KR101304602B1 - Method for improving scale detachment property - Google Patents

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Abstract

산화성 분위기에서 강재를 900 내지 1150℃로 가열하여 상기 강재의 표면에 스케일을 형성하는 단계 및 산소분압을 1 내지 2 vol% 이하로 유지하면서 냉각하여, 스케일의 표면온도가 상기 강재의 표면온도의 0.6배보다는 크고 0.8배보다는 작게 조절하는 단계를 포함하는 스케일의 박리성을 향상시키는 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 압연시에 박리가 되지 않고 남아있는 스케일로 인하여 발생하는 강재상의 표면흠을 줄일 수 있다.
Heating the steel to 900 to 1150 ° C. in an oxidizing atmosphere to form a scale on the surface of the steel and cooling while maintaining an oxygen partial pressure of 1 to 2 vol% or less, so that the surface temperature of the scale is 0.6 of the surface temperature of the steel. A method is provided for improving the peelability of a scale comprising adjusting greater than twice and smaller than 0.8 times.
According to the present invention, it is possible to reduce the surface flaw generated on the steel material due to the scale remaining without peeling during rolling.

Description

스케일의 박리성을 향상시키는 방법{METHOD FOR IMPROVING SCALE DETACHMENT PROPERTY}How to improve peelability of scale {METHOD FOR IMPROVING SCALE DETACHMENT PROPERTY}

본 발명은 강재의 열간압연 공정의 전처리로써, 스케일의 박리성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the method of improving the peelability of a scale as a pretreatment of the hot rolling process of steel materials.

가열로에서의 스케일의 박리성을 높이는 방법에 대한 종래기술로는 노즐 각도, 수압에 관련된 것이 주류를 이룬다. 스케일 제거에 직접적인 영향을 미치는 것은 고압수가 스케일 표면에 충돌할 때 발생하는 충돌압이나, 상기 충돌압에 가장 직접적인 영향을 미치는 것이 노즐 선단에서의 토출압이다. 따라서, 충돌압을 제어하는 기술과 토출압을 제어하는 기술로 나뉜다. 토출압은 통상 300kg/cm2 이하로 제어하고 있으며(300kg/cm2 이상도 일부 존재함), 충돌압은 대략 30kg/cm2 이하로 제어하고 있다. 노즐 토출압 제어시에는 노즐의 높이가 매우 중요하게 취급되고 있는데, 대부분의 발명에서 150mm 이하로 제어할 것을 조건으로 하고 있다. 2차 스케일 제거시의 토출압 또는 충돌압이 1차 스케일 제거시보다 높다.
Conventional techniques for improving the peelability of scales in furnaces are mainly related to nozzle angle and water pressure. The direct influence on the descaling is the impact pressure generated when the high pressure water impinges on the scale surface, and the discharge pressure at the tip of the nozzle most directly affects the impact pressure. Therefore, it is divided into a technique of controlling the collision pressure and a technique of controlling the discharge pressure. The discharge pressure is usually controlled to 300 kg / cm 2 or less (some of 300 kg / cm 2 or more are also present), and the collision pressure is controlled to about 30 kg / cm 2 or less. In the nozzle discharge pressure control, the height of the nozzle is very important, and in most inventions, the condition is controlled to 150 mm or less. The discharge pressure or the collision pressure at the time of secondary scale removal is higher than at the time of primary scale removal.

이러한 종래 기술의 문제점은 스케일을 박리하기 위해 일정량 이상의 수압을 가지는 물을 분사하는 형태로 인해 강재의 표면 온도가 급격하게 떨어지게 된다. 열연 판재의 경우에는 큰 열용량으로 인해 이 차이가 복열로 극복이 될 수 있으나 블룸(bloom) 내지 빌렛(billet)재의 경우 열용량이 판재에 비해 크지 않아 일정량 이상의 수량이 표면에 가해질 경우 표면 온도가 변할 수 있으며 열간 압연시 압하력의 불균형을 가져오게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 고안하였다.The problem of the prior art is that the surface temperature of the steel drops sharply due to the form of spraying water having a certain amount or more of water pressure to peel the scale. In the case of hot rolled sheet, this difference can be overcome by double heat due to the large heat capacity. However, in the case of bloom or billet material, the heat capacity is not large compared to the plate, so if a certain amount or more is applied to the surface, the surface temperature may change. And hot rolling brings unbalanced rolling force. The present invention has been devised to solve this problem.

