KR100340816B1 - 냉간압연강의항복강도증가방법 - Google Patents

Abstract

냉간 압연강의 항복 강도는 조절된 변형 시효의 양에 의해 수행된 정열 롤 형성 가공내에 냉간 작업에 의해 응력의 내정된 양을 시행함으로써 증가되고 조절되며, 강철의 온도는 500℃ 이하의 온도에서 상승하고 30 초 이상의 시간동안 상승된 온도에서 고정된다. 일반적으로 가열 단계는 유도 가열기(16)에 의해 발생하고 시간 시효는 담극질 욕(18)내에 강철의 냉각 이전에 일관 갈바나이징 욕(17)내에 제공된다. 이러한 효과는 냉간 작업과 형성 롤(19) 내에 연속적인 부가 응력에 의해 향상된다. 주어진 강철 조성에서, 항복 증가 강도는 온도 및 시간 변수에 의해 조절이 가능하며 형성 롤(10)내의 초기 롤 형성의 정도에 의해 또한 조절된다.

Description

냉간 압연강의 항복 강도 증가 방법

강제 스트립을 장방형의 중공 부재, 원형 관, 앵글, 채널 및 임의의 개방된 형상을 갖는 부재와 같은 소정의 형상으로 가공하는 방법은 공지되어 있고 다년간 사용되어 왔다. 공급되는 재료는 제철소에서 열간 압연 공정에 의해 강제 스트립으로 성형되는 소위 "블랙(black)" 강로 불린다.

종래에는 연속 냉간 압연 공정으로부터 형성된 제품의 항복 강도를 증가시키는 하나의 방법은 열간 압연 전에 다양한 합금 금속을 강의 조성에 추가함으로써 강제 스트립의 "화학적 성질"을 변화시키는 것이었다. 또 다른 방법은 열간 압연중에 열처리 하는 방법이다. 이러한 것들은 금속 합금의 비용과 소정의 합금 혼합물을 얻기 위한 가공 비용과, 열처리 시행에 따른 기술적인 처리 비용 및, 경제적인 가격으로 재료에 대한 물리 화학적 특성을 충족하기 위해 다른 형태의 금속 종류들을 조사해야 할 필요성으로 인해 비용이 많이 든다.

이와 같은 이유로 인해, 모든 냉간 압연된 강의 대부분은 필요한 기계적 특성을 용이하게 얻을 수 있는 크기와 무게를 갖는 일반적인 블랙 강으로부터 형성된다.

그러나, 종래의 방식에 의해 강로부터 압연된 유사한 부재와 비교하여 증가된 성능을 갖는 구조용 강의 항복 특성을 높일 수 있는 공학 및 경제적인 관점에서 바람직한 많은 적용들이 있다.

본 발명은 강제 스트립(steel strip)을 소정의 구조물 형상으로 가공하는 일관 압연가공 중인 냉간 압연강의 항복 강도를 증가시키는 방법에 관한 것이다.

도 1은 강제 스트립을 연속 냉간가공하는 공장의 라인도.

도 2는 도 1에 도시된 공장을 통과하는 강의 온도 그래프.

[실시예]

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 기술한다.

지금부터 설명되어질 본 발명의 일 실시예에서, 초기 냉간가공 후의 강제 스트립의 가열 단계는 평탄 블랙강 부재상에 갈바나이징과 무관하게 시행될 수도 있지만 일관 갈바나이징 공정의 일부분으로서 수행된다.

첨부 도면에 도시된 냉간가공 공장에는 열간 압연된 강제 스트립(1)이 제공되어 있는데, 상기 스트립(1)은 압연되지 않은 상태로 코일공급 매거진(2)내에 놓여 있으며 그후 언코일(풀기) 스테이션(3)을 통과하고 스트립을 편평하게 하기 위해 핀치 롤(4) 및 수평 롤러(5)를 통과한다. 그후에, 사용이 완료된 스트립 코일 세트는 제거된다. 그후 스트립은 연속 코일이 제조 공장의 연속 공급 스트립을 형성하기 위해 단부와 단부를 연결하는 스플라이스 용접 스테이션(6)을 통과한다.

스트립은 핀치 롤(7)에 의해 적층 시스템(8)내부로 당겨지고, 강제 스트립의표면을 가공하기 위해 쇼트블라스트 스테이션(9)으로 공급된다.

스트립의 초기 압연 가공은 예비 성형기(10)에서 수행되는데, 상기 예비 성형기에서는 강이 적정 대기 온도에서 초기상태로 변형되는 것과 같이 초기 냉간가공이 수행되고 공동부를 형성하기 위해 스트립의 종방향 엣지 용접이 수행된다.

