KR960015231B1 - 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

냉간압연 스테인레스 강판 기공방법
첨부도면은 본 발명에 따른 공정의 순서도.
본 발명은 냉간압연된 스테인레스 강판의 가공, 특히 상기 강판을 소둔한 후 스케일제거(descaling)하는 방법에 관한 것이다.
평평하게 압연된 스테인레스 강판 제조에 있어서, 냉간압연 작업 이후에 재료를 소둔 혹은 연화하는 것이 필요하다. 매우 보편적인 소둔바업의 하나는 산화물 표면 스케일이 쉽게 형성되는 온도까지 강을 산화로(oxidizing furnace)에서 가열하는 것이다. 가공될 강의 화학조성에 따른 대체로 화씨 1450도 내지 화씨 2150도(섭씨 788도 내지 1177도)로 가열은, 보편적으로 산화대기를 포함하는 가스연소 내화로(refactory lined furnace)안에서 행해지며, 이러한 열처리로 대체로 400옹스트륨(angatroms) 내지 수 미그론(micron)의 범위의 두께를 갖는 산화물 스케일이 스테인레스 강판에 형성된다. 이러한 스케일은 제품의 판매 이전에 결국 제거되어야만 한다. 공지 기술에 따르면 스케일 제거를 위해서 임의의 몇몇 상이한 스케일 제거공정이 독자적으로 또는 조합하여 사용될 수 있는데, 이러한 공지의 공정중에(1) 쇼트 브라스팅(shot blasting)후 산세척(acid pickling), (2) 상기 제품을 용융염속에 침지 또는 전해처리시켜 스케일을 조절한후 산세척, 그리고 (3) 직접적인 산세척하는 방법이 있다. 산세척작업에 보편적으로 사용되는 산은 황산,질산-불화수소산 조합물이 있다. 이러한 산의 사용은 무익하고 비용이 많이 드는네, 그유는 산자체가 비쌀뿐만아니라 이들이 사용전, 사용중, 그리고 사용후에 특수취급기술을 필요로하는 위험물이기 때문이다. 게다가, 환경법규 때문에, 폐기 세척액의 처리는 비용이 많이 드는 문제가 있다.
미국특허 제4,363,709호에서는 약 15 내지 25중량%의 황소소다(sodium sulfate)를 함유하는 수용액으로 구성되고, 최소한 화씨 150도(섭씨 65.6도)의 온도에서 유지되는 조(bath)안에서 고전류밀도 전해스케일 제거공정을 사용하여 스테인레스 강판의 금속체의 표면으로 부터 산화물 제거 방법을 발표한다. 상기 특허에 따르면, 스테인레스 강판은 양극으로서 최소한 10초동안 최소한 제곱인치당 3암페어(46.5Amps/d㎥)의 전류 밀도의 직류 전류의 작용을 받게 된다.
종래 기술은 또한 전기 유도 수단으로 금속판 재료에 열을 제공하는 문제와 관련된 일군의 특허를 포함한다. 예를 들어, 이 종래기술은 다음의 미국특허 제4,054,770; 4,585,916: 3,444,346; 2.902,572: 및 4,678,883호를 포함한다. 이러한 특허들은 '횡 플럭스 유도가열(transverse flux induction heating)'이라고 불리는 전자기 유도공정에 관련하는 것이라고 생각될 수 있다.
당해 기술분야의 전문가로 하여금 유도가열 방법을 산화 분위기의 내화 라이닝된 로안에서 종래의 가스연소가열 방법 대신에 사용하게 하는 요인이 있었다. 당해 기술 분야의 전문가에게는 이것이 실행될 수만 있다면 가열이 훨씬 신속하고 효과적이며, 아마도 고온에서의 감소된 시간에 기인하여 더 얇은 두께의 산화물스케일을 발생시키는 어닐링 방법의 향상이 이루어질 것이 명백하다. 그러나, 동시에 당해 기술분야의 전문가는 이 명백히 바람직한 대체를 어렵거나 불가능하게 만드는 중대한 실행상의 난점이 있음을 또한 인식하고 있었다.