본 발명의 일 측면은 열간 압연을 위한 가열공정 설비인 가열로에서 발생하는 스케일을 줄이기 위해 강재의 열간압연 공정의 전처리로써, 스케일 박리성을 향상시키는 방법을 제시하고자 한다.
An aspect of the present invention is to provide a method for improving scale peelability as a pretreatment of a hot rolling process of steel to reduce scale generated in a heating furnace which is a heating process facility for hot rolling.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 산화성 분위기에서 강재를 900 내지 1150℃로 가열하여 상기 강재의 표면에 스케일을 형성하는 단계 및 산소분압을 2 vol% 이하로 유지하면서 냉각하여, 스케일의 표면온도가 상기 강재의 표면온도의 0.6배보다는 크고 0.8배보다는 작게 조절하는 단계를 포함하는 스케일의 박리성을 향상시키는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention, heating the steel to 900 to 1150 ℃ in an oxidizing atmosphere to form a scale on the surface of the steel and cooling while maintaining the oxygen partial pressure of 2 vol% or less Thus, it provides a method of improving the peelability of the scale comprising the step of adjusting the surface temperature of the scale is greater than 0.6 times and less than 0.8 times the surface temperature of the steel.

본 발명의 일 측면에 따르면, 압연시에 박리가 되지 않고 남아있는 스케일로 인하여 발생하는 강재상의 표면흠을 줄일 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to reduce the surface scratches generated on the steel material due to the scale remaining without peeling during rolling.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 강종별 스케일의 밀착성 변화를 측정한 그래프이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 산소 분압 변화에 따른 박리성 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 산소 분압 및 수 분무시간 변화에 따른 박리성 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a graph measuring the change in adhesion of the steel type scale according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is a graph showing the peel test results according to the oxygen partial pressure change, according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the peel test results according to the change in oxygen partial pressure and water spray time, according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 스케일의 박리성을 향상시키는 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a method of improving the peelability of the scale of the present invention to be easily implemented by those skilled in the art.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments and examples described herein.

철은 고온 산화 분위기에 노출되면 FeO, Fe3O4 및 Fe2O3의 다층 피막을 형성하며 성장한다. 570℃ 이하에서는 FeO(뷔스타이트(wustite))는 형성되지 않으며, Fe3O4와 Fe2O3의 이층 피막이 형성되며 이때 Fe3O4가 금속면 쪽에 생성된다. 570℃ 이상의 온도에서는 FeO, Fe3O4, Fe2O3 순으로 산화 피막이 형성되어 성장하게 된다. FeO는 Fe가 산화막을 통해 이동하는 형태의 스케일 생성 메커니즘을 가지며, 1000℃에서는 FeO.95에서 FeO.88에 이르러 화학양론(stoichiometry)에서 매우 많이 이탈하게 된다. 이와 같이 음이온 공공(anion vacancy) 농도가 많게 되면 금속 이온과 전자의 이동이 공공(vacancy)과 전자홀(electron hole)에 의하여 매우 빨라진다. 마그네타이트인 Fe3O4는 역스피넬(inverse spinel) 구조를 갖고 있으며, 아주 고온을 제외하고는 결정 구조가 화학양론(stoichiometry)을 거의 벗어나지 않는다. 헤마타이트인 Fe2O3는 능면체(rhombohedral) 구조를 갖는 α-Fe2O3와 등방구조(cubic structure)를 갖는 γ-Fe2O3가 있다. 그러나 산화 반응에서는 400℃ 이상에서 Fe3O4가 산화하여 생성되는 α-Fe2O3가 주로 관찰된다.
Iron grows when it is exposed to a high temperature oxidizing atmosphere to form a multilayer coating of FeO, Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 . At 570 ° C. or less, FeO (wustite) is not formed, and a two-layer coating of Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 is formed, wherein Fe 3 O 4 is formed on the metal surface side. At a temperature of 570 ° C. or higher, an oxide film is formed and grown in the order of FeO, Fe 3 O 4 , and Fe 2 O 3 . FeO has a scale generation mechanism in which Fe moves through the oxide film, and at 1000 ° C., FeO .95 to FeO .88 departs from stoichiometry very much. As such, when the concentration of anion vacancy increases, the movement of metal ions and electrons is accelerated by vacancy and electron holes. Magnetite Fe 3 O 4 has an inverse spinel structure, except at very high temperatures, the crystal structure hardly deviates from stoichiometry. Hematite Fe 2 O 3 has α-Fe 2 O 3 having a rhombohedral structure and γ-Fe 2 O 3 having a cubic structure. However, in the oxidation reaction, α-Fe 2 O 3 mainly produced by oxidation of Fe 3 O 4 above 400 ° C is mainly observed.

