KR100501007B1 - 형상품질이 우수한 냉연강판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지붕재, 벽체 컬러 시트(Color Sheet)재와 같은 건축물 외장재등에 사용되는 냉간압연강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 형상품질이 우수한 냉연강판을 보다 경제적으로 제공할 수 있는 냉연강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 0.1% 이하의 탄소를 함유하는 저탄소강 슬라브를 열간압연하고, 열간압연강판을 산세한 후,냉간압연기를 이용하여 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 방법에 있어서,
상기 열간압연 시 열간마무리 압연온도가 890-930℃이고;
상기 냉간압연기의 최종 스텐드의 워크롤이 각각 중앙의 미크라운 부 및 양 측면부의 테이퍼부를 포함하여 이루어지고, 상기 미크라운부는 그 길이가 상기 열연강판의 판폭보다 15-20%정도 적고, 상기 양쪽 테이퍼부의 총길이는 롤 길이의 45-60%이고, 그리고 테이퍼부의 테이퍼 량은 0.19-0.5mm이고; 그리고
상기 열연강판의 냉간압연시 중간롤의 시프팅양이 60-200mm인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

형상품질이 우수한 냉연강판의 제조방법{Method for Manufacturing Cold-Rolled Steel Sheet Having Superior Shape Property}
본 발명은 지붕재, 벽체 컬러 시트(Color Sheet)재와 같은 건축물 외장재등에 사용되는 냉간압연강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 향상된 형상 품질을 갖는 냉간압연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상, 냉간압연강판("냉연강판"이라고도 함)은 냉간 압연시 발생하는 가공 경화를 제거하여 가공성을 개선시키기 위하여 소둔열처리된 다음, 형상 품질을 개선시키기 위하여 조질압연(Skin Pass Milling)처리되고 있다.
한편, 가공성을 요하지 않는 제품에 사용되는 냉연강판의 경우에는 냉간 압연한 후의 소둔 및 조질 압연을 거치지 않고 표면 세정 후 도금하여 제품화되고 있는데, 이를 경질재(Full Hard재)라고도 한다.
상기 경질재는 통상적으로 지붕재, 벽체 컬러 시트(Color Sheet)재와 같은 건축물 외장재등에 사용되고 있다.
상기와 같은 경질재는 공정의 축소로 제조 단가가 싸고 또한 경도가 높아 수요가 많은 실정이다.
상기한 바와 같이, 경질재는 소둔 및 조질 압연을 거치지 않기 때문에 냉간 압연 형상이 곧 제품의 형상품질로 직결되므로 매우 중요하다.
통상, 냉간압연은 생산성을 위하여 다단 압연기를 활용하여 고속압연을 실시하고 있다.
압연시에는 요구 두께로 압연을 하여야 하므로 두께 품질을 위하여 통상 모든 제어를 실시하게 되므로 냉간압연기에서의 형상제어는 어려운 문제점이 있다
즉, 형상품질이 우수한 냉연강판의 제조가 곤란하게 되는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 종래방법으로는 냉간압연 강판을 저속으로 다단 레벨링 공정을 별도로 거쳐 경질재를 생산하는 방법을 들수 있다.
그러나, 이 방법의 경우에는 별도의 다단 레벨링공정을 거쳐야 하므로, 설비의 추가 및 공정이 복잡하게 되어 비경제적이라는 문제점이 있다.
본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은
형상품질이 우수한 냉연강판을 보다 경제적으로 제공할 수 있는 냉연강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 0.1% 이하의 탄소를 함유하는 저탄소강 슬라브를 열간압연하고, 열간압연강판을 산세한 후, 강판에 압하를 가하는 한쌍의 워크롤, 이 워크롤을 보강해주는 한쌍의 백업롤 및 워크롤과 백업롤 사이에 위치되어 압하력을 롤 길이방향으로 배분하는 한쌍의 중간롤을 포함하여 구성되는 최종 스텐드를 갖는 냉간압연기를 이용하여 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 방법에 있어서,
상기 열간압연 시 열간마무리 압연온도가 890-930℃이고;
상기 워크롤이 각각 중앙의 미크라운 부 및 양 측면부의 테이퍼부를 포함하여 이루어지고, 상기 미크라운부는 그 길이가 상기 열연강판의 판폭보다 15-20%정도 적고, 상기 양쪽 테이퍼부의 총길이는 롤 길이의 45-60%이고, 그리고 테이퍼부의 테이퍼 량은 0.19-0.5mm이고; 그리고
상기 열연강판의 냉간압연시 중간롤의 시프팅양이 60-200mm인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
도 1에 도시되어 있는 최종 스텐드를 갖는 냉간압연기를 이용하여 통상의 방법으로 제조된 경질재인 냉연강판의 형상품질에 대하여 연구 및 실험을 행하였다.
