KR100940688B1 - 저탄소강 곱쇠흠방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연소재 품질결함중 저탄소강(C: 0.10%이하)에서 주로 발생하며 코일표면의 압연방향에 직각으로 나타나는 주름형태의 결함인 곱쇠흠(COIL BREAK)을 방지하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 열간사상압연된 저탄소강 열연강판을 권취하는 권취기, 이 권취기 입측부에 설치된 핀치롤, 이 핀치롤 입측에 설치된 권취온도계 및 열연강판을 이동시키는 테이블 롤러를 포함하는 열간압연설비에서 저탄소강 열연강판을 제조하는 방법에 있어서,

상기 핀치롤과 권취온도계사이에서 이송되는 열연강판의 저면을 냉각시키고, 그리고 권취되는 열연강판의 상면을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 저탄소강 곱쇠흠방지방법이 제공된다.

본 발명은 열연소재 품질결함중 저탄소강에서 주로 발생하고 코일표면의 압연방향에 직각으로 나타나는 주름형태의 결함인 곱쇠흠(COIL BREAK)을 보다 효율적으로 방지 시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

저탄소강, 곱쇄, 열연강판, 톱부, 냉각

Description

저탄소강 곱쇠흠방지방법{Method for Preventing Coil Break on Low Carbon Steel}

도 1은 본 발명에 바람직하게 적용되는 언더 스프레이와 트렉 스프레이가 열간압연설비에 구비되어 있는 것을 나타내는 개략도

도 2는 권취온도(냉각온도)에 따라 페라이트가 미세화되는 것을 나타내는 사진

도 3은 열연강판의 온도에 따른 용질원소 이동기구를 나타내는 모식도

도 4는 권취온도에 따른 항복점연신율을 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 권취기 2 . . . 핀치롤 3 . . . 권취온도계 4 . . . 테일블 롤러 10 . . . 언더 스프레이 20 . . . 트렉 스프레이

본 발명은 열연소재 품질결함중 저탄소강(C: 0.10%이하)에서 주로 발생하며 코일표면의 압연방향에 직각으로 나타나는 주름형태의 결함인 곱쇠흠(COIL BREAK)을 방지하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저탄소강의 열간압연강판의 톱(TOP)부의 상,하부 표면온도를 낮춤으로써 곱쇠흠을 방지하는 방법에 관한 것이다.

저탄소강 연질소재의 곱쇠결함 발생원인은 항복점 연신현상으로서 나타나는 현상으로서 고탄소강에서는 나타나지 않는 현상이다.

이러한 이유는 페라이트 만으로 된 저탄소강과는 달리 2상인 세멘타이트등이 존재하여 많은 전위를 갖고 있기 때문에 냉간압연등의 가공시 연속변형을 하기 때문이다.
저탄소강에서 나타나는 항복점 연신현상은 일반적으로 스트립을 권취시 발생하는 현상으로 초기 스트립을 권취시에는 변형량이 증가하지만 스트립이 권취기 멘드렐에 완전히 감기는 순간에는 곡률반경이 최소가 되어 변형량은 최대가 된다.

이때 변형속도는 제로가 되고 순간적으로 굽힘모멘트를 따라 변형속도가 느린 경우의 곡선으로 이동한다.

그 결과 항복점이 저하되고 그 감소분이 과포화 변형에너지로 강판에 걸리게 된다.이러한 과포화 변형에너지가 곱쇠 발생의 원인이 된다.

이렇게 해서 발생된 곱쇠현상은 열간압연 이후의 냉간압연 가공 과정에서 압연두께가 불균일 해지는 등의 냉연강판의 표면 불량등을 야기시켜 고객사로부터의 품질불만의 대상이 되고 있다.

이러한 열간압연에서 원인을 제공하는 곱쇠결함을 방지하기 위한 기술로는 제강공정에서는 전위를 고착시키는 원소인 C,N과 같은 화학원소를 안정한 탄화물이나 질화물로 형성시켜서 용질원소의 고용량을 줄이는 기술을 들수 있다.

그러나, C,N은 규격에 따른 수요가의 요구조건이 있기 때문에 상기한 기술은 성분의 량을 조절할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 열간압연 공정에서는 사상압연 이후의 런 아웃 테이블(RUN OUT TABLE)상에서 스트립의 톱 (TOP)부분에 물을 뿌려서 냉각시키는 방법이 제안되었다.

그러나 이 방법은 스트립 톱 부분의 온도하락으로 인한 권취오작 및 권취형상 불량등의 문제점이 있다.

