KR100222067B1 - Controlled rolling method of metal materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온 가공시 동적 재결정(Dynamic Recrystallization:DRX)을 발생할 수 있는 압연가능한 금속 재료에 적용할 수 있는 압연 공정으로, 압연 패스의 변형량을 조절하여 특정 패스에서 동적 재결정을 발생시킴으로써 열간 압연 공정에서의 압하력을 감소시키고 결정립도를 미세화시킬 수 있어서 공정이 간단하면서 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있는 경제적인 금속 재료의 제어 압연 방법에 대한 것이다.The present invention is a rolling process that can be applied to a rollable metal material capable of generating dynamic recrystallization (DRX) during high temperature processing, and in the hot rolling process by controlling the amount of deformation of the rolling pass to generate dynamic recrystallization in a specific pass. The present invention relates to a method for controlled rolling of an economical metal material which can reduce the rolling force of the and reduce the grain size, thereby making the process simple and excellent mechanical properties.

본 발명의 제어 압연 방법은, 고온 가공시 동적 재결정이 발생하는 금속 재료를 다단의 압연 패스로 이루어지는 압연 패스로 압연 공정을 수행하는 금속 재료의 압연 방법에 있어서, 상기 압연 공정을 구성하는 다단의 압연 패스중 어느 하나 이상의 압연 패스에서 동적 재결정을 발생시키기 위해 필요한 임계 변형량을 초과하는 변형량을 부여하면서 압연을 실시하는 것을 기술 요지로 한다.The controlled rolling method of the present invention is a rolling method of a metal material in which a rolling step is performed in a rolling pass consisting of a multi-stage rolling pass of a metal material in which dynamic recrystallization occurs during high-temperature processing, wherein the multistage rolling forming the rolling step is performed. It is a technical subject matter to perform rolling while giving the deformation amount exceeding the critical deformation amount required to generate dynamic recrystallization in any one or more rolling passes of a pass.

본 발명이 적용되는 금속 재료는 탄소강, 304 스테인레스강, 구리의 어느 하나일 수 있으며, 본 발명에서 동적 재결정을 발생시키기 위해 임계 변형량을 초과하는 변형량을 가하여 압연하는 것은 압연 초기 단계와 말기 단계의 어느 하나의 단계어서 이루어질 수 있고, 동적 재결정을 발생시키기 위한 임계 변형량은 가공경화 속도와 변형량의 관계에서 정해질 수 있다.The metal material to which the present invention is applied may be any one of carbon steel, 304 stainless steel, and copper. In the present invention, rolling by applying a strain amount exceeding a critical strain amount in order to generate dynamic recrystallization may be performed at any of the initial and end stages of rolling. It can be done in one step, and the critical deformation amount for generating dynamic recrystallization can be determined in relation to the work hardening speed and the deformation amount.

Description

결정립 미세화 및 압하력 절감을 위한 금속 재료의 제어 압연 방법Controlled rolling method of metal materials for grain refinement and reduction of rolling force

본 발명은 고온 가공시 동적 재결정(Dynamic Recrystallization:DRX)을 발생할 수 있는 압연가능한 금속 재료에 적용할 수 있는 압연 공정에 대한 것으로, 보다 상세하게는 압연 패스의 변형량을 조절하여 특정 패스에서 동적 재결정을 발생시킴으로써 열간 압연 공정에서의 압하력을 감소시키고 결정립도를 미세화시킬 수 있어서 공정이 간단하면서도 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있는 경제적인 제어 압연 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a rolling process that can be applied to a rollable metal material that can generate dynamic recrystallization (DRX) during high temperature processing. More particularly, the present invention relates to dynamic recrystallization in a specific pass by adjusting the deformation amount of the rolling pass. The present invention relates to an economically controlled rolling method in which the reduction in the rolling force in the hot rolling process and the fineness of the grain size can be reduced to generate a simple and excellent mechanical property.

본 발명은 특히 최근에 연구된 바 있는 재결정 제어 압연(Recrystallization Controlled Rolling:RCR)이나 동적 재결정 제어 압연(Dynamic Recrystallization Controlled Rolling:DRCR)등과 같은 압연 기술과 비교하여 한 두 패스의 변형량만을 조절함으로써 공정이 간단하면서도 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있으므로 경제성 또한 갖춘 공정으로, 철강재료 뿐만아니라 특수강 및 비철재료를 망라하여 고온 가공시 동적 재결정이 발생하는 모든 압연가능한 금속재료에 적용이 가능하다.In particular, the present invention provides a process by controlling only the amount of deformation in one or two passes compared to rolling techniques such as recrystallization controlled rolling (RCR) or dynamic recrystallization controlled rolling (DRCR), which have recently been studied. It can be applied to all rollable metal materials, which can produce dynamic recrystallization during high temperature processing, covering not only steel materials but also special steels and nonferrous materials.