스케일링이란 고온에서 금속표면에 고온산화생성물(뷔스타이트-FeO, 마그네타이트-Fe3O4, 헤마타이트-Fe2O3) 층이 형성되는 과정을 말한다. 이들은 다음의 반응에 의해 형성된다:Scaling refers to the process of forming a layer of high temperature oxidation product (Busite-FeO, Magnetite-Fe 3 O 4 , Hematite-Fe 2 O 3 ) on the metal surface at high temperature. These are formed by the reaction:

O2 + 2Fe = 2FeOO 2 + 2Fe = 2FeO

FeO + Fe2O3 = Fe3O4 FeO + Fe 2 O 3 = Fe 3 O 4

O2 + 4Fe = 2Fe2O3
O 2 + 4Fe = 2Fe 2 O 3

스케일링 과정은 금속 표면에서의 철의 산화막 형성을 통해 시작하여 철/철산화물 경계면으로 산소가 확산해 감에 따라 진행된다. 이 확산 과정은 온도와 시간의 함수이다. The scaling process begins with the formation of iron oxide on the metal surface and proceeds as oxygen diffuses to the iron / iron oxide interface. This diffusion process is a function of temperature and time.

스케일 생성식은 일반적으로 하기 식 1을 따른다.The scale generation formula generally follows the following formula (1).

Figure 112011101954646-pat00001
Figure 112011101954646-pat00001

h, w, L = 각각 슬라브의 두께, 폭, 길이(inch) h, w, L = thickness, width, and length of the slab, respectively

M = 슬라브의 단위 무게당 스케일 무게 감소량 (ton) M = scale weight loss per unit weight of slab (ton)

t = 스케일링 시간 t = scaling time

T= 슬라브 온도(℉) T = slab temperature (℉)

Ρ= 슬라브의 밀도(파운드/in3) Ρ = density of slabs (lbs / in 3 )

a,b=철의 종류와 노의 분위기에 의존하는 상수
a, b = constant depending on the type of iron and the atmosphere of the furnace

상기 식에 나타난 바와 같이 스케일 생성량은 시간의 1/2승에 비례하고, 온도의 exp(-1/T)에 비례하게 되므로 온도의 영향을 더 크게 받는다.
As shown in the above equation, the scale generation amount is proportional to the power of 1/2, and is proportional to the exp (-1 / T) of the temperature, and thus is more affected by the temperature.

상기에서 살펴본 바와 같이 스케일 형성에 있어서 온도 의존성이라는 특성에 착안하여 본 발명을 고안하게 되었다.
As discussed above, the present invention has been devised by focusing on the property of temperature dependence in scale formation.

즉, 본 발명의 일 측면은, 산화성 분위기에서 강재를 900 내지 1150℃로 가열하여 상기 강재의 표면에 스케일을 형성하는 단계 및 산소분압을 2 vol% 이하로 유지하면서 냉각하여, 스케일의 표면온도가 상기 강재의 표면온도의 0.6배보다는 크고 0.8배보다는 작게 조절하는 단계를 포함하는 스케일의 박리성을 향상시키는 방법을 제공한다.
That is, one aspect of the present invention, by heating the steel to 900 to 1150 ℃ in an oxidizing atmosphere to form a scale on the surface of the steel and cooling while maintaining the oxygen partial pressure of 2 vol% or less, the surface temperature of the scale is It provides a method for improving the peelability of the scale comprising the step of adjusting the surface temperature of the steel than greater than 0.6 times and less than 0.8 times.

