KR100361846B1 - 가공성이 우수한 박판용 강 및 그 탈산방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 결함의 발생에 관계하여 상당히 개선된 우수한 가공성을 가진 박판용 강 및 용융 상태에서 강의 연속 주조시 노즐 폐색을 방지하기 위해 사용된 탈산을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 강은 중량 퍼센트로, 0.0001 내지 0.0030% 의 C, 0.03% 이하의 Si, 0.05 내지 0.30%의 Mn, 0.015% 이하의 P, 0.001 내지 0.015%의 S, 0.008% 이하의 Al, 0.02 내지 0.08%의 Ti, 0.0005 내지 0.0020%의 Ca, 0.0005 내지 0.01%의 N, 및 선택적으로 0.001 내지 0.02wt% 의 Nb과 0.0001 내지 0.0010wt%의 B, 잔부 Fe와 불가피한 불순물을 구성한다. 상기 방법은 탈산제로써 첨가되는 Ca 및 Al의 양 제어를 통하여 강내에 비금속 물질의 성분을 제어하므로써 주조 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 하였다.

Description

가공성이 우수한 박판용 강 및 그 탈산방법{STEEL FOR THIN SHEET EXCELLENT IN WORKABILITY AND METHOD FOR DEOXIDATION THEREOF}
극저탄소강은 우수한 가공성을 가지기 때문에 표면 처리된 박판 형태로 자동차의 외부 패널(panel)용으로 최근에 폭 넓게 사용되고 있다. 박판 용 슬라브 (slab)들은 극저탄소 농도로 탄소 농도를 저하시키기 위한 RH 공정과 같은 진공 탈가스 공정을 사용한 전로에 의해 제조된 용강을 탈탄하고, 연속 주조하므로써 보통 제조된다. 연속 탈탄하기 위한 용강은 과도한 유리 산소가 높은 농도로 그 내부에 존재하기 때문에 연속 주조전에 탈산되어져야 한다.
일반적으로, 알루미늄(Al)은 용강을 탈산하기 위해 사용된 성분으로, 종래의 극저탄소강이 Al 킬드강이다. 용강을 탈산하므로써 형성된 알루미나 개재물은 클러스터(cluster)를 형성하고, 종종 연속적으로 연속 주조 슬라브의 표면 층내에 잔존하여 압연시 표면 결함을 발생시켜 제품의 효율을 뚜렷히 저하시킨다. 극저탄소강이 제조될 때, 표면 질을 확보하기 위한 관점으로부터 용강의 청정도를 측정하는데 있어 매우 중요하다.
다른 한편으로, 연속 주조시 발생하는 노즐 폐색은 제조된 박판 재질을 뚜렷히 저하시키는 스캡(scab) 및 슬리버(sliver)와 같은 심(seam)의 형성을 유발하는 것으로 공지되었다. 또한, 연속 주조의 장점인 높은 생산성을 확보하는 관점으로부터 노즐 폐색을 방지하기 위한 측정을 갖는 것이 필수적이라 하겠다.
노즐 폐색의 형성은 침지 노즐의 내부 벽 표면에 용강내에 존재하는 알루미나 및 알루미나 클러스터가 부착되고 상기 재료들이 축적되므로써 발생되는 것으로 공지되었다. 노즐 폐색 기구에 관한 다양한 이론이 "내화물", 46권 (1994) 166-178 페이지에 상세히 설명되었다. 노즐의 내부 벽 표면에 부착되는 재료가 알루미나 클러스터와 금속의 혼합물인 폐색된 노즐의 단면을 관찰하므로써 공지되었다. 따라서, 노즐 폐색을 방지하기 위해서, 용강의 청정도를 증가시키는 것이 가장 중요하다.
용강의 청정도를 개선시키기 위한 측정이 126 및 127번째 니시야마 키넨 지쥬쯔 코자(일본 철강협회에서 출판된 126 및 127 번째 니시야마 메모리얼 테크놀러지컬 강연집) 12-14 페이지내 "고 청정강" 에 상세히 설명되었다. 예를 들면, 다음과 같이 기술되었다. 턴디쉬(tundish)내에서 용강의 재산화 방지가 중요하고, 재산화는 턴디쉬 내부가 불활성 가스 분위기로 밀봉되어지므로써 억제될 수 있다.
또한, 노즐 폐색을 방지하기 위한 목적으로, 하나의 방법이 노즐 폐색을 발생하는 알루미나가 저융점을 가진 복합 개재물을 형성하기 위하여 형태학적으로 제어되는 것이 제안된 것으로 개재물은 노즐의 내부 벽 표면에 거의 부착되지 않았다. 지금까지는 용강내에 Ca를 첨가하여 개재물의 융점을 낮추기 위한 방법이 적용되었다. 노즐 폐색을 방지하기 위한 효과는 (1986) S281 "철과 강"에 기술되었다. 또한, 일본 공개 특허공보 제 5-237613호에는 노즐 폐색의 상태에 따라서 턴디쉬내에 Ca를 첨가하는 방법을 기술하고 있다.
그러나, Al 킬드 강내에 존재하는 알루미나 클러스터의 융점을 낮추기 위해서, 많은 양의 Ca가 첨가되어야 하고, 노즐 폐색을 방지하기 위한 효과는 필수적으로 표명되지 않았다. 결과적으로, 표면 결함이 없는 박판 제품의 안정화된 생산은 Al 킬드 강이 사용될 때 곤란한 문제를 불러 일으킨다.
