KR100554142B1

KR100554142B1 - 인바용강의 정련방법

Info

Publication number: KR100554142B1
Application number: KR1020010077284A
Authority: KR
Inventors: 김동식; 이용득
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2006-02-20
Also published as: KR20030046945A

Abstract

본 발명은 36%니켈-철 함유 용강의 연속주조후 주편내 발생되는 핀홀 발생을 억제하기 위한 인바용강의 진공정련 방법에 관한 것으로, 상기 인바강의 기본성분조성을 가진 용강을 통상의 방법으로 진공 정련로에서 탈탄한 다음, 알루미늄(Al)탈산 5분 경과후 10~0.1mb진공 조건하에서 타이타늄(Ti)을 0.05%~0.5% 범위로 첨가하여 아르곤 교반을 실시하고, 대기압에서 조정 버블링을 실시하는 것을 그 주요 요지로 한다.

인바강, 정련방법, 타이타늄, 첨가, 핀홀

Description

인바용강의 정련방법{Refining process of invar steel}

도 1은 종래 인바강의 연속주조시 전형적인 핀홀 발생 상태를 나타낸 사진.

도 2는 본 발명과 비교예의 타이타늄 성분에 따른 핀홀 발생율을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명과 비교예의 타이타늄 성분에 따른 열연코일의 결함발생율을 나타낸 그래프.

본 발명은 36%니켈-철 함유 인바용강의 정련방법으로서, 특히 연속주조후 주편내 발생되는 핀홀 발생을 억제하기 위한 인바용강의 진공정련 방법에 관한 것이다

일반적으로 인바강의 연주주편 제조는 전기로에서 합금철과 스크랩을 용해한 다음, 에오디(AOD: Argon Oxygen Decarburization)정련로에서 아르곤과 산소의 혼합가스를 취입하여 탈탄을 하고, 브이오디(VOD: Vacuum Oxygen Decarburization)정 련로에서 C, O, N등을 제거한후 래들에서 가스 버블링을 통해 개재물의 부상분리와 온도조정을 거처 연속주조 공정에서 연주주편을 제조하는 일련의 공정으로 이루어져 있다. 여기서 질소(N)는 상기 정련과정에서 극히 낮은 수준까지 제거되지 않으면 도 1에 나타낸 것처럼 연속주조시 용강이 턴디쉬를 거쳐 주형으로 주조될 때 용강과 응고된 고체 계면사이에서 핀홀(pin holes)발생이 심각할 수 있으며, 더구나 가공중 연신율이나 용접부의 인성을 저하시켜 제품의 품질에 문제를 일으킬 수 있다.

이러한 문제의 원인을 해결하기 위한 방법으로서 일본특허 공개공보, JP97-296210호에 의하면 용강중 산소를 줄이기 위해 Al을 첨가하고, Si을 첨가하는 방법에 관한 것이 있다. 또한 일본특허 공개공보 JP93-247518호에서 보면 니켈 함유강의 품질향상을 위해 탈탄정련이 끝난후 염기성 슬래그 제어에 의한 용강중 CaO계 개재물의 제거방법, 즉 산소저감 방법에 관한 내용이 있다.

이와 같이 대부분 산소저감에 관한 내용들이 대부분인 것은 인바강 제품 특성상 엄격한 청정도가 요구 되기 때문으로 생각돤다. 그러나 용강중 질소를 낮추기 위해서는 진공정련로(VOD)에서 오랜 탈질처리를 위한 정련시간이 요구된다. 즉, 진공조건에서의 탈탄, 탈질 정련시간이 길어지면 용강온도의 저하, 내화물의 수명감소, 생산성 저하 등의 여러가지 문제점 들을 감수해야 한다. 그리고 온도와 성분을 적중시키기 위해, 또 탈산후 생성된 개재물을 부상제거 시키기 위해 대기압에서 가스 버블링(Ar gas bubbling) 처리가 불가피 하며, 이때 대기중의 질소는 쉽게 혼입되어 용강중 질소 증가의 원인이 된다. 그러므로 대기압하에서 가스 버블링시에 흡 질수준은 수십 ppm 이 증가된다. 따라서 이러한 질소는 주조시 주편의 핀홀 발생의 원인이 된다. 왜냐하면 인바강은 질소 용해도가 40ppm 이하로 너무 적기 때문에 용강중 질소농도가 40 ppm이상이 되면 응고시 주편의 핀홀 발생을 야기시키기 때문이다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들은 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 의해 본 발 명을 안출한 것으로, 적정한 진공정련 조건과 타이타늄을 적정량 첨가하므로서 연속주조시 주편내 응고계면에서 질소가스에 의한 핀홀결함을 방지할 수 있음은 물론 압연후 M 형 결함도 방지할 수 있는 인바용강의 정련방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연속주조시 주편내 응고계면에서 질소에 의한 핀홀발생 방지를 위한 인바용강의 정련방법에 있어서,

상기 인바강의 기본성분조성을 가진 용강을 통상의 방법으로 진공 정련로에서 탈탄한 다음, 알루미늄(Al)탈산 5분 경과후 10~0.1mb진공 조건하에서 타이타늄 (Ti)을 0.05%~0.5% 범위로 첨가하여 아르곤 교반을 실시하고, 대기압에서 조정 버블링을 실시하는 것을 특징으로 인바용강의 정련방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히설명한다.

