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KR20160085830A - 강판의 어닐링 방법 - Google Patents

강판의 어닐링 방법 Download PDF

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KR20160085830A
KR20160085830A KR1020167015314A KR20167015314A KR20160085830A KR 20160085830 A KR20160085830 A KR 20160085830A KR 1020167015314 A KR1020167015314 A KR 1020167015314A KR 20167015314 A KR20167015314 A KR 20167015314A KR 20160085830 A KR20160085830 A KR 20160085830A
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KR
South Korea
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steel sheet
heating zone
zone
carried out
radiation tube
Prior art date
Application number
KR1020167015314A
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English (en)
Inventor
존 로톨
조나스 스토뜨
장-미셸 마떼뉴
Original Assignee
아르셀러미탈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아르셀러미탈 filed Critical 아르셀러미탈
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Abstract

본 발명은, 이하를 포함하는 강판의 어닐링 방법에 관한 것이다:
- 강판의 표면을 전적으로 산화시켜, 전적으로 산화된 표면 층을 형성시키는 것으로 이루어지는 제 1 단계,
- 전적으로 산화된 표면 층 아래에서 연장하는 영역에서 강판의 철 이외의 원소들을 선택적으로 산화시켜, 선택적으로 산화된 내부 층을 형성시키는 것으로 이루어지는 제 2 단계, 및
- 전적으로 산화된 표면 층을 전적으로 환원시키는 것으로 이루어지는 제 3 단계.

