KR20220038758A - 콤팩트한 알루미늄 합금 열처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 열처리 방법에 관한 것으로, 알루미늄 스트립은 상부 표면 및 하부 표면을 갖고, 방법은 적어도 두 개의 회전하는 가열 롤들 상에서 알루미늄 스트립을 이동시키는 단계를 포함하고, 가열 롤들은 외부 표면을 포함하여, 알루미늄 스트립의 표면이 가열 롤들의 외부 표면의 일부와 열전달 접촉하여 알루미늄 합금 스트립에 열을 유도하여 알루미늄 합금 스트립을 어닐링 온도에서 가열되게 하고, 알루미늄 스트립을 이동시키는 단계는 알루미늄 스트립의 상부 표면과 하부 표면이 교대로 회전하는 가열 롤들의 외부 표면과 열 전달 접촉하도록 알루미늄 합금 스트립을 제1 회전하는 가열 롤 위로 이동시킨 후 알루미늄 스트립을 제2 회전하는 가열 롤 위로 이동시키는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 알루미늄 합금 스트립의 열처리를 위한 방법 및 콤팩트한 장치에 관한 것이다.
알루미늄 합금은 자동차 부품, 구조 부품 및 기타 여러 용도와 같은 다양한 용도로 광범위하게 사용된다. 전통적으로 알루미늄 합금은 직접 냉각 주조(direct chill cast) 또는 연속 주조(continuously cast) 중 하나이다. 종종 잉곳(ingot), 슬래브(slab) 또는 스트립(strip)은 고객(예를 들어, 자동차 제조업체 또는 부품 처리 공장)에게 인도 가능한 최종 게이지로 압연된다. 일부 경우에는, 알루미늄 합금이 원하는 템퍼 특성(temper property)을 얻기 위해 일종의 열처리를 거쳐야 할 수도 있다. 예를 들어, 어닐링(annealing)은 알루미늄 제품의 성형성(formability)을 개선할 수 있고 용체화 열처리(solution heat treatment) 후 담금질(quench)은 알루미늄 제품의 강도를 개선할 수 있다.
높은 체적 처리량을 달성하기 위해, 알루미늄 합금 물품은 대규모 연속 공정 라인(processing line)에서 연속적으로 어닐링되거나 용체화 열처리될 수 있다. 전통적으로 이러한 연속 공정 라인은 매우 큰 건물을 차지하고 고가의 복잡한 장비를 필요로 한다. 예를 들어, 이러한 연속 어닐링 용체화 열처리 라인은 용체화 열처리 온도에서 유지하고 담금질하기 위해 알루미늄 스트립의 온도를 충분히 올리기 위해 알루미늄 합금 스트립을 수많은 섹션들을 통과시키는 것을 필요로 하며, 가끔 최대 130미터 이상의 처리 라인을 필요로 한다. 이러한 연속 공정 라인에는 진입 섹션, 스트립들을 함께 스티칭하거나 용접하는 디바이스, 루퍼, 장력 제어기, 어닐링 또는 용체화 열처리 전 탈지, 담금질 및 최종 리코일링 후 기타 야금의 또는 표면 처리 작업과 같은 추가 작업이 포함되며, 이러한 연속 처리 라인의 전체 개발 길이는 최대 800미터 이상에 달할 수 있다. 알루미늄 스트립이 고온 및 담금질 섹션에서 이동하는 동안 낮은 장력이 유지되어야 하며 표면 결함을 방지하기 위해 알루미늄 스트립은 이러한 섹션의 주변 장비 또는 구조물과 접촉하지 않고 유지되어야 한다. 실제로 이는 알루미늄 스트립의 두 표면들에 적용된 강제 공기(forced air)를 사용하여 이를 공기 중에 적절하게 매달린 상태를 유지함으로써 달성된다. 알루미늄 스트립이 장비나 구조물과 물리적으로 접촉하는 경우, 장비나 구조물이 손상될 수 있을 뿐만 아니라 알루미늄 스트립의 표면이 손상되어 손상된 알루미늄 스트립뿐만 아니라 영향을 받는 최대 130미터 이상의 어닐링 또는 용체화 열처리 및 담금질 섹션의 모든 알루미늄 스트립 및 새로운 공정을 시작하는 데 필요한 임의의 알루미늄(예를 들어, 다른 800미터 이상)을 중단하고 폐기해야 할 수 있다. 또한 원하는 온도를 유지하기 위해, 알루미늄 스트립을 매달기 위해 사용되는 강제 공기는 어닐링 또는 용체화 열처리 섹션에서도 가열되어야 한다.
어닐링 및 용체화 열처리는 알루미늄 물품을 특정 온도로 가열 및 냉각하고 특정 시간 동안 해당 온도에서 유지하는 것을 포함한다. 알루미늄 물품의 온도-시간 프로파일은 결과적인 강도, 연성 및 알루미늄 물품의 기타 전반적인 특성(예를 들어, 자동차 바디 시트의 충돌에 대한 저항)에 크게 영향을 미칠 수 있다. 일부 경우, 예를 들어 자동차 및 운송 어플리케이션에서 널리 사용되는 AA6XXX 및 AA7XXX 시리즈 알루미늄 합금의 경우, 알루미늄 합금의 어닐링 또는 용체화 열처리 및 담금질은 합금 원소(alloying element)(주로 AA6XXX 시리즈 합금의 경우 실리콘과 마그네슘, AA7XXX 시리즈 합금의 경우 아연, 마그네슘 및 선택적으로 구리)들이 금속 물품의 고용체(solid solution)에 용해될 때까지 고온에서 물품을 가열한 다음 금속 물품을 담금질하여 이러한 원소들을 과포화된 고용체에 잠그는 것을 포함할 수 있다. 어닐링 또는 용체화 열처리 및 담금질 후, 알루미늄은 알루미늄 매트릭스의 합금 원소들의 점진적인 재결합 및 침전(precipitation)에 의해 경화된다. 이 경화는 일정 기간 동안 실온에서 발생하거나(예를 들어, 자연 에이징) 약간 상승된 온도에서의 지속 시간(예를 들어, 인공 에이징 또는 사전 에이징, 일반적으로 70°C 내지 200°C 범위) 및/또는 추가 처리(예를 들어, 세척, 전처리, 코팅 등)로 인해 발생할 수 있다. 자동차 차체의 도장 작업(painting operation) 및 도장-경화 사이클(paint-curing-cycle)은 알루미늄 합금의 경화에 기여하는 이러한 추가 처리 단계의 예이다.