일반적으로 제어압연 기술로는 일반적인 제어압연(Conventional Controlled Rolling:CCR), 재결정 제어압연(Recystallization Controlled Rolling:RCR), 동적 재결정 제어압연(Dynamic Recrystallization Controlled Rolling:DRCR)이 있는데, 일반 제어압연 공정은 단지 압연 공정 전의 공정이나 압연 공정 후의 공정에 적합한 패스 변형량과 변형 온도, 변형 속도 등 열간 가공 변수를 제어하는 것뿐만 아니라 미세한 페라이트 입자와 펄라이트 입자를 얻기 위해 비교적 저온 영역(재결정이 잘 일어나지 않는 영역)에서 압연을 실시하여 재결정이 일어나지 않는 오스테나이트 입자가 길게 연신되는 팬케이킹(Pancaking) 과정으로 입계 면적/입자 면적의 비의 증가로 페라이트 및 펄라이트로의 변태가 촉진되어 미세한 페라이트 입자와 펄라이트 입자를 갖게 하는 압연 공정이다.In general, controlled rolling technologies include Conventional Controlled Rolling (CCR), Recystallization Controlled Rolling (RCR), and Dynamic Recrystallization Controlled Rolling (DRCR). In addition to controlling the hot working parameters such as the pass strain amount, strain temperature, and strain rate suitable for the process before or after the rolling process, as well as to obtain fine ferrite particles and pearlite particles in a relatively low temperature region (area where recrystallization hardly occurs). In the pancaking process, in which austenite particles which are not recrystallized by stretching are stretched for a long time, the transformation of ferrite and pearlite is promoted by increasing the ratio of the grain boundary area to the particle area, thereby obtaining fine ferrite particles and pearlite particles. It is a rolling process.

또한, 재결정 제어압연 기술은 일반적인 강의 압연에 있어서 미세한 결정립을 얻기 위해 주로 실시하는 가공 공정의 하나로 그 최종 압연을 재결정이 용이하게 발생되는 고온 영역인 오스테나이트 영역에서 실시하여 압연후 발생하는 정적 재결정 현상을 패스 변형량과 변형 속도, 단속 시간 등을 적절히 제어하므로써 재결정 현상에 의해 미세한 결정립을 얻는 제어 압연 공정이다.In addition, the recrystallization controlled rolling technique is one of the processing processes mainly performed to obtain fine grains in the rolling of general steel, and the static recrystallization phenomenon occurring after rolling by performing the final rolling in the austenite region, which is a high temperature region where recrystallization is easily generated. This is a controlled rolling step of obtaining fine grains by recrystallization by appropriately controlling the path strain amount, strain rate, and interruption time.

그리고, 동적 재결정 제어압연은 재료의 동적 재결정 현상을 이용한 제어압연 공정으로, 동적 재결정 제어압연에서의 동적 재결정 현상은 패스 변형량, 변형 속도, 패스간 유지 시간, 변형 온도 등의 열간 압연 공정 변수들로부터 제어되므로 이들 공정 변수들의 조절을 통해 동적 재결정에 의한 입자 미세화를 얻을 수 있다.In addition, the dynamic recrystallization control rolling is a control rolling process using the dynamic recrystallization of the material, and the dynamic recrystallization phenomenon in the dynamic recrystallization control rolling is obtained from the hot rolling process variables such as the path deformation amount, the deformation rate, the interpass holding time, and the deformation temperature. As it is controlled, particle refinement by dynamic recrystallization can be obtained by adjusting these process variables.

패스간 단속 시간을 매우 짧게 하면 압연 후반에 갈수록 가공경화 정도가 심해져서 적은 변형으로도 동적 재결정이 발생하게 된다.If the interruption time between passes is very short, the degree of work hardening increases as the second half of the rolling process causes dynamic recrystallization with little deformation.

동적 재결정 제어압연은 이러한 효과를 이용하여 동적 재결정을 발생시켜 결정립을 미세화시킨다.Dynamic recrystallization control rolling utilizes this effect to generate dynamic recrystallization to refine grains.

그러나, 이러한 일반 제어 압연 공정에서는 저온 영역까지 온도를 낮추어야 하므로 패스와 패스 사이의 단속 시간이 길어지고 이에 따라서 전체 압연 시간이 길어짐으로써 생산성이 많이 저하된다.However, in such a general controlled rolling process, the temperature must be lowered to a low temperature region, so that the interruption time between the pass and the pass is long, and thus the overall rolling time is long, thereby reducing productivity.

