KR100600401B1 - 압연재의 균일변형을 유도하는 400계 스테인레스강의 열간압연방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 400계 스테인레스강을 열간압연하는 방법에 있어서, 상기 400계 스테인레스강이 인입되는 조압연 및 사상압연 스텐드 일측에 그라파이트 혼합액 분사장치를 장착하여 압연되기 직전 스테인레스 열연판 양측 100-300mm 부분에 분사함으로써, 그라파이트 입자의 윤활효과에 의해 압연시 열연판의 폭방향 인장응력 불균일을 완화하여 압연재 내부 및 폭방향의 균일변형을 유도하는 400계 스테인레스강의 열간압연방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
균일변형, 열간압연방법
Description
도 1은 종래기술에 관한 열간압연방법의 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 열간압연방법의 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 열간압연방법에서 분사상태를 도시한 도면.
도 4는 소재내부의 집합조직의 잔존상태를 도시하는 도면.
도 5는 양 에지부위에 변형량이 증가되고 있는 것을 도시하는 도면.
도 6은 압연재 표면에 발생하는 인장응력의 폭방향 분포를 도시하는 도면.
도 7은 열연판의 폭방향 부위별 재결정부위 분율을 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
1 : 그라파이트 혼합액 분사장치(Graphite mixed water spray)
2 : 열연판(hot bar)
3 : 작업롤(work roll)
본 발명은 스테인레스강의 열간압연시 압연재의 폭방향 균일변형을 유도하는 열간압연방법에 관한 것으로, 특히 열간압연공정이 조압연 및 사상압연에서 압연재 내부의 폭방향 균일변형을 유도하는 열간압연방법으로서 가공성을 요하는 일반강, 특히 페라이트계 스테인레스강의 열간압연시 사용가능한 압연방법에 관한 것이다.
종래에 열간압연공정에서 스테인레스강을 조압연 및 사상압연 스텐드에서 압연시 압연재 내부의 표층직하에 압연응력이 집중되어 이 부분에 전단변형이 일어남과 동시에 재결정이 발생하여 소재의 가공성에 불리한 랜덤(random)한 집합조직을 갖게되며, 한편 소재 내부는 압연응력이 표층부에서 모두 소진되므로 내부까지 전달되지 못해 미재결정에 의해 주조조직의 파괴가 안되어 주조조직에 기인된 가공성에 불리한 집합조직이 잔존하게 된다. (도 4) 따라서 전단변형의 발생없이 재결정부위를 확대시키면 주조조직의 파괴와 함께 가공성에 유리한 집합조직을 얻을 수 있다. 한편, 이러한 현상을 억제할 목적으로 스테인레스를 생산하는 열간압연공정에서는 조압연 및 사상압연에서 다양한 압연조건(압연온도, 압하율, 압연속도등)을 조절하여 압연재의 균일변형을 유도하려는 시도(소성과 가공, 1998, 오오사카 대학 공학부 佐海哲夫)와 열간 윤활압연방법에 의한 균일변형을 유도하려는 시도(CAMP-ISIJ, Vol. 12. 1999, p444, 소64-187404) 및 최적의 윤활압연을 위한 윤활제 개발등의 시도(일본국 특허 63254195, 01083309, 01177396, 평 4-167396, 평4-130194, 소63-254195, 소64-83309)가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 이러한 종래의 기술들은 기름 및 고체윤활유를 사용함으로써 열연공장의 분위기 오염 및 냉각수오염등의 환경문제를 낳고 있으며, 단순한 열간압연조건의 변화로는 균일변형의 성과를 크게 나타내지 못하는 것으로 알려져 있다.
