KR100711453B1 - Welding method of high carbon steel for endless hot rolling - Google Patents

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KR100711453B1
KR100711453B1 KR1020050130102A KR20050130102A KR100711453B1 KR 100711453 B1 KR100711453 B1 KR 100711453B1 KR 1020050130102 A KR1020050130102 A KR 1020050130102A KR 20050130102 A KR20050130102 A KR 20050130102A KR 100711453 B1 KR100711453 B1 KR 100711453B1
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carbon steel
high carbon
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heat treatment
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박준식
정보영
이종봉
김정길
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Abstract

본 발명은 고탄소강을 연속으로 압연하는데 있어서 레이저 용접으로 압연재들을 접합하여 용접부의 경화조직을 저감시켜 용접부의 용접품질을 안정적으로 제공할 수 있는 연속압연을 위한 고탄소강의 접합방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of joining high carbon steel for continuous rolling that can stably provide weld quality by welding welding materials by reducing the hardened structure of the weld by joining the rolled materials by laser welding in continuous rolling of the high carbon steel.

본 발명은 중량%로 C: 0.5%이상, Si:0.1~0.5%, Mn:0.3~0.6%, P:0.05%이하, S:0.05%이하, Cu: 0.5%이하, Ni:3%이하, Cr:0.05~0.5%, Al:0.05%이하를 함유하고 기타 불가피한 불순물과 나머지 Fe로 이루어진 고탄소강 압연재를 상호 맞대는 단계; 상기 압연재의 맞댄 부분에 대하여 용접단계에서 Fe 또는 Ni 주성분에 C ≤ 0.1 %, Cr ≤ 1.22 % 함유되어 있고 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용접재료를 사용하여 레이저 용접기로 용접하는 단계; 및 상기 압연재를 연속압연하는 단계; 를 포함하는 연속압연을 위한 고탄소강의 용접방법을 제공한다. In the present invention, by weight% C: 0.5% or more, Si: 0.1-0.5%, Mn: 0.3-0.6%, P: 0.05% or less, S: 0.05% or less, Cu: 0.5% or less, Ni: 3% or less, A step of mutually opposing the high carbon steel rolled material containing Cr: 0.05 to 0.5% and Al: 0.05% or less and other unavoidable impurities and the remaining Fe; Welding with the laser welder using a welding material containing C ≦ 0.1% and Cr ≦ 1.22% in Fe or Ni main components and other inevitable impurities in the welding step of the butt portion of the rolled material; And continuously rolling the rolled material; It provides a welding method of high carbon steel for continuous rolling comprising a.

고탄소강, 연속압연, 용접재료, 레이저용접, 용접부, 열처리 High Carbon Steel, Continuous Rolling, Welding Material, Laser Welding, Weldment, Heat Treatment

Description

연속압연을 위한 고탄소강의 용접방법{WELDING METHOD OF HIGH CARBON STEEL FOR ENDLESS HOT ROLLING}Welding method of high carbon steel for continuous rolling {WELDING METHOD OF HIGH CARBON STEEL FOR ENDLESS HOT ROLLING}

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소강 레이저 용접장치를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a high carbon steel laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소강 레이저 용접부의 열싸이클을 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the heat cycle of the high carbon steel laser welding portion according to an embodiment of the present invention.

도3는 본 발명의 일 실시예에서 SK85강의 압연재에 대한 것으로 PCM 연속압연 이후의 레이저 용접부를 나타내는 사진이다.Figure 3 is a photograph showing the laser welding portion after the PCM continuous rolling for the rolled material of the SK85 steel in one embodiment of the present invention.

본 발명은 압연 공정에서 압연재를 상호 접합하여 연속적으로 압연하는 압연재의 용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고탄소강을 연속으로 압연하는데 있어서 레이저 용접으로 압연재들을 접합하여 용접부의 경화조직을 저감시켜 용접부의 용접품질을 안정적으로 제공할 수 있는 연속압연을 위한 고탄소강의 접합방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for welding a rolled material that is continuously rolled by mutually bonding the rolled material in the rolling process, and more particularly, the rolled material is joined by laser welding in the continuous rolling of high carbon steel to form a hardened structure of the welded portion. The present invention relates to a method and apparatus for joining high carbon steel for continuous rolling, which can reduce and stably provide welding quality of a welded portion.

금속판재를 생산하는 기술분야에서 압연을 연속화 함으로서 생산성과 품질의 향상 그리고 제품 제조가능 사이즈의 확대에 대한 요구가 강하게 일어나고 있다. In the technical field of producing sheet metal, continuous demands for the improvement of productivity and quality, and the enlargement of the size that can be manufactured are made strong.

이러한 연속압 연은 전기강판이나 페라이트계 스테인리스강판과 같은 고급강종에까지 그 적용이 확장되고 있다. Such continuous rolling is extended to high grade steel such as electrical steel sheet and ferritic stainless steel sheet.

열연코일로부터 얻어지는 냉연코일은 산세와 연속압연 (Tandem cold rolling mill)을 각각 시행하는 방법과 산세와 연속압연이 연결되어 동시 진행하는 PCM(Pickling & Tandem cold rolling mill)공정으로 제조될 수 있다. PCM공정은 산세와 TCM을 각각 시행하는 공정에 비하여 생산성이 크게 향상시킬 수 있기 때문에 최근 들어 많이 적용되고 있다.The cold rolled coil obtained from the hot rolled coil may be manufactured by a pickling and tandem cold rolling mill (PC) process and a pickling and tandem cold rolling mill (PCM) process in which pickling and continuous rolling are simultaneously performed. The PCM process has been widely applied in recent years because the productivity can be greatly improved compared to the process of pickling and TCM respectively.

이와 같은 연속압연분야에서 중요한 점은 선행하는 압연판재의 후단과 후행하는 압연판재를 상호 접합하는 압연판재의 접합기술에 있다. An important point in this continuous rolling field is the joining technology of the rolled sheet material which joins the rear end of the preceding rolled sheet material and the subsequent rolled sheet material to each other.

연속압연을 위해 압연판재를 접합하는 기술로는 고상접합방법과 용접에 의한접합방법이 있다.As a technique for joining a rolled sheet material for continuous rolling, there are a solid state joining method and a joining method by welding.

용접에 의한 접합방법은 연속압연라인의 입구측에서 선행하는 압연판재의 후단과 후행하는 압연판재를 상호 용접하여 용접부를 형성한 다음 계속해서 후속 압연라인을 통과하게 된다. In the joining method by welding, the rear end of the preceding rolled sheet material and the subsequent rolled sheet material are welded to each other to form a welded portion, and then pass through the subsequent rolling line at the inlet side of the continuous rolling line.

이 경우 만약, 용접부의 품질이 좋지 않은 경우에는 후속 압연라인을 통과하는 중에 용접부가 판파단하고 생산이 전면 중단되는 심각한 문제를 발생시킨다.In this case, if the quality of the weld is poor, it causes a serious problem that the weld breaks and the production stops entirely during the subsequent rolling line.

따라서 연속압연을 위해서는 열연, 냉연코일의 용접부 품질특성을 확보하는 것이 중요한 기술이라고 볼 수 있다. Therefore, for continuous rolling, it is important to secure the quality characteristics of welded parts of hot rolled and cold rolled coils.

특히, PCM라인에서는 기존의 산세라인과 TCM라인에 비하여 생산라인이 길고 코 일을 담아두는 루퍼의 수가 많기 때문에 기존라인에 비하여 엄격한 용접품질을 요구하고 있다. In particular, the PCM line requires more stringent welding quality than the existing line because the production line is longer than the pickling line and the TCM line and the number of loopers that hold the coil is higher.

연속압연라인에 적용되는 용접방법으로는 단락과 플래싱(Flashing)이 반복적으로 발생하는 플래시 버트 용접(Flash butt welding)과 고밀도의 열원을 이용하는 레이저용접이 있다.Welding methods applied to continuous rolling lines include flash butt welding, in which short circuit and flashing occur repeatedly, and laser welding using a high density heat source.

