KR20240026248A - Regulated heat treatment of foil - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압연 잔류물을 제거하기 위한 열처리로에서 스트립 또는 포일 코일 형태의 금속 스트립 또는 포일을 열처리하는 방법에 관한 것이다. 압연 잔류물을 제거하기 위한 열처리로에서 스트립 또는 포일 코일 형태의 금속 스트립 또는 포일을 열처리하는 방법을 제공하는 목적으로, 이를 통해 고품질 금속 제품이 공정에서 신뢰할 수 있는 방식으로 제공되고, 금속 스트립 및 포일의 불량률이 감소될 수 있으며, 열처리가 수행되는 동안 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 하나 이상의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량이 결정되고, 열처리의 공정 제어 또는 규제에 사용되되, 금속 스트립 또는 포일 상의 압연 잔류물 제거의 동역학이 열처리 중에 제어되거나 규제된다는 점에서 달성된다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 금속 스트립 또는 포일의 열처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for heat treating metal strips or foils in the form of strips or foil coils in a heat treatment furnace to remove rolling residues. The purpose is to provide a method for heat treating metal strips or foils in the form of strips or foil coils in a heat treatment furnace to remove rolling residues, whereby high-quality metal products are provided in a reliable manner in the process, and the metal strips and foils are The reject rate of can be reduced, the content of one or more evaporation and/or oxidation products in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases while heat treatment is performed is determined, and used for process control or regulation of heat treatment, wherein the metal strip or foil This is achieved in that the kinetics of removal of the rolling residues of the phase are controlled or regulated during heat treatment. The invention also relates to an apparatus for heat treatment of metal strips or foils for carrying out the process according to the invention.
Description
본 발명은 열처리로에서 금속 스트립 또는 포일의 열처리 방법에 관한 것으로 특히 압연 잔류물을 제거하기 위한 열처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 금속 스트립 또는 포일의 열처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of heat treatment of metal strip or foil in a heat treatment furnace, and in particular to a method of heat treatment for removing rolling residues. The invention also relates to an apparatus for heat treatment of metal strips or foils for carrying out the process according to the invention.
열처리는 금속 스트립이나 포일의 제조에서 특별한 역할을 한다. 이에 따라 재료 조직의 온도 의존적 공정이 금속 제품의 특성에 목표로 하는 영향을 미칠 수 있도록, 일반적으로 금속 제품은 열간 압연 및 냉간 압연 공정, 그리고 제조 공정 중에 중간 어닐링을 거친다. Heat treatment plays a special role in the manufacture of metal strips or foils. Accordingly, in order for the temperature-dependent processes of the material structure to have a targeted effect on the properties of the metal product, metal products are generally subjected to hot rolling and cold rolling processes and intermediate annealing during the manufacturing process.
다양한 공정 단계들 이후에는 일반적으로 최종 어닐링이 이루어지는데, 이는 특히 포일 제조에서 가장 중요한 공정 중 하나를 나타낸다. 최종 어닐링은 한편으로는 재결정화 또는 부분 재결정화, 금속 스트립 및 포일의 소위 컨디션 어닐링 또는 백(back) 어닐링에 사용되는데, 재결정화는 재료의 재결정화 온도를 상회하는 온도에서 발생한다. 다른 한편으로, 최종 어닐링은 스트립 표면의 열 세정, 특히 압연기에 사용되는 윤활제, 예를 들어 그리스, 왁스 및 압연 오일과 같은 압연 잔류물의 소위 탈지 역할을 한다. 금속 제품의 추가 처리를 위해 윤활제가 없는 표면을 보장하기 위해 예를 들어 후속 성형 중 접착 문제를 방지하기 위해서는 스트립 표면을 철저하게 세척하여야 한다. 이는 스트립 또는 포일 표면에 윤활유 및 오일 함유 잔류물의 증발의 시간 지연 어닐링 단계에 의해 수행된다. The various processing steps are usually followed by a final annealing, which represents one of the most important processes, especially in foil manufacturing. Final annealing is used on the one hand for recrystallization or partial recrystallization, the so-called condition annealing or back annealing of metal strips and foils, in which recrystallization occurs at a temperature above the recrystallization temperature of the material. On the other hand, the final annealing serves as a thermal cleaning of the strip surface, especially the so-called degreasing of rolling residues, such as lubricants used in rolling mills, such as grease, wax and rolling oil. The strip surface must be thoroughly cleaned to ensure a lubricant-free surface for further processing of metal products, for example to prevent adhesion problems during subsequent forming. This is accomplished by a time-delayed annealing step of evaporation of the lubricant and oil-containing residues on the strip or foil surface.
무엇보다도 온도-시간 곡선, 환경과 노실 사이의 공정 공기 교환 부피 및 노실 순환을 위한 공기량을 고려하여 사용되는 어닐링 프로그램은 이에 따라 항상 어닐링 공정에 대한 재결정화와 탈지 사양 간의 절충이 이루어져야 한다. 부분 재결정이 어닐링 파라미터 제어에 더 민감하기 때문에, 컨디션 어닐링 중에 프로세스가 훨씬 더 복잡해진다. 다만, 통상적으로 일반적인 어닐링 프로그램이 현재 어닐링 공정의 일부로 사용되고 있고, 이에 따라 차별화 기준이 없기 때문에, 특히 출발 재료의 파라미터에 개별적으로 대응하는 것은 불가능하다. 또한, 공정 기술은 일반적으로 제대로 계측되지 않으며, 금속 스트립 또는 금속 포일에 대한 실제로 효과적인 파라미터(예컨대, 금속 온도 또는 공기량)는 알려져 있지 않으며 예를 들어 팬 회전 속도 또는 스크린 위치 같은 보조 변수를 기반으로만 추정된다. The annealing program used takes into account, among other things, the temperature-time curve, the volume of process air exchange between the environment and the furnace and the amount of air for furnace circulation. A compromise should always be made between recrystallization and degreasing specifications for the annealing process accordingly. Because partial recrystallization is more sensitive to annealing parameter control, the process becomes much more complex during condition annealing. However, since a general annealing program is usually used as part of the current annealing process and therefore there is no differentiation standard, it is impossible to individually correspond to the parameters of the starting material in particular. In addition, the process technology is usually poorly metered and the really effective parameters for the metal strip or metal foil (e.g. metal temperature or air volume) are not known and can only be based on auxiliary variables, for example fan rotation speed or screen position. It is estimated.
수년에 걸쳐 두 가지 어닐링 철학이 업계에 확립되었다. 첫째, 품질 주도형 저온 장시간 어닐링, 둘째, 자원 주도형 고온 단시간 어닐링이다. 저온 장시간 어닐링은, 예를 들어 표면 거칠기, 오일 코팅의 품질 및 양, 공정 공기의 밀도 및 습도 또는 금속 스트립 또는 포일을 코일로 감는 경우에는 권선 밀도와 같은 입력 및 환경 파라미터의 편차에 대한 공차를 특징으로 하며, 이에 따라 품질이 최적화되고 선의의 철학을 나타낸다. 그러나 저온 장시간 어닐링의 문제점은 낮은 어닐링 온도에서 타지 않는 트램프 오일에 의한 압연 오일의 오염이다. 또한, 비교적 긴 어닐링 시간은 일시적으로 자유 어닐링 용량의 부족을 초래하여 상당한 비용 인자를 나타낸다. 제품 품질에 대한 요구 사항이 증가하고 표면 품질에 대한 좁은 공차 한계를 준수해야 하지만, 비용 절감 및 자원 절약 제조 공정을 위해서는 보다 효율적인 에너지 사용이 점점 더 중요해지고 있다. Over the years, two annealing philosophies have become established in the industry. First, quality-driven low-temperature, long-time annealing, and second, resource-driven, high-temperature, short-time annealing. Low-temperature and long-term annealing characterizes tolerances for deviations in input and environmental parameters, for example, surface roughness, quality and quantity of oil coating, density and humidity of process air or, in the case of winding metal strips or foils into coils, winding density. , thereby optimizing quality and demonstrating a good-faith philosophy. However, a problem with low-temperature and long-time annealing is contamination of the rolling oil by tramp oil, which does not burn at low annealing temperatures. Additionally, relatively long annealing times result in a temporary lack of free annealing capacity, representing a significant cost factor. While product quality requirements are increasing and narrow tolerance limits for surface quality must be observed, more efficient energy use is becoming increasingly important for cost-saving and resource-saving manufacturing processes.
고온 단시간 어닐링은 효율적이고, 처리량이 최적화된 철학을 나타내지만, 위에서 언급한 입력 및 환경 조건에 대한 오류 허용성이 높지 않기 때문에 어닐링 오류 빈도가 높다. 오류를 허용하지 않는 고온 단시간 어닐링, 사전 공정에서 발생하는 자연적인 공정 변동 및 제대로 장비되지 않은 노(furnace) 기술의 조합은 필연적으로 탈지 공정에서 빈번한 불균일성을 초래하여 특히 롤 코어 근처의 접착 및 추가 처리에서 제품의 접착 문제와 같은 권출 품질을 저하시키는 어닐링 오류로 이어진다. 얇은 금속 스트립 또는 금속 포일은 특히 어닐링 처리에 민감하게 반응하여, 응력, 유동 라인 또는 어닐링 버블을 형성한다. 제어할 수 없는 주름 형성 및 불균일한 강도 특성은 최종 제품까지 후속 가공 작업에 부정적인 영향을 미친다. 최악의 시나리오에서는, 응력, 유동 라인 및 어닐링 버블이 균열을 일으켜 금속 제품을 완전히 사용할 수 없게 만들 수 있다. High-temperature, short-time annealing represents an efficient, throughput-optimized philosophy, but the frequency of annealing errors is high because the error tolerance for the input and environmental conditions mentioned above is not high. The combination of high-temperature and short-time annealing that does not allow for errors, natural process fluctuations arising from pre-processing and poorly equipped furnace technology inevitably leads to frequent non-uniformities in the degreasing process, especially for adhesion and further processing near the roll core. This leads to annealing errors that reduce unwinding quality, such as product adhesion problems. Thin metal strips or metal foils are particularly sensitive to annealing processes, forming stresses, flow lines or annealing bubbles. Uncontrollable wrinkling and uneven strength properties have a negative impact on subsequent processing operations up to the final product. In the worst-case scenario, stresses, flow lines and annealing bubbles can cause cracks, rendering the metal product completely unusable.
열처리로에서 가스 분위기를 결정하는 방법이 독일 특허 출원 DE 197 466 733 A1호에 의해 공지되어 있으며, 이 방법으로 열처리하는 동안 불활성 가스의 공급을 최적화할 수 있다. 노 분위기를 제어하는 정확한 방법은 유럽 특허 출원 EP 2 871 248 A1호에 의해서도 공지되어 있다. 그러나 어느 문헌도 스트립 또는 포일 코일을 어닐링 할 때 어닐링 오류를 방지하는 방법을 다루고 있지 않다.A method for determining the gas atmosphere in a heat treatment furnace is known from German patent application DE 197 466 733 A1, which makes it possible to optimize the supply of inert gas during heat treatment. The exact method of controlling the furnace atmosphere is also known from European patent application EP 2 871 248 A1. However, none of the literature addresses how to prevent annealing errors when annealing strips or foil coils.
