KR20000053533A - 개선된 표면 거칠기를 갖는 냉간 압연 금속 스트립 제조방법 - Google Patents

개선된 표면 거칠기를 갖는 냉간 압연 금속 스트립 제조방법 Download PDF

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카를로스 엠. 헤르난데즈, 더글라스 오. 미터홀저
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Abstract

본 발명은 냉간 압연 전에 핫 밴드 어닐링 및/또는 산세척없이 광택있는 표면을 갖는 냉간 압연되고, 재결정 어닐링되는 스테인레스 강 스트립(12E)을 제조하기 위한 공정에 관한 것이다. 이 공정은 스케일을 균열시켜 열 가공된 금속 스트립(12)을 평탄화하도록 텐션 레벨링하는 단계와, 스케일을 박리식으로 제거하여 브러쉬가 임의의 잔여 스케일을 기계적으로 제거하도록 서로 반대 방향으로 회전되는 상태로 스트립(12B)의 양 표면에 인접하게 위치되는 적어도 2쌍의 와이어 브러쉬(38, 42)를 이용하여 3.6미크론 Ra보다 작은 표면 거칠기를 제공하도록 스트립(12A)을 쇼트 블라스팅 가공하는 단계의 연속 단계를 구비한다. 이어서, 기계적으로 제거된 스트립(12C)은 거칠기가 2.0미크론 Ra보다 작게 감소되도록 다른 쌍의 브러쉬(50)로 기계적으로 폴리싱 가공되고 표면 거칠기가 0.4미크론 Ra보다 작게 냉간 압하되어 재결정 어닐링된다.

Description

개선된 표면 거칠기를 갖는 냉간 압연 금속 스트립 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING COLD ROLLED METAL STRIP HAVING IMPROVED SURFACE ROUGHNESS}
본 발명은 냉간 압하(cold reduction) 전에 열 가공된 스트립의 핫 밴드 어닐링(hot band annealing) 및/또는 산세척(pickling) 없이 냉간 압연 금속 스트립을 제공하기 위한 공정에 관한 것이다. 공정은 스케일(scale)을 균열시켜(crack) 열 가공된(hot processed) 금속 스트립을 평탄화하도록 텐션 레벨링(tension leveling)하는 단계와, 스케일을 박리식으로 제거하도록 입자 블라스팅 가공을 하는 단계와, 스트립의 각 표면에 인접한 적어도 2개의 크리닝 브러쉬를 위치시키고 임의의 잔여 스케일을 제거하여 소정의 거칠기를 제공하도록 서로 반대 방향으로 브러쉬를 회전시키는 단계와, 거칠기를 더욱 감소시키도록 브러쉬로 크리닝된 표면을 폴리싱(polishing)하는 단계와, 표면이 광택 마감을 가지도록 크리닝된 스트립을 냉간 압하시키는 단계의 일련의 단계들을 구비한다.
레벨러(leveler)를 이용하여 냉간 압하 전에 열간 압연된 스트립을 평탄화하는 것은 공지되어 있다. 미국 특허 제4,872,245호는 열간 압연된 스트립으로부터 냉간 압연된 강 스트립을 제조하기 위한 공정 라인을 개시한다. 이 특허는 스트립을 평탄화하고 횡단 방향으로 스케일을 균열시키도록 브라이들 롤러(bridle roller)와 벤딩 롤러(bending roller)를 갖는 텐션 레벨러를 이용하여 7% 이하로 신장되는 열간 압연된 스트립을 개시한다. 이어서, 신장된 스트립은 탠덤 밀 상에서 냉간 압하되기 전에 한 쌍의 브러쉬 및 산세척 탱크를 통과함으로써 스케일이 감소된다.
냉간 압하 전에 열간 압연된 스트립의 재결정 어닐링 및/또는 산세척없이 열간 압연된 금속 스트립을 냉간 압하시키는 것은 공지되어 있다. 미국 특허 5,197,179호는 열간 압연된 스트립으로부터 냉간 압연된 스테인레스 강을 제조하기 위한 연속 공정 라인을 개시한다. 이 특허는 어닐링 및 산세척 전에 냉간 압하 탠덤 및 또는 가역 밀(reversing mill)을 통과하는 열간 압연된 스트립을 개시한다. 쇼트 블라스팅 가공은 스케일을 제거하는 것을 돕도록 사용될 수도 있다.