플래시 버트 용접은 입열량이 크기 때문에 피용접재 선택에 한계가 있다. 그 일례로서 전기강판, 페라이트계 스테인리스강, 고탄소강 등에 대해서는 접합강도가 확보되지 않고 냉간압연중에 판파단이 발생하는 경우가 있다. 특히, 고탄소강은 탄소(C) 함유량이 높기 때문에 플래시 버트 용접이 매우 어려운 재료로 평가되고 있다. 또한, 용접일정 및 용접조건을 일정하게 설정하여 반복작업을 실시한 경우에도, 개개의 용접부 품질특성에 편차를 나타내는 등 재현성에도 문제가 있는 것으로 지적되고 있다. Since the flash butt welding has a large heat input amount, there is a limit in the selection of the welded material. As an example, in the case of electrical steel sheet, ferritic stainless steel, high carbon steel, etc., bond strength may not be secured and plate breakage may occur during cold rolling. In particular, high carbon steels have high carbon (C) content and are evaluated as a material that is very difficult to flash butt welding. In addition, even when the welding schedule and the welding conditions are set to be constant, it has been pointed out that there is a problem in the reproducibility, such as a variation in the quality characteristics of individual welds.

레이저용접은 에너지밀도가 높고, 입열량이 적어 기존의 플래시 버트 용접에 비하여 우수한 품질특성을 얻을 수 있는 것으로 알려지고 있다. Laser welding has a high energy density and low heat input, and is known to obtain superior quality characteristics compared to conventional flash butt welding.

그러나, 레이저 용접으로 고탄소강을 용접하여 연속압연을 할 경우 용접금속부의 기공과 핀홀이 발생하고 용접금속과 용접열영향부에 균열이 발생하는 문제점이 있다.However, continuous welding of high carbon steel by laser welding causes pores and pinholes in the weld metal and cracks in the weld metal and the heat affected zone.

기공과 핀홀은 소재내의 탄소함량과 밀접한 관계를 갖고 있다. 용접시 용융금속내의 탄소가 대기중의 산소와 반응하고 CO가스를 만들면서 미처 외부로 방출되지 못한 가스가 응고시에 잔류되어 기공이 발생되는 것으로 알려져 있다. Pores and pinholes are closely related to the carbon content in the material. As the carbon in the molten metal reacts with oxygen in the atmosphere during welding and forms a CO gas, gas that has not been released to the outside remains at the time of solidification, causing porosity.

따라서 용융금속부의 탄소함량을 저감시키는 것이 중요하며 적절한 용접재료를 사용함으로써 기공 발생을 저감시킬 수 있다.Therefore, it is important to reduce the carbon content of the molten metal portion, and by using an appropriate welding material, it is possible to reduce the generation of pores.

용접부의 균열은 경화조직과 관련성이 있으며 고탄소강에서는 용접시 급가열과 급냉각과정에서 생성되는 마르텐사이트 조직이 주요한 원인으로 밝혀지고 있다. Weld cracks are related to hardened structure, and martensitic structure produced during rapid heating and quenching process is found to be the main cause in high carbon steel.

용접부의 경화조직은 용접금속부와 용접열향부 동시에 발생하기 때문에 그 개선방안 또한 복잡하고 다양하다. Since the hardened structure of the weld occurs at the same time as the weld metal and the weld heat direction, the improvement methods are also complicated and diverse.

이상과 같이 고탄소강을 연속압연하기 위한 선행 기술로는 다음과 같은 기술이 있다. As described above, the prior art for continuous rolling high carbon steel has the following technology.

먼저 일본국 특허공개공보 평5-50276호는 용접부를 열처리하는 것에 관한 것으로 고정식 열원을 사용하여 압연재의 탄소함유량에 따라서 특정 열처리 온도에서 일정시간 유지하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 방법은 열처리 유지시간에 따라서 전체 용접시공시간이 증가하는 문제점이 있다. First, Japanese Patent Laid-Open Publication No. H5-50276 relates to heat treatment of a welded portion, and discloses a method of maintaining a predetermined time at a specific heat treatment temperature according to the carbon content of the rolled material using a fixed heat source. However, this method has a problem in that the overall welding construction time increases with the heat treatment holding time.

또 다른 선행기술로는 일본국 특허공개공보 평5-132719호가 있으며 이 기술은 용접부를 레이저용접으로 용접한 다음 1분 이내에 400℃이상, Ac1점 이하의 온도범위에서 열처리하는 방법에 관한 것이다. 그러나 이 기술은 400℃이상, Ac1점 이하에서 경화조직을 완전히 제거시키기 위해서는 매우 오래 동안 유지하여야 하고, 또한 레이저용접과 같이 급냉각되는 경우에는 용접후 수초이내에 용접부를 급가열하여 열처리해야 되기 때문에 열처리시공방법이 매우 복잡해 지는 문제점이 있다.Another prior art is Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 5-132719, which relates to a method of heat-treating at a temperature range of 400 ° C. or higher and Ac 1 point or less within 1 minute after welding a weld by laser welding. However, this technique must be maintained for a very long time to completely remove the hardened structure at 400 ° C and below Ac1 point, and in the case of rapid cooling such as laser welding, the weld must be rapidly heated and heat treated within a few seconds after welding. There is a problem that the construction method is very complicated.

또 다른 선행기술로는 일본국 특허공개공보 평8-57502호가 있으며 이 기술은 고탄소강판의 이음부 사이에 용접성이 우수한 저탄소강을 삽입하여 용접하는 방법에 관한 것이다. 이 기술은 다른 용접법에 비하여 용접공정수가 2배 이상 증가하며, 리더 스트립(Leader strip)을 매번 준비해야 되는 문제점이 있어 대량생산에는 적합하지 않다.Another prior art is Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-57502, which relates to a method of inserting and welding low carbon steel having excellent weldability between the joint portions of a high carbon steel sheet. This technique is more than twice the number of welding processes compared to other welding methods, and the problem of having to prepare a leader strip every time is not suitable for mass production.

또 다른 선행기술로는 일본국 특허공개공보 평8-215872호가 있으며, 이 기술은 레이저용접부가 페라이트와 퍼얼라이트의 혼합 영역을 통과하면서 냉각되도록 열처리하는 방법에 관한 것이다. 이 기술은 레이저용접에 관한 것으로 아크용접에 비하여 급가열되고 급냉각되기 때문에 페라이트와 퍼얼라이트가 혼재하는 영역으로 변태시키기 어렵다는 문제가 있다. 특히 고탄소강에 대하여 용접을 할 경우 경화현상이 현저하게 발생한다는 문제점이 있다. Another prior art is Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-215872, which relates to a method of heat treatment such that a laser weld is cooled while passing through a mixed region of ferrite and pearlite. This technique relates to laser welding, which is difficult to transform into a region in which ferrite and perlite are mixed because it is rapidly heated and quenched compared to arc welding. In particular, there is a problem that hardening phenomenon occurs remarkably when welding for high carbon steel.

또 다른 선행기술로는 일본국 특허공개공보 제2000-317642호가 있으며, 이 기술은 접합부에 대하여 레이저용접을 완료한 다음 압연재를 열처리하는 방법에 관한 것이다. 그러나 이 기술 역시 레이저용접을 적용하기 때문에 용접부가 급냉각되어 열처리를 행하기 직전에 마르텐사이트 조직으로 변태가 완료되어 미세균열이 발생한다는 문제점이 있다. 따라서 이 기술은 PCM과 같이 고품질을 요구하는 생산라인에서는 적용하기 어렵다.Another prior art is Japanese Patent Laid-Open No. 2000-317642, which relates to a method of heat treatment of a rolled material after completion of laser welding on a joint. However, since this technique also applies laser welding, there is a problem in that the weld is quenched and the transformation is completed to the martensite structure immediately before the heat treatment is performed to generate microcracks. Therefore, this technology is difficult to apply in production lines requiring high quality such as PCM.

