KR100338707B1

KR100338707B1 - 고강도시트파일용강의제조방법

Info

Publication number: KR100338707B1
Application number: KR1019970075017A
Authority: KR
Inventors: 조형석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 2002-09-05
Also published as: KR19990055110A

Abstract

본 발명은 내부품질보증 고강도 시트파일용 강의 제조방법에 있어서, 중량%로 C:0.23-0.27%, Mn:1.30-1.50%, Si:0.20-0.30%, P:0.025%이하, S:0.010%이하, Cu:0.27-0.37%, V:0.020-0.040%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강을 버블링처리하여 진공도 3torr이하에서 15-25분 환류하여 탈가스처리하고 통상의 방법으로 연주한 후 대강편으로 분괴압연하고 통상의 방법으로 압연하여 시트파일을 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 시트파일용 강의 제조방법에 관한 것으로, 강중에 적정한 탄소, 망간, 구리 및 바나듐성분을 첨가하고 적정한 환류시간동안 용강을 탈가스처리함으로써 강의 내부품질을 보증할 수 있고 고강도를 확보할 수 있어 내부품질보증이 보증되는 60kg/mm2급이상의 고강도를 요구하는 시트파일 제작에 매우 적합한 효과가 있다.

Description

고강도 시트파일용 강의 제조방법{METHOD FOR PREPARING STEEL FOR SHEET FILE WITH HIGH STIFFNESS}

본 발명은 고강도 시트파일(sheet pile)용 강의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강의 조성 및 환류시간을 조절하여 시트파일에 사용되는 내부품질보증 인장강도 60kg/㎟이상의 고장력강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 시트파일은 인장강도가 60kg/㎟이하로 제작되었으나 최근에는 시트파일의 회수율증가를 위해 고강도 및 내부품질보증 시트파일이 요구되고 있는 추세이다.

시트파일을 지면하로 깊게 박기 위해서는 상부에서 강력한 힘으로 타격을 가한다.

이때 강의 강도가 약하고 내부품질이 불량할 경우 지면에 닿는 끝부분이 찌그러지게 되어 깊게 박는 것이 불가능하며 또한 시트파일을 재사용할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.

상기의 문제점을 방지하기 위해서는 내부품질이 양호한 고강도의 시트파일이 요구된다.

내부품질보증 고강도 시트파일용 강의 조성에는 인(P)이 0.04%이하, 황(S)이 0.04%이하로 함유되고 구리(Cu)는 0.25%이상이 함유되어야 한다.

또한 기계적 특성에 관한 일반적인 규격인 JIS A5528에서는 내부품질보증 고강도 시트파일용 강의 기계적 특성이 항복강도(YP)가 39.8kg/㎟이상, 인장강도(TS)가 55.1kg/㎟, 연신율(EI)이 15%이상일 것을 규정하고 있다.

그러나 일부 수요자는 시트파일의 재사용율을 높이기 위해서 내부품질보증 고강도 시트파일용 강이 항복강도가 42.9kg/㎟이상, 인장강도가 60.2kg/㎟이상으로 규정보다 높은 강도를 가질 것을 요구하고 있다.

따라서 내부품질을 보증하고 강도를 높여 재사용율을 높일 수 있기 위해서는 일반적 규격인 JIS A5528에서 규정한 기계적성질이외에도 JIS G0801규격의 초음파시험(ultrasonic test, UST)에 합격할 것이 추가로 요구되고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 강중 탄소와 망간의 함량을 상향으로 조정하고 합금원소의 첨가량을 적절히 조절하고 탈가스처리시 환류시간을 적절히 조정하여 최종 반제품의 목표두께에 관계없이 고강도를 갖고 내부품질을 보증할 수 있는 시트파일용 강을 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 내부품질보증 고강도 시트파일용 강의 제조방법에 있어서, 중량%로 C:0.23-0.27%, Mn:1.30-1.50%, Si:0.20-0.30%, P:0.025%이하, S:0.010%이하, Cu:0.27-0.37%, V:0.020-0.040%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강을 버블링처리하여 진공도 3torr이하에서 15-25분 환류하여 탈가스처리하고 통상의 방법으로 연주한 후 대강편(bloom)으로 분괴압연하고 통상의 방법으로 압연하여 시트파일을 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 시트파일용 강의 제조방법이다.