본 발명은 가공성이 우수한 박판용 강 및 강의 탈산 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 표면 결함이 현저하게 감소되어 강판 제품으로 제공되는 가공성이 용이한 박판용 강과 용강을 연속 주조할 때 주조 노즐의 폐색(閉塞)(clogging)을 방지하기 위한 탈산방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일례로 전체 Ca 농도와 침지 노즐의 폐색 상태 사이의 관계를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일례로 Ca 첨가량과 전체 Ca 농도 사이의 관계를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일례로 예비-탈산 후 전체 Al 농도와 개재물의 화학성분 사이의 관계를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일례로 예비-탈산 후 전체 Al 농도와 침지 노즐의 폐색 상태 사이의 관계를 나타낸 도면이고,
도 5는 80ppm 이하로 첨가되어 예비-탈산 후 전체 Al 농도를 허용하기 위한 목적으로 미탈산된 용강내에 유리 산소 농도와 Al 첨가 양사이의 관계를 조사한 결과를 나타낸 도면이고,
도 6은 CaO-Al2O3-TiO23상 상태도의 일례이다.
종래에 본 발명가들은 강판 재료로써 0.01 내지 0.40wt%의 Ti 및 소량의 Al을 함유한 Ti 함유강과 Al 탈산 강의 것들과 필적하는 특성을 가지며, 강으로 부터 생성된 박판의 표면 결함이 감소될 수 있는 것(예를 들면, 일본 공개 특허공보 제 7-111071호에)을 나타내었다.
Al 함량을 감소시키므로써 Ti을 함유한 강이 표면 결함을 거의 형성하지 않는 이유는, 용강내에 개재물이 거대한 클러스터를 형성하기 위해 유착하기 쉬운 Al2O3개재물이 아니고 주로 Ti 산화물을 함유한 개재물인 것으로 고려되었다.
그러나, 본 발명가들의 지견에 따라서, 그러한 Ti-함유 강은 Al 탈산 강과 비교하여 주출(teeming) 노즐을 차단하는 성향을 가진다. 따라서, 연속 주조를 통해 표면결함이 없는 Ti 함유 극저탄소 박판 재료를 제조하기 위해서, 주출 노즐의 폐색을 방지하기 위한 기술의 설립은 필수 불가결하였다.
따라서 본 발명가들은 소량의 Al을 함유한 Ti 함유 강이 노즐의 폐색을 방지하는 방법, 특수 재료로 제조된 노즐이 사용되는 방법(일본 공개 특허 공보 제 7-111071호), 용강내에 Si 농도가 제어된 방법(일본 공개 특허 공보 제 7-111073호), 용강내에 산소 농도가 제어되는 방법(일본 공개 특허 공보 제 7-111072호) 등을 제안하였다.
그러나, Si 또는 O의 농도를 제어하는 방법은 강재료에 영향을 미치는 방법이기 때문에 약간의 강들에 적용될 수 없다. 또한, 상기의 각 방법들을 통해 Ti 함유 강은 노즐의 폐색을 완전하게 방지할 수 없음을 보였다. 따라서 더욱 확실하게 노즐 폐색을 방지하고, 표면 결함 없는 Ti를 함유한 극저탄소 박판 제품을 안정하게 제조할 수 있는 수단을 제공하는 것이 바람직하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급된 Ti 함유 강이 재질에 격심한 영향을 받지 않으면서 주조 노즐을 폐색시키는 노즐 폐색을 확실하게 방지하고 제품의 표면 결함의 형성을 상당히 감소시킬 수 있는 Ti 함유 극저탄소 박판을 제공하기 위한 것이다.
개재물들은 노즐의 내부 표면에 부착하고 개재물이 고융점일 때 성장하기 쉽고 상당히 유착하는 경향을 보인다. 따라서, 본 발명의 다른 목적은 개재물이 저 융점 및 감소된 유착 경향을 형성하는 것을 보이도록 용강내 개재물의 화학성분을 제어하므로서 노즐 폐색을 현격하게 방지할 수 있는 탈산 방법을 제공하는 것이다.
본 발명가들은 다음의 발명을 이루었다. 비록 Ti 함유 강에 첨가된 Ca는 저융점을 가지는 개재물을 형성하고 박판 재료의 표면 결함을 감소시키지만, Ca의 첨가량은 용강내에 전체 Ca 농도가 융점을 낮게하는 효과가 Ca첨가량이 증가될 때 감소되기 때문에 소정 범위로 조절되어야 한다.
또한, 소량의 Al을 가진 용강의 예비 탈산은 높은 산출량의 Ti을 안정화시키는 관점에서 바람직하다. 그러나, 과도한 Al의 첨가는 Al 탈산 강내에 상기와 유사한 개재물을 형성하고, 저융점을 가진 개재물이 상기에 설명된 것 처럼 많은 양의 Ca가 첨가되지 않고서는 형성되지 않은 문제를 일으켰다. 따라서, 본 발명가들은 Al로 예비 탈산이 행해질 때, Ti 첨가에 앞서 Al로 예비 탈산하기 위한 조건들이 적절히 제어되고 상기에 설명된 것 처럼 Ca 첨가량의 조절이 필요하다는 것을 인식하였다.
비록 Al 탈산 전에 Si로 예비 탈산하는 것이 가능하지만, Si는 CaSi가 일반적으로 낮은 비용 Ca 원으로 사용되기 때문에 용강내 [Si] 농도(0.03%)의 허용 가능한 수준으로 사용되어야 한다.
또한, 본 발명가들은 감소된 표면 결함을 가진 Ti 함유 극저탄소 박판용 강의 적절한 화학성분과 상기 언급된 발명으로부터, 그리고 제품 재료를 조사한 결과로부터 강내에 개재물의 적당한 화학성분에 관한 발명을 성취하였다.
본 발명은 상기 발명들을 바탕으로 이루어졌다. 본 발명에 따른 박판용 강은 가공성이 우수한 강중의 하나로, 중량 퍼센트로, 0.0001 내지 0.0030% 의 C, 0.03% 이하의 Si, 0.05 내지 0.30%의 Mn, 0.015% 이하의 P, 0.001 내지 0.015%의 S, 0.008% 이하의 Al, 0.02 내지 0.08%의 Ti, 0.0005 내지 0.0020%의 Ca, 0.0005 내지 0.01%의 N 및 잔부 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다.