또한 재결정이 일어나지 않는 영역(상대적으로 저온인 영역)에서 압연을 행하여야 하므로 그만큼 압하력이 커지게 되고 따라서 롤 포스(Roll Force)가 증가한다.In addition, since rolling must be performed in a region where recrystallization does not occur (relatively low temperature region), the reduction force is increased accordingly, and thus roll force is increased.

그리고, 재결정 제어압연 공정에서는 정적 재결정에 의해서 결정립을 미세화시키기 때문에 결정립 미세화도가 그리 우수하지 못하고 상온에서의 기계적 특성이 우수하지 못하다.In the recrystallization controlled rolling process, since the grains are refined by static recrystallization, the grain refinement degree is not so excellent and the mechanical properties at room temperature are not excellent.

또한, 동적 재결정 제어압연에서는 압연 후반으로 갈수록 가공경화 정도가 심해지기 때문에 일반 제어압연과 같이 압하력이 증가하게 되고 가능한 전체 압연시간을 줄여야 하기 때문에 변형 속도가 빨라지게 되므로 역시 롤 포스(Roll Force)가 커야 하는 단점이 있다.In addition, in the case of dynamic recrystallized control rolling, as the degree of work hardening increases toward the second half of rolling, the rolling force increases as in general control rolling, and the rolling speed must be reduced because the overall rolling time must be reduced. There is a disadvantage that must be large.

그러나, 열간 압연은 철강 재료의 경우 1000℃이상의 온도에서 8-20 패스(pass) 정도의 다단 변형으로 이루어지는데, 이때 변형 온도(T), 변형 속도(ε)뿐만이 아니라 패스 변형량(εi), 및 패스간 단속 시간(ti) 등의 변화에 따라서 최종으로 생산되는 강재의 기계적 특성이 달라지게 된다.However, hot rolling is made of multi-stage deformation of about 8-20 passes at a temperature of 1000 ° C. or higher in the case of steel materials, where not only the deformation temperature (T), the deformation rate (ε), but also the path deformation amount (ε i ), And the mechanical properties of the final steel material is changed according to the change in the interruption time (t i ) between the passes.

특히, 고온에서의 변형은 경화(Hardening)와 연화(Softening)의 조화에 의해 진행되며, 그리고 이때 발생하는 연화는 냉간 가공후 열처리시 발생하는 정적 재결정(Static Recrystallization:SRX)과 달리 변형과 동시에 발생한다.In particular, the deformation at high temperature is carried out by the combination of hardening and softening, and the softening occurring at the same time occurs at the same time as the deformation unlike the static recrystallization (SRX) generated during heat treatment after cold working. do.

이러한 동적 재결정은 정적 재결정과 달리 재결정이 발생하는데 요구되는 시간이 없고 변형과 동시에 발생하기 때문에 부과되는 열처리 과정이 생략되는 등 많은 이점이 얻어지나 이러한 동적 재결정은 변형만 하면 발생하는 것이 아니고, 동적 재결정에 필요한 임계 변형량(Critical Strain)을 넘는 변형을 가하였을 때만 발생한다.Unlike static recrystallization, such dynamic recrystallization has many advantages, such as no time required for recrystallization to occur and it occurs at the same time as deformation, thus eliminating the heat treatment process. However, such dynamic recrystallization does not occur only by deformation. It only occurs when strain is applied that exceeds the critical strain required.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제어압연 공정의 문제점을 해결하기 위하여, 열간 압연 공정에서 상기 설명한 바와 같은 임계 변형량을 넘는 변형을 가하였을때 동적재결정이 발생하는 것에 착안하여, 가공 변형 속도와 변형량과의 관계에서 임계 변형량을 구하고 이를 이용하여 임계값을 넘는 변형량을 압연 패스의 어느 하나의 단계, 일예로, 초기 단계나 말기 단계에서 부여한 결과 결정립을 더욱 미세화시킬 뿐만 아니라 압하력 또한 낮출 수 있는 점에 착안하여 이루어진 것으로, 다단계로 진행되는 압연 패스의 변형량을 조절하여 특정 패스에서 동적 재결정을 발생시킴으로써 열간 압연 공정에서의 압하력을 감소시키고 결정립도를 미세화시킬 수 있어서 공정이 간단하면서 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있는 경제적인 금속 재료의 제어 압연 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the conventional control rolling process as described above, the present invention focuses on the dynamic recrystallization when a deformation exceeding the critical deformation amount as described above in the hot rolling process, In this regard, the critical strain is calculated and the strain exceeding the threshold value is used in any of the steps of the rolling pass, for example, the initial stage or the final stage, so that not only the grain size can be further refined but also the reduction in the reduction force can be achieved. It is designed with the focus on the deformation of the rolling pass that proceeds in multiple stages to generate dynamic recrystallization in a specific pass to reduce the rolling force in the hot rolling process and to refine the grain size, so that the process is simple and excellent mechanical properties can be obtained. Controlled rolling method of economical metal materials The purpose is to provide.

