KR100954798B1 - 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤형 박판 주조기에 의하여 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하는 방법에 관한 것으로, 쌍롤의 드라이브사이드와 상기 드라이브사이드의 반대편인 워크사이드의 압하력을 각각 검출하고, 검출된 압하력이 낮은 쪽의 롤갭을 감소시켜 압하력이 증가되도록 제어함에 의해 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 압하력 차이를 보정함으로써, 박판에 잔류하는 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 델타페라이트 편차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.

쌍롤식 박판주조기, 압하력, 델타 페라이트

Description

오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING AUSTENITIC STAINLESS STEEL}

본 발명은 용탕으로부터 직접 박판을 제조하는 쌍롤형 박판제조장치와 관련된 것으로 보다 상세하게는 쌍롤형 박판장치로 제조된 오스테나이트계 스테인레스 강판에 잔류하는 델타페라이트를 효과적으로 저감시키는 제조방법에 관한 것이다.

쌍롤형 박판 주조법은 도 1과 같이 용탕으로부터 주조에 의하여 직접 2.0 ~ 4.0mm 두께의 주편을 제조하는 것으로 슬라브 연주법에 비하여 열간 압연 및 슬라브의 재가열 공정이 생략되어 제조 비용 및 열간압연에서 발생하는 표면 흠을 감소시킬 수 있는 공정이다.

그러나, 표면 품질의 측면에서는 장점을 가지지만, 오스테나이트계 스테인레스강을 박판 주조법에 의하여 제조하는 경우 델타페라이트의 잔류에 의하여 제품의 품질상 문제점을 나타내게 된다. 기존의 슬라브 주조법에 의하여 오스테나이트계 스테인레스 박판을 제조하는 경우에는 슬라브를 재가열하고, 다시 고온에서 열간 압연하므로 슬라브 주조조직에 존재하던 델타페라이트가 상당량 분해되어 최종 제품의 품질에 문제가 없게 된다.

박판주조법에 의하여 제조된 오스테나이트계 스테인레스 강판은 기존의 연주법에 의한 슬라브나 용접조직과 같은 주조조직이므로 상온에서 2 - 6 % 의 델타페라이트를 함유하는 duplex 조직을 보이는데, 기존의 연주법에 비하여 슬라브의 재가열이나 열간압연 공정에 의하여 델타페라이트가 분해될 수 없으므로 주조박판에 잔류 된 델타페라이트가 심각한 문제가 된다. 델타페라이트는 고온 가공성, 내식성 등을 악화시킬 뿐만 아니라 자성을 가지므로 최종 제품의 용도를 제한하는 단점을 가지고 있으므로 가능한 최종제품에서는 이를 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 델타 페라이트의 편차가 감소된 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공하는 것이다.

쌍롤형 박판 주조기에 의하여 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하는 방법에 있어서, 쌍롤의 드라이브사이드와 상기 드라이브사이드의 반대편인 워크사이드의 압하력을 각각 검출하고, 검출된 압하력이 낮은 쪽의 롤갭을 감소시켜 압하력이 증가되도록 제어함에 의해 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 압하력 차이를 보정함으로써, 박판에 잔류하는 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 델타페라이트 편차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 압하력의 차이가 -0.2~0.2kgf/㎟이 되도록 보정하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 박판 주조 공정의 주조롤에 의한 압하력(RSF)의 편차를 억제하여 드라이브사이드(Drive side, DS)와 워크사이드(Workside, WS)의 잔류 델타페라이트 차이를 획기적으로 개선할 수 있으므로 제품 품질의 편차 향상에 기여할 수 있다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 각각의 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

박판주조기에 의하여 제조된 오스테나이트계 스테인레스강의 잔류 델타페라이트는 박판의 양 에지 부분에서 함량이 틀리게 나타나는데, 롤을 구동하는 드라이브(Drive)가 있는 쪽을 드라이브사이드, 그 반대쪽을 워크사이드라고 하며, 도 2에서와 같이 박판의 양 에지 부분의 델타페라이트 함량이 드라이브사이드와 워크사이드가 다르게 나타나는 등 불균일한 양상을 보이고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 DS, WS의 델타페라이트 함량이 다르게 되면 델타페라이트 함량이 높은 에지는 품질 특성이 나쁜 단점을 가지게 될뿐아니라, 폭 방향 품질 특성에 차이가 나므로, 수요가의 불만 요인이 되게 된다.

본 발명에서는 이러한 양 에지에서의 델타페라이트 차이의 원인이 주조롤에서 발생하는 롤 압하력(Roll Seperating Force:RSF)의 불균일이 원인임을 밝혔다. 따라서, 양 에지 델타페라이트 불균일을 억제하기 위하여는 양 에지에 작동하는 RSF를 검출하여, 그 차이를 최소화하는 주조 방법을 제안한다.

쌍롤형 박판제조 방법은 도 1에 나타내었는데, 용탕으로부터 직접 두께 2 - 6 mm 의 주편을 직접 주조하여 제조하므로, 슬라브 연주법에서의 열연을 생략할 수 있도록 한 새로운 공정이다. 따라서, 제조원가가 슬라브 연주법에 비하여 저감 되는 장점이 있으며, 급속응고에 의한 비평형상의 존재로 입도 미세화나 개재물 미세화 등에 의하여 주편 내부품질도 우수하다. 크랙이 없는 양호한 주편을(8) 제조하기 위해서 도 1에 나타낸 바와 같이 용탕면을 완전히 덮을 수 있고 가스를 공급할 수 있는 메니스커스 쉴드를 (5) 사용하여야 한다. 이때, 분위기 가스는 아르곤이나 질소로 할 수 있으며, 용탕의 산화를 방지하기 위하여는 분위기 가스를 충분히 공급하여 산소농도를 0.1% 이하로 관리하여야 한다. 주조된 주편(8)은 열간압연기(12)에 의하여 20% 이상의 압하율로 열간압연되고, 수냉하여 권취 코일(11)로 제조된다.

