KR101033389B1

KR101033389B1 - 플럭스 코드 와이어용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101033389B1
Application number: KR1020110000448A
Authority: KR
Inventors: 박근웅; 이보룡
Original assignee: 현대하이스코 주식회사
Priority date: 2011-01-04
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2011-05-09

Abstract

용접봉의 일종인 플럭스 코드 와이어용 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 플럭스 코드 와이어로 사용되기에 적합한 물성을 가지는 강판 및 그 제조 방법에 관하여 개시한다.
본 발명은 중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 냉간압연 후 연속소둔 열처리하여 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조하되,상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도는 150±10m/min 이고, 소둔구간에서 790±5℃ 또는 810±5℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링 구간에서 640~680℃ 로 냉각하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코드 와이어용 강판 제조방법을 제공한다.

Description

플럭스 코드 와이어용 강판 및 그 제조 방법{STEEL SHEET FOR FLUX CORD WIRE AND IT'S MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 용접봉의 일종인 플럭스 코드 와이어용 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 플럭스 코드 와이어로 사용되기에 적합한 물성을 가지는 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

플럭스 코드 와이어(Flux cord wire)는, 냉연 강판 스트립을 롤 사이를 연속적으로 통과시켜 굽힘 변형량을 증가시켜 U자형 절곡 부재로 성형한 후, 내부에 플럭스(Flux)를 공급하고, 플럭스가 충진된 소재를 다시 롤 사이에 연속적으로 통과시켜 내부에 플럭스가 충진된 원통형상으로 만들고, 다시 길이 방향으로 잡아당겨 원하는 굵기로 인발하는 방식으로 제조된다.

이러한 용접봉은 높은 인장강도와 연식율을 요구하여, 특수하게 별도로 제조하고 있다.

본 발명의 목적은 인장강도(TS) : 300~400N/㎟, 연신율(EL) : 40~50%, 경도 (HRB) : 40~50, 항복강도(YS) 190~220N/㎟의 기계적 물성을 가지는 플럭스 코드 와이어용 강판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명 하나의 실시예에 따르면, 중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 냉간압연 후 연속소둔 열처리하여 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조하되, 상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도는 150±10m/min 이고, 소둔구간에서 790±5℃ 또는 810±5℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링 구간에서 640~680℃ 로 냉각하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코드 와이어용 강판 제조방법을 제공한다.

삭제

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 냉간압연 후 연속소둔 열처리하여 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조하되, 상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도는 170±10m/min 이고, 소둔구간에서 770~810℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링 구간에서 660~680℃ 로 냉각하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코드 와이어용 강판 제조방법을 제공한다.

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이때, 상기 열연강판은 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 910℃ ~ A_r3온도로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및 상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 680±10℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하는 과정으로 제조되는 것이 바람직하다.

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본 발명은 플럭스 코드 와이어 제조에 적합한 기계적 물성을 만족시킬 수 있는 성분계와, 이를 제조할 수 있는 열연재 제조 공정 조건 및 연속소둔 열처리 조건을 도출하여, 요구되는 기계적 물성 범위인 인장강도(TS) : 300~400N/㎟, 연신율(EL) : 40~50%, 경도 (HRB) : 40~50 를 만족하는 플럭스 코드 와이어용 강판 을 제공하는 효과를 가져온다.

도 1 내지 4는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(광학 100배),
도 5 내지 8은 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(광학 200배),
도 9 내지 12는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(광학 500배),
도 13 내지 15는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(SEM 500배),
도 16 내지 18는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(SEM 1000배),
도 19 내지 21은 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(SEM 3000배),
도 22는 각각의 연속소둔 열처리 거친 강판의 탄화물 조직사진임.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플럭스 코드 와이어용 강판 및 그 제조 방법에 관하여 살펴본다.

열연재의 제조

중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 제조한다.

이하, 본 발명에 따른 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.

상기 탄소는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.015 ~ 0.025 중량%로 첨가되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.02 중량%를 제시할 수 있다. 탄소의 함량이 0.015 중량% 미만일 경우 강도 보충을 위하여 첨가되는 다른 합금원소에도 불구하고 440MPa 이상의 인장강도를 확보하기 어려우며, 탄소의 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우 인성이 상대적으로 크게 저하되는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

실리콘은 강도 확보에 기여하며, 특히, 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.