따라서 본 발명의 목적은 열처리로에서 금속 스트립 또는 포일을 열처리 하는 방법, 특히 압연 잔류물을 제거하기 위한 열처리 방법을 제공하는 것이며, 이를 통해 고품질 금속 제품이 신뢰할 수 있는 공정에서 비용 효율적인 방식으로 제공될 수 있으며, 그리고 금속 스트립 및 포일의 불량률을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 기초가 되는 목적은 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 금속 스트립 또는 포일의 열처리를 위한 유리한 장치를 제안하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to provide a method for heat treating metal strips or foils in a heat treatment furnace, especially for removing rolling residues, by which high quality metal products will be provided in a reliable process and in a cost-effective manner. and can reduce the defect rate of metal strips and foils. Furthermore, the object underlying the invention is to propose an advantageous device for the heat treatment of metal strips or foils, in particular for carrying out the process according to the invention.
본 발명의 제1 교시에 따르면, 전술한 목적은 열처리가 수행되고 있는 중에, 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량이 결정되고, 열처리의 공정 제어 또는 규제를 위해 사용되며, 열처리 중에 금속 스트립 또는 포일의 압연 잔류물 제거의 동역학이 제어 또는 규제되는, 압연 잔류물을 제거하기 위해 열처리로에서 스트립 또는 포일 코일 형태의 금속 스트립 또는 포일을 열처리하는 방법에 대해 달성된다. According to the first teaching of the present invention, the above-mentioned object is to determine the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gas while a heat treatment is being carried out, Used for the control or regulation of heat treatment of metal strips or foils in the form of strips or coils of foil in a heat treatment furnace to remove rolling residues, wherein the kinetics of removal of rolling residues of the metal strip or foil during heat treatment are controlled or regulated. How is it achieved?
열처리는 예를 들어 금속 스트립 또는 포일의 최종 어닐링이다. 적절한 어닐링은 예를 들어 후속 성형 단계와 같은 추가 처리를 용이하게 하고, 금속 제품의 기계적 특성을 개선하며 치수 안정성을 촉진할 수 있다. 최종 어닐링은 특히 소프트 어닐링 및 세척 목적으로 수행된다. 세척, 특히 탈지에 의해 압연된 금속 제품의 표면에서 냉각 윤활제의 잔류물이 제거될 수 있고, 예를 들어 스트립 코팅용으로 준비될 수 있다. 예를 들어 권출 품질이 좋지 않거나 후속 성형 중 접착 문제와 같은 추가 처리 중 문제는 제품 표면을 세척하여 방지할 수 있다. 이를 위해 금속 스트립 또는 포일은 스트립 또는 포일 코일 형태로 열처리로에서 어닐링 된다. Heat treatment is, for example, the final annealing of metal strips or foils. Proper annealing can facilitate further processing, for example subsequent forming steps, improve the mechanical properties of metal products and promote dimensional stability. Final annealing is performed especially for soft annealing and cleaning purposes. By washing, especially degreasing, the residues of the cooling lubricant can be removed from the surface of the rolled metal product and prepared for strip coating, for example. Problems during further processing, for example poor unwinding quality or adhesion problems during subsequent molding, can be avoided by cleaning the product surface. For this purpose, metal strips or foils are annealed in a heat treatment furnace in the form of strips or foil coils.
원칙적으로 열처리는 예를 들어 후속 압연 단계를 용이하게 하는 것을 목적으로 하는 중간 어닐링일 수도 있다. 특히 금속 스트립이나 포일이 코일 형태이고 두께가 매우 얇은 경우 중간 어닐링도 어닐링 오류를 유발할 수 있다. In principle, the heat treatment may also be an intermediate annealing, for example aimed at facilitating the subsequent rolling steps. Even intermediate annealing can cause annealing errors, especially if the metal strip or foil is in the form of a coil and is very thin.
압연 잔류물의 제거는 압연 후 잔류물로서 금속 제품의 표면에 잔류하는 냉각 윤활제의 증발 및 산화에 의해 결정되며, 금속 온도, 압연 오일 코팅의 종류 및 양 및 노실 분위기, 소위 노 분위기 또는 공정 공기가 냉각 윤활제에서 증발 및 산화되는 압연 오일의 증기압에 결정적이다. 금속 제품의 온도는 무엇보다도 어닐링 프로그램의 사전 정의된 온도-시간 곡선, 제품의 중량 및 치수, 재료 두께, 노 충전 수준, 구조 유형 및 노의 효율성에서 비롯된다. 압연 오일 코팅의 종류와 양은 조압연, 이중 압연 및 최종 압연에 사용되는 압연 오일의 선택과 (가변) 조성에 따라 결정되며, 이는 궁극적으로 기유(base oil)와 첨가제(additive)로 구성된다. 특히 노 분위기의 성분조성은 세척 결과에 큰 영향을 미친다. 노 분위기의 성분조성과 노실에서 배출되는 공정 배기 가스의 성분조성 모두는 여러 요인에 따라 달라진다. 무엇보다도, 이들은 어닐링 단계, 수행할 공정 단계, 노 충전 수준 및 처리할 출발 물질의 산물이다. Removal of rolling residues is determined by the evaporation and oxidation of the cooling lubricant remaining on the surface of the metal product as a residue after rolling, and is determined by the temperature of the metal, the type and amount of rolling oil coating and the furnace atmosphere, the so-called furnace atmosphere or process air. It is critical to the vapor pressure of the rolling oil that evaporates and oxidizes in the lubricant. The temperature of metal products comes from, among other things, the predefined temperature-time curve of the annealing program, the weight and dimensions of the product, the material thickness, the furnace filling level, the type of structure and the efficiency of the furnace. The type and amount of rolling oil coating is determined by the choice and (variable) composition of the rolling oil used for rough, double and final rolling, which ultimately consists of base oil and additives. In particular, the composition of the furnace atmosphere has a great influence on the cleaning results. Both the composition of the furnace atmosphere and the composition of the process exhaust gases discharged from the furnace chamber vary depending on many factors. Among other things, they are a product of the annealing step, the processing steps to be performed, the furnace filling level and the starting materials to be processed.
본 발명에 따른 방법을 사용하여, 출발 재료의 컨디션, 예를 들어 비등 거동 및 오일 코팅의 양 뿐만 아니라 어닐링 공정의 상태, 예를 들어 증발 및 산화 단계는 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 측정하여 암시적으로 결정된다. 함량 정보는 일반적으로 혼합물에서 단일 물질의 비율을 정량화한다. 본 경우의 경우, 이것은 예를 들어 주어진 공기량과 관련하여 생성물의 양을 나타내는 농도로 이해된다. 부피를 모른 채 순전히 양만 측정하는 것도 생각할 수 있다. Using the method according to the invention, the condition of the starting materials, e.g. boiling behavior and amount of oil coating, as well as the state of the annealing process, e.g. evaporation and oxidation steps, are determined at least in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gases. It is implicitly determined by measuring the content of evaporation and/or oxidation products. Content information usually quantifies the proportion of a single substance in a mixture. In the present case, this is understood as a concentration representing, for example, the amount of product in relation to a given amount of air. It is also conceivable to measure purely quantity without knowing the volume.
따라서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 결정함으로써, 냉각 윤활제의 증발 및 산화의 동역학에 대해 설명할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 방법은 궁극적으로 열처리의 제어 또는 규제에 영향을 미치도록 사용될 수 있으며, 특히 압연 잔류물의 제거가 제어 또는 규제될 수 있다. 이것은 예를 들어 스트립 또는 포일 코일에서 압연 잔류물의 증발 및 산화의 역학이 유리하게 제어되도록 한다. 노 분위기에서의 직접 측정은 바람직하게는 실시간 결과를 제공할 수 있고 이에 따라 현재 대기에 존재하는 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 매우 정확하게 나타낸다. 공정 배기 가스의 측정이 특히 용이하지만, 공정의 관성으로 인해 시간 지연이 발생한다. Therefore, by determining the content of at least one evaporation and/or oxidation product, the kinetics of evaporation and oxidation of the cooling lubricant can be described. Accordingly, the method according to the invention can ultimately be used to effect the control or regulation of heat treatment, and in particular the removal of rolling residues can be controlled or regulated. This allows the dynamics of evaporation and oxidation of rolling residues, for example in strips or foil coils, to be advantageously controlled. Direct measurement in the furnace atmosphere can preferably provide real-time results and thus indicate very accurately the content of evaporation and/or oxidation products currently present in the atmosphere. Measurement of process exhaust gases is particularly easy, but the inertia of the process causes time delays.
본 발명에 따르면, 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 결정함으로써, 열처리, 특히 압연 잔류물의 제거가 궁극적으로 유리하게 제어되거나 규제된다. 여기서 공정 규제(process regulation)란 파라미터의 실제 값이 소망하는 목표 값에서 벗어난 경우, 적당한 공정 조작에 의해 실제 값이 목표 값 근사하도록 그리고 이상적으로는 목표 값에 도달할 수 있도록 변경하는 것을 의미한다. 목표 값에서 드리프트가 상쇄되기 때문에 피드백은 음성 피드백(negative feedback)이다. 예를 들어, 공정 규제는 PID 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 반면, 공정 제어에서는 피드백이 없으므로 효과의 폐쇄된 시퀀스가 없다. 제어(control)는 시스템이 제어에 의해 다른 상태로 전환되면서 시스템의 동작에 영향을 미치는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어 값을 감소시키거나 증가시킴으로써 선택된 파라미터에 영향을 주어 제어 또는 규제가 이루어질 수 있다. According to the invention, by determining the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases, the heat treatment, in particular the removal of rolling residues, is ultimately advantageously controlled or regulated. Here, process regulation means that when the actual value of a parameter deviates from the desired target value, the actual value is changed to approximate the target value and ideally reach the target value through appropriate process manipulation. The feedback is negative because the drift from the target value is canceled out. For example, process regulation can be performed by a PID controller. In process control, on the other hand, there is no feedback and therefore no closed sequence of effects. Control is understood to mean influencing the operation of a system by switching it to another state by control. Control or regulation can be achieved by influencing selected parameters, for example by decreasing or increasing their values.