이 용체화 열처리 및 담금질은 침전에 의해 경화되지 않는 알루미늄 합금, 예를 들어 AA5XXX 시리즈 알루미늄 합금에도 관심이 있으며, 이는 주로 마그네슘의 고용체에 의해 경화되며, 가열은 재결정된 구조를 전달 및 제어하는 데 도움이 되며 시간 및 온도를 유지하여 재결정된 입자의 크기를 제어하는 데 도움이 된다. 재결정화 정도와 입자 크기는 특히 AA5XXX 계열 합금의 기계적 특성, 표면 양태 및 항복 연신(YPE)에 직접적인 영향을 미친다.
유사하게, 침전에 의해 경화된 알루미늄 합금의 경우, 예를 들어 AA2XXX, AA6XXX 및 AA7XXX 시리즈 합금의 경우, 어닐링 또는 용체화 열처리에 대한 가열 속도를 높이면 알루미늄 스트립에서 재결정된 입자 구조를 전달 및 제어하는 데 도움이 되며 시간 및 온도를 유지하여 재결정된 입자의 크기를 제어하는 데 도움이 된다. 재결정의 정도, 재료의 질감 및 재결정된 입자의 크기는 알루미늄 스트립의 형성 능력에 직접적인 영향을 미친다.
실제로 알루미늄 스트립의 연속 열처리를 위한 최첨단 장비로, 용체화 열처리에 대한 가열 속도는 가열이 움직이는 알루미늄 스트립을 부유시키는 공기의 흐름에 의해 수행된다는 사실에 의해 제한되며, 따라서 이 가열 속도를 가속화할 가능성을 상당히 감소시킨다.
이용 가능한 알루미늄 스트립의 연속 열처리를 위한 최신 장비와 관련된 또 다른 문제는 가열 및 주로 최대 온도에서 유지가 일어나는 노(furnace) 섹션에서 용체화 열처리(또는 보다 일반적으로 고온에서의 처리) 동안 알루미늄 스트립이 변형되는 경향이 있다는 것이다. 변형의 전형적인 패턴은 횡단면을 따라 플랫한 M자 모양 또는 갈매기 모양이며, 이는 알루미늄 스트립을 가열하고 상승된 온도에서 담그는 동안 알루미늄 스트립을 제자리에 유지하고 부유하게 하는 공기를 공급하는 노즐과 접촉하게 할 수 있다. 이는 알루미늄 스트립 표면에 허용할 수 없는 결함을 생성할 수 있으며 경우에 따라 파손을 일으켜 주요 생산 중단을 유발할 수 있다.
또한, 어닐링 또는 용체화 열처리(또는 보다 일반적으로 고온에서의 처리) 중에 발생하는 이러한 M자형 또는 기타 표면 변형은 담금질 작업이 물 또는 기타 액체를 사용할 때 담금질 작업을 더 어렵게 만든다. 알루미늄 스트립 표면의 포켓 또는 골은 국부적으로 물 또는 기타 액체의 잠재적인 축적을 생성하여 냉각을 불균일하게 만들고 담금질 작업 동안 알루미늄 스트립 변형을 향상시킨다.
어닐링이나 용체화 처리 후의 급속 냉각도 중요한 역할을 한다. 너무 느리게 냉각하면 합금 원소들의 일부가 고용체에서 빠져나가 더 이상 경화에 기여하지 않게 한다. 이들은 또한 결정립계(grain boundary )에서 침전되고 결정립계에서 조기의 파손(premature failure)을 시작하여 알루미늄 합금의 강도를 약화시킬 수 있으며, 따라서 예를 들어 AA6XXX 시리즈 합금의 경우 재료 성능, 충돌 저항이 감소한다. 그런 관점에서 볼 때 냉각은 최대화되어야 하지만, 알루미늄 스트립의 연속 열처리를 위한 최첨단 장비로 냉각을 극대화한다는 것은 알루미늄 스트립의 변형을 생성하는 스프레이 또는 물 미스트를 사용하여 스트립을 냉각하는 것을 의미한다. 이 변형은 그 진폭이 스트립과 담금질 섹션(quench section)의 제 위치에 알루미늄 스트립을 유지하는 공기를 공급하는 장치의 공기 노즐과 같은 장비 사이에 접촉을 생성할 만큼 충분히 클 수 있기 때문에 문제이다. 설명된 변형 및 접촉 위험은 일반적으로 냉각이 증가함에 따라 증가하므로, 실제로는 빠른 냉각과 허용 가능한 변형 사이에서 절충되어야 한다.
이로부터 알루미늄 스트립의 연속 어닐링 또는 용체화 열처리 및 담금질을 위해 시중에서 구할 수 있는 최신 산업 장비가 완전한 만족을 제공하지 못한다는 결론에 이른다. 뜨거운 공기(hot air)에 의한 가열 속도는 느리기 때문에, 그의 어닐링 또는 용체화 처리 섹션이 길고 투자 비용이 많이 든다. 어닐링 또는 용체화 처리 온도까지의 빠른 가열과 담금질 작업 동안 높은 냉각 속도를 가할 수 있는 장비가 제한적이며, 이 둘은 다양한 야금학적 이유로 모두 바람직하다. 그들은 또한 물이나 다른 액체가 사용될 때 불균일한 담금질에 기여하는 스트립 왜곡을 생성하며, 이는 장비와 스트립의 상호 작용으로 인해 표면 결함을 생성할 수 있으며 생산 중 스트립이 크게 파손될 수도 있다. 이러한 연속 열처리 라인의 작동은 실제로 어렵고 비용이 많이 든다.
그러한 라인의 약점을 개선하기 위해 당업계에서 몇 가지 개선이 제안되어 왔다.
특허 문헌 WO-2016/037922-A1에는 AA6XXX 계열의 알루미늄 시트의 연속 어닐링 방법이 개시되어 있으며, 여기서 연속 어닐링로의 입구 섹션 전 또는 근처에서 알루미늄 시트는 500°C 내지 590°C의 설정된 용체화 열처리 온도보다 낮은 5°C 내지 100°C의 온도로 바람직하게는 유도적으로 예열된다. 특허 문헌 WO-2016/091550-A1에는 AA7XXX 시리즈의 알루미늄 시트의 연속 어닐링 방법이 개시되어 있으며, 여기서 연속 어닐링로의 입구 섹션 전 또는 근처에서 알루미늄 시트는 370°C 내지 560°C의 설정된 용체화 열처리 온도보다 낮은 5°C 내지 100°C의 온도로 바람직하게는 유도적으로 예열된다. 특허 문헌 WO-2018/064228-A1은 영구 자석 로터와 같은 자기 로터를 사용하여 금속 스트립을 용체화 온도(solutionizing temperature)로 급속 가열하기 위한 짧은 가열 구역을 갖는 콤팩트한 연속 열처리 라인을 제안한다. 자기 로터는 가스로 채워진 챔버 내에서 금속 스트립을 부유시키는 데 사용될 수 있다. 그리고 특허 문헌 WO-2018/064145-A1은 금속 물품을 가열, 부유 및/또는 이동시키기 위해 일련의 회전 자석들을 사용하는 비접촉 가열 장치를 개시하고 있다.