제1도는 탄소강을 1000℃. 0.5/초의 변형 조건에서 변형하여 얻은 유동 곡선을 나타내는 그래프도.1 shows carbon steel at 1000 ° C. Graph showing flow curves obtained by deformation under strain conditions of 0.5 / second.

제2도는 가공 경화 속도와 변형량과의 관계를 도시하는 그래프도.2 is a graph showing the relationship between the work hardening rate and the deformation amount.

제3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명의 제어 압연 공정을 탄소강에 적용한 경우의 유동 응력 곡선 및 미세 조직을 나타낸 도면.3 (a) to 3 (c) are views showing flow stress curves and microstructures when the controlled rolling process of the present invention is applied to carbon steel.

제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명의 제어 압연 공정을 304 스테인레스강에 적용한 경우의 유동 응력 곡선 및 미세 조직을 나타낸 도면.4 (a) to 4 (c) show flow stress curves and microstructures when the controlled rolling process of the present invention is applied to 304 stainless steel.

제5(a)도 내지 제5(c)도는 본 발명의 제어 압연 공정을 비철 금속인 동(Cu)에 적용하는 경우의 유동 응력 곡선 및 미세 조직을 나타내는 도면이다.5 (a) to 5 (c) are views showing flow stress curves and microstructures when the controlled rolling process of the present invention is applied to copper (Cu), which is a nonferrous metal.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

δ : 응력(stress) ε : 변형율(Strain)δ: stress ε: strain

θ(=dδ/dε) : 가공경화 속도(Strain Hardening Rate)θ (= dδ / dε): Strain Hardening Rate

εc: 동적재결정의 임계변형량(Critical Strain for Dynamic Recrystallization)ε c : Critical Strain for Dynamic Recrystallization

εp: 최대 변형량(Peak Strain) ε(=dε/dt) : 변형(률) 속도ε p : Peak Strain ε (= dε / dt): Strain (rate) velocity

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 고온 가공시 동적 재결정이 발생하는 금속 재료를 다단의 아연 패스로 이루어지는 압연 패스로 압연 공정을 수행하는 금속재료의 압연 방법에 있어서, 상기 압연 공정을 구성하는 다단의 압연 패스중 어느 하나의 압연 패스에서 동적 재결정을 발생시키기 위한 필요한 임계 변령형을 초과하는 변형량을 부여하면서 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 결정립 미세화 및 압하력 절감을 위한 금속 재료의 제어 압연 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, in the rolling method of a metal material for performing a rolling step of the metal material in which dynamic recrystallization occurs during the high temperature processing in a rolling pass made of a multi-stage zinc pass, the multi-stage constituting the rolling process The method of rolling a metal material for refining grain size and reducing a reduction force, characterized in that rolling is performed while giving a deformation amount exceeding a critical deformation type necessary for generating dynamic recrystallization in any one of the rolling passes. to provide.

본 발명이 적용되는 금속 재료는 탄소강, 304 스테인레스강, 구리의 어느 하나일 수 있다.The metal material to which the present invention is applied may be any one of carbon steel, 304 stainless steel, and copper.

또한, 본 발명에서 동적 재결정을 발생시키기 위해 임계 변형량을 초과하는 변형량을 가하여 압연하는 것은 압연 초기 단계와 말기 단계의 어느 하나의 단계에서 이루어질 수 있다.Further, in the present invention, rolling by applying a strain amount exceeding a critical strain amount to generate dynamic recrystallization may be performed at either stage of the initial stage and the final stage of rolling.

더욱이, 본 발명에서 동적 재결정을 발생시키기 위한 임계 변형량은 가공경화속도와 변형량의 관계에서 정해질 수 있다.Moreover, in the present invention, the critical deformation amount for generating dynamic recrystallization can be determined in relation to the work hardening speed and the deformation amount.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 결정립 미세화 및 압하력 절감을 위한 금속 재료의 제어 압연 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a method of rolling control of a metal material for reducing the grain size and reduction of the reduction of the present invention.