본 발명에 따른 방법에 따른 제어 또는 규제는, 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에 존재하는 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라, 이에 따라 출발 재료의 컨디션과 어닐링 공정의 상태에 따라 제어 또는 규제가 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이것은 전술한 공정 파라미터의 분산(scattering)에 따라 반응할 수 있고, 따라서 압연 금속 제품의 표면에서 냉각 윤활제 잔류물을 확실하게 제거할 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 전형적인 어닐링 오류를 방지하는 동시에 고온의 단시간 어닐링을 사용하는 것을 가능하게 한다. 따라서 이것은 압연 잔류물을 제거하기 위한 실용적이고 비용 효율적인 솔루션을 나타내며 특성 측면에서 입력 조건 및 공정 파라미터에 크게 의존하는 고온 단시간 어닐링의 오류 허용 오차를 증가시킨다. The control or regulation according to the method according to the invention depends on the content of at least one evaporation and/or oxidation product present in the furnace atmosphere and/or the process exhaust gases, and thus on the condition of the starting material and the state of the annealing process. It is characterized by control or regulation. This has the advantage of being able to react according to the scattering of the process parameters described above and thus reliably removing cooling lubricant residues from the surface of the rolled metal product. Therefore, the method according to the invention makes it possible to use high temperature, short-time annealing while avoiding typical annealing errors. Therefore, it represents a practical and cost-effective solution for removing rolling residues and increases the error tolerance of high-temperature short-time annealing, which in terms of properties is highly dependent on the input conditions and process parameters.
금속 스트립 또는 포일은 바람직하게는 배치 노(batch furnace)에서 스트립 또는 포일 코일의 형태로 어닐링 된다. 배치 노는 일반적으로 연속 노(continuous furnace)만큼 운영과 구매에 비용이 많이 소모되지 않는다. 그러나 배치 노의 어려움은 일반적으로 예를 들어 노 내에 금속 코일을 장전할 때 온도가 고르게 분포되도록 하는 것이다. 세척 공정의 불균일성은 일반적으로 스트립 또는 포일 코일에서 주로 발생하는데, 그 이유는 압연 오일의 산화 및 배기 가스의 배출이 권취된 롤의 단부 면을 통해 발생하기 때문이다. 열처리 중, 처음에는 외부에서 가열이 이루어지지만, 포일 코일 내부의 금속은 덜 신속하게 가열된다. 이것은 지연으로 이어지지만, 포일 코일 내부에서 금속의 추가 가열이 있는 경우 궁극적으로 증발 및/또는 산화 생성물의 급격한 증가를 초래한다. 불균일성은 어닐링 오류로 이어질 수 있으며, 권출 품질이 좋지 않을 뿐만 아니라 추가 처리 중에 접착 문제가 발생할 수 있다. 특히 얇은 금속 스트립과 포일은 어닐링 조건에 민감하고, 특히 포일 코일 내부에 응력 또는 어닐링 기포를 형성하며, 이는 최악의 경우 제품에 균열을 일으킬 수 있다. The metal strip or foil is preferably annealed in a batch furnace in the form of a strip or coil of foil. Batch furnaces are generally not as expensive to operate and purchase as continuous furnaces. However, the difficulty with batch furnaces is generally to ensure that the temperature is evenly distributed, for example when loading metal coils into the furnace. Irregularities in the cleaning process generally occur primarily in strips or foil coils, since oxidation of the rolling oil and emission of exhaust gases occur through the end faces of the wound rolls. During heat treatment, heating initially occurs externally, but the metal inside the foil coil heats less rapidly. This leads to a delay, but ultimately leads to a rapid increase in evaporation and/or oxidation products if there is further heating of the metal inside the foil coil. Non-uniformity can lead to annealing errors, poor unwinding quality, as well as adhesion problems during further processing. Thin metal strips and foils in particular are sensitive to annealing conditions and form stress or annealing bubbles, especially inside the foil coils, which in the worst case can cause cracks in the product.
본 발명에 따른 방법은 스트립 및 포일 코일에 대한 증발 공정의 속도 및 균일성에 대해 설명하는 데 사용될 수 있다. 또한, 세정 공정의 공정 파라미터 및 입력 파라미터의 스캐터링에 반응하여 특히 스트립 또는 포일 코일의 가스 압력에 영향을 미치는 것이 유리하게 가능하며, 이는 예를 들어 이 방법에 의해 조화 예컨대 제어되거나 규제된다. 가스 압력의 조화(harmonization)는 예를 들어 가스 압력 증가의 균질화, 즉 열처리 중 증발 동역학의 감소로 이해될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 스트립 및 포일 코일에서 압연 잔류물의 증발 및 산화의 동역학을 유리하게 제어 또는 규제할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법에 의해 정확하게 매칭되는 노 분위기는 스트립 또는 포일 코일의 열처리에 대한 원하는 결과를 보장하고 고온 단시간 어닐링의 오차 허용 오차를 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로 제조된 스트립 및 포일 코일은 특히 접착 없이 증가된 속도로 권출될 수 있다. The method according to the invention can be used to account for the speed and uniformity of the evaporation process for strips and foil coils. It is also advantageously possible to influence, in particular, the gas pressure of the strip or foil coil in response to the scattering of the process parameters and input parameters of the cleaning process, which is for example harmonized, eg controlled or regulated, by this method. Harmonization of gas pressure can be understood, for example, as homogenization of increased gas pressure, i.e. reduction of evaporation dynamics during heat treatment. The method according to the invention can therefore advantageously control or regulate the kinetics of evaporation and oxidation of rolling residues in strips and foil coils. Therefore, a precisely matched furnace atmosphere by the method according to the invention can guarantee the desired results for the heat treatment of strips or foil coils and increase the error tolerance of high temperature and short time annealing. Strips and foil coils produced by the method according to the invention can be unwound at increased speeds, in particular without adhesion.
두께가 1㎛ 내지 250㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 60㎛, 특히 바람직하게는 4㎛ 내지 20㎛인 금속 포일이 본 발명에 따른 방법을 사용하여 처리되는 것이 바람직하다. 금속 포일의 제조는 일반적으로 조압연, 이중화, 최종 압연, 분리, 권취 및 최종 어닐링 공정 단계와 함께 포일 조압연 스트립으로 알려진 것에서 이루어진다. 이 경우 조압연과 최종 압연은 높이 감소를 위해 사용되고, 이중화는 이중으로 된 최종 압연을 위해 두 개의 스트립 층을 결합하기 위해 사용되고, 분리는 마무리 압연된 포일 웹을 분리하기 위해 사용되며, 권취는 포일 코일을 제공하기 위해 사용되고, 최종 어닐링은 포일 표면을 탈지하고 재료를 재결정하기 위해 사용된다. Metal foils with a thickness of 1 μm to 250 μm, preferably 1 μm to 60 μm and particularly preferably 4 μm to 20 μm are preferably treated using the method according to the invention. The manufacture of metal foil generally takes place in what are known as foil crude strips, with the following process steps: rough rolling, duplexing, final rolling, separation, coiling and final annealing. In this case, rough and final rolling are used for height reduction, doubling is used to join two strip layers for a double final rolling, separation is used to separate the finished rolled foil web, and winding is used to separate the foil webs. It is used to provide coils, and a final annealing is used to degrease the foil surface and recrystallize the material.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 열처리 동안 스트립 또는 포일 코일의 증발 및/또는 산화 생성물의 가스 압력을 제어하거나 조절하여, 스트립 또는 포일 코일 내 산화 생성물의 과도한 증가 또는 과도한 생성에 의한 금속 스트립 또는 포일의 손상이 목표로 하는 방식으로 상당히 감소되게 하는 데에 사용된다. Preferably, the method according to the invention controls or regulates the gas pressure of the evaporation and/or oxidation products of the strip or foil coil during the heat treatment, thereby preventing excessive increase or excessive production of oxidation products in the strip or foil coil. It is used to ensure that damage to the foil is significantly reduced in a targeted manner.
본 발명에 따른 방법의 제1 구성에 따르면, 공정 제어 또는 규제에서, 노 온도, 노 온도 구배, 공정 공기 교환 부피, 공정 공기의 순환 부피 및/또는 노 분위기의 조성성분이 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라 제어 또는 규제된다. 특히 온도, 온도 구배, 교환 부피 및 순환 부피뿐만 아니라 노 분위기의 성분조성이 스트립 또는 포일 코일의 특히 효과적이고 균일한 열처리에 영향을 미친다는 것이 인식되었다. 제품 표면의 압연 잔류물을 균일하게 제거하려면, 잔류물의 균일한 증발이 필요하며, 이를 위해서는 균일한 온도 분포가 특히 중요하다. 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 증발 및 산화 생성물의 급격한 증가를 방지하기 위해, 본 발명에 따른 방법에 의해 적절하게 온도 구배가 조정될 수 있다. 공정 공기의 순환 부피는 열처리로의 온도 분포 균일성에 간접적인 영향을 줄 수 있다. 또한 순환 부피를 제어하거나 조절하여, 노실 내의 개별 가스 성분을 일정하게 분포시킬 수 있다. 예를 들어 대류 환기의 일부로 공정 공기 교환 부피를 제어하거나 규제하여, 노 분위기에도 영향을 줄 수 있다. According to a first configuration of the method according to the invention, in process control or regulation, the furnace temperature, furnace temperature gradient, process air exchange volume, circulation volume of process air and/or composition of the furnace atmosphere are determined in the furnace atmosphere and/or Controlled or regulated depending on the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the process exhaust gas. In particular, it has been recognized that the temperature, temperature gradient, exchange volume and circulation volume as well as the composition of the furnace atmosphere influence a particularly effective and uniform heat treatment of the strip or foil coil. To uniformly remove rolling residues from the product surface, uniform evaporation of the residues is required, and uniform temperature distribution is particularly important for this. In order to prevent a rapid increase in evaporation and oxidation products in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases, the temperature gradient can be adjusted appropriately by the method according to the invention. The circulating volume of process air can indirectly affect the uniformity of temperature distribution in the heat treatment furnace. Additionally, by controlling or adjusting the circulation volume, the individual gas components within the furnace can be uniformly distributed. The furnace atmosphere can also be influenced, for example by controlling or regulating the process air exchange volume as part of convection ventilation.
압연 잔류물, 특히 압연 오일의 증발 및 산화의 동역학은 따라서 본 발명에 따라 예를 들어 노 온도의 억제 또는 강화 설정, 노 온도 구배의 설정 및 노 분위기의 설정에 의해 제어된다. The kinetics of evaporation and oxidation of rolling residues, in particular rolling oil, are thus controlled according to the invention, for example by setting the suppression or enhancement of the furnace temperature, setting the furnace temperature gradient and setting the furnace atmosphere.
증발되는 압연 오일의 증기압과 증발 과정의 속도는 노실 온도와 노실 온도의 구배를 측정하고 설정함으로써 영향을 받는다. 예를 들어 측정할 파라미터에 목표 값을 지정할 수 있다. 압연 오일 및 부분적으로 산화된 압연 오일의 농도 또는 노 분위기에서 압연 오일 산화 생성물의 농도가 미리 정의된 임계 값을 초과하거나 그보다 미만인 경우, 노 온도는 변화 예를 들어 유지 또는 낮추거나 또는 온도 증가의 구배가 변경 예컨대 감소된다. The vapor pressure of the evaporating rolling oil and the rate of the evaporation process are influenced by measuring and setting the furnace temperature and the furnace temperature gradient. For example, a target value can be specified for the parameter to be measured. If the concentration of rolling oil and partially oxidized rolling oil or the concentration of rolling oil oxidation products in the furnace atmosphere exceeds or falls below a predefined threshold, the furnace temperature may change, e.g. maintained or lowered, or a gradient of temperature increase may occur. is changed, for example it is reduced.