냉간 압하 전에 열간 압연된 스트립의 재결정 어닐링 및/또는 산세척없이 열간 압연된 금속 스트립의 스케일을 감소시키는 것 또한 공지되어 있다. 이러한 스케일 감소(descaling) 공정은 하나 또는 그 이상의 스케일을 감소시키고 열간 압연된 금속 스트립을 평탄화시키도록 텐션 레벨링하는 단계와, 스케일을 감소시키도록 스트립을 그릿 블라스팅 가공(grit blasting)하는 단계와, 냉간 압하 전에 열간 압연된 스트립을 기계적으로 브러싱하는 단계를 구비한다. 미국 특허 5,606,787호는 열간 압연된 스트립으로부터 냉간 압연 스테인레스 강을 제조하기 위한 연속 공정 라인을 개시한다. 이 특허는 탠덤 냉간 밀, 연속적인 어닐링 노(annealing furnace), 선택적인 용융 염욕(salt bath), 산세척기 및 선택적인 템퍼링 밀(tempering mill)을 통과하는 열간 압연된 스트립을 개시한다. 냉간 압하 전에 스트립을 쇼트 블라스팅 및 어닐링하는 것은 한번의 냉간 압연한 후에 0.2㎛(80 마이크로인치)보다 작은 표면 거칠기를 제조하는 데에 필요하지 않다. 미국 특허 제5,554,235호는 탠덤 밀 상에서 냉간 압연하기 전에 열간 압연된 스트립을 어닐링 또는 산세척하지 않고 냉간 압연된 스테인레스 강을 제조하기 위한 연속 공정 라인을 개시한다. 이 특허는 스트립을 평탄화시키고 스케일을 균열시키도록 레벨러에서 선택적으로 스트레칭한 후 냉간 압하 전에 스케일을 감소시키도록 쇼트 블라스팅기 또는 브러쉬 폴리싱 장치(brush polisher)를 이용함으로써 스케일이 감소되는 열간 압연된 스트립을 개시한다. 냉간 압연 후, 스트립은 종래 어닐링 노, 다른 쇼트 블라스팅기, 브러쉬 폴리싱 장치, 산세척기 및 스트레치 레벨러(stretch leveler)를 선택적으로 통과할 수도 있다. 일본 특허 출원 제55-133802호는 냉간 압연 전에 열간 압연된 강을 어닐링 또는 산세척하지 않고 열간 압연된 스트립으로부터 냉간 압연 강을 제조하기 위한 공정 라인을 개시한다. 열간 압연된 스트립은 스케일을 균열시키도록 텐션 레벨러를 이용하여 스케일을 감소시키고, 고압 물 스프레이를 통과하여 마지막으로 냉간 압연 탠덤 밀을 통과하기 전에 브러싱 롤을 통과한다.
그렇지만, 냉간 압하된 강 표면 평탄도 및 거칠기의 요구 조건은 싱크대, 가전 제품, 자동차 외장 등으로 제조하기 위한 스테인레스 강 시트 및 배관과 같은 적용예에 대해 점점 엄격해지고 있다. 이러한 적용예는 스트립 폭에 걸쳐 단지 20 I-유닛(20 I-unit)의 평탄도와 0.40미크론 Ra(0.40 micron Ra)보다 작은 표면 거칠기를 갖는 냉간 압하된 스트립을 종종 필요로 한다. 냉간 압하 전에 열 가공된 스트립의 핫 밴드 어닐링 및/또는 산세척없이 압연된 스트립을 제조하기 위한 종래 기술 공정은 냉간 압하 후에 이러한 소비자의 요구 사항을 충족하기에 필요한 평탄도 및 표면 평활도를 제공하지 않는다. 따라서, 냉간 압하 전에 열 가공된 스트립을 핫 밴드 어닐링 및/또는 산세척하지 않고서도 광택 표면을 갖는 냉간 압연된 금속 스트립, 특히 스테인레스 강 스트립을 제조하기 위한 개량된 공정에 대한 필요성이 있게 된다. 또한, 냉간 압하 전에 염산 또는 황산 세척 필요없이 열 가공된 철 금속 스트립의 스케일을 감소시키기 위한 공정에 대한 요구가 존재한다. 질산, 불화 수소산 또는 플루오르화 화합물이 필요없이 열 가공된 스테인레스 강 스트립의 스케일을 감소시키기 위한 공정에 대한 요구가 또한 존재한다.
본 발명은 냉간 압하 전에 열 가공된 스트립의 핫 밴드 어닐링 및/또는 산세척없이 광택 표면을 갖는 냉간 압연된 금속 스트립을 제공하기 위한 공정에 관한 것이다.
본 발명의 주요 목적은 냉간 압하 전에 열 가공된 스트립을 어닐링 또는 산세척해야할 필요없이 최종 치수로 냉간 압하되는 금속 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 표준 두께 및 치수 공차를 만족하면서, 0.4미크론 Ra보다 작은 거칠기를 갖는 광택 표면을 갖는 이러한 냉간 압하된 금속 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스트립 폭에 걸쳐 단지 20 I-유닛의 평탄도를 갖는 이러한 냉간 압하 금속 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경 폐기물 문제를 유발하는 제품에 의한 산세척 용액의 부산물, 특히 질산, 불화 수소산 또는 플루오르화 화합물을 제거하거나 또는 최소화하는 스케일 감소 공정을 제공하고, 냉간 압하 전에 어닐링 및 산세척됨으로써 달리 제공되는 강 시트와 비교되는 비용 장점을 제공하는 것이다.
본 발명은 스케일을 감소시켜 스트립을 평탄화하도록 열 가공된 금속 스트립을 텐션 레벨링하는 단계와, 스케일을 박리식으로 제거하기 위해 스트립의 표면을 입자 블라스팅 가공하는 단계와, 스트립의 각 표면에 양쪽이 인접하게 위치되는 적어도 2개의 크리닝 브러쉬들을 위치시켜서 임의의 잔여 스케일을 제거하여 소정의 거칠기를 각 스트립 표면에 제공하도록 다른 하나에 대해 대향된 방향으로 브러쉬를 회전시키는 단계와, 거칠기를 더욱 감소시키도록 브러쉬로 각각의 손질된 스트립 표면을 폴리싱하여 표면이 광택 마감을 가지도록 손질된 스트립을 냉간 압하시키는 단계의 연속 단계들을 구비한다.
본 발명의 다른 특징은 적어도 1% 신장률로 인장하여 스트레칭되는 상기 전술된 스트립에 대한 것이다.