또한, 다른 한 방법으로는 조질압연(SKIN PASS)을 함으로써 항복점 연신을 감소시키는 방법이 제안되기도 했다.

그러나, 이 방법도 압하율에 따른 제품의 기계적 성질이 악화되어 성형성이 불량하게 된다든지, 추가공정 통과에 따른 원가부담 및 추가공정 투입 지연등의 납기문제가 발생한다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 스트립의 톱 부분이 권취 온도계에 도달시점부터 언더 스프레이와 트랙 스프레이를 동시에 실시하여 스트립의 톱 부분을 냉각시켜 그레인을 미세화시키면서 항복점 연신이 나타나지 않는 조건을 만들어 곱쇠발생을 방지하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 열간사상압연된 저탄소강 열연강판을 권취하는 권취기, 이 권취기 입측부에 설치된 핀치롤, 이 핀치롤 입측에 설치된 권취온도계 및 열연강판을 이동시키는 테이블 롤러를 포함하는 열간압연설비에서 저탄소강 열연강판을 제조하는 방법에 있어서,

상기 핀치롤과 권취온도계사이에서 이송되는 열연강판의 저면을 냉각시키고, 그리고 권취되는 열연강판의 상면을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 저탄소강 곱쇠흠방지방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이 열간사상압연된 저탄소강 열연강판을 권취하는 권취기(1), 이 권취기(1) 입측부에 설치된 핀치롤(2), 이 핀치롤(2) 입측에 설치된 권취온도계(3) 및 열연강판을 이동시키는 테이블 롤러(4)를 포함하는 열간압연설비에서 저탄소강 열연강판을 제조하는 방법에 바람직하게 적용된다.

또한, 본 발명은 두께가 1.5mm인 저탄소 열연강판의 곱쇠흠방지방법에 바람직하게 적용되는 것이다.

본 발명에 따라 곱쇠흠을 방지하기 위해서는 우선 상기 핀치롤과 권취온도계사이에서 이송되는 열연강판의 저면을 냉각시켜야 한다.

상기와 같이, 열연강판의 저면을 냉각시키기 위한 방법의 하나로서는 도 1에 나타난 바와 같이 권취의 핀치롤(2) 전면의 테이블 롤러(4)와 롤러(4)의 사이에 별도의 냉각장치인 언더 스프레이(10)를 설치하여 열연강판의 저면을 냉각시키는 방법을 들 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같이 저면이 냉각된 후 권취되는 열연강판의 상면을 냉각하여야 한다.

상기와 같이 열연강판의 상면을 냉각하는 방법의 일례로서는 도 1에 나타난 바와 같이 웨퍼 롤(WRAPPER ROLL)의 후면에 트렉 스프레이(TRACK SPRAY)(20)를 설치하여 열연강판의 상면을 냉각시키는 것이 바람직하다.

언더 스프레이와 트렉 스프레이에 의하여 냉각시 냉각수의 분사압력은 3kg/cm²의 압력으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 냉각은 톱부의 스트립의 길이가 대략 100미터여부를 확인하고 100미터 되지 않을시 계속해서 냉각하고 대략 100미터정도를 넘을 시는 냉각을 완료하는 것이 바람직하다.

열연강판의 냉각온도 하향에 따른 FGS(FERRITE GRAIN SIZE) 미세화 및 열연강판 강도와의 관계를 먼저 살펴보면, 다음과 같다.

도 2에도 나타나 있는 바와 같이, 열연강판의 냉각온도가 낮아짐에 따라 초석 페라이트는 미세화된다.

이는 도 3에 나타난 바와 같이 열연강판의 온도가 낮을 때 용질원소(C,N)가 이동 할 수 없기 때문에 전위의 이동의 이동에 방해를 받지 않는 반면에, 열연강판의 온도가 높을 때는 용질원소(C,N)가 쉽게 이동하여 전위에 고착되기 때문이다.

또한, FGS(FERRITE GRAIN SIZE)의 미세화가 항복강도에 미치는 영향에 대해서는 주로 하기 식(1)의 HALL-PETCH 식이 적용된다.

[관계식 1]

σ= kD^-1/2

(상기 식에서 σ: 항복강도, k : 상수 , D : 입도)

상기 식에 의하면 열연강판(스트립)의 강도는 열연강판의 입도가 작을 수록 커짐 을 알 수 있다.

또한, 굽힘 변형량이 곱쇠에 미치는 영향은 하기 식(2)의 R.S BURN의 식이 적용된다.