도 3은 쌍롤박판 주조 공정의 응고 개념도를 나타낸다. 일반적으로 용탕(15)로부터 수냉하는 주조롤에 의하여 응고셀(21)이 형성되는데, 두 개의 롤에서 각각 응고셀이 성장하여 만나는 점을 응고 완료점이라고 한다. 이러한 응고 완료점은 박판 주조 공정에서는 주조롤 중심선(X) 이상에 위치하도록 하여야 하는데, 응고 완료점이 주조롤 중심선 이하가 되면, 일반 슬라브 연주법에 비하여 응고셀의 두께가 1~2mm의 박판이므로 약하여 철정압 등에 의하여 쉽게 파단이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 파단을 방지하기 위하여는 응고 완료점이 주조롤 중심선(X) 위에 항상 위치하도록 하여야 하는데, 이와 같이 되면 응고 완료점에서의 응고셀의 두께가 주조롤 중심선에서의 주조롤 간격보다 크게 되므로 열간압하가 되는 영역(25)이 필수적으로 존재하게 된다. 일반적으로 박판주조 공정에서는 응고 완료점을 조정하기 위한 수단으로 도 1과 같이 주조롤에 로드셀 (13) 또는 유압 검출 장치를 설치하여 응고시에 주조롤에 의한 압하력인 RSF (Roll Seperating Force)를 측정하여 RSF가 일정한 값 이상이 되도록 하여 응고 완료점을 주조롤 중심선 위에 항상 위치하도록 제어하고 있다. RSF는 파단 방지의 역할만 할 뿐 아니라, RSF에 의하여 주조롤과 응고셀이 힘을 받게 되면 사이의 가스갭을 감소시켜 응고 속도를 증가시키게 된다. 응고 속도가 증가하게 되면, 응고된 델타페라이트의 분해 속도를 증가시켜 최종 잔류 델타페라이트의 함량에 영향을 미치게 된다. 일반적으로 응고속도가 빨라질수록 델타페라이트의 함량이 감소하게 된다.

오스테나이트계 스테인레스강을 용해하고, 박판 연주기를 이용하여 박판을 연속 주조하였다. 주조때의 응고속도는 100 ^oC/sec 이상으로, 수지쌍정의 간격은 대부분 3.0 - 5.0 마이크론이다. 그리고, 메니스커스 실드 내부의 산소농도는 0.1% 이하이다. 주조한 이후에는 열간 압연기 (12)에 의하여 30% 압하율로 압연하여 박판 주조 시편을 얻었다. 차지별로 에지 델타페라이트 함량을 측정하였으며, 이를 도 3에 나타내었다. DS 델타페라이트와 WS 델타페라이트가 차지별로 편차가 많이 발생하는 것을 알았으며, 이러한 편차를 억제하기 위하여 로드셀 또는 유압 압력 검출 장치를 이용하여 DS, WS에 각각 미치는 RSF를 주조중 검출하였다.

도 4에 DS델타페라이트와 WS 델타페라이트 차이의 변화량을 DS RSF와 WS RSF 차이에 대한 그래프로 나타내었다. 그래프에서 나타나듯이 DS 델타페라이트와 WS 델타페라이트의 차이는 DS RSF와 WS RSF의 차이에 반비례하는 것을 알 수 있다. 즉, DS RSF가 WS RSF에 비하여 높게 되면, DS의 응고속도가 커지게 되고, 따라서 DS 델타페라이트 함량이 감소하게 된다. 따라서, 에지부 델타페라이트 편차를 억제하기 위하여는 RSF 차이가 발생하면, RSF가 낮은 쪽의 주조롤 갭을 감소하여, RSF 를 증가시키도록 제어하여 RSF 차이의 발생을 최소화하여야 한다. 델타페라이트에 의한 품질 편차의 영향이 크게 나타나지 않기 위해서는 DS, WS 델타페라이트 함량의 차이가 0.1% 이하가 되는 것이 바람직하므로 도 4에서 RSF의 차이는 A영역 즉, ± 0.2 kgf/mm² 가 되도록 하여야 한다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 박판주조법에 의하여 생산된 박판의 양 에지 부분의 델타페라이트를 비교한 그래프이다.

도 3은 주조 압하력에 대하여 설명하기 위한 개념도이다.

도 4는 압하력의 차이에 따른 델타 페라이트의 함량을 나타낸 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 주조롤 2: 래들

3: 턴디쉬 4: 침지노즐

5: 메니스커스 쉴드 6: 브러쉬롤

7: 에지댐 8: 주편

9: 핀치롤 10: 수냉장치

11: 권취코일 12: 열간압연기

13: 로드셀

Claims (2)

1. 쌍롤형 박판 주조기에 의하여 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하는 방법에 있어서,

   쌍롤의 드라이브사이드와 상기 드라이브사이드의 반대편인 워크사이드의 압하력을 각각 검출하고,

   검출된 압하력이 낮은 쪽의 롤갭을 감소시켜 압하력이 증가되도록 제어함에 의해 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 압하력 차이를 보정함으로써,

   박판에 잔류하는 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 델타페라이트 편차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 드라이브사이드와 워크사이드의 압하력의 차이가 -0.2~0.2kgf/㎟이 되도록 보정함으로써, 박판에 잔류하는 상기 드라이브사이드와 워크사이드의 델라페라이트 편차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.

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