또 다른 선행기술로는 일본국 특허공개공보 제2001-353587호가 있으며, 이 기술은 고탄소강과 저탄소강의 이종 이음부에서 필러 와이어(Filler wire)를 사용하고 열처리를 행하지 않으며 저탄소강측에 레이저빔을 조사하여 용접부의 균열을 방지하는 방법에 관한 것이다. 그러나 이 기술은 용융되지 않는 고탄소강측의 용접 열영향부에서 발생하는 경화조직을 제거할 수 없다는 문제점이 있다.Another prior art is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-353587, which uses a filler wire at different joints of high carbon steel and low carbon steel, does not perform heat treatment, and irradiates a laser beam on the low carbon steel side. The present invention relates to a method of preventing cracks in welds. However, this technique has a problem that it is not possible to remove the hardened structure generated in the weld heat affected zone on the high-carbon steel side that does not melt.

또 다른 선행기술로는 일본국 특허공개공보 제2000-317642호가 있으며, 이 기술은 플래시 버트 용접에 관한 것으로 용접부에 열처리를 실시하는 방법에 관한 것이다. 용접 방법은 다르지만 용접부에 열처리를 실시하는 상기 기술과 유사한 기술로는 일본국 특허공개공보 평5-132719호와 제2000-317642호 그리고 제2004-76159호가 있으나 이들 기술들은 모두 탄소가 0.5%이상이 포함되어 있는 고탄소강판의 용접부에 대한 품질을 안정적으로 확보하기 어렵다는 문제점이 있다. Another prior art is Japanese Patent Laid-Open No. 2000-317642, which relates to flash butt welding and relates to a method of performing heat treatment on a weld. Although the welding method is different, similar techniques to the above-mentioned heat treatment to the welded part include Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. Hei 5-132719, No. 2000-317642 and No. 2004-76159, all of which have a carbon content of 0.5% or more. There is a problem that it is difficult to stably secure the quality of the weld portion of the high carbon steel included.

이상과 같이 연속압연을 위한 강판의 접합기술들은 많이 있지만, 대부분 탄소의 함유량이 비교적 낮은 고탄소강이나 용접품질이 크게 요구되지 않는 생산라인에 서 적용할 수 있는 방법들이다.As mentioned above, there are many joining technologies of steel sheet for continuous rolling, but most of them are high carbon steels with relatively low carbon content or are applicable to production lines that do not require much welding quality.

따라서 탄소 함유량이 0.5 % 이상이 되는 고탄소강에 적용이 가능하고 이러한 고탄소강판을 연속압연하는데 적합할 정도의 용접이음부에 대한 품질특성을 확보하기 위한 기술이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a technique for securing quality characteristics of a welded joint that can be applied to high carbon steel having a carbon content of 0.5% or more and suitable for continuous rolling of such high carbon steel sheet.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고탄소강 레이저용접부의 경화조직을 저감시켜 용접부의 품질을 안정적으로 확보하여 연속압연에 대한 생산성을 큰 폭으로 개선할 수 있는 레이저 용접법에 의한 고탄소강의 용접방법을 제공하는데 있다. Therefore, the present invention is to solve such a conventional problem, the object of the present invention is to reduce the hardened structure of the high-carbon steel laser welding portion to ensure the quality of the weld stably can significantly improve the productivity for continuous rolling The present invention provides a welding method of high carbon steel by laser welding.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중량%로 C: 0.5%이상, Si:0.1~0.5%, Mn:0.3~0.6%, P:0.05%이하, S:0.05%이하, Cu: 0.5%이하, Ni:3%이하, Cr:0.05~0.5%, Al:0.05%이하를 함유하고 기타 불가피한 불순물과 나머지 Fe로 이루어진 고탄소강 압연재를 상호 맞대는 단계; 상기 압연재의 맞댄 부분에 대하여 용접단계에서 Fe 또는 Ni 주성분에 C ≤ 0.1 %, Cr ≤ 1.22 % 함유되어 있고 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용접재료를 사용하여 레이저 용접기로 용접하는 단계; 및 상기 압연재를 연속압연하는 단계; 를 포함하는 연속압연을 위한 고탄소강의 용접방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, by weight% C: 0.5% or more, Si: 0.1-0.5%, Mn: 0.3-0.6%, P: 0.05% or less, S: 0.05% or less, Cu: 0.5% Or less, Ni: 3% or less, Cr: 0.05 to 0.5%, Al: 0.05% or less, and the step of mutually facing the high carbon steel rolled material made of other unavoidable impurities and the remaining Fe; Welding with the laser welder using a welding material containing C ≦ 0.1% and Cr ≦ 1.22% in Fe or Ni main components and other inevitable impurities in the welding step of the butt portion of the rolled material; And continuously rolling the rolled material; It provides a welding method of high carbon steel for continuous rolling comprising a.

본 발명에서 상기 용접재료는 선재 또는 분말 또는 박막 중 어느 한 형태를사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the welding material is preferably used in the form of wire, powder or thin film.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소강판의 용접방법은 상기 용접단계 이전에 상기 압연재의 맞댄부분을 600℃ 내지 899℃의 범위에서 예열처리하는 것이 바람직하다.In addition, in the welding method of a high carbon steel sheet according to an embodiment of the present invention, it is preferable to preheat the opposed portion of the rolled material in the range of 600 ° C. to 899 ° C. before the welding step.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소강판의 용접방법은 상기 용접단계 이후에 상기 용접부를 700 내지 1135℃의 범위로 가열하여 후열처리하는 것이 바람직하다. In addition, in the welding method of a high carbon steel sheet according to an embodiment of the present invention, it is preferable to heat the welded part in a range of 700 to 1135 ° C. after the welding step, and to perform post-heat treatment.

본 발명에서는 예열처리와 후열처리는 동시에 진행하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the preheating treatment and the postheating treatment proceed simultaneously.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소강의 용접방법은 PCM (Pickling & Tandem Cold Rolling Mill) 또는 APL(Annealing & Pickling Line) 또는 POL (Pickling &Oiling Line) 중 어느 하나의 연속 압연라인에서 이루어지는 것이 바람직하다. And the welding method of high carbon steel according to an embodiment of the present invention is preferably made in any one of a continuous rolling line of PCM (Pickling & Tandem Cold Rolling Mill), APL (Annealing & Pickling Line) or POL (Pickling & Oiling Line) Do.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에서 고탄소강은 중량%(이하 본 발명에서 %는 특별한 언급이 없는 한 중량 %를 의미한다.)로 C: 0.5%이상, Si:0.1~0.5%, Mn:0.3~0.6%, P:0.05%이하, S:0.05%이하, Cu: 0.5%이하, Ni:3%이하, Cr:0.05~0.5%, Al:0.05%이하를 함유하고 기타 불가피한 불순물과 나머지 Fe로 이루어진 고탄소강을 기본적으로 의미하며, 탄소함유량의 측면에서 C가 0.5% 이상이 포함되어 있는 고탄소강이라면 특수한 기능을 부여하기 위하여 Mo, V, Ti, W, B, Nb, Sb 등의 원소가 첨가되어 있는지 여부를 불문하고 모두 본 발명에서 의미하는 고탄소강에 포함되는 것으로 해석하여야 한다.In the present invention, the high carbon steel is% by weight (hereinafter,% in the present invention means% by weight unless otherwise specified). C: 0.5% or more, Si: 0.1-0.5%, Mn: 0.3-0.6%, P: It is basically a high-carbon steel containing 0.05% or less, S: 0.05% or less, Cu: 0.5% or less, Ni: 3% or less, Cr: 0.05 to 0.5%, Al: 0.05% or less, and other unavoidable impurities and the remaining Fe. In terms of carbon content, high carbon steels containing 0.5% or more of C, regardless of whether elements such as Mo, V, Ti, W, B, Nb, and Sb are added in order to impart special functions. All should be interpreted as being included in the high carbon steel means in the present invention.

또한 본 발명에서 "용접부"라 하면, 연속압연을 위하여 선행하는 압연판재의 후단과 후행하는 압연판재를 상호 레이저 용접기로 용접하여 형성되는 접합부로서, 레이저에 의하여 용융된 다음 응고하는 용융금속부와 용융되지는 않지만 레이저의 열원에 의하여 열영향을 받는 용접열영향부 (HAZ: Heat Affected Zone)를 포함하는 것을 의미한다. In addition, in the present invention, the "welding part" refers to a joint part formed by welding a subsequent end of the preceding rolled sheet material and the subsequent rolled sheet material with a laser welding machine for continuous rolling, and the molten metal part melted and then solidified by a laser. It is not meant to include a heat affected zone (HAZ) that is heat affected by the heat source of the laser.