냉연강판의 형상품질을 관찰하기 위하여 0.1%이하의 탄소(C)를 함유하는 저탄소 강 슬라브를 재가열하여 마무리압연온도 880℃의 조건으로 열간압연한 후, 산세한 다음, 도 1의 냉간압연기를 이용하여 냉간압연강판을 제조하였다.
통상 열간 압연시 열간마무리압연은 오스테나이트영역에서 실시되며 오스테 나이트 영역에서도 보다 고온에서 작업시는 가열로의 원단위 상승 및 열간 압연시 산화 스케일의 생성이 많아 이를 해결하기 위하여 통상 오스테나이트 조직의 하한 경계선인 880℃에서 작업을 실시함으로써 가열로의 원단위를 낮추고 열연 강판의 산화 스케일 생성을 억제하는 방법으로 작업을 실시하고 있다
상기와 같은 열간 압연시에는 열연강판의 폭방향으로 보아 에지(Edge)부위가 중앙(Center)부위보다 열 방사성이 높아 에지부위가 중앙부위보다 상대적으로 온도가 낮은 상태에서 압연이 실시되게 된다.
따라서, 에지부위는 오스테나이트 단상이 아나라 오스테나이트와 페라이트의 혼합조직을 갖게 되고, 결과적으로 에지부위의 조직은 중앙부위의 조직과 상이하게 된다.
그리고, 중앙부위는 균일한 결정립을 갖지만, 에지부위는 일부 결정립이 조대화되어 결정립 크기가 불규칙하고 그 경도가 낮아지게 된다.
상기한 바와 같이 중앙부위와 에지부위의 조직 및 경도에 있어서 차이가 있는 열연강판을 냉간 압연하는 경우에는 열연강판의 에지부위는 중앙부위보다 낮은 경도를 갖기 때문에 동일한 냉간 압연 압하에서도 중앙부위보다 연신량이 많아 지게 되고, 또한 열연강판의 에지부위는 결정립크기가 불규칙하므로, 연신 방향과 연신 량이 일정하지 않게 되기 때문에, 냉간 압연된 냉연강판은 그 에지부위에 에지포켓웨이브(edge pocket wave)가 형성되어 형상 품질이 불량하게 된다.
한편, 통상적인 냉간압연기는 5 스텐드로 구성되는데, 1~4스텐드는 4Hi-Mill로 이루어져 있고, 5 Stand는 6hi-Mill로 이루어져 있다.
통상적인 냉간압연기를 사용하여 특히 0.2mm이하의 두께를 갖고 800mm미만의 폭을 갖는 극박협폭재 냉간압연강판을 제조하는 경우에는 냉간압연시 소재두께의 얇음으로 인하여 최종스텐드의 롤 갭이 작게 설정되어 강판이 없는 부분의 상,하 워크롤의 표면이 서로 닿는 현상이 발생할 수 있고, 또한 판폭이 좁아 워크롤 및 중간롤의 벤더력의 작용력이 미세하여 롤 갭을 유지할 수 없어 냉연강판의 에지부위에 에지 웨이브(edge wave)라는 형상불량이 발생하게 된다.
즉, 압연기의 벤더력의 부적정한 설정이나 압연기의 롤 길이방향 양측에서 가해지는 압하력에 대응하여 벤더력이 미치지 못하는 원인등으로 인하여 에지부위가 중앙부위보다 연신이 많이 일어나게 되어 냉연강판의 에지부위에 에지 웨이브라는 형상불량이 자주 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 연구 및 실험결과등에 근거하여 본 발명을 완성하게 이른 것이다.
