KR100833012B1 - 가공시 캠버를 방지 할 수 있는 고강도 붐용 열연 강판의제조방법 - Google Patents

Abstract

가공시 캠버를 방지 할 수 있는 고강도 붐용 열연 강판의 제조방법이 제공된다.

본 발명은, 가열로에서 추출된 슬라브를 조압연한후 그 최종 두께까지 마무리압연하고, 이어 열간압연된 강판을 냉각한후 권취하는 붐용 고강도 열연강판을 제조방법에 있어서, 상기 가열로에서 추출된 슬라브를 그 판 두께가 40~45mm가 되도록 조압연한 후 마무리 열간압연하고, 이어, 압연된 강판을 에지 마스크를 사용하여 그 폭방향 내부잔류 응력 편차가 100Mpa이하가 되도록 서냉각함을 특징으로 한다.

붐용 열연강판, 캠버, 에지 마스크

Description

가공시 캠버를 방지 할 수 있는 고강도 붐용 열연 강판의 제조방법{A method for manufacturing a high strength hot-rolled steel sheet for boom preventing camber during working}

도 1은 붐의 제조공정을 나타내는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 열간압연 공정을 나타내는 개략도

도 3은 완성된 붐이 상용차에 장착되어 있는 사진

도 4은 사상압연후의 소재의 폭방향 온도편차를 나타내는 사진으로,

도 4(a)는 바(bar)두께가 하향의 경우,

도 4(b)는 바(Bar)두께 상향의 경우의 사진이다.

도 5는 강판을 라미나 플로에서 냉각후의 폭방향 온도 분포도로서,

도 5(a)는 도 4(a)의 강판을,

도 5(b)는 도 4(b)의 강판을 라미나플로에서 냉각후 폭방향 온도분포도

도 6은 에지마스크 미사용시의 폭방향 잔류응력 분포도

도 7은 에지마스크 사용시의 폭방향 잔류응력 분포도

도 8은 라미나 플로에서 초기냉각 수량이 많은 경우의 평탄도 정도

도 9는 라미나플로에서 초기냉각 수량이 소량인 경우의 평탄도 정도

본 발명은 인장강도 780Mpa 이상의 붐(Boom)용으로 생산되는 열연 강판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 내부 잔류응력을 최소로 하여 가공시 발생되는 캠버(camber:휨)를 방지하면서 평탄도가 균일한 붐용 고강도 열연 강판을 제조할 수 있는 고강도 붐(Boom)용 열연 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 붐의 제조공정을 나타내는 개략도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 일반적으로 고강도 붐용 강판을 이용하여 붐을 제조조함에는, 먼저 붐용 열연 강판을 약 6∼8 미터 길이로 절판 가공을 한 후, 절판 가공된 강판을 한 장씩 절단 가공을 하면서 필요한 부품을 만드는데 플라즈마 절단이나 쉐어링(Shearing)등을 이용한다.

이렇게 측판과 상/하판으로 구분이 되어 300∼400mm 폭으로 절단이 된 강판은 굴곡가공을 한 후에 각각의 부품들을 겹치기 용접하여 연결하는 과정을 거치면서 붐이 제작이 되는 것이다. 통상 이렇게 완성된 각각의 붐은 5∼6단으로 결합되어 크레인등의 역할을 감당하게 된다.

이러한 붐용 강판은 도 2와 같이 통상 상용차에 장착되어 일정한 높이로 펴서 하중을 가진 물체를 옮기거나 작업자가 탑승하여 고소 작업을 해야 하므로 결합되는 각각의 붐들은 항상 정확한 형태를 가지고 있어야 한다. 또한 절단 및 절곡된 각각의 부품들에서도 엄격한 정도관리가 요구되고 있으며, 경량화를 위하여서도 고강도 강쪽으로의 적용이 더욱 요구 되고 있다.

