KR100302394B1 - 단면형상이개선되는극저탄소강의열간압연방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극저탄소강의 열간압연방법에 관한 것이며; 그 목적은 열간 조압연 공정중 극저탄소강 빈번히 발생되는 단면부 형상 불량을 방지하고자 함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 0.007 중량%이하의 탄소를 함유한 극저탄소강 슬라브를 1260± 10℃의 온도에서 재가열한 다음, 슬라브의 폭방향으로의 중심부와 에지부에 30-50㎏/㎠의 압력차를 두고 고압수를 분사하여 탈스케일처리를 하고, 이어서 표면조도가 8-11인 조압연롤을 사용, 전단부에서는 강압하하고, 후단부에서는 경압하하여 조압연을 함을 포함하여 구성되는 단면형상이 개선되는 극저탄소강의 열간압연 방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

단면형상이 개선되는 극저탄소강의 열간압연 방법

본 발명은 극저탄소강의 열간압연 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간조압연공정중 극저탄소강 슬라브에 빈번히 발생되는 단면부 형상불량을 방지하기 위한 열간압연방법에 관한 것이다.

통상 일반 탄소강의 열간압연은, 제 1도와 같이 연속주조된 슬라브(10)를 가열하는 재가열로(1), 재가열된 슬라브의 표면에 고압수를 분사하여 스케일을 제거하는 탈스케일장치(5a-5f), 그리고 조압기(2) 및 사상압연기(3)를 포함한 압연설비를 통해 이루어진다.

즉, 가열로(1)에서 추출된 슬라브(10)는 브리커(vertical scale breaker)(4)에 의해 측면 압연된 후 탈스케일장치(descaler)(5a)에서 고압수에 의해 그 표면에 존재하는 스케일이 제거되며, 이후 조압연기(2)에서 바(bar) 형태로 조압연된다.

이때, 조압연기(2)에는 다수의 롤 스탠드(roll stand)(21-24)를 구비하고 있으며, 설비에 따라 정.역방향으로 압연이 가능한 가역식 롤 스탠드(22)를 포함할 수 있다.

그 다음, 조압연된 바형상의 슬라브는 보온카바(6)에서 균일한 온도로 유지한 후 최종적으로 다수개의 롤스탠드를 구비한 사상압연기(3)에서 마무리 압연된다. 제 1도에서의 미부호 '7'은 사상압연기에 슬라브의 인입을 용이하도록 슬라브의 전단부 모서리를 절단하는 전단기(crop shear)이다.

이후, 압연된 강판은 후속되는 권취기에서 코일(coil) 형태로 권취된다.

이와 같은 과정을 통해 열간압연을 하게 되면 조압연, 사상압연 및 권취과정에 따라 강판의 폭방향을 따라 중심부와 에지부(edge section)에서 제 2도와 같이 온도편차가 생기게 되는데, 이는 탈스케일 처리과정에서의 수분사 정도 및 공랭 또는 롤과의 열전도 등에 따라 강판의 중심과 에지부에서의 냉각정도가 차이가 있기 때문이다.

제 3도는 조압연된 슬라브의 단면에서의 온도분포를 나타내고 있는데, 에지부 중에서도 모서리부의 온도가 크게 저하됨을 알 수 있다.

한편, 상기 열간압과정 중 일반 탄소강의 경우 그 압연온도가 떨어질수록 변형저항이 증가하나 탄소함량이 0.007 중량%이하인 극저탄소강의 경우 제 4도와 같이 열간압연 온도가 떨어지면 어느 일정구간에서 오히려 변형저항이 함께 저하되는 구간(B구간)이 발생된다. 결국 이러한 변형저항에 의해 폭방향으로 중심부보다 에지부에, 그리고 에지부 중에서도 상대적으로 온도가 저하되는 극저탄소강 슬라브는 조압연도중 제 5도와 같이 에지부가 슬라브의 높이 방향으로 양끝단이 돌출되는 형상을 갖게 된다.

즉, 제 4도와 같이 극저탄소강의 변형저항이 온도의 저하에 따라 점점 증가하다가 약 860-910℃의 온도구간에서 급격히 감소하게 되면, 슬라브 또는 바(Bar)의 모서리부(B구간)과 내부(A구간)의 온도분포가 달라 온도가 떨어진 부분은 페라이트 변태가 발생되고 온도가 높은 내부는 오스테나이트의 이상(異相) 조직이 발생한다.