그러나 이러한 솔루션 중 어느 것도 알루미늄 스트립의 연속 어닐링 또는 열처리 및 담금질을 위해 시장에서 이용할 수 있는 최첨단 장비의 약점을 완전히 해결하지 못한다.
달리 지시된 경우를 제외하고, 아래에서 이해되는 바와 같이, 알루미늄 합금 및 템퍼 지정(temper designation)은 알루미늄 협회에서 2018년에 발행한 것으로, 당업자에게 잘 알려져 있는 알루미늄 표준 및 데이터 및 등록 기록의 알루미늄 협회 지정을 참조한다. 온도 지정은 유럽 표준 EN515에도 명시되어 있다.
합금 조성 또는 바람직한 합금 조성에 대한 설명에서, 백분율에 대한 모든 언급은 달리 명시되지 않는 한 중량%(weight percent)를 기준으로 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "최대" 및 "최대 약"은 명시적으로 언급하는 특정 합금 성분의 중량 퍼센트가 0일 가능성을 명시적으로 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 최대 0.25% Cu는 Cu가 없는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 어닐링 또는 용체화 열처리 온도에서 알루미늄 합금 스트립의 열처리를 위한 콤팩트한 방법 및 상응하는 장치를 제공하는 것이다.
이동하는 알루미늄 합금 스트립의 연속 열처리 방법을 제공하는 본 발명에 의해 이러한 목적 및 추가 이점이 충족되거나 초과되며, 알루미늄 스트립은 상부 표면 및 하부 표면을 갖고, 상기 방법은 적어도 두 개의 회전하는 가열 롤(rotating heating roll)들 상에서 상기 알루미늄 스트립을 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 가열 롤들은 외부 표면을 포함하여, 상기 알루미늄 스트립의 표면이 상기 가열 롤들의 상기 외부 표면의 일부와 열전달 접촉하여 상기 알루미늄 합금 스트립에 열을 유도하여 상기 알루미늄 합금 스트립을 어닐링 온도(annealing temperature)에서 가열되게 하고, 상기 알루미늄 스트립을 이동시키는 단계는 상기 알루미늄 스트립의 상부 표면과 상기 하부 표면이 교대로 상기 회전하는 가열 롤들의 상기 외부 표면과 열 전달 접촉하도록 상기 알루미늄 합금 스트립을 제1 회전하는 가열 롤 위로 이동시킨 후 상기 알루미늄 스트립을 제2 회전하는 가열 롤 위로 이동시키는 단계를 포함한다. 알루미늄 합금 스트립은 미리 정의된 어닐링 온도로 가열하여 열처리되며, 이는 알루미늄 시트가 어닐링되거나 용체화 열처리되는 온도를 의미한다.
본 발명의 방법은 알루미늄 합금 스트립의 열처리를 위한 콤팩트한 장치를 필요로 한다. 알루미늄 합금 스트립은 알루미늄 합금 스트립을 요구되고 미리 정의된 어닐링 온도로 가져오고 어닐링 온도에서 소킹(soaking) 시간을 제어하기 위해 적어도 두 개의 원통형 회전 가능한 가열 롤들 위로 이동된다.
방법 및 장치에는 원통형 회전 가능한 가열 롤로부터 알루미늄 합금 스트립으로의 열 전달을 제어하기 위한 속도 제어 수단(즉, 코일에서 알루미늄 합금 스트립의 풀림 속도 및 가열 롤의 회전 속도) 및 스트립 장력 제어 수단이 제공될 수 있다. 각 원통형 가열 롤의 회전 속도는 개별적으로 조정 가능하다.
적어도 알루미늄 합금 스트립의 상부 표면과 하부 표면이 가열 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉되도록 하기 위해 적어도 두 개의 가열 롤들이 제공되며, 따라서 알루미늄 합금 스트립이 제1 가열 롤 위로 이동하여 알루미늄 합금 스트립의 상부 표면이 제1 가열 롤과 열 전달 접촉하고 이어서 제2 가열 롤 위로 알루미늄 합금 스트립을 이동하며, 여기서 알루미늄 합금 스트립의 하부 표면이 제2 가열 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉하여 이에 따라 알루미늄 시트의 가능한 한 빠르고 균일한 가열을 보장한다. 대안적으로, 먼저 하부 표면이 제1 가열 롤과 접촉하고 이어서 알루미늄 합금 스트립의 상부 표면이 제2 가열 롤의 외부 표면과 접촉한다. 제1 원통형 가열 롤은 제1 방향, 즉 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능하고, 제2 원통형 가열 롤은 반대의 제2 방향으로 회전 가능하다.
알루미늄 합금 스트립을 원통형 회전 롤 위로 이동시키거나 운반하면 스트립 표면에서 보이는 응력이 항복 응력을 초과하는 경우 알루미늄 합금 스트립 표면에서 약간의 소성 변형(plastic deformation)이 발생할 수 있다. 반대 방향으로 움직이는 적어도 두 개의 회전 가능한 가열 롤들 위에 알루미늄 합금 스트립을 교대로 통과시키는 것의 장점은 또한 알루미늄 합금 스트립의 양 표면들이 변형된다는 것이며, 그 결과는 효과가 대칭적이라는 것이다. 또한, 알루미늄 합금 시트의 평탄도 제어가 향상된다.
외부 표면과의 직접적인 접촉으로 인한 알루미늄 합금 스트립으로의 열 전달은 산업 스케일의 연속 어닐링 라인에서 수행되는 가열된 공기로 알루미늄 합금 스트립을 가열하는 것보다 훨씬 더 효과적이다.