예를 들어, 금속판의 모서리 근처에 적용된 자기 플럭스(magnetic flux)의 양을 감소시키기 위해 특별한수단이 취해지지 않으면 불균일하게 가열되며 만족스러운 처리속도로 스테인레스 강판을 상업적으로 가공하려는 시도를 할때, 가공되는 금속판이 과도하게 뒤틀리거나 조잡하게 되는 원하지 않는 결과가 나타난다.
게다가, 종래의 가스연소공정은 공정변수를 조절할 필요없이 다양한 너비로 스테인레스 강판을 다룰 수 있다. 유도가열을 사용할 경우 기존의 한 상업적 너비를 다른 너비로 변화시키고 가공된 스텐레스강의 조성을 변화시키면 또다른 만족스러운 작업조건을 결정하기 위해 추가 실험이 필요하다.
공지 기술의 상태는 당해 분야의 전문가가 유도 가열한 후 변형된 전해처리를 하여 소둔 및 스케일 제거를 할 수 있는 냉간압연된 강판 또는 강철띠를 가공하는 방법이 실행가능하다는 것을 인식하지 못하는 상태이다. 이것이 적절히 수행될 경우 산세척의 필요성은 완전히 제거될 수 있다.
본 발명은 냉간압연 스테인레스 강판 또는 강철띠는 화씨 2300도(섭씨 1260도)에 이르는 온도범위의 소둔온도까지 유도가열됨으로써 가공되어서 2000옹스트롬이하의 두께를 갖는 스케일이 그위에 형성되게 하고, 이후에 적어도 화씨 150도(섭씨 66도)로 유지되는 15 내지 25중량%의 황산소다 수용액에서 완전히 스케일을 제거할 정도로 충분한 시간동안 고전류 밀도로 전해질에 의해 스케일이 제거된다.
본 발명의 완벽한 이해는 이전의 그리고 첨부도면과 함께 취해지는 후술하는 설명으로부터 얻어질 수 있으며, 여기서 첨부된 도면은 본 발명에 따른 공정의 순서도이다.
단일 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 공정 또는 방법은 출발 물질, 바람직하게는 강판 또는 강철띠형태인 냉간압연된 스텐레스강으로 시작된다.(2) 이러한 스텐레스강은 오스테나이트적 성질(예, AISI Type 304) 또는 페라이트적 성질(예, AISI Type 430)의 것일 수 있다. 이러한 강판 또는 강철띠는 전형적으로 0.008 내지 0.02인치(.2032 내지 .058mm)의 두께를 가지며 0.012인치 정도이며 강판의 너비는 24내지 40인치(61 내지 101.6cm)정도로 다양하다. 본 발명의 공정이 명백히 각각의 판에 대해 연속해서 행해질 지라도 당해 기술분야의 전문가는 연속적인 또는 웨브(web)에 대해 작업하는 것이 훨씬 효과적이라고 인식할 것이다. 냉간압연된 스텐레스강은 상업적으로 판매가능한 강판 또는 강철띠형태로 제조되기 위해 어닐링되고 스케일 제거되어야 할 필요가 있다.
본 발명에 따라, 상기 언급된 스테인레스 강판 또는 강철띠는 유도 소둔 작업을 받게 된다(4). 당해 기술분야의 전문가는 이 단계가 처리되어지는 강의 화학적조성에 달려 있으며, 상기 미국특허 제4,054,770: 4,585,916: 3,444,346: 2,902,572: 및 4,678,883호로부터 당해 분야의 전문가에게 공지된 종류의 횡-플럭스 유도 가열의 공정에 의해, 화씨 1450도 내지 화씨 2300도(섭씨 788 내지 1260)도와 같이 적합한 소둔온도까지 강을 가열하는 것으로 이해하게 될 것이다. 본 발명의 목적은 강판을 조잡하게하거나 뒤틀림을 일으킬 수 있는 불균일 온도의 생성을 방지하며, 만족스러운 처리속도로, 스테인레스 강판을 가열하기 위해서 극부(polepieces)를 적절히 차폐시키고 적당한 모양이 되게 하며 적절한 주파수 및 전력을 선택하는 것이다. 이렇게 가열된 스테인레스 강판은 이후 물로 냉각되거나 공기로 냉각될 수 있다.