본 발명의 다른 특징은 냉간 압하 전에 1.5미크론 Ra보다 작은 거칠기를 갖는 상기 전술된 광택 표면에 대한 것이다.
본 발명의 다른 특징은 단위 면적당 12% 표면적 이상의 표면 밀도를 갖는 상기 전술된 크리닝 브러쉬에 대한 것이다.
본 발명의 다른 특징은 0.13 내지 0.50mm 직경의 강모(bristle)를 갖는 상기 전술된 크리닝 브러쉬에 대한 것이다.
본 발명의 다른 특징은 0.4미크론 Ra보다 작은 거칠기를 갖는 상기 전술된 냉간 압하 스트립에 대한 것이다.
본 발명의 다른 특징은 적어도 30% 냉간 압하되는 상기 전술한 스트립에 대한 것이다.
본 발명의 다른 특징은 각 스트립의 표면에 인접한 상기 전술한 적어도 3개의 크리닝 브러쉬를 구비하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 상기 입자의 적어도 90%가 0.10 내지 0.50mm 크기를 갖는다는 것이다.
본 발명의 장점은 제조 비용을 감소시키고, 환경 폐기 문제를 유발하는 제품에 의한 산세척 용액의 부산물, 특히 질산 또는 불화 수소산 또는 플루오르화 화합물을 최소화하고, 용융 정재로의 스케일 "더스트"(dust)를 다시 재활용하는 것이다. 본 발명의 공정은 값비싼 오염 제거 및 쓰레기 처리 설비를 필요로 하지 않는다.
도1은 열 가공 스트립을 텐션 레벨링하는 단계와, 이 스트립을 쇼트 블라스트 크리닝하는 단계와, 이 스트립을 브러쉬 크리닝하는 단계와, 이 스트립을 브러쉬 폴리싱하는 단계와, 이 스트립을 냉간 압하하는 단계의 일련의 단계들을 구비하는, 열 가공 스트립으로부터 냉간 압연 금속 스트립을 제조하기 위한 본 발명의 연속 공정 라인의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 스트립
36 : 브러쉬 크리닝 스테이션
38, 42, 46 : 크리닝 브러쉬
50 : 폴리싱 브러쉬
56 : 탠덤 밀
본 발명의 상기 및 기타 목적들, 특징 및 장점은 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
본 발명의 금속 스트립은 10mm 이하의 두께와, 140mm 이하의 얇은 슬라브부와, 200mm 이하의 두꺼운 슬라브부를 갖는 스트립으로 연속적으로 주조되거나 또는 잉곳으로 주조됨으로써 용융물, 특히 크롬 함유 강 용융물로 제조될 수도 있다. 이어서, 주조 금속은 연속 길이 스트립으로 열 가공된다. 필요하다면, "열 가공"에 의해 금속 스트립이 재가열되리라는 것을 알 것이고, 이어서, 열간 압연과 같은 방법으로 소정의 두께로 감소된다. 열간 압연되면, 강 슬라브부는 1050도 내지 1300도로 재가열될 수도 있고 적어도 800도의 최종 온도를 이용하여 열간 압연되어, 약 650도 이하의 온도에서 감겨질 것이다. 또한, 열간 압연된 스트립은 스케일이 감소되어 소정의 최종 게이지 두께로 바람직하게는 적어도 30%, 보다 바람직하게는 적어도 50% 냉간 압하될 것이다. 그런 후, 냉간 압하된 스트립은 재결정 어닐링될 것이다. 본 발명의 중요한 장점은 열 가공 스트립이 냉간 압하 전에 어닐링될 필요, 즉 핫 밴드 어닐링될 필요가 없다는 것이다. 본 발명의 다른 중요한 장점은 이러한 냉간 압하 전에 스케일을 제거하도록 화학 처리, 즉 산세척을 할 필요가 없다는 것이다.
본 발명의 금속 스트립은 다양한 금속으로부터 다양한 방법에 의해 제조되는 열 가공된 스트립으로부터 제조될 수 있다. 스트립은 초기 열 가공 스트립의 2 내지 6mm의 두께를 제공하도록 열간 압연에 이어 재가열되는 연속 주조 슬라브로부터 또는 잉곳으로부터 형성되는 슬라브부로부터 제공될 수 있고, 또는 스트립은 2 내지 10mm의 두께로 연속 주조된 스트립으로부터 열 가공될 수 있다. 또한, 본 발명은 연속 주조 슬라브부 또는 잉곳으로부터 제공되는 슬라브부가 특정하게 가열한 상태로 또는 특정하게 가열하지 않은 상태로 고온 밀로 직접 이송되거나, 또는 잉곳은 더 가열하여 또는 더 가열하지 않은 스트립으로 열간 압연하기에 충분한 온도의 슬라브부로 열간 압하되거나, 또는 이후의 공정에 대해 적합한 스트립으로 직접 주조될 수 있는 방법으로 제공되는 스트립에 적용될 수 있다. 본 발명의 금속은 저 탄소강, 크롬 합금강, 페라이트계 스테인레스 강, 오우스테나이트계 스테인레스 강, 마르텐사이트계 스테인레스 강과 같은 철계 금속에 제한되지 않을 뿐만 아니라 티타늄, 구리 및 니켈과 같은 비철 금속을 구비할 수도 있다.