또한 상기 강은 0.001 내지 0.02wt% 의 Nb과 0.0001 내지 0.0010wt%의 B 중 하나 이상을 포함한다.
또한 본 발명은 가공성이 우수하고 상기 언급된 강의 화학성분을 가진 강을 제공하는 것으로, 여기에서 10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 70% 이상의 비금속 개재물이 다음 식 (1a) 내지 (1c)로 나타낸 범위로 세 개의 구성 성분 CaO, Al2O3및 TiO2에 관한 화학성분을 가진다.
0.03 ≤ CaO/(CaO + Al2O3+ TiO2) ≤ 0.30 (la)
Al2O3/(CaO + Al2O3+ TiO2) ≤ 0.40 (lb)
0.40 ≤ TiO2/(CaO + Al2O3+ TiO2) ≤ 0.90 (lc)
여기에서 CaO, Al2O3및 TiO2는 비금속 개재물내에서 각각 CaO, Al2O3및 TiO2의 함량(wt%)을 나타낸다.
또한, 종종 실제 주조 슬라브에서 Ti 산화물은 TiO2및 Ti2O3의 형태이고, 상기 Ti 산화물은 편리를 위해 여기에서 TiO2로 나타내었다.
본 발명에 따른 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법의 요지가 아래에 기술되었다.
(1) 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법으로, 상기 언급된 강중 어느 하나를 제공하기 위해 연속 주조되는 용강은, 미탈산된 용강에 소정 양의 Ti 또는 Ti 합금을 첨가하고, 그 후 5 내지 20ppm으로 첨가되는 강 내에 전체 Ca 농도를 허용하기 위해 Ca 또는 Ca 합금을 첨가하고, 용강내 비금속 개재물이 CaO를 함유한 Ti 산화물로 형성된다.
(2) 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법에 있어서, 상기 언급된 강중 어느 하나를 제공하기 위해 연속 주조되는 용강이 탈산되는 것으로, 10 내지 80 ppm으로 첨가되는 전체 Al 농도를 허용하기 위해 Al로 용강을 미리 탈산하고, Ti 또는 Ti 합금의 소정 양을 첨가하고, 용강내에 추가로 5 내지 20 ppm으로 첨가되는 전체 Ca 농도를 허용하기 위해 그에 Ca 또는 Ca 합금을 첨가하고, 용강내에 비금속 개재물이 CaO 및 Al2O3을 함유한 Ti 산화물로 형성된다.
또한, 총합 Al 농도는 용강에 대한 개재물내에서 Al을 더한 용강내 Al의 중량 비율이고, 또한 총합 Ca 농도도 유사하게 형성된다.
(3) 상기 언급된 (2)에 기술된 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하는 방법에서, 미탈산 용강에서 유리 산소 농도가 측정되었고, 예비-탈산에 Al 첨가 량은 다음 공식에 의해 나타낸 범위로 첨가되는 것이 허용되었다.
WAl< 162.5 + 0.375 C(O) (2)
여기에서 WAl은 용강(g/t)의 톤(ton) 당 Al의 첨가량이고, C(0)은 미탈산된 용강내에서의 유리 산소 농도(ppm)이다.
(4) 상기 기술된 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법에 있어서, 10μm 이상의 원주 평균 직경을 가지는 강내에 비금속 개재물의 70% 이상이 식 (1a) 내지 (1c)에 의해 나타내어진 범위로 첨가된 CaO, Al2O3및 TiO2인 세 개의 구성 성분에 관계하여 화학성분을 가진다.
먼저, 강의 화학성분에 대해 설명하기로 한다.
탈산 생성물의 형성에 의해 발생된 심(seam)을 방지하기 위해서, 알루미나 클러스터의 형성을 방지하고, 노즐 폐색을 발생시키지 않는 것이 중요하다. 과도하게 높은 Al 농도는 비경제적일 뿐만아니라 주출 시스템이 부적절하게 대기로부터 보호될 때 재산화로 인하여 알루미나를 형성하기 쉬운 Ca합금 또는 Ca의 첨가량을 증가시키는 요인이 된다. 결과적으로, 개재물들은 높은 융점을 가지는 화학성분을 가지게 되며, 주출 시스템 내화물들은 폐색이 되기 쉽고, 따라서, 심들이 제품내에 자주 형성되는 경향이 있다. 따라서, Al 농도의 상한이 0.008%(이하, %는 wt%를 나타냄)로 한정되었다. 또한, Al이 탈산 뿐만아니라 N를 고정하기 위해 사용될 때, Al은 바람직하게 상기 목적을 위해 0.001% 이상의 양으로 첨가되었다.
또한 Ca는 탈산 제품에 발생된 심들의 형성을 방지하기 위한 중요한 성분이다. Ca는 용강내에서 개재물들 부유시키고 개재물들의 융점을 낮추기위한 반응 생성물을 허용하기 위해 알루미나와 반응한다. 결과적으로, 조대한 알루미나 클러스터의 형성이 방지되고, 주출 시스템 내화물에 알루미나 클러스터의 부착물의 증가가 억제된다. 또한, Ca는 Ca가 부착하고, 노즐 폐색이 방지되도록 융점을 낮추기 위해 알루미나 개재물과 반응한다. 따라서, Ca는 상기 목적을 위해 0.0005% 이상의 양이 첨가되어야 한다. 다른 한편, 과도한 양의 Ca 첨가는 합금 비용을 증가시킬뿐 만아니라 주출 시스템의 내화물들의 부식 손상을 증가시킨다. 따라서, Ca 함량의 상한이 0.0020%로 한정되었다. 그러나, 내화물의 수명 및 비용을 무시할 때, Ca가 개재물의 융점 저하의 관점에서 상한을 초과하는 양으로 첨가될 때에도 문제는 발생되지 않았다.
C는 침입형 용매 성분이고, 많은 양이 첨가될 때 그의 성형성을 감소시키는 원인으로 강를 경화시킨다. 상기에 설명된 관점과 탈산을 위해 사용된 Ti의 산출양을 개선하고 C를 고정시키는 관점에서, 첨가는 가능한한 억제되어야 하고, 따라서, C 함량의 상한이 0.0030%로 한정되어야 한다.