본 발명은 0.1% 이하의 탄소를 함유하는 저탄소강 슬라브를 열간압연하고, 열간압연강판을 산세한 후, 강판에 압하를 가하는 한쌍의 워크롤(work roll), 이 워크롤을 보강해주는 한쌍의 백업롤(back-up roll) 및 워크롤과 백업롤 사이에 위치되어 압하력을 롤 길이방향으로 배분하는 한쌍의 중간롤(intermediate roll)을 포함하여 구성되는 최종 스텐드를 갖는 냉간압연기를 이용하여 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 방법에 적용되는 것이다.
본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 저탄소강은 중량%로, C:0.1%이하, 보다 바람직하게는 0.02-0.07%, Mn: 0.25%미만, P: 0.015%미만, S: 0.015%미만, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 들수 있다
본 발명에 따라 형상품질이 우수한 냉연강판을 제조하기 위해서는 저탄소강 슬라브의 열간압연시 마무리압연온도를 890-930℃로 설정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 마무리 압연온도가 너무 높은 경우에는 열연강판상에 두꺼운 스케일이 형성되고, 너무 낮은 경우에는 열간마무리압연시 강판의 폭방향에지부위의 온도가 Ar3 변태점이하로 떨어져 에지부위에 오스테나이트와 페라이트의 혼합조직이 형성되기 때문이다.
상기와 같이 본 발명에 따라 열간마무리압연온도를 설정하는 경우에는 열간마무리 압연이 Ar3변태점보다 높은 오스테나이트 단상에서 마무리됨으로써 열연강판의 폭방향으로 조직이 균일하게 성장하게 된다.
상기와 같이 균일한 조직을 갖는 열연강판을 냉간압연하면 판폭방향으로 냉간압하력에 의한 연신이 균일하게 일어나게 되어 우수한 형상을 갖는 냉연강판을 얻을 수 있다.
종래의 냉간압연기는 도 1에도 나타나 있는 바와 같이, 강판(1)에 압하를 가하는 한쌍의 워크롤(11), 이 워크롤(11)을 보강해주는 한쌍의 백업롤(12) 및 워크롤과 백업롤 사이에 위치되어 압하력을 롤 길이방향으로 배분하는 한쌍의 중간롤(13)을 포함하여 구성되는 최종 스텐드(10)를 갖는다.
본 발명에서는 상기 최종 스텐드의 워크롤을 도 2에서와 같이 개량한 냉간압연기를 사용한다.
본 발명에 적용되는 냉간압연기는 도 3에 나타난 바와 같이 강판(1)에 압하를 가하는 한쌍의 워크롤(21), 이 워크롤(21)을 보강해주는 한쌍의 백업롤(22) 및 워크롤과 백업롤 사이에 위치되어 압하력을 롤 길이방향으로 배분하는 한쌍의 중간롤(23)을 포함하여 구성되는 최종 스텐드(20)를 갖는다.
본 발명에 부합되는 워크롤(21)은 도 2에 나타난 바와 같이, 각각 중앙의 미크라운부(211) 및 양 측면부의 테이퍼부(212)를 포함하여 이루어진다.
상기 미크라운부(211)는 그 길이(C)가 냉간압연하고자 하는 강판(1)의 판폭(A)보다 15-20%정도 적고, 상기 양쪽 테이퍼부(212)의 총길이(2D)는 롤 길이(L)의 45-60%이고, 그리고 테이퍼부(212)의 테이퍼 량(B)은 0.19-0.5mm이다.
상기 미크라운부(211)의 길이가 너무 짧은 경우에는 폭방향 두께의 편차(에지측이 두꺼워짐)가 발생하고 또한 에지 크랙이 발생되는 문제점이 있고, 너무 긴 경우에는 에지측의 웨이브가 발생하면서 형상이 불량하게 되는 문제점이 있기 때문에, 상기 미크라운부(211)의 길이는 강판(1)의 판폭보다 15-20%정도 적게 설정한다.