본 발명의 중요한 특징은, 필요시에 스트립의 양면 상의 취성 스케일을 완화 또는 균열시켜 스트립을 평탄화하도록 열 가공 스트립을 충분히, 바람직하게는 적어도 약 1%, 보다 바람직하게는 2 내지 10%, 가장 바람직하게는 2 내지 7%로 인장하여 신장시키는 것이다. 이후에 더 논의되는 바와 같이, 균열된 스케일은 브러싱 및 폴리싱 작업에 이은 입자 블라스팅 가공(particle blasting)에 의해 박리식으로 제거될 것이다. 버클(buckle)을 제거하도록 스트립에 인장력을 가하여 "완전 평면"(dead flat) 스트립을 형성하기 위한 수단은 템퍼 밀 또는 바람직하게는 다수의 벤딩 및 브라이들 롤러를 구비하는 텐션 레벨러를 구비할 수도 있다. 스테인레스 강 시트에 대한 다수의 적용예는 40 I-유닛보다 작은, 바람직하게는 시트 폭에 걸쳐 단지 약 20 I-유닛의 평탄도를 가지는 것을 종종 필요로 하기 때문에 스트립을 적어도 1% 신장시키는 것이 중요하다. 평탄도인 I-유닛은 시트 버클의 주름 길이와 높이 사이의 관계이고, L1이 스트립의 최대 길이이고 L2가 스트립의 최단 길이일 때 I는 (L1-L2)/L2 x 10-5의 관계로 정의된다.
본 발명의 매우 중요한 특징은 연마 입자 즉, 각진 또는 톱니형(serration) 표면을 가지는 그릿(grit) 또는 바람직하게는 구형 쇼트(shot)로 블라스팅 가공함으로써 열 가공 스트립으로부터의 균열된 스케일을 제거하는 것이다. 스케일 형성 스트립 표면의 입자 블라스팅 가공은 스트레칭에 의해 유발되는 균열에 더하여 상당한 블라스팅 크리닝이 고온 밀 스케일 특히, 제거하기 어려운 페라이트계 스테인레스 강 및 오스테나이트계 스테인레스 강 스케일의 제거를 보장하는 것이 필요하기 때문에 본 발명에 사용된다. 본 발명의 적절한 입자는 입자들의 적어도 95%가 적어도 0.10mm의 직경을 갖는 구형 철 쇼트 또는 톱니형 그릿일 수도 있다. 바람직하게는, 입자들의 적어도 45%는 0.30 내지 0.50mm의 직경을 가질 것이다. 더욱 바람직하게는, 입자들의 적어도 90%는 0.10 내지 0.50mm의 직경을 가질 것이다. 더욱 바람직하게는, 입자들의 45 내지 55%는 0.10 내지 0.30mm의 직경을 가질 것이고, 입자들의 45 내지 55%는 0.30mm보다 크고 0.50mm 정도의 직경을 가질 것이고, 입자들의 단지 10%는 0.50mm보다 큰 직경을 가질 것이다. 연마 입자들의 95%가 만족할 만한 크리닝을 제공하도록 스트립의 폭에 걸쳐 적당한 충격 에너지와 입자의 양호한 분포, 즉 시간당 균일한 입자 충격 횟수를 제공하도록 적어도 0.10mm의 직경을 가지는 것이 중요하다. 또한, 과도한 에너지 충격은 후속 공정에서 달리 제거될 수 있는 거칠기보다 큰 평균 표면 거칠기(Ra)로 귀착되므로 연마 샘플의 시금 결과가 0.50mm보다 큰 직경을 가지는 단지 약 10% 정도의 입자를 가지는 것이 중요하다. 유리, 알루미나 등과 같은 비금속 입자는 스트립 표면에 충분한 크리닝을 제공하지 않기 때문에 본 발명의 연마제에 속하지 않는다. 입자들이 강 표면에 압축 공기식, 즉 압축 가스 형태로 이송되는 불충분한 입자 처리량을 가지는 종래 기술의 쇼트 블라스팅 크리닝 시스템과 달리, 본 발명의 금속 입자는 고속 회전 휠을 이용하여 강 표면으로 이송된다. 금속 입자의 속도는 적어도 55m/sec일 것이다. 금속 입자를 스트립의 표면에 분사하는 데에 고속 휠을 이용하는 것은 전술된 입자의 크기에 대해 적어도 약 55m/sec의 속도가 사용되는 것이 스테인레스 강 고온 밀 스케일에 가장 밀착된 부분을 제거하기에 충분한 충격 에너지를 제공하기 때문에 유리할 것이다.