유도소둔처리(4)는 2000옹스트롬보다 작은 두께, 특히 700 내지 1400옹스트롬정도의 두께를 갖는 산화물스케일을 갖는 스텐레스강이 되게 하며 이것은 유사한 강이 전형적인 내화라이닝된 가스연소로 안에서 소둔을 위해 가연될때 얻어지는 산화물 스케일의 대략 3분의 1이다. 당해 기술분야의 전문가는 만일 전형적인 소둔작업중 중성 또는 환원대기를 제공하도록 특별 수단이 취해지지 않는다면 스테인레스 강판을 산화하려는 경향이 있는 가스연소 분위기에서 전형적인 소둔작업이 수행되는 것으로 이해할 것이다. 이러한 특별한 수단은 전형적인 소둔작업의 비용을 크게 상승시킬 수 있다.
도면의 네모칸(6)안에 보여진 바와 같이 본 발명의 공정의 다음 단계에서는, 스테인레스 강판이 화씨 150도(섭씨 66도)이상의 온도로 유지하는 15esowl 25중량%의 황산소다 수용액조(bath)안에서 제곱인치당 3암페어(46.5암폐어/d㎡)이상의 전류 밀도를 사용하여 전해처리를 받게된다. 바람직하게는 강판은 D.C.(직류)의 양극으로서 최소한 10초동안 처리된다. 이러한 전해 스케일제거처리는 상기 미국특허 제4,363,709호에 발표되고 논의되어 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 유도-소둔(4)에서 생성된 더 작은 산화물 스케일을 고려하면 사용된 처리조건의 조합(황산소자 농도, 조온도, 사용전류밀도, 처리시간)은 덜 심한 방향으로 다수 수정될 수 있으며, 그럼에도 불구하고 후속적 산세척 단계에 의존하지 않고 스케일이 적절히, 즉, 실질적으로 제거되는 제품을 얻는 것이 가능할 것이라는 것을 알게 되었다. 그러므로, 본 발명에 따르면 스텐레스강은 네모칸(8)에 보여진 바와 같이 추가로 물 헹굼, 솔질, 그리고 건조 처리되어, 네모칸(10)에 보여진바와 같이 적절히 소둔되고 스케일제거된 스텐레스강이 생성되도록 한다. 상기 설명된 본 발명은 후술하는 특정한 실시예에 의해 좀더 설명된다.
[실시예 1]
0.012인치 두꼐 AISI Type 304 스테인레스 강판이 소둔을 위해 화씨 1850도(섭씨 1010도)의 온도까지 유도가열되고 이후에 공랭된다. 이것은 계속해서 20중량%의 황산소다를 함유하고 화씨 160도(섭씨 71도)에서 유지되는 수성조에서 15초동안 제곱인치당 3암페어(46.5amps/d㎡)로 전해 스케일제거처리된다. 소둔된산화물 두께는 700옹스트롬이며, 전해 스케일제거 처리후 산화물 두께는 35옹스트롬인 것으로 결정되었다. 물헹굼, 솔질, 건조된 후, 제품은 만족할만하게 소둔되고 스케일 제거된 스테인레스 강판이 되었다.
[실시예 2]
전해 스케일 제거처리에서 전류밀도가 제곱인치당 3.5암페어(54.3A/d㎡)임을 제외하고는 실시예 1이 반복되였다. 결과는 실시예 1에서와 마찬가지, 즉, 만족할만하게 스케일 제거되었다.
[실시예 3]
강이 AISI Type 430이며 소둔온도는 화씨 1508도(섭씨 820도)였고, 이후 스텐레스강 스트립은 공랭대신에 물로 냉각된 점을 제외하면 절차는 실시예 1과 동일하다. 결과는 실질적으로 동일하였다. 소둔 후 스케일의 산화물 두께는 900옹스트롬이었으며, 전혀 스케일 제거 후에는 52.5옹스트롬이었다.
