에서는 제1표에 주어진 조건하에 0.8mm 두께의 냉간압연강스트립을 처리했다. 비교실시예 1과 2에 있는 산화물 막두께는 예비실험에서 구해졌는데, 이 예비실험에서는 강스트립이 이 예들에서와 같은 조건하에 직접가열에로 의해 가열되고 다음 구간에서 스트립위로의 질소가스분사에 의해 금속냉각되었다.

스트립으로부터 시료를 잘라내어 5%염산수용액으로 산세했다. 산세에 의한 시료의 중량감소를 FeO의 산화물층의 두께로 환산하였다.

[실시예 4, 5, 6과 비교실시예 4, 5, 6]

0.8mm 두께의 냉간압연 강스트립을 제2표에 주어진 조건하에서 처리하였다. 산화물층 두께는 위에 기술한 바와 같은 방법으로 구해졌다.

[제1표]

연속 어니일링 조건

[제2표]

연속 어니일링 조건

Claims (1)

1. 냉간압연 강스트립을 적어도 하나의 복사가열로내에 도입하여 여기서 상기 강스트립을 이 스트립의 재결정온도로부터 Ac₃점까지의 범위내의 한 온도까지 가열하고 상기 온도범위내에서 적어도 10초동안 유지시키는 단계와, 상기 강스트립을 물과 불활성가스의 혼합물로 구성된 냉각물에 의해 10 내지 300℃/초의 냉각속도로 냉각시키는 단계와, 상기 강스트립을 산세하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 강스트립의 연속 어니일링 방법.