KR100470410B1 - 냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연코일을 소재로하여 냉연제품을 생산하는 냉간압연 산세공정에서 열연코일 표면에 부착된 스케일을 산세용액인 염산의 온도, 농도 및 텐션레벨러의 연신율 등을 적절히 조절함은 물론 텐션레벨러 용접부의 국부적인 산세가 가능하게 하여 완전히 제거함으로써 냉연강판 표면에서 발생되는 과열흠을 극소화시킬 수 있도록 한 냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법에 관한 것으로, 열연코일을 소재로 하여 냉연제품을 생산할 때에 그 표면에 부착된 스케일 제거를 위해 산세하는 방법에 있어서; 열연코일이 최초 통과되는 제1,2염산탱크의 염산온도는 85~95℃로 유지하고, 이후 제3~6염산탱크의 염산온도는 70~80℃로 유지함과 동시에 염산농도는 13~14%, 텐션레벨러에 의한 연신율은 2.0~2.5%를 유지하고, 상기 열연코일이 용접연결된 용접부에서도 텐션이 작용되게 하면서 산세토록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 열연강판에 형상된 스케일층이 완전히 제거되지 않아 발생되는 과열흠 결함을 냉연 산세방법중 염산온도를 염산탱크별로 차별화하고, 염산농도를 상향하여 산세성을 향상시키며, 텐션레벨러의 연신율을 상향시키고, 텐션제어방법을 개선함으로써 과열흠이 극소화되는 커다란 효과가 있다.

Description

냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법{PICKLING METHOD FOR REDUCING HOT SPOT OF COLD ROLLED STRIP SURFACE}

본 발명은 열연코일을 소재로하여 냉연제품을 생산하는 냉간압연 산세공정에서 열연코일 표면에 부착된 스케일을 산세용액인 염산의 온도, 농도 및 텐션레벨러의 연신율 등을 적절히 조절함은 물론 텐션레벨러 용접부의 국부적인 산세가 가능하게 하여 완전히 제거함으로써 냉연강판 표면에서 발생되는 과열흠을 극소화시킬 수 있도록 한 냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법에 관한 것이다.

통상, 열연코일의 표면에 부착된 스케일층은 FeO성분(위스타이트)이 85~90%, Fe₃O₄성분(마그네타이트)이 10~15%, Fe₂O₃성분(헤머타이트)이 1~2% 정도로 구성되며, 이중 대부분을 점유하고 있는 위스타이트 성분은 산세성 및 스케일 박리성이 우수하여 산세작업후 표면에 잔류되는 것이 없다.

그러나, 마그네타이트는 매우 치밀한 조직을 가지고 있어 산세성이 열악하고 스케일 파괴강도가 4.0kg/mm²로 높으며, 또한 열연코일 작업후 자연냉각과정중 산세성이 우수한 위스타이트 성분이 산세성이 열악한 마그네타이트로 변태되어 산세성을 악화시킴으로서 냉연에서의 산세작업후에도 강판표면에 과열흠(HOT SPOT)이 발생되는 요인을 제공하게 된다.

이러한 사실들은 도 1의 그래프나 도 2 내지 도 4의 사진에 의해 확인되는 바, 예컨대 도 1의 경우에는 열연코일이 자연냉각과정중 산세성이 열악한 마그네타이트로 변화되는 과정을 보여주고, 도 2,3에서는 열연판에 발생된 과열흠을 표시하고 그 과열흠이 발생된 부분을 확대한 결과 산세성이 열악한 마그네타이트 조직이 확인되었으며, 도 4에서는 결함부를 X선 촬영한 결과 산세성이 우수한 위스타이트 조직은 관찰되지 않고 산세성이 열악한 마그네타이트 조직만이 확인되었음을 보여준다.

종래에는 상술한 산세과정에서 사용되는 염산을 모든 산세탱크에서 동일하게약 80~85℃로 유지하였으며, 또한 그 농도도 12~13%로 하였고, 텐션레벨러의 연신율의 경우에는 1.5%로 유지하여 작업하였다.