Si는 탈산 및 강을 강화하기 위한 목적으로 첨가되었다. 그러나, Si의 과도한 첨가는 지나치게 강을 강화시키고, 성형성을 감소시키기 때문에, Si 함량이 0.03% 이하로 제한되었다.
Mn은 치환형 용매 원소이고, 그의 첨가는 강을 경화시키고 연성을 감소시킨다. 그러나, MnS를 형성하기 위해 강내에서 S와 반응하고, S에 의해 발생된 적열 취성을 피하기 위한 역할을 가진다. 따라서, Mn은 본 발명의 양호한 가공성 강판을 위해 0.05% 이상의 양으로 첨가되어야 한다. 다른 한편, Mn 함량이 0.3%를 초과할 때, 성형성은 크게 감소된다. 따라서 Mn 함량은 0.05 내지 0.30%로 한정된다.
P는 강의 강화를 위해 첨가된다. 그러나, P의 과도한 첨가는 성형성을 감소시키기 때문에, P 함량이 0.015%이하로 한정되었다.
S는 불가피한 불순물 성분이고, S의 함량이 적을 수록 성형성 및 적열 취성을 방지하는데 있어서 더욱 바람직하다. 따라서 S 함량의 상한이 0.015%로 결정되었다. 다른 한편, 심들은 S 함량이 0.001% 이하일 때 형성되기 쉬운 스케일의 릴리스(release) 특성의 악화로 발생되기 때문에, S 함량이 0.001 내지 0.015%로 한정된다.
Ti는 강의 탈산 및 C와 N을 각각 TiC와 TiN으로 고정하기 위해 사용되었다. 따라서 Ti 함량은 0.02%로 되어야 한다. 그러나, Ti 첨가 효과가 Ti 함량이 0.08%를 초과할 때 과포화되기 때문에, Ti 함량의 상한이 0.08% 로 한정된다.
Nb은 선택적으로 첨가되는 성분이다. Nb은 Ti과 유사하게 C 및 N를 고정하므로써 강의 시효 저항을 개선하고, 동시에 도금 부착성을 개선한다. Nb 첨가의 효과는 Nb 함량이 0.001% 이하일 때 관찰되고, 효과는 Nb 함량이 0.02% 를 초과할 때 과포화된다. 따라서, Nb 함량은 0.001 내지 0.02%로 한정된다.
B은 선택적으로 첨가되는 성분이고, 제 2 가공성을 개선시키기 위한 목적으로 첨가된다. 본 발명의 고순도 초저 탄소강이 입계 강화 성분인 용해된 C를 함유하지 않을 때, 입계 강화는 낮고, 종단 크랙이 강이 딥 드로잉 플러스 팽창과 같은 제 2 가공에 영향을 받을 때 형성될 수 있다. B는 종단 크랙의 형성을 방지하기 위해 효과적이다. B 함량이 0.0001% 이하일 때, 첨가 효과는 관찰되지 않았다. 다른 한편, B 함량이 0.0010%를 초과할 때 효과는 과포화되고, r-값은 저하된다. 따라서, B 함량은 0.0001 내지 0.0010%로 한정된다.
본 발명의 박판용 강이 상기 기술된 것과 같은 화학성분을 가질 때, 노즐 폐색에 의해 발생된 알루미나 클러스터의 형성 및 큰 개재물의 형성이 억제될 수 있고, 결과적으로, 표면 결함이 뚜렷하게 감소될 수 있다. 그러나, 연속 주조시 노즐 폐색을 더욱 확실하게 방지하고 표면 결함이 없는 제품을 얻기 위해서, 개재물의 화학성분이 아래에 기술된 것과 같이 탈산방법을 통해 적당한 범위내로 바람직하게 억제되어야 한다.
즉, 상기 언급된 것과 같은 화학성분을 가진 본 발명의 박판용 강에 더하여, 10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 강내 70% 이상의 비금속 개재물은 바람직하게 상기에 언급된 식 (1a) 내지 (1c)로 나타낸 범위내에서, CaO, Al2O3및 TiO2의 세 개의 성분에 관계한 화학성분을 가진다.
10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 개재물들은 아래에 설명된 것과 같은 이유로 한정된다. 즉, 표면결함의 형성을 일으키는 상기 개재물들은 100μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 조대한 개재물이다. 그러나, 슬라브 단계에서 개재물들의 화학성분 제어상태를 평가하기 위해서, 10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 개재물의 평가가 100μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 개재물의 양이 적기 때문에 이루어져야 한다.
CaO 비율의 하한이 Ca 첨가로 인한 개재물의 융점 저하 효과가 비율이 0.03 이하일 때 얻어질 수 없기 때문에 0.03으로 한정되어야 한다. 비율의 상한은 비율이 상한을 초과할 때 개재물이 노즐 폐색을 일으키기 쉽고 높은 융점을 가지게 되므로 0.30%로 한정된다.
Al2O3비율의 상한이 0.40으로 한정되는 이유는 노즐이 도 3, 4에서 나타낸 것 처럼, 비율이 상한을 초과할 때, Ca 첨가에 있어서도 폐색되기 쉽기 때문이다.
TiO2비율의 상한은 개재물이 그 스스로가 TiO2에 근접한 화학성분 및 결과적으로 비율이 0.90을 초과할 때 높은 융점을 가지기 때문에 0.90으로 한정된다. TiO2비율의 하한은 CaO + Al2O3의 농도가 비율이 하한보다 적을 때 비교적으로 크게되기 때문에 0.40으로 한정된다.
또한, 다음의 일례로 증명되는 것 처럼, 상기는 10μm 이상의 원주 평균 직경을 가지는 개재물의 70% 이상이 상기에 언급된 범위에서 화학성분을 가질 때 노즐 폐색이 발생하지 않음을 확인하였다.
