KR930003597B1 - 냉간압연용 스테인레스강의 예비처리방법 및 장치 - Google Patents
냉간압연용 스테인레스강의 예비처리방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 고표면광택 스테인레스강스트립을 생산하는데 있어서 스테인레스강스트립 예비처리장치의 양호한 구현예의 개요도.
제 2 도는 무윤활 냉간압연(non-lubricating cold rolling) 시의 압하율에 대한 표면광택의 변화를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 중간어니일링 및 피클링단계 2 : 무윤활 압연기
8 : 연속 가열로 11 : 피클링욕(pickling bath)
16 : 예비처리된 스테인레스강스트립
본 발명은 일반적으로 우수한 표면광택을 갖는 스테인레스 냉연강 제조용 냉간압연기에 의해 수행되는 스테인레스강의 예비처리에 관한 것이다. 특히 본 발명은 냉간압연공정을 통해서 우수한 표면광택을 갖는 품질이 양호한 스테인레스 냉연강스트립을 수득하기 위해서 스테인레스 열연강스트립의 예비처리를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
중간어니일링 및 피클링공정에 의하여 예비처리를 수행하는 스테인레스 냉연강스트립의 제조공정이 공지되어 있다. 예비처리된 스테인레스강스트립은 100mmø이하인 작업로울을 갖는 센지미어밀(Sendzimir mill)에 의해 냉간압연된다. 냉간압연공정중에 압연유가 압연기에 공급된다. 냉간압연후, 스테인레스강스트립은 마무리 어니일링 및 피클링처리를 받는다. 그후, 0.5∼1.2%의 압하율로 조질압연(temper rolling)이 수행된다.
일반적으로 냉간압연된 스테인레스강은 SUS430등과 같은 페라이트 스테인레스강과, SUS304 등과 같은 오스테나이트 스테인레스강으로 분류된다. 공지되었듯이 페라이트 스테인레스강스트립은 일반적으로 건축용 라이닝재, 가정용품의 표면재, 각종 장식재 등으로서 사용된다. 따라서 이러한 페라이트 스테인레스강스트립의 표면광택은 조질압연공정후에 만족스럽게 양호해야 한다. 한편 오스테나이트 스테인레스강스트립은 페라이트 스테인레스강스트립보다 내식성이 더 뛰어나기 때문에 주방용으로 사용된다. 이러한 오스테나이트 스테인레스강스트립은 조질압연후 보통 버프연마처리를 받는다. 버프연마 공정후, 오스테나이트 스테인레스강스트립은 충분한 고표면광택을 가져야 한다.
충분히 양호한 표면광택을 수득하기 위해서, 페라이트 및 오스테나이트 스테인레스강스트립에 대한 다양한 냉간압연공정이 제안되었다. 예를 들면, 일본국 소화 60년 특허출원 공개227904호 공보 및, 일본국 소화 61 년 특허출원 공개 제49705호 공보에는, 냉간압연기에 사용되는 작업로울의 최적 표면조도 및 최적 작업로울직경을 구함으로써 냉간압연공정을 개량시키는 것이 제안되었다. 한편 일본국 소화 58년 특허출원 공개 제56013호 공보에는, 중간 피클링공정을 개량시키는 것이 제안되었다. 또한 일본국 소화 59년 특허출원 공개 제107027호 공보에는, 중간어니일링과 피클링공정후에 연마공정을 부가하는 것이 제안되어 있다.
이러한 개선책들은 일반적으로 스테인레스강스트립의 품질을 개선시키고 향상된 표면광택을 제공하는데 있어 성공적이다. 그러나 이러한 종래의 제안들은 매우 큰 표면광택이 요구되는 BA 제품 등의 제품에 만족스러운 고표면광택을 부여하지 못한다.
한편, 최근에 표면광택이 양호한 스테인레스강스트립을 제조하는데 있어서, 더 높은 생산효율을 추구하려는 노력이 행해지고 있다. 이러한 요구때문에, 센지미어밀 대신에 센지미어밀보다 작업로울의 직경이 더 큰 텐뎀(tandem) 냉간압연기를 사용하려는 경향이 있다. 직경이 보다 큰 작업로울을 갖는 상기 텐뎀밀은 더 큰 생산효율을 보인다. 즉, 텐뎀밀을 사용하여 일방향성 압연을 가능케함으로써 공정시간을 크게 단축시킬 수 있는 단면, 센지미어밀에서는 이방향성 압연이 요구된다. 또한 로울표면과 스테인레스강스트립표면간에 도입될 수 있는 압연유의 양이 더욱 많기 때문에 로울표면과 스트립표면간의 직접접촉을 피할 수 있다. 또한 이는 스트립을 열혼(heat-streak)등과 같은 결함으로부터 성공적으로 보호해준다.