또한, 상기 양쪽 테이퍼부(212)의 총길이가 너무 짧은 경우에는 에지측에 웨이브가 발생하면서 형상이 불량하게 되는 문제점이 있고, 너무 긴 경우에는 폭방향 두께의 편차(에지측이 두꺼워짐)가 발생하고 또한 에지 크랙이 발생되는 문제점이 있기 때문에, 상기 양쪽 테이퍼부(212)의 총길이는 롤 길이의 45-60%로 설정한다.
그리고, 테이퍼부(212)의 테이퍼 량이 너무 큰 경우에는 폭방향 두께의 편차(에지측이 두꺼워짐)가 발생하고 또한 에지 크랙이 발생되는 문제점이 있고, 너무 작은 경우에는 에지측에 웨이브가 발생하면서 형상이 불량하게 되는 문제점이 있다.
냉간압연기의 최종 스텐드의 워크롤을 상기와 같이 구성하는 경우에는 에지부 롤갭 감소로 인한 에지 웨이브 형상 발생을 방지할 수 있고, 강판의 양측에지부가 압연되는 상,하 워크롤의 롤 갭을 기계적으로 형성시켜줌으로서 냉간압연시 롤길이 방향의 양측에서 가해지는 롤 포스(roll force)에 대응하여 작용하는 중간롤및 워크롤의 벤더력의 부족부분을 보상하여 주게 된다.
또한, 극박 협폭재의 벤딩력이 롤 길이의 중앙부위까지 효율적으로 전달되지 못하여 롤 포스의 압하력에 의하여 강판 에지부의 롤 갭이 상대적으로 작던 것을 강판에지부의 일정부분에 상응되는 워크롤부위에 테이퍼(크라운)를 주므로써 형상에 유효한 롤 갭을 형성시켜 강판에지부 형상이 양호하게 된다.
상기와 같이 구성되는 압연기를 사용하여 냉간압연하는 경우에는 도 3에 나타난 바와 같이, 중간롤(23)을 시프팅(shifting)시켜야 하는데, 그 양(X)은 60-200mm로 설정한다.
상기 중간롤의 시프팅 양(X)은 압연되는 강판의 폭방향 에지에서 중간롤의 단부까지의 거리를 의미한다.
상기 중간롤의 시프팅 양이 너무 많은 경우에는 에지측에 웨이브가 발생하면서 형상이 불량하게 되는 문제점이 있고, 너무 적은 경우에는 중심 웨이브(center wave)가 발생되는 문제점이 있기 때문에, 중간롤의 시프팅 양은 60-200mm로 설정하며, 바람직하게는 120-180mm로 설정하는 것이다.
본 발명은 두께 0.18mm미만, 두께 800mm미만의 초극박 협폭을 갖는 냉연강판의 제조에 바람직하게 적용된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
0.1%이하의 저탄소강 슬라브를 하기 표 1의 열간마무리압연온도조건으로 열간압연하여 790mm의 폭 및 1.8mm의 두께를 갖는 열연강판을 제조한 후, 산세한 다음, 하기 표1과 같은 최종 스텐드의 워크롤을 갖는 냉간압연기를 사용하고 하기 표 1과 같이 중간롤 시프팅 양을 설정하여 냉간압연하여 두께 0.18mm의 냉연강판을 제조하였다.
상기 냉간압연시 사용된 워크롤의 길이는 1410mm이고, 워크롤 벤더력은 10톤/쵸크(chock)로, 그리고 중간롤 벤더력은 150톤/쵸크로 설정하였다.