본 발명에서는 열간압연을 위한 전처리인 가열공정 설비인 가열로에서 발생하는 스케일을 강소지와 스케일 사이에 발생하는 열응력을 이용하여 쉽게 제거한 후 압연 공정을 수행하고자 한다. 산화분위기에서 강재를 900 내지 1150℃로 가열하면, 강재 표면에는 FeO, Fe3O4, Fe2O3, FeSiO4, (Fe,Cr)2O3 등의 스케일이 생성된다. 이러한 스케일은 가열 이후 압연공정에서 불순물로 작용하여 강재표면의 흠을 발생시키는 요인이 된다. 따라서, 압연하기 전에 이러한 스케일을 제거하고자 강재를 가열 후에 바로 물 등을 분무하여 상기 생성된 스케일의 표면온도를 낮추게 된다.
In the present invention, it is easy to remove the scale generated from the heating furnace, which is a heating process facility for pre-rolling, using the thermal stress generated between the steel sheet and the scale, and then perform the rolling process. When the steel is heated to 900 to 1150 ° C. in an oxidizing atmosphere, scales of FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , FeSiO 4 , (Fe, Cr) 2 O 3, and the like are formed on the steel surface. This scale acts as an impurity in the rolling process after heating, causing a flaw in the steel surface. Therefore, in order to remove this scale before rolling, water or the like is sprayed immediately after heating the steel to lower the surface temperature of the generated scale.

가열온도를 900 내지 1150℃로 한정한 것은 900℃ 이하에서는 스케일 생성은 크게 억제되나 조압연 구간의 압연 부하량이 급격히 증가하여 실제 선재 압연에서 구현하기 힘들기 때문이며, 1150℃ 이상에서는 스케일 생성이 급격히 증가하나 스케일 박리성에 큰 영향을 미치는 Fe-Si계 스케일이 녹아 액체상태로 된다. 이로 인해 강재표면(기지상)과 스케일 계면에서 밀착성이 좋은 Fe-Si계 스케일이 빠져나가게 되어 스케일의 밀착성을 급격하게 떨어뜨리므로 본 발명을 적용하지 않고도 박리성은 오히려 좋아지기도 하기 때문에, 본 발명을 적용하는 것이 무의미하기 때문이다.
The heating temperature is limited to 900 to 1150 ℃ because scale generation is greatly suppressed below 900 ℃, but the rolling load in the rough rolling section is rapidly increased, making it difficult to realize in wire rod rolling. Above 1150 ℃, scale generation increases rapidly. However, the Fe-Si scale, which greatly affects the scale peelability, melts into a liquid state. As a result, the Fe-Si-based scale having good adhesion at the interface between the steel surface (base phase) and the scale is pulled out and the adhesiveness of the scale is drastically deteriorated, so that the peelability is rather improved without applying the present invention. It is meaningless to do.

산소의 분압은 2 vol% 이하로 한정한다. 산소 분압 2 vol% 초과시에는 스케일 두께가 충분하게 두껍게 성장하고 그로 인한 균열 및 응력 편차로 인해 스케일에 균열이 생겨 일반적인 스케일 제거 장비로도 스케일 제거가 쉽게 가능하다. The partial pressure of oxygen is limited to 2 vol% or less. If the oxygen partial pressure exceeds 2 vol%, the scale thickness grows sufficiently thick, and the resulting cracks and stress deviations cause cracks in the scale, which makes it easy to remove the scale even with ordinary descaling equipment.

산소분압이 작을수록 스케일의 두께는 얇고 밀착성은 좋아서 박리성이 나쁘다.(표 3 및 도 2 참조) 따라서, 스케일이 얇을수록 일반적인 물리적 방법으로는 제거하기 어렵게 된다. 산소분압이 0 vol%라도 약간의 스케일은 생기며 스케일 제거는 쉽지 않다. 따라서, 상기 산소분압의 하한 설정은 무의미하다.
The smaller the oxygen partial pressure, the thinner the scale, the better the adhesiveness, and the lower the peelability. (See Table 3 and FIG. 2) Therefore, the thinner the scale, the harder it is to be removed by a general physical method. Even if the oxygen partial pressure is 0 vol%, some scale is produced and it is not easy to remove the scale. Therefore, the lower limit setting of the said partial pressure of oxygen is meaningless.