그렇지만 일반 고강도강의 경우 강판내의 온도편차에 의해 발생된 높은 내부 잔류 응력을 가지고 있어 강판을 플라즈마 절단이나 쉐어링(Shearing)을 이용하여 절단 가공을 실시할 경우 가공된 부품 부분에서 캠버(Camber,휨)가 발생되고, 이러한 부품을 굴곡하게 되면 좌우편차를 유발하여 용접을 실시하려고 해도 용접이 되지 않거나 용접이 된다고 하더라도 버클링(Buckling: 주름) 현상등이 발생하여 붐의 슬라이딩(Sliding) 불량과 중량물 작업시에 편차에 의한 끝부분 흔들림등의 심각한 문제를 발생시킨다.

또한, 평탄도가 일정한 수준을 넘어가는 소재의 경우도 절단을 하고 굴곡을 하는 경우, 캠버가 발생되면서 편차에 의한 용접 불량 등을 유발하여 매우 문제가 되고 있었다. 따라서, 강판의 절단 및 절곡 가공시에 캠버를 유발하지 않을 수 있는 우수한 붐용의 고강도 열연 강판 제조방법이 필요하게 되었다.

도 3는 붐용 열연강판의 압연 공정을 제시하고 있다. 일반적으로 붐용 열연강판을 제조함에는, 가열로에서 추출된 슬라브(SLAB)를 제1 조질압연기에서 3~5회 정회전 및 역회전 압연을 행하한후 제2 조질 압연기로 보내고, 이어, 제2조질 압연기에서도 정회전 또는 역회전으로 3~7회 압연을 행하여 목표로 하는 중간제품인 바(Bar)를 생산한다. 그리고 사상압연기에서 목표로 하는 두께로 압연을 실시하고 라미나 플로(Laminar Flower)에서 목표 재질을 확보하기 위한 온도로 냉각하여 권 취하는 공정으로 이루어져 있다.

이러한 과정에서 강판에 요구되는 기계적 성질을 만족하기 위해서는 스트립의 두께에 따른 냉각 방법과 폭 방향으로의 온도 분포는 매우 중요한 인자라 할 수 있다. 그러므로 열연 공장에서는 스트립이 런-아웃 테이블을 통과하는 짧은 시간이내에 최적의 냉각 조건을 찾아 효율적으로 냉각하면서도 권취 온도를 적중 시키는 것이 매우 중요한 과제라 할 수 있다.

붐용 고강도 열연 강판은 상술란 종래의 일반적인 압연 및 냉각 방법으로 작업하더라도 작업성에 큰 문제가 없었다. 하지만, 수요가의 품질요구가 점점 엄격해 지는 현실을 고려할때, 이러한 제조 조건하에서 생산된 강판은 그 사용상 한계가 있으며, 이에 따라, 새로운 강판의 제조방법이 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 붐용 강판을 제조함에 있어서, 그 열연조건을 최적화함으로써 강판의 폭방향 온도편차 및 내부잔류응력편차를 최소화하고, 그 평탄도를 제어함으로써 가공시 발생되는 캠버(camber:휨)를 방지할 수 있는 고강도 붐(Boom)용 열연 강판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

가열로에서 추출된 슬라브를 조압연한후 그 최종 두께까지 마무리압연하고, 이어 열간압연된 강판을 냉각한후 권취하는 붐용 고강도 열연강판을 제조방법에 있어서, 상기 가열로에서 추출된 슬라브를 그 판 두께가 40~45mm가 되도록 조압연한 후 마무리 열간압연하고, 이어, 압연된 강판을 에지 마스크를 사용하여 그 폭방향 내부잔류 응력 편차가 100Mpa이하가 되도록 서냉각함을 특징으로 하는 가공시 캠버를 방지할 수 있는 고강도 붐(Boom)용 열연 강판 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

상술한 바와 같이, 가공시 캠버 발생을 방지할 수 있는 붐용 영연강판을 제조하기 위해서는 족하기 위해서는 스트립의 두께에 따른 냉각 방법과 폭 방향으로의 온도 분포는 매우 중요한 인자라 할 수 있다.

따라서 본 발명자들은 붐용 강판이 강판이 갖는 이러한 특징들을 효과적으로 활용할 수 있는 방안에 대하여 대하여 검토하였으며, 그 결과, 마무리 열간압연처리될 강판 두께를 적정범위로 제어하고, 이러한 압연된 강판을 냉각할때 에지마스크를 사용함으로써 가공시 캠버발생을 방지할 수 있는 붐용 열연강판 제조가 가능함을 확인하고 본 발명을 제안하는 것이다.

