KR101277884B1 - 생산성 및 품질이 우수한 ｔｍｃｐ강재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성 및 품질이 우수한 ＴＭＣＰ강재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후판의 제어압연시 사상압연종료온도를 제어함으로써 강재의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 TMCP강재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 강재를 조압연하는 단계; 상기 조압연된 강재를 재결정역에서 압연하는 단계; 상기 재결정역에서 압연된 강재에 대하여 사상압연을 개시하여 925 ~ 1075℃에서 사상압연을 종료하는 단계; 상기 사상압연된 강재를 냉각하여 620 ~ 740℃에서 상기 냉각을 정지하는 단계를 포함하는 생산성 및 품질이 우수한 TMCP강재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 제어압연시 패스간 아이들 타임(idle time)없이 사상압연을 실시함으로써, 불필요한 입성장 방지 및 패스간 공냉시간을 저감시켜 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 TMCP강재의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 변동 잔압하율에 따른 강압하를 통해, TMCP 강재의 미세조직 압착 효과를 얻을 수 있다.

Description

생산성 및 품질이 우수한 ＴＭＣＰ강재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING TMCP STEEL HAVING EXCELLENT PRODUCTIVITY AND QUALITY}

본 발명은 생산성 및 품질이 우수한 ＴＭＣＰ강재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후판의 제어압연시 사상압연종료온도를 제어함으로써 강재의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 TMCP강재의 제조방법에 관한 것이다.

고강도, 고인성 및 용접성이 우수한 TMCP강을 제조하기 위한 TMCP 제조 공정은 가열공정에서부터 압연공정, 가속냉각공정, 열간교정 등의 세부 단위공정들을 필수적으로 구비하며, TMCP 강재의 물성을 충족시키기 위해서는 제어 압연요소인 잔압하율, 사상압연 개시온도, 사상압연 종료온도를 모두 충족시켜야 한다.

한편, 후판 고급강재인 TMCP강의 특성상 미세조직(Microstructure)을 제어함으로써 원하는 고강도, 고인성의 물성과 충격 물성을 확보하게 된다. 이러한 미세조직을 제어하는 TMCP 제조 공정은 마무리 압연(Finishing Mill, 이하 FM)시 압연시작온도 및 압연종료온도를 준수해야 하는 제어압연(Controlled Rolling)을 실시하므로, 슬라브(Slab)가 조압연(Roughing Mill, 이하 RM)공정을 거친 후, 중간 바(Bar) 상태에서 FM 압연시작온도를 준수하기 위한 공냉대기시간을 반드시 가져야 한다. 그러나, 이러한 공냉대기시간은 생산성 저하의 주요 요인이 되고 있다.

또한, 사상압연 개시 이후 사상압연 종료온도 준수를 위하여 압연 패스간 과다한 공냉을 실시하게 되고, 이로 인한 시간때문에 생산성 하락은 물론, 공냉 중 입성장이 발생하게 되고, 낮은 가속냉각 개시온도의 원인이 되기도 한다. 이러한 입성장 및 낮은 가속냉각 개시온도는 조대한 또는 공냉 페라이트의 형성으로 이어져 재질물성에도 안좋은 영향을 미치는 문제가 있다.

본 발명의 일측면은 제어압연시 패스간 아이들 타임(idle time)없이 사상압연을 실시함으로써, 불필요한 입성장 방지 및 패스간 공냉시간을 저감시켜 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 TMCP강재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 기존의 고정 잔압하율에 따른 약압하 제어 방식과 달리 변동 잔압하율에 따른 강압하를 통해, 미세조직의 압착 효과를 얻을 수 있는 TMCP강재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 강재를 조압연하는 단계; 상기 조압연된 강재를 재결정역에서 압연하는 단계; 상기 재결정역에서 압연된 강재에 대하여 사상압연을 개시하여 925 ~ 1075℃에서 사상압연을 종료하는 단계; 상기 사상압연된 강재를 냉각하여 620 ~ 740℃에서 상기 냉각을 정지하는 단계를 포함하는 생산성 및 품질이 우수한 TMCP강재의 제조방법을 제공한다.