먼저, 본 발명에 의한 목적을 달성하기 위하여 고탄소강 레이저용접부의 조직검사 및 에릭슨(Erichsen)시험을 통하여 확인된 용접부에서 경화현상이 발생하는 원인에 대하여 검토해 본다.First, in order to achieve the object of the present invention, the cause of the hardening phenomenon in the welded portion identified through the histological examination and the Ericsson test of the high carbon steel laser welded portion is examined.

본 발명의 발명자들에 의하여 확인된 결과에 따르면, 용접부의 경화현상은 용접금속 및 용접열영향부에서 각각 발생하였으며, 마르텐사이트와 탄화물 등이 주요한 원인으로 작용하는 것을 확인하였다. According to the results confirmed by the inventors of the present invention, the hardening phenomenon of the weld portion occurred in the weld metal and the weld heat affected zone, respectively, and it was confirmed that martensite and carbide act as a major cause.

이러한 취화조직은 용접부의 화학조성과 열처리에 의해서 일정 수준으로 제어될 수 있다. 이를 위하여 탄소 함유량이 압연재 보다 낮은 용접재료를 사용하여 용접금속부의 탄소함유량을 저감시키고, 용접부 전체를 열처리하여 경도를 감소시킬 수 있다. Such embrittlement structure can be controlled to a certain level by chemical composition and heat treatment of the weld. To this end, by using a welding material having a carbon content lower than that of the rolled material, the carbon content of the weld metal part may be reduced, and the hardness of the whole weld part may be reduced by heat treatment.

그리고 고탄소강 용접부의 품질특성은 상기와 같이 용접부의 경도에 의해서도 영향을 받지만 용접부 전체의 경도분포에도 영향을 받는다.In addition, the quality characteristics of the high carbon steel welded portion are affected by the hardness of the welded portion as described above, but also by the hardness distribution of the entire welded portion.

따라서 본 발명에서는 용접부를 열처리하는 기술을 제공하여 용접부의 경도를 감소시키면서도 용접부 전체의 경도분포를 완화시켜 탄소 함유량이 0.85% 이상이 되는 고탄소강까지도 레이저용접부의 품질을 안정적으로 확보할 수 있게 한다. Therefore, the present invention provides a technique for heat-treating the welded portion, while reducing the hardness of the welded portion, thereby relieving the hardness distribution of the entire welded portion, thereby making it possible to stably ensure the quality of the laser welded portion even in high carbon steel having a carbon content of 0.85% or more.

또한 PCM과 같은 연속라인에서는 용접과 열처리를 분리하여 실시하게 되면 용접시공시간이 길어지기 때문에 전체 생산속도가 저하될 수 있다. 그리고 압연재의 탄소 함유량이 증가함에 따라서 열처리 시간도 증가하게 된다. In addition, in a continuous line such as PCM, if the welding and heat treatment are performed separately, the welding construction time increases, and thus the overall production speed may be reduced. And as the carbon content of the rolled material increases, the heat treatment time also increases.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도1에서와 같이 열처리 장치를 용접기와 함께 일체형으로 구성하여 압연재의 용접부가 용접과 동시에 열처리 될 수 있도록 용접장치를 구성한다.Therefore, in the present invention, in order to solve this problem, as shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus is integrally formed with the welder, so that the welding apparatus of the rolled material is configured to be heat treated simultaneously with the welding.

도1를 참고하여 본 발명에 따른 용접장치를 설명하면, 본 발명에 따른 용접장치는 크게 용접기(10)와 열처리기(20)로 이루어져 있으며 이들 장치는 모두 일체로 형성된다. 도1에서는 본 발명에 따른 용접장치를 개략적으로 도시한 것이므로 이들 장치가 일체로 형성되는 구성은 나타나 있지 않지만 이와 같이 이들 장치를 일체로 구성하는 기술은 통상의 설비기술에 의하여 실시할 수 있는 것이므로 이들 장치를 일체로 구성하기 위한 기술적 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Referring to Figure 1, the welding apparatus according to the present invention, the welding apparatus according to the present invention is largely composed of a welder 10 and the heat treatment machine 20, these devices are all formed integrally. In Fig. 1, the welding apparatus according to the present invention is schematically illustrated, and thus the configuration in which these apparatuses are integrally shown is not shown. Thus, the technique for constructing these apparatuses integrally can be implemented by conventional installation techniques. Detailed description of the technical configuration for integrally configuring the device will be omitted.

본 발명에 따른 용접기(10)는 레이저(14)를 발진시키는 레이저발생기(12)와 용접재료를 공급하는 필러공급기(16)로 이루어진다. 또한 열처리기(20)는 이동하는 압연재를 가열시키기 위한 열원으로 신속하게 가열할 수 있는 수단이라면 모두 적용이 가능하며 고주파 유도코일을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 열처리기(20)는 용접부 이전에 설치되어 용접되기 이전에 압연재(40)를 가열하는 예열기(22)와 용접이후에 압연재(50)를 가열하는 후열기(24)로 이루어져 있다. The welder 10 according to the present invention comprises a laser generator 12 for oscillating the laser 14 and a filler feeder 16 for supplying a welding material. In addition, the heat treatment machine 20 can be applied to any means that can be quickly heated as a heat source for heating the moving rolling material, it is preferable to use a high frequency induction coil. The heat treatment unit 20 is composed of a preheater 22 for heating the rolled material 40 before being welded and installed before the weld, and a post-heater 24 for heating the rolled material 50 after welding.

본 발명에 따른 용접장치를 이용하여 이동하는 압연재를 상호 용접할 경우 먼저 후행 압연재(40)의 선단과 선행 압연재(50)의 후단과 맞댄 다음 예열기(22)로 가열한 상태에서 용접기(10)로 용접하고 상호 접합된 용접부(60)는 후열기(24)에 의하여 후열된다. When welding the moving rolling material using the welding device according to the invention mutually first to the front end of the following rolling material 40 and the rear end of the preceding rolling material 50 and then welded in the state of heating with the preheater 22 ( The welds 60 welded to each other and joined to each other are post-heated by the post-heater 24.

도1에서 미설명 부호 30은 가이드롤을 나타내는 것이다.In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a guide roll.

본 발명에 따른 용접장치를 이용하여 이동하는 압연재를 용접할 경우 압연재도 이동하지만 이와 함께 용접장치도 이동하게 된다. 이 때 압연재의 이동방향과 용접장치의 이동방향이 동일할 수도 있고 반대일 수도 있다. 압연재의 이동방향과 용접장치의 이동방향이 동일할 경우에는 압연재의 이동속도가 용접장치의 이동속도와 같거나 보다 빠르게 이동하는 것이 바람직하다.When welding the rolling material to move using the welding device according to the present invention, the rolling material also moves, but also the welding device moves with it. At this time, the moving direction of the rolled material and the moving direction of the welding apparatus may be the same or vice versa. When the moving direction of the rolled material and the moving direction of the welding device are the same, it is preferable that the moving speed of the rolling material moves faster than or equal to the moving speed of the welding device.

도2은 본 발명의 일 실시예에서 이동식 용접장치와 이를 이용하여 용접할 경우압연재의 용접부에 대한 열싸이클 이력 및 이에 따른 조직상태를 모식적으로 나타내고 있다.FIG. 2 schematically illustrates a heat cycle history and a tissue state according to a mobile welding device and a welded portion of a rolled material when welding using the same in an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 고탄소강의 연속압연을 위하여 용접부의 경화현상를 제어하기 위한 방법으로서 용접부의 화학조성을 제어하는 방법과 용접부의 열처리방법을 제공한다.The present invention provides a method of controlling the chemical composition of the welded portion and a heat treatment method of the welded portion as a method for controlling the hardening phenomenon of the welded portion for continuous rolling of high carbon steel.

이하에서는 이러한 방법에 대하여 차례로 설명한다.Hereinafter, these methods will be described in turn.

