KR100946063B1 - 고탄소강 열연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 연속식 열간압연 설비에서 열간압연하여 고탄소강 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 0.4~1.1중량%의 탄소를 함유하는 고탄소강 슬라브를 열간압연한 후 런아웃 테이블상에서 냉각한 다음, 권취하여 열연강판을 제조하는 방법에 있어서,

상기 열간압연시 열간마무리압연이 Ae₃ 또는 Acm + 70℃ ∼ Ae₃ 또는 Acm + 100℃ 의 온도구간에서 종료되고;

열간마무리압연된 열연강판의 냉각은 열간마무리압연한 후, 660∼700℃의 온도구간으로 수냉한 다음, 공냉하여 열연강대의 에지부를 펄라이트로 변태시킨 후, 630∼660℃의 온도구간까지 수냉하는 방식으로 이루어지고; 그리고

냉각된 열연강판의 권취는 630∼660℃의 온도구간에서 행해지는 것을 특징으로 하는 고탄소강 열연강판의 제조방법이 제공된다.

본 발명은 열간압연시 적정한 온도에서 압연을 종료하여 압하력부하의 경감을 통해 생산성을 향상시키고, 런아우트 테이블상에서 전.후단강냉을 통해 열연강판의 에지부에도 펄라이트 조직을 확보시킴으로써 에지크랙을 방지하고 폭방향으로 균일한 재질을 확보할 수 있는 효과가 있는 것이다.

고탄소강, 열연강판, 에지크랙, 재질편차, 마무리압연온도, 냉각

Description

고탄소강 열연강판의 제조방법{Method for Manufacturing High Carbon Hot-Rolled Steel Sheet}

본 발명은 통상의 연속식 열간압연 설비에서 열간압연하여 고탄소강 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폭 또는 길이방향의 균일한 품질을 갖는 열연강판을 제조할 수 있는 고탄소강 열연강판의 제조방법에 관한 것이다.

통상, 고탄소강이라함은 0.4~1.10% 범위의 탄소와 0.2~0.9%의 Mn, 0.35~0.5% 수준의 Cr 과 Si 등 소량의 원소를 함유하고 있으며, 최종적으로 펄라이트를 주된 조직으로 하고 있다.

종래의 고탄소강 열연강대의 제조 시 열간마무리 압연온도는 870~900℃정도이고, 수냉각 후 권취온도는 650℃ 정도이다.

이와 같은 작업조건에서 제조된 열연강판은 폭 방향 및 길이방향으로 재질실적편차를 보이고 있으며, 이로 인해 고객사의 다양한 가공공정에서 에지(Edge) 크랙 및 열처리성에 나쁜 영향을 미치게 되며, 이로 인해 열처리시 비용 및 생산성의 하락을 가져오게 된다.

이러한 재질편차는 크게 런아우트 냉각대에서의 과냉에 의한 연성이 낮고 취성이 큰 이상조직(베이나이트,마르텐사이트)의 생성 및 펄라이트입자의 조대화에 기인하는 것이다.

상기한 취성이 큰 이상조직(베이나이트,마르텐사이트)의 생성은 강판의 냉각속도편차 즉 폭방향 에지부의 과냉현상에 주로 기인하며, 판 폭 내부와 달리 상하부로 열전달 뿐만 아니라 측면으로의 열이 빠져나가고, 길이방향으로도 선,미단부의 온도가 상대적으로 중앙부 대비 차이가 발생하기 때문이다.

또한, 펄라이트입자의 조대화는 이러한 이상조직의 발생을 억제하기 위해 거의 냉각을 하지 않기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 여러 방법이 알려져 있는데, 이들중 대표적인 방법으로는 대한민국 특허출원 제 2000-66375호에 제시되어 있는 방법을 들 수 있다.

상기 종래방법에서는 에지크랙이 없는 고탄소강 열연강대를 제조하기 위해 저온압연을 실시함으로써 재결정이 억제되고 잔류변형이 축적되어 펄라이트 상변태의 노즈(nose)를 단시간 축으로 이동하게 함으로써 변태발열이 크게 발생하여 냉각속도를 급격히 감소시키므로 이상조직의 발생을 완전히 억제할 수 있고, 또한 냉각개시 온도가 상대적으로 낮아져 동일 권취온도를 얻기 위한 냉각수량을 줄일 수 있다.