상기 조압연은 패스당 12~14%의 압하율로 행하는 것이 바람직하며, 상기 냉각은 8~10℃/s의 속도로 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 제어압연시 패스간 아이들 타임(idle time)없이 사상압연을 실시함으로써, 불필요한 입성장 방지 및 패스간 공냉시간을 저감시켜 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 TMCP강재의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 변동 잔압하율에 따른 강압하를 통해, TMCP 강재의 미세조직 압착 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 기존의 TMCP강재의 제어방법을 나타낸 개략도이다.
도 2는 기존예(a)와 발명예(b)의 제어압연 방법을 나타낸 개략도이다.
도 3은 기존예(a)와 발명예(b)에 대한 미세조직 사진이다.
도 4는 조압연시 압하량 분배를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 기존의 잔압하율 적용(a)과 본 발명에 따른 잔압하율 적용(b)에 따른 미세조직의 변화를 나타낸 사진이다.

도 1은 기존의 TMCP강재의 제어방법을 나타낸 개략도이다. 도 1과 같이, 기존의 TMCP강재 제조방법은 TMCP 물성을 확보하기 위하여, 제어 압연요소인 잔압하율, 사상압연 개시온도, 사상압연 종료온도를 모두 충족시켜야 한다. 그러나, 사상압연 개시 이후 사상압연 종료온도 준수를 위하여 압연 패스간 과다한 공냉을 실시하게 되고, 이로 인한 시간때문에 생산성 하락은 물론, 공냉 중 입성장이 발생하고 되고, 낮은 가속냉각 개시온도의 원인이 되기도 한다. 이러한 입성장 및 낮은 가속냉각 개시온도는 조대한 또는 공냉 페라이트의 형성으로 이어져 재질물성에도 안좋은 영향을 미치는 문제가 있다. 한편, 도 1에서는 재결정역 압연을 관해서는 나타내지 않았다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 사상압연개시 이후, 사상압연 종료온도의 범위와 냉각종료온도를 상승시킴으로써, 압연 패스간 과다한 공냉이 발생하지 않도록 하고, 또한, 냉각속도를 증가시켜, 물성 확보에 필요한 미세조직을 효과적으로 얻을 수 있도록 하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

우선, 강재를 조압연(RM)한 후, 상기 조압연된 강재를 재결정역에서 압연을 행한다. 이후, 상기 재결정역에서 압연된 강재에 대하여 사상압연을 개시하여 925 ~ 1075℃에서 사상압연(FM)을 종료한다. 도 2는 기존예(a)와 발명예(b)의 제어압연 방법을 나타낸 개략도이다. 도 2에서 알 수 있듯이, 기존에는 일률적으로 정해진 사상압연개시온도와 사상압연종료온도를 준수하여 제어압연을 실시하였으나, 이와는 달리, 본 발명에서는 사상압연개시 이후, 기존보다 높은 온도 범위에서 사상압연을 종료하게 된다. 이를 통해, 압연 시 패스간 아이들 타임(idle time)을 저감시켜 강재의 공냉시간을 줄여 일반강 수준의 압연 생산성을 확보할 수 있으며. 또한, 이러한 공냉시간 저감에 따라 불필요한 미세조직의 입성장을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제품의 생산성뿐만 아니라 품질 또한 향상시킬 수 있다. 여기서, 아이들 타임이란 공장의 생산력이 어떤 이유로 충분히 활용되지 못하고 고정 설비의 일부가 유휴화되고 노동력이 일부 허비되는 등 작업을 못하고 있는 시간을 의미한다. 한편, 도 2는 조압연 후의 공정을 나타내었기 때문에 조압연에 관해서는 나타내지 않았다.

본 발명에서는 사상압연을 개시한 후, 패스간 아이들 타임이 발생하지 않도록 가능한 빨리 사상압연을 종료하는 것이 바람직한데, 적정 압하력을 부가한 후, 가장 빨리 압연을 종료할 수 있는 온도가 1075℃이다. 한편, 상기 압연종료온도가 925℃미만인 경우에는 기존의 사상압연종료 온도와 차이가 거의 없게 되므로 상기 효과를 발휘할 수 없다.