이 이상조직에서 오스테나이트 조직은 변형저항이 크고, 페라이트 조직은 작은 변형저항을 가지며 두 조직의 차로 인한 연신변형의 차(페라이트 조직이 더 큰 연신을 일으킨다)로 제 5도와 같은 단면부 형상불량으로 이어진다.

따라서, 이러한 현상을 고려하지 않고 일반탄소강과 마찬가지로 극저탄소강을 열간압연할 때 상기와 같은 비정상적인 단면형상을 피할 수 없게 되는 것이다.

그리고, 이 비정상 단면형상 불량는 에지 덧살결함으로 발전되어 냉간압연에서의 판의 에지부의 절단에 의한 실수율 감소 및 공정부하를 초래하며, 냉간압연 소둔로에서 공정진행중 이 에지 덧살이 탈락하여 롤에 부착, 또 다른 결함의 원인을 유발하여 품질 및 공정진행에 중요한 장해 요인이 되고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 열간압연조건을 적절히 제어하여 극저탄소강의 단면형상을 개선함으로써 공정부하 및 제품 품질 개선을 도모함에 있다.

제 1도는 일반적인 열간압연 공정을 설명하기 위한 압연설비의 개략 구성도

제 2도는 열연판에서의 각 공정별 폭방향으로의 온도분포도

제 3도는 일반 열연슬라브의 내부 온도분포를 나타내는 모식도

제 4도는 극저탄소강에서의 열연온도와 변형저항과의 관계를 나타내는 그래프

제 5도는 종래의 극저탄소 열연슬라브의 단면 형상을 나타내는 모식도

제 6도는 본 발명에 의해 제조된 극저탄소 열연 슬라브의 단면현상을 나타내는 모식도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가열로 2 : 조압연기

3 : 사상압연기 5 : 탈스케일 장치

22 : 가역식 롤 스탠드(roll stand)

상기 목적달성을 위한 본 발명은 슬라브를 가열하는 재가열로, 재가열된 슬라브의 표면에 고압수를 분사하여 스케일을 제거하는 탈스케일장치, 열간압연을 위한 조압연기 및 사상압연기를 포함한 열간압연설비를 이용하여 탄소함량이 0.007 중량%이하인 극저탄소강을 열간압연하는 방법에 있어서,

슬라브 폭방향으로의 중심온도를 기준으로, 상기 극저탄소강 슬라브의 재가열은 1260± 10℃의 온도범위에서 실시하고;

상기 탈스케일처리는 슬라브의 폭방향으로의 중심부와 에지부에 30-50㎏/㎠의 압력차를 두고 고압수를 분사하여 실시하고;

상기 조압연기에서의 조압연은 1150 ±10℃의 온도범위까지의 전단부는 59-66%의 압하율로 강압한 다음, 이어서 1060 ±10℃의 온도범위까지의 후단부는 34-41%의 압하율로 경압하하고;

상기 사상압연기에서의 사상압연은 1020± 10℃의 온도범위에서 개시하여 910℃이상의 온도에서 마무리하고; 그리고

상기 열간압연기는 각 롤 조도가 8-11 범위인 압연롤을 사용함을 포함하여 구성되는 단면형상이 개선되는 극저탄소강의 열간압연방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 열간압연방법은 0.007% 이하의 C를 함유한 극저탄소강의 경우 압연된 슬라브 또는 바(bar)의 에지부 변형저항 증가구간이 제 4도에서와 같이, 온도에 따라 급격히 변하는 860-910℃의 온도범위이므로 이 구간에서 압연을 피하여 단면부 형상 불량을 방지함에 특징이 있다.

다시 말하면 본 발명은 슬라브 또는 바의 에지부 온도분포가 A구간인 경우 조압연을 실시하고 C 구간에서 사상압연을 하여 변형저항이 급격히 변하는 구간을 피하는 것이다. 즉, 본 발명은 제 1도의 압연설비에서 조압연이 끝나는 롤스탠드(roll stand)(24)까지는 바의 에지부를 910℃ 이상으로 유지하고, 사상압연기의 입측에서는 바의 에지부를 860℃ 이하로 설정하는 것이다.