상기 실리콘은 고유의 탈산 효과 및 표면 품질 등을 고려할 때 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 함량이 0.02 중량%를 초과할 경우 강의 용접후 도금성을 저해할 수 있으며, 열간압연 시에 적 스케일(red scales)을 생성시킴으로써 표면 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도 확보에 효과적인 원소이다. 또한 망간은 오스테나이트 안정화 원소로서, 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트 결정립 미세화에 기여한다.

상기 망간은 강도 향상 효과 및 중심 편석 유발 등을 고려할 때 본 발명에 따른 플럭스 코드 와이어용 강판 전체 중량의 0.15~0.25 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 0.15 중량% 미만일 경우 고용강화 효과가 미미하고, 반대로 망간의 첨가량이 0.25 중량%를 초과하면 용접성이 크게 저하되며, 아울러 MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

그러나, 인은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 되므로, 상기 인(P)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0 초과 0.015 중량% 이하의 범위 내에서 제한적으로 첨가되는 것이 바람직하다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.

따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0 초과 0.015 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

가용성 알루미늄(Sol.Al)

가용성 알루미늄(Sol.Al)은 탈산재로 사용되는 동시에 실리콘(Si)과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하는 원소로써, 열연 강판의 결정립계와 탄화물을 미세하게 만들기 때문에 강 중의 불필요한 고용 질소(N)를 AlN으로 석출시켜 강도를 상승시킨다.

상기 가용성 알루미늄(Sol.Al)은 본 발명의 강 전체 중량의 0 초과 0.030 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

가용성 알루미늄(Sol.Al)의 함량이 0.030 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 제강시 노즐 막힘, 주조시 Al 산화물 등에 의하여 열간 취성과 연성이 저하될 수 있다.

질소(N)

질소(N)는 AlN의 형성으로 결정립을 미세화하나 보론과 결합하여 BN으로 석출되어 강도 향상에 기여한다. 질소는 강 전체 중량의 0 초과 0.004 중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다. 질소의 함량의 0.004 중량%를 초과하면 연신율이 저하되어 바람직하지 못하다.

보론(B)

보론(B)은 침입형 원소로 인(P)과의 자리경쟁효과(site competition effect)로 인(P)의 입계편석을 방지한다. 즉, 보론(B)은 인(P)이 편석되는 자리를 차지하여 인(P)의 입계편석을 방지하는 것이다. 보론이 0.0015 중량%를 초과하면 가공성이 저하된다.

공정 조건은 마무리 열간압연 온도(FDT, Finishing Delivery Temperature)는 910℃로 하였으며, 권취온도(CT, Coiling Temperature)는 680℃로 하고, 권취시의 냉각 방식은 전단냉각방식을 적용하여 3mm 두께의 열연재 샘플을 제조하였다.

제조된 열연강판의 성분을 분석해보니 아래의 표 1과 같았다.

이 열연강판을 이용하여, 다양한 공정조건의 연속소둔 열처리를 시행하였다.

연속소둔 열처리 공정 조건은 소둔온도 3가지(770℃, 790℃, 810℃), 가스젯 쿨링 구간의 온도 3가지(640℃, 660℃, 680℃), 강판 이송속도 4가지(150m/min, 170m/min, 190m/min, 210m/min) 로 변경하여 총 36가지 연속소둔 열처리 조건으로 실시 하였다.

표 2는 강판 이송속도가 150m/min인 연속소둔 열처리 조건을 나타낸 것이고,

표 3은 강판 이송속도가 170m/min인 연속소둔 열처리 조건을 나타낸 것이고,

표 4는 강판 이송속도가 190m/min인 연속소둔 열처리 조건을 나타낸 것이고,

표 5는 강판 이송속도가 210m/min인 연속소둔 열처리 조건을 나타낸 것이다.