다음, 탈산 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 가공성이 우수한 박판용 강의 탈산방법의 목적은 저융점을 가진 용강내에 개재물을 형성하기 위한 것으로, 연속 주조에 있어서, 주출 노즐의 폐색을 방지하고, 제품의 표면 결함을 감소시킨다. 도 6에 나타낸 CaO-Al2O3-TiO23상 상태도에 나타낸 것 처럼, 가장 낮은 융점을 가진 화학성분내 TiO2:CaO의 중량비는 대략적으로 2 내지 4:1이고, Al2O3는 0 내지 40 wt%의 범위내에 있다. 또한, 실제 개재물들이 상기 언급된 세 개의 화학성분에 더하여 MgO, MnO, FeO를 포함하기 때문에, 실제 개재물의 융점은 순수 3상 상태도의 개재물의 것 보다 낮다.
상기 언급된 범위내에 화학성분을 가진 개재물의 융점은 그들이 거의 부착 및 유착되지 않은 그러한 정도로 낮게된다. 따라서, 화학성분 범위는 노즐 폐색을 방지하는데 있어 매우 효율적이다. 본 발명은 상기 언급된 범위내에서 Ti-함유 강내에 개재물들의 화학성분을 제어하기 위한 수단을 제공한다.
첫 번째, Al이 첨가되지 않을 때, Ti 또는 Ti 합금의 소정 양은 미탈산 용강에 첨가되고, Ca 또는 Ca 합금은 연속적으로 5 내지 20 ppm으로 첨가되는 용강내에 전체 Ca 농도(아래 T[Ca]로 나타냄)를 허용하기 위해 그에 첨가되고, 여기에서 용강내 개재물들은 약 3 내지 30%의 CaO를 함유하고 낮은 융점을 가진 Ti 산화물로 형성된다.
본 발명가들에 의한 연구에 따라서, T[Ca]가 5ppm 이하일 때, 개재물의 CaO/TiO2의 비율은 지나치게 적게되고, 또한, T[Ca]가 20ppm을 초과할 때, 비율은 매우 크게된다. 따라서 개재물의 융점은 둘의 경우에서 높게된다. 실질적으로, 다음에 설명될 일례에서 도 1에 나타낸 것과 같이, 상기는 T[Ca]가 5 내지 20 ppm내에 있을 때, 노즐 폐색이 단지 방지될 수 있다는 것을 확인하였다.
탈산제로써 결합한 Al의 용도는 단지 개재물의 낮은 융점이 요구될 때 항상필요한 것은 아니다. 그러나, 미탈산 용강내에 Ti 또는 Ti 합금의 직접 첨가는 Ti 첨가의 산출량 및 용강내 Ti 함량의 히팅(hitting) 속도를 낮춘다. 따라서 작은 양의 Al을 가진 예비-탈산은 바람직하게된다.
Al을 가진 용강의 예비-탈산이 실행될 때, 예비 탈산 후 용강내에서 전체 Al 농도(이하, T[Al]로 나타냄)는 10 내지 80ppm으로 떨어지는 것을 허용한다. 그 후 Ti 또는 Ti 합금이 첨가되고, Ca 또는 Ca 합금이 연속적으로 T[Ca]가 5 내지 20ppm으로 첨가되도록 첨가된다. 결과적으로, 용강내에 개재물들은 CaO 및 Al2O3를 함유하고 도 6에서 굵은 선으로 애워싸여진 영역 Ⅰ에서 화학성분을 가진 Ti 산화물로 형성된다. 확실히 Ti 산화물은 CaO 단독으로 함유한 Ti 산화물보다 여전히 낮은 융점을 가진다.
예비-탈산(Ti 첨가 전) 후 T[Al]의 상한은 나중에 설명된 일례로서 도 3 및 4에 나타낸 것 처럼, 개재물들은 융점이 높게되도록 40%를 초과한 Al2O3농도를 가지며, T[Al]이 80ppm을 초과할 때 노즐이 폐색되기 쉬워지기 때문에 80ppm으로 한정되었다.
또한, T[Al]의 하한은 예비-탈산에 의해 Ti 산출량 안정화가 T[Al]이 10ppm 이하일 때 불충분하기 때문에 10ppm으로 한정되었다. 또한, Al로 예비-탈산이 실행될 때, Ca 또는 Ca 합금은 T[Ca]가 상기에 언급된 것과 동등한 이유로 5 내지 20ppm의 범위로 첨가되도록 첨가되어야 한다.
또한, 상기에 언급된 것과 같이 작은 양의 Al로 예비-탈산을 위해, 본 발명가들은 예비-탈산 후 80ppm 또는 그 이하로 T[Al]을 조절하는 방법에 관한 지식을 얻었다. 즉, 미탈산 용강내에서 유리 산소 농도 C(0)가 측정되었고, 예비 탈산에서 Al의 첨가량은 식(2)에 의해 나타낸 범위로 조절되었다. 다음에 기술될 일례에서 도 5에 나타낸 것으로써, Al의 첨가량이 상기 식에 따라 조절될 때, T[Al]은 80ppm 또는 그 이하의 범위로 첨가되는 것을 허용할 수 있다.
본 발명의 Ti 함유 강에서 Ca의 첨가는 첨가량이 감소되는 것으로 특징지워지고 개재물의 낮은 융점의 효과는 종래 Al-탈산 강에서 Ca 첨가와 확실히 비교되었다.
즉, CaO-Al2O32원계 개재물의 낮은 융점을 위해서, 상기는 40 내지 60% (도 6을 참조)의 범위로 떨어지도록 개재물내에 CaO 농도를 허용하는 것을 필요로 한다. 또한, Ca는 Al2O3개재물 양의 비율내에서 많은 양으로 첨가되어야 한다. 결과적으로, 용강내에 T[Ca]는 20ppm을 초과하고, 부식에 의해 발생되는 내화물들의 손상이 중요하게된다. 따라서, CaO-Al2O32원계 개재물은 조업 관점에서 바람직하지 않다.
