KR100480350B1 - 열간직송압연에 의한 고연성 열연강판의 제조방법 - Google Patents

열간직송압연에 의한 고연성 열연강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 0.010wt% 이하의 탄소함량과 탄질화물 형성원소를 함유한 연주직후의 주편을 준비하는 단계와, 상기 주편을 910℃이상에서 조압연을 실시하여 스트립을 제작하는 단계와, 텐덤형식의 마무리압연기를 이용하여 상기 스트립을 마무리압연하는 단계와; 마무리압연된 스트립을 650℃∼730℃의 온도범위에서 권취하는 단계로 이루어진 고연성 열연강판의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 마무리압연기의 입측에서 상기 스트립의 표면온도를 900℃ 이하로 유지하고 상기 마무리압연기의 출측온도를 750℃∼850℃로 유지하여, 상기 마무리압연단계가 페라이트역에서 실시되도록 하는 것을 특징으로 하므로, 폭방향 에지부분의 재질열화(미세조직 이상)가 없으면서도, 매우 우수한 연신율 특성을 갖는 고연성 열연강판을 제조할 수 있는 효과를 가진다.

Description

열간직송압연에 의한 고연성 열연강판의 제조방법{Method of manufacturing slab directly provided from continuous casting process into hot-rolled steel sheets with high ductility}
본 발명은 건축용, 가전용 및 자동차용 등으로 광범위하게 사용되는 가공용 열연강판의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 연신율 특성이 우수한 가공용 고연성 열연강판을 열간직송압연법에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 심가공용 열연강판을 제조하기 위해서는 중량비율(이하wt%)로 탄소량 0.02wt% 내외의 중저탄소강을 이용하여 제조하는 것이 일반적이나, 이 경우, 강판의 연신율 수준이 43% ∼ 46%로서, 매우 큰 성형성이 요구되는 부품에는 적용이 곤란하다. 따라서 이문제의 해결을 위하여 일본의 가와사끼제철(KSC) 및 일본강관(NKK)은 극저탄소강을 이용하여 연신율이 한층 높은 고연성 열연강판을 제조하였다고 발표한 바 있다. 예컨데, KSC의 경우는 티타늄(Ti)을 첨가한 극저탄소강을 오스테나이트 단상역인 Ar3 변태점 이상의 온도에서 압연하여 연신율 55%정도의 열연강판(상품명 KFN)을 제조하였으며, NKK의 경우도 극저탄소강에 Ti 및 Nb를 첨가하고 역시 Ar3 변태점 이상에서 압연하여 50 ∼ 53%의 연신율을 갖는 고연성 열연강판(상품명 HKHU)의 제조가 가능하다고 하였다. 또한 NSC의 경우는 0.009wt%C에 B을 첨가한 강을 이용하여 오스테나이트역에서 압연을 실시함으로써 연신율 55%의 고연성 열연강판을 제조하였다고 발표하였다.
상기의 제품들은 물론 기존의 중저탄소강으로 제조된 제품들에 비해 양호한 가공성을 갖기는 하지만, 열연강판의 특성상 가공성의 주요한 척도인 소성이방성 계수(Lankford value)의 값이 통상 1.0 이하로 매우 낮기 때문에 복잡한 성형이 요구되는 용도로 사용되기 위해서는 아직 더 높은 연신율을 갖는 제품이 요구되고 있다. 또한 상기의 방법들은 모두 극저탄소강의 Ar3 변태점보다 높은 온도인 약 900℃ 이상의 고온에서 압연을 완료해야 하기 때문에 압연시 조업성을 저하시킬 뿐만 아니라, Ar3 변태점 이하로의 온도하락이 불가피한 폭방향 에지부분은 조직이 불균일하여 그 부분의 가공성이 크게 하락하는 문제점이 있었다.