먼저, 용접부의 화학조성을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.First, the method of controlling the chemical composition of a welded part is demonstrated.

이 방법은 용접부의 용융금속을 대부분 형성하는 용접재료를 제어하는 방법이다.용접재료는 필러공급기(16)로부터 용접부(60)에 공급되며 기본적으로 탄소강과 고인성 재료인 Ni합금이 모두 적용 가능하나 탄소강 계열이 보다 안정적으로 용접품질을 확보할 수 있어 바람직하다. This method is to control the welding material which forms most of the molten metal of the welding part. The welding material is supplied from the filler feeder 16 to the welding part 60, and both carbon steel and Ni alloy, which is a high toughness material, are basically applicable. Carbon steel series is preferable because it can ensure the welding quality more stably.

스테인리스강 및 Ni합금으로 이루어진 용접재료는 최적의 용접파라메타가 도출되지 않은 경우에는 모재인 고탄소강과의 젖음성이 저하되고 융점차이로 인하여 모재성분이 완전히 희석되지 않기 때문에 간헐적으로 용접부가 취화되는 현상이 발생한다. The welding material made of stainless steel and Ni alloy is intermittently embrittled because the wettability with the high carbon steel, which is the base material, does not fully dilute due to melting point difference when the optimum welding parameter is not derived. Occurs.

본 발명에서 용접금속부의 조성은 탄소의 함유량이 0.4%이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 이것은 레이저용접의 경우에는 극소량의 용접재료를 용융시켜 용접부에 채워 넣기 때문에 통상의 아크용접에 비하여 모재의 희석율이 매우 크기 때문이다.In the present invention, the composition of the weld metal portion is preferably controlled so that the carbon content is 0.4% or less. This is because in the case of laser welding, since a very small amount of welding material is melted and filled in the welding portion, the dilution ratio of the base material is much higher than that of ordinary arc welding.

예를 들어, 압연재내의 탄소 함유량이 0.85 %이상인 고탄소강 압연재의 경우에 희석율을 최대 30%로 설정하고 용접금속부의 탄소 함유량을 0.4%이하로 유지하려면 용접재료의 탄소 함유량은 약 0.1wt% 이하가 되어야 한다. For example, in the case of a high carbon steel rolled material having a carbon content in the rolled material of 0.85% or more, the carbon content of the welded material is about 0.1 wt% to set the dilution rate to 30% at the maximum and maintain the carbon content of the weld metal at 0.4% or less. It should be

또한 크롬(Cr)은 압연재내의 탄소와 반응하여 용접금속과 용접열영향부 부근에서 크롬탄화물을 형성하기 때문에 크롬(Cr)의 함유량은 1.22 %이하로 제어하는 것이 바람직하다. In addition, since chromium (Cr) reacts with carbon in the rolled material to form chromium carbide in the vicinity of the weld metal and the weld heat affected zone, the content of chromium (Cr) is preferably controlled to 1.22% or less.

따라서 본 발명에서는 용접기에서 공급되는 용접재료는 Fe 또는 Ni 주성분에 C ≤ 0.1 %, Cr ≤ 1.22 % 함유되어 있고 기타 불가피한 불순물이 포함된 용접재료를 사용하는 것이 바람직하며 그 형상은 선재가 바람직하지만 분말이나 박막 형태의 용접재료도 사용이 가능하다. Therefore, in the present invention, the welding material supplied from the welding machine is preferably used a welding material containing C ≤ 0.1%, Cr ≤ 1.22% in the main component of Fe or Ni, and other unavoidable impurities. Thin film type welding materials can also be used.

다음, 용접부의 열처리 방법에 대하여 설명한다. Next, the heat treatment method of the welded portion will be described.

본 발명에서 용접부 열처리는 용접이음부의 균열을 방지하기 위하여 용접전에 실시하는 예열처리와 용접후 용접이음부의 경화현상을 완화시키 주기 위하여 실시하는 후열처리가 있다. In the present invention, the weld heat treatment includes a preheat treatment performed before welding to prevent cracking of the weld joint and a post heat treatment performed to alleviate the hardening phenomenon of the weld joint after welding.

만약, 탄소 함유량이 0.85 %인 고탄소강에 대하여 레이저용접을 실시하고 접합된 용접부에 대하여 후열처리만 실시할 경우, 용접 이후의 용접부는 후열처리를 하기 이전에 급냉각 되어 용접부에 균열이 발생하게 된다. If laser welding is performed on high carbon steel with a carbon content of 0.85% and only post-heat treatment is performed on the welded joint, the weld after welding is rapidly cooled before post-heat treatment, and cracks are generated at the weld. .

따라서 탄소 함유량이 높은 고탄소강에 대하여 레이저 용접으로 인한 급냉각 열싸이클을 완화 시켜주기 위해서 용접전에 예열처리를 실시하는 것이 바람직하다. Therefore, in order to alleviate the rapid cooling heat cycle caused by laser welding for high carbon steel having a high carbon content, it is preferable to perform preheating treatment before welding.

이와 같은 예열처리 온도는 본 발명의 일실시예에서와 같이 이동식 열처리기를 적용할 경우 마르텐사이트 변태온도(Ms) 직상에서는 충분한 예열효과를 얻을 수 없으므로 이보다 높은 온도로 예열하는 것이 바람직하다.Such a preheating temperature is preferably preheated to a higher temperature than the martensite transformation temperature (Ms) when a mobile heat treatment device is applied as in the embodiment of the present invention, since a sufficient preheating effect cannot be obtained.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 고탄소강의 용접부에 대하여 예열할 경우 여열처리 온도는 600℃ 내지 899℃의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 예열처리 온도가 600℃ 이하에서 예열처리를하는 하게 되면 이동하는 압연재에 대하여 예열을 위한 충분한 시간을 확보할 수 없어서 용접부에 충분한 품질특성을 확보할 수 없으며, 예열온도가 899℃이상이 되면 과다한 입열에 의하여 용접부에 변형이 발생하여 안전한 용접부를 확보할 수 없다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, when preheating the welded portion of high carbon steel, the heat treatment temperature is preferably performed in the range of 600 ° C to 899 ° C. When preheating is performed at the preheating temperature of 600 ℃ or less, sufficient time for preheating cannot be obtained for the moving rolled material, and sufficient quality characteristics cannot be secured at the welded part. When the preheating temperature is higher than 899 ℃, excessive Deformation occurs in the weld due to heat input, so a safe weld cannot be secured.

그리고 본 발명에서 용접부의 후열처리는 크게 두 가지 개념으로 실시한다. And the post-heat treatment of the weld in the present invention is largely carried out in two concepts.

첫 번째 개념은 Ac1이하에서 비교적 장시간 유지하여 용접부의 마르텐사이트 조직을 템퍼드(tempered) 마르텐사이트로 변화시켜 연성을 확보하는 뜨임(Tempering)처리 방법이다.The first concept is a tempering treatment method that maintains a relatively long time under Ac1 to change the martensite structure of the weld to tempered martensite to secure ductility.

두 번째 개념은 레이저용접시 냉각열싸이클을 적극적으로 제어하여 페라이트와 퍼얼라이트 조직으로 변태시키는 방법이다. The second concept is to actively control cooling heat cycles during laser welding to transform into ferrite and pearlite tissues.

여기서 뜨임처리 방법은 비교적 장시간 동안 열처리를 하여야 하므로 이에 따른 충분한 연성을 확보할 수 있는 것이 장점이지만 생산속도가 빠른 코일생산라인에서는 후열처리에 장시간 소요되면 생산성을 저하시킬 수 있다. 따라서 이동식 열원을 이용한 레이저용접시스템에서는 후자인 레이저용접후 냉각싸이클을 완화시켜 주는 방법이 보다 바람직하다. Here, the tempering treatment method is advantageous in that sufficient ductility can be secured according to the heat treatment for a relatively long time. However, in a coil production line having a high production speed, productivity may be reduced if it takes a long time for the post-heat treatment. Therefore, in the laser welding system using a mobile heat source, it is more preferable to relax the cooling cycle after the latter laser welding.