일련의 실험에 따르면 540°C의 온도를 갖는 두 개의 금속 블록들 사이에 직접 접촉을 유지함으로써 AA6016 시리즈의 1mm 시트 재료에 대해 주변 온도에서 540°C의 용체화 열처리 온도에 도달하는 시간은 일 측면으로부터 가열될 때 30초 미만이고 양 측면으로부터 가열될 때 약 10 내지 15초이다. 예를 들어 유도 가열(induction heating)과 같은 추가 외부 열원을 사용하여 열 입력을 증가시키면 이 가열 시간을 10초 미만으로 줄어들 수 있다. 산업 규모의 연속 어닐링 시간에서 이 용체화 열처리 온도에 필요한 가열 시간은 일반적으로 45초에서 55초 사이이다. 본 발명의 방법에서 가열 시간의 이러한 상당한 감소는 무엇보다도 더 우수하고 균질한 결정립 재결정화를 초래하며, 이는 알루미늄 합금 스트립의 증가된 가열 속도와 이러한 효과를 달성하기 위해 필요한 장비의 크기가 크게 감소했기 때문이다.
알루미늄 합금 스트립이 회전 가능한 가열 롤과 직접 접촉하는 것, 즉 알루미늄 합금 스트립과 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면 사이에 열 접촉이 있다는 것이 본 발명의 중요한 양태이다. 종래 기술에서, 장비의 임의의 정적 부분(static part)에 대해 상승된 온도에서 움직이는 알루미늄 합금 스트립의 직접적인 접촉은 그것이 알루미늄 합금 스트립의 바람직하지 않은 표면 손상을 초래할 수 있으므로 피해야 한다. 그러나 본 발명에 따르면 회전 가능한 가열 롤 표면의 올바른 표면 코팅을 선택하면 손상이 문제가 될 필요가 없다는 것이 밝혀졌으며, 이는 가열 중 알루미늄 합금 스트립 팽창 이외의 알루미늄 합금 스트립과 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면 사이에 차등 속도 차이 없이 접선 접촉이 있기 때문이다.
그럼에도 불구하고, 본 발명의 방법에서 원통형 회전하는 가열 롤의 수는 제한되어야 하며, 바람직하게는 두 개 또는 세 개, 그러나 네 개 이하의 가열 롤들을 사용하여 시스템을 가능한 한 콤팩트하게 유지해야 한다.
일 실시예에서, 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면은 높은 열 전도성 및 낮은 마찰 계수를 갖는 내마모성(wear resistant) 재료로 코팅된다. 바람직한 실시예에서, 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면은 복합 다이아몬드 코팅으로 균일하게 코팅되고, 예를 들어 인듀어 코팅스(Endure Coatings)로부터 상업적으로 입수 가능한 시리즈(Series)-1100의 복합 다이아몬드 코팅이 사용될 수 있다. 1,000 비커스(Vickers) 이상의, 그리고 일반적으로 약 1,200 비커스의 높은 경도와 결합된 0.10 내지 0.20의 전반적으로 낮은 마찰 계수는 스트립 장력 및 속도 제어와 결합하여 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 표면 결함 발생을 제한하는 데 기여한다.
적합한 코팅의 이러한 예시는 비제한적이며 다른 기술, 특히 가열 롤의 표면 상에 열 전도성, 내마모성 및 고접착성 코팅을 제공하기 위해 고속 산소 연료 분무(HVOF)를 포함하는 열 분무의 사용이 본 발명에 의해 구상된다. 다른 적합한 재료는 질화티타늄, 탄화텅스텐, 질화크롬 등과 같은 세라믹 코팅을 포함한다.
회전 가능한 가열 롤은 바람직하게는 주철, 강철, 스테인리스강, 초경합금(cemented carbides), 구리, 구리계 합금 및 알루미늄계 합금의 그룹에서 선택된 금속으로 제조되며, 이들은 방법의 작동 중에 탄성 변형만 겪을 수 있도록 충분한 압축 강도 및 내마모성을 가질 수 있다. 이는 다양한 가열 수단, 예를 들어 온도 측정 및 온도 제어 수단과 함께 회전 가능한 롤 내부에 위치된 히터들의 세트를 갖는 저항 가열에 의해 가열될 수 있다. 전원 공급은 예를 들어 원통형 회전 가능한 가열 롤의 축을 통한 연결을 통해 이루어질 수 있다. 가열 롤 재료의 선택은 유도 가열 수단을 통해 효과적인 가열을 얻기 위한 것일 수도 있다. 이는 알루미늄 합금 스트립과 회전 가능한 가열 롤 사이에 상당한 열 입력이 요구되는 가열 롤 세트의 적어도 제1 회전 가능한 가열 롤에 대해 특히 중요할 수 있다. 이는 회전 가능한 가열 롤의 내부로부터 달성될 수 있지만, 대안적으로 또는 그에 추가하여 회전 가능한 가열 롤의 외부 직경에 수직으로 위치된 인덕터(inductor)로부터도 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 유도 가열 수단은 알루미늄 합금 스트립 자체의 가열에 직접 기여하거나 알루미늄 합금 스트립이 가열 롤의 외부 표면과 직접 접촉하기 전에 제공된다. 이는 알루미늄 합금 스트립의 효과적이고 빠른 가열을 초래하고 원통형 회전식 가열 롤(들)의 외부 표면과 필요한 접촉 시간을 감소시킨다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 하나의 표면이 회전하는 가열 롤과 열 전달 접촉하고 있고 알루미늄 스트립의 다른 표면이 열 손실을 조절하기 위해 열 차폐물 또는 스크린을 향하고 있는 동안 이동하거나 이송되고 있다. 열 차폐물 또는 스크린은 가열 롤과 알루미늄 시트, 예를 들어 스테인리스강 플레이트를 마주하는 면에서 이상적으로 반사되는 재료로 만들어진 벽(들) 또는 루프(roof) 구조로 구성된다. 열 차폐물 또는 스크린은 알루미늄 합금 스트립의 적외선 복사를 반사하거나 적외선 복사를 흡착 및 재방출함으로써 회전하는 가열 롤의 외부 표면에서 움직이는 알루미늄 합금 스트립의 열 손실을 줄이기 위한 것이다. 열 차폐물 또는 스크린은 또한 회전하는 가열 롤과 열 차폐물 또는 스크린에 의해 정의된 공간 또는 챔버에서 이동하는 알루미늄 시트 주위의 공기 흐름을 방지함으로써 제어되지 않는 온도 손실을 방지하거나 제한한다.