본 발명은 열간직송압연 및 페라이트역에서의 압연을 이용하여, 앞서 설명한 바와 같은 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 기존의 제품보다 한층 높은 연신율을 갖는 가공용 열연강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 0.010wt% 이하의 탄소함량과 탄질화물 형성원소를 함유한 연주직후의 주편을 준비하는 단계와, 상기 주편을 910℃이상에서 조압연을 실시하여 스트립을 제작하는 단계와, 텐덤형식의 마무리압연기를 이용하여 상기 스트립을 마무리압연하는 단계와; 마무리압연된 스트립을 650℃∼730℃의 온도범위에서 권취하는 단계로 이루어진 고연성 열연강판의 제조방법은 상기 마무리압연기의 입측에서 상기 스트립의 표면온도를 900℃ 이하로 유지하고 상기 마무리압연기의 출측온도를 750℃∼850℃로 유지하여, 상기 마무리압연단계가 페라이트역에서 실시되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 0.010wt% 이하의 탄소와 탄질화물 형성원소가 첨가된 극저탄소강을 이용하여, 연주직후의 주편을 열간압연공정에 투입하는 열간직송압연에서, 910℃ 이상에서 조압연을 실시하고, 곧바로 텐덤형식의 마무리압연기를 이용하여 마무리압연기 입측의 스트립 표면온도는 900℃이하, 또한 출측온도는 750℃∼850℃ 범위가 되도록 페라이트역 압연을 실시한 후, 650℃∼730℃의 온도범위로 권취함으로써, 폭방향 에지부분의 재질열화가 없으면서도, 매우 우수한 연신율 특성을 갖는 고연성 열연강판을 제조할 수 있다.
이하 본 발명에서의 제조조건과 그 이유를 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 강중 Ti, Nb 등의 탄질화물 원소가 첨가된 통상의 극저탄소강은 현행의 제조공정에서 연질제품의 제조에 가장 널리 사용되는 강종이며, 또한 다른 강종과는 달리 페라이트역 압연시에도 압연부하 문제가 전혀 없는 강종이기 때문에 본 발명의 기본 강종으로 이용하였다.
열간직송압연 방식은 연주후 상온까지 냉각된 주편을 다시 재가열로에 장입하는 기존의 CCR(Cold Charge Rolling) 방식과는 달리 고온의 주편이 곧바로 열간압연되기 때문에 극저탄소강중의 탄질화물 형성거동이 전혀 달라진다. 예컨데, 열간직송압연에서는 재가열로에서 형성되는 0.1㎛이상의 매우 조대한 석출물은 거의 형성되지 않고 수십nm 크기의 동적석출물이 주류를 이루기 때문에 극저탄소강의 연신율 확보가 훨씬 용이하며, 또한 에너지 절감 및 생산성 향상도 가능한 이점을 갖는 공정이기 때문에 본 발명의 압연방식으로 이용하였다.
본 발명에서 조압연온도를 910℃이상으로 제한한 이유는 압연중에 스트립의 변태가 일어나지 않도록 하여 균일한 품질특성을 구현하기 위함이다. 즉, 극저탄소강의 Ar3 변태온도는 900℃정도로서, 만일 상기의 변태온도 부근에서 압연이 실시된다면 서로 다른 상인 오스테나이트와 페라이트가 공존하는 상태에서 압연되는 것을 의미하기 때문에 국부적인 품질편차는 피할 수 없다. 본 발명에서는 상기의 문제점을 방지하고, 또한 마무리압연시의 목표온도를 원활히 맞출 수 있도록 그 온도를 910℃ 이상으로 한정하였다.
텐덤형식의 마무리압연기를 이용하여 마무리압연을 실시하는 경우, 압연기 입측의 스트립 표면온도를 900℃ 이하로 제한한 이유는 상기의 조압연의 경우와 마찬가지로 변태영역을 피해 페라이트 단상역에서 압연을 진행함으로써, 국부적 재질편차를 방지하고, 아울러 압연시 스트립의 불균일 연성에 의해 발생할 위험이 있는 판파단을 방지하기 위함이다. 또한 마무리압연시의 스트립 출측온도를 750℃∼850℃ 범위가 되도록 제한한 이유는 압연 완료온도가 750℃ 이하인 경우는 압연하중이 크게 증가할 뿐만 아니라, 또한 연신율을 크게 해치는 변형립이 발생할 위험이 크고, 압연 완료온도가 850℃ 이상인 경우는 혼립등이 발생하여 연신율의 저하를 초래할 위험성이 크기 때문에 상기의 범위로 한정하였다.