[실시예 4]
제곱인치당 3.5암페어(54.3A/d㎡)의 전류밀도가 스케일제거 처리에 사용된 것을 제외하고는 실시예 3이 반복되었으며, 결과는 전해 스케일 제거후 산화물 두께가 35옹스트롬인 것을 제외하고는 실질적으로 동일하였다.
AISI Type 304와 AISI Type 430의 등급의 스테인레스 강판에 대한 추가의 실험적 연구에서, 스케일 산화물 두께는 상이한 유도-소둔온도가 사용될 때 얻어졌다. 예를 들어, 0.012인치(0.03cm)의 두께를 갖는 AISI Type 304 오스테나이트 스텐레스강에 대해 화씨 2057도(섭씨 1125도)의 소둔온도를 사용하면, 1200내지 1400옹스트롬 범위의 산화물 두께가 관찰되었으며, 강이 공랭 또는 물로 냉각된 것과는 무관했다. 동일한 강의, 그러나 화씨 2021도(섭씨 1105도)의 소둔온도에서는 산화물 스케일 두께는 1200 내지 1300옹스트롬인 것으로 관찰되었다. 동일 두께의 AISl Type 430 페라이트 스텐레스강으로는 화씨 1472도(섭씨 800도)에서 소둔되고 공랭되면 강판의 산화물 두께는 대략 1100옹스트롬이다: 소둔온도가 화씨 1598 또는1697도(섭씨. 870 또는 925도)일때는 1000 내지 1100옹스트롬의 산화물 스케일 두께가 관찰되었다.
우리가 우리의 발명을 여기서 특정한 실시양태로 제시하고 설명했지만, 우리는 그 정신과 영역으로부터 이탈하지 않고 만들어질 수 있는 어떠한 변경이나 수정 또는 보호하려한다.

Claims (10)

  1. 스트립 또는 쉬이트 형태의 냉간압연된 스텐레스강을 가공하는 방법에 있어서, 상기 방법이 상기 강을 화씨 2300도까지의 범위의 소둔온도까지 강의 폭을 가로질러 균일하게 횡-플럭스 전기-유도 가열(transverse-flux electrical-induction beating) 처리하여 상기 강에 2000옹스트롬(angstroms) 이하인 두께의 산화물-스케일(oxide-scale)을 생성시키며, 물과 15 내지 25중량%의 황산소다(sodium sulfate)로 구성되며 화씨 150도를 넘는 온도에서 유지되는 조(bath)에서 제곱인치당 3.0암페어 이상의 전류밀도를 사용하여 강의 스케일 제거를 위한 시간동안 작용을 받게하여 상기 강을 전해 스케일제거하며, 산세척(acid-pickling)처리를 사용하지 않고 솔질(brush-scrubbing), 물헹굼, 그리고 건조함으로써 소둔되고 스케일 제거된 스텐레스 강제품을 생성하는 단계로 이루어진 냉간압연된 스테인레스 강판 가공방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소둔온도가 화씨 1450도로부터 2300도까지의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 생성된 산화물 스케일의 두께가 700에서 부터 1400옹스트롬까지의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 강 쉬이트 혹은 스트립의 두께가 0.008에서 부터 0.020인치까지의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 강이 오스테나이트 스텐레스 강이며, 사용된 소둔 온도가 화씨 1800 내지 2100도의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 사용된 소둔온도가 화씨 1800 내지 1900도의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 강이 AISI Type 304 스텐레스 강임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스강판 가공방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 강이 페라이트 스텐레스 강이며 사용된 소둔온도가 화씨 1450 내지 1700도의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 소둔온도가 화씨 1500 내지 1550도의 범위임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스강판 가공방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 강이 AISI Type 430 스텐레스강임을 특징으로 하는 냉간압연 스테인레스 강판 가공방법.
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