본 발명의 더욱 중요한 특징은 적어도 2개의 크리닝 브러쉬 바람직하게는, 와이어 브러쉬를 이용하여 열 가공 스트립으로부터 임의의 남아있는 잔여의 균열된 스케일을 제거하는 것이고, 상기 브러쉬는 서로 반대 방향으로 회전되는 브러쉬들로 크리닝되는 각각의 표면에 근접하게 위치된다. 적어도 한 쌍의 대향 회전 브러쉬들이 각 스트립 표면에 필요한 이유는 스트립의 표면의 금속 입자 블라스팅 가공 후에 남아있는 크레이터(crater)를 구비하는 전체 표면의 스케일을 완전히 감소시키도록 브러싱 작업으로 스트립 표면의 전체 적용 범위를 보장하기 위한 것이다. 브러쉬의 각 쌍은 공정의 이 단계에서 크리닝되었지만 폴리싱 작업이 되지 않은 스트립 표면의 각각의 거칠기가 바람직하게는 단지 3.6미크론 Ra보다 작게, 보다 바람직하게는 단지 3.0미크론 Ra이고, 가장 바람직하게는 단지 2.5미크론 Ra로 감소시킬 것이다. 이러한 크리닝 브러쉬의 강모(bristle)가 0.13 내지 0.50mm의 작은 팁 직경을 가질 것이라는 것은 공지되어 왔다. 이러한 이론으로 한정되는 것은 아니나, 보다 작은 직경 와이어의 강모들이 스케일을 제거하도록 쇼트 블라스팅 입자에 의해 스트립 표면 상에 형성된 작은 크레이터 내로 물리적으로 통행하기에 불충분한 강성률을 명백히 가지기 때문에 팁 직경이 적어도 0.13mm이어야 한다는 것이 공지된다. 팁 직경이 약 0.50mm를 초과하게 되면, 와이어 강모가 너무 커서 작은 크레이터들 내로 통행할 수 없다. 이는 스케일을 크레이터 내에 남겨두어, 스트립이 냉간 압하될 때, 스케일이 압연되거나 또는 스트립 표면 내로 끼워져서 기준에 맞지 않는 최종 표면 마감을 유발한다. 바람직하게는, 강모의 팁 직경은 0.13 내지 0.25mm일 것이다. 본 발명의 대향 회전하는 크리닝 브러쉬의 강모는 0.13mm 정도로 작은 팁 직경을 가지지 때문에, 브러쉬가 충분한 표면 밀도, 즉 충분히 밀접하게 밀집되는 강모를 가져서 강모가 쇼트 블라스팅 작업에 의해 스트립 표면 상에 형성되는 작은 크레이터 내로 통행하게 되는 것이 또한 중요하다. 브러쉬의 양호한 최소 표면 밀도가 단위 면적당 적어도 12% 표면적, 보다 바람직하게는 단위 면적당 20% 표면적이라는 것을 알아왔다. 단위 면적당 표면적은 유닛2/유닛2표면적 즉, 0.12 cm2/1cm2표면적 및 0.20cm2/1cm2표면적은 각각 12% 및 20%으로서 한정된다.
와이어 브러쉬는 합성 브러쉬로 제조된 브러쉬가 사용된 경우에 스트립 표면으로부터의 금속 제거가 발생하지 않기 때문에 선택된 크리닝 브러쉬이다. 합성 브러쉬는 직조되거나 매트(mat)형이거나 또는 다양한 양과 크기의 연마 재료를 갖춘 또는 카바이드 함유 합성 재료, 즉 나일론을 갖는 강모 디자인을 가질 수도 있다. 이러한 합성 강모를 사용하여 제조되고 실리콘 카바이드 또는 산화 알루미늄과 같은 재료를 함유하는 브러쉬는 본 발명의 대향 회전하는 크리닝 브러쉬에 적합하지 않다. 합성 강모를 이용하여 제조된 브러쉬는 표면으로부터의 금속 접지로 인해 2% 정도의 수율 손실이 스트립에 발생할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 와이어 브러쉬는 스트립 표면을 연마하거나 또는 문지르는 작업을 덜 할 것이다. 본 발명에서 사용되는 양호한 와이어 브러쉬는 매릴랜드주 빌트모아 소재의 매릴랜드 브러쉬 컴파니로부터 입수 가능하다. 이 브러쉬는 금속 크림프(crimp) 상에 와이어 강모를 장착하고 나선형으로 권취함으로서 배럴(barrel) 주위에서 이러한 크램프를 봉합함으로써 구성된다. 양호하게는, 브러쉬의 표면은 단위 면적당 적어도 12% 표면적의 강모 밀도를 가진다. 밀도가 12% 이하이면, 스트립 표면 상의 강모 팁의 적용 범위는 모든 스케일을 완전히 제거하기에 충분하지 않을 수도 있다. 종래 기술과는 다르게, 이러한 크리닝 브러쉬가 다른 하나에 대해 대향 방향으로 회전되는 것이 중요하다. 이러한 요구 조건에 대한 이유는 브러쉬 강모 팁이 스트립의 표면 함몰 영역, 즉 피트(pit) 및 크레이터로부터 스케일을 완전히 제거하는 것이 입증되었기 때문이다. 양호하게는, 이 크리닝 브러쉬들 중 적어도 3개는 각 스트립 표면에 인접하게 장착된다. 3개의 크리닝 브러쉬들이 있게 되면, 제1 브러쉬는 금속 스트립의 이동 방향의 반대 방향으로 양호하게 회전될 것이다. 제1 브러쉬가 스트립이 좌측에서 우측으로 이동할 때 시계 방향으로 회전된다면, 제2 브러쉬는 반시계 방향으로 회전될 것이고, 제3 브러쉬는 시계 방향으로 회전될 것이다.