이후, 상기 사상압연된 강재를 냉각하여 620 ~ 740℃에서 상기 냉각을 정지한다. 상기 냉각정지온도는 전술한 사상압연종료온도에 대한 최적의 냉각속도 범위로서, 상기한 온도범위에서 냉각을 정지함으로써, 상기한 생산성 및 품질 향상 효과의 저해를 방지할 수 있다. 상기 냉각정지온도가 620℃미만인 경우에는 과냉에 의해 베이나이트 등의 저온 변태 조직이 형성되어 강도가 지나치게 증가하게 되는 문제가 발생하며, 이로 인해 연성의 확보가 용이하지 않다는 문제점이 있다. 740℃를 초과하는 경우에는 냉각을 충분히 실시할 수 없어, 얻고자 하는 미세조직 또는 물성을 효과적으로 확보할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명에 적용될 수 있는 강재는 TMCP에 적용될 수 있는 모든 강재이며, 통상, 후물재로 불리는 6mm이상의 두께를 갖는 제품이라면 모두 적용이 가능하다. 다만, AH32-TM 또는 E-TM 등이 본 발명에 보다 바람직하게 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 8~10℃/s의 속도로 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 기존에는 6~7℃/s의 냉각속도로 상기 냉각을 행하였음에 반하여, 본 발명에서는 상기와 같이, 강냉각을 적용함으로써, TMCP강재에 요구되는 물성 확보를 위한 미세조직을 얻을 수 있다. 도 3 (a)는 저온압연+약냉을 행한 기존예에 대한 미세조직 사진이며, (b)는 본 발명에 부합하도록 고온압연+강냉을 실시한 발명예에 대한 미세조직 사진이다. 도 3을 통해 알 수 있듯이, 저온압연+약냉을 실시한 AH32는 조대한 페라이트+펄라이트로 이루어지는 미세조직을 갖는 반면, 본 발명에 부합되도록 제조된 발명예(AH32)는 미세 페라이트+펄라이트로 이루어짐을 알 수 있으며, 이를 통해, 본 발명예가 기존예 대비 미세조직의 미세화에 효과적임을 알 수 있다. 또한, 비교예 EH40은 미세조직이 미세 페라이트+펄라이트+베이나이트로 이루어지는 반면, 발명예(EH40)는 애시큘라 페라이트+베이나이트로 이루어지는 미세조직을 갖고 있음을 알 수 있으며, 이를 통해, 본 발명에 부합하도록 제조된 강재는 저온변태조직 확보에 효과적임을 알 수 있다.

도 4는 조압연시 압하량 분배를 개략적으로 나타낸 것인데, 도 4를 통해 알 수 있듯이, 기존에는 제어압연시 조압연 후의 바(bar) 두께가 일률적으로 정해져 있어, 목표로 하는 바의 두께를 얻기 위해서는 패스 당 최대 압하율을 적용하지 못하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에서는 바의 두께를 미세조정, 즉, 기존보다 바의 두께를 얇은 범위로 제어함으로써, 기존예에 비하여 강압하를 실시할 수 있어, 패스당 최대 압하율을 부여할 수 있으며, 그 압하율은 패스당 12~14%의 범위가 될 수 있다. 도 5는 기존의 잔압하율 적용(a)과 본 발명에 따른 잔압하율 적용(b)에 따른 미세조직의 변화를 나타낸 사진이다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명과 같이, 강압하를 적용하여 제조된 강재는 보다 미세한 결정립을 갖는 것을 알 수 있다.

하기 표 1은 기존의 제어압연법과 본 발명에 따른 제어압연법의 생산성과 사상압연 속도를 나타낸 것이다. 하기 표 1에서 알 수 있듯이, 기존에는 강재 생산량이 시간당 280Ton이었으나, 본 발명의 제어압연법을 실시할 경우, 생산성이 약 10% 증가된 309Ton을 생산할 수 있음을 알 수 있다.

구분	생산성(Ton/Hour)	사상압연속도(sec)
기존예	280	208
발명예	309	198

Claims (3)

1. 강재를 조압연하는 단계;
   상기 조압연된 강재를 재결정역에서 압연하는 단계;
   상기 재결정역에서 압연된 강재에 대하여 사상압연을 개시하여 925 ~ 1075℃에서 사상압연을 종료하는 단계;
   상기 사상압연된 강재를 냉각하여 620 ~ 740℃에서 상기 냉각을 정지하는 단계를 포함하는 생산성 및 품질이 우수한 TMCP강재의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 조압연은 패스당 12~14%의 압하율로 행하는 것을 특징으로 하는 생산성 및 품질이 우수한 TMCP강재의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 냉각은 8~10℃/s의 속도로 행하는 것을 특징으로 하는 생산성 및 품질이 우수한 TMCP강재의 제조방법.
   

Images