표 2 내지 5를 참조하면,

연속소둔 열처리는 PHS(예열 구간), DFF(직화로 구간), HS(가열 구간), SS(소둔구간), GJS(가스젯쿨링 구간), RQS(롤 퀀칭 구간), OAS(과시효 구간), FCS(급속냉각 구간)의 8개 구간으로 구성된다.

강판 이송속도가 150m/min 인 경우 연속소둔열처리에 소요되는 시간은 539초이며, 강판 이송속도가 170m/min 인 경우 475초이고, 강판 이송속도가 190m/min 인 경우 429초이고, 강판 이송속도가 210m/min 인 경우 385초이다.

표 2 내지 5에서 표시한 온도는 각각의 구간의 종료 지점에서의 강판의 온도를 나타낸다.

표 6 및 표 7은 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 물성 측정 결과를 나타낸 것이고,

도 1 내지 4는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(광학 100배)이고,

도 5 내지 8은 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(광학 200배)이고,

도 9 내지 12는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(광학 500배)이고,

도 13 내지 15는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(SEM 500배)이고

도 16 내지 18는 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(SEM 1000배)이고

도 19 내지 21은 각각의 연속소둔 열처리 조건을 거친 강판의 미세조직 사진(SEM 3000배)이고

도 22는 각각의 연속소둔 열처리 거친 강판의 탄화물 조직사진이다.

결과를 살펴보면, 인장강도와 연신율은 대체로 목표치에 만족하는 결과를 나타냈으나, 경도(HRB)의 경우 강판 이송 속도가 증가함에 따라 낮은 값을 나타내는 것을 알 수 있다.

우수한 물성을 나타낸 경우는 시험번호 W5, W7, W8, W9, W11, W12, W13, W14, W15, W16, W17, W18 이었다.

이 결과를 통해 최적의 조건을 도출해 보면,

강판 이송속도 150m/im 이고, 소둔구간(SS) 온도 790℃ 또는 810℃ 이고, 가스젯 쿨링 구간(GJS) 온도 640~580℃ 인 경우와,

강판 이송속도 170m/min 이고, 소둔구간(SS) 온도 770~810℃ 이고, 가스젯 쿨링 구간(GJS) 온도 660~680℃ 인 경우였다.

결과를 종합해 보면, 중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 냉간압연 후 연속소둔 열처리하여 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조하되,

상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도 150±10m/min로, 소둔구간에서 790±5℃ 또는 810±5℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링구간에서 640~680℃ 로 냉각하거나, 여기서 ±10m/min 와, ±5℃ 는 오차 범위를 고려한 것이다.

상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도 170±10m/min로, 소둔구간에서 770~810℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링구간에서 660~680℃로 냉각하는 방법을 통해, 인장강도(TS) : 300~400N/㎟, 연신율(EL) : 40~50%, 경도 (HRB) : 40~50 를 만족하는 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조할 수 있었다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims

중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 냉간압연 후 연속소둔 열처리하여 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조하되,
상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도는 150±10m/min 이고, 소둔구간에서 790±5℃ 또는 810±5℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링 구간에서 640~680℃ 로 냉각하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코드 와이어용 강판 제조방법.
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중량%로, 탄소(C) : 0.020±0.005%, 실리콘(Si) : 0 초과 0.02% 이하, 망간(Mn) : 0.200±0.05%, 인(P) : 0 초과 0.015% 이하, 황(S) : 0 초과 0.015% 이하, 가용성 알루미늄(Sol. Al) 0 초과 0.030% 이하, 질소(N) : 0 초과 0.004% 이하, 보론(B) : 0 초과 0.0015% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판을 냉간압연 후 연속소둔 열처리하여 플럭스 코드 와이어용 강판을 제조하되,
상기 연속소둔열처리는 강판 이송속도는 170±10m/min 이고, 소둔구간에서 770~810℃ 온도로 유지하고, 가스젯 쿨링 구간에서 660~680℃ 로 냉각하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코드 와이어용 강판 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 열연강판은
FDT(Finishing Delivery Temperature) : 910℃ ~ A_r3온도로 마무리 압연하는 열간압연 단계; 및
상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 680±10℃까지 냉각하여 권취하는 냉각/권취 단계;를 포함하는 과정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플럭스 코드 와이어용 강판 제조방법.
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