그런데, 스케일층의 형상이나 분포에 따라 신축적인 대응이 되지 않고 이로 인해 스케일의 박리를 위한 효율적인 산세작업이 수행되지 못하였으며, 특히 마그네타이트 성분은 조직이 치밀하기 때문에 완전한 박리가 이루어지지 않아 더 높은 염산농도가 요구되었고, 나아가 텐션레벨러의 연신율이 작아 스케일 박리에 충분한 연신이 이루어지지 않음으로써 스케일층 균열이 깊이 생기지 않게 되고 이로 인해 염산의 침투가 어려워 산세성이 현저히 저하되는 단점이 있었다.

더구나, 용접부(강판과 강판간이 연결된 부위)가 텐션레벨러를 통과할 때에는 텐션을 오프시키고 있으므로 이 용접부 주변에서는 산세성이 현저히 떨어지게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 산세작업에서 염산의 농도를 염산탱크별로 차별시켜 관리하고, 염산농도를 상향시켜 열연 스케일의 제거성을 향상시킴은 물론 텐션레벨러의 연신율과 용접부 통과방식을 개선하여 열연판 표면에 부착된 스케일의 박리성을 증가시킴으로써 염산이 침투할수 있는 공간을 확대하여 산세성을 향상시키고, 아울러 산세작업후 강판표면에 미세한 스케일층이 잔존하여 발생되는 과열흠을 극소화시킬 수 있도록 한 냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 열연코일이 자연냉각되는 과정에서 산세성이 열악한 마르텐사이트로 변화되는 과정을 보인 그래프,

도 2는 종래 방법에 따른 산세후 열연강판에 나타난 과열흠을 보인 사진,

도 3은 도 2의 과열흠을 확대한 조직 사진,

도 4는 도 2의 과열흠을 X선 촬영한 결과를 보인 사진,

도 5는 산세시간과 염산의 온도와의 관계를 보인 그래프,

도 6은 열연강판이 텐션레벨러를 통과한 후 발생된 균열을 보인 사진,

도 7은 도 6의 균열에 염산이 침투되는 과정을 보인 개념도,

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 산세된 후의 열연강판 표면을 보인 사진.

본 발명의 상기한 목적은 열연코일을 소재로 하여 냉연제품을 생산할 때에 그 표면에 부착된 스케일 제거를 위해 산세하는 방법에 있어서; 열연코일이 최초 통과되는 제1,2염산탱크의 염산온도는 85~95℃로 유지하고, 이후 제3~6염산탱크의 염산온도는 70~80℃로 유지함과 동시에 염산농도는 13~14%, 텐션레벨러에 의한 연신율은 2.0~2.5%를 유지하고, 상기 열연코일이 용접연결된 용접부에서도 텐션이 작용되게 하면서 산세토록 하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명 산세방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

산세작업에서 염산탱크는 단계별로 차별화시킴이 바람직한 바, 예컨대 6개의 염산탱크중 산세성이 강하게 요구되는 전단부의 염산탱크는 85~95℃정도 상향시켜 유지하고, 후단부는 상대적으로 강한 산세성이 요구되지 않아도 되므로 70~80℃정도로 유지함이 바람직하다.

여기에서, 염산의 온도는 높을수록 산세성이 우수한 측면이 있지만 95℃를 초과하면 염산흄이 다량 발생되어 염산탱크 외부로 누출되는 단점이 있으며, 염산온도가 70℃ 이하로 떨어지면 염산이 열연코일 스케층과의 반응성이 약해 산세성이 저하되는 단점이 있으므로 최대 95℃를 넘지않으면서 최소 70℃이하가 되지 않도록 그 범위내에서 차별화시켜 유지함이 바람직하다.