이하 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

고강도 시트파일용 강의 조성은 중량%로 C:0.23-0.27%, Mn:1.30-1.50%, Si:0.20-0.30%, P:0.025%이하, S:0.010%이하,Cu:0.27-0.37%, V:0.020-0.040%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되도록 한다.

용강의 성분범위를 상기와 같은 범위로 한정하는 이유는 다음과 같다.

탄소(C)의 경우 그 함량이 0.27% 보다 높을수록 강의 강도는 증가하나 연성이 저하되고 탄소당량이 증가하는 등의 문제가 발생하며, 그 함량이 0.23% 보다 적어지면 강도가 저하되기 때문에 탄소의 함량은 0.23-0.27%로 제한하는 것이 바람직하다.

실리콘(Si)은 강의 강도를 강화하는 효과는 미미하나 용강중에서 탈산제로 작용하여 주편의 표면상태를 양호하게 한다. 즉, 그 함량이 0.20% 보다 적어지면 미탈산이 발생할 우려가 있으며, 0.30% 보다 많아지면 제품의 표면에 스케일을 발생시켜 표면품질의 불량을 유발시키는 문제점이 있다. 따라서 실리콘의 함량은 통상적인 실리콘킬드강의 수준인 0.20-0.30%로 제한하는 것이 바람직하다.

망간(Mn)은 함량이 증가함에 따라 변태온도가 낮아지고 조직을 미세화하여 강의 강도를 증가시키는데, 함량이 1.30% 보다 적게 되면 강도가 떨어지는 문제가발생하며, 함량이 1.50% 보다 높게 되면 미세한 베이나이트(bainite) 및 마르텐사이트(martensite)를 생성시키는 경향이 있다.

따라서 강의 강도 및 연성에 기여하는 효과와 탄소당량(carbon equivalent, CEQ)에 미치는 영향도를 고려하여 망간의 함량은 1.30-1.50%로 제한하는 것이 바람직하다.

황(S)은 불순물원소로서 주편의 내부균열을 유발하는 원소이다. 황의 함량이 높은 경우 망간(Mn)과 결합하여 망간황화물(MnS)을 형성하여 주편내부에 균열을 발생시켜 시트파일의 압연시 표면균열을 야기할 수 있기 때문에 황은 함량이 적을수록 내부품질 및 재질측면에서 유리하다. 따라서 황의 함량은 0.010%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

인(P)도 역시 불순물원소로서 인편석에 의하여 강의 내부품질을 열화시키므로 함량이 적을수록 내부품질 및 재질측면에서유리하다. 따라서 품질요구수준과 제조원가를 동시에 고려하여 인의 함량은 0.025%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

구리(Cu)는 함량이 증가함에 따라 인장강도를 증가시키는 원소지만 본 발명에서는 내식성강화원소로서 사용되며, 상기 내식성강화원소의 규격기준요구 하한치는 0.25%로 설정되어 있음에 따라 구리의 하한치는 0.27%로 설정한다. 그리고 구리의 함량이 0.37%를 초과하면 분괴가열로에서 가열시 융점이 낮은 구리가 융해하여 표면에 망상흠을 유발하기 때문에 구리의 함량은 0.27-0.37%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한 특수합금원소(microalloying)인 바나듐(V)은 0.020-0.040%의 범위가 강도를 확보하는데 적정한 수준으로서, 0.020% 보다 적게 되면 강도확보가 미흡해지며, 0.040% 보다 많게 되면 강도가 더 이상 증가하지 않는 문제점이 있다. 따라서, 바나듐의함량은 0.020-0.040%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 성분을 조정한 용강은 버블링(bubbling)공정으로 옮겨진다. 버블링공정에서는 용강에 가스를 불어넣어 용강을 교반시킴으로써 강중에 있는 비금속개재물을 분리부상시키게 된다.

이때 용강내부에 질소, 수소가스가 많이 내재되어 내부품질에 불량이 발생할 수 있으므로 버블링공정후 RH설비에서 탈가스작업을 추가로 실시한다.