상기와 같이 제조된 냉연강판에 대하여 형상특성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예No. 열간마무리압연온도 (℃) 워크롤 중간롤시프팅량(mm) 평가 비고
한쪽테이퍼부길이(mm) 테이퍼량(mm)
비교예 1 880 370-390 0.15 50 불량 에지 웨이브 발생
비교예 2 60-200 불량 에지 웨이브 발생
비교예 3 0.3 50 불량 에지 웨이브 발생
비교예 4 60-200 불량 에지 웨이브 발생
비교예 5 0.45 50 불량 에지 웨이브 발생
비교예 6 60-200 불량 에지 웨이브 발생
비교예 7 890-930 350-370 0.15 50 불량 에지 웨이브 발생
비교예 8 60-200 불량 에지 웨이브 발생
비교예 9 230 불량 에지 웨이브 발생
비교예 10 0.3 50 불량 에지 웨이브 발생
발명예 1 60-200 우수 약한 에지 웨이브 발생
비교예 11 230 불량 에지 웨이브 발생
비교예 12 0.45 50 불량 중심 웨이브 발생
발명예 2 60-200 우수 약한 에지 웨이브 발생
비교예 13 230 불량 에지 웨이브 발생
발명예 3 370-390 0.15 50 우수 약한 에지 웨이브 발생
비교예 14 60-200 불량 에지 웨이브 발생
비교예 15 230 불량 에지 웨이브 발생
비교예 16 0.3 50 불량 중심 웨이브 발생
발명예 4 60-200 우수 약한 중심 웨이브 발생
비교예 17 230 불량 에지 웨이브 발생
비교예 18 0.7 50 불량 약간의 두께불량에지 상승
비교예 19 60-200 불량 두께불량에지 상승
비교예 20 230 불량 두께불량에지상승
비교예 21 390-410 0.21 50 불량 중심웨이브발생
발명예 5 60-200 우수 약한 중심 웨이브 발생
비교예 22 230 불량 에지 웨이브 발생
비교예 23 0.3 50 불량 중심웨이브발생
비교예 24 60-200 불량 중심웨이브발생
비교예 25 230 불량 중심웨이브발생
비교예 26 0.7 50 불량 약간의 두께불량에지 상승
비교예 27 60-200 불량 두께불량에지 상승
비교예 28 230 불량 두께불량에지 상승
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 열간압연을 행하고, 열간압연된 열연강판을 본 발명에 부합되는 냉간압연기의 최종스텐드의 워크롤을 사용하고 본 발명에 부합되는 중간롤 시프팅 량으로 중간롤을 시프팅하여 냉간압연하는 경우(발명예 1-5)에는 형상특성이 우수한 냉연강판의 제조가 가능함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 별도의 설비추가 없이 기존의 압연라인에서 우수한 형상품질을 갖는 경질재 냉연강판을 제조하므로써, 우수한 품질을 갖는 건축물 외장재등을 보다 경제적으로 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 통상적인 냉간압연기의 최종 스텐드의 개략도
도 2는 본 발명에 부합되는 냉간압연기의 최종 스텐드의 워크롤의 개략도
도 3은 본 발명에 따라 압연시 중간롤의 시프팅 량을 나타내는 최종스텐드의 모식도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20 . . . 최종 스텐드 11, 21 . . . 워크롤
12, 22 . . . 백업롤 13, 23 . . . 중간롤
211 . . . 미크라운부 212 . . . 테이퍼부

Claims (5)

  1. 0.1% 이하의 탄소를 함유하는 저탄소강 슬라브를 열간압연하고, 열간압연강판을 산세한 후, 강판에 압하를 가하는 한쌍의 워크롤, 이 워크롤을 보강해주는 한쌍의 백업롤 및 워크롤과 백업롤 사이에 위치되어 압하력을 롤 길이방향으로 배분하는 한쌍의 중간롤을 포함하여 구성되는 최종 스텐드를 갖는 냉간압연기를 이용하여 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 열간압연 시 열간마무리 압연온도가 890-930℃이고;
    상기 워크롤이 각각 중앙의 미크라운 부 및 양 측면부의 테이퍼부를 포함하여 이루어지고, 상기 미크라운부는 그 길이가 상기 열연강판의 판폭보다 15-20%정도 적고, 상기 양쪽 테이퍼부의 총길이는 롤 길이의 45-60%이고, 그리고 테이퍼부의 테이퍼 량은 0.19-0.5mm이고; 그리고
    상기 열연강판의 냉간압연시 중간롤의 시프팅 양이 60-200mm인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 열간마무리 압연온도가 910-930℃인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간롤의 시프팅 양이 120-180mm인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법
  4. 제1항에 있어서, 최종 냉간압연강판은 그 두께가 0.18mm미만이고, 그리고 그 폭이 800mm미만인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법
  5. 제2항에 있어서, 최종 냉간압연강판은 그 두께가 0.18mm미만이고, 그리고 그 폭이 800mm미만인 것을 특징으로 하는 형상 품질이 우수한 냉간압연강판의 제조방법
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