상술하였지만, 염산온도를 탱크별로 차별화하여 운영하는 것은 열연강판이처음으로 탱크에 진입되는 제1~2탱크에서는 염산온도를 높여 열연강판의 표면온도를 상승시킴으로써 염산의 활성도를 높여 산세성을 향상시키기 위함이며, 제3~6 염산탱크의 염산온도는 이미 전단부 염산탱크 통과시 열연판의 표면온도가 상승되어 염산과의 반응성이 향상되었기 때문에 온도를 높게 관리할 필요가 없다.

뿐만 아니라, 온도를 너무 높게하면 과산세가 되어 스트립표면의 조도 불균일 요인이 되어 냉간압연시 폭방향 조도차이로 인하여 스트립의 사행요인이 되기 때문에 온도를 70~80도로 설정하였다. 도 5는 이러한 산세시간과 염산온도와의 관계를 잘 나타내 주는 그래프로서 온도가 높을수록 산세시간이 단축되는 것을 알수 있다.

한편, 염산의 농도는 13~14%로 설정된다.

상기 염산농도는 일정 한도내에서는 높을수록 산세성은 좋으나 14%를 초과하게 되면 염산용액내 철분이 과포화되어 산세효과가 더 이상 증가되지 않기 때문에 산세성이 우수한 14%로 설정함이 바람직하다.

반면에, 염산농도를 낮게 관리하면 투입량이 적기 때문에 비용측면은 유리하나 스케일이 미제거되는 미산세가 발생되기 때문에 최소 염산농도는 13%하여줌이 특히 바람직하다.

텐션레벨러 연신율은 텐션레벨러 입측두께 대비 출측두께의 변화를 말하는 것으로, 텐션레벨러의 연신율은 2.0%~2.5%로 설정함이 바람직하다.

상기 텐션레벨러는 열연강판의 스케일층을 균열시켜 염산침투가 용이하게 하여 산세성을 향상시키는 기능을 하는 것으로 도 6 및 도 7에는 열연강판이 텐션레벨러 통과후에 균열이 발생된 상태와 그 표면에 균열이 발생된 상태에서 염산이 침투하는 과정을 보여준다.

산세성을 향상시키기 위해서는 염산침투가 용이하게 표면에 스케일층의 균열이 많을수록 좋지만 연신율이 2.5%이상 높게 되면 용접부가 텐션레벨러 통과시 고텐션의 영향으로 떨어지는 단점이 있어 최대 2.5%정도로 유지함이 바람직하다.

반면에, 연신율을 2.0%이하로 설정하게 되면 열연권취온도가 680℃ 이하를 유지하는 소재에서는 산세성에 크게 문제 없으나 열연권취온도가 680℃ 이상으로 유지되는 소재에서는 냉각과정중에 산세성이 열악한 마그네타이트를 형성하게 되어 산세성이 떨어지는 단점이 있으므로 최소 2.0%정도로 유지함이 바람직하다.

아울러, 텐션레벨러에서 용접부 통과시 용접부를 보호하기 위해 용접부 전후 일정구간에서 텐션을 오프하여 작업하게 되면 그 주변에서는 연신이 발생되지 않아 열연판 스케일층 균열이 발생되지 않게 되므로 산세성이 떨어지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 용접부 주변에서도 텐션을 가하여 스케일층의 균열이 일어나도록 하였다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하기로 한다.

[실시예]

대비를 위해 기존방식을 사용하는 다수의 비교재(1~6)와 발명재(1~7)를 본 발명에서 제시하고 있는 조건의 범주내에서 가변시키면서 실험하였다.

이때, 염산탱크의 온도, 염산농도, 텐션레벨러의 연신율 및 용접부에서의 텐션레벨러 온/오프를 그 가변요소로 하고, 통판되는 강판의 라인스피드는 일정하게유지하였다.

상기 실험결과에 따른 과열흠의 발생여부 및 실험조건은 하기한 표 1에 나타내었다.

