KR0151989B1 - 인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청강코일 제품의 결속용으로 사용되는 대강의 제조방법에 관한 것으로, 강의 성분을 조정하여 고탄소 고망간 강을 사용하지 않고 제조공정을 제어하여 블루잉전에 유도가열로에 의한 오스템퍼링 공정을 행하지 않으므로써, 별개의 설비투자없이 낮은 제조원가로 인장강도 90kgf/㎟ 이상, 연신율 8.0% 이상의 인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량 %로 C : 0.17~0.23%, Mn : 0.7~1.2%, P : 0.04%이하, S : 0.05% 이하 가용성 Al : 0.02~0.08%, N : 0.006% 이하, Ni : 0.10~0.30%, 나머지 : Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1200~1250℃ 온도범위에서 균질화 처리한후, 2.0~2.3mm의 두께 범위까지 Ar₃온도이상인 840~920℃ 온도범위에서 마무리 열간압연하고, 450~550℃ 온도범위에서 권취한 다음, 45~65%의 압하율로 최종두께까지 냉간압연, 그리고 430~470℃ 온도범위에서 블루잉 처리하여 인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강을 제조하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강 제조방법

제1도는 본 발명에 부합되는 발명강과 본 발명을 만족하지 못하는 비교강을 블루잉 처리한 후 인장시험하여 얻은 인장강도-연신율을 비교한 그래프.

본 발명은 철강코일 제품의 결속용으로 사용되는 대강의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 90kgf/㎟ 이상의 인장강도와 8.0% 이상의 연신율을 가지는 고인성의 철강코일제품 결속용 대강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

냉연 및 열연선재의 결속용으로 사용되는 포장용 대강은 코일에 걸리는 큰 부하나 외부 충격 등에 의해 풀어지거나 파손될 수 있으므로 충분한 인장강도와 연성이 요구되고 있다.

이러한 포장용 대강은 통상 C:0.1~0.5 중량% (이하% 라 한다) 및 Mn:0.5~1.5%를 함유하는 SAE 1527, SAE 1022 등과 같은 강의 냉간압연 강판을 원하는 폭으로 슬릿팅(Slitting)한후, 430~470℃의 온도범위로 유지되는 납탕(lead bath)에서 블루잉(blueing) 처리하여 제조하게 된다.

이때 블루잉은 강판에 원하는 색상의 산화피막을 형성시켜 대강에 요구되는 방청성을 부여함과 동시에 대강에 요구되는 적정 강도와 연성을 확보하게 되는 공정을 말한다.

상기와 같은 공정으로 제조되는 포장용 대강의 강도와 연신율, 즉 인성을 높이기 위하여 종래에는 SAE 1527 등가 같이 C함량이나 Mn 함량이 높은 탄소강을 블루잉 처리전에 오스템퍼링(austempering) 열처리 하므로서 포장용 대강에 요구되는 충분한 인성을 확보하였다.

그러나 상기 방법의 경우 오스템퍼링을 위한 고가의 유도가열로 설치가 필요하여 제품의 가격이 현저하게 상승하므로 코일결속용 대강의 수요가들에게는 가격 부담의 요인으로 작용하는 문제점이 있다.

또는 SAE 1527 강과 같이 고C, 고Mu을 함유하는 강은 생산성이 높은 연속식(tandem) 냉간압연기의 적용이 곤란하여 가역식 냉간압연기를 적용해야하는 문제점이 있다. 이는 열간압연시 표면에 형성된 스케일제거를 위해 통과하는 산세라인에서 연속작업을 위해 맞대기 용점을 해야 하는데, C과 Mu 함량이 높아지면 용점특성이 악화되어 용점이 곤란하기 때문이다.

따라서 SAE 1527강과 같은 고탄소, 고Mu 강을 이요하여 코일결속용 대강을 제조할 때에는 산세라인, 가역식 냉간압연기 및 유도가열로 등 고가의 장비를 필수적으로 설치해야 한다.

이에, 본 발명자는 상기한 문제점을 해결할 뿐만아니라 강중 탄소, Mn 등의 함유량이 높지 않아 기존 일관제철소의 산세라인에서 용점이 가능하며, 그 결과 생산성이 높은 연속식 냉간압연기를 이용하여 냉간압연할 수 있는 냉간압연판을 초기 소재로하여 코일 대강 제조공정에서는 단순히 블루잉 처리만 실시하는 공정에 의해 강도와 연성이 우수한 코일결속용 대강을 제조하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것이다.