한편, 로울과 스트립간의 접촉면에 도입된 더 많은 양의 압연유는 스트립의 표면조도의 조절을 어렵게 만드는 경향이 있다. 그 결과로써 압연공정후 스테인레스강스트립의 표면조도가 실질적으로 커지게 된다. 여기서 스테인레스강스트립의 표면광택이 저하된다는 것은 명백하다.
텐뎀냉간압연기에서 고표면광택의 스테인레스강스트립을 제조할 경우에 발생하는 상기의 결함을 개선시키기 위해서 다양한 개선책들이 제안되고 있다. 예를 들면, 일본국 소화 61년 특허출원 공개 제23720호 공보에는, 냉간압연후에 중간어니일링 및 피클링을 수행하고, 다음에 냉간압연을 다시 수행하는 공정이 제안되었다. 한편 일본국 소화 61년 특허출원 공개 제49701호에는, 지름이 큰 작업로울에서 냉간압연을 한 후에 지름이 작은 작업로울을 사용하여 냉간작업을 하는 공정이 제안되었다. 이러한 개선책들은 냉간압연공정을 통하여 제조되는 스테인레스강스트립의 표면의 특성을 개량시키는데 성공적이다. 그러나 냉간압연후 중간어니일링 및 피클링의 부가적인 단계가 요구되고 지름이 작은 작업로울을 사용하는 부가적인 냉간압연이 필요하기 때문에 공정시간이 연장되어 효율을 떨어뜨린다. 중간어니일링과 피클링, 또는 지름이 작은 작업로울을 사용하는 냉간압연은 지름이 큰 작업로울을 사용하는 냉간압연과 비교하여 상당히 느린 선속도로 수행되기 때문에 생산효율이 크게 저하된다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 만족할만한 품질과 높은 효율을 모두 달성할 수 있는 표면광택이 양호한 스테인레스 냉연강스트립의 제조방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 만족할만한 품질과 높은 효율로 제품을 얻을 수 있도록 하는, 냉간압연공정을 통해서 처리되는 스테인레스 열연강스트립의 예비처리를 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적 및 기타의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스테인레스 냉연강스트립제조공정은 스테인레스 열연강스트립의 예비처리공정을 포함하는데, 이 예비처리공정에서 스테인레스 열연강스트립은 우선 어니일링 및 피클링공정처리를 받고, 다음에 압연유를 도입하지 않고 압하율이 5% 이상이 되도록 냉간 압연처리를 받는다.
본 발명의 일태양에 따르면, 표면광택이 우수한 스테인레스강스트립을 제조하는 냉간압연공정을 대비하기 위한 스테인레스강스트립의 예비처리 방법은 다음의 단계들을 구성한다. 즉 열간압연된 스트립에 대해 어니일링과 피클링을 수행한 후, 압연기에 압연유를 도입하지 않고 압연을 하는 단계이다.
본 발명의 다른 일태양에 따르면, 표면광택이 우수한 스테인레스강스트립을 제조하는 냉간압연공정을 대비하기 위한 스테인레스강스트립의 예비처리장치가 열간압연된 스트립에 어니일링과 피클링을 수행하는 수단 및, 어니일링과 피클링 수단에서 처리된 스테인레스강스트립을 받아서, 압연기에 압연유를 도입하지 않고 압연을 수행하는 수단을 구성한다.
압하율은 5% 이상인 것이 바람직히다.
하기 상세한 설명 및 첨부된 양호한 구현예의 도면으로부터 본 발명을 쉽게 이해할 수 있겠으나, 이는 단지 본 발명의 이해와 설명을 위한 것이며, 본 발명을 그에 한정하는 것은 아니다.
도면 특히, 제 1 도를 참조하면, 표면광택이 양호한 스테인레스 냉연강스트립을 제조하는데 있어서, 냉간압연을 위한 준비로서, 열연강스트립을 예비처리하기 위한 예비처리장치의 양호한 구현에는 일반적으로 중간어니일링과, 피클링 및, 무윤활 압연단계로 구성된다.
중간어니일링과, 피클링은 연속가열로(8)와 피클링욕(11)을 포함하며, 다음과 같은 조건하에서 행해진다.