물과 같은 냉매를 스케일 표면에 분무하여 스케일 표면 온도를 낮춘다.A coolant, such as water, is sprayed onto the scale surface to lower the scale surface temperature.

수 분무 등을 통하여 스케일 표면을 냉각시킴으로써 스케일의 급속한 열수축을 유도하고 열응력에 의해 스케일 조직의 치밀도를 감소시켜 스케일과 강재 표면과의 박리성을 극대화한다. Cooling the scale surface through water spraying induces rapid thermal contraction of the scale and reduces the density of the scale structure by thermal stress to maximize peelability between the scale and the steel surface.

강재의 표면에 스케일이 생성되는 경우 가장 처음에는 FeO가 생성되고, 온도가 점점 올라감에 따라 Fe3O4, 그 다음에는 Fe2O3 순으로 생성된다. 따라서, 강재의 표면과 가장 가까운 안쪽에는 FeO가 위치하며, 다시 그 하부에는 FeSiO4가 생성될 수 있다. 상기 FeSiO4는 통상적인 물리적 방법으로는 제거하기 어려운데, 종래에는 1150℃ 이상의 고온에서 녹이는 방식을 채택하기도 하였다. When the scale is formed on the surface of the steel, FeO is generated first, followed by Fe 3 O 4 and then Fe 2 O 3 as the temperature increases. Therefore, FeO is located at the inner side closest to the surface of the steel, and FeSiO 4 may be formed at the bottom thereof. The FeSiO 4 is difficult to remove by a conventional physical method, it has conventionally adopted a method of melting at a high temperature of more than 1150 ℃.

본 발명은 이러한 번거로운 과정을 생략할 수 있는 획기적인 방법으로서, 물과 같은 냉매를 분무함으로써, 스케일의 표면만을 일정온도로 냉각시키고, 스케일 조직의 치밀도를 변화시켜 강재표면으로부터 박리하기 쉽게 하고자 한다.
The present invention is a revolutionary method that can avoid such a cumbersome process, by spraying a refrigerant, such as water, to cool only the surface of the scale to a certain temperature, to change the density of the scale structure to easily peel off from the steel surface.

상기 물과 같은 냉매 분무 과정은 스케일의 표면온도를 낮출 수 있는 가장 손쉬운 방법이라서 채택한 것이며, 그 외에 표면온도를 낮출 수 있는 수단을 배제하려는 의도는 아니다.
The refrigerant spray process, such as water, is adopted as the easiest way to lower the surface temperature of the scale, and is not intended to exclude other means for lowering the surface temperature.

상기 스케일의 표면온도가 상기 강재의 표면온도의 0.6배보다는 크고 0.8배보다는 작게 조절한다.The surface temperature of the scale is adjusted to be greater than 0.6 times and less than 0.8 times the surface temperature of the steel.

스케일의 표면온도(Tscale)가 강재의 표면온도(Ts)의 0.8배보다 높은 경우 열응력(thermal stress) 차이가 적어 박리성을 높이는 효과가 미미하고, 강재의 표면온도의 0.6배보다 낮은 경우에는 강재의 표면 온도까지 떨어뜨려 조압연 압연시 압연 부하를 높일 수 있기 때문이다.
When the surface temperature (Tscale) of the scale is higher than 0.8 times the surface temperature (Ts) of the steel, the thermal stress difference is small and the effect of improving the peelability is insignificant. This is because the rolling load can be increased during rough rolling by dropping to the surface temperature of the steel.

이를 확인하기 위하여 산소분압 1 vol%에서 Tscale/Ts의 값을 변화시키면서 박리성 테스트를 하여 표 1에 나타내었다.
In order to confirm this, a peel test was performed while changing the value of Tscale / Ts at an oxygen partial pressure of 1 vol%.

Tscale/TsTscale / Ts 소재와 스케일의 밀착력 (psi)Adhesion between material and scale (psi) 조건1Condition 1 1.01.0 443443 조건2Condition 2 0.950.95 398398 조건3Condition 3 0.90.9 412412 조건4Condition 4 0.80.8 250250 조건5Condition 5 0.70.7 197197 조건6Condition 6 0.60.6 155155

예시적 구현예에 있어서, 상기 냉각 완료 후 압연 개시 전 강재의 표면온도가 스케일 표면의 초기온도의 0.9배보다는 크고 스케일 표면의 초기온도보다는 작게 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment, the surface temperature of the steel after the completion of cooling and before the start of rolling may be greater than 0.9 times the initial temperature of the scale surface and smaller than the initial temperature of the scale surface, but is not limited thereto.