본 발명의 결정립 미세화 및 압하력 절감을 위한 금속 재료의 제어 압연 방법은고온 가공시 동적 재결정이 발생하는 금속 재료를 다단의 압연 패스로 이루어지는 압연 패스로 압연 공정을 수행하는 금속 재료의 압연 방법에서, 상기 압연 공정을 구성하는 다단의 압연 패스중 어느 하나의 압연 패스에서 동적 재결정을 발생시키기 위해 필요한 임계 변형량을 초과하는 변형량을 부여하면서 압연을 실시하는 것을 특징으로 한다.In the controlled rolling method of the metal material for refining grain size and reducing the rolling force of the present invention, in the rolling method of the metal material which performs the rolling process with a rolling pass consisting of a multi-stage rolling pass, the metal material in which dynamic recrystallization occurs during high temperature processing, Rolling is performed while giving a deformation amount exceeding a critical deformation amount necessary for generating dynamic recrystallization in any one of the rolling passes of the multi-stage rolling pass constituting the rolling step.

본 발명의 제어 압연 공정은 탄소강, 304 스테인레스강 등의 특수강, 구리합금 등의 비철금속 재료에 적용될 수 있으며, 그외에도 316 스테인레스강, 알루미늄 합금, 황동(Brass)등 모든 금속 재료에 적용할 수 있으며, 본 명세서중에 몇몇 금속을 예로 든 것은 단지 예로서임을 명백히 한다.The controlled rolling process of the present invention can be applied to non-ferrous metal materials such as carbon steel, special steel such as 304 stainless steel, copper alloy, etc., and can be applied to all metal materials such as 316 stainless steel, aluminum alloy, brass (Brass), It is apparent that the examples of some metals in the present specification are only examples.

또한, 본 발명에서 동적 재결정을 발생시키기 위해 임계 변형량을 초과하는 변형량을 가하여 압연하는 것은 압연 초기 단계와 말기 단계의 어느 하나의 단계에서 이루어질 수 있으며, 중기 단계에서 이루어질 수 있음도 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 동적 재결정을 발생시키기 위한 임계 변형량은 가공 경화 속도와 변형량의 관계에서 정해질 수 있다.In addition, in the present invention, rolling by applying a deformation amount exceeding a critical deformation amount to generate dynamic recrystallization may be performed at any one of the initial stage and the final stage of rolling, and may be easily understood in the middle stage. The critical strain amount for generating dynamic recrystallization can be determined in relation to the work hardening rate and the strain amount.

임계 변형량을 초과하는 변형량을 부여하여 암연을 실시하는 것은 다단계의 압연 패스중 어느 하나의 단계에서 실시하면 초기 단계나 중기 단계, 말기 단계의 여부에 관계없이 임계 변형량을 초과하는 변형량을 가하여 실시한 압연 패스 이후에 결정립을 미세화하고, 변형 저항을 낮출 수 있어서 압하력을 절감할 수 있게 된다.To perform the dark rolling by applying the deformation amount exceeding the critical deformation amount in any one of the multi-step rolling passes, the rolling pass performed by applying the deformation amount exceeding the critical deformation amount regardless of whether the initial stage, the intermediate stage, or the late stage is performed. After that, it is possible to refine the grain and lower the deformation resistance, thereby reducing the reduction force.

그러나, 압연 공정중 초반의 압연 패스에서 임계 변형량을 초과하는 변형량을 가하면서 압연을 실시하는 것이 유리하다.However, it is advantageous to perform rolling while adding a deformation amount exceeding the critical deformation amount in the early rolling pass during the rolling process.

제1도는 탄소강을 1000℃, 0.5/초의 변형 조건에서 변형하여 얻은 유동 곡선을 나타내는 그래프도인데, 열간압연시 가장 기초적인 자료로 이용되며, 이로부터 압하력 및 최대 연신율 등을 알 수 있게 된다.FIG. 1 is a graph showing a flow curve obtained by deforming carbon steel under strain conditions of 1000 ° C. and 0.5 / sec. It is used as the most basic data during hot rolling. From this, it is possible to know the rolling force and the maximum elongation.

또한, 제2도에서는 가공 경화 속도와 변형량과의 관계를 도시하고 있는데, 본 발명에 있어서 가장 중요한 부분인 동적 재결정을 발생시키는 변형량을 결정할 수 있는 곡선을 나타낸 것으로, 재료가 고온에서 변형되면서 가공 경화 속도는 최대값이 나타내며 아결정립(Subgrain) 생성과 동적 재결정을 발생하면서 점차 감소하다가 최대 변형량(Peak Strain)에서 0이 된다.In addition, Figure 2 shows the relationship between the rate of work hardening and the amount of deformation, and shows a curve that can determine the amount of deformation that causes dynamic recrystallization, which is the most important part of the present invention. The velocity is indicated by the maximum value and gradually decreases during subgrain formation and dynamic recrystallization, and becomes zero at the peak strain.