◇ 어니일링 조건
·어니일링 온도 : 1000℃∼1200℃
·어니일링 기간 : 20초
◇ 피클링 조건 (하기의 A 또는 B)
A : 질산(농도 15∼30%, 온도 70∼100℃)
+질산 혼합 플루오르화 수소산(온도 : 40∼80℃)
여기서, 질산 혼합 플루오르화 수소산은 질산(농도 : 0∼20%)과 플루오르화 수소산(농도 : 20∼0%)의 혼합물임.
B : 질산 혼합 플루오르화 수소산(온도 : 40∼80℃)
여기서, 질산 혼합 플로오르화 수소산은 질산(농도 : 0∼20%)과 플루오르화 수소산(농도 : 20∼0%)의 혼합물임.
또한, 무윤활 압연단계를 구성하는 무윤활압연기(2)는 피클링욕(11)의 하류측에 구비된다. 압연은 2단식, 4단식, 6단식 밀과, 클러스터(cluster)형 밀 등과같은 다단식 텐뎀밀에서 수행할 수 있다. 이러한 구현예에서는 무윤활 압연단계에서 한개의 압연기를 사용하지만, 필요하다면 하나 이상의 압연기를 사용할 수도 있다. 무윤활 압연단계에 채용되는 압연기는 압연되는 스트립의 편평도(flatness)를 조절하도록 형상제어가 가능한 것이어야 한다.
예를 들어, 제 1 도에서와 같이, 페이오프 릴(pay-off reel)(4)에 감겨있는 스테인레스 열연강스트립 코일(3)이 회전되어 풀린다. 상기한 스테인레스강스트립의 선단을 전단장치(5)로써 절단한 다음, 선단을 선형 스트립의 말단과 용접장치(6)로써 용접하여 연결함으로써 연속스트립을 형성한다. 연속스트립은 입구측 루퍼(looper)(7)을 지나, 어니일링로인 연속가열로(8)에 도입되며, 여기서 스테인레스 열연강스트립은 어니일링공정의 처리를 받는다. 어니일링된 스트립은 가열로에 인접한 하류측에 구비된 냉각지역(9)과, 스트립표면의 산화층을 제거하는 기계적 세척장치(10)를 지나 피클링욕(11)으로 공급된다. 상기 프클링욕(11)에서 스테인레스강스트립 표면에 남아있는 산화층은 완전제거되며, 이후 스테인레스강스트립은 세척 및 건조장치(12)를 지난다.
세척 및 건조장치(12)를 통과한 스테인레스강스트립은 출구측 루퍼(13)을 지나 무윤활 압연단계로 이동하며, 이 단계에서, 인장 브리들 로울(tension bridle rolls)(14)이 무윤활압연기(2)의 상류측 및 하류측의 방향에서 제공된다. 무윤활압연기(2)는 스테인레스강스트립에 대해 압하율이 5% 이상인 압연을 수행하도록 설계되었다. 이렇게 예비처리된 스테인레스강스트립(16)을 인장 릴(tension reel)(15)에 감았다.
일반적으로, 제품으로서의 스테인레스 냉연강스트립에 우수한 표면광택을 얻기 위해서는, 표면조도를 작게 하는 것이 요구된다. 제품스트립의 표면조도는 일반적으로 냉간업연공정을 통해 생산된 재료스트립의 표면조도에 의해 결정된다. 즉 상기 냉간압연공정을 통해 생산된 재료스트립의 표면조도는 스테인레스 냉연강스트립 제품의 품질을 결정한다.
관찰결과, 냉간압연공정 후 스테인레스강스트립의 표면조도는 냉간압연 전에 본래 스테인레스강스트립에 존재하고 그리고 냉간압연후에도 역시 존재하는 요철(미시적인 표면거침, uneveness)에 기인한다는 것이 발견되었다. 현재, 스테인레스강스트립의 표면상에 만족스러운 고표면광택을 제공하기 위해, 요철의 돌출정부와 저부의 표면높이 차이의 측정치인, 평균표면조도 Ra는 1㎛ 이하이어야 한다. 또한 피클링공정후, 요철은 피클링욕(11)에 질산 등의 산이 존재함을 따른 부식과, 쇼트 블라스팅(shot blasting) 같은 기계적 세척공정에 의해 야기되었기 때문에, 피클링공정후 스테인레스강스트립의 평균표면조도 Ra는 2~4㎛ 이라는 사실이 관측되었다.