냉각(예를 들어, 수 분무) 완료 후 압연 개시 전 표면 온도가 시료의 잠열로 인해 다시 어느 정도 상승하게 된다. 강재의 표면온도(Ts)가 초기 온도(T0)의 0.9배 이상을 유지해야 열응력(thermal stress) 차이를 나타낼 수 있어 박리성을 높이는 효과가 나타나기 때문이다. 여기서 T0는 가열로에서 소재가 나왔을 때의 강재의 표면 온도이자 스케일의 표면온도이다. 가열로에서 소재가 추출되었을 때는 강재의 표면 온도와 스케일의 표면 온도가 동일하기 때문이다.
After completion of cooling (eg water spraying) the surface temperature before rolling starts again rises somewhat due to the latent heat of the sample. This is because when the surface temperature (Ts) of the steel is maintained at 0.9 times or more of the initial temperature (T 0 ), the thermal stress difference can be exhibited, thereby improving the peelability. Where T 0 is the surface temperature of the steel when the material emerges from the furnace and the surface temperature of the scale. This is because when the material is extracted from the furnace, the surface temperature of the steel and the surface temperature of the scale are the same.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.

[[ 실시예Example ]]

스케일 박리성을 평가하기 위하여 표 2와 같은 조성을 가진 탄소강(SWRCH45F), 보론강(SCr420B), 및 합금강(SCM435)을 준비하였다. 이하, 각 성분의 함량 단위는 특별히 언급하지 않은 경우에는 중량%임에 유의할 필요가 있다.
In order to evaluate scale peelability, carbon steel (SWRCH45F), boron steel (SCr420B), and alloy steel (SCM435) having the composition shown in Table 2 were prepared. Hereinafter, it is necessary to pay attention that the content unit of each component is weight% unless otherwise stated.

강종Steel grade CC MnMn SiSi PP SS CrCr MoMo BB 탄소강Carbon steel 0.460.46 0.740.74 0.20.2 0.015이하0.015 or less 0.015이하0.015 or less -- -- -- 합금강Alloy steel 0.360.36 0.770.77 0.190.19 0.015이하0.015 or less 0.015이하0.015 or less 1.01.0 0.180.18 -- 보론강Boron River 0.220.22 0.80.8 0.190.19 0.015이하0.015 or less 0.015이하0.015 or less 1.01.0 -- 0.0020.002

상기의 합금강에 대하여 열간 압연시 일반적으로 사용하는 1000~1150℃의 가운데 값인 1080℃에서 90분간 유지하였으며 산소 분압 1, 2, 3 vol% 변화에 따라 가열로에서 스케일 생성을 하였다. 이 때 수 분무는 실시하지 않았다. 시편 크기는 한변의 길이가 20 mm 되는 정육면체 시편을 사용하였다. 열처리 공정 종료 후 수냉을 시켜 1차 스케일을 제거하였으며 잔류 스케일로서 박리성 테스트를 실시하였다. 박리성 테스트는 물체와 코팅의 밀착력을 시험하는 '코팅 밀착력 시험장치(SEVASTIAN IV)'로 측정하였다. 스케일 표면에 당김 바를 붙이고 당김 바를 측정 장비에 고정하면 측정 장비는 스케일이 시편과 박리될 때의 힘을 측정하여 표 3 및 도 2에 나타내었다.
During the hot rolling of the alloy steel was maintained for 90 minutes at 1080 ℃ which is the middle value of 1000 ~ 1150 ℃ commonly used during hot rolling and scale generation in the heating furnace in accordance with the oxygen partial pressure 1, 2, 3 vol% change. At this time, water spraying was not performed. As the specimen size, a cube specimen with a length of 20 mm was used. After completion of the heat treatment process, water cooling was performed to remove the primary scale, and a peel test was performed as a residual scale. Peelability test was measured with a coating adhesion tester (SEVASTIAN IV) to test the adhesion of the object and the coating. When the pull bar was attached to the scale surface and the pull bar was fixed to the measuring device, the measuring device measured the force when the scale peeled from the specimen and is shown in Table 3 and FIG. 2.