이때 가공 경화 속도의 변형량과의 관계를 도시하면, 각각의 지점에서 변곡점을 나타나고, 여기서 임계 변형량을 결정할 수 있다.At this time, when the relationship with the deformation amount of the work hardening rate is shown, an inflection point is shown at each point, where the critical deformation amount can be determined.

한편, 변형 온도 및 변형속도와 임계변형량의 관계에 대해 연구한 결과 V 첨가 탄소강(=Fe-0.23C-1.0Mn-0.2Si-0.054V)의 경우, 임계변형량(εc)=0.013 Z0.1043(여기서, Z=변형속도xExp[Q/RT])이고, 304 스테인레스강의 경우, 임계변형량(εc)=0.73x10-1.26Z0.07(여기서, Z=변형속도xExp[Q/RT)으로 나타낼 수 있음을 알게 되었는 바, 이에 따라 임계변형량을 구하면, V 첨가 탄소강의 경우 ,800-1000℃의 변형온도 범위에서 0.05-5/초의 변형속도로 변형시 0.2-0.7의 값이 되며, 304 스테인레스강의 경우 900-1100℃의 변형온도 범위에서 0.05-5/초의 변형속도로 변형시 0.33-0.68의 값이 되었다.On the other hand, as a result of studying the relationship between strain temperature, strain rate and critical strain, for V-added carbon steel (= Fe-0.23C-1.0Mn-0.2Si-0.054V), the critical strain (ε c ) = 0.013 Z 0.1043 ( Where Z = strain rate xExp [Q / RT]), and for 304 stainless steel, the critical strain (ε c ) = 0.73x10 -1.26 Z 0.07 (where Z = strain rate xExp [Q / RT)). As a result, when the critical strain is obtained, the V-added carbon steel becomes 0.2-0.7 when deformed at a strain rate of 0.05-5 / sec in the strain temperature range of 800-1000 ° C, and 900 for 304 stainless steel. In the deformation temperature range of −1100 ° C., the deformation was 0.33-0.68 at a strain rate of 0.05-5 / sec.

일예로서 특정 변형온도 및 변형속도에서 구한 탄소강, 304 스테인레스강(304STS), 및 Cu의 임계 변형량 값은 다음 표 1과 같다.As an example, the critical strain values of carbon steel, 304 stainless steel (304STS), and Cu obtained at specific strain temperatures and strain rates are shown in Table 1 below.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

이하에서는 실시예와 관련하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

제3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명의 제어 압연 공정을 탄소강에 적용한 경우의 유동 응력 및 미세 조직을 나타낸 것인데, 탄소강은 C:0.23중량%, Mn:1.03중량%, P:0.029중량%, S:0.039중량% 및 잔여량의 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지며, 변형 온도, 변형 속도 및 패스간 단속 시간을 동일하게 한후, 패스 변형량 만을 조절함으로써 나머지 공정 변수의 영향을 배제시키고 재결정을 발생시키지 않은 경우를 제3(a)도에 도시하며, 재결정을 앞단계에서 발생시킨 경우를 제3(b)도에 도시하며, 재결정을 후반 단계에서 발생시킨 경우를 제3(c)도에 도시하였다.3 (a) to 3 (c) show flow stress and microstructure in the case where the controlled rolling process of the present invention is applied to carbon steel, which is C: 0.23% by weight, Mn: 1.03% by weight, and P: Consisting of 0.029% by weight, S: 0.039% by weight, and the remaining amount of Fe and unavoidable impurities, the strain temperature, strain rate, and intermittent intermittent time are equalized, and then only the pass strain is adjusted to exclude the influence of the remaining process variables and recrystallize. The case where it has not occurred is shown in FIG. 3 (a), the case where recrystallization is generated in the previous step is shown in FIG. 3 (b), and the case where recrystallization is generated in the second step is shown in FIG. Shown.

각각의 경우 재결정 발생 여부와 미세 조직과 압하력에 미치는 영량을 조사하였는바, 제3(a)도에서는 패스 변형량을 20%로 고정하고 15패스를 변형시킨 경우로서, 일반 압연 공정과 비슷한 경우인데, 전변형 구간에서 연속 유동 곡선의 최대 응력(Peak Stress) 수준에 계속하여 도달하는 것을 확인할 수 있었다.In each case, the recrystallization occurred and the Young's amount on the microstructure and the reduction force were investigated. In FIG. 3 (a), the pass strain was fixed at 20% and the 15 pass was deformed, similar to the general rolling process. , It was confirmed that the peak stress level of the continuous flow curve was continuously reached in the entire deformation region.