Description

강판의 어닐링 방법{A METHOD OF ANNEALING STEEL SHEETS}
본 발명은 강판의 어닐링 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용융 도금 전의, 가능하게는 갈바닐링 처리 전의 강판의 어닐링 방법에 관한 것이다.
자동차에 있어서의 증가된 경량화 요구는, 기계적인 저항을 증가시킴으로써 그리고 심지어는 밀도를 낮춤으로써, 고강도강에 대한 더욱 정교한 합금화 개념을 필요로 한다. 알루미늄, 망간, 규소 및 크롬과 같은 합금 원소들은 첫번째 선택이지만, 어닐링후의 표면에서의 합금 원소 산화물의 존재에 기인한 코팅성에 있어서 심각한 문제를 만들어 낸다.
가열 중에 강 표면은, 철에 대해서는 비산화성이지만 망간, 알루미늄, 규소, 크롬, 탄소 또는 붕소와 같은 산소에 대한 높은 친화력을 갖는 합금 원소들에 대해서는 산화성인 분위기에 노출되며, 이는 표면에서 이들 원소들의 산화물들이 형성되는 것을 유발한다. 강이 그러한 산화성 원소들을 함유하는 때에, 이들은 강의 표면에서 선택적으로 산화되는 경향이 있어서 후속 코팅에 의한 젖음성이 손상된다.
더욱이, 그러한 코팅이 갈바닐링을 위해 추가로 열처리되는 용융도금 강판인 때에는, 그러한 산화물들의 존재는 산업 라인의 고전적인 라인 스피드에서 충분히 합금화될 수 없는 코팅에서의 철의 확산을 손상시킬 수도 있다.
본 발명은, 이하를 포함하는 강판의 어닐링 방법에 관한 것이다:
- 강판의 표면을 전적으로 산화시켜, 전적으로 산화된 표면 층을 형성시키는 것으로 이루어지는 제 1 단계,
- 전적으로 산화된 표면 층 아래에서 연장하는 영역에서 강판의 철 이외의 원소들을 선택적으로 산화시켜, 선택적으로 산화된 내부 층을 형성시키는 것으로 이루어지는 제 2 단계, 및
- 전적으로 산화된 표면 층을 전적으로 환원시키는 것으로 이루어지는 제 3 단계.
제 1 실시형태에서, 이러한 방법은 직접적인 화염 가열 구역, 방사 튜브 가열 구역 및 방사 튜브 소킹 (soaking) 구역을 포함하는 설비에서 실행되고, 제 1 단계는 직접적인 화염 가열 구역에서 수행되고, 제 2 단계는 적어도 방사 튜브 가열 구역에서 수행되고, 제 3 단계는 적어도 방사 튜브 소킹 구역에서 수행된다. 제 1 단계는 직접적인 화염 가열 구역의 분위기를 1 초과의 공기/가스 비율로 조절함으로써 수행될 수 있다.
다른 실시형태에서, 이러한 방법은 방사 튜브 예열 구역, 방사 튜브 가열 구역 및 방사 튜브 소킹 구역을 포함하는 설비에서 실행되고, 제 1 단계는 방사 튜브 예열 구역에서 수행되고, 제 2 단계는 적어도 방사 튜브 가열 구역에서 수행되고, 제 3 단계는 적어도 방사 튜브 소킹 구역에서 수행된다. 제 1 단계는 0.1 내지 10 부피%, 바람직하게는 0.5 내지 3 부피% 의 O2 의 양을 함유하는 산화 챔버에서 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 산화 챔버는 철을 위한 산화를 위해 물 주입을 받을 수도 있다.
다른 실시형태에서, 제 2 단계는 방사 튜브 가열 구역의 이슬점을 방사 튜브 가열 구역의 분위기의 H2 함량에 따라 임계값을 초과하여 설정함으로써 수행된다. 이슬점은 수증기의 주입을 통해 조절될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 환원의 제 3 단계는, 적어도 2 부피% H2 를 함유하고 잔부가 N2 인 분위기를 이용함으로써 수행된다. H2 의 바람직한 최대 양은 15 부피% 이다.
본 발명에 따라 얻어진 어닐링된 강판은 아연 욕에 침지함으로써 용융 도금 (hot dip coating) 될 수 있고, 가능하게는 소위 갈바닐링된 강판의 제조를 위해 10 내지 30 초 동안 450℃ 내지 580℃ 의 온도에서, 바람직하게는 490℃ 하에서 열처리될 수 있다.
본 발명에 따라 처리될 수 있는 강의 특성에는 실질적인 제한은 없다. 그러나, 최적의 코팅 능력을 보장하기 위해, 강은 최대 4 중량% 의 망간, 최대 3 중량% 의 규소, 최대 3 중량% 의 알루미늄 및 최대 1 중량% 의 크롬을 포함하는 것이 바람직하다.
가열 중에 강 표면은 먼저 산화성 분위기에 노출되며, 이는 표면에서 철 산화물의 형성을 유발한다 (소위 총 산화). 이 철 산화물은 합금 원소들이 강 표면에서 산화되는 것을 방지한다.
이러한 제 1 단계는 예열기로서 사용되는 직화로 (Direct Fire Furnace: DFF) 에서 수행될 수 있다. 이러한 설비의 산화력은 1 초과의 공기/가스 비율을 설정함으로써 조절된다.
이러한 제 1 단계는 대안적으로 방사 튜브로 (Radiant Tubes Furnace: RTF) 예열 구역에서 수행될 수 있다. 특히, 이러한 RTF 예열 구역은 산화 분위기를 포함하는 산화 챔버를 포함할 수 있다. 다른 대안예는 산소 도네이터 (oxygen donator) 로서 O2 및/또는 H2O 를 이용하여 산화 분위기하에서 전체 예열 구간을 설정하는 것이다.
이러한 표면 산화층의 생성 후, 철 이외의 원소들의 선택적 산화의 제 2 단계가 발생한다. 이들 원소들은 망간, 규소, 알루미늄, 붕소 또는 크롬과 같은, 강에 함유된 가장 쉽게 산화가능한 원소들이다. 이러한 제 2 단계는, 강판의 벌크에 산소 흐름을 보장함으로써 수행되며, 따라서 이는 합금 원소들의 내부의 선택적 산화를 유발한다.
본 발명의 틀 내에서, 이러한 산화는 RTF 가열 구역의 이슬점을 그러한 가열 구역의 분위기의 H2 함량에 따라 최소값을 초과하여 제어함으로써 수행될 수 있다. 수증기를 주입하는 것은 이슬점을 소망의 값으로 제어하는데 적용될 수 있는 방법들 중의 하나이다. 분위기의 H2 함량을 줄이는 것은, 선택적 산화를 아직 얻는 동안에 이슬점이 마찬가지로 감소될 수 있기 때문에 더 적은 수증기의 주입을 허용할 것임에 유의하여야 한다.
제 3 단계에서, 완전히 산화된 층은 환원되어야 하며 따라서 인산염피복, 전착 코팅, 제트 증기 증착 코팅을 포함하는 진공 코팅, 용융 아연도금 코팅 등과 같은 임의의 종류의 코팅에 의한 코팅성을 추가로 보장한다. 이러한 환원은 RTF 가열 구역의 단부에서 그리고/또는 소킹 동안에 그리고/또는 강판의 냉각 동안에 발생할 수 있다. 이는 당업자에게 공지된 전형적인 환원 분위기 및 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명은 일부의 비제한적인 예들의 상세한 개시를 통해 더 잘 이해될 것이다.
예들
표 1 에서 수집된 상이한 조성을 갖는 강으로 제조된 강판들이 냉간압연될 때까지 고전적인 방식으로 제조되었다. 이어서 강판들은 DFF 가열로, 후속하여 두 개의 상이한 구역들, 즉 RTF 가열 구역 및 RTF 소킹 구역을 포함하는 RTF 가열로를 포함하는 설비에서 어닐링되었다. RTF 가열 구역의 이슬점은 상이한 DFF 가열 구역 출구 온도의 설정 및 상이한 속도에서의 스팀 주입을 통해 조절되었다. 어닐링 파라미터들은 표 2 에 수집되어 있다.
소킹후, 어닐링된 강판들은 480℃ 의 온도에 도달할 때까지 고전적인 제트 냉각기들에서 냉각되었다.
이어서 강판들은 0.130 중량% 의 양의 알루미늄을 함유하는 아연 욕조 (zinc pot) 에 담가졌고 580℃ 의 온도에서 10초 동안 유도 가열을 통해 갈바닐링 처리에 보내졌다.
이어서, 코팅된 강판들이 검사되었고 코팅들의 대응하는 철 함량이 평가되었다. 이러한 평가의 결과는 또한 표 2 에 수집되어 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
시험 N°1 은 높은 반사율의 GI-타입 비합금 표면을 나타냈다. 불충분한 이슬점을 사용한 시험 N°2 의 프로세싱은 코일 길이를 통해 어느 정도로 명백한 전체 폭에 걸쳐 랜덤 차등 합금의 결과를 나타냈다. 이슬점 값은 시험 N°3 동안 더욱 증가되었다. 이는 코일 길이에 따라 모두 완전히 합금화된 스트립 표면의 결과를 나타냈다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 장점은, RTF 가열 구역의 이슬점을 증가시킴으로써 선택적 산화의 외부 모드로부터 내부 모드로의 대응 스위치의 허용이 강판들의 탈탄 운동역학에 또한 바람직하게 영향을 미치는 것으로 보인다는 것이다. 이는 환원된 그러한 구역의 분위기의 CO 함량을 모니터링함으로써 입증되었다.