구분	염산탱크온도	염산농도(%)	연신율	텬션레벨러 가동	라인스피드(MPM)	과열흠발생
	1,2탱크						3~6탱크
비교재 1	80~85	70~80	12	1.8	on	100~200	발생
비교재 2	80~85	70~80	12	2.0	off	100~200	발생
비교재 3	80~85	70~80	13	2.5	off	100~200	발생
비교재 4	80~85	70~80	14	2.0	off	100~200	발생
비교재 5	80~85	70~80	12	1.5	on	100~200	발생
비교재 6	85~95	70~80	14	2.5	off	100~200	발생
발명재 1	85~95	70~80	13	2.5	on	100~200	미발생
발명재 2	85~95	70~80	13	2.0	on	100~200	미발생
발명재 3	85~95	70~80	14	2.3	on	100~200	미발생
발명재 4	85~95	70~80	15	2.5	on	100~200	미발생
발명재 5	85~95	70~80	13	1.0	on	100~200	발생
발명재 6	85~95	70~80	13	2.5	on	100~200	미발생
발명재 7	85~95	70~80	14	2.3	on	100~200	미발생

상기 표 1에서와 같이, 비교재 1의 작업조건은 용접부가 텐션레벨러를 통과할 때 텐션을 가하여 작업한 실적인데 과열흠이 발생됨을 알 수 있었다.

또한, 비교재 6의 경우에는 염산온도, 염산농도, 연신율을 상향변경하고, 용접부의 텐션레벨러 통과시 텐션을 오프하여 작업한 실적인데 과열흠이 발생함을 알 수 있었다.

이러한 사실은 용접부 주변에서 텐션이 오프되면 열연강판 표면의 스케일층이 박리되지 않아 염산투입이 용이하지 않게 됨으로서 과열흠이 발생되는 것임을 확인시켜 주는 결과라고 볼 수 있다.

한편, 발명재 1,2는 염산온도를 85~95℃, 염산농도 13%, 연신율 2.0~2.5%,텐션레벨러의 텐션을 온하여 작업한 결과인데 과열흠 발생이 확인되지 않았다.

따라서, 염산온도 및 농도가 상승되면 염산이 활성화되어 산세성이 우수함을 알 수 있었고, 연신율이 2.0~2.5% 정도 유지됨으로서 강판표면의 스케일 박리가 잘되어 염산침투성이 양호함으로서 열연판 표면에 부착된 마그네타이트의 난산세성 스케일이 쉽게 제거되기 때문임을 확인할 수 있었다.

그러나, 발명재 1,2와 산세작업조건은 동일하고 연신율을 1.0%로 하향시키면 과열흠이 발생되었는 바, 이것은 과열흠 발생과 연신율과의 관계가 밀접하다는 것을 확인시켜 주는 것임을 알 수 있었다.

상기 표 1을 통해 확인하였듯이, 염산온도, 염산농도, 연신율, 텐션레벨러의 텐션부여방법 등을 적절히 조절하여 최적조건을 갖춤으로써 작업시 과열흠의 발생을 최대한 억제시킬 수 있음을 알 수 있었다.

참고로, 도 8은 발명재 6의 작업조건에 의하여 작업된 표면을 나타낸 사진이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 열연강판에 형상된 스케일층이 완전히 제거되지 않아 발생되는 과열흠 결함을 냉연 산세방법중 염산온도를 염산탱크별로 차별화하고, 염산농도를 상향하여 산세성을 향상시키며, 텐션레벨러의 연신율을 상향시키고, 텐션제어방법을 개선함으로써 과열흠이 극소화되는 커다란 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 열연코일을 소재로 하여 냉연제품을 생산할 때에 그 표면에 부착된 스케일 제거를 위해 산세하는 방법에 있어서;

   열연코일이 최초 통과되는 전단부에 마련된 제1,2염산탱크의 염산온도를 85~95℃로 유지하고; 이후 후단부에 마련된 제3~6염산탱크의 염산온도는 70~80℃로 유지함과 동시에 염산농도는 13~14%하고; 텐션레벨러에 의한 연신율은 2.0~2.5%를 유지한 상태로 열연코일이 용접연결된 용접부까지 텐션레벨러에 의한 연신이 작용되게 하면서 산세토록 하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 표면의 과열흠 저감을 위한 냉연 산세방법.