제3(b)도는 두번째 패스에서 동작 재결정을 위한 임계 변형량(32%)을 초과하는 80%의 변형량을 가하여 공정 초기에 동적 재결정을 발생시킨 경우이다. 연속 변형 유동 곡선을 비교해 보면, 제3(a)도와 같이 유동 곡선의 정상 상태 응력 수준(Steady State Stress)과 일치하는 것을 알 수 있었다.FIG. 3 (b) shows a case where dynamic recrystallization is generated at the beginning of the process by adding 80% of deformation amount exceeding the critical deformation amount (32%) for operation recrystallization in the second pass. Comparing the continuous strain flow curves, it was found that they match the steady state stress levels of the flow curves as shown in FIG. 3 (a).

따라서, 이러한 공정을 이용하면, 유동 응력을 줄이고도 압연이 가능하다고 할 수 있다. 유동 응력을 낮출수 있다는 것은 압연시 보다 작은 압하력으로도 압연을 할 수 있으므로 생산비를 줄일 수 있는 장점이 있다.Therefore, by using such a process, it can be said that rolling can be carried out even if it reduces flow stress. The ability to lower the flow stress has the advantage of reducing the production cost because the rolling can be performed even with a smaller reduction force during rolling.

제3(c)도는 제3(b)도에 나타낸 공정과 반대인 공정을 나타내고 있는데, 11번째 패스에서 80%의 변형을 가함으로써 변형 후반에 동적 재결정을 발생시켰고 유동 응력은 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 연속 변형의 최대 응력 수준이었다.Figure 3 (c) shows a process opposite to that shown in Figure 3 (b), where dynamic recrystallization occurs later in the deformation by applying 80% of deformation in the eleventh pass. As was the maximum stress level of continuous deformation.

이러한 공정에서 얻은 미세 조직 사진을 각각의 유동 곡선 옆에 나타내었다. 일반 압연 공정에 의하여 경우는 제3(a)도와 같이 약 130㎛의 결정 입도를 얻은 반면, 변형량을 조절한 제어 압연에 의하면, 제3(b)도,제3(c)도와 같이 일반 압연 공정에 의한 경우의 대략 절반 수준인 80㎛, 70㎛의 결정 입도를 나타내어 결정립도가 미세화됨으로써 상온에서의 기계적 성질이 10% 이상 향상되며, 본 발명의 압연 공정에 의하면 종래의 압연 공정에 비해 보다 작은 설비 능력으로 훨씬 우수한 강재를 생산할 수 있음을 알 수 있다.Microstructure photographs obtained from this process are shown next to each flow curve. In the case of the general rolling process, the crystal grain size of about 130 μm is obtained as in the case of the third (a), whereas the control rolling in which the deformation amount is controlled is the same as the third (b) and the third (c). By showing the grain size of 80㎛, 70㎛ which is about half the level by the microcrystalline grain size is improved by the mechanical properties at room temperature by 10% or more, according to the rolling process of the present invention is smaller than the conventional rolling process It can be seen that the ability to produce much better steels.

[실시예 2]Example 2

제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명의 제어 압연 공정을 304 스테인레스강에 적용한 경우의 유동 응력 및 미세 조직을 나타낸 것인데, 스테링레스강의 조성은 Cr:18.21중량%, Ni:8.06중량%, C:0.045중량%, Si:0.57중량%, Mn:1.03중량%, P:0.025중량% 및 잔여량의 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 이 경우에는 제3도에서와 같이 압하력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 결정립도까지 미세하게 만들 수 있었다.4 (a) to 4 (c) show flow stress and microstructure when the controlled rolling process of the present invention is applied to 304 stainless steel. The composition of the stainless steel is Cr: 18.21 wt% and Ni: 8.06% by weight, C: 0.045% by weight, Si: 0.57% by weight, Mn: 1.03% by weight, P: 0.025% by weight and the remaining amount of Fe and unavoidable impurities, in which case the reduction force as shown in FIG. Not only can it be lowered, but the grain size can be made fine.