증발되는 압연 오일의 증기압과 증발 과정의 속도는 또한 노 분위기에서 이미 증발 및/또는 산화된 압연 오일의 함량을 측정하고 설정함으로써 영향을 받는다. 예를 들어, 압연 오일 및 부분적으로 산화된 압연 오일의 함량 또는 노 분위기에서 압연 오일 산화 생성물의 함량이 미리 정의된 임계 값 아래로 떨어지면, 공정 공기 교환이 변경되는데 예를 들어 증가되거나 감소된다. The vapor pressure of the rolling oil to be evaporated and the speed of the evaporation process are also influenced by measuring and establishing the content of the rolling oil that has already evaporated and/or oxidized in the furnace atmosphere. If, for example, the content of rolling oil and partially oxidized rolling oil or the content of rolling oil oxidation products in the furnace atmosphere falls below a predefined threshold, the process air exchange is changed, for example increased or decreased.
증발되거나 및/또는 증발된 압연 오일의 산화성 및 산화 공정의 속도는 또한 노 분위기에서 이미 증발된 및/또는 산화된 압연 오일의 함량을 측정하고 노 분위기의 산화 능력을 설정함으로써 영향을 받는다. 예를 들어, 압연 오일 및 부분적으로 산화된 압연 오일의 함량 또는 노 분위기 내의 압연 오일 산화 생성물의 함량이 미리 정의된 임계 값을 초과하는 경우, 노 분위기의 산화 능력은 예를 들어 산화를 약화시키거나 감소시키는 질소 또는 수소 같은 공정 가스를 부가함으로써 영향을 받을 수 있고, 바람직하게는 감소될 수 있다. 압연 오일 및 부분적으로 산화된 압연 오일의 함량 또는 노 분위기 중의 압연 오일 산화 생성물의 함량이 미리 정해진 한계 값 아래로 떨어지는 경우, 노 분위기의 산화 능력은 예를 들어 산소 또는 오존과 같은 산화를 증가시키는 공정 가스를 첨가함으로써 영향을 받으며, 바람직하게는 증가된다. The oxidizability of the evaporated and/or evaporated rolling oil and the rate of the oxidation process are also influenced by measuring the content of already evaporated and/or oxidized rolling oil in the furnace atmosphere and establishing the oxidizing capacity of the furnace atmosphere. For example, if the content of rolling oil and partially oxidized rolling oil or the content of rolling oil oxidation products in the furnace atmosphere exceeds a predefined threshold, the oxidation ability of the furnace atmosphere may be reduced, for example, by weakening the oxidation or It can be influenced, and preferably reduced, by adding process gases such as nitrogen or hydrogen to reduce it. When the content of rolling oil and partially oxidized rolling oil or the content of rolling oil oxidation products in the furnace atmosphere falls below a predetermined limit value, the oxidizing capacity of the furnace atmosphere is reduced by processes that increase oxidation, for example oxygen or ozone. It is influenced and preferably increased by adding gas.
따라서 본 발명에 따른 방법의 유리한 구성은 특히 많은 측면에서 금속 스트립 또는 금속 포일 코일의 가스 압력에 영향을 미치고, 시간이 지남에 따라 이들을 조화시켜 고온 단기간 어닐링의 에러 공차를 증가시킬 수 있게 한다. 온도 수준과 구배 및/또는 노 분위기의 성분조성에 대한 연속적인 모니터링과 조절된 영향을 통해, 감겨진 코일 내 금속 포일 또는 금속 스트립의 표면의 세척 공정이 최적화될 수 있다. The advantageous configuration of the method according to the invention thus makes it possible, in particular, to influence the gas pressure of the metal strip or metal foil coil in many respects and to harmonize them over time, thereby increasing the error tolerance of high-temperature, short-duration annealing. Through continuous monitoring and controlled influence of the temperature level and gradient and/or composition of the furnace atmosphere, the cleaning process of the surface of the metal foil or metal strip in the wound coil can be optimized.
본 발명에 따른 방법의 추가의 유리한 구성에 따르면, 공정 제어 또는 규제에서, 노 온도 구배가 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량의 구배에 따라 제어 또는 규제된다. 증발 및/또는 산화 생성물의 함량이 증가하거나 감소하는 것에 따라, 이는 증발되는 압연 오일의 증기압과 증발 공정의 속도에 대해 목표로 하는 영향을 미칠 수 있다. 압연 오일 및 부분적으로 산화된 압연 오일 함량 및/또는 노 분위기 내의 압연 오일 산화 생성물의 함량의 구배가 예를 들어 미리 정의된 임계 값을 초과하면, 온도 상승 구배가 조정 예컨대 감소된다. According to a further advantageous configuration of the method according to the invention, in process control or regulation, the furnace temperature gradient is dependent on the gradient of the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gases. controlled or regulated. As the content of evaporation and/or oxidation products increases or decreases, this can have a targeted effect on the vapor pressure of the rolling oil being evaporated and on the rate of the evaporation process. If the gradient of the rolling oil and partially oxidized rolling oil content and/or the content of rolling oil oxidation products in the furnace atmosphere, for example, exceeds a predefined threshold value, the temperature rise gradient is adjusted, for example, reduced.
열처리를 제어 또는 규제하기 위해, 본 발명에 따른 방법의 다음 유리한 구성에 따르면, 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 탄소 함량(C총 함량), 유기화합물의 함량(V유기 함량), 일산화탄소 함량(CO 함량), 이산화탄소 함량(CO2 함량)이 결정되고, 열처리의 공정 제어 또는 규제를 위해 사용된다. 노 분위기 및 공정 배기 가스의 탄소 함량은 특히 간단한 방식으로 신뢰성 있게 측정할 수 있으며 이는 증발 및 산화 생성물의 특성이다. 예를 들어, CO 및/또는 CO2 함량은 압연 오일 산화 생성물의 함량을 나타내는 반면, V유기 함량은 압연 오일 및 부분 산화된 압연 오일의 함량을 반영한다. V유기, CO 및 CO2를 포함한 모든 탄소 함유 물질의 총계는 C총으로 표시된다. In order to control or regulate the heat treatment, according to the following advantageous configuration of the method according to the invention, the carbon content (C total content), the content of organic compounds (V organic content) in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gases, The carbon monoxide content (CO content) and carbon dioxide content (CO 2 content) are determined and used for process control or regulation of heat treatment. The carbon content of the furnace atmosphere and process exhaust gases can be measured reliably in a particularly simple way and is characteristic of the evaporation and oxidation products. For example, the CO and/or CO 2 content represents the content of rolling oil oxidation products, while the V organic content reflects the content of rolling oil and partially oxidized rolling oil. The total of all carbon-containing substances, including V organic , CO and CO2 , is expressed as C total .
노 분위기 또는 공정 가스의 C총 함량, V유기 함량, CO 함량 및 CO2 함량은 특히 중요한 파라미터이다. 이러한 방식으로, 노 분위기 또는 공정 배기 가스에서 금속 스트립 또는 금속 포일 코일에 대해 통상적으로 수행되는 어닐링 단계 동안 C총 함량, V유기 함량, CO 함량 및/또는 CO2 함량이 매우 급격하게 증가하여, 뚜렷한 C총 피크, V유기 피크, CO 피크 또는 CO2 피크가 나타난다. 그러나 이러한 종래의 방법은 스트립 또는 포일 제조에서 상술한 문제를 야기하여 부적절한 제품 결과를 제공한다. 반면, 본 발명에 따른 방법은 목적하는 방식으로 열처리에 유리하게 영향을 미칠 수 있고, 이러한 탄소 피크는 예를 들어 온도, 순환 부피 또는 공정 공기 교환을 제어 또는 조절함으로써 감소되거나 회피될 수 있으며, 이는 우수한 어닐링 결과로 이어지게 된다. The C total content, V organic content, CO content and CO 2 content of the furnace atmosphere or process gas are particularly important parameters. In this way, during the annealing steps typically performed on metal strips or metal foil coils in a furnace atmosphere or process exhaust gases, the C total content, V organic content, CO content and/or CO 2 content increase very rapidly, resulting in distinct C total peak, V organic peak, CO peak or CO 2 peak appear. However, these conventional methods cause the above-mentioned problems in strip or foil manufacturing and provide inadequate product results. On the other hand, the process according to the invention can advantageously influence the heat treatment in a desired way, such that these carbon peaks can be reduced or avoided, for example by controlling or regulating the temperature, circulation volume or process air exchange, which This leads to excellent annealing results.
바람직하게는, 예를 들어 노 분위기 또는 공정 배기 가스 체적의 정의된 교환 체적의 경우, 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서 탄소 최대 함량(C총 최대), 유기화합물의 최대 함량(V유기 최대), 일산화탄소 최대 함량(CO최대) 및/또는 이산화탄소 최대 함량(CO2 최대)이 제한된다. 탄소 최대 함량(C총 최대), 유기화합물의 최대 함량(V유기 최대), 일산화탄소 최대 함량(CO최대) 및/또는 이산화탄소 최대 함량(CO2 최대)을 노 분위기 또는 공정 배기 가스 부피의 정의된 교환 부피로 제한함으로써, 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 최대 증발 속도가 제어되도록 하여 유리하게는 양호한 어닐링 결과가 달성될 수 있고, 특히 어닐링 버블이 감소되거나 완전히 회피될 수 있다. Preferably, for a defined exchange volume, for example of the furnace atmosphere or the process exhaust gas volume, the maximum content of carbon (C total maximum ), the maximum content of organic compounds (V organic maximum ), maximum carbon monoxide content (CO maximum ) and/or maximum carbon dioxide content (CO 2 maximum ) are limited. Defined exchange of maximum carbon content (C total max ), maximum content of organic compounds (V organic max ), maximum carbon monoxide content (CO max ) and/or carbon dioxide maximum content (CO2 max ) in the furnace atmosphere or process exhaust gas volume. By limiting the volume, for example, the method according to the invention allows the maximum evaporation rate to be controlled so that advantageously good annealing results can be achieved and in particular annealing bubbles can be reduced or completely avoided.