마무리압연후의 스트립 권취온도를 650℃∼730℃의 온도범위로 제한한 이유는 권취온도가 650℃ 이하인 경우는 전위밀도가 높은 결정립이 잔존하여 연신율 저하를 초래하며, 또한 730℃ 이상의 온도로 권취하는 경우에는 거꾸로 거대립등의 발생에 의한 가공성저하가 우려될 뿐만 아니라, 표면 스케일 결함의 발생이 우려되기 때문에 상기의 범위로 한정하였다.
한편 열간직송압연공정을 이용하여 페라이트역에서 압연을 실시하여 높은 연신율의 열연강판을 제조할 수 있는 이유는 극저탄소강의 석출물 및 압연시 동적 재결정의 거동과 관계가 깊다. 예컨데, 열간직송압연을 실시하여 연신율 확보에 유리한 석출물 분포를 얻을 수 있으며, 또한 페라이트역 압연에 의해 압연시 전위의 도입속도를 높임으로써, 동적재결정을 유발할 수 있는 바, 동적재결정에 의해 형성된 결정립은 전위밀도가 매우 낮은 특성을 갖기 때문에 높은 연신율의 구현이 가능한 것이다. 아울러 페라이트 단상역에서 압연을 실시하기 때문에 종래의 오스테나이트역에서 압연을 실시하는 경우 폭방향 에지부의 Ar3 변태점 이하로의 온도 하락 때문에 발생하는 에지부의 가공성 저하문제의 해결도 가능한 것이다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예에 대하여 표를 이용하여 설명한다.
0.004wt% C 및 0.038wt% Ti의 화학성분을 갖는 통상의 티타늄(Ti)첨가 극저탄소강 및 0.021wt% C의 중저탄소강을 용해하여, 하기 표 1의 열간압연조건으로 3.2mm두께의 열연판을 제조하였으며 열연판의 재질분석 및 폭방향 에지부 미세조직관찰 결과는 표 2에 나타내었다.
구분 강종 압연공정 조압연온도(℃) 마무리압연온도(℃) 권취온도(℃) 비고
1 극저탄소강 열간직송압연 960 832 682 본발명
2 극저탄소강 열간직송압연 922 789 711
3 극저탄소강 열간직송압연 945 806 669
4 극저탄소강 공지압연 1012 912 700 종래예
5 중저탄소강 공지압연 1003 892 672
6 중저탄소강 공지압연 989 887 683
구분 인장강도(Kg/㎟) 연신율(%) 에지부 조직이상 여부 비고
1 26.8 58.2 없음 본발명
2 27.1 60.3 없음
3 27.9 57.8 없음
4 28.6 52.8 변형립존재 종래예
5 32.4 47.5 혼립존재
6 31.9 46.8 혼립존재
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해 극저탄소강을 열간직송압연 공정에 투입하여 페라이트역 압연을 실시함으로써, 공지의 중저탄소강을 이용하는 방법이나, 또는 극저탄소강을 오스테나이트역에서 압연하는 방법에 비해 양호한 에지부 조직을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 기존제품의 재질수준보다 한단계 높은 고연신율의 가공용 열연강판의 제조가 가능한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 폭방향 에지부분의 재질열화(미세조직 이상)가 없으면서도, 매우 우수한 연신율 특성을 갖는 고연성 열연강판을 제조할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (1)

  1. 0.010wt% 이하의 탄소함량과 탄질화물 형성원소를 함유한 연주직후의 주편을 준비하는 단계와, 상기 주편을 910℃이상에서 조압연을 실시하여 스트립을 제작하는 단계와, 텐덤형식의 마무리압연기를 이용하여 상기 스트립을 마무리압연하는 단계와; 마무리압연된 스트립을 650℃∼730℃의 온도범위에서 권취하는 단계로 이루어진 고연성 열연강판의 제조방법에 있어서,
    상기 마무리압연기의 입측에서 상기 스트립의 표면온도를 900℃ 이하로 유지하고 상기 마무리압연기의 출측온도를 750℃∼850℃로 유지하여, 상기 마무리압연단계가 페라이트역에서 실시되도록 하는 것을 특징으로 하는 열간직송압연에 의한 고연성 열연강판의 제조방법.
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