RH설비에서의 탈가스처리공정은 진공도를 충분히 낮춘 RH진공조에서 탈가스작업을 실시하는 공정이다.

탈가스공정에서의 진공도는 3torr이하로 하는 것이 효과적인 탈가스를 위하여 바람직하다.

이때 환류시간을 15분이하로 하는 경우 환류시간이 짧아 가스가 충분히 배출되지 않으므로 상기와 같은 수소의 함량을3ppm으로 관리하고 산소의 함량을 30ppm이하로 관리하기가 어려워 내부품질불량이 발생하게 된다.

반면 환류시간을 25분이상 유지할 경우 분리되었던 슬래그층의 개재물이 다시 혼입되고 진공조내의 지금이 용융되어 강중에 혼입될 우려가 있다.

따라서 탈가스작업은 진공도 3torr이하에서 15-25분간 환류시키는 것이 수소 3ppm, 산소 30ppm이하로 관리하여 내부품질불량을 방지하는데 있어 바람직하다.

버블링공정과 탈가스공정을 거친 강은 통상의 연주공정을 거치게 되는데, 연속주조시 중심편석 및 내부품질개선을 위해용강과열도의 목표를 1525℃로 설정하여 작업을 하는 것이 바람직하다.

연주공정을 거친 후에는 분괴압연(sizing mill)을 하여 대강편으로 제조한다.

분괴압연하기 전에는 1240℃정도의 온도에서 재로시간을 5-8시간으로 하여 가열한 후 분괴압연하는 것이 바람직하다.

또한 표면의 흠을 검사하여 스카핑(scarfing) 등에 의해 발생하는 유해한 결함을 소재상태에서 완전히 제거하는 것이 바람직하다.

분괴압연한 대강편은 통상의 방법으로 압연하여 시트파일로 제작한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

(실시예)

하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 전로에서 용해하여 1torr에서 20분간 환류하여 탈가스처리를 한 후 연속주조한 단면두께250mm인 주편을 분괴압연하여 두께 170mm, 폭이 400mm인 대강편으로 제조하였다.

발명재의 경우 하기 표에 나타난 바와 같은 합금철과 부원료를 투입하여 상기 표 1에 나타낸 조성을 갖도록 할 수 있었다.

상기 표 1와 같은 조성을 갖도록 제조된 대강편을 동일한 온도에서 압연한 후 시트파일을 제작하였다.

제작된 시트파일로부터 각각 시편을 채취하고 채취된 시편에 대하여 기계적 시험을 행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이 종래재 1과 종래재 2는 항복점(YP)이 40kg/㎟미만으로 낮았고 인장강도(TS)도 60kg/㎟이하로 낮아 새로운 수요가의 사양을 만족시키지 못하였다.

또한 JIS G0801에 의한 초음파시험(UST)결과 10%정도의 불량이 발생하였다.

그러나 발명재의 경우는 항복점이 45.7kg/㎟로 우수하였고 인장강도도 60kg/㎟이상으로 우수하였다. 또한 JIS G0801에의한 초음파시험의 결과 불량율이 0%로 불량이 없어 품질이 우수하였다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 제조된 강은 강중에 적정한 탄소, 망간, 구리 및 바나듐성분을 첨가하고 적정한 환류시간동안 용강을 탈가스처리함으로써 강의 내부품질을 보증할 수 있고 고강도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

따라서 상기의 방법으로 제조된 강은 내부품질보증이 보증되는 60kg/mm²급이상의 고강도를 요구하는 시트파일제작에 매우 적합하다.

Claims

내부품질보증 고강도 시트파일용 강의 제조방법에 있어서, 중량%로 C:0.23-0.27%, Mn:1.30-1.50%, Si:0.20-0.30%, P:0.025%이하, S:0.010%이하, Cu:0.27-0.37%, V:0.020-0.040%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강을 버블링처리하여 진공도 3torr이하에서 15-25분 환류하여 탈가스처리하고 통상의 방법으로 연주한 후 대강편으로 분괴압연하고 통상의 방법으로 압연하여 시트파일을 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 시트파일용 강의 제조방법.