추가 구성에 따르면, 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서 탄소 구배(C총 구배), 유기화합물 함량의 구배(V유기 구배), 일산화탄소 구배(CO구배) 및/또는 이산화탄소 구배(CO2 구배)가 제한된다. 노 분위기 내 또는 공정 배기 가스 내에서 CO 또는 CO2 함량의 C총, V유기의 과도한 구배는 증발 및/또는 산화 생성물의 갑작스럽고 심한 증가를 나타내며, 이는 궁극적으로 금속 제품에서 부착 및 어닐링 기포의 형성을 야기하게 된다. 따라서 구배의 제어는 증발 속도의 제어를 가능하게 하고, 이에 따라서 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내의 C총, V유기, CO 및/또는 CO2의 총 함량과 무관하게 예를 들어 어닐링 거품과 같은 어닐링 오류를 방지할 수 있다. According to a further configuration, a carbon gradient (C total gradient ), a gradient of organic compound content (V organic gradient ), a carbon monoxide gradient (CO gradient ) and/or a carbon dioxide gradient (CO 2 gradient ) within the furnace atmosphere and/or within the process exhaust gases. ) is limited. Excessive gradients of C total , V organic , CO or CO2 content within the furnace atmosphere or within the process exhaust indicate a sudden and severe increase in evaporation and/or oxidation products, which ultimately leads to the formation of adhesion and annealing bubbles in the metal product. causes. Control of the gradient thus enables control of the evaporation rate and thus, for example, annealing foam and The same annealing error can be prevented.
바람직하게는, V유기 함량은 FID 분석기, 바람직하게는 온라인 FID 분석기에 의해 결정되고, CO 함량은 CO 분석기, 바람직하게는 온라인 CO 분석기에 의해, CO2 함량은 CO2 분석기, 바람직하게는 온라인 CO2 분석기에 의해 및/또는 C총 함량은 FID 분석기와 CO 분석기 및 선택적으로 CO2 분석기에 의해 결정된다. Preferably, the V organic content is determined by a FID analyzer, preferably an online FID analyzer, the CO content is determined by a CO analyzer, preferably an online CO analyzer, and the CO 2 content is determined by a CO 2 analyzer, preferably an online CO analyzer. 2 The total C content is determined by an FID analyzer and a CO analyzer and optionally by a CO 2 analyzer.
FID(Flame Ionization Detector) 분석기는 특히 휘발성 탄소 물질을 모니터하는 데 적합하다. FID 분석기의 검출기 신호는 넓은 농도 범위에서 탄소 함량에 선형적으로 비례하므로, 보정 없이 탄소 함량을 추정할 수 있으므로 FID 분석기는 특히 정량화에 적합하다. 또한 FID 분석기는 빠르고 강건할 뿐만 아니라 매우 민감하다. 따라서 탄소 함량의 측정이 신뢰할 수 있고 통제된 방식으로 수행될 수 있다. Flame Ionization Detector (FID) analyzers are particularly suitable for monitoring volatile carbon substances. The detector signal of an FID analyzer is linearly proportional to the carbon content over a wide concentration range, making the FID analyzer particularly suitable for quantification as it allows carbon content to be estimated without correction. Additionally, the FID analyzer is not only fast and robust, but also very sensitive. Therefore, measurement of carbon content can be performed in a reliable and controlled manner.
예를 들어 특히 높은 정밀도를 특징으로 하는 CO 또는 CO2 센서 또는 적외선 분석기를 사용하여 CO 또는 CO2 함량을 측정할 수 있다. 특히 CO2 적외선 분석은 특히 정확한 인-시투 측정 방법이다. 그러나 동시에 적외선 분석은, 분석기를 정기적인 교정하여야 하기 때문에, 상대적으로 비용이 많이 들고 복잡하다. For example, the CO or CO 2 content can be measured using CO or CO 2 sensors or infrared analyzers, which are characterized by particularly high precision. In particular, CO 2 infrared analysis is a particularly accurate in-situ measurement method. However, at the same time, infrared analysis is relatively expensive and complicated because the analyzer must be calibrated regularly.
C총 함량은 FID 분석기, 바람직하게는 온라인 FID 분석기, CO 분석기, 바람직하게는 온라인 CO 분석기, 및 CO2 분석기, 바람직하게는 온라인 CO2 분석기를 사용하여 결정될 수 있다. 그러나 FID 분석기와 CO 분석기를 사용하여 C총 함량을 결정하기에 충분한 정확도를 달성할 수 있다. The total C content can be determined using an FID analyzer, preferably an online FID analyzer, a CO analyzer, preferably an online CO analyzer, and a CO 2 analyzer, preferably an online CO 2 analyzer. However, sufficient accuracy to determine total C content can be achieved using FID analyzers and CO analyzers.
본 발명에 따른 방법의 추가의 유리한 실시형태에 따르면, 열처리는 80 내지 120℃ 또는 200℃ 초과, 바람직하게는 220℃ 초과, 특히 바람직하게는 300℃ 초과의 온도에서 수행된다. 200℃를 초과하는 어닐링 온도에서는 제품 표면에서 압연 잔류물을 실질적으로 완전히 제거할 수 있다. 열처리 시간은 무엇보다도 처리할 재료의 온도와 질량에 따라 달라진다. 80 내지 120℃에서 저온 어닐링 하는 경우, 본 발명에 따른 방법은 예를 들어 압연된 상태의 포일의 경우에 상당한 연화 없이 압연 잔류물을 제거할 수 있다. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the heat treatment is carried out at a temperature between 80 and 120°C or above 200°C, preferably above 220°C and particularly preferably above 300°C. Annealing temperatures exceeding 200°C enable virtually complete removal of rolling residues from the product surface. Heat treatment time depends, among other things, on the temperature and mass of the material to be treated. In the case of low temperature annealing at 80 to 120° C., the method according to the invention can remove rolling residues without significant softening, for example in the case of foils in the rolled state.
금속 스트립 또는 포일은 코일 형태로 처리되는 것이 바람직하다. 코일 폭에 따라, 압연 잔류물을 실질적으로 완전히 제거하는 데에는 약 20~180시간의 어닐링 시간이 소요된다. 코일 폭은 주로 금속 스트립과 포일의 용도에 따라 달라진다. 예를 들어 좁은 코일의 폭은 250㎜에서 1000㎜이다. 좁은 코일의 경우, 제품 표면을 실질적으로 완전하게 세정하기 위해, 약 220℃의 어닐링 온도에서는 대략 80 어닐링 시간이 소요되고, 약 350℃에서는 약 35시간, 약 400℃에서는 약 20시간이 소요된다. 한편, 넓은 코일의 폭은 1000㎜ 내지 2500㎜, 바람직하게는 1300㎜ 내지 2100㎜일 수 있다. 예를 들어, 약 220℃의 온도에서는 어닐링 시간이 대략 180시간이고, 약 350℃에서는 약 80시간이며, 약 400℃에서는 약 60시간이다. The metal strip or foil is preferably processed into coil form. Depending on the coil width, it takes approximately 20 to 180 hours of annealing time to achieve substantially complete removal of rolling residues. Coil width largely depends on the application of the metal strip and foil. For example, narrow coil widths range from 250 mm to 1000 mm. For narrow coils, it takes approximately 80 annealing hours at an annealing temperature of approximately 220°C, approximately 35 hours at approximately 350°C, and approximately 20 hours at approximately 400°C to substantially completely clean the product surface. Meanwhile, the width of the wide coil may be 1000 mm to 2500 mm, preferably 1300 mm to 2100 mm. For example, at a temperature of about 220°C, the annealing time is approximately 180 hours, at about 350°C is about 80 hours, and at about 400°C is about 60 hours.
알루미늄 또는 알루미늄 합금 스트립 또는 포일이 처리되는 것이 바람직하다. 알루미늄 소재는 기술적으로 광범위하게 적용될 수 있는 것이 특징이다. 합금 원소를 추가하여 다양한 특성을 가진 알루미늄 스트립 및 포일을 제조할 수 있다. 다양한 열처리들을 조합하여, 알루미늄의 기계적 특성이 각 처리 및 작동 조건에 최적이 되게 수정될 수 있다. It is preferred that aluminum or aluminum alloy strips or foils are processed. Aluminum materials are characterized by a wide range of technological applications. By adding alloying elements, aluminum strips and foils with various properties can be manufactured. By combining various heat treatments, the mechanical properties of aluminum can be modified to be optimal for each processing and operating condition.
무엇보다도, 알루미늄은 포장 산업의 핵심 재료로 간주된다. 특히 식품 및 제약 부문에서 알루미늄은 예컨대 우유 또는 주스 상자의 액체 포장과 같은 다양한 포장 제품 형태로 어디에나 있다. 알루미늄은 밀도가 낮기 때문에 알루미늄 스트립과 포일을 사용하면 중량에 민감한 응용 분야에 특히 유리한다. 어떤 경쟁 재료도 성형성, 인쇄성 및 우수한 차단 특성(예를 들어 빛, 산소 및 향미에 대한 낮은 투과율)의 해당 조합을 달성할 수 없어 복잡한 식품 공급망을 보호하고 보존하는 데 있어 알루미늄 포일은 타의 추종을 불허한다. 따라서 식품 포장, 특히 액체 포장용으로 적절하게 처리된 알루미늄 스트립 및 포일을 사용하는 것이 특히 유리하다. Above all, aluminum is considered a key material for the packaging industry. Particularly in the food and pharmaceutical sectors, aluminum is ubiquitous in the form of various packaging products, for example liquid packaging in milk or juice boxes. Because aluminum has a low density, the use of aluminum strips and foils is particularly advantageous for weight-sensitive applications. No competing material can achieve that combination of formability, printability and good barrier properties (e.g. low transmission to light, oxygen and flavor), making aluminum foil unrivaled when it comes to protecting and preserving complex food supply chains. is not permitted. It is therefore particularly advantageous to use appropriately treated aluminum strips and foils for food packaging, especially liquid packaging.
본 발명의 두 번째 교시에 따르면, 위에 나타낸 목적은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 스트립 또는 포일 코일 형태의 금속 스트립 또는 포일을 열처리하는 장치에 있어서, 상기 장치는 열처리가 수행되고 있는 중에, 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 결정하기 위한 적어도 하나의 수단, 및 열처리 중에 금속 스트립 또는 포일의 압연 잔류물 제거의 동역학을 제어 또는 규제하는 방식으로 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라 열처리를 제어하거나 규제하기 위한 적어도 하나의 수단을 구비한다. 열처리를 제어하거나 규제하기 위한 적어도 하나의 수단은 특히 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량의 함수로서 열처리를 제어하거나 규제하도록 설계된다. 따라서 본 발명에 따른 장치는 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합하다. According to the second teaching of the present invention, the above-indicated object is to provide an apparatus for heat treating metal strips or foils in the form of strips or foil coils for carrying out the process according to the invention, wherein the apparatus comprises a furnace while the heat treatment is being carried out. At least one means for determining the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the atmosphere and/or in the process exhaust gases, and controlling or regulating the kinetics of removal of rolling residues of the metal strip or foil during heat treatment. and at least one means for controlling or regulating the heat treatment in a manner dependent on the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gas. At least one means for controlling or regulating the heat treatment is designed in particular to control or regulate the heat treatment as a function of the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases. The device according to the invention is therefore suitable for carrying out the method according to the invention.