더 바람직하게는 열 차폐물 또는 스크린은 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 개선된 온도 제어를 위한 능동 가열 수단을 더 포함한다. 능동 가열은 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 특히 가열은 적외선, 복사관(radiant-tube), 가스 점화 가열(gas-fired heating), 직접 저항, 유도 가열 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된다. 일 실시예에서, 능동 가열 수단은 가열 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉하는 동안 알루미늄 합금 스트립으로 열 입력에 더하여 알루미늄 합금 스트립으로 열을 유도하기 위해 열 차폐물과별도로 제공된다.
알루미늄 합금 스트립과 회전 가능한 가열 롤(들)의 외부 표면 사이의 접촉을 보다 효과적으로 만들기 위해, 레벨러(leveller)가 제공될 수 있다.
회전하는 가열 롤의 외부 표면과 접촉하는 동안 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 장력을 제어하기 위해, 장력 컨트롤러, 예를 들어 예술 분야에서 일반적인 장력 제어기는 레벨러와 제1 회전 가능한 가열 롤의 진입 섹션 사이에 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 그리고 알루미늄 합금 스트립의 연속 어닐링 및 담금질을 위한 일반 산업 방법 및 장비와 유사하게, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치 또는 설비의 입구 섹션에는 압연기(rolling mill)로부터 나오는 코일로부터 알루미늄 합금 스트립을 핸들링(handling)하기 위한 언코일러(un-coiler); 예를 들어 스티칭(stitching) 또는 마찰 교반 용접(friction stir welding)에 의해 서로 다른 연속 코일들의 알루미늄 합금 스트립들의 끝단을 함께 결합하는 하나 이상의 디바이스들; 및 열처리 라인의 전체 속도를 실질적으로 낮추지 않으면서 이전 작업을 적용할 수 있는 크기의 루퍼(looper); 및 또한 잔류물이 장비와 알루미늄 합금 스트립의 표면을 오염시키는 것을 피하기 위해 온도 가열 전에 알루미늄 합금 스트립의 표면에서 롤링 윤활제 또는 롤링 윤활제 화상(burn)의 잔류물을 제거하는 하나 이상의 탈지 섹션( degreasing section)이 장착되거나 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 열처리 후 알루미늄 합금 스트립은 약 100°C 미만, 바람직하게는 50°C 미만, 보다 바람직하게는 주위 온도로 급속 냉각되거나 담금질된다.
담금질은 기존의 디바이스에 의해 달성되어, 알루미늄 스트립이 회전 가능한 가열 롤을 실질적으로 플랫하게 빠져나가 알루미늄 합금 스트립의 연속 어닐링 또는 용체화 열처리 및 담금질을 위한 현재 산업용 장비보다 알루미늄 스트립에 대한 담금질 및 균질성의 제어를 훨씬 쉽게 만든다는 이점을 갖는다.
일 실시예에서, 열처리 후 알루미늄 합금 스트립은 알루미늄 합금 스트립을 적어도 하나의 회전 가능한 냉각 롤, 바람직하게는 두 개 이상의 회전 가능한 냉각 롤들의 세트 위로 이동시킴으로써 약 100°C 이하로 급속 냉각되거나 담금질되고, 여기서 회전 가능한 냉각 롤은 외부 표면을 포함하여, 알루미늄 합금 스트립의 표면이 원통형 회전식 냉각 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉하여 알루미늄 합금 스트립에서 열을 제거하고 알루미늄 스트립을 약 100°C 미만, 바람직하게는 50°C 미만, 보다 바람직하게는 주위 온도로 빠르게 냉각되게 한다. 회전 가능한 냉각 롤(들)은 높은 수준의 열 전달을 달성하기 위해 수냉식일 수 있다. 냉각 롤들은 회전 가능한 가열 롤들과 동일한 재료로 만들어질 수 있으며 동일하거나 유사한 표면 코팅이 제공될 수 있다. 하나 이상의 회전 가능한 냉각 롤들을 사용하여, 알루미늄 합금 스트립의 보다 균일한 냉각이 얻어져 왜곡이 훨씬 줄어든다. 또한 알루미늄 합금 스트립의 폭을 가로질러 소위 갈매기 형상 또는 M형 형상의 바람직하지 않은 형성이 방지된다. 1mm 게이지 AA6016 알루미늄 합금 스트립의 냉각 속도는 일반적으로 알루미늄으로 만든 수냉식 냉각 롤을 사용할 때 어닐링 온도로부터 약 100 내지 200°C/초 범위이다.
선택적으로 알루미늄 스트립은 열 제거를 가속화하기 위해 냉각 롤의 외부 표면과 접촉하지 않은 알루미늄 스트립의 표면에 물, 수성 에멀젼, 물 미스트 또는 다른 냉각 매체를 적극적으로 분사하여 추가로 냉각된다. 바람직한 실시예에서, 미세한 물방울의 스프레이는 알루미늄 합금 스트립의 임팩트 표면에서 대부분 증발한다. 이 추가 냉각은 첫 번째 냉각 롤에서 수행될 수 있지만 두 번째 및 임의의 추가 냉각 롤에서도 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 최소 스트립 왜곡을 갖는 1mm 게이지 알루미늄 합금 스트립이 얻어지도록 예를 들어 200 내지 400°C/초의 급속 냉각 속도에 도달하거나 그보다 훨씬 더 높다. 여기서 최소 스트립 왜곡은 기존 레벨러를 통해 스트립을 통과시켜 완전히 제거할 수 있을 만큼 충분히 낮은 것으로 정의된다.
선택적으로 원통형 회전식 냉각 롤에 의한 냉각은 압축 공기를 통해 예를 들어 하나 이상의 에어 노즐들의 어레이를 사용하여 냉각 롤(들)의 외부 표면과 접촉하지 않는 알루미늄 합금 스트립의 외부 표면을 능동적으로 냉각함으로써 보완될 수 있다.
냉각 단계 이후에, 알루미늄 스트립의 연속 어닐링 또는 용체화 열처리 및 담금질을 위한 최첨단 장비와 유사하게 일반적인 처리 단계를 적용할 수 있다. 이러한 작업은 레벨링(levelling), 출구 루퍼(exit looper), 시어링(shearing) 및 리코일링(recoiling)을 포함한다. 이는 표면 처리(예를 들어, 탈지, 헹굼 및 식각 순서), 코팅(예를 들어 패시베이션 층을 적용할 수 있음), 추가 스탬핑 및 성형 작업의 관점에서 볼 때 알루미늄 스트립의 윤활, 사전 에이징과 같은 일부 전용 열 주기도 포함할 수 있다. 알루미늄 합금 스트립은 감긴 상태로 유지되거나 원하는 길이로 절단될 수 있다.
