KR101225734B1

KR101225734B1 - 표면 불량이 저감된 강판 및 제조 방법

Info

Publication number: KR101225734B1
Application number: KR1020100084132A
Authority: KR
Inventors: 신경진; 김택의; 윤치상
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2013-01-24
Also published as: KR20120020497A

Abstract

0.003 내지 0.008 wt%의 탄소(C), 0.1 wt% 이하의 실리콘(Si), 1.0 wt% 이하의 망간(Mn), 0.02 wt% 이하의 인(P), 0.015 wt% 이하의 질소(N), 0.2 wt% 이하의 황(S), 및 잔부량의 철(Fe) 및 구리(Cu) 불순물을 포함하는 강 조성물의 슬라브(slab)를 미니밀(mini mill) 공정으로 형성하고, 열간 압연하여 강판으로 성형하는 강판 제조 방법 및 이에 따른 강판을 제시한다.

Description

표면 불량이 저감된 강판 및 제조 방법{Steel sheet with reduced surface defect and method of manufacturing the same}

본 발명은 강판 제조 기술에 관한 것으로, 특히 미니밀(mini mill)을 이용하여 제조될 때 귀불량(edge defect)과 같은 표면 불량이 저감될 수 있는 강판 및 제조 방법에 관한 것이다.

미니밀(mini mill) 공정을 이용하여 열연 강판을 생산할 때, 미니밀의 경우 철광석이 아닌 고철 스크랩(scrab)을 주원료로 열연 강판을 생산하므로, 스크랩의 품위가 강판의 표면 품질을 좌우하게 된다. 고급 품질의 강판을 생산하기 위해서, 스크랩의 품질 관리가 우선적으로 중요시 되고 있다. 고철 스크랩에는 구리(Cu), 주석(Sn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)과 같은 잔류 원소가 함유되어 있어, 제강이나 연주 공정 중에 제거되지 않은 채 불순물로 남아 있을 수 있다. 이러한 불순물로 잔류하는 순환성 원소(tramp element)들은 강판의 표면 품질의 영향을 주는데, 주로 톱귀, 째귀와 같은 귀불량(edge defect)과 유사 비늘흠 형태의 밀착성이 강한 스케일(scale)층을 형성하여 열간 압연 후에도 제거되지 않은 채 남아서 강판의 성형시 가공 크랙(crack)을 유발할 수 있다. 따라서, 이러한 표면 결함을 억제할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.

본 발명은 미니밀 공정을 이용하여 강판을 제조할 때, 귀불량과 같은 표면 불량이 저감될 수 있는 강판 및 제조 방법을 제시하고자 한다.

본 발명의 일 관점은, 0.003 내지 0.008 wt%의 탄소(C); 0.1 wt% 이하의 실리콘(Si); 1.0 wt% 이하의 망간(Mn); 0.02 wt% 이하의 인(P); 0.015 wt% 이하의 질소(N); 0.2 wt% 이하의 황(S); 및 잔부량의 철(Fe) 및 구리(Cu) 불순물을 포함하는 조성의 강판을 제시할 수 있다.

본 발명의 다른 일 관점은, 0.003 내지 0.008 wt%의 탄소(C); 0.1 wt% 이하의 실리콘(Si); 1.0 wt% 이하의 망간(Mn); 0.02 wt% 이하의 인(P); 0.015 wt% 이하의 질소(N); 0.2 wt% 이하의 황(S); 및 잔부량의 철(Fe) 및 구리(Cu) 불순물을 포함하는 강 조성물의 슬라브(slab)를 미니밀(mini mill) 공정으로 형성하는 단계; 및 상기 슬라브를 열간 압연하여 강판으로 성형하는 단계를 포함하는 강판 제조 방법을 제시할 수 있다.