한편, 스테인레스 압연재의 열간압연시에 롤 갭(roll gap)내에서 폭방향 인장응력 불균일이 발생하여 상기 거론된 압연재 내부 균일변형의 폭방향 차이를 유발하고 있다. (Shinji Tsuge, 1st Europian Staninless Steel Conference Vol. 3. p3,303) 도 5는 430계 페라이트계 스테인레스강의 열간압연시 롤갭(roll gap)내에서 폭방향 양 에지로부터 100 - 300mm 부분이 타부분 대비 인장응력이 높아 변형량이 증가되고 있음을 나타낸다. 이부분의 인장응력의 과다로 인해 압연재 표층직하에 압연응력이 집중되면 타 부위대비 더욱 심한 전단변형이 일어남과 동시에 재결정이 발생하여 소재의 가공성에 매우 불리한 랜덤한 집합조직을 갖게 된다. 압연재 내부의 균일변형을 확보한다 하더라도 폭방향의 불균일이 나타나면 소재의 가공시 불균일한 소성변형이 발생하게 되며, 이는 소재를 사용하는 가공업체의 불량율을 높이는 결과를 가져온다. 따라서 압연재 내부뿐 아니라 폭방향으로 또한 균일변형을 확보하기 위해서는 상기의 폭방향 인장응력의 차이를 균일화시킬 필요가 있다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서 스테인레스강을 생산하는 열간압연공장의 조압연 및 사상압연 스탠드 일측에 그라파이트 혼합액 분사장치를 장착하여 압연되기 직전 스테인레스 열연판 양측 100-300mm 부분에 분사함으로서 그라파이트 입자의 윤활효과에 의해 압연시 열연판의 폭방향 인장응력 불균일을 완화하여 압연재 내부 및 폭방향의 균일변형을 유도하는 열간압연방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 400계 스테인레스강을 열간압연하는 방법에 있어서,
상기 400계 스테인레스강이 인입되는 조압연 및 사상압연 스텐드 일측에 그라파이트 혼합액 분사장치를 장착하여 압연되기 직전 스테인레스 열연판 양측 100-300mm 부분에 분사함으로써, 그라파이트 입자의 윤활효과에 의해 압연시 열연판의 폭방향 인장응력 불균일을 완화하여 압연재 내부 및 폭방향의 균일변형을 유도하는 400계 스테인레스강의 열간압연방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 400계 스테인레스강이 인입되는 조압연 및 사상압연 스텐드 일측에 그라파이트 혼합액 분사장치를 장착하여 압연되기 직전 스테인레스 열연판 양측 100-300mm 부분에 분사함으로써, 그라파이트 입자의 윤활효과에 의해 압연시 열연판의 폭방향 인장응력 불균일을 완화하여 압연재 내부 및 폭방향의 균일변형을 유도하는 400계 스테인레스강의 열간압연방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래기술에 관한 스테인레스 열연강판의 열간압연방법을 나타낸다. 종래의 방법은 열간압연공정에서는 조압연 및 사상압연에서 압연조건(압연온도, 압하율, 압연속도등)을 조절하여 압연재의 균일변형을 유도하려는 노력으로 주로 이루어지고 있다. 먼저 압연온도의 하향은 열간압연시 압연하중을 증가시켜 에너지 원단위를 상승시키며, 압하율의 하향은 압연 패스수를 증가시키고 압연속도의 감소는 열연공장의 생산성을 저하시키고 압연재의 균일변형을 얻는데도 부족함이 있다. 또한 오일을 사용하는 열간 윤활압연방법에 의한 균일변형을 유도하려는 시도는 가공성등의 품질확보 차원에서는 바람직하나 유압연시 사용되는 오일과 고체윤활제에 의해 냉각수 오염문제가 있고, 또한 고온에서의 사용시 산화에 의한 분위기 오염문제가 있어 오염방지시설 및 원료부담의 원가상승요인을 갖고 있다. 한편 오일분사시 압연재의 폭방향으로 동일한 양을 분사하므로 폭방향 인장응력 편차를 완화시킬 수 없어 폭방향 균일변형을 확보할 수 없다.