실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 탈산 방법은 RH 진공 탈탄 -RH 탈산-연속 주조의 공정에서 본 발명의 박판용 강을 제조하는 동안 실행되었다. 용강의 양은 300 톤이었고, 연속 주조를 위한 몰드의 크기는 240×1500mm 였다.
실시예 1
RH 탈탄 후에 RH 진공 욕조내부에서 미탈산된 용강을 탈산하는 동안, Ti는 Al 첨가없이 첨가되었고, 그 후 Ca-Si 합금이 첨가되었다. Ca-Si 합금의 첨가 양은 첨가시 폭 넓게 변화되었고, Ca 첨가량과 용강내에서 전체 Ca 농도(T[Ca]) 사이의 관계 및 T[Ca]와 연속 주조시 침지 노즐의 폐색 상태 사이의 관계가 조사되었다. 사용된 용강의 화학성분은 다음과 같다. 0.0015 내지 0.0030% 의 C, 0.02% 이하의 Si, 0.08 내지 0.15%의 Mn, 0.008 내지 0.012%의 P, 0.002 내지 0.005%의 S, 0.02 내지 0.08%의 Ti.
도 2는 Ca 첨가량(Ca-Si 합금에서 Ca 량)과 T[Ca] 사이의 관계를 조사한 결과를 나타내었다. T[Ca]는 화학 분석에 의해 얻어졌다. 도 2에서 보인 바와 같이, Ca 첨가 량과 T[Ca] 사이의 관계는 다소 변함에도 불구하고 대략적인 명확한 상호관계를 가진다. 따라서, 상기는 용강내에 Ca 농도가 Ca 첨가량을 조절하므로써 대략적으로 조절될 수 있다는 것이 이해되어졌다.
또한, 상호관계는 Ca 첨가에 앞서 용강내 유리 산소 농도, 래들(ladle)내에서 용강의 표면 위의 슬래그내에 철산화물의 농도에 의존하여 변한다. 그러나, T[Ca]는 미리 Ca의 첨가량과 각 제조 조건하에 T[Ca]사이의 상호 관계를 조사하므로써 5 내지 20ppm의 범위내로 조절된다.
도 1은 T[Ca]와 침지 노즐의 폐색 상태 사이의 관계를 조사한 결과를 나타내었다. 침지 노즐의 폐색 상태는 약 6 시간 동안 연속 주조를 행한 후 용강의 유동상태로부터 판단된다.
도 1에 나타낸 것 처럼, T[Ca]가 5ppm 이하일 때, 노즐 폐색은 발생되고, 또는 노즐은 폐색 되는 경향을 나타낸다. 용강내 Ca 농도는 5 내지 20ppm 범위내일 때 노즐 폐색은 발생하지 않는다. 다른 한편, 상기는 노즐 폐색을 발생하고, 또는 Ca 농도가 20ppm을 초과할 때 노즐이 폐색을 발생하는 경향을 나타내는 것으로 확인되었다.
또한, 비록 Ca-Si 합금이 일례에서 RH 진공 욕조 내부로 첨가되었지만, 거기에는 Ca 첨가 방법에 관하여 특별한 제한은 없다.
실시예 2
RH 탈탄 후 미탈산 용강이 RH 진공 욕조 내부에서 탈산될 때, Al의 적은 양을 가진 예비-탈산이 첫 번째 실행되었고, 그 후 Ti이 첨가되었다. Ca-Si 합금은 T[Ca]가 5 내지 20 ppm의 범위가 되도록 연속적으로 첨가되었다. 또한, 실험들이 비교 일례로써 실행되었고, 여기에서 Ca는 Al 및 Ti가 상기 절차에서 같은 조건하에 첨가되는 동안 첨가되지 않았다.
상기에 언급된 실시예 및 비교예에서, Al의 첨가 량은 다양하게 변화되었고, Al의 첨가량 및 용강내에서 전체 Al 농도(T[Al]) 사이의 관계 및 T[Al]과 연속 주조시 침지 노즐의 폐색 상태사이의 관계가 조사되었다. 실험에서 사용된 용강의 화학성분은 대략적으로 Al을 제외한 일례 1과 동등하다.
도 3은 예비-탈산 후 T[Al]과 개재물의 화학성분사이의 관계를 조사한 결과를 보인다. T[Al]은 화학 분석으로 얻어졌고, 개재물의 화학성분은 EPMA를 사용하여 정량분석에 의해 얻어졌다.
도 3에 보인바와 같이, Ca 가 첨가될 때(본 발명의 실시예) 또는 Ca 가 첨가되지 않을 때(비교예) 형성된 개재물의 화학성분은 예비-탈산 후 T[Al]에 의존하여 크게 변하였다. 그러나, 상기는 개재물이 T[Al]가 10ppm 이하일 때 실질적으로 Al2O3를 함유되지 않는 것으로 이해되어진다.
다른 한편, T[Al]가 10 내지 80ppm의 범위가 되는 것, Ca가 첨가되는 것을 허용하는 본 발명에서, 개재물내에 Al2O3농도는 5 내지 30%의 범위로 된다. 또한, T[Al]가 80ppm 이상이고 및 Ca가 첨가될 때, 개재물내에 Al2O3농도는 40% 이상이고, T[Al]가 80ppm 이상이며, Ca가 첨가되지 않을 때 상기농도는 60% 이상이 된다.
T[Al]이 10 내지 80ppm의 범위로 되는 것을 허용하고, Ti를 첨가하고, 그 후 5 내지 20ppm의 범위로 되는 T[Ca]이 5 내지 30%의 Al2O3및 10 내지 20%의 CaO를 함유한 Ti 산화물로 되도록 Ca를 첨가하므로써 형성되는 상기 개재물들에 대해 EPMA를 통해 화학성분을 분석한 결과로써 확인되었다.