즉, 본 발명은, 가열로에서 추출된 슬라브를 조압연한후 그 최종 두께까지 마무리압연하고, 이어 열간압연된 강판을 냉각한후 권취하는 일반적인 붐용 고강도 열연강판 제조공정에 있어서, 먼저 가열로에서 추출된 슬라브를 그 판두께가 40~45mm가 되도록 조압연한다.

즉, 본 발명에서는 붐용 열연 강판(중후물재로 최종 제품의 두께가 2 ~ 3mm가 되게 압연함)을 생산하기 전의 중간 제품인 바(Bar) 두께 조건을 45 ~ 50mm로 제한한다. 만일 이때 바 두께를 너무 얇게(45mm미만) 하면 통판성이나 바 크라운은 상태는 양호하게 되지만 압연 후면 온도(통상 FDT 온도라고 하며, CT온도와 함께 강의 조직을 결정하는데 매우 중요한 인자로 압연에서 매우 중요하게 관리되는 온도임)를 맞추기가 어려워 사용하기가 힘들며, 반대로 바 두께를 너무 두껍게(50mm초과) 하면 강의 조직은 치밀해지고 좋아져 고장력강의 생산에 유용하지만 강판의 폭방향 온도편차가 커지고 압하량이 많게 되어 통판성이 매우 불량해질 뿐만 아니라 바 크라운 상태도 매우 불량해져 압연에 이용하기가 어렵기 때문이다.

한편, 도 4는 사상압연후의 소재의 폭방향 온도편차를 나타내는 사진으로, 도 4(a)는 조압연된 바(bar)두께가 40mm인 경우를, 도 4(b)는 바(Bar)두께가 종래와 같이 60mm 인 경우의 사진을 나타낸다. 도 4에 나타난 바와 같이, 바 두께가 본 발명범위내인 도 4(a)의 경우는 판 전체에 색깔차가 크게 나타나지 않고 있으나, 도 4(b)의 경우에는 강판의 좌우에 다른 색깔을 보이는 영역이 확연히 드러나고 있음을 알 수 있었다.

아울러, 도 4(a), 도 4(b)와 같은 폭 방향 온도분포를 가진 강판을 라미나 플로우에서 일반적인 방법으로 냉각하였을 때의 폭방향 온도부포가 도 5(a)와 도 5(b)에 나타나 있으며, 냉각후에도 도 4(b)가 도 4(a)에 비하여 큰 온도분포 편차를 보임을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 강판의 폭방향으로 발생하는 온도 편차는 결국 강판의 재질을 불균일하게 하여 내부에 심한 잔류 응력을 가지게 하므로 문제가 되므로, 조압연으로 바의 두께를 얇게 하여 강판의 폭방향 온도편차에 기인하는 잔류 응력을 최대한 방지할 수 있는 것이다.

상기의 두께로 조압연하고 마무리 열간압연된 강판은 라미나에서 다시 냉각되는데, 이때, 라미나에서 냉각시, 강판에 전체적으로 균일하게 분사된 냉각수가 강판의 에지부로 흐르면서 강판의 센터부에 비해 에지부가 과냉각 되어 재질 불균형을 유발할 수 있다. 다시 말하면, 강판의 폭방향으로 내부 잔류응력 편차를 유발시키는 것이다. 따라서 본 발명에서는 상기 압연된 강판을 에지 마스크를 사용하여 라미나에서 냉각함으로써 그 폭방향 내부잔류 응력 편차가 100Mpa이하가 되도록 관리한다.

도 6과 도 7에 나타난 바와 같이, 에지 마스크를 사용하지 않은 경우인 도 6에서는 강판이 폭방향 에지(Edge)에서부터 중간에 걸쳐 최고 150Mpa 이상의 응력편차를 보이고 있으나, 에지 마스크를 100mm 사용한 도 7에서는 50Mpa 정도의 편차밖에는 나타나지 않음을 알 수 있었다.

한편, 상기와 같이 바의 두께가 얇으면 압연 후면 온도(FDT)를 확보하기가 어려워 적정한 권취 온도(CT)를 확보할 수 없는 문제가 있으므로, 상기 라미나 플로우에서의 냉각을 제어할 필요가 있다.