상기 황(S)은 상기 잔부량의 철(Fe)이 상기 미니밀(mini mill) 공정에서 고철 스크랩(scrab)에 의해 제공될 때 상기 고철 스크랩에 함유되어 혼입되는 상기 구리 불순물을 구리황화물로 석출하게 상기 미니밀 공정 중에 0.05 내지 0.1 wt% 첨가될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 미니밀 공정에서 발생하는 귀불량과 같은 표면 결함을 유효하게 방지 억제할 수 있다. 부원료의 추가 투입만으로 황(S) 함량을 높여 줌으로써, 귀불량과 유사 비늘흠 같은 미니밀에서의 잔류 원소에 의해 유발되는 스케일 결함 발생을 현저히 낮출 수가 있다. 압연 설비에 대한 별도의 막대한 투자없이 간단히 강의 화학성분계만을 조정함으로써 귀불량과 같은 표면 결함을 유효하게 억제할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강판 및 제조 방법에 의한 귀불량 저감 효과를 보여주는 강판 코일 측면 사진들이다.

본 발명의 실시예는 귀불량과 같은 표면 결함을 저감하기 위해 강판의 화학성분계를 제시한다. 미니밀 공정을 이용하여 열연 강판을 제조할 때, 귀불량과 같은 표면 불량이 저감하기 위해, 부원료로서 황(S)을 추가로 투입하여 황의 함량을 높여 준다. 이에 따라, 귀불량과 유사 비늘흠 같은 미니밀에서의 잔류 원소, 특히, 구리 잔류 원소에 의해 유발되는 스케일 결함 발생을 현저히 낮출 수 있다.

본 발명의 실시예는 고철 스크랩을 이용한 미니밀 공정을 이용하여 열연 강판을 생산할 때, 열연 강판이 다음의 함금 원소들을 함유하여 제조된다.

가) 탄소(C): 0.003 내지 0.008 wt%

탄소(C)는 고용강화 원소이며, 탄소 함량이 0.0030wt% 미만인 경우 매우 낮은 탄소 함량에 의해, 결정입계에서의 석출물 생성 부족이 유발될 수 있으며, 0.008 wt%로 초과되면 성형성과 연성이 저하될 수 있다. 따라서, 탄소(C)는 0.0030 내지 0.008 wt% 함유되는 것이 유효하다. 보다 유효하게는 0.003wt% 내지 0.05wt% 함유될 수 있다.

나) 실리콘(Si): 0.1 wt% 이하

실리콘(Si)은 고용강화 원소로 강의 청정화에 기여할 수 있다. 실리콘은 적정량의 망간(Mn)이 첨가되는 강에 첨가될 경우, 용접 시 용융금속의 유동성을 향상

시켜 용접부 내 개재물 잔류를 최대한 유효하게 감소시킬 수 있고, 항복비와 강도 및 연성의 균형을 저해하기 않으면서 강도를 향상시킬 수 있다. 그럼에도 불구하고 과량으로 첨가되면 용융 도금성을 열화시킬 수 있다. 따라서, 실리콘(Si)은 0.1wt% 이하로 첨가될 수 있으며, 0.01wt% 내지 0.05wt% 이하 함유되는 것이 유효하다.

다) 망간(Mn): 1.0 wt% 이하

망간(Mn)은 강도 확보와 함께 황화망간(MnS)을 형성하여 탈황 작용을 유도하여, 황(S)에 의한 크랙 발생을 방지하기 위해 첨가될 수 있다. 망간(Mn)은 과다 함유 시 망간(Mn)의 입계 편석에 의해 가공성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 강판 제조 후 강판 표면의 도금 특성에 악영향을 미칠 수 있다. 용융 도금 강판 제조시 소둔 공정에서 산화망간(MnO)과 같은 산화물이 표면에 다량 생성되어 도금 밀착성을 열화시키고 도금 결함들을 다량 발생시키는 요인으로 작용할 수 있어, 첨가량은 0.1wt% 이하로 제한되는 것이 유효하다. 보다 유효하게는 0.2wt% 내지 0.5wt% 정도 함유될 수 있다.