본 발명은 강의 성분을 조정하여 SAE 1527강과 같은 고탄소 고망간강을 사용하지 않고 제조공정을 제어하여 블루잉 전에 유도가열로에 의한 오스템퍼링 공정을 행하지 않으므로써, 별개의 설비투자 없이 낮은 제조원가로 인장강도 90kgf/㎟ 이상 연신율 8.0% 이상의 인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 중량 %로, C : 0.17~0.23%, Mn : 0.7~1.2%, P : 0.04%이하, S : 0.05% 이하 가용성 Al : 0.02~0.08%, N : 0.006% 이하, Ni : 0.10~0.30%, 나머지 : Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1200~1250℃ 온도범위에서 균질화 처리한후, 2.0~2.3mm의 두께 범위까지 Ar₃온도이상인 840~920℃ 온도범위에서 마무리 열간압연 하고, 450~550℃ 온도범위에서 권취한 다음, 45~65%의 압하율로 최종두께까지 냉간압연, 그리고 430~470℃ 온도범위에서 블루잉 처리하여 인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 강을 상기와 같이 조성하고 열간압연, 냉간압연 및 블루잉하여 본 발명의 결속용 대강을 제조함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

탄소는 그 함량이 0.23%이상이 되면 용접성이 악화되어 산세라인에서의 용접이 어렵게 될 뿐만아니라 연속냉간압연시 판파단의 우려가 있으며, 탄소함량이 0.17% 이하로 되면 블루잉 처리후 90kgf/㎟ 이상의 인강강도와 8.0% 이상의 연성 확보가 곤란하므로 탄소함량은 0.17~0.23%로 제한함이 바람직하다.

망간은 강중에 첨가되어 조직을 페라이트와 베이나이트의 혼합조직으로 만들어 베이나이트 조직에 의한 경화 작용을 유도하므로 0.7% 이상 첨가되어야 하나, 1.2% 이상으로 첨가되면 강화효과가 완만해지고 연성을 해치게 되며, 또한 용접성 악화로 산세라인 및 연속식 냉간압연기에의 적용이 어렵게 되는 문제가 있으므로 Mn의 함량은 0.7~1.2%로 제한함이 바람직한다.

인은 고용경화효과가 가장 큰 치환형 합금원소이므로 0.04% 이상으로 첨가하면 강을 경화시켜 블루잉 처리후의 연성을 악화시키게 되고, 황은 0.05% 이상일 경우에는 황화물계 개재물을 형성하여 강의 인성을 저해하는 요인으로 작용하므로 인은 0.04% 이하, 황은 0.05% 이하로 제한함이 바람직하다.

알루미늄은 강의 탈산을 위한 목적으로 첨가되며, 그 함량이 0.02% 이하로 되면 탈산 효과가 적고, 0.08% 이상으로 과다하게 첨가하면 오히려 재질경화의 요인이 되므로 그 함량은 0.02~0.08%로 제한함이 바람직하다. 질소는 0.006% 이상 첨가되면 AlN양의 증가 혹은 고용 질소양의 증가에 의해 블루잉 처리후의 인장강도는 증가시키나 연성이 저하되므로 그 상한을 0.006%로 제한함이 바람직하다.

Ni은 블루잉 온도에서 회복과정을 지연시키지 않으면서 강도와 연성의 조합을 향상시키기 때문에 0.10~0.30% 범위로 미량 첨가하는게 바람직하며, 그 이유는 Ni양이 0.1% 이하로 되면 그 효과가 작고, 0.3% 이상이 되면 효과가 포화될 뿐만 아니라 고가의 합금원소첨가에 의해 제조비가 상승되는 문제가 있기 때문이다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 강을 전로를 이용하여 용제한 후 연속주조한 슬라브를 열간압연전의 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있도록 1200~1250℃ 온도범위에서 가열한 후, Ar₃온도 직상인 840~920℃ 의 온도범위에서 2.3~2.0mm 두께까지 열간압연을 마무리 한다.

이때, 열연 마무리 온도가 840℃ 이하로 되면 열연코일의 상(top), 하(tail)부 및 가장자리의 온도가 Ar₃이하의 온도로 되어 재질을 불균일하게 하는 요인으로 되며, 920℃ 이상으로 되면 열연판의 결정립을 조대하게 하여 블루잉후의 강도, 연성의 조합을 해치게 되기 때문이다.

이와같이 열간압연된 강판은 450~550℃ 온도범위에서 권취하는 것이 바람직한데, 그 이유는 권취온도가 550℃ 이상으로 되면 열연판의 결정립을 조대하게 하여 블루잉후의 강도 및 연성의 조합을 해치게 되므로 열연판의 권취온도는 낮을수록 좋으나, 450℃ 이하로 너무 낮아지게 되면 열연 권취온도이 적중율이 떨어져 재질 편차의 요인으로 되기 때문이다.

권취된 열연판은 산세를 거친다음, 45~65% 정도의 냉간압하율을 적용하여 생산성이 좋은 연속식 냉간압연기에서 냉간압연한다.

물론 냉간압연을 가역식 압연기의 적용도 가능하다. 이 때 냉간압하율은 원하는 제품의 두께에 대응하여 적용하게 되나, 냉간압하율이 낮을수록 블루잉후의 연성이 우수하게 된다. 그러나 냉간압하율이 45% 이하로 너무 낮아지면 열간압연판의 두께를 낮추어야 할 뿐 아니라, 또한 조직의 회복온도를 높여 블루잉 온도를 고온쪽으로 이동시켜 블루잉에 필요한 열에너지 증가는 물론 산화피막의 색상악화도 초래하게 된다.