도 2는 본 발명으로 안출된 열간압연방법의 개략도로서 도 1의 기존방법과 달리, 열간압연공장의 조압연 및 사상압연의 각 스텐드 입측에 그라파이트 혼합액 분사장치를 장착하여 압연시 폭방향 인장응력이 심하게 발생되는 스테인레스 열연판의 양측 100-300mm 지점에 분사함으로서 (도 3) 열연판의 폭방향 인장응력 불균일을 완화하여 압연재 내부의 폭방향 균일변형을 유도하는 열간압연방법을 나타낸다. 그라파이트 혼합액은 압연재와 롤사이의 마찰계수를 감소시켜 스테인레스 열연판의 양측 100-300mm 지점의 과다 인장응력을 완화시켜 주어 압연재 내부의 표층직하에 압연응력이 집중되어 전단변형이 일어나는 현상을 피할 수 있고 또한 압연응력이 압연재 내부까지 전달되어 재결정 부위의 확대가 가능하다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 430계 스테인레스강의 열간압연시 롤 갭(roll gap)내에서의 압연재 표면에 발생하는 인장응력의 폭방향 분포를 나타낸다. 기존의 유압연만을 사용하는 경우의 인장응력은 열연판의 양측 100-300mm 지점에서 40-50kg/mm2 인 것으로 나타나 타부분 대비 20-30kg/mm2 이상 편차가 발생하고 있으나, 본 발명에 의한 방법을 사용시 그 편차가 5-10kg/mm2 내외로 감소되고 있다. 이로부터 열연판의 양측 100-300mm 지점에 분사되는 그라파이트 혼합액이 윤활효과에 의해 이 부분의 마찰계수를 감소시켜 인장응력을 완화하고 있어 폭방향 인장응력 편차를 크게 감소시키고 있음을 알 수 있다.`
도 7은 430계 스테인레스강의 도 6에 나타난 열간압연시험 완료후 열연판의 폭방향 부위별 재결정 부위 분율을 나타낸다. 기존의 유압연만을 사용하는 경우, 열연판의 양측 100-300mm 지점에서의 재결정부위 분율을 과도한 압연인장응력으로 인해 20%이하를 나타내어 그 편차가 20% 정도를 나타내지만 본 발명에 의한 방법을 사용시 열연판의 양측 100-300mm 지점에서의 재결정부위 분율은 25% 정도이며, 그 편차는 5-10% 내외로 감소되고 있음을 알 수 있다. 따라서 열간압연시 재결정부위 분율을 증가시키기 위해서는 압연재의 표면온도를 800℃ 이하로 하강시켜야 한다. 이는 압연재 표면 피크(peak) 부분 인장응력을 완화하면 그 부분의 압연재 내부에 균일변형이 어느정도 확보되어 재결정부위 분율이 증가함을 보여준다. 또한 본 방법을 사용시 재결정부위 분율 레벨의 전체적인 증가가 나타나는데 이는 조압연에서 분사된 그라파이트 입자가 압연재 표면에 잔존하고 있으며, 매 스탠드에서 압연될수록 그 분포부위가 증가되어 중심부까지 분포되는 현상이 나타나 열연판의 양측 100-300mm 지점은 물론이고 타부위까지 내부 균일변형 정도가 향상되는 결과를 가져온 것으로 판단된다.
표 1은 종래방법 및 본 발명에 의한 방법으로 430계 스테인레스강을 열간압연하였을 경우, 열연판의 양측 100-300mm 부분 및 중심부의 롤과압연재 사이의 마찰계수를 계산한 결과이다. 기존 열간압연방법의 경우, 열연판의 양측 100-300mm 부분의 마찰계수가 0.4, 중심부는 0.25로서 편차가 심함을 보여주고 있으나 본 발명에 의한 방법을 사용하였을 경우, 기존 열간압연방법 대비 열연판의 양측 100-300mm 부분의 마찰계수가 0.23으로 매우 낮은 값을 보여주고 있다. 또한 중심부와 의 편차가 거의 없는 바람직한 결과를 보여주고 있어 그라파이트 혼합액이 충분한 윤활효과를 발휘하고 있음을 알 수 있다.