강(11)은 용접 작업후에 금속을 냉각하기 위해 냉각 스테이션(12)을 통과한다.

일관 코팅, 예를들어 강의 갈바나이징 코팅을 제공하는 것이 바람직한 경우에 강은 산 세척단계 및 헹굼 스테이션(13)을 통해 공기 나이프(15)로 과잉 액체를 제거하는 단계가 각각의 단계 이후에 수행될 수 있다.

이러한 강은 적합한 형태, 바람직하게는 전기 유도 가열에 의해 수행될 수 있는 가열장치(16)를 통과한다. 이는 강의 표면 조건을 보존하기 위해 비활성가스 분위기내에서 수행될 수 있다. 이러한 유도가열에 의해 2 내지 30초의 시간동안 200 내지 450℃로 강의 온도를 상승시킨다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 유도 가열은 2 내지 6초의 시간동안 350 내지 400℃로 온도를 상승시킨다.

그후, 가열된 강은 갈바나이징 공정의 일부분으로서, 강의 온도가 1 내지 15초동안 440 내지 460℃로 유지되는 일관 갈바나이징 스테이션(17)을 신속하게 통과한다. 본 발명의 가장 양호한 실시예에서, 갈바나이징 단계는 2 내지 6초 동안 445 내지 455℃의 온도로 유지하는 것이다.

이러한 강은 강의 온도가 25 내지 45℃의 온도로 감소되는 담금질 (quenching) 스테이션(18)을 통과한다.

이러한 온도특성은 도 2에 도시되어 있으며, 도 2 하단의 박스내에 있는 숫자는 도 1에 동일한 숫자로 표시되어 있는 압연가공 단계를 나타내며 유도 가열장치(16)내에서의 온도 변화는 도면부호 26으로, 갈바나이징 욕내의 온도변화는 도면 부호 27로 표시되어 있다. 도면 부호 18로 표시된 담금질 스테이션에서의 온도변화는 도면부호 28로 표시되어 있다. 비교예로서, 갈바나이징되지 않은 블랙강용 냉간 압연공정은 도면부호 29로 표시되어 있다.

냉간 작업에 의한 연속적인 최종 성형은 강이 공기 나이프(22)에 의해 건조되고 예를들어, 중합체의 최종 코팅이 도포되는 헹굼 스테이션(20) 및 코팅 스테이션(21)을 통과하기 이전에 성형 롤(19)에 의해 형성된다.

최종적으로, 건조 스테이션(23)을 통해 비행 톱날(24)을 통과하여 강은 소정의 길이로 절단되고 언로딩 스테이션(25)을 통과하게 된다.

성형기내의 초기 냉간 작업과 최종 성형 롤(19) 사이에서 강의 온도를 상승시킴으로써, "변형 시효"작업은 초기 및 최종 냉간 작업 사이에서 가열하지 않은 냉간가공 강에 비해, 제품의 항복강도와 인장강도를 상당히 증가시키게 된다. 연속 주조된 Al-Si 1015 킬드강에 있어서, 이러한 강도의 증가는 항복 강도가 30 MPa 이고 최종 인장 강도가 50 Mpa이다. 연속 주조된 Al-Si 1006 킬드강에 있어서, 이러한 강도의 증가는 항복 강도가 30 Mpa이고 최종 인장 강도가 30 Mpa이다. 강도 증가의 정도는 최초 및 최종 성형 작동시의 냉간 작업의 양과, 스테이션(16,17)에서의 가열 온도 및 기간과 강의 화학 조성 특히, 탄소의 함량에 따라 달라진다.

강도 증가의 정도는 전술한 가열 및 변형시효 공정중의 매개 변수를 제어하거나 예비성형기(10)에서와 같은 초기 작동에서 발생하는 냉간가공의 양을 제어함으로써 소정의 제품으로 조절할 수 있다. 어떠한 양의 고유 변형은 갈바나이징 이전에 소정의 형상으로 강제 스트립을 예비성형함으로써 발생하나, 이러한 변형은 소정량의 항복강도를 증가시키는데 불충분함으로 이 시점에서 "인위적인" 변형이 추가될 수 있다. 이는 예를들어, 곡선형상의 금속 스트립을 종방향으로 가공한 후에 다시 평탄한 형상으로 가공하거나, 또는 S형상 또는 이와 유사한 싸인곡선 형상으로 상기 강제 스트립을 통과시키거나 한 쌍의 브라이달 롤(bridal roll) 사이로 강제 스트립을 통과시켜 측면가공하여 얻을 수 있다. 변형시효가 초기 냉간가공에 의해 야기된 변형으로 증대될 수 있으므로 초기 변형량을 조절함으로써 제품의 최종 항복특성을 적절히 조절할 수 있다.