이를 위해서는 먼저 극저탄소강 슬라브의 재가열온도는 슬라브 폭 방향으로의 중심온도를 기준으로, 1260± 10℃의 온도범위로 하여 가열, 추출함이 필요하다.

또한, 상기 조압연기에서의 조압연은 1060± 15℃의 온도범위에서 종료함이 필요하다. 이러한 조압연구간의 온도관리는 계산기 모델에 의해 공냉 및 수냉구간의 온도예측에 따라 구한 조압연기의 마지막 롤 스탠드 직후의 온도를 목표온도로 설정하고, 가역식 롤 스탠드(22) 전후의 탈스케일 횟수를 조절하여 관리할 수 있다.

또한, 극저탄소강 슬라브의 조압연은 전단부에서 강압하하고, 후단부에서는 경압하함이 에지부에서의 페라이트 형상에 유효하다. 여기서, 조압연 전단부는 제 1도와 같은 정.역방향으로의 압연이 가능한 가역식롤 스탠드를 포함한 4단 스탠드에서 8패스 압연이 행해지는 경우를 예로 들면, 롤스탠드(21)에서의 1패스 및 롤스탠드(22)에서의 2패스를 말하며, 조압연 후단부는 롤 스탠드(22)에서의 3패스 및 롤스탠드(23)(24)에서의 각 1패스를 의미한다.

바람직하게는 조압연 59-66%의 강압하로 1150± 10℃의 온도범위까지 전단부 압연을 마무리하고, 이어서 후단부에서는 34-41%의 경압하를 하는 것이다. 보다 바람직하게는 일반 탄소강과는 달리 표 1과 같은 압하분배비로 조압연하는 것이다.

[표 1]

이후 사상압연 입측에서 탈스케일장치(5f)에서 2열 탈스케일 작업을 거쳐 사상압연기(3)의 최초롤 스탠드에서는 1020± 10℃의 온도로 사상압연을 개시하여 910℃이상의 온도에서 마무리 압연하면 제 6도와 같은 단면 형상을 갖는 열연판이 얻어지게 된다.

이때, 본 발명에서는 소재의 폭방향의 온도편차를 최소화하도록 하기 위해 탈스케일시 소재의 중심부와 에지부에 분사되는 고압수 압력차를 30-50㎏/㎠ 정도가 생기도록 하면 바람직하다. 예를 들면, 소재의 중심부에 분사되는 고압수의 압력은 110-130㎏/㎠로 하는 경우 에지부는 90㎏/㎠ 이상으로 유지하여 고압수를 분사하는 것이다.

한편, 열간압연롤과 소재의 마찰은 소재가 폭방향으로 폭퍼짐 되는 것과 깊은 관련이 있다. 즉, 소재와 압연롤의 마찰계수가 클수록 소재(바)가 에지부에서 폭방향으로 폭퍼짐(변형)되는 정도를 감소시키는 효과가 있는데, 이를 위해 본 발명에서는 압연롤의 표면조도를 8-11 정도로 하여 열간압연함이 바람직하다.

이때 압연롤의 표면조도가 8 미만으로 되면 소재의 폭방향으로의 폭퍼짐 억제력이 부족하며 11이상으로 되면 오히려 소재 표면조도가 거칠게 되어 바람직하지 못하다.

이와 같은 열간압연조건에 의해 극저탄소강을 열간압연하게 되면 제 6도와 같이 양호한 단면형상을 갖는 바(bar)를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[ 실시예 1]

하기 표 2와 같은 조압연 압하분배비 조건으로 8패스 조압연하여 열연코일을 제조하였다. 이때, 탈스케일은 바(bar)의 에지부에 100㎏/㎠, 중심부에 150㎏/㎠의 고압수를 분사하여 실시하였고, 압연롤의 표면조도가 10인 롤을 구비한 압연기에서 행하였다.

제조된 각 강판에 대한 중간제품인 바(bar)에서의 단면형상을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 2]

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 압하율을 적용한 발명예(1-4)의 경우 바(bar)의 단면형상이 양호한 반면 종래의 일반탄소강의 압하분배비 조건으로 조압연된 비교예(1)의 경우 바의 단면형상이 불량하였다.