열처리를 위한 장치는 배치로인 것이 바람직하다. 배치로는 일반적으로 연속 로보다 작동 및 구매 비용이 저렴하며, 코일로 감긴 금속 스트립 또는 포일의 열처리가 가능하다. 이 목적을 위해, 배치로는 노 본체와 노실을 가지며, 노실은 노 본체 내부에 배열되고, 적어도 하나의 스트립 또는 포일 코일을 수용하도록 설계된다. The device for heat treatment is preferably a batch furnace. Batch furnaces are generally cheaper to operate and purchase than continuous furnaces, and allow heat treatment of coiled metal strips or foils. For this purpose, the arrangement has a furnace body and a furnace chamber, the furnace chamber being arranged inside the furnace body and designed to receive at least one strip or foil coil.
본 발명에 따른 장치는 또한 예를 들어 V유기, CO 및/또는 CO2 분석기, 바람직하게는 FID 또는 적외선 분석기와 같이 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 측정하기 위한 적어도 하나의 수단을 구비한다. 노 분위기는 노실 내부의 공정 공기이다. 공정 공기 교환은 노실과 환경 사이에서 발생하며, 공정 배기 가스의 증발 및/또는 산화 생성물을 결정하기 위한 수단도 본 발명에 따라 제공된다. PID 제어기는 예를 들어 열처리를 제어하거나 조절하기 위한 수단으로 제공될 수 있다. The device according to the invention can also measure the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases, for example with a V organic , CO and/or CO 2 analyzer, preferably an FID or infrared analyzer. Equipped with at least one means for measuring. The furnace atmosphere is the process air inside the furnace. Process air exchange occurs between the furnace chamber and the environment, and means for determining evaporation and/or oxidation products of the process exhaust gases are also provided in accordance with the invention. A PID controller may be provided as a means to control or regulate heat treatment, for example.
열처리를 위해 본 발명에 따른 장치를 사용하여, 금속 스트립 또는 포일의 최종 어닐링이 예를 들어 세정(cleaning) 목적으로 수행될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 장치는 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 증발 및/또는 산화 생성물의 함량 및 열처리의 공정 파라미터의 목표된 영향 예를 들어 열처리 동안 코일의 금속 스트립 또는 포일에 있는 압연 잔류물 제거의 동역학 제어 또는 규제의 모니터링을 가능하게 한다. 예를 들어, 이러한 방식으로, 스트립 또는 포일 코일 내의 증발 및/또는 산화 생성물의 가스 압력은 또한 금속 스트립 또는 포일의 표면에서 압연 잔류물의 세정이 제어되고 효율적이며 신뢰할 수 있는 방식으로 이루어지도록 제어 또는 조절될 수 있다. 이것은 어닐링 기포, 제품 손상 또는 제품 표면 균열이 발생할 수 있는, 스트립 또는 포일 코일을 풀 때의 접합 또는 후속의 추가 공정 단계에서의 문제를 방지하는 데 도움이 된다. Using the device according to the invention for heat treatment, a final annealing of the metal strip or foil can be carried out, for example for cleaning purposes. In this case, the device according to the invention has the desired influence of the process parameters of heat treatment and the content of evaporation and/or oxidation products in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases, for example rolling residues in the metal strip or foil of the coil during heat treatment. It enables monitoring of the kinetic control or regulation of water removal. For example, in this way, the gas pressure of the evaporation and/or oxidation products within the strip or foil coil is also controlled or regulated so that the cleaning of rolling residues from the surface of the metal strip or foil takes place in a controlled, efficient and reliable manner. It can be. This helps to avoid problems during bonding or subsequent further processing steps when unwinding the strip or foil coil, which can result in annealing bubbles, product damage or product surface cracks.
본 발명에 따른 장치의 제1 유리한 구성에 따르면, 장치는 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라 노 온도, 노 온도 구배, 공정 공기 교환 부피 및/또는 공정 공기의 순환 부피를 제어 또는 규제하기 위한 적어도 하나의 수단을 구비한다. According to a first advantageous configuration of the device according to the invention, the device controls the furnace temperature, furnace temperature gradient, process air exchange depending on the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gas. and at least one means for controlling or regulating the volume and/or circulating volume of process air.
장치는 바람직하게는 노 분위기 내 및/또는 공정 배기 가스 내에서의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량의 구배에 따라 노 온도의 구배를 제어 또는 규제하기 위한 적어도 하나의 수단을 구비한다. 이것은 예를 들어 조화(harmonization), 즉 균질화(homogenization), 특히 스트립 또는 포일 코일에서 압연 잔류물의 증발의 동역학의 감소를 직접적으로 달성할 수 있다. The device preferably has at least one means for controlling or regulating the gradient of the furnace temperature in accordance with the gradient of the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or in the process exhaust gas. This can directly achieve, for example, harmonization, i.e. homogenization, in particular a reduction in the kinetics of evaporation of rolling residues from strips or foil coils.
노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라 열처리에 영향을 미칠 수 있도록, 장치는 열처리에 영향을 미치기 위한 적어도 하나의 제어 가능한 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들어 히터나 플랩을 사용하여 노실의 온도 또는 온도 구배에 영향을 줄 수 있다. 팬은 노실에서의 공기 순환에 유리하며, 공정 가스, 예를 들어 불활성 가스 또는 반응 가스가 공급 밸브를 통해 노 분위기, 특히 노 분위기의 산화 능력을 설정하기 위해 공급될 수 있다.It is preferred that the device is provided with at least one controllable means for influencing the heat treatment, so as to be able to influence the heat treatment depending on the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases. . For example, heaters or flaps can be used to influence the temperature or temperature gradient in the furnace chamber. The fan is advantageous for air circulation in the furnace, and process gases, for example inert gases or reactive gases, can be supplied through a supply valve to set the furnace atmosphere, especially the oxidizing capacity of the furnace atmosphere.
이제 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치를 구성하고 추가로 개발할 수 있는 여러 가능성이 있다. 이를 위해, 한편으로는 청구항 1 및 11 및 그에 종속된 청구항들과 도면과 관련된 예시적인 실시예의 설명을 참조한다.
도 1a 및 도 1b는 포일 코일로 형성된 어닐링 기포의 개략적인 평면도 또는 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시형태인 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 방법의 유리한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 통상적으로 수행되는 탈지 어닐링의 경우 및 본 발명에 따른 방법의 유리한 구성에 따른 탈지 어닐링의 경우의 노 파라미터 측정의 시험 결과이다.There are now several possibilities for constructing and further developing the method according to the invention and the device according to the invention. For this purpose, reference is made on the one hand to claims 1 and 11 and the claims dependent thereon and to the description of the exemplary embodiment in connection with the drawings.
1A and 1B are schematic top or side views of an annealing cell formed from a foil coil.
Figure 2 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a device according to the invention.
Figures 3a and 3b schematically show the advantageous configuration of the method according to the invention.
4a and 4b show test results of furnace parameter measurements in the case of conventionally performed degreasing annealing and in the case of degreasing annealing according to the advantageous configuration of the method according to the invention.
금속 포일(1), 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 포일이 도 1a에 도시되어 있다. 이는 코일(2)로 이중 층으로 감겨 있고, 통상적으로 열처리로에서 220℃ 내지 250℃에서 연화 어닐링된다. 코일(2)의 폭은 250㎜ 내지 2500㎜, 특히 대략 1000㎜ 또는 약 1700㎜이다. 권선 높이(h)는 예를 들어 18㎜이고, 이에 의해 도시된 포일 층이 코일(2)의 코어(3)에 매우 근접해 있다. A metal foil 1, preferably an aluminum or aluminum alloy foil, is shown in Figure 1a. It is wound in a double layer as a coil 2, and is typically soft annealed at 220°C to 250°C in a heat treatment furnace. The width of the coil 2 is between 250 mm and 2500 mm, especially approximately 1000 mm or approximately 1700 mm. The winding height h is for example 18 mm, whereby the foil layer shown is very close to the core 3 of the coil 2 .
종래의 최종 어닐링에 의해 포일 표면에 임계 어닐링 기포(4)가 형성되었다. 이동 방향을 가로지르는 긁힘을 어닐링 기포(4)의 내부 표면에서 볼 수 있으며, 이들 지점에서 재료가 눌려 있다. 섹션 A-B에서 어닐링 기포(4)의 단면이 도 1b에 자세히 나타나 있다. 재료의 압축이 영역 X에서 어닐링 기포(4)의 에지에 형성되어 있다. 압축은 어닐링 기포(4)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 어닐링 기포(4)의 영역 Y에 포일(1) 재료의 수축을 나타내는 유동 라인이 있으며, 이는 금속 포일(1)의 균열 또는 파손으로 이어질 수 있다. Critical annealing bubbles 4 were formed on the foil surface by conventional final annealing. Scratches across the direction of travel are visible on the inner surface of the annealing cell 4, at these points the material is compressed. A cross-section of the annealing bubble 4 in sections A-B is shown in detail in Figure 1b. A compression of the material is formed at the edge of the annealing bubble 4 in region X. The compression may be internal or external to the annealing bubble 4. In area Y of the annealing bubble 4 there is a flow line indicating shrinkage of the foil 1 material, which may lead to cracking or breakage of the metal foil 1.
본 발명에 따른 방법의 목적은 금속 스트립 또는 포일의 이러한 어닐링 기포 및 웰드(weld)의 형성을 방지하고, 제어되고 비용 효율적인 방식으로 고품질 금속 제품을 제공하여 금속 스트립 및 포일의 불량률을 줄이는 것이다. 움푹 들어간 곳과 긁힌 자국의 형태로 금속 표면이 손상되면 품질이 저하되고 불량 처리된다. 한편으로는, 공정기술 면에서 우수하고 국부적 접착 경향이 없거나 현저히 감소한 포일 코일을 양호로 평가한다. 허용 가능한 특성을 가진 어닐링 기포는 부착되지 않으며 스트립 장력 증가로 인한 문제없이 속도를 늦출 수 있다. 이것은 또한 예를 들어 최대 12㎜ 또는 최대 18㎜의 권선 높이에서 코일 코어(3) 근처에 위치한 포일 층에도 특히 적용된다. 선행 기술로부터 공지된 문제는 금속 스트립 또는 포일의 열처리, 특히 압연 잔류물을 제거하기 위해 열처리로에서 스트립 또는 포일 형태의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 스트립 또는 포일의 처리를 위한 본 발명에 따른 방법에 의해 해결될 수 있다. 열처리가 수행되는 동안, 열처리 중에 금속 스트립 또는 포일의 압연 잔류물 제거의 동역학이 제어되거나 조절되면서, 하나 이상의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량이 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내에서 결정되고, 이는 열처리의 공정 제어 또는 규제를 위해 사용된다. 따라서, 예를 들어 증발 및 산화 생성물의 동역학을 고려한 분위기 모니터링 및 제어 또는 조절을 포함하는 본 발명에 따른 방법은 무엇보다도 금속 제품의 평탄함(evenness)을 보장하고, 그에 따라 품질을 향상시킬 수 있다 . The object of the method according to the invention is to prevent the formation of such annealing bubbles and welds in metal strips or foils and to provide high quality metal products in a controlled and cost-effective manner, thereby reducing the scrap rate of metal strips and foils. Damage to the metal surface in the form of dents and scratches deteriorates its quality and causes it to be rejected. On the one hand, foil coils that are excellent in terms of processing technology and have no or significantly reduced tendency for local adhesion are evaluated as good. Annealing with acceptable properties will not cause bubbles to adhere and can be slowed down without problems due to increased strip tension. This also applies in particular to the foil layers located near the coil core 3, for example at winding heights of up to 12 mm or up to 18 mm. The problems known from the prior art are to be solved by the method according to the invention for the heat treatment of metal strips or foils, in particular for the treatment of aluminum or aluminum alloy strips or foils in the form of strips or foils in a heat treatment furnace to remove rolling residues. You can. While the heat treatment is carried out, the kinetics of removal of rolling residues of the metal strip or foil during the heat treatment are controlled or regulated, the content of one or more evaporation and/or oxidation products is determined in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases, Used for process control or regulation of heat treatment. Therefore, the method according to the invention, which includes monitoring and control or regulation of the atmosphere, taking into account, for example, the dynamics of evaporation and oxidation products, can, inter alia, ensure the evenness of the metal product and thus improve its quality.