다음으로 열처리된 알루미늄 합금 스트립은 성형 작업에서 성형될 수 있다. 이는 3차원 구성요소를 성형하는 데 사용되는 임의의 성형 작업일 수 있으며, 특히 스탬핑, 딥 드로잉, 프레싱, 초소성 성형, 프레스 성형 및 롤 성형 또는 이들의 조합과 같은 작업을 포함한다.
일 실시예에서, 어닐링 온도는 400°C 내지 590°C의 범위이다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 어닐링 온도는 합금 의존적이다. AA5XXX 시리즈의 알루미늄 합금의 경우 어닐링 온도는 일반적으로 약 400°C 내지 540°C, 바람직하게는 약 470°C 내지 540°C이다. AA6XXX 시리즈의 알루미늄 합금의 경우 어닐링 온도는 일반적으로 약 500°C 내지 590°C, 바람직하게는 약 510°C 내지 580°C이다. AA7XXX 시리즈의 알루미늄 합금의 경우 어닐링 또는 용체화 열처리 온도는 일반적으로 약 400°C 내지 560°C 범위이다. Cu의 의도적인 첨가를 갖는 AA7XXX 시리즈 합금의 경우(즉, Cu >0.25%), 온도는 일반적으로 약 400°C 내지 530°C, 바람직하게는 약 450°C 내지 520°C 범위이고, Cu의 의도적인 첨가가 없는 AA7XXX-계열 합금의 경우(즉, Cu<0.25%), 온도는 일반적으로 약 400°C 내지 560°C, 바람직하게는 약 470°C 내지 530°C 범위이다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 시트는 약 0.3mm 내지 4.5mm, 바람직하게는 약 0.7mm 내지 4mm, 더욱 바람직하게는 약 0.8mm 내지 4mm 범위의 두께를 갖는다. 시트 폭은 일반적으로 약 600 내지 2700mm 범위이다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 AA2XXX-, AA5XXX, AA6XXX- 또는 AA7XXX-시리즈 알루미늄 합금 내의 조성을 갖는다. 바람직한 실시예에서 알루미늄 합금은 AA6XXX-시리즈 알루미늄 합금 내에 있으며 6005, 6009, 6010, 6111, 6014, 6016, 6022, 6029, 6451, 6061, 6181, 6082 및 6182를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금은 AA5XXX-시리즈 알루미늄 합금 내에 있으며, 5050, 5051, 5052, 5454, 5754, 5456, 5182, 및 5083을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 알루미늄 합금 스트립은 자동차 어플리케이션 및 항공기 및 철도 어플리케이션을 비롯한 기타 운송 어플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 결과적인 알루미늄 합금 제품은 자동차 구조 부품, 예를 들어 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 기둥 보강재(예를 들어, A 필라, B 필라 및 C 필라), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드 또는 트렁크 리드 패널을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에 기술된 결과적인 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 항공기 또는 철도 차량 어플리케이션에서, 예를 들어 동체 패널을 포함하는 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시내용의 특정 양태 및 특징은 개선된 표면 품질 및 야금(metallurgy)을 갖는 금속 물품을 제공할 수 있고, 이는 결합 능력과 성형성을 향상시킬 수 있으며, 이는 본원에 언급된 모든 어플리케이션 및 기타 어플리케이션에 특히 바람직할 수 있다. 본원에 설명된 결과적인 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 전자 어플리케이션에서 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 결과적인 알루미늄 합금 제품 및 본원에 설명된 방법을 사용하여 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조할 수 있다. 일부 예에서, 결과적인 알루미늄 합금 제품은 휴대폰(예를 들어, 스마트폰), 태블릿 바닥 섀시 및 기타 휴대용 전자 제품의 외부 케이싱을 위한 하우징을 준비하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 본원에 기술되고 청구된 바와 같은 방법을 수행하기 위한 장치 또는 설비가 제공되며, 상기 장치는:
- 알루미늄 합금 스트립으로 열을 유도하여 어닐링 온도에서 알루미늄 합금 스트립을 가열하기 위해 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉 상태에 있으면서 운영되는 알루미늄 합금 스트립을 이동 또는 운송하도록 구성된 적어도 두 개의 회전 가능한 가열 롤들을 포함하는 가열 섹션;
- 바람직하게는 적어도 하나의 회전 가능한 냉각 롤을 포함하는, 어닐링 온도에서 100°C 미만으로 알루미늄 합금 스트립의 급속 냉각 또는 담금질을 위한 급속 냉각 또는 담금질 섹션;
- 선택적으로 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 열 손실을 조절하기 위해 내부 반사 표면을 갖고 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉하지 않는 알루미늄 합금 스트립의 측면을 향하도록 위치된 하나 이상의 열 차폐 또는 스크린;
- 선택적으로 회전 가능한 가열 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉하는 동안 알루미늄 합금 스트립으로 입력되는 열에 더하여 알루미늄 합금 스트립으로 열을 유도하기 위한 하나 이상의 가열 수단을 포함하고;
- 선택적으로 인장 제어기 및 레벨러가 제공되며; 그리고
- 선택적으로 인장 제어기는 레벨러와 제1 회전 가능한 가열 롤의 진입 섹션 사이에 제공된다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 원리를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 2는 예시적인 방법 및 장치의 개략도이고;
도 3은 다른 예시적인 방법 및 장치의 개략도이고; 그리고
도 4는 다른 예시적인 방법 및 장치의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 원리를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 2는 예시적인 방법 및 장치의 개략도이고;
도 3은 다른 예시적인 방법 및 장치의 개략도이고; 그리고
도 4는 다른 예시적인 방법 및 장치의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 원리의 개략도이다. 알루미늄 합금 스트립(1)은 화살표 방향으로 이동 또는 이송되고 이 경우 세 개의 회전 가능한 가열 롤들(6, 7, 8)의 외부 표면과 열 전달 접촉을 가져옴으로써 열처리된다. 회전 가능한 가열 롤들의 필요한 직경은 다음 가이드라인에 따라 1차로 추정될 수 있다:
v는 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 속도(m/sec)이다;
Tc는 알루미늄 합금 스트립을 필요한 어닐링 또는 용체화 열처리 온도로 가열하기 위해 알루미늄 합금 스트립(1)과 가열 롤들의 외부 표면 사이에 필요한 접촉 시간(초)이고, 이 온도에서 필요한 담금질 시간이다. 이는 알루미늄 합금에 의존하며 숙련된 사람에 의한 간단한 실험 또는 열역학적 컴퓨터 모델링 계산에 의해 확립될 수 있다;
Lc는 필요한 접점의 전체 길이(m)이다;
Di는 가열 롤 번호 i의 직경(m)이다;
Ki는 가열 롤 번호 i의 접촉 계수(무차원)이다. 가열 롤들의 상대 위치와 알루미늄 합금 스트립의 위치에 따라, Ki는 스트립과 접촉하는 가열 롤 i의 둘레를 상기 가열 롤의 전체 둘레로 나눈 비율이다;
N은 롤들의 수이다;
이 모델 계산을 위해 모든 롤들이 동일한 Ki와 동일한 직경을 갖는다고 가정하면, 이는 다음과 같이 단순화될 수 있다:
Tc가 15초이고, v가 1m/초이고, N이 3이고, K가 0.75인 1차 크기를 제공하려면, 세 개의 가열 롤들 각각에 대해 가열 롤 직경이 2.12미터가 된다.