[실시예 2]

표면 조도가 10인 압하롤을 이용하여 탈스케일 조건을 하기 표 4와 같이 변경하면서 실시예 1의 B조건으로 조압연하였다. 압연된 강판에 대한 중간제품인 바에서의 단면형상을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 비교예(2)의 경우 바의 폭방향 중심부와 에지부의 온도편차가 심하여 단면형상이 발생하였고, 또한 비교예(3)의 경우 온도편차는 완화되었으나 탈스케일량이 부족하여 스케일이 잔존하였고 약간의 단면 형상불량이 생겼다. 또한, 비교예(4)의 경우 부분적인 스케일이 발생하였으며 중심부와 에지부의 온도편차가 커서 비교예(2)의 경우보다 약간 더 단면형상이 불량하였다.

반면, 발명예(5),(6)의 경우에는 바의 중심과 에지부의 온도편차가 감소되었을 뿐만 아니라 바의 단면 형상도 양호하였다.

[실시예 3]

압연롤의 표면조도를 하기 표 5와 같이 변화시키고, 또한 전부 압하분배비를 B조건으로 조압연한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하여 제조된 강판에 따른 바의 단면형상의 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5]

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 조압연롤의 조도가 8이하인 비교예(5-7)의 경우 미량의 단면 형상 불량이 발생하였다.

반면, 조도가 클수록, 즉 롤 표면과 소재와의 마찰을 크게 할수록 단면형상 개선에 효과가 있으나 비교예(8)의 경우처럼 조도가 12로 되면 조압연판의 표면품질을 악화시키기 때문에 바람직하지 않았다.

따라서, 압연롤 표면조도는 발며예(7)과 같이 적어도 9-11의 범위를 갖는 것이 최적임을 알 수 있었다.

[실시예 4]

실시예(1) 내지(3)의 결과를 통해 얻은 최적의 열연조건, 즉 조압연 분배비를 8조건으로 하고, 탈스케일시 하에 분사되는 고압수를 중심부에는 150㎏/㎠, 에지부에는 100㎏/㎠으로 하는 한편 표면조도가 10인 압연롤을 사용했을 때 가열온도 및 조압연 마무리온도에 따른 바의 단면형상을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6]

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조건범위를 만족한 발명예(8-19)의 경우 바 단면형상이 개선됨은 물론 스케일이 완벽히 제거되고 표면조도가 양호하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열연조건을 적절히 제어함으로써 극저탄소강 슬라브(또는 바)의 단면형상을 개선할 수 있으며, 따라서 단면 형상불량제거로 열연판의 에지부 단면 절단공정이 필요 없고 실수율이 증가되는 한편 제품품질로 향상되는 커다란 효과가 있다.

Claims (2)

1. 슬라브를 가열하는 재가열로, 재가열된 슬라브의 표면에 고압수를 분사하여 스케일을 제거하는 탈스케일장치, 열간압연을 위한 조압연기 및 사상압연기를 포함한 열간압연설비를 이용하여 탄소함량이 0.007중량%이하인 극저탄소강을 열간압연하는 방법에 있어서,

   슬라브 폭방향으로의 중심온도를 기준으로, 상기 극저탄소강 슬라브의 재가열은 1260± 10℃의 온도범위에서 실시하고;

   상기 탈스케일처리는 슬라브의 폭방향으로의 중심부와 에지부에 30-50㎏/㎠의 압력차를 두고 고압수를 분사하여 실시하고;

   상기 조압연기에서의 조압연은 1150± 10℃의 온도범위까지의 전단부는 59-66%의 압하율로 강압한 다음, 이어서 1060± 15℃의 온도범위까지의 후단부는 34-41%의 압하율로 경압하하고;

   상기 사상압연기에서의 사상압연은 1020± 10℃의 온도범위에서 개시하여 910℃이상의 온도에서 마무리하고; 그리고

   상기 열간압연기는 각 롤 조도가 9-11 범위인 압연롤을 사용함을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단면형상이 개선되는 극저탄소강의 열간압연방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 조압연은 8패스로 실시하는 경우 조압연기의 스탠드별 압하분배비를 각각 22-25%, 19-21%, 18-20%, 12-13%, 8-10%, 6-7%, 6-7% 및 2-4%로 하여 행함을 특징으로 하는 단면형상이 개선되는 극저탄소강의 열간압연방법