산소분압Oxygen partial pressure 강재표면과 스케일의 밀착력 (psi)Adhesion between steel surface and scale (psi) 평균Average 편차Deviation 1 vol%1 vol% 547547 219219 2 vol%2 vol% 376376 193193 3 vol%3 vol% 148148 9191

위 수치는 강재표면(기지상)과 스케일과의 밀착성을 나타내는 수치이며 수치가 높을수록 밀착성이 좋아 박리성은 떨어지는 것을 의미한다. 산소 분압이 커짐에 따라 밀착성이 작아지고(박리성이 커지고) 산포도 작은 것을 보여주고 있다. 산소 분압 1 vol%에서는 시편과의 밀착성이 높고 산포도 큰 것으로 나타났다. 산소 분압 3 vol%의 경우 수치가 200 이하를 나타내고 있으며 이러한 수치는 일반 스케일 제거 장비로도 충분히 제거할 수가 있는 밀착성을 가지므로 본 특허의 한정 범위에서 제외할 수 있다.
The above figures indicate the adhesion between the steel surface (base) and the scale, and the higher the value, the better the adhesion and the lower the peelability. As the oxygen partial pressure increases, the adhesion decreases (the peelability increases) and the dispersion is also small. At 1 vol% of oxygen partial pressure, adhesion to the specimen was high and dispersion was large. In the case of an oxygen partial pressure of 3 vol%, the numerical value is 200 or less, and the numerical value may be excluded from the scope of the present patent because it has adhesiveness that can be sufficiently removed even by a general descaling equipment.

표 4과 도 1은 강종별 스케일의 밀착성 변화를 측정 결과이다. Table 4 and Figure 1 is a measurement result of the change in adhesion of the steel type scale.

탄소강이 가장 큰 밀착성과 큰 산포를 보여주고 있으며 합금강이 그 다음을 보여주고 있고 보론강이 가장 적은 밀착성을 보여준다. 탄소강에 비해 합금강의 스케일 밀착성이 작은 이유는 스케일 하단부에 (Fe,Cr)2O3 또는 FeSiO4와 같은 치밀한 구조의 산화물이 생성되어 Fe+ 이온의 확산을 막기 때문이다. 보론강의 경우에는 스케일 하단부에 보론이 확산되어 스케일 또는 시편에 농화층을 형성하여 스케일 밀착성을 저해한다.
Carbon steel shows the highest adhesion and the largest dispersion, alloy steel shows the next, and boron steel shows the smallest. The reason why the scale adhesion of the alloy steel is smaller than that of the carbon steel is that an oxide having a dense structure such as (Fe, Cr) 2 O 3 or FeSiO 4 is formed at the lower end of the scale to prevent the diffusion of Fe + ions. In the case of boron steel, boron is diffused at the lower end of the scale to form a thickening layer on the scale or the specimen to inhibit scale adhesion.

강종Steel grade 강재표면과 스케일의 밀착력 (psi)Adhesion between steel surface and scale (psi) 평균Average 표준 편차Standard Deviation 보론강1Boron River 1 150.5150.5 54.2454.24 보론강2Boron River 2 194.5194.5 54.3454.34 합금강1Alloy Steel 1 173.5173.5 65.3265.32 합금강2Alloy Steel 2 229.5229.5 61.2661.26 탄소강1Carbon Steel 1 294.5294.5 88.3588.35 탄소강2Carbon steel 2 269.5269.5 89.5989.59

표 4의 상기 보론강1과 보론강2는 성분은 동일하나, 서로 다른 빌렛에서 추출한 것이다. 합금강1과 합금강2, 탄소강1과 탄소강2에 대해서도 마찬가지이다.
Boron steel 1 and boron steel 2 in Table 4 are the same, but extracted from different billets. The same applies to alloy steel 1 and alloy steel 2, carbon steel 1 and carbon steel 2.