실질적으로 표면조도가 큰, 즉 평균조도 Ra가 2~4㎛ 그러한 스테인레스강스트립을 압연유의 존재하에서 냉간압연용 냉간압연기에 직접 보낼 경우, 압연유는 스테인레스강스트립 표면상의 요철의 요부에 축적되는 경향이 있는데, 이러한 요부에 축적되는 압연유는 스트립표면이 작업로울의 주변표면과 접촉되는 부분으로 스테인레스강스트립과 함께 이동한다. 스테인레스강스트립의 요부에 있는 압연유의 조도감소에 대한 방해물의 역할을 한다. 따라서 냉간압연후에도 피클링공정을 수행한 스테인레스강스트립의 표면상에 본래의 요철은 약간 감소하지만 실질적으로 변하지 않고 유지될 수 있다. 표면상에 많은 요철을 방치하는 것은 냉간압연된 스테인레스강스트립 제품인 스테인레스강스트립의 표면광택을 악화시키고 제품의 품질을 저하시킨다.
위의 관찰로부터, 냉간압연공정까지 스트립을 공급하기 전에 표면조도를 감소시키는 것이 필수적이다. 언급하겠지만, 표면조도의 감소는 압연에 의한 다듬질공정(smoothing process)을 수행하거나 또는 연마공정을 수행함으로써 성취할 수 있다. 그러나 연마 공정에 의해 표면조도를 충분히 감소시키기 위해서는, 약 4내지 5시간의 상당히 긴 공정시간이 요구되므로, 연마공정에 의하여 표면조도를 감소시키는 것은 실질적으로 수용할만 하지 못하다.
따라서, 스트립을 냉간압연기로 이동하기 전에 스테인레스강스트립의 표면조도들 감소시키는 압연공정을 행하는 것이 바람직하다. 표면조도감소 압연공정에서 압연유가 존재한다면, 냉간압연에 대하여 언급한 것처럼 이로인해 조도의 감소가 방해받으므로, 압연유는 스테인레스강스트립의 표면조도의 감소를 위해 사용되는 압연기에는 공급하지 않는 것이 더욱 좋다. 또한 조도감소 압연공정에서 압하율의 5% 이상으로 선택하여 만족스런 표면조도의 감소를 얻는다.
조도감소압연에서 최적의 압하율은, 여러가지 압하율로 압연을 수행하는 실험을 통해 구한다. 무윤활 압연기를 통해 실험적으로 압연한 스트립을 압연유의 도입과 함께 냉간압연공정을 행하고, 마무리 어니일링과 피클링, 그리고 조질압연공정을 계속 수행한다. 전술한 공정을 통해 얻는 스트립의 표면광택을 조사하였다. 각각 실험적으로 얻는 스트립의 표면조도를 일본공업규격(JIS) Z 8741: "광택(BS 20)측정의 방법"에 따른 방법에 의해 측정하였다. 측정된 결과를 제 2 도의 그래프에 나타낸다. 제 2 도에 따르면, 직경이 큰 작업로울을 가진 텐뎀밀을 사용하는 압연과 직경이 작은 작업로울을 가진 센지미어밀의 어떤 경우에도, 표면광택은 압하율이 5%이하인 경우 실질적으로 불변이나, 5%를 초과할 때는 크게 증가하였다.
주지하는 바와 같이, 무윤활 압연은 스테인레스강스트립의 표면과 작업로울의 주변표면 사이에 직접접촉을 허용하며, 따라서 스테인레스강스트립의 표면에 연소가 야기되는 경향이 있다. 스테인레스강스트립의 표면에 연소형성의 가능성을 피하기 위하여, 선속도(또는 선속)을 예컨대 55m/분( 또는 mpm) 또는 그 이하로 충분히 낮게 조절하는 것이 필요하다. 그러나, 무윤활 압연을 중간어니일링과 피클링 단계의 출구측 또는 냉간 텐뎀밀의 입구측에서 수행하기 때문에, 무윤활 압연기의 낮은 선속은 냉간압연기의 선속과 압연작용의 효율에 크게 영향을 미치지는 않는다. 예시된 구현예에서, 무윤활 압연기는 중간어니일링과 피클링 단계(1)의 출구측에 배치되어 있다.