반면에 냉간압하율이 65% 이상으로 되면 냉간압연시 압연부하가 초래되며, 또한 블루잉후에 연성이 악화된다.

블루잉 공정의 주요 목적은 방청성 확보를 위한 청색의 산화피막 형성과 조직의회복과정을 통해 연성을 향상시키는 것이다.

방청성 확보를 위한 산화피막 형성의 측면에서 블루잉 온도는 430~ 470℃ 범위가 적당하다. 또한 재질 측면에서도 블루잉 온도가 430℃ 이하로 되면 조직의 회복에 따른 연성개선이 이루어지지 않고, 470℃ 이상이 되면 너무 고온으로 되어 연성향상에는 유리하나 강도저하가 일어나고 열에너지 소비증가에 따른 제조비 상승의 요인으로 되므로 블루잉 온동 430~470℃ 범위가 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표1은 발명강과 비교강의 화학성분을 나타낸 것이다. 1~3번 강이 발명강, 4~5번강은 Ni이 첨가되지 않은 강으로 기존 SAE 1022 강에 해당되며, 6~9번 강은 Ti, V, Mo 및 Nb가 각각 미량으로 첨가된 강이다.

상기 표1과 같이 조성되는 강을 하기 표2의 제조공정에 따라 코일 결속용 대강을 제조한 후 블루잉 처리한 상태에서 인장강도와 연신율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표2 및 제1도에 나타내었다.

* SRT : 슬라브 재가열온도, FT : 열연 마무리 온도, CT : 권취온도

상기 표 2 및 제1도에 나타낸 바와 같이 C : 0.18~0.21%, Mn : 0.9~1.1%, P : 0.01~0.02%, S : 0.005~0.010%, 가용성 Al : 0.03~0.05%, N : 0.003~0.005%, Ni : 0.10~0.30%로 제어된 발명강(1~3)을 1200~1250℃의 온도범위에서 균질화 처리한후 2.0~2.3mm의 두께까지 Ar온도 이상인 860~910℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하고, 480~540℃의 온도범위에서 권취한 다음 55~60%의 입하율로 최종두께까지 냉간압연한후 440~470℃의 온도범위에서 블루잉 처리된 발명재(1~9)는 인장강도 90kgf/㎟ 이상, 연신율 8~9%의 매우 우수한 재질을 나타내고 있다.

반면 Ni이 함유되지 않은 비교강(4~5)의 경우는 강도 혹은 연실율이 부족하게 되었다. 즉, 비교강(4)를 540℃에서 권취한후 60%의 냉간압하율로 압연하여 블루잉 처리한 경우인 비교재(a)는 인장강도가 94.5kgf/㎟, 연신율 7.5%의 재질을 나타내어 연신율이 부족하였으며, 비교강(5)를 640℃에서 권취한후 60℃의 냉간압하율로 암연하여 블루잉 처리한 경우인 비교재(b)는 인장강도가 88.0kgf/㎟, 연신율이 7.0%로 인장강도와 연신율 모두 열화된 재질을 나타냄을 알 수 있었다.

한편 Ni 대신에 Ti, V, Mo 및 Nb를 각각 미량으로 첨가한 비교강(6~9)를 상기와 같이 유사한 조건으로 제조하여 블루잉 처리한 비교강(c~f)의 경우, 인장강도는 강종에 관계없이 90kgf/㎟ 이상으로 되었으나 연신율은 4.2~6.2%에 거쳐 매우 작은 연성을 나타냄을 알 수 있었다.

이러한 결과는 Ti, V, Mo 및 Nb 모두 석출물 혹은 용질 원소 드래그 효과(solute drag effect)에 의해 블루잉 처리시 조직의 회복과정을 지연시키는 원소이기 때문에 조직의 회복이 불충분 했던것에 기인한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 강의 성분 및 함량, 그리고 처리조건을 적절히 제어하므로서 별개의 설비투자 없이 낮은 제조원가로 인장강도 90kgf/mm 이상, 연신을 8.0% 이상의 인성이 우수한 코일제품 결속용 대강을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량 %로 C : 0.17~0.23%, Mn : 0.7~1.2%, P : 0.04%이하, S : 0.05% 이하 가용성 Al : 0.02~0.08%, N : 0.006% 이하, Ni : 0.10~0.30%, 나머지 : Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1200~1250℃ 온도범위에서 균질화 처리한후, 2.0~2.3mm의 두께 범위까지 Ar₃온도이상인 840~920℃ 온도범위에서 마무리 열간압연 하고, 450~550℃ 온도범위에서 권취한 다음, 45~65%의 압하율로 최종두께까지 냉간압연, 그리고 430~470℃ 온도범위에서 블루잉 처리하여 인성이 우수한 철강코일 제품의 결속용 대강 제조방법.