도 2는 금속 스트립 또는 포일의 열처리, 특히 압연 잔류물을 제거하기 위한 본 발명에 따른 장치의 유리한 구성을 나타낸다. 이 장치는 열처리가 수행되는 중에 노 분위기(1) 및/또는 공정 배기 가스(12) 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 결정하기 위한 적어도 하나의 수단(8)과, 열처리가 수행되는 중에 금속 스트립 또는 포일 상의 압연 잔류물 제거의 동역학을 제어하여 잔류물 제거가 제어 또는 규제되는 방식으로 설계된, 열처리 제어 또는 규제를 위한 적어도 하나의 수단(9)을 구비한다. Figure 2 shows an advantageous configuration of the device according to the invention for the heat treatment of metal strips or foils, in particular for removing rolling residues. The device comprises at least one means (8) for determining the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere (1) and/or the process exhaust gas (12) while the heat treatment is carried out. It has at least one means (9) for controlling or regulating the heat treatment, designed in such a way that the kinetics of the removal of rolling residues on the metal strip or foil during processing is controlled and thus the residue removal is controlled or regulated.
장치는, 본 경우에, 열처리로(5), 특히 배치로이며, 이는 노 본체(10)와 노 본체(10) 내부에 배치되는 노실(6)을 구비하며, 어닐링 프레임(본 도면에는 도시되어 있지 않음) 상에 코일(2)로 감겨져 있는 금속 스트립 또는 포일을 수용하게 설계되어 있다. 노실(6) 내부의 공정 공기는 노 분위기(11)로 지정된다. 공정 공기 교환은 노실(6)과 환경 사이에서 발생하여 공정 배기 가스(12)가 노실(6)로부터 배출된다. 열처리로(5)는 또한 노실(6)에서 공기 순환을 위한 팬(7)을 갖는다. The apparatus, in the present case, is a heat treatment furnace 5, in particular a batch furnace, which has a furnace body 10 and a furnace chamber 6 arranged inside the furnace body 10 and an annealing frame (shown in the figure). (not present) is designed to receive a metal strip or foil wound into a coil (2) on the top. The process air inside the furnace chamber (6) is designated as the furnace atmosphere (11). Process air exchange occurs between the furnace 6 and the environment so that process exhaust gases 12 are discharged from the furnace 6. The heat treatment furnace 5 also has a fan 7 for air circulation in the furnace chamber 6.
열처리로(5)는 열처리가 수행되는 동안 노 분위기(11) 및/또는 공정 배기 가스(12) 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 결정하기 위한 적어도 하나의 수단(8)을 갖는다. 특히, 열처리로(5)는 노 분위기(11) 내의 V유기 함량을 결정하기 위한 FID 분석기, 바람직하게는 온라인 FID 분석기, CO 함량을 결정하기 위한 CO 분석기, 바람직하게는 온라인 CO 분석기 및/또는 CO2 함량을 결정하기 위한 CO2 분석기 바람직하게는 온라인 CO2 분석기를 갖는다. CO 또는 CO2 분석기는 특히 적외선 분석기일 수 있다. 대안적으로, 열처리로(5)는 공정 배기 가스(12)(여기서 점선으로 표시됨) 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량을 결정하기 위한 적어도 하나의 수단(8)을 가질 수 있다. The heat treatment furnace 5 has at least one means 8 for determining the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere 11 and/or the process exhaust gas 12 while the heat treatment is carried out. . In particular, the heat treatment furnace 5 is equipped with an FID analyzer for determining the V organic content in the furnace atmosphere 11, preferably an online FID analyzer, a CO analyzer for determining the CO content, preferably an online CO analyzer and/or a CO A CO 2 analyzer for determining the 2 content preferably has an online CO 2 analyzer. The CO or CO 2 analyzer may in particular be an infrared analyzer. Alternatively, the heat treatment furnace 5 may have at least one means 8 for determining the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the process exhaust 12 (here indicated by a dashed line).
열처리로(5)는 또한 열처리를 제어하거나 조절하기 위한 적어도 하나의 수단(9)을 갖는다. 열처리를 제어하거나 조절하기 위한 적어도 하나의 수단(9)은 특히 노 분위기(11) 및/또는 내부에서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라 열처리를 제어하거나 조절하도록 설계된다. 예를 들어, 적어도 하나의 수단(9)은 노 온도, 노 온도 구배, 공정 공기 교환 체적 및/또는 공정 공기의 순환 체적을 노 분위기(11) 및/또는 공정 배기 가스(12) 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물에 따라 제어하거나 규제하기 위해 제공될 수 있고 및/또는 적어도 하나의 수단(9)은 노 분위기(11) 및/또는 공정 배기 가스(12) 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량의 구배에 따라 노 온도 구배를 제어하거나 규제하기 위해 제공될 수 있다. PID 제어기가 특히 열처리의 제어 또는 규제를 위한 수단(9)으로서 제공될 수 있다. The heat treatment furnace 5 also has at least one means 9 for controlling or regulating the heat treatment. The at least one means 9 for controlling or regulating the heat treatment is designed in particular to control or regulate the heat treatment depending on the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere 11 and/or therein. For example, the at least one means 9 may be configured to determine the furnace temperature, furnace temperature gradient, process air exchange volume and/or circulation volume of process air in at least one of the furnace atmosphere 11 and/or process exhaust gases 12. It may be provided for controlling or regulating evaporation and/or oxidation products and/or at least one means (9) for controlling or regulating at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere (11) and/or the process exhaust gas (12). It may be provided to control or regulate the furnace temperature gradient according to the gradient of the content of oxidation products. A PID controller may be provided as a means (9) for controlling or regulating the heat treatment in particular.
노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 따라 열처리에 영향을 미칠 수 있도록 하기 위해, 열처리, 특히 히터, 플랩, 팬 및/또는 주입 밸브에 영향을 미치기 위해 적어도 하나의 제어 가능한 수단(13)이 또한 제공된다. 예를 들어 히터나 플랩을 사용하여 노실의 온도 또는 온도 구배에 영향을 줄 수 있다. 팬은 노실의 공기 순환에 유리하며, 공정 가스, 예를 들어 불활성 가스 또는 반응 가스가 주입 밸브를 통해 노 분위기, 특히 노 분위기의 산화 능력을 설정하기 위해 공급될 수 있다. To be able to influence the heat treatment depending on the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases, in particular to influence the heat treatment, in particular heaters, flaps, fans and/or injection valves. At least one controllable means 13 is also provided. For example, heaters or flaps can be used to influence the temperature or temperature gradient in the furnace chamber. The fan is advantageous for air circulation in the furnace, and a process gas, for example an inert gas or a reactive gas, can be supplied through an injection valve to set the furnace atmosphere, especially the oxidizing capacity of the furnace atmosphere.
따라서, 본 발명에 따른 열처리로(5)는 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 특히 적합하다. 예를 들어, 스트립 또는 포일 코일 내의 증발 및/또는 산화 생성물의 가스 압력은 또한 본 발명에 따른 열처리로(5)로 열처리하는 동안 제어 또는 조절될 수 있다. Therefore, the heat treatment furnace 5 according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention. For example, the gas pressure of the evaporation and/or oxidation products in the strip or foil coil can also be controlled or regulated during heat treatment with the heat treatment furnace 5 according to the invention.
본 발명에 따른 방법의 유리한 구성이 도 3a에 제시되어 있다. 이 경우, 특히 압연 잔류물을 제거하기 위한 열처리가 수행되는 동안, 단계 A에서 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내에서 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량(G)이 결정되고, 단계 C에서 열처리를 공정 제어하는 데에 사용된다. 예를 들어, 단계 A에서, 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 V유기 함량은 예를 들어 FID 분석기에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어 CO 분석기 사용하여 CO 함량을 측정하고 및/또는 예를 들어 CO2 분석기를 사용하여 CO2 함량을 측정하며, 및/또는 예를 들어 FID 분석기 및 CO 분석기, 선택적으로 CO2 분석기를 사용하여 C총 함량을 측정하는 것도 상정할 수 있다. An advantageous configuration of the method according to the invention is presented in Figure 3a. In this case, the content (G) of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases is determined in step A, while the heat treatment, in particular to remove rolling residues, is carried out, and in step C It is used for process control of heat treatment. For example, in Step A, the V organic content in the furnace atmosphere and/or process exhaust can be measured, for example by a FID analyzer. Measure the CO 2 content, for example using a CO 2 analyzer, and/or Measure the CO 2 content, for example using a FID analyzer and a CO 2 analyzer, optionally a CO 2 analyzer. Thus, it can be assumed to measure the total C content.