라) 인(P): 0.02 wt% 이하

인(P)은 탁월한 고용강화 효과를 구현하는 성분으로, 강도 상승의 목적으로 많이 첨가가 되고 상대적으로 소량 첨가에 의한 효과가 상당히 높다. 그럼에도 불구하고, 다량으로 인(P)이 첨가될 경우 입계에 인(P)이 편석되어 2차 가공 취성을 유발할 수 있다. 이에 따라, 인은 0wt% 보다 많고 0.02wt% 이하로 첨가된다. 인에 의한 2차 가공 취성은 보론(B)을 미량 첨가함으로써 억제할 수 있다.

마) 황(S): 0.2 wt% 이하

황(S)을 일정량 첨가하여, 황(S)의 첨가에 의해 망간황화물(MnS)의 석출물이 생성되게 하고, 이와 함께, 계면에 고용된 구리(Cu)의 고용도가 저하됨에 따라 MnS 계면에 축적되어 구리황화물(Cu₂S)의 형태로 구리 원소가 미세하게 석출되게 한다. 이에 따라, 화학적 평형 상태를 가정할 경우, Mn과 S가 반응하고 남은 S이 Cu와 반응하여 강중의 고용 Cu의 함량을 낮춰준다.

본 발명의 실시예에서의 강판은 미니밀 공정으로 제조되므로, 미니밀 공정에서 전기로에 투입되는 고철 스크랩에 함유된 구리(Cu) 원소와 같은 순환성 원소가 강중에 잔류할 수 있다. 고철 스크랩 배합비가 나빠질 경우 Cu 함량이 증가하게 되고, 이에 따라 열연 강판의 코일(coil)의 측면 가장자리 부분에 귀불량이 증가하는 경향을 실험적으로 확인할 수 있다. 이는 고온취성 유발 인자인 Cu가 스케일과 Fe 매트릭스(matrix)의 계면에 액상으로 석출한 후, 열간 압연 도중 계면을 통과하여 강판의 표면에 농화되면서 표면 크랙을 유발하기 때문이다. 슬라브(slab)의 응고 과정 중에 슬라브 표층부와 측면부가 상대적으로 응고속도가 빨라 형성된 수지상 사이로 액상의 Cu가 농화되면서 계면에 석출하게 된다. 이러한 액상의 Cu가 슬라브의 표층부나 측면부로 농화되는 것을 막기 위해서, 본 발명의 실시예에서는 황(S)을 첨가함으로써 Cu가 액상으로 석출되기 전에 황화합물의 형태로 석출되도록 유도한다. 이에 따라, 구리 원소가 열연 강판으로 열간 압연되는 슬라브의 표층부로 농화되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

황(S)은 고온에서 황화망간(MnS)과 같은 황화물로 석출되어 황화철(FeS)의 생성을 억제하여 열간 취성을 방지하기 위해서 제어되어야할 원소이다. 강 내의 황 함량이 과다할 경우 MnS로 석출되지 못하고 잔류하는 황이 열간 취성을 야기시키게 된다. 따라서, 일반적으로 황(S)은 함유되지 않는 것이 바람직하여 0.01 wt% 이하의 범위내로 제어하고 있지만, 본 발명의 실시예에서는 구리 원소가 구리 황화물로 석출되게 유도하기 위해서, 0.2wt% 이하, 보다 유효하게는 0.05wt% 내지 0.1wt% 정도 첨가한다. 이러한 황의 첨가는 전기로 가열 이후에 래들 형태(ladle type) 정련로에서 정련하는 과정에 인위적으로 황을 첨가함으로써 이루어질 수 있다.