Claims (12)

  1. 강판의 어닐링 방법으로서,
    - 상기 강판의 표면을 전적으로 산화시켜, 전적으로 산화된 표면 층을 형성시키는 것으로 이루어지는 제 1 단계,
    - 상기 전적으로 산화된 표면 층 아래에서 연장하는 영역에서 상기 강판의 철 이외의 원소들을 선택적으로 산화시켜, 선택적으로 산화된 내부 층을 형성시키는 것으로 이루어지는 제 2 단계, 및
    - 상기 전적으로 산화된 표면 층을 전적으로 환원시키는 것으로 이루어지는 제 3 단계
    를 포함하는, 강판의 어닐링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 직접적인 화염 가열 구역, 방사 튜브 가열 구역 및 방사 튜브 소킹 (soaking) 구역을 포함하는 설비에서 실행되고,
    상기 제 1 단계는 상기 직접적인 화염 가열 구역에서 수행되고,
    상기 제 2 단계는 적어도 상기 방사 튜브 가열 구역에서 수행되고,
    상기 제 3 단계는 적어도 상기 방사 튜브 소킹 구역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 상기 직접적인 화염 가열 구역의 분위기를 1 초과의 공기/가스 비율로 조절함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 방사 튜브 예열 구역, 방사 튜브 가열 구역 및 방사 튜브 소킹 구역을 포함하는 설비에서 실행되고,
    상기 제 1 단계는 상기 방사 튜브 예열 구역에서 수행되고,
    상기 제 2 단계는 적어도 상기 방사 튜브 가열 구역에서 수행되고,
    상기 제 3 단계는 적어도 상기 방사 튜브 소킹 구역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 0.1 내지 10 부피% 의 O2 의 양을 함유하는 산화 챔버에서 수행되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상기 방사 튜브 가열 구역의 이슬점을 상기 방사 튜브 가열 구역의 분위기의 H2 함량에 따라 임계값을 초과하여 설정함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이슬점이 수증기의 주입을 통해 조절되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    환원의 상기 제 3 단계는, 적어도 2% H2 를 함유하고 잔부가 N2 인 분위기를 이용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 강은 최대 4 중량% 의 망간, 최대 3 중량% 의 규소, 최대 3 중량% 의 알루미늄 및 최대 1 중량% 의 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 어닐링 방법.
  10. 아연도금 (galvanized) 강판의 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 따라 얻어진 어닐링된 강판이 아연 욕에 침지함으로써 용융 도금 (hot dip coating) 되는, 아연도금 강판의 제조 방법.
  11. 갈바닐링된 (galvannealed) 강판의 제조 방법으로서,
    제 10 항에 따라 얻어진 아연도금 강판이 10 내지 30 초 동안 450℃ 내지 580℃ 의 온도에서 추가로 열처리되는, 갈바닐링된 강판의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열처리는 490℃ 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 갈바닐링된 강판의 제조 방법.
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