| 방법 | 마찰계수 | |
| 열연판의 양측 100-300mm 부분 | 중심부 | |
| 종래의 압연방법 (유압연사용조건) | 0.40 | 0.25 |
| 본발명의 압연방법 | 0.23 | 0.24 |
표 2는 종래의 방법 및 본 발명에 의한 방법으로 430계 스테인레스강을 열간압연하였을 경우, 열연판 양측 100-300mm 부분의 RA(Reduction of area)값과 표면결함 발생여부를 상호 비교한 표이다. 기존 열간압연방법(유압연조건)의 경우, 열연판 양측 100-300mm 부분의 RA 값이 낮은 0.5-0.7을 나타내고 있으나 본 발명에 의한 방법을 사용하였을 경우는 RA값이 1.0-1.1으로 바람직한 품질특성을 나타내고 있다. 표면결함측면에서는 400계강의 가장 고질적인 결함인 스티킹(sticking) 결함은 모든 기존 열간압연방법에서 발생하고 있으나 본 발명에 의한 방법을 사용시는 발생하지 않고 있다. 스티킹(sticking) 결함이란, 일반적으로 스테인레스 강재, 그 중에서도 페라이트계 스테인레스강재에서 조압연후단과 사상압연전단에서 압연재의 극표층의 일부가 롤의 표면으로 옮겨 부착하여 성장하게 되고 그에 따라서 제품의 표면품질을 저해하는 현상을 말한다.
이러한 스티킹 결함의 미발생은 분사 혼합액에 함유된 그라파이트 입자가 스티킹 발생의 핵생성처인 롤 표면의 스크래치 부분을 압연재의 롤에 대하여 노출된 금속(naked metal)부분과 원천적으로 차단하여 스티킹 발생을 억제하고 있으며, 아울러 윤활효과까지 발휘하고 있기 때문이다. 따라서 본 발명에 의한 방법을 사용시, 수요가 요구에 충족되는 우수한 소재품질 및 표면품질을 확보한 스테인레스강판을 제조할 수 있다.
이러한 스티킹 결함의 미발생은 분사 혼합액에 함유된 그라파이트 입자가 스티킹 발생의 핵생성처인 롤 표면의 스크래치 부분을 압연재의 롤에 대하여 노출된 금속(naked metal)부분과 원천적으로 차단하여 스티킹 발생을 억제하고 있으며, 아울러 윤활효과까지 발휘하고 있기 때문이다. 따라서 본 발명에 의한 방법을 사용시, 수요가 요구에 충족되는 우수한 소재품질 및 표면품질을 확보한 스테인레스강판을 제조할 수 있다.
| 재결정율 | RA(reduction of area) | 표면결함 발생여부 | |
| 종래의 압연방법 (유압연 사용조건) | 15% | 0.5-0.7 | 스티킹 발생(sticking) |
| 본발명에 의한 방법 | 25% | 1.0-1.1 | 스티킹 미발생(sticking) |
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 수요자 요구에 충족되는 우수한 소재품질 및 표면품질을 확보한 스테인레스강판을 제조할 수 있다.
Claims (1)
- 400계 스테인레스강을 열간압연하는 방법에 있어서,상기 400계 스테인레스강이 인입되는 조압연 및 사상압연 스텐드 일측에 그라파이트 혼합액 분사장치를 장착하여 압연되기 직전 스테인레스 열연판 양측 100-300mm 부분에 분사함으로써, 그라파이트 입자의 윤활효과에 의해 압연시 열연판의 폭방향 인장응력 불균일을 완화하여 압연재 내부 및 폭방향의 균일변형을 유도하는 400계 스테인레스강의 열간압연방법.
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| KR (1) | KR100600401B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100887863B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2009-03-06 | 주식회사 포스코 | 압연소재의 워핑 제어시스템 장치 및 그의 제어방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5686996A (en) * | 1979-12-18 | 1981-07-15 | Nippon Kokuen Kogyo Kk | Hot rolling process using graphite lubricant |
| JPS5820314A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼板のスクラツチ疵防止方法 |
| US5099667A (en) * | 1989-06-16 | 1992-03-31 | Lonza Ltd. | System for suspending and applying solid lubricants to tools or work pieces |
| JPH0615340A (ja) * | 1992-07-01 | 1994-01-25 | Nisshin Steel Co Ltd | 圧延用潤滑剤の吹付方法 |
| JPH0679331A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間圧延における潤滑方法 |
| JPH10263668A (ja) * | 1997-03-26 | 1998-10-06 | Kawasaki Steel Corp | 熱延鋼板の仕上圧延用潤滑剤及び仕上圧延方法 |
-
1999
- 1999-12-30 KR KR1019990067102A patent/KR100600401B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010059584A (ko) | 2001-07-06 |
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