당업자는 이것이 단순한 모델 계산에 관한 것이며 동일한 원리를 사용하면서 다양한 변형이 가능하거나 요구된다는 것을 즉시 인식할 것이다.
실제로 가열 롤들의 세트의 직경은 이 세트 내에서 다양할 수 있지만, 일반적으로 각 가열 롤의 직경은 약 1미터 내지 3미터의 범위에 있다.
도 2는 본 발명에 따른 방법 및 그 안에 채용된 장치의 실시예의 개략도이다. 이 구성에서, 하부 표면(2) 및 상부 표면(3)을 갖는 알루미늄 합금 스트립(1)은 코일(4)로부터 풀리고, 세 개의 회전 가능한 원통형 가열 롤들(6, 7, 8)을 포함하는 가열 섹션으로 이동되거나 이송된 후 이어서 원통형 세 개의 회전 가능한 냉각 롤들(9,10,11)로 구성된 급속 냉각 섹션으로 이동 또는 이송되고 이어서 코일(5)로 다시 감긴다. 가열 섹션에서, 알루미늄 합금 스트립(1)의 상부 표면(3)은 가열 롤(6)의 외부 표면과 열 전달 접촉되어 알루미늄 스트립으로 열을 유도하여 알루미늄 스트립을 어닐링 온도까지 가열한다. 알루미늄 합금 스트립(1)의 하부 표면(2)을 점진적으로 이동시키면서 가열 롤(7)의 외부 표면과 열 전달 접촉하게 되고, 이어서 알루미늄 합금 스트립(1)의 상부 표면(3)을 가열 롤(8)의 외부 표면과 열 전달 접촉하도록 한다. 두 가열 롤들(7, 9)은 제1 방향, 즉 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능하고, 가열 롤(8)은 반대 제2 방향으로 회전 가능하다. 이동하는 알루미늄 합금 스트립(1)의 이송 속도 또는 라인 속도를 조정함으로써 대상 알루미늄 합금에 필요한 어닐링을 달성하기에 충분한 미리 정의된 어닐링 온도에서 일정 시간 동안 소킹(soaking)함으로써 열처리를 받는다. 소킹 시간은 일반적으로 최대 1분, 바람직하게는 최대 30초 범위이다. 알루미늄 합금 스트립(1)으로의 열 입력을 향상시키기 위해, 첫 번째 회전 가능한 가열 롤과 접촉하기 전에 예열될 수 있다. 예열은 다양한 가열 수단, 예를 들어 유도 가열 디바이스(13)를 사용하여 달성될 수 있다. 알루미늄 합금 스트립의 온도 제어를 돕고 스트립의 열 손실을 조절하기 위해 열 차폐물(heat shield)(12) 또는 스크린(screen)(12)이 사용될 수 있다. 스크린은 적어도 가열 롤 및 이동하는 알루미늄 시트를 마주하는 면에서 반사성이고 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 적외선 복사를 반사하거나 적외선 복사를 흡착 및 재방출한다. 열 차폐물 또는 스크린은 또한 회전하는 가열 롤과 열 차폐 또는 스크린에 의해 정의된 공간 또는 챔버에서 움직이는 알루미늄 시트 주위의 공기 흐름을 방지함으로써 제어되지 않는 온도 손실을 방지하거나 방지한다. 선택적으로, 열 차폐물 또는 반사 스크린에는 능동 가열 수단(미도시)이 추가로 제공될 수 있다. 열처리 후, 알루미늄 합금 스트립(1)은 알루미늄 스트립을 원통형의 회전 가능한 냉각 롤들(9, 10, 11)로 이동하거나 이송함으로써 담금질(quenching) 섹션에서 급냉되거나 담금질되며, 여기서 회전하는 냉각 롤은 외부 표면을 포함하고, 알루미늄 스트립의 표면은 회전하는 냉각 롤의 외부 표면과 열 전달 접촉하여 알루미늄 스트립으로부터 열을 제거하고 알루미늄 스트립을 100°C 미만의 온도, 바람직하게는 대략 주위 온도로 냉각시킨다. 이 설정에서, 알루미늄 합금 스트립(1)은 또한 스트립 재료의 냉각 속도를 향상시키기 위해 알루미늄 합금 스트립의 어느 한 표면(2, 3)에 스프레이 노즐(14)을 통해 물 또는 물 미스트를 능동적으로 분무함으로써 추가로 냉각된다. 대안적인 접근법이 본원에 설명되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 방법 및 이에 사용된 장치의 다른 실시예의 개략도이다. 이 구성에서, 알루미늄 합금 스트립(1)이 풀리고 원통형 이송 롤 또는 지지 롤(15)을 통해 동일한 직경의 3개의 원통형 회전 가열 롤들(6, 7, 8)을 포함하는 가열 섹션으로 이동 또는 이송되고 다음으로 급속 냉각 또는 담금질 섹션(미도시)으로 이송된다. 세 개의 회전 가능한 가열 롤들 모두에는 열 차폐물(12) 또는 반사 스크린(12)이 제공된다. 이 구성에서, 회전 가능한 가열 롤들(6, 7)은 외부 유도 소스(16)를 통해 가열되는 반면, 회전 가능한 가열 롤(8)은 전기 저항 가열(미도시)에 의해 가열된다.