본 발명의 마지막 중요한 특징은 "화이트"(white) 또는 "마트"(matte) 표면 마감을 제공하기 위해 냉간 압하 전에 거칠기를 적어도 2.0미크론 Ra보다 작게, 양호하게는 단지 1.5미크론 Ra로, 가장 양호하게는 단지 1.0미크론 Ra로 감소시키기 위해 열 가공 크리닝 스트립이 폴리싱 브러쉬에 의해 추가 처리된다는 것이다. 이 최종 폴리싱 브러쉬는 와이어 강모를 갖는 브러쉬가 다시 바람직하지만 합성 브러쉬일 수 있다. 소정의 스테인레스 강 적용예에 있어서, 냉간 압하 후에 0.4미크론 Ra보다 작은, 양호하게는 0.3미크론 Ra보다 작은 표면 거칠기를 갖는 것이 필요하다. 이러한 형태의 광택나는 표면 마감을 보장하기 위해서, 거칠기는 냉간 압하 밀 이전에 1.5미크론 Ra를 초과하면 안된다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해서, 도1은 열 가공 스크립으로부터 냉간 압연된 금속 스트립을 제조하기 위한 연속 공정 라인의 개략도를 도시한다. 이 공정은 개별 공정 유닛들도 또한 사용할 수 있다는 것을 알 것이다. 공정 라인은 페이오프 릴(payoff reel; 10)로부터 열 가공된 스트립을 귄취 해제하는 연속 단계를 구비한다. 스트립의 단부는 전단기(14)에 의해 사각으로 형상화되어 용접기(16)에 의해 연속 공정을 위해 용접될 수도 있다. 이어서, 연속 스트립은 진입 브라이들 롤러(18)와 배출 브라이들 롤러(22)를 구비하는 루프기(looper, 20)를 통과한다. 그런 후, 스트립은 브라이들 롤러(28, 30)와 벤딩 롤러(26)를 구비하는 스트레치 레벨러(24)에 의해 인장되어 신장된다. 이러한 스트레칭 및 벤딩 작업은 스케일을 균열시키고 완화시킬 뿐만 아니라 스트립을 "완전 평면" 상태로 평탄화시킨다. 이어서, 스트레칭된 스트립(12A)은 대부분의 스케일이 스트립으로부터 박리식으로 제거되는 쇼트 블라스트기(34)를 통과한다. 이어서, 스트립(12B)의 부분적으로 크리닝된 표면은 소정의 잔여 스케일을 기계적으로 제거하고 스트립의 표면 거칠기를 감소시키기 위한 다중 쌍의 크리닝 브러쉬(38, 42, 46)를 구비하는 브러쉬 크리닝 스테이션(36)으로 통과된다. 이러한 크리닝 브러쉬들은 적어도 2쌍의 브러쉬(38, 42)와, 양호하게는 스트립의 대향 측면에 병치된, 즉 하나가 스트립 위에 위치하고 다른 하나가 스트립 아래에 위치한 적어도 하나의 제3 쌍의 브러쉬(46)를 구비할 것이다. 각 크리닝 브러쉬가 인접한 브러쉬, 즉 스트립의 동일 측면 상에 위치한 브러쉬의 방향에 대향되는 방향으로 회전되는 것이 중요하다. 예컨대, 브러쉬 크리닝 스테이션(36)에서, 화살표(40, 44, 48)에 의해 각각 지시되는 바와 같이 상부 브러쉬(38)는 시계 방향으로 회전되고, 상부 브러쉬(42)는 반시계 방향으로 회전되고, 상부 브러쉬(46)는 시계 방향으로 회전될 것이다. 하부 크리닝 브러쉬들은 정확하게 반대로, 즉 하부 브러쉬(38)는 반시계 방향으로 회전되고 하부 브러쉬(42)는 시계 방향으로 회전되고, 하부 브러쉬(46)는 반시계 방향으로 회전될 것이다. 양호하게는, 최초 브러쉬(38)의 쌍은 스트립(12B)의 이동 방향에 대향되는 방향으로 회전된다. 스트립(12B)은 좌측으로부터 우측으로 이동되는 것이 도시된다. 이어서, 크리닝된 스트립(12C)은 거칠기를 1.5미크론 Ra, 양호하게는 1.0미크론 Ra보다 작게 감소시키기 위해 하나가 스트립 위에 위치하고 다른 하나가 스트립 아래에 위치한 한 쌍의 병치된 폴리싱 브러쉬(50)를 통과한다. 도1의 공정 라인은 2쌍의 폴리싱 브러쉬(50)를 도시한다. 이어서, 폴리싱 가공 스트립(12D)은 탠덤 밀(56) 또는 (도시되지 않은) Z-밀에서 양호하게는 적어도 30% 냉간 압하된다. 냉간 압하된 스트립(12E)은 단지 0.3미크론 Ra의 거칠기를 양호하게 가지는 광택 마감을 갖는 표면을 가질 것이다. 이어서, 고도로 폴리싱 가공된 스트립(12E)은 인장 릴(58)에 의해 코일 형태로 다시 감길 수도 있다. 도1에 도시된 공정은 인장 릴(58) 직전에 다른 루프기와, 냉간 압하 밀 이후에 연속 어닐링 노와 산세척기, 측면 트리머(trimmer) 등과 같은 추가 스트립 크리닝기과 같은 추가의 후속 공정 설비를 구비할 수도 있다. 페이오프 릴(10)과 함께 작동하는 릴(58)은 텐션 레벨러(24)에서 금속 스트립을 스트레치시킬 것이다. 스케일을 균열시키고 스트립을 평탄화하도록 금속 스트립을 양호하게는 적어도 1% 스트레치시키는 것이 중요하다. 고온 스트립 밀 상의 압연 중에 유발되는 스트립(12)의 표면 기복, 예컨대 구부러진 엣지, 버클의 정도에 따라, "완전 평면" 스트립(12A)을 달성하기 위해 10% 만큼 스트립을 스트레치시키는 것이 필요할 수도 있다.