강의 화학 조성 특히, 탄소 함량은 초기 변형과 연속적인 변형 시효와 관련하여 항복강도의 증가에 커다란 영향을 주는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 강 내부에 탄소가 0.01 내지 0.25% 범위이고 질소가 0.0015 내지 0.0045% 범위일 때 적용될 수 있다. 특히, 탄소 함량이 0.04% 내지 0.17% 범위일 때 바람직한 결과가 얻어진다. 이러한 효과는 상기 범위내의 탄소 및 질소 함량을 갖는 열간압연 스트립과 표준 냉간압연 스트립을 기초로 하는 재료에 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 일관 갈바나이징 스테이션(17)과 관련하여 설명하였지만, 항복강도의 증가효과는 강의 변형시효에 기여하는 상기 스테이션 (16,17)에서의 가열과 같이, 강의 갈바나이징과는 무관하다. 또한, 갈바나이징 스테이션(17)을 생략하고 단순히 가열 처리스테이션(16)에서 블랙강을 가열하고 증가된 강의 강도특성을 얻기 위해 한정된 시간동안 한정된 온도로 유지할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 일관 제조 공정의 일부분으로서 냉간 압연강의 항복 강도를 증가시키는 방법을 제공하는 것으로, 강을 적어도 부분적으로 냉간 가공하여 소정량의 응력을 가하는 단계와, 온도가 200℃ 내지 500℃ 사이로 승온되게 상기 강을 가열하는 단계, 및 상기 강을 2 내지 30 초동안 상기 온도 범위내에서 상기 강을 유지하는 단계를 포함하며 상기 온도와 시간의 조합은 예정된 변형 시효를 얻을 수 있는 범위내에서 선택된다.

바람직하게, 가열 및 변형 시효(strain ageing) 단계 이후에 강을 냉각시킨 후에 상기 강을 연속적으로 냉간가공하는 단계도 포함한다.

바람직하게, 상기 강을 가열하는 단계는 2 내지 30초 동안 200 내지 450℃의 온도로 강을 가열하고 1 내지 15초 동안 적어도 440℃로 온도를 유지하는 단계를 포함한다.

보다 바람직하게는, 상기 강을 가열하는 단계는 2 내지 10초 동안 350 내지 400℃ 범위의 온도로 강을 가열하고 2 내지 6초 동안 적어도 440℃ 내지 460℃의 온도로 유지하는 단계를 포함한다.

강의 냉각 단계는 연속적인 냉간가공 이전에 90℃이하, 바람직하게 25℃ 내지 45℃ 사이의 온도로 강의 온도를 감소시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 온도의 상승 단계 및 그 상승된 온도의 유지단계는 강의 예열 및 연속 코팅을 일련의 갈바나이징 공정으로 수행한다.

바람직하게, 강은 0.01 내지 0.25% 범위의 탄소 및 0.001 내지 0.006% 질소를 함유하는 강 조성을 갖는다.

본 발명은 경제적 및 공학적 측면에서 바람직한, 증대된 항복 강도를 갖는 냉간 압연강을 제공한다.

Claims (4)

1. 일관 제조공정으로 0.01 내지 0.25% 탄소 및 0.001 내지 0.006% 질소를 함유하며 평탄한 스트립 형태로부터 소정의 형상으로 냉간 성형되는 냉간압연 강의 항복강도를 증가시키는 방법으로서,

   적어도 부분적으로 냉간가공하여 예정된 양의 변형이 이루어진 강을 200℃내지 500℃ 범위의 온도로 가열하는 가열 스테이지를 통해 가열하는 단계, 및

   상기 가열된 강의 온도를 2 내지 30초 동안 상기 온도 범위내에서 유지하는 단계를 포함하며,

   상기 온도와 시간의 조합은 예정된 변형시효를 얻을 수 있는 범위내에서 선택되며, 상기 강의 가열 및 변형시효 후에 냉각되고 나서 최종적으로 냉각 성형되는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강의 냉각단계는 이후의 연속 냉간가공 단계 이전에 90℃ 이하로 강의 온도를 감소시키는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 강의 냉각단계는 이후의 연속 냉간가공 단계 이전에 25℃ 내지 45℃ 범위의 온도로 강의 온도를 감소시키는 방법.
4. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 상기 가열 단계 및 상승 온도의 유지단계는 일관 갈바나이징 공정에서 강을 예열하고 코팅하는 단계에 의해 수행되는 방법.