도 4는 예비-탈산 후 T[Al]과 침지 노즐의 폐색 상태 사이의 관계에 대한 조사 결과를 나타내었다. 상기는 T[Al]이 80ppm 이하이고 및 Ca 가 첨가될 때, 노즐 폐색이 확실하게 방지되는 것을 도 4를 통해 이해될 수 있다. 또한, 노즐 폐색의 존재 또는 부재는 일례 1과 유사하게 약 6 시간 동안 연속 주조 후 판단되었다.
또한, 실시예 2에서, 80ppm 또는 그 이하로 T[Al]을 허용하기 위한 임계 조건은 미탈산 용강내에서 유리 산소 농도를 측정하고, 예비-탈산에서 Al첨가량을 변화시키므로써 조사되었다. 도 5는 그의 조사 결과를 나타내고 있다. 상기는 T[Al]이 미탈산 용강내 유리 산소 농도에 따라서 식 (2)로 나타내어진 범위로 예비-탈산시 Al의 첨가량을 허용하므로써 80ppm 또는 그 이하의 범위로 허용될 수 있는 결과로부터 이해될 수 있다.
실시예 2에서 용강은 0.003% 이하의 C 및 0.02 내지 0.08%의 Ti가 함유된다. 그러나, 0.1% 까지의 C 및 0.01 내지 0.4%의 Ti를 함유한 저탄소 용강에 대해서, 낮은 융점을 가진 개재물들은 본 발명의 탈산 방법을 통해, 유사하게 상기 언급된 것과 같은 절차를 통해 형성되었고, 연속 주조에서 주출 노즐의 폐색이 방지되었다.
실시예 3
도 2에 나타낸 방법을 통해 탈산된 용강은 슬라브로 연속 주조되었다. 상기 슬라브는 표 1에 나타낸 것 처럼 1099 내지 1205℃의 온도로 재가열되었고, 883 내지 913℃의 마무리 온도로 열간 압연되었고 및 650 내지 749℃의 온도로 권취되었다. 열간 압연 강판은 그 후 산세되었고, 75 내지 86%의 압하율로 냉간 압연되었다. 냉간 압연된 박판은 연속 소둔 라인에서 750 내지 867℃의 온도에서 재결정 소둔되었고, 0.8 내지 1.0mm의 두께를 가진 냉간 압연 박판을 제공하기 위해 0.5 내지 0.8%의 압하율로 조질 압연되었다.
표 1에서 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 슬라브의 C, Si, Mn, P, S 및 Ti에 관한 화학성분은 대략적으로 일례 1과 동등하다. 또한, 실시예(번호 1 내지 8)에서 슬라브들은 30 내지 80ppm의 T[Al] 및 5 내지 20 ppm의 T[Ca]을 함유하였다. 비교예(번호 9 내지 16)에서 슬라브들은 100 내지 250ppm의 T[Al] 및 10 내지 40 ppm의 T[Ca]을 함유하였다.
시편들은 각 슬라브 및 각 박판(냉간 압연 박판)에서 절단되었고, 10μm이상의 원주 평균 직경을 가진 개재물들은 그들의 화학성분을 제공하기 위해 분석되었다. 각각 냉간 압연된 박판에서 심들의 형성 비율이 조사되었다. 또한, 연속 주조시 폐색의 존재 및 부재는 실시예 1, 2와 동등한 방법을 통해 판단되었다.
슬라브내 개재물의 화학성분은 다음과 같은 절차에 의해서 얻어졌다. 1/2 폭 부분(폭 방향에서 중심)에서 상부 표면 측에 대한 1/4 두께 부분내 2cm2이상의 영역이 광학 현미경으로 관찰되었고, 원주 내부 단면적을 변환시키므로써 얻어진 10μm의 직경을 가진 개재물들이 선택되었고, 상기에 선택된 30 개재물들은 SEM-EDX 및 EPMA에 의해 측정되었고, 평균 화학성분이 얻어졌다. 박판내 개재물의 화학성분은 다음과 같은 절차에 의해 얻어졌다. 1/2 폭 부분(폭 방향에서 중심)에서 상부 표면 측에 대한 1/4 두께 부분이 광학 현미경으로 관찰되었고, 10μm의 평균 직경을 가진 각 10개의 개재물들이 선택되었고, 상기에 선택된 개재물들은 SEM-EDX 및 EPMA에 의해 측정되었고, 평균 화학성분이 얻어졌다. 두 경우에서 기지(matrix)의 영향을 제거하기 위해서, 측정된 값은 Fe 성분을 제거하고, 100%의 용어로 표현하므로써 얻어졌다. 또한, 개재물들은 EPMA를 통해 산화물을 확인하였다. 슬라브내 개재물의 측정은 슬라브 베시스(slab basis)로 이루어졌고, 박판내에 개재물의 측정은 코일 베시스로 이루어졌다.
또한, 심들에 있어서, 개재물에 기인하는 것들은 시각적으로 판단되었고 제품 정밀검사 라인에서 평가되었다. 표 1은 각 냉간 압연 박판의 제조 조건과 상기 언급된 조사 결과를 나타내었다.
본 발명의 범위내의 화학성분을 가진 실시예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서 10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 개재물에 대해서, 각각 그들의 70% 이상이 세 개의 구성성분 CaO Al2O3및 TiO2인 화학성분을 가졌고, 식(1a) 내지 (1c)에 의해 나타내어진 범위내에 있다(도 6에서 굵은 선으로 애워싸여진 영역 Ⅰ내부). 따라서, 노즐 폐색은 발생하지 않았고, 개재물로 인한 심들의 형성 비율은 제로였다.
다른 한편, T[Al] 및 T[Ca]가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(번호 9 내지 16)에서, 영역 Ⅰ에서 개재물의 비율은 70% 이하였다. 따라서 노즐은 폐색되기 쉽고, 개재물로 인한 심들의 형성 비율은 1 내지 5% 정도 높았다.