실시예 1
비교예에 있어서, 20cm의 두께를 갖는 스테인레스 강 슬라브부는 2.5mm의 두께를 갖는 스트립을 제공하도록 고온 스트립 밀 상에서 열간 압연되었다. 스트립은 스케일을 균열시키고 스트립을 완전 평면 상태로 평탄화시키도록 3.5% 스트레치되는 텐션 레벨러로 통과되었다. 이어서, 스트레치된 스트립은 스트립의 양 표면을 크리닝하도록 쇼트 블라스팅 기구로 통과되었다. 그런 후, 쇼트 블라스트 가공된 스트립은 브러쉬가 1000 내지 3000rpm의 속도로 동일한 방향으로 회전된 상태로 스트립의 양측면 상에 장착되는 알루미나가 함유된 합성 강모 브러쉬로 브러싱 작업되었다. 다양한 양의 흰색과 흑색이 가시적으로 뒤섞인 스케일은 스트립의 양 표면 상에 잔류하였다. 이 흑색 스케일은 고온 밀 스케일이 스트립으로부터 만족할 만큼 제거되지 않았다는 것을 입증해주었다. 크리닝 작업 후의 스트립의 두께는 표면으로부터 금속 두께를 제거하는 합성 브러쉬에 의한 과도한 연마 작업으로 인해 0.05mm 감소되었다. 이러한 과도한 연마 작업은 약 2%의 수율 손실을 유발하였다. 그 후, 스트립은 브러쉬가 1000 내지 3000rpm의 속도 및 스트립의 이동 방향과 반대 방향으로 회전되는 상태로 스트립의 양측면 상에 장착되는 4세트의 폴리싱 브러쉬 사이로 지나게 되었다. 스트립의 표면 거칠기는 3.6미크론 Ra이였다. 이어서, 스트립은 탠덤에서 작동되는 2개의 Z-고 냉간 압하 밀 상에서 40% 냉간 압하되었다. 작업 롤은 1.3미크론 Ra보다 작은 표면 거칠기를 가졌다. 냉간 압하 후, 최종 냉간 압하된 스테인레스 스트립은 약 0.4미크론 Ra 즉, 제1 마감의 표면 거칠기를 가졌다. 바람직한 표면은 0.4미크론 Ra보다 작은 거칠기를 가질것이다. 양호한 2차원 마감은 0.3 Ra이하의 최종 냉간 압하된 스테인레스 스트립 상의 표면 거칠기를 필요로 한다.
실시예 2
본 발명을 도시하는 예에 있어서, 20cm 두께를 갖는 오스테나이트 스테인레스 강 슬라브부는 2.5mm 두께를 갖는 스트립을 제공하도록 고온 압연 밀 상에서 열간 압연되었다. 스트립은 이후와 같은 점을 제외하고는 실시예 1에서 도시된 바와 같이 가공되었다. 이어서, 스트레치된 스트립은 0.29mm의 시금 크기를 갖는 강 입자를 이용하는 쇼트 블라스팅 기구로 통과되었다. 그런 후, 쇼트 블라스팅 가공된 스트립은 브러쉬들이 서로 반대 방향으로 회전되는 상태로 스트립의 양측면 상에 장착되고 매릴랜드 브러쉬 컴파니로부터 입수 가능한 브러쉬로 크리닝된다. 이 크리닝 브러쉬들은 0.25mm의 팁 직경을 갖는 와이어 강모를 가졌다. 브러쉬의 밀도는 21%였다. 스트립 상의 어느 표면에서도 스케일이 남아 있는 것을 볼 수 없었다. 크리닝 작업 후에 스트립의 두께는 와이어 브러쉬에 의한 연마 작업으로 인해 0.001mm보다 작게 감소되었다. 그런 후, 스트립은 미네소타, 미네아폴리스 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링사로부터 입수 가능한 한 쌍의 평행한 스카치-브라이트(등록상표) 폴리싱 브러쉬들 사이로 지나게 되었다. 한 쌍의 이러한 브러쉬들은 스트립의 대향 측면 상에 장착되었다. 이러한 브러쉬들은 1000 내지 3000 rpm의 속도와 스트립의 이동 방향에 반대 방향으로 회전되었다. 고도로 폴리싱 가공된 스트립의 표면 거칠기는 1.5미크론 Ra였다. 이어서, 폴리싱 가공 스트립은 4개의 정밀한 탠덤 냉간 압하 밀 상에서 50% 냉간 압하되었다. 작업 롤은 0.13 내지 0.30미크론 Ra의 표면 마감을 가졌다. 냉간 압하 후, 최종 냉간 압하된 스테인레스 스트립은 0.30미크론 Ra보다 작은 표면 거칠기를 가지며 "완전 평면" 상태에 있었다. 스트립 표면 거칠기는 통상 0.26미크론 Ra보다 작으며 0.13미크론 Ra 정도로 작았다. 이러한 실시예는 본 발명이 냉간 압하 전에 열간 압연된 스트립을 어닐링 또는 산세척하지 않고 열간 압연된 스트립으로부터 제조됨으로써 2차원 마감의 최고 광택이 나는 예컨대, 단지 0.3미크론 Ra 표면을 갖는 냉간 압하된 스테인레스 강 스트립이 된다는 것을 입증한다. 더욱이, 수율 손실을 한편 유발하는 스트립 표면의 연마 작업이 필요하지 않았다. 이러한 실시예에 있어서, 전체 금속 표면 두께의 0.01mm보다 작게 즉, 0.5%보다 작게 제거되었다.