[실시예]
실험을 수행하여 본 발명의 장점을 증명한다. 실험들에서, 첨부된 표 1에서 보여진 두께를 가지는 스테인레스강스트립을 표2(A)와 2(B) 그리고 표 3(A)와 3(B)에 보인 압연조건 아래서 무윤활 압연을 하였고, 이렇게 압연한 스트립을 텐뎀밀과 센지미어밀을 사용하여 냉간압연을 하였다. 냉간압연된 스트립을 마무리 어니일링 및 피클링처리한 후에, 조질압연 처리하였다. 표 3(A)와 3(B)의 오스테나이트 스테인레스강스트립에, 조질압연공정후에 버프연마를 수행하였다. 실험 결과로서 페라이트 스테인레스강스티립의 시각적 광택레벨은 표 2(A) 및 2(B)에 나타내고, 오스테나이트 스테인레스강스트립의 시각적 광택레벨은 표 3(A) 및 3(B)에 나타낸다. 표2(A)와 2(B) 그리고 표 3(A)와 3(B)에서 나타낸 시각적 광택레벨은 높은 레벨에서 낮은 레벨까지, 특 A,A,B,C 및 D의 다섯개의 레벨로 구분하였다. 즉, 가장 양호한 광택레벨을 특A로 구분하고 가장 불량한 표면광택레벨을 D로 구분하였다.
본 발명에 따른 공정에 의해 생산된 스트립들의 표면광택을 비교하기 위하여, 비교실험을 또한 수행했다. 비교실험에서 스테인레스강스트립을 무윤활 압연단계를 갖지 않는 통상적인 공정에 의해 제조하였다. 또한, 다른 비교실험을 무윤활 압연에서 5% 이하의 압하율로 수행했다. 이 비교실험의 결과를 표2(A), 2(B), 표 3(A)및 3(B)에 나타낸다.
표2(A), 2(B), 3(A) 및 3(B)에서 보여지는 실험결과로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 공정을 통해 생산된 스테인레스강스트립의 표면광택은 비교에 보다 훨씬 양호하였다. 본 발명에 따른 공정에서 얻어진 표면광택레벨은 센지미어밀을 사용한 냉간압연에 의한 표면광택레벨과 같은 품질을 보이나, 본 발명의 공정이 센지미어밀 공정보다 더욱 큰 효율성을 갖는다.
지금까지 본 발명의 양호한 구현예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 개념과 원리로부터 벗어남이 없이 여러가지 방법으로 본 발명을 구현할 수 있을 것으로 본다.
따라서, 본 발명은 모든 가능한 구현예와 첨부된 특허청구의 범위에서 설명한 원리로부터 이탈함이 없이 구현할 수 있는, 예시된 구현예에 대해 모든 가능한 변화를 추구할 수 있다.
[표 1]
[표 2A]
스텐레인레스강의 종류는 페라이트 스테인레스이고 ; 텐뎀밀을 사용하고 ; 그리고 압연공정후 마무리 어니일링 및 피클링을 수행한다.
[표 2(B)]
스테인레스강의 종류는 페라이트 스테인레스이고 ; 센지미어밀을 사용하며 ; 냉간압연후에 마무리 어니일링 및 피클링을 수행한다. "*"로 지적한 실험은 광휘어니일링 처리된다.
[표 3(A)]
스테인레스강의 종류는 페라이트 스테인레스이고 ; 텐뎀밀을 사용하고 ; 그리고 압연공정후 마무리 어니일링 및 피클링을 수행한다/
[표 3(B)]
스테인레스강의 종류는 페라이트 스테인레스이고 ; 센지미어밀을 사용하며 ; 냉간압연후에 마무리 어니일링 및 피클링을 수행한다. "*"로 지적한 실험은 광휘어니일링 처리되고, 이 실험에 의하여 시각적 관찰은 마무리 조질압연 후에 했다.
Claims (3)
- 스테인레스 열연강스트립에 어니일링과 피클링을 수행하는 단계와, 이어서, 압연기에 압연유를 도입하지 않고 5%이상의 압하율로 무윤활 압연을 수행하는 단계로 이루어진, 표면광택이 우수한 스테인레스강스트립을 제조하기 위해 냉간압연공정에 앞서 스테인레스강스트립을 예비처리하는 방법.
- 스테인레스 열연강스트립에 어니일링과 피클링을 수행하는 연속 가열로와 피클링욕 및, 상기 연속 가열로와 피클링욕으로부터 처리된 스테인레스강스트립에 대해, 압연유의 도입없이 압연을 수행하는 무윤활압연기로 이루어지는, 표면광택이 우수한 스테인레스강스트립을 제조하기 위해 냉간압연공정에 앞서 스테인레스강스트립을 예비처리하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압연기에 압연유를 도입하지 않고 무윤활 압연을 수행하는 단계가 55m/분 이하의 선속도로 행해지는것을 특징으로 하는 방법.
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