주어진 조건에서 박리성을 증가시키기 위해 동일 가열 조건(1080℃, 90 min)에서 수 분무를 실시하였다. 시험 강종은 스케일 밀착성이 좋은 합금강(SCM435)으로 실시하였으며 수 분무 조건은 30초, 60초, 90초간 스케일 표면이 젖을 정도이며 특별한 가압 장치를 사용하지 않았다. 시험 후 박리성 시험기로 각 조건의 스케일 박리성(강재표면과 스케일의 밀착성을 측정하여 유추함)을 측정하였다. 측정 결과는 표 5 및 도 3에 나타내었다.
Water spraying was carried out under the same heating conditions (1080 ° C., 90 min) to increase the peelability at the given conditions. The test grades were made of alloy steel with good adhesion to the scale (SCM435), and the water spray conditions were wet for 30 seconds, 60 seconds, and 90 seconds. After the test, the scale peelability (inferred by measuring the adhesion between the steel surface and the scale) of each condition was measured with a peelability tester. The measurement results are shown in Table 5 and FIG. 3.

구분division 산소분압, 분무시간Oxygen partial pressure, spray time 강재표면과 스케일의 밀착력 (psi)Adhesion between steel surface and scale (psi) 평균Average 표준 편차Standard Deviation 1-301-30 1 vol%, 30초 분무1 vol%, sprayed for 30 seconds 515.0515.0 292.5292.5 1-601-60 1 vol%, 60초 분무1 vol%, sprayed for 60 seconds 150.3150.3 142.0142.0 1-901-90 1 vol%, 90초 분무1 vol%, sprayed for 90 seconds 129.8129.8 106.5106.5 2-302-30 2 vol%, 30초 분무2 vol%, sprayed for 30 seconds 308.4308.4 212.4212.4 2-602-60 2 vol%, 60초 분무2 vol%, sprayed for 60 seconds 336.4336.4 150.9150.9 2-902-90 2 vol%, 90초 분무2 vol%, sprayed 90 seconds 293.6293.6 259.6259.6 3-303-30 3 vol%, 30초 분무3 vol%, sprayed for 30 seconds 181.0181.0 155.7155.7 3-603-60 3 vol%, 60초 분무3 vol%, sprayed for 60 seconds 135.4135.4 113.8113.8 3-903-90 3 vol%, 90초 분무3 vol%, 90 sec spray 203.8203.8 139.8139.8

표 5 및 도 3에서 보는 바와 같이 밀착 강도가 약 50% 이상 저하 되는 것을 알 수 있었다. 이러한 밀착 강도 저하는 스케일 표면에 수 분무로 인해 스케일 표면에 열 충격(thermal stress)이 생겼으며 이로 인해 스케일 층의 균열이 발생해 치밀도가 감소하였음을 확인할 수 있었다. 특별한 가압 분무 작업을 하지 않더라도 스케일 표면 수 분무를 통해 스케일 박리성을 향상할 수 있었다.As shown in Table 5 and Figure 3 it was found that the adhesion strength is reduced by about 50% or more. The decrease in adhesion strength resulted in thermal stress on the scale surface due to water spraying on the scale surface, which resulted in cracking of the scale layer, thereby reducing the density. Even without special pressurization, scale surface water spraying could improve scale peelability.

Claims (2)

산화성 분위기에서 강재를 900 내지 1150℃로 가열하여 상기 강재의 표면에 스케일을 형성하는 단계; 및
산소분압을 2 vol% 이하로 유지하면서 냉각하여, 스케일의 표면온도가 상기 강재의 표면온도의 0.6배보다는 크고 0.8배보다는 작게 조절하는 단계를 포함하는, 스케일의 박리성을 향상시키는 방법.
Heating the steel to 900 to 1150 ° C. in an oxidizing atmosphere to form a scale on the surface of the steel; And
Cooling while maintaining an oxygen partial pressure of 2 vol% or less, thereby adjusting the surface temperature of the scale to be greater than 0.6 times and less than 0.8 times the surface temperature of the steel.
제 1항에 있어서,
상기 냉각 완료 후 압연 개시 전 강재의 표면온도가 스케일 표면의 초기온도의 0.9배보다는 크고 스케일 표면의 초기온도보다는 작게 하는, 스케일의 박리성을 향상시키는 방법.
The method of claim 1,
And the surface temperature of the steel after the completion of the cooling and before the start of rolling is greater than 0.9 times the initial temperature of the scale surface and smaller than the initial temperature of the scale surface.
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