본 발명의 소재로 하는 인바용강은 그 기본 성분계가 통상의 0.04%C-0.2~0.5%Mn-0.01~0.2%Si-41~80ppmN-35~43%Ni-Bal. Fe의 조성을 가지며, 연속주조시 주편내 응고계면에서 질소에 의한 핀홀발생 방지를 목적으로 통상의 방법으로 진공 정련로(VOD)에서 탈탄한 다음, 알루미늄(Al)탈산시작으로 부터 5분 경과후 즉시 10~0.1mb진공 조건하에서 타이타늄(Ti)을 0.05%~0.5% 범위로 첨가하며, 계속해서 성분균일화를 위해 아르곤 교반을 실시하고, 대기압에서 조정 버블링을 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 진공정련로에서 탈탄 종료후 즉시 알루미늄을 투입시켜 탈산을 하게 되는데, 충분한 탈산을 위해 5분동안 탈산을 한다. 만일 5분보다 빨리 탈산을 종료한후 타이타늄을 투입하게 되면 잔류하고 있는 산소와 반응하여 타이타늄 산화개재물인 TiO₂를 생성하기 때문이다. 또한 6분 이상 길게 하여도 진공하에서 온도저하가 심하고, 처리비용이 과다하게 된다. 따라서 탈산 시작 5분 경과후 즉시 타이타늄을 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 상기 진공조건은 10~0.1mb 범위가 바람직한데, 10mb 보다 저진공인 경우 교반도중 대기로부터 산소와 질소혼입이 일어나서 교반시 Al₂O₃등 산화개재물 생성을 촉진하여 청정도 저하를 초래하기 때문이다. 또한 일반적으로 고 진공일수록 탈탄반응에는 유리하지만, 0.1 mb 보다 고 진공인 경우 용강의 교반력이 너무 강해지며, 이때 슬래그/용강 계면에서 슬래그 입자(droplets) 혼입이 많이 일어나서 역시, 용강의 청정도 저하를 초래 하게 된다.

또한 타이타늄(Ti)첨가도 0.05∼0.5%가 바람직하다.

그 이유는 핀홀은 36%Ni함유 용강중 질소가 평형론적으로 약 30 ppm 이상 존재하는 용강의 연속주조시 응고 계면에서 질소가스(N₂) 생성에 의한 핀홀발생이 일어난다. 따라서 Ti 첨가시 TiN 생성을 유도하여 용강중 N 상태로 존재하는 질소농도를 30ppm 이하로 유지하기 위해서 이다. 즉 36%Ni함유 용강중 진공정련이후 질소 농도가 40~100ppm으로 차이가 있으므로 질소가 31~40ppm 이하인 경우에 Ti가 0.05% 수준으로 함유시 TiN 생성이 가능하여 핀홀발생율이 현저히 감소하는 경향이 확인 되었고, 질소농도가 40~100ppm 인 경우는 0.5% Ti가 존재할 때 TiN으로 완전히 안정화 시켜 줄 수 있어서 질소가스(N2) 생성방지에 의한 핀홀발생이 일어나지 않기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 인바강은 전로에서 용제한 다음 에이오디(AOD)정련로와 브이오디(VOD)정련로에서 탈탄을 실시하고 그 6분후 알루미늄 탈산을 했다. 이때의 질소는 표 1에서 처럼 35∼64ppm이었으며, 10∼0.1mb진공하에서 타이타늄을 0.08∼0.35%를 첨가한 후 계속해서 아르곤 교반을 실시하고, 대기압에서 조정 버블링을 실시하여 연속주조하였는데, 그 성분계가 0.04%C-0.2~0.5%Mn-0.01~0.2%Si-41~80ppmN-35~43%Ni-Bal. Fe의 조성을 가진 주편이었으며, 이때의 핀홀 발생지수를 표 1에 나타낸 것이다.

구 분		질소(ppm)	Ti(중량%)	핀홀 발생율(%)	M형 결함발생율(%)
비 교 예	A	35	0.03이하	11.1	56.0
	B	64	0.03이하	16.0	78.0
	C	49	0.03이하	13.4	66.0
발 명 예	D	45	0.07	7.0	25.0
	E	39	0.27	0.44	0.6
	F	45	0.35	0.16	0.7

표 1에서 알수 있듯이 종래의 조건인 비교예(A, B, C)의 경우 도 1과 같은 핀홀형태가 크게 발생하였으며, 단위면적당 핀홀 발생율은 각각 11.1%, 16%, 13.4% 으로서 대단히 높음을 알 수 있고, 본 발명예(D,E,F)의 경우는 타이타늄 첨가량이 비교적 낮은 D를 제외하고는 거의 핀홀 발생이 일어나지 않았다. 이들를 비교한 것을 도 2와 같이 막대그래프로 나타내었다.

또한 압연후 M 형 결함도 비교예(A, B, C)는 각각 56%, 78%,, 66%로서 정상적인 품질확보가 어려울 만큼 문제가 심각한 반면에 본 발명예(D,E,F)는 D를 제외하고는 결함 발생율이 현저히 감소하였다. 이들를 비교한 것을 도 3과 같이 막대그래프로 나타내었다. 따라서 이와 같이 타이타늄을 적정량 첨가하므로서 질소가스에 의한 핀홀결함을 방지함은 물론 압연후 M 형 결함도 방지할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 적정한 진공정련 조건과 타이타늄을 적정량 첨가하므로서 질소가스에 의한 핀홀결함을 방지함은 물론 압연후 M 형 결함도 방지할 수 있는 효과를 가진다.

Claims

연속주조시 주편내 응고계면에서 질소에 의한 핀홀발생 방지를 위한 인바용강의 정련방법에 있어서,

상기 인바강의 기본성분조성을 가진 용강을 통상의 방법으로 진공 정련로에서 탈탄한 다음, 알루미늄(Al)탈산 5분 경과후 10~0.1mb진공 조건하에서 타이타늄 (Ti)을 0.05%~0.5% 범위로 첨가하여 아르곤 교반을 실시하고, 대기압에서 조정 버블링을 실시하는 것을 특징으로 인바용강의 정련방법.