다양한 변경예가 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않고서도 본 발명에의해 이루어질 것이다. 따라서, 본 발명의 한계는 첨부된 청구범위로부터 결정되야 한다.
본원 발명의 제조 방법을 제공함으로써, 냉간 압하 전에 열 가공된 스트립의 핫 밴드 어닐링 및/또는 산세척없이 양호한 평탄도와 표면 평활도를 갖는 냉간 압연된 스트립을 제조할 수 있다.

Claims (20)

  1. 냉간 압연 전에 열 가공된 스트립을 어닐링 또는 산세척하지 않고서 열 가공된 스트립으로부터 냉간 압연 금속 스트립을 제조하는 방법에 있어서,
    스케일로 덮여 있는 열 가공된 금속 스트립을 제공하는 단계와,
    상기 스케일을 균열시키고 상기 스트립을 평탄화하도록 인장하여 스트립을 스트레칭시키는 단계와,
    상기 스케일을 제거하여 소정의 거칠기를 갖는 표면을 제공하도록 연장된 스트립의 각 표면을 입자 블라스팅 가공하는 단계와,
    각각의 표면에 인접하게 위치하고 서로 반대 방향으로 회전하는 적어도 2개의 브러쉬들로써 임의의 잔여 스케일을 제거하도록 표면을 크리닝하는 단계와,
    거칠기를 더욱 감소시키기 위해 적어도 하나의 폴리싱 브러쉬로써 각각의 크리닝된 표면을 폴리싱하는 단계와,
    상기 표면이 광택 마감을 갖도록 스트립을 냉간 압하하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트립은 적어도 약 1% 스트레칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스트립은 2 내지 7% 스트레칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉간 압하된 스트립은 0.4미크론 Ra보다 작은 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 냉간 압하된 스트립은 0.3미크론 Ra보다 작은 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 각 스트립 표면에 인접한 적어도 3개의 크리닝 브러쉬를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 크리닝 브러쉬는 단위 면적당 12% 표면적 이상의 표면 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 강모들은 와이어이며 0.13 내지 0.25mm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스트립은 냉간 압하 전에 2.0미크론 Ra보다 작은 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스트립은 냉간 압하 전에 단지 1.0미크론 Ra의 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 입자의 적어도 95%는 적어도 0.10mm의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 입자의 5%는 0.50mm보다 큰 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 입자의 적어도 45 내지 55%는 0.20 내지 0.30mm의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 브러쉬로 크리닝된 표면은 3.6미크론 Ra보다 작은 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 크리닝된 표면은 단지 3.0미크론 Ra의 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 스트립은 적어도 30% 냉간 압하되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 냉간 압하된 스트립은 단지 20 I-유닛의 평탄도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 스트립은 스테인레스 강인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 냉간 압연 전에 열 가공된 스트립을 어닐링 또는 산세척하지 않고서 열 가공된 금속으로부터 냉간 압연 금속 스트립을 제조하는 방법에 있어서,
    스케일로 덮여 있는 열 가공된 강 스트립을 제공하는 단계와,
    상기 스케일을 균열시키고 상기 스트립을 평탄화하도록 인장하여 스트립을 적어도 1% 스트레칭시키는 단계와,
    상기 스케일을 제거하기 위해 연장된 스트립의 표면을 입자 블라스팅 가공하는 단계와,
    각각의 표면에 인접하게 위치하고 서로 반대 방향으로 회전하고 0.13 내지 0.50mm의 직경의 강모를 가지는 적어도 2개의 크리닝 브러쉬로써 임의의 잔여 스케일을 제거하도록 표면을 크리닝하는 단계와,
    상기 스트립의 표면이 2.0미크론 Ra보다 작은 거칠기를 가지도록 적어도 하나의 폴리싱 브러쉬로 각각의 크리닝된 표면을 폴리싱하는 단계와,
    상기 표면이 0.4미크론 Ra보다 작은 거칠기를 갖는 광택 마감을 가지도록 상기 스트립을 냉간 압하하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 냉간 압연 전에 열 가공 스트립을 어닐링 또는 산세척하지 않고서 열 가공된 금속으로부터 냉간 압연 금속 스트립을 제조하는 방법에 있어서,
    스케일로 덮여 있는 열 가공된 스테인레스 강 스트립을 제공하는 단계와,
    스케일을 균열시켜 스트립을 평탄화하도록 스트립을 인장하여 적어도 1% 스트레칭시키는 단계와,
    스케일을 제거하기 위해 연장된 스트립의 표면을 입자 블라스팅 가공하는 단계와,
    각각의 표면에 인접하게 위치하고 서로 반대 방향으로 회전하고 단위 면적당 12% 표면적 이상의 표면 밀도를 가지고 0.13 내지 0.50mm 직경의 와이어 강모를 갖는 적어도 2개의 크리닝 브러쉬들로써 임의의 잔여 스케일을 제거하도록 표면을 크리닝하는 단계와,
    스트립의 표면이 적어도 단지 1.5미크론 Ra의 거칠기를 가지도록 적어도 하나의 폴리싱 브러쉬로써 각각의 크리닝된 표면을 폴리싱하는 단계와,
    상기 표면이 단지 0.3미크론 Ra의 거칠기를 갖는 광택 마감을 가지도록 상기 스트립을 냉간 압하하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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