도 4는 본 발명에 따른 방법 및 거기에 사용된 장치의 다른 실시예의 개략도이다. 또한 이 구성에서 알루미늄 합금 스트립(1)은 풀리고 원통형 이송 롤 또는 지지 롤(15)을 통해 세 개의 원통형 회전 가열 롤들(6, 7, 8)을 포함하는 가열 섹션으로 이동 또는 이송되고, 다음으로 급속 냉각 섹션(미도시)으로 이송된다. 세 개의 회전 가능한 가열 롤(6, 7, 8) 모두는 전기 저항 가열에 의해 가열된다. 선택적으로 이동하는 알루미늄 합금 스트립(1)은 유도 디바이스(13)를 사용한 유도 가열에 의해 예열될 수 있다. 이 구성에서 알루미늄 합금 스트립(1)은 제1 가열 롤(6)의 외부 표면과 열 전달 접촉하는 동안 유도 소스(16)를 사용하는 유도 가열에 의해 추가로 가열된다. 알루미늄 합금 스트립(1)의 이러한 추가 유도 가열은 하나의 회전 가능한 가열 롤에 적용될 수 있지만, 또한 회전 가능한 가열 롤들 또는 그 이상에 적용될 수 있다.
이러한 종류의 배열은 고강도 합금, 예를 들어 이러한 예에 제한되지 않고 항공기 적용을 위한 AA2XXX 시리즈 알루미늄 합금의 알루미늄 스트립 또는 항공기 또는 자동차 어플리케이션을 위한 AA7XXX 시리즈 알루미늄 합금의 가공에 특히 적합하며, 이러한 알루미늄 합금은 용체화 열처리 온도에서 더 긴 담금질 시간을 요구하는 다량의 합금 원소들을 포함하기 때문이다. 알루미늄 합금 스트립의 연속 어닐링 및 담금질에 사용할 수 있는 현재 일반 산업 장비로, 이러한 더 긴 소킹 시간은 일반적으로 AA6XXX 시리즈 알루미늄 합금에 사용되는 라인 속도(스트립의 종료 속도)와 비교하여 최대 약 70%까지 라인 속도를 심각하게 줄여야 하며, 이러한 연속 어닐링 라인은 이러한 고강도 알루미늄 합금을 제조하기 위한 운영 비용이 매우 많이 든다. 본 발명의 접근 방식에서, 이것은 가열 롤의 직경을 증가시키거나 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 높은 라인 속도를 유지하면서 하나 이상의 가열 롤을 추가함으로써 훨씬 더 쉽고 비용 효율적으로 수행될 수 있다.
본 발명은 앞서 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 내에서 광범위하게 변경될 수 있다.
Claims (14)
- 이동하는 알루미늄 합금 스트립(aluminium alloy strip)의 열처리 방법으로, 상기 알루미늄 스트립은 상부 표면 및 하부 표면을 갖고, 상기 방법은 적어도 두 개의 회전하는 가열 롤(rotating heating roll)들 상에서 상기 알루미늄 스트립을 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 가열 롤들은 외부 표면을 포함하여, 상기 알루미늄 스트립의 표면이 상기 가열 롤들의 상기 외부 표면의 일부와 열전달 접촉하여 상기 알루미늄 합금 스트립에 열을 유도하여 상기 알루미늄 합금 스트립을 어닐링 온도(annealing temperature)에서 가열되게 하고, 상기 알루미늄 스트립을 이동시키는 단계는 상기 알루미늄 스트립의 상부 표면과 상기 하부 표면이 교대로 상기 회전하는 가열 롤들의 상기 외부 표면과 열 전달 접촉하도록 상기 알루미늄 합금 스트립을 제1 회전하는 가열 롤 위로 이동시킨 후 상기 알루미늄 스트립을 제2 회전하는 가열 롤 위로 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가열 롤들의 상기 외부 표면이 복합 다이아몬드 코팅(composite diamond coating)으로 코팅되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가열 롤들의 상기 외부 표면이 세라믹 코팅(ceramic coating), 바람직하게는 질화티타늄(titanium nitride), 탄화텅스텐(tungsten carbide) 및 질화크롬(chromium nitride)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것으로 코팅되는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 스트립은 하나의 표면이 회전하는 가열 롤과 열 전달 접촉하고 상기 알루미늄 합금 스트립의 다른 표면의 열 손실이 스크린(screen)의 존재에 의해 조절되면서 이동하고, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리 후의 상기 알루미늄 합금 스트립은 100°C 미만으로 담금질(quenching)되는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리 후의 상기 알루미늄 합금 스트립은 상기 알루미늄 합금 스트립을 적어도 하나의 회전하는 냉각 롤 위로 이동시킴으로써 100°C 미만으로 담금질되고, 상기 회전하는 냉각 롤은 외부 표면을 포함하여, 상기 알루미늄 합금 스트립의 표면이 상기 회전하는 냉각 롤의 상기 외부 표면과 열전달 접촉하여 상기 알루미늄 합금 스트립으로부터 열을 제거하여 100°C 미만의 온도에서 상기 알루미늄 합금 스트립을 냉각되게 하는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어닐링 온도가 400°C 내지 590°C의 범위인, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 롤은 1 내지 3 미터 범위의 직경을 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 롤은 금속, 바람직하게는 주철(cast iron), 강철, 스테인리스강, 구리, 구리계 합금 및 알루미늄 합금의 그룹으로부터 선택되는 것으로 제조되는, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 스트립은 0.3 mm 내지 4.5 mm, 바람직하게는 0.7 mm 내지 4 mm 범위의 두께를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 스트립은 AA2XXX-, AA5XXX, AA6XXX- 또는 AA7XXX-시리즈 알루미늄 합금 내의 조성을 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 설비(facility)로, 운영되는(in use) 알루미늄 합금 스트립을 이동 또는 운송하도록 구성된 적어도 두 개의 회전 가능한 가열 롤들을 포함하는 가열 섹션(heating-section)으로, 상기 알루미늄 합금 스트립으로 열을 유도하여 어닐링 온도에서 상기 알루미늄 합금 스트립을 가열하기 위해 상기 회전 가능한 가열 롤의 상기 외부 표면과 열 전달 접촉 상태에 있는 상기 알루미늄 스트립을 이동 또는 운송하도록 구성된 상기 가열 섹션; 및 상기 어닐링 온도에서 100°C 미만으로 상기 알루미늄 합금 스트립의 급속 냉각 또는 담금질을 위한 담금질 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는, 설비.
- 제12항에 있어서, 이동하는 알루미늄 합금 스트립의 열 손실을 조절하기 위해 상기 회전 가능한 가열 롤의 상기 외부 표면과 열 전달 접촉하지 않는 상기 알루미늄 합금 스트립의 측을 향하도록 위치된 하나 이상의 스크린들을 더 포함하는, 설비.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 가열 롤들의 외부 표면은 복합 다이아몬드 코팅으로 코팅된, 설비.
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