용접부의 후열처리 온도는 700 내지 1135℃의 범위로 가열하는 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 950~1135℃의 범위이다. 또한 용접부의 후열처리는 가열후 유지시간 없이 자연 냉각하는 것이 바람직하다.It is preferable to heat the post-heat treatment temperature of a weld part in the range of 700-1135 degreeC, More preferably, it is the range of 950-1135 degreeC. In addition, it is preferable that the post-heat treatment of the weld part is naturally cooled without a holding time after heating.

용접부의 후열처리 온도가 700℃이하일 경우에는 입열량이 부족하여 냉각 후 용접부의 조직에 마르텐사이트 조직이 형성되어 경도저감 효과가 없고, 후열처리의 온도가 1135℃이상일 경우에는 입열량이 과다하여 용접부의 조직이 조대화 되며, 일부분은 냉각시 다시 경화조직인 마르텐사이트 조직이 재생성되어 용접부의 물리적 특성이 악화된다.If the post-heating temperature of the weld is less than 700 ℃, the amount of heat input is insufficient, and martensite structure is formed on the structure of the welded part after cooling, and there is no hardness reduction effect. If the post-heating temperature is 1135 ° C or higher, the heat input is excessive. The structure of coarsened, and part of the martensite structure, which is a hardened structure, is regenerated upon cooling, thereby deteriorating the physical properties of the weld.

이상 설명한 본 발명에 따른 고탄소강의 연속압연을 위한 압연재 접합방법은 코일상태의 압연재를 PCM (Pickling&Tandem Cold Rolling Mill) 또는 APL(Annealing&Pickling Line) 또는 POL (Pickling &Oiling Line)등의 연속 압연라인에 적용하는 것이 바람직하다. In the rolling material bonding method for continuous rolling of high carbon steel according to the present invention described above, the coiled rolling material is connected to a continuous rolling line such as PCM (Pickling & Tandem Cold Rolling Mill) or APL (Annealing & Pickling Line) or POL (Pickling & Oiling Line). It is desirable to apply.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described.

[실시예]EXAMPLE

본 실시예에서는 표1에서와 같은 조성을 갖는 코탄소강 열간압연재를 사용하였고 압연재의 두께는 2.0 mm 이였다. 이러한 압연재는 최대출력 12KW의 CO2레이저용접기를 이용하여 상호 용접하였다. In this embodiment, a co-carbon steel hot rolled material having a composition as shown in Table 1 was used, and the thickness of the rolled material was 2.0 mm. These rolls were welded to each other using a CO2 laser welder with a maximum output of 12KW.

구분division CC SiSi MnMn PP SS S-AlS-Al NiNi CrCr NN SK85SK85 0.85720.8572 0.1930.193 0.4100.410 0.0130.013 0.0030.003 0.0100.010 0.010.01 0.160.16 0.00490.0049 S50C S50C 0.50430.5043 0.1920.192 0.7040.704 0.0200.020 0.0030.003 0.0160.016 0.010.01 0.090.09 0.00260.0026

그리고 본 실시예에서 사용한 용접재료로는 와이어 상태(Φ0.9mm)의 필러를 사용하였으며 그 화학조성은 아래 표2에 나타나 있는 것과 같이 탄소강계열의 ER70S-G, ER80S-G 와 스테인리스강 계열의 ER308 그리고 니켈합금 계열의 ERNiCrMo03, ERNi 등을 사용하였다. The welding material used in this embodiment was a filler of wire state (Φ 0.9 mm), and its chemical composition was as shown in Table 2 below. Nickel alloy-based ERNiCrMo03, ERNi, and the like were used.

구분(AWS)Category (AWS) 표기Mark CC SiSi MnMn PP SS AlAl TiTi NiNi CrCr MoMo 기타Etc ER70S-GER70S-G F1F1 0.070.07 0.500.50 1.051.05 0.0120.012 0.0160.016 -- -- -- -- -- -- ER80S-GER80S-G F2F2 0.060.06 0.500.50 0.990.99 0.0070.007 0.0050.005 -- -- -- 1.221.22 0.540.54 -- ER308ER308 F2F2 0.050.05 0.450.45 2.022.02 0.0260.026 0.0030.003 -- -- 9.769.76 19.8619.86 -- -- ERNiCr Mo-3ERNiCr Mo-3 F4F4 0.020.02 0.220.22 0.200.20 0.0040.004 0.0020.002 0.220.22 0.210.21 61.8061.80 21.1721.17 8.608.60 Nb+Ta 3.84Nb + Ta 3.84 ERNiERNi F5F5 0.0250.025 0.700.70 0.500.50 0.0150.015 0.0070.007 0.240.24 2.62.6 97.397.3 -- -- Cu 0.12Cu 0.12

압연재를 레이저용접기로 용접할 때 레이저 용접조건은 용접부의 기공 언더필(Underfill)과 같은 용접결함이 발생되지 않는 조건으로 하였으며, 레이저의 출력은 8.4kW이고 용접속도는 4.5m/min이며, 이음부의 간격은 0.15mm로 하였다. When welding the rolled material with the laser welding machine, the laser welding condition was a condition that no welding defects such as the underfill of the weld were generated. The laser output was 8.4kW and the welding speed was 4.5m / min. The space | interval was 0.15 mm.

용접부에 대한 열처리는 고주파 유도가열로를 사용하였으며, 출력을 변경하면서 20w×200lmm의 크기로 용접선을 따라 이동하면서 열처리하였다. The heat treatment for the weld was used a high frequency induction furnace, and the heat treatment while moving along the welding line to a size of 20w × 200lmm while changing the output.

열처리 조건은 가열속도는 약 100℃/s이며, 예열처리 및 후열처리의 온도를 변화시키면서 열처리한 다음 열처리 후에는 자연냉각 (공냉)하였다. The heat treatment conditions were a heating rate of about 100 ℃ / s, and the heat treatment while changing the temperature of the preheating treatment and the post-heat treatment, and then naturally cooled (air cooling) after the heat treatment.

용접부를 열처리할 때 고주파 유도로에 의하여 가열된 용접부의 온도는 R-type의 열전대를 융융 경계선에 점용접하고 용접에 따른 온도이력을 측정하였으며, 온도이력 곡선으로부터 최고 도달온도를 구하였다. The temperature of the weld heated by the high frequency induction furnace was spot welded by the R-type thermocouple on the melting boundary and the temperature history of the weld was measured. The maximum temperature was obtained from the temperature history curve.

이상과 같은 조건으로 용접된 용접부에 대하여 PCM 라인의 통판기준(에릭슨높이 4mm 이상)으로 통판한 다음 에릭슨 시험기(Erichsen)를 이용하여 품질특성을 평가하였다. 용접부 품질특성 평가 방법은 용접부의 균열발생 시점까지의 소성변형된 높이를 측정하여 평가하였다.The welded parts welded under the above conditions were mailed according to the PCM line's plate standard (Ericsson height of 4mm or more), and the quality characteristics were evaluated using an Ericsson tester (Erichsen). The evaluation method of the quality characteristics of the weld was evaluated by measuring the plastically deformed height up to the time of crack formation at the weld.

먼저, 탄소 함유량이 0.85% 인 SK85강에 대하여 용접재료 및 열처리 조건에 따른 품질평과 결과를 아래 표2에 나타내었다. First, the quality evaluation results according to the welding material and heat treatment conditions for the SK85 steel having a carbon content of 0.85% are shown in Table 2 below.