그러나 상기한 종래방법을 취한다 하여도 길이방향의 온도분포가 존재하고 이에 따라 동일한 수냉각을 실시할 경우에도 폭방향, 길이방향의 냉각속도 차이로 인해 국부적인 이상조직의 출현이나 펄라이트 입자의 차이가 발생하게 되므로 재질편차가 발생하게 된다.

다른 종래방법으로는 전단부의 서냉을 통해 펄라이트 조직을 확보하는 방법을 들수 있다.

그러나, 상기 종래방법의 경우에는 그에 맞는 최적점의 도출이 곤란하여 이상조직에 의한 에지크랙이나 조대한 펄라이트 생성에 의해 균질한 재질확보가 곤란하다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고탄소강 열간강판의 제조 시 열간마무리압연온도 및 열연강대의 냉각조건을 적절히 제어함으로써 에지크랙이 방지되고 폭방향 및 길이방향으로의 재질 편차가 적은 고탄소강 열간강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 0.4~1.1중량%의 탄소를 함유하는 고탄소강 슬라브를 열간압연한 후 런아웃 테이블상에서 냉각한 다음, 권취하여 열연강판을 제조하는 방법에 있어서,

상기 열간압연시 열간마무리압연이 Ae₃ 또는 Acm + 70℃ ∼ Ae₃ 또는 Acm + 100℃ 의 온도구간에서 종료되고;

열간마무리압연된 열연강판의 냉각은 열간마무리압연한 후, 660∼700℃의 온도구간으로 수냉한 다음, 공냉하여 열연강대의 에지부를 펄라이트로 변태시킨 후, 630∼660℃의 온도구간까지 수냉하는 방식으로 이루어지고; 그리고

냉각된 열연강판의 권취는 630∼660℃의 온도구간에서 행해지는 것을 특징으로 하는 고탄소강 열연강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 고탄소강, 구체적으로 탄소 0.4~1.1% 함유되는 강을 대상모재로 하여 길이방향 온도편차를 줄이고 제어의 안정성을 확보하기 위해 조압연한 후 적정한 마무리 압연 온도에서 열간압연작업을 마무리한 다음, 폭방향 중심부와 에지부의 온도차에 기인하여 상이한 변태조직 발생을 방지하기 위하여 런아우트 테이블 수냉영역에서 각 뱅크(bank)의 영역을 전.후단으로 구분하여 제어냉각을 실시하고 상.하간 냉각수량의 차이를 통해 상부체류수의 영향을 최소화하고 판의 급속냉각을 방지하기 위해 가속을 최소화함으로써 길이 및 폭방향의 급냉조직(베이나이트) 변태를 억제하고자 하는 것이다.

본 발명에서는 상변태 개시온도보다 높은 오스테나이트 영역에서 마무리압연을 실시하되, 80℃ 정도의 여유를 두고 실시하는 것이 바람직하다.

상변태가 개시하는 온도는 평형 상변태 온도보다 낮은 온도이며 소재의 성분에 따라 변화하는데 본 발명의 대상 소재인 0.4~1.1%의 탄소를 함유하는 고탄소강은 평형 상변태 온도보다 약 50℃ 정도 낮은 온도에서 상변태를 개시하므로 압연종료온도를 폭방향 중심부와 에지부의 차이를 감안하여 70~100℃ 높은 온도영역에서 압연을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 열간마무리 압연온도가 너무 높은 경우에는 조대화된 결정립으로 인해 펄라이트 핵생성이 늦어지고 권취온도(CT)와의 간격이 커 온도제어성이 나빠진다.

또한, 열간마무리 압연온도가 너무 낮은 경우에는 압하부하 증가 및 에지부 혼립조직발생 가능성이 커진다.

따라서, 열간마무리 압연온도는 Ae₃ 또는 Acm + 70℃ ∼ Ae₃ 또는 Acm + 100℃로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같이 열간마무리 압연된 열연강판을 660∼700℃의 온도구간으로 수냉한 다음, 공냉하여 열연강대의 에지부를 펄라이트로 변태시킨 후, 630∼660℃의 온도구간까지 수냉한다.

상기 냉각공정에서 열간마무리 압연된 열연강판의 냉각은 열간마무리 압연후 5초이내에 660∼700℃의 온도구간으로 수냉하는 것이 바람직하다.

권취하기 전에 열간마무리 압연된 열연강판을 본 발명에서와 같이 냉각하는 이유는 다음과 같다.