[관계식 2]

E=t/(d+t)*100

(상기 식에서, E: 굽힘 변형량, t: 소재두께, d: 롤 반경)

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 변형량이 0.20%를 초과하는 경우에는 곱쇄가 발생한다. 즉, 압연두께가 1.5mm이상일 때 곱쇄가 발생됨을 알 수 있다.

열연강판두께(mm)	권취멘드렐 직경(mm)	변형량(%)	곱쇄발생여부
1.0	745	0.13	미발생
1.2	745	0.16	미발생
1.5	745	0.20	발생
2.0	745	0.26	발생
2.5	745	0.33	발생
3.0	745	0.40	발생

저탄강 대상으로 사상압연온도(FT)(출측온도)를 700℃, 750℃, 800℃ 및 900℃의 조건으로 압연하고, 또한 CT(권취온도)(냉각온도)를 300℃, 400℃, 500℃, 600℃로 변화시키면서 권취하고 FT(사상압연압연온도)와 CT(권취온도)에 따른 항복강도 변하를 조사하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에 나타난 바와 같이, CT와 항복점 연신은 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 즉 CT 온도 400℃ 이하에서는 FT 800℃ 까지 항복점 연신이 양호함을 나타내고 있고, CT 온도 500℃ 이하에서는 FT 750℃ 까지 항복점 연신이 양호함을 나타내고 있고, CT 온도 600℃ 이하에서는 FT 700℃ 까지 항복점 연신이 양호함을 나타내 고 있다. 항복점 연신은 1% 미만시 양호함을 의미힌다.

따라서, 본 발명에 있어서 열연강판의 저면과 상면의 냉각조건은 CT 온도 400℃ 이하에서는 FT 800 ℃ 까지, CT 온도 500℃ 이하에서는 FT 750 ℃ 까지, CT 온도 600℃ 이하에서는 FT 700℃ 까지의 열간압연의 조건범위를 충족하도록 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

저탄소강의 열연강판을 하기 표 2의 사상열간압연온도, 권취온도, 저면 냉각 및 상면냉각의 조건으로 제조하고, 곱쇠발생여부를 조사하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

시편 No.	사상열간압연 온도(℃)	권취온도(℃)	저면 냉각여부	상면냉각여부	곱쇠발생 여부
비교재 1	800	400	×(적용하지 않음)	×(적용하지 않음)	발생
비교재2	750	530	×	×	발생
비교재3	700	600	×	×	발생
비교재4	800	400	×	○	발생
비교재5	750	530	×	○	발생
비교재6	700	600	×	○	발생
비교재7	800	400	×	×	발생
비교재8	750	530	○(적용함)	×	발생
비교재9	700	600	○	×	발생
발명재1	800	400	○	○(적용함)	미발생
발명재2	750	530	○	○	미발생
발명재3	700	600	○	○	미발생

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 권취되는 열연강판을 냉각하는 경우(발명재1-3)에는 곱쇄가 발생되지 않음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 권취의 핀치롤 전면의 테이블 롤러와 롤러의 사이에 별도의 냉각장치인 언더 스프레이등을 설치하여 열연강판의 저면의 표면온도를 조절하고 또한 웨퍼 롤의 후면에 트렉 스프레이등을 설치하여 스트립의 상면을 냉각시키도록 함으로써 열연소재 품질결함중 저탄소강에서 주로 발생하고 코일표면의 압연방향에 직각으로 나타나는 주름형태의 결함인 곱쇠흠(COIL BREAK)을 보다 효율적으로 방지시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 열간사상압연된 저탄소강 열연강판을 권취하는 권취기, 이 권취기 입측부에 설치된 핀치롤, 이 핀치롤 입측에 설치된 권취온도계 및 열연강판을 이동시키는 테이블 롤러를 포함하는 열간압연설비에서 저탄소강 열연강판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 핀치롤과 권취온도계사이에서 이송되는 열연강판의 저면을 언더 스프레이를 이용하여 먼저 냉각시킨 후, 권취되는 열연강판의 상면을 트렉 스프레이를 이용하여 냉각시키고, 그리고

   상기 열연강판의 저면 및 상면의 냉각조건은 CT 온도 400℃ 이하에서는 FT 800 ℃ 까지, CT 온도 500℃ 이하에서는 FT 750 ℃ 까지, CT 온도 600℃ 이하에서는 FT 700℃ 까지의 열간압연의 조건범위를 충족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 저탄소강 곱쇠흠방지방법.
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