열처리가 수행되는 동안, 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물 함량의 실제 값 G실제, 예를 들어 C총 함량의 실제 값 C총 실제은 단계 B에서 열처리의 공정 제어를 위해 사용된다. 이를 위해 G실제 값을 목표 값 G목표과 비교한다. 예를 들어 수작업으로 수행할 수 있다. 열처리는 G실제 값의 함수로 제어된다. 예를 들어, G실제 값이 G목표 값보다 큰 경우 하나 이상의 파라미터 P, 예를 들어 노 온도가 감소된다. G실제 값이 G목표 값보다 작으면 파라미터 P가 증가된다. 이것은 다른 방식으로도 수행될 수 있다. G실제 값이 G목표 값과 같으면, 파라미터가 변경되지 않은 상태로 유지된다. 노 온도 외에, 노 온도 구배, 공정 공기 교환 부피, 공정 공기의 순환 부피 및/또는 노 분위기의 성분조성은, 예를 들어 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량 G에 따라 예를 들어 C총 함량에 따라 공정 제어에서 제어될 수 있고 및/또는 노 온도 구배는 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량의 구배에 따라 예를 들어 C총 구배에 따라 제어될 수 있다. While the heat treatment is carried out, the actual value of the content of at least one evaporation and/or oxidation product G actual , for example the actual value of the total content C total actual is used for process control of the heat treatment in step B. For this purpose, the actual value of G is compared with the target value, G Target . This can be done manually, for example. Heat treatment is controlled as a function of the actual value of G. For example, if the actual value of G is greater than the target value of G, one or more parameters P, for example the furnace temperature, are reduced. If the actual value of G is less than the target value of G, the parameter P is increased. This can be done in other ways as well. If the G actual value is equal to the G target value, the parameter remains unchanged. In addition to the furnace temperature, the furnace temperature gradient, the process air exchange volume, the circulating volume of process air and/or the composition of the furnace atmosphere may, for example, determine the level of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases. Depending on the content G, for example depending on the total content C, the furnace temperature gradient may be controlled in the process control and/or the furnace temperature gradient may be controlled according to the gradient of the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or the process exhaust gas. For example, C can be controlled according to the total gradient.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 유리한 구성이 도 3b에 제시되어 있다. 이 경우, 특히 압연 잔류물을 제거하기 위해 열처리가 수행되는 동안, 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 하나 이상의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량 G는 단계 A'에서 결정되고, 단계 C'에서 열처리의 공정 제어를 위해 사용된다. 여기에서도 예를 들어, 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 V유기 함량은 예를 들어 FID 분석기에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어 CO 분석기 사용하여 CO 함량을 측정하고 및/또는 예를 들어 CO2 분석기를 사용하여 CO2 함량을 측정하며, 및/또는 예를 들어 FID 분석기 및 CO 분석기, 선택적으로 CO2 분석기를 사용하여 C총 함량을 측정하는 것도 상정할 수 있다. A further advantageous configuration of the method according to the invention is presented in Figure 3b. In this case, the content G of one or more evaporation and/or oxidation products in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases is determined in step A', while the heat treatment is carried out in particular to remove rolling residues, and in step C' the heat treatment It is used for process control. Here too, for example, the V organic content in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases can be measured, for example, by means of a FID analyzer. Measure the CO 2 content, for example using a CO 2 analyzer, and/or Measure the CO 2 content, for example using a FID analyzer and a CO 2 analyzer, optionally a CO 2 analyzer. Thus, it can be assumed to measure the total C content.
열처리가 수행되는 동안 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물 함량의 실제 값 G실제가 열처리의 공정 조절에 사용된다. 공정 제어의 경우와 마찬가지로, G실제 값도 B' 단계에서 목표 값 G목표와 비교된다. G실제 값에 따라 파라미터 P, 예를 들어 노 온도가 단계 C'에서 조절된다. 예를 들어 G실제 값이 G목표 값보다 크면 파라미터 P가 감소된다. 예를 들어 G실제 값이 G목표 값보다 작으면, 파라미터 P가 증가한다. 이것은 반대의 경우에도 발생할 수 있다. G실제 값이 G목표 값과 같으면 파라미터 P는 그대로 유지된다. 노 온도 외에, 노 온도 구배, 공정 공기 교환 부피, 공정 공기의 순환 부피 및/또는 노 분위기의 성분조성은, 예를 들어 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량 G에 따라 예를 들어 C총 함량에 따라 공정 제어에서 제어될 수 있고 및/또는 노 온도 구배는 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스 내의 적어도 하나의 증발 및/또는 산화 생성물의 함량의 구배에 따라 예를 들어 C총 구배에 따라 제어될 수 있다. The actual value G actual of the content of at least one evaporation and/or oxidation product while the heat treatment is carried out is used for process control of the heat treatment. As in the case of process control, the G actual value is also compared to the target value G Target in step B'. Depending on the actual value of G, the parameter P, for example the furnace temperature, is adjusted in step C'. For example, if the actual value of G is greater than the target value of G, the parameter P is decreased. For example, if the actual value of G is less than the target value of G, the parameter P is increased. This can also happen the other way around. If the actual value of G is equal to the target value of G, the parameter P remains the same. In addition to the furnace temperature, the furnace temperature gradient, the process air exchange volume, the circulating volume of process air and/or the composition of the furnace atmosphere may, for example, determine the level of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases. Depending on the content G, for example depending on the total content C, the furnace temperature gradient may be controlled in the process control and/or the furnace temperature gradient may be controlled according to the gradient of the content of at least one evaporation and/or oxidation product in the furnace atmosphere and/or the process exhaust gas. For example, C can be controlled according to the total gradient.
제어 프로세스와 달리 규제 프로세스는 폐쇄된 작동 시퀀스를 갖는다. G실제 값은 G목표 값과 연속적으로 비교되며, 파라미터 P를 변경하여 G목표 값을 조정한다는 의미에서 영향을 받는다. 예를 들어 PID 컨트롤러가 프로세스 조절에 사용할 수 있다. Unlike control processes, regulatory processes have a closed sequence of operations. The G actual value is continuously compared to the G target value and is influenced in the sense that the G target value is adjusted by changing the parameter P. For example, a PID controller can be used for process regulation.
폭이 1616㎜인 알루미늄 포일 코일에 대한 기존의 최종 어닐링 중 FID 분석기의 출력이 도 4a에 제시되어 있다. 최종 어닐링은 330℃의 프로그램 온도에서 거의 72시간 동안 수행되었다. 다이어그램은 시간 [h]의 함수로 CO 함량 [ppm], 노 및 프로그램 온도 [℃], 공기량 [㎥/h] 및 팬 회전 속도 [rpm]를 나타낸다. CO 함량은 여기에서 노 분위기에서 결정되었다. 이를 통해 노 분위기에서 증발 및/또는 산화 생성물의 함량에 대한 결론을 도출할 수 있다. 대안적으로, CO 함량이 또한 공정 배기 가스에서 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 노 분위기 및/또는 공정 배기 가스에서 V유기 및/또는 CO 함량 또는 C총 함량이 또한 결정될 수 있다. The output of the FID analyzer during conventional final annealing for a 1616 mm wide aluminum foil coil is shown in Figure 4a. The final annealing was performed at a program temperature of 330°C for almost 72 hours. The diagram shows CO content [ppm], furnace and program temperature [°C], air volume [m3/h] and fan rotation speed [rpm] as a function of time [h]. The CO content was here determined in a furnace atmosphere. This allows conclusions to be drawn about the content of evaporation and/or oxidation products in the furnace atmosphere. Alternatively, CO content can also be determined in the process exhaust gas. Alternatively or additionally, the V organic and/or CO content or the C total content in the furnace atmosphere and/or process exhaust gases may also be determined.
다이어그램은 기존의 최종 어닐링에서 짧은 시간 후에 노 분위기에서 1000ppm의 CO최대 피크가 이미 발생했음을 매우 명확하게 보여준다. 이 경우 CO 기울기는 대략 200ppm/h였다. 그러나 광범위한 테스트에서 예를 들어 220ppm을 상회하는 CO최대 피크와 10ppm/h을 상회하는 CO 기울기는 음성 어닐링 결과를 반영하는 것으로 나타났다. 해당 노 분위기는 금속 포일에서 장력(tension), 웰드(weld) 및 어닐링 기포 형성으로 이어지는 것으로 나타났다. 최악의 경우 코일을 풀 때 포일에 균열이 생길 수 있다. The diagram shows very clearly that in the conventional final annealing the CO maximum peak of 1000 ppm has already occurred in the furnace atmosphere after a short time. In this case the CO gradient was approximately 200 ppm/h. However, extensive testing has shown that, for example, CO peaks above 220 ppm and CO slopes above 10 ppm/h reflect negative annealing results. The furnace atmosphere has been shown to lead to tension, weld and annealing bubble formation in metal foils. In the worst case, the foil may crack when unwinding.
반면에 도 4b의 다이어그램에서는 CO최대 함량이 약 70ppm으로 제한되고, CO최대 기울기는 대략 5.5ppm/h이다. 프로그램 온도는 220℃로 설정되었고, 공기량은 대략 280㎥/h로 일정하게 유지되었으며, 회전 속도는 대략 640rpm으로 일정하게 유지되었다. 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 이 경우 어닐링 처리 동안 뚜렷한 CO 피크의 형성을 피할 수 있었다. 이를 달성하기 위해, 노 분위기에서 CO 함량에 따라 노 온도를 본 발명에 따른 방법에 따라 제어 또는 조절하였다. 약 10시간까지 노 온도와 노 분위기의 CO 함량이 모두 균일하게 증가하는 반면(점선 참조), 노 온도는 약 50ppm CO 함량의 임계 값에서 낮아졌다. 그런 다음 CO 기울기는 평평해지며 약 24시간 후에 CO 함량이 다시 떨어질 때까지 이제 약 1.4ppm/h에 불과하다. 이를 통해 금속 포일의 장력 및 어닐링 기포 형성이 감소되거나 방지되고, 고품질 금속 제품이 제어되고 비용 효율적인 방식으로 제공되어 금속 스트립 및 포일의 불량률이 감소될 수 있다.On the other hand, in the diagram of Figure 4b, the maximum CO content is limited to approximately 70 ppm, and the maximum CO gradient is approximately 5.5 ppm/h. The program temperature was set at 220°C, the air volume was kept constant at approximately 280 m3/h, and the rotation speed was kept constant at approximately 640 rpm. As can be seen from the graph, in this case the formation of distinct CO peaks was avoided during the annealing process. To achieve this, the furnace temperature was controlled or adjusted according to the method according to the invention depending on the CO content in the furnace atmosphere. Up to about 10 hours, both the furnace temperature and the CO content of the furnace atmosphere increased uniformly (see dotted line), while the furnace temperature decreased at a critical value of about 50 ppm CO content. The CO gradient then flattens out and is now only about 1.4 ppm/h, until the CO content falls again after about 24 hours. This reduces or prevents tension and annealing bubbles in the metal foil, ensures high-quality metal products are delivered in a controlled and cost-effective manner, and reduces scrap rates in metal strips and foils.
Claims (8)
열처리가 수행되고 있는 중에, 노 분위기(11) 내 또는 공정 배기 가스(12) 내에서의 압연 잔류물의 적어도 하나의 증발 또는 산화 생성물의 함량이 결정되고, 열처리의 공정 제어 또는 규제를 위해 사용되며, 열처리 중에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 스트립 또는 포일의 압연 잔류물 제거의 동역학이 제어 또는 규제되고, 열처리 중에 스트립 또는 포일 코일에서의 증발 또는 산화 생성물의 가스 압력이 제어 또는 규제되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 스트립 또는 포일 열처리 방법.A method of heat treating an aluminum or aluminum alloy strip or foil (1) in the form of a strip or foil coil (2) in a heat treatment furnace (5) to remove rolling residues, comprising:
While the heat treatment is being carried out, the content of at least one evaporation or oxidation product of the rolling residue in the furnace atmosphere (11) or in the process exhaust gases (12) is determined and used for process control or regulation of the heat treatment, Aluminum or aluminum alloy, characterized in that the kinetics of removal of rolling residues from the aluminum or aluminum alloy strip or foil during heat treatment are controlled or regulated, and the gas pressure of evaporation or oxidation products in the strip or foil coil during heat treatment is controlled or regulated. Strip or foil heat treatment method.
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