우선, 열간마무리압연이후 코일 폭방향의 온도편차에 따라 변태시점이 각각 상이하여 폭방향의 이상조직이 발생할 수 있는데, 이를 감안하여 열간마무리 압연된 열연강판을 660∼700℃의 온도구간으로 수냉한 후 공냉하므로써 에지부를 우선냉각하여 펄라이트 변태를 유도하므로써 에지크랙의 발생을 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 공냉하여 열연강대의 에지부를 펄라이트로 변태시킨 후, 630∼660℃의 온도구간까지 수냉하므로써 열연강판 중앙부의 펄라이트 변태를 촉진하여 코일 권취전 변태가 종료될 수 있도록 함으로써 폭방향 및 선.미단부간 품질의 균일화를 이룰 수 있다.

상기와 같이 적절한 열간 마무리 압연온도조건으로 열간압연된 열연강판을 적절한 냉각조건으로 냉각한 후, 630~660℃의 온도구간에서 권취하므로써, 에지부에도 이상조직이 방지되고 미세 펄라이트 조직이 얻어지므로 폭,길이방향으로 편차가 적은 열연강판이 제조된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

고탄소강 열연강대의 대표적인 강종인 공석 조성(하기 표 1)의 공구강인 SK5재를 대상으로 종래의 열간압연법과 본 발명의 압연방법으로 최종제품의 두께 2.3mm인 열연강대를 생산하였다.

성분	C	Mn	Si	Cr	Fe
화학조성(중량%)	0.85	0.4	0.2	0.05	잔부

상기 표 1의 조성을 갖는 강종의 Acm 온도[초석 세멘타이트(Cementite) 상이 석출하는 평형상변태 온도]는 약 770 ℃정도이다.

종래의 열간압연법에서는 열간마무리 압연온도를 900℃로 하고, 본 발명의 열간압연방법에서는 열간마무리 압연온도를 860℃로 하였다.

상기와 같이 열간마무리압연을 행한 후 권취온도 660℃를 목표로 하여 열연강대를 런아우트 테이블상에서 냉각하였으며, 그 냉각방식은 하기 표 2에 나타나 있는 바와 같이 구간별로 서로 다른 냉각방식을 적용하였다.

구분	전단부	중간부	후단부
종래방법	수냉	공냉	공냉
본 발명법	수냉	공냉	수냉

상기한 냉각방식을 적용하여 열연강대를 냉각한 후 650℃에서 권취하고, 권취 직후의 코일외관의 변화를 보면서, 에지크랙 발생정도를 관찰하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	마무리 압연온도	권취온도	냉각방법	에지크랙 발생정도	에지부 조직	좌굴현상
종래방법	900℃	650℃	전단강냉	발생	베이나이트	발생
본 발명법	860℃	650℃	전,후단강냉	발생하지 않음	펄라이트	미발생

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명법에 따라 열연강대를 열간마무리압연하고 냉각 및 권취하는 경우에는 에지 크랙 및 좌굴현상이 발생되지 않음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열간압연시 적정한 온도에서 압연을 종료하여 압하력부하의 경감을 통해 생산성을 향상시키고, 런아우트 테이블상에서 전.후단강냉을 통해 열연강판의 에지부에도 펄라이트 조직을 확보시킴으로써 에지크랙이 방지되고 폭방향으로 균일한 재질을 확보할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 0.4~1.1중량%의 탄소를 함유하는 고탄소강 슬라브를 열간압연한 후 런아웃 테이블상에서 냉각한 다음, 권취하여 열연강판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 열간압연시 열간마무리압연이 Ae₃ 또는 Acm + 70℃ ∼ Ae₃ 또는 Acm + 100℃ 의 온도구간에서 종료되고;

   열간마무리압연된 열연강판의 냉각은 열간마무리압연한 후, 660∼700℃의 온도구간으로 수냉한 다음, 공냉하여 열연강대의 에지부를 펄라이트로 변태시킨 후, 630∼660℃의 온도구간까지 수냉하는 방식으로 이루어지고; 그리고

   냉각된 열연강판의 권취는 630∼660℃의 온도구간에서 행해지는 것을 특징으로 하는 고탄소강 열연강판의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 열간마무리 압연후 660∼700℃의 온도구간으로의 수냉은 열간마무리 압연후 5초이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 고탄소강 열연강판의 제조방법