바) 질소(N): 0.015 wt% 이하

질소(N)는 소둔 전 후에 고용 상태로 존재하여 강의 성형성을 열화시키고, 강도에 있어 시효효과가 다른 원소에 비해 높은 원소이다. 질소는 고용 탄소에 비해 상온에서 내시효성 열화가 크므로, 그 함량을 0.015 wt% 이하로 함유될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 화학성분 조성의 강의 나머지 성분은 철(Fe)로 이루어질 수 있으며, 이때 원료, 자재, 제조 설비 등의 환경에 따라 불가피하게 함유되는 불순물이 더 포함될 수도 있다. 예컨대, 미니밀 공정으로 열연 강판이 제조됨에 따라, 고철 스크랩에 함유되어 있던 구리(Cu), 주석(Sn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)과 같은 순환성 원소들이 잔류할 수 있다. 이때, 구리(Cu)는 0.2wt% 정도 잔류될 수 있으며, 황의 첨가에 의한 구리 원소의 석출에 의해 강중의 고용 구리의 함량은 0.005wt% 이하로 낮출 수 있다. 이에 따라, 열연 강판의 귀불량과 같은 표면 결함이 유효하게 억제될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 강 조성물에는 필요에 따라 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 니오븀(Ni) 또는 몰리브데늄(Mo) 등이 첨가물로 첨가될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 조성의 강을 이용하여 열연 강판을 제조하는 과정은, 미니밀 공정에 따라 전기로 가열, 래들 퍼니스(ladle furnace)를 이용한 정련 및 연속연주 과정으로 강 조성물의 슬라브(slab)를 형성한 후, 슬라브를 사상압연(finishing mill)으로 열간 압연하고 권취하여 열연 강판의 코일(coil)을 형성한다. 이때, 사상압연 마무리온도는 850℃ 내지 950℃로 설정되어 열간 압연이 수행될 수 있고, 코일 권취 온도는 500℃ 내지 700℃의 온도 조건으로 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 강판 코일의 측면을 보여주는 사진인 도 1과 황의 첨가가 이루어지지 않은 비교예로서의 강판 코일의 측면을 보여주는 사진인 도 2를 참조하면, 도 1에 제시된 바와 같이 본 발명의 실시예는 강판 코일(100)의 측면에 귀불량과 같은 표면 결함이 유효하게 억제된 우수한 표면 품질을 구현할 수 있다. 이에 비해, 황(S)의 첨가가 이루어지지 않은 경우에 따라 제조된 강판 코일의 경우 도 2에 제시된 바와 같이, 강판 코일의 측면에 귀불량 또는 크랙과 같은 표면 결함(200)들이 발생되고 있어, 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법이 유효하게 귀불량을 억제할 수 있음을 입증한다.

100... 강판 코일 200... 표면 결함.

Claims

0.003 내지 0.008 wt%의 탄소(C);
0.1 wt% 이하의 실리콘(Si);
1.0 wt% 이하의 망간(Mn);
0.02 wt% 이하의 인(P);
0.015 wt% 이하의 질소(N);
0.05 내지 0.1 wt%의 황(S); 및
잔부량의 철(Fe) 및 구리(Cu) 불순물을 포함하고,
상기 황(S)은
상기 구리 불순물을 구리 황화물로 석출하게 0.05 내지 0.1 wt% 포함되는 강판.
삭제
제1항에 있어서,
상기 구리 불순물은
상기 잔부량의 철(Fe)이 미니밀(mini mill) 공정에서 고철 스크랩(scrab)에 의해 제공될 때 상기 고철 스크랩에 함유되어 많아야 0.2 wt% 이하로 잔존하는 강판.
제1항에 있어서,
상기 실리콘(Si)은 0.05 wt% 이하로 포함되고,
상기 망간(Mn)은 0.2 내지 0.5 wt% 포함되는 강판.
0.003 내지 0.008 wt%의 탄소(C); 0.1 wt% 이하의 실리콘(Si); 1.0 wt% 이하의 망간(Mn); 0.02 wt% 이하의 인(P); 0.015 wt% 이하의 질소(N); 0.05 내지 0.1 wt%의 황(S); 및 잔부량의 철(Fe) 및 구리(Cu) 불순물을 포함하는 강 조성물의 슬라브(slab)를 미니밀(mini mill) 공정으로 형성하는 단계; 및
상기 슬라브를 열간 압연하여 강판으로 성형하는 단계를 포함하고,
상기 황(S)은
상기 잔부량의 철(Fe)이 상기 미니밀(mini mill) 공정에서 고철 스크랩(scrab)에 의해 제공될 때 상기 고철 스크랩에 함유되어 혼입되는 상기 구리 불순물을 구리 황화물로 석출하게 상기 미니밀 공정 중에 0.05 내지 0.1 wt%로 첨가되는 강판 제조 방법.
삭제