용접재료Welding material 열처리방법Heat treatment method 예열처리 온도(℃)Preheating temperature (℃) 후열처리 온도 (℃)Post heat treatment temperature (℃) Erichsen 높이 (mm)Erichsen height (mm) 비고Remarks radish radish radish radish 00 불합격 (용접후 즉시 파단,기공, underfill 발생)Failed (breaking, pore, underfill occurs immediately after welding) ER70S-GER70S-G radish radish radish 00 불합격 (용접후 즉시 파단)Failure (breaks immediately after welding) 예열Preheat 723 723 radish 1.751.75 불합격fail 후열After heat radish 960 960 2.632.63 불합격fail 후열After heat radish 1005 1005 2.832.83 불합격fail 예열+후열Preheat + After Heat 899 899 radish 1.571.57 불합격fail 예열+후열Preheat + After Heat 610 610 795795 3.013.01 불합격fail 예열+후열Preheat + After Heat 610 610 1021 1021 4.134.13 합격pass 예열+후열Preheat + After Heat 723 723 1135 1135 4.174.17 합격pass 예열+후열Preheat + After Heat 899 899 1090 1090 4.254.25 합격pass 예열+후열Preheat + After Heat 480 480 940 940 3.673.67 불합격fail 예열+후열Preheat + After Heat 899 899 843 843 3.533.53 불합격fail 예열+후열Preheat + After Heat 723723 10051005 4.434.43 합격pass ER80S-GER80S-G 예열+후열Preheat + After Heat 723 723 10051005 4.154.15 합격pass ER308ER308 예열+후열Preheat + After Heat 723 723 10051005 3.483.48 불합격fail ERNiCrMo-3ERNiCrMo-3 예열+후열Preheat + After Heat 723 723 10051005 3.473.47 불합격fail ERNiERNi 예열+후열Preheat + After Heat 723 723 10051005 4.354.35 합격pass

표3에서 알 수 있듯이 SK85강의 용접부에 대하여 용접재료를 사용하지 않거나 열처리를 실시하지 않은 경우에는 용접직후에 용접부에서 용접균열이 발생하여 통판이 가능한 용접이음부를 얻을 수 없었다. As shown in Table 3, when no welding material was used or no heat treatment was performed on the welded portion of the SK85 steel, a weld crack was generated in the welded portion immediately after welding, and thus a weldable joint was not obtained.

또한 예열처리 또는 후열처리만을 단독으로 실시한 경우에도 통판이 가능할할 정도의 용접부 품질특성을 확보할 수 없었다.In addition, even when only the preheating treatment or the post-heating treatment alone was performed, the welded part quality characteristics such that the plate could be obtained could not be secured.

이에 비하여 본 발명과 같이 예열처리와 후열처리를 모두 실시한 경우에는 다른 실시예에 비하여 용접부의 품질이 개선된다는 것을 알 수 있다. On the other hand, when both the preheating treatment and the post-heating treatment are performed as in the present invention, it can be seen that the quality of the welded part is improved as compared with the other embodiments.

또한 표3에서 알 수 있듯이 예열처리 온도를 600~899℃으로 하고 이와 함께 후열처리 온도를 950~1135℃의 범위로 가열한 경우에는 PCM 연속압연통판의 한계기준인 에릭슨 높이 4.0mm를 초과하는 안정적인 용접품질 특성을 나타내고 있다. In addition, as shown in Table 3, when the preheating temperature is set to 600 to 899 ° C and the post-heating temperature is heated to the range of 950 to 1135 ° C, the stability exceeding the Ericsson height of 4.0 mm, the limit criterion of PCM continuous rolling plate, is stable. Welding quality characteristics are shown.

그리고 용접재료는 크롬(Cr)함유량이 적은 ER70S-G, ER80S-G, ERNi의 경우에는 한계기준인 에릭슨 높이 4.0mm를 초과하였지만, 크롬 (Cr)함유량이 각각 19.86%, 21.17%함유된 ER308, ERNiCrMo-3의 경우에는 같은 열처리기술을 적용하여도 만족할 만한 수준의 용접품질을 얻어지지 않았다. In the case of ER70S-G, ER80S-G, and ERNi, the welding materials exceeded the limit of Ericsson height of 4.0 mm, but ER308, containing 19.86% and 21.17% of chromium (Cr), respectively. In the case of ERNiCrMo-3, even if the same heat treatment technique was applied, satisfactory welding quality was not obtained.

이러한 사실은 용접재료에 함유된 크롬(Cr)성분과 압연재의 탄소 성분이 용접중에 반응하여 크롬-탄화물을 입계에 생성시켜 용접부의 입계를 취화시키기 때문이다. This is because the chromium (Cr) component contained in the welding material and the carbon component of the rolled material react during the welding to form chromium-carbide at the grain boundaries to embrittle the grain boundaries of the weld portion.

다음 탄소 함유량이 0.5% 인 S50C강에 대하여 용접재료 및 열처리 조건에 따른 품질평과 결과를 아래 표4에 나타내었다. Next, the evaluation results of welding materials and heat treatment conditions for S50C steel with 0.5% carbon content are shown in Table 4 below.

표4에 나타난 실시예는 표3에서 확인된 최고 에릭슨 값을 나타낸 열처리온도 조건 즉, 예열처리 온도 723℃와 후열처리 온도 1005℃에서 실시한 것이다. The example shown in Table 4 was carried out at the heat treatment temperature conditions that indicate the highest Ericsson value identified in Table 3, that is, preheating temperature 723 ℃ and post-heat treatment temperature 1005 ℃.

용접재료Welding material 열처리방법Heat treatment method 예열처리 온도 (℃)Preheating temperature (℃) 후열처리 온도 (℃)Post heat treatment temperature (℃) Erichsen 높이 (mm)Erichsen height (mm) 비고Remarks radish radish radish radish 00 불합격 (용접후 일부 균열,기공, underfill 발생)Failure (Some cracks, pores and underfill occur after welding) ER70S-GER70S-G radish radish radish 0.940.94 불합격fail 예열Preheat 723 (30)723 (30) radish 1.971.97 불합격fail 후열After heat radish 899 (40)899 (40) 4.184.18 부분합격Partial Pass 예열+후열Preheat + After Heat 723 (30)723 (30) 1005(40)1005 (40) 7.287.28 합격pass ERNiCrMo-3ERNiCrMo-3 예열+후열Preheat + After Heat 723 (30)723 (30) 1005(40)1005 (40) 3.883.88 불합격fail ERNiERNi 예열+후열Preheat + After Heat 723 (30)723 (30) 1005(40)1005 (40) 5.785.78 합격pass

표4에서 알 수 있듯이 S50C강의 레이저 용접부의 품질특성은 SK85강 레이저용접부에 비하여 용업재료 및 열처리방법에 관계없이 전반적으로 우수하다는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 4, the quality characteristics of the laser welded portion of S50C steel are generally superior to the SK85 steel laser welded irrespective of the industrial material and the heat treatment method.

또한 S50C강의 레이저 용접부의 품질특성은 후열처리만을 단독으로 실시한 경우에도 한계기준인 에릭슨 높이 4.0 mm 를 넘어서는 값이 얻어진다는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the quality characteristics of the laser welded portion of S50C steel exceeded the Ericsson height of 4.0 mm, which is the limit criterion even when the heat treatment alone was performed.

이러한 결과는 강재내의 탄소 함유량의 감소에 따라 경화현상이 저감된 것에 기인한 것으로 보인다.This result seems to be due to the reduction of hardening phenomenon with the reduction of carbon content in the steel.

또한 표4를 참조하면 예열처리 및 후열처리를 동시에 적용한 경우에는 용접부 품질특성이 더욱더 향상된다는 것을 알 수 있다.In addition, referring to Table 4, when the preheating treatment and the post-heat treatment are applied simultaneously, it can be seen that the quality characteristics of the welded part are further improved.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이상과 같은 실시예에 나타난 고탄소강의 연속압연시 용접에서의 용접조건에 특정되는 것이 아니라 본 발명의 사상이 적용되는 고탄소강의 연속압연에 필요한 다양한 용접조건에 적용하는 것이 가능하다. Although a preferred embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not specific to welding conditions in welding during continuous rolling of high carbon steel shown in the above embodiments, but continuous of high carbon steel to which the idea of the present invention is applied. It is possible to apply to various welding conditions required for rolling.

따라서 본원 발명은 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Therefore, the present invention can be modified and implemented in various ways within the scope of the claims and the detailed description of the invention, and this also belongs to the scope of the invention.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 고탄소강 연속압연의 용접방법은 지금까지 적용되지 않았던 고탄소강의 연속압연을 위한 용접조건을 제공하여 PCM (Pickling&Tandem Cold Rolling Mill) 또는 APL(Annealing&Pickling Line) 또는 POL (Pickling &Oiling Line)등과 연속 압연라인에서도 고탄소강을 적용할 수 있게 하는 기술적 효과가 있다. As described above, the welding method of continuous rolling of high carbon steel according to the present invention provides a welding condition for continuous rolling of high carbon steel, which has not been applied so far, such as PCM (Pickling & Tandem Cold Rolling Mill) or APL (Annealing & Pickling Line) or POL ( It has the technical effect to apply high carbon steel in pickling & oiling line) and continuous rolling line.