번호 재가열온도(℃) 마무리온도(℃) 권취온도(℃) 열간압연박판의두께(mm) 냉간압연압하율(%) 냉간압연 박판의두께(mm) 소둔온도(℃) 영역내부개재물 수의 비율(슬라브,%) 영역Ⅰ내부개재물 수의 비율(슬라브,%) 노즐폐색 심의형성비율(비고1,2)길이비율:%)
12345678 11311205113311301146110411101106 883902909906905906912908 650739704702749745736680 6.04.03.23.24.03.24.03.6 8675757580758078 0.81.00.80.80.80.80.80.8 805755867753842863820846 7080758972959871 80708090701009080 없음없음없음없음없음없음없음없음 00000000 본발명의실시예
910111213141516 12001125112411221135109911231140 913901905901903902906904 720725710743701699702706 4.04.04.04.04.03.63.23.6 8080808080787578 0.80.80.80.80.80.80.80.8 755885750841855846836871 6550201569321063 5040102060401060 폐색 기미폐색 발생폐색 발생폐색 발생폐색 기미폐색 발생폐색 발생폐색 기미 1.41.52.34.21.13.25.11.3 비교예
비고 1: 개재물로 인한 심의 형성 비율은 다음과 같이 결정된다. 하나의 심이 1m로 계산되고, 전체 코일 길이에 대한 심 길이의 비율이 계산되었다.
비고 2: 여기에서 언급된 심들은 개재물들로 인한 그들의 형상으로부터 제약을 받 는다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 성형성이 우수한 용이한 가공성 박판을 제공할 수 있고 제품상의 표면 결함의 뚜렷히 감소된 형상을 나타내었다. 본 발명의 강은 냉간 압연 박판으로서 사용될 수 있고, 또한 상기는 박판의 화학성분이 특히 도금 성능이 감소하지 않기 때문에 소둔 후 전기 도금 박판 및 합금 도금 박판용으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 강은 유기물 코팅을 가진 박판용 기질로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 강은 연속 소둔 조건이 만족되는 한 연속적으로 소둔되고 열간 디프 도금될 박판, 합금 열간 디프 도금에 영향을 받게될 박판으로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 강은 주방용 기구, 자동차용으로 폭 넓게 사용될 수 있고, 상기 강은 산업상 매우 귀중한 효과를 얻는다.
또한, 본 발명의 탈산 방법에 따라서, Ti 함유 용강내 개재물들은 연속 주조에서 주출 노즐의 폐색이 방지되도록 CaO를 함유하고 저 융점을 가진 Ti 산화물, 또는 CaO 및 Al2O3를 함유하고 저 융점을 가진 Ti 산화물로 형성된다. 결과적으로, 박판의 표면 결함은 상당히 감소되었다. 본 발명의 방법은 Ca가 Al킬드 강에 첨가되는 종래 방법보다 적은 양의 Ca 첨가로 개재물의 융점을 낮출 수 있고, 개재물들이 저 융점을 가지고 형성되기 때문에 더욱 확실히 주출 노즐의 폐색이 방지되었다.

Claims (7)

  1. 중량 퍼센트로, 0.0001 내지 0.0030% 의 C, 0.03% 이하의 Si, 0.05 내지 0.30%의 Mn, 0.015% 이하의 P, 0.001 내지 0.015%의 S, 0.008% 이하의 Al, 0.02 내지 0.08%의 Ti, 0.0005 내지 0.0020%의 Ca 및 잔부 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 0.001 내지 0.02wt%의 Nb과 0.0001 내지 0.0010wt%의 B 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 70% 이상의 비금속 개재물이 다음 식으로 나타내어진 범위인 세 개의 구성 성분 CaO, Al2O3및 TiO2에 관계하여 화학성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강.
    0.03 ≤ CaO/(CaO + Al2O3+ TiO2) ≤ 0.30
    Al2O3/(CaO + Al2O3+ TiO2) ≤ 0.40
    0.40 ≤ TiO2/(CaO + Al2O3+ TiO2) ≤ 0.90
    여기에서, CaO, Al2O3및 TiO2는 비금속 개재물내에서 각각 CaO, Al2O3및 TiO2의 함량(wt%)을 나타낸다.
  4. 제 3 항에 따른 강을 제공하기 위해 연속 주조될 용강이 탈산되는 것으로,
    미탈산된 용강에 대하여 미리 결정된 양의 Ti 또는 Ti 합금을 첨가하고, 그 후 강내에 총합이 5 내지 20ppm인 Ca 농도를 허용하기 위해 Ca 합금을 첨가시키므로써, 용강내 비금속 개재물이 CaO를 함유한 Ti 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법.
  5. 제 3 항에 따른 강을 제공하기 위해 연속 주조될 용강이 탈산되는 것으로,
    총합이 10 내지 80 ppm인 Al 농도를 허용하기 위해 Al로 용강을 예비 탈산하고, Ti 또는 Ti 합금의 미리 결정된 양을 첨가하고, 추가로 용강내에 총합이 5 내지 20 ppm인 Ca 농도를 허용하기 위해 Ca 합금 첨가를 구성하므로써, 용강내에 비금속 개재물이 CaO 및 Al2O3을 함유한 Ti 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    미탈산 용강의 유리 산소 농도가 측정되고, 예비-탈산시 Al 첨가량이 다음 식에 의해 나타내어진 범위로 허용되는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법.
    WAl< 162.5 + 0.375 C(O)
    여기에서, WAl은 용강(g/t)의 톤(ton) 당 Al의 첨가량이고, C(0)은 미탈산된 용강내에서의 유리 산소 농도(ppm)이다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    10μm 이상의 원주 평균 직경을 가진 강에 비금속 개재물의 70% 이상이 CaO, Al2O3및 TiO2인 세 개의 구성 성분에 관계하여 제 3 항에 따른 화학성분을 구성하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 박판용 강을 탈산하기 위한 방법.
KR1019997009539A 1998-02-17 1999-02-17 가공성이 우수한 박판용 강 및 그 탈산방법 KR100361846B1 (ko)

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