본 발명의 압연 공정은 특히 스테인레스강과 같은 재료에서 더욱 효과적인데, 왜냐하면 대부분의 특수강은 열간압연시 변형 저항이 일반 탄소강에 비해 대단히 크기 때문에(보통 2배 이상) 열간압연시 압하력을 낮출 수 있다면, 그 효과는 일반강에 적용할 때 보다 훨씬 크며, 보다 작은 압하력으로 압연이 가능하게 되면 열간 압연시 발생하는 불량을 줄일 수 있고 표면의 형태까지 미려하게 제어할 수 있게 되기 때문인바, 표면 형태로 품질을 결정하는 스테인레스강과 같은 강종에서 본 발명의 제어 압연 공정은 그 적용도가 특히 높은 것이다.The rolling process of the present invention is particularly effective in materials such as stainless steel, because most of the special steels have a very large deformation resistance during hot rolling (usually more than two times), so that the rolling reduction in hot rolling can be reduced. The effect is much larger than when applied to ordinary steel, and if it is possible to roll with a smaller pressing force, it is possible to reduce the defects generated during hot rolling and to control the shape of the surface beautifully. In steel grades such as stainless steel, which determine quality, the controlled rolling process of the present invention is of particular high application.

[실시예 3]Example 3

제5(a)도 내지 제5(c)도는 본 발명의 제어 압연 공정을 비철 금속인 동(Cu)에 적용하는 경우의 유동 응력 곡선 및 미세 조직을 나타내고 있는데, 이 재료의 경우에도 제3도 및 제4도와 같이, 압하력을 낮출 뿐만 아니라 결정립도까지 미세하게 만들 수 있음을 알 수 있다.5 (a) to 5 (c) show flow stress curves and microstructures when the controlled rolling process of the present invention is applied to copper (Cu), which is a non-ferrous metal. FIG. And as shown in Figure 4, it can be seen that not only lowers the reduction force, but also can make fine grains.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

상기 각 실시예의 경우를 종합하여 본발명의 제어압연 공정을 적용한 결과로서의 유동응력 및 결정립도를 상기 표 2에 나타내고 있는데, 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 압하력은 약 10% 절감되고 평균 결정립도는 약 50% 까지 더 미세화시킬 수 있었다In total, the flow stress and the grain size as a result of applying the control rolling process of the present invention are summarized in Table 2, and as can be seen, the rolling reduction is reduced by about 10% and the average grain size is about. Could be further refined by 50%

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 결정립을 미세화하고 압하력을 절감하는 제어 압연 방법에 의하면, 결정립이 종래에 비해 약 2배 가가이 미세화되므로 기계적 특성이 향상되며, 압하력을 저하시키면서도 우수한 제품이 생산될 수 있으므로 경제성이 향상되는 등 유용한 효과가 얻어진다.Therefore, according to the control rolling method for miniaturizing the crystal grains of the present invention and reducing the reduction force as described above, the grains are reduced to about twice as much as the conventional ones, thereby improving mechanical properties and producing excellent products while reducing the reduction force. As such, a useful effect can be obtained such that economic efficiency is improved.

Claims (4)

고온 가공시 동적 재결정이 발생하는 금속 재료를 다단의 압연 패스로 이루어지는 압연 패스로 압연 공정을 수행하는 금속 재료의 압연 방법에 있어서, 상기 압연 공정을 구성하는 다단의 압연 패스중 어느 하나의 압연 패스에서 동적 재결정을 발생시키기 위해 필요한 임계 변형량을 초과하는 변형량을 부여하면서 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 결정립 미세화 및 압하력 절감을 위한 금속 재료의 제어 압연 방법.In the rolling method of a metal material which performs a rolling process by the rolling pass which consists of a multistage rolling pass, the metal material which dynamic recrystallization generate | occur | produces at the time of high temperature processing WHEREIN: The rolling process of any one of the multistage rolling passes which comprises the said rolling process A method of controlled rolling of a metal material for grain refinement and reduction of rolling force, characterized in that rolling is performed while giving a deformation amount exceeding a critical deformation amount necessary for generating dynamic recrystallization. 제1항에 있어서, 상기 금속 재료는 탄소강, 304 스테인레스강, 구리의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속 재료의 제어 압연 방법.The method of claim 1, wherein the metal material is one of carbon steel, 304 stainless steel, and copper. 제1항에 있어서, 동적 재결정을 발생시키기 위해 임계 변형량을 초과하는 변형량을 가하여 압연하는 것은 압연 초기 단계와 말기 단계의 어느 하나의 단계에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 제어 압연 방법.The method of claim 1, wherein rolling by applying a strain amount exceeding a critical strain amount to generate a dynamic recrystallization is performed at any one of an initial stage and a final stage of rolling. 제1항에 있어서, 상기 동적 재결정을 발생시키는 위한 임계 변형량은 가공 경화속도와 변형량의 관계에서 정해지는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 제어 압연 방법.The method of claim 1, wherein the critical deformation amount for generating the dynamic recrystallization is determined in relation to the work hardening rate and the deformation amount.
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