또한, 본 발명은 0.5% 이상의 고탄소강을 연속압연하기 위하여 압연재를 용접할 경우 용접결함이 없는 건전한 레이저 용접이음부를 얻을 수 있으며, 도3에서와 같이 레이저용접부가 판파단이 발생하지 않고도 연속작업을 가능하게 하는 기술적 효과를 제공한다. In addition, the present invention can obtain a healthy laser welded joint without welding defect when welding the rolled material in order to continuously roll high carbon steel of 0.5% or more, and as shown in FIG. Provide the technical effects that make the work possible.

또한 본 발명은 강재의 탄소 함유량에 관계없이 용접시공시간을 일반강 수준인 25초 범위로 단축함으로써 연속압연에서의 강재 생산성을 큰폭으로 향상시키는 기술적 효과가 있다.In addition, the present invention has a technical effect of significantly improving the steel productivity in continuous rolling by shortening the welding construction time to a range of 25 seconds, which is a general steel level irrespective of the carbon content of the steel.

이상과 같이 본 발명의 용접조건을 적용하면 고탄소강이라고 하더라도 연속압연라인에 인가되는 강한 압축하중과 스탠드 사이에 걸리는 인장하중에도 견딜 수 있어서 연속압연 중에도 용접부의 파단이 일어나지 않는 연속압연을 수행할 수 있게 한다.As described above, if the welding conditions of the present invention are applied, even in the case of high carbon steel, it can withstand the strong compressive load applied to the continuous rolling line and the tensile load applied between the stand, so that continuous rolling without breaking the weld part can be performed even during continuous rolling. To be.

Claims (6)

중량%로 C: 0.5%이상, Si:0.1~0.5%, Mn:0.3~0.6%, P:0.05%이하, S:0.05%이하, Cu: 0.5%이하, Ni:3%이하, Cr:0.05~0.5%, Al:0.05%이하를 함유하고 기타 불가피한 불순물과 나머지 Fe로 이루어진 고탄소강 압연재를 상호 맞대는 단계;By weight% C: 0.5% or more, Si: 0.1-0.5%, Mn: 0.3-0.6%, P: 0.05% or less, S: 0.05% or less, Cu: 0.5% or less, Ni: 3% or less, Cr: 0.05 Facing each other with a high carbon steel rolled material containing 0.5% or less of Al: 0.05% and consisting of other unavoidable impurities and the remaining Fe; 상기 압연재의 맞댄 부분에 대하여 용접단계에서 Fe 또는 Ni 주성분에 C ≤ 0.1 %, Cr ≤ 1.22 % 함유되어 있고 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용접재료를 사용하여 레이저 용접기로 용접하는 단계; 및 Welding with the laser welder using a welding material containing C ≦ 0.1% and Cr ≦ 1.22% in Fe or Ni main components and other inevitable impurities in the welding step of the butt portion of the rolled material; And 상기 압연재를 연속압연하는 단계;Continuously rolling the rolled material; 를 포함하는 연속압연을 위한 고탄소강의 용접방법Welding method of high carbon steel for continuous rolling including 제1항에서 In claim 1 상기 용접재료는 선재 또는 분말 또는 박막 중 어느 한 형태인 연속압연을 위한 고탄소강판의 용접방법.The welding material is a welding method of a high carbon steel sheet for continuous rolling in the form of wire or powder or thin film. 제1항에서In claim 1 상기 용접단계 이전에 상기 압연재의 맞댄부분을 600℃ 내지 899℃의 범위에서 예열처리하는 연속압연을 위한 고탄소강판의 용접방법. The welding method of a high carbon steel sheet for continuous rolling to preheat the butt portion of the rolled material in the range of 600 ℃ to 899 ℃ before the welding step. 제1항에서In claim 1 상기 용접단계 이후에 상기 용접부를 700 내지 1135℃의 범위로 가열하여 후열처리하는 연속압연을 위한 고탄소강판의 용접방법. After the welding step is a welding method of a high carbon steel sheet for continuous rolling to heat the welding portion in the range of 700 to 1135 ℃ after heat treatment. 제3항에서In paragraph 3 상기 용접단계 이후에 상기 용접부를 700 내지 1135℃의 범위로 가열하여 후열처리하는 연속압연을 위한 고탄소강판의 용접방법. After the welding step is a welding method of a high carbon steel sheet for continuous rolling to heat the welding portion in the range of 700 to 1135 ℃ after heat treatment. 제1항에서In claim 1 상기 연속압연은 PCM (Pickling & Tandem Cold Rolling Mill) 또는 APL(Annealing & Pickling Line) 또는 POL (Pickling &Oiling Line) 중 어느 하나의 연속 압연라인에서 이루어지는 연속압연을 위한 고탄소강판의 용접방법. The continuous rolling is a welding method of high carbon steel sheet for continuous rolling made of any one of a continuous rolling line of PCM (Pickling & Tandem Cold Rolling Mill) or APL (Annealing & Pickling Line) or POL (Pickling & Oiling Line).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101134852B1 (en) * 2010-02-16 2012-04-13 현대하이스코 주식회사 JIS S45C coil welding method for continuous cold rolling

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220179A (en) * 2008-02-19 2009-10-01 Toshiba Corp Method for joining double tube
CN102925904B (en) * 2012-11-30 2014-11-12 张家港浦项不锈钢有限公司 Thermal annealing acid-washing method of stainless steel wide and thick plate coil
JP6736941B2 (en) * 2016-03-28 2020-08-05 中国電力株式会社 Welding method of steel member and welding material
KR102010080B1 (en) * 2017-12-26 2019-10-21 주식회사 포스코 Heat treating method for welding part of steel plate
EP3520945B1 (en) * 2018-02-05 2021-01-13 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. Laser brazing process
CN109183029B (en) * 2018-11-16 2021-02-19 佛山市南海区科琎精密机械有限公司 Laser cladding process
CN113146157B (en) * 2021-04-15 2023-03-03 鞍钢股份有限公司 Laser welding method for 600 MPa-grade cold-rolled dual-phase steel hot-rolled substrate

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04237584A (en) * 1991-01-14 1992-08-26 Nippon Steel Corp Butt laser beam welding method for high carbon steel sheet
JPH08276207A (en) * 1995-04-03 1996-10-22 Sumitomo Metal Ind Ltd Strengthening method for weld zone of steel strip in continuous rolling
JP2000301205A (en) 1999-04-16 2000-10-31 Nippon Steel Corp Continuous hot-rolling method
KR20050033708A (en) * 2003-10-07 2005-04-13 주식회사 포스코 Method for cooling a part of hot rolled steel strip by continuous hot rolling equipment

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57106488A (en) * 1980-12-22 1982-07-02 Kawasaki Steel Corp Laser welding method
JPH05132719A (en) * 1991-11-13 1993-05-28 Kawasaki Steel Corp Method for welding high carbon steel sheet or strip
JP4619635B2 (en) * 2003-07-31 2011-01-26 Jfeスチール株式会社 Welding method for high carbon steel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04237584A (en) * 1991-01-14 1992-08-26 Nippon Steel Corp Butt laser beam welding method for high carbon steel sheet
JPH08276207A (en) * 1995-04-03 1996-10-22 Sumitomo Metal Ind Ltd Strengthening method for weld zone of steel strip in continuous rolling
JP2000301205A (en) 1999-04-16 2000-10-31 Nippon Steel Corp Continuous hot-rolling method
KR20050033708A (en) * 2003-10-07 2005-04-13 주식회사 포스코 Method for cooling a part of hot rolled steel strip by continuous hot rolling equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101134852B1 (en) * 2010-02-16 2012-04-13 현대하이스코 주식회사 JIS S45C coil welding method for continuous cold rolling

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