라미나 플로우에서의 냉각 방법으로는 사상압연기를 빠져나온 강판에 많은 양의 물을 분사하는 급냉각 방법과, 초기에는 냉각 수량을 적게 하고 서서히 냉각 분사량을 증가시키는 서냉각 방법이 있다. 그런데 종래에는 중후물재 이상의 고장력강에서 그 인장 강도를 높이기 위해 급냉하는 방법을 선택하였으나, 이러한 방법은 강판의 폭방향으로 온도 편차를 유발하게 되고 적정한 권취 온도를 확보하기도 어렵다. 따라서 본 발명에서는 상기 마무리 압연된 강판을 냉각수 뱅크 개방량을 조절하여 서냉각한다. 즉, 종래에는 라미나 플로에서 강판을 70~80℃/sec의 냉각속도로 급냉하였으나, 본 발명에서는 50~60℃/sec로 서냉각한다.

이렇게 서냉각을 채용함으로써 권취온도를 확보할 수 있음과 아울러, 도 9와 같이, 강판의 안정적인 평탄도가 얻을 수 있다. 도 8은 라미나 플로에서 초기냉각 수량이 많은 경우의 평탄도 정도로서, 강판의 중간부분 및 양 에지부에서 평탄도가 매우 불량함을 나타내며 있었고, 이러한 평탄도 불량은 50m를 지난 시점에서부터 서서히 안정화되는 것을 보여주고 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 )

강슬라브를 가열로에서 통상의 조건으로 가열한후, 표 1과 같이 그 두께를 달리하도록 조압연한 후 마무리 열간압연하였다. 이렇게 열간압연된 강판들을 에지 마스크를 사용하여 라미나에서 냉각한후 권취하였으며, 이때 강판 폭방향 온도편차를 측정하여 표 1에 나타내었으며, 아울러 강판 평탄도와 가공시 캠버 발생량 을 측정하여 표 1에 나타내었다. 한편, 강판의 평탄도 높이는 코일을 약 6~8m의 길이로 절판가공을 행한후, 절판가공된 강판을 한장씩 평평한 바닥에 놓을때 발생되는 공간을 측정한 것이고, 캠버는 플라즈마 절단이나 쉐어링으로 300~400mm폭으로 절단한 판에서 측정하였다.

바 두께 / 에지 마스크	폭방향 온도분포	평탄도(높이)	캠버 발생
			측 판	상하판
60mm/사용	약 10℃	7mm	1mm	2mm
40mm/미사용	약 30℃	6mm	4mm	3mm

표 1에 나타난 바와 같이, 바 두께를 60mm로 상향 조정하고 에지 마스크를 사용하지 않은 강판은 바 두께를 40mm로 하향 조정하고 에지 마스크를 사용한 강판에 비해 평탄도는 비슷한 수준을 보였으나, 측판의 캠버 발생량은 최대 4배까지 증가하고 상,하판의 경우도 약 1.5배나 증가하는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 붐용 고강도 열연강판을 제조함에 있어서, 조압연으로 바 두께를 40~45mm로 하향 조정하고, 그 냉각시 에지 마스크를 이용함으로써 강판의 폭방향 온도 편차를 방지하며, 라미나 플로우에서의 냉각수 주수 방법을 조정하여 온도 편차 및 적정 권취 온도를 확보할 수 있어 우수한 고강도 붐용의 열연 강판을 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 가열로에서 추출된 슬라브를 조압연한후 그 최종 두께까지 마무리압연하고, 이어 열간압연된 강판을 냉각한후 권취하는 붐용 고강도 열연강판을 제조방법에 있어서,

   상기 가열로에서 추출된 슬라브를 그 판 두께가 40~45mm가 되도록 조압연한 후 마무리 열간압연하고, 이어, 압연된 강판을 에지 마스크를 사용하여 그 폭방향 내부잔류 응력 편차가 100Mpa이하가 되도록 서냉각함을 특징으로 하는 가공시 캠버를 방지할 수 있는 고강도 붐(Boom)용 열연 강판 제조방법

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