KR101393809B1

KR101393809B1 - 산소를 이용한 열절단용 강재

Info

Publication number: KR101393809B1
Application number: KR1020127011903A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 가미무라; 가즈키 후지와라; 요시아키 신타쿠; 히카루 오카다; 사토시 구보; 다카오 마에다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2014-05-12
Also published as: JP5382203B2; KR20120065445A; CN102712976A; WO2012014851A1; JPWO2012014851A1

Abstract

질량%로, Si : 0.06~0.20%, P : 0.010~0.033%, Al : 0.02% 초과 0.08% 이하를 함유하며, P/Si≥0.12이고, 또한 Al/Si≤0.60을 만족하는 화학 조성을 가지며, 표면에 스케일을 갖는 강재로서, 스케일 중에 Si가 0.4% 이상인 Si 농화 영역이 층형상으로 존재하고, Si 농화 영역의 표층측에 Al/Si비가 0.3 이상인 Al 농화 영역이 층형상으로 존재하는 산소를 이용한 열절단용 강재이다.

Description

산소를 이용한 열절단용 강재{STEEL MATERIAL FOR THERMAL CUTTING USING OXYGEN}

본 발명은, 산소를 이용한 열절단용 강재에 관한 것으로, 상세하게는, 레이저, 플라즈마, 가스로 고속 절단하는 것이 가능한, 산소를 이용한 열절단용 강재에 관한 것이다. 특히, 강재 압연 시에 생성되는 표면 밀 스케일(흑피)이 형성된 강재에 관한 것이다.

최근의 레이저 절단기의 현저한 기술 진보에 따라, 판두께가 3.2mm 이하인 박판뿐만 아니라, 판두께가 30mm까지인 후판의 절단에도 레이저 절단기가 적용 가능해지게 되었다. 그 때문에, 후판의 절단에 레이저 절단기가 널리 이용되고 있다. 레이저 절단기는 가스 절단기와 비교하여 안전상의 문제가 적어, 야간의 무인 운전에서의 사용에 적합하다. 레이저 절단기에 의한 야간의 무인 운전을 행하기 위해서는, 충분한 작업량을 확보할 수 있도록, 큰 강재(이하, 강재를 「강판」으로 대표시켜 설명하는 경우가 있다.)를 이용한 작업으로 하는 것이 바람직하다.

그러나, 절단 트러블을 처리하는 작업원이 없는 야간의 무인 운전에서는, 트러블이 방치됨으로써, 절단이 스톱되어 버리거나, 혹은 절단면이 불균일한 결함품이 양산되어 버린다는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 절단면의 불균일은, 제품의 상품 가치를 손상시키는 요인이 되므로, 절단면의 재조정이 필요해져, 결과적으로 비용의 증대를 초래한다. 또한, 절단면이 현저하게 불균일해진 제품은, 불량품으로서 스크랩 처리하지 않으면 안 되는 경우도 있다.

상기의 절단 트러블은, 절단기측에 원인이 있는 것과 강판측에 원인이 있는 것의 2개로 크게 구별된다.

절단기측에 원인이 있는 트러블에는, 다양한 요인을 생각할 수 있다. 그 일례로서, 야간의 전압 변동에 의한 레이저 출력의 변화 및 절단기의 진동이 있다. 이러한 트러블 요인을 해소하기 위해 여러 가지의 연구가 이루어지고 있지만, 완전히 해소하는 것은 불가능하다.

그러므로, 최근에는, 절단기측에 레이저 출력의 변동, 진동과 같은 문제가 다소 발생하였다고 해도, 안정적으로 절단하는 것이 가능한 고품질의 강판이 요구되고 있다.

한편, 플라즈마 절단의 기술 진보도 현저하여, 절단면질, 절단 여유의 급속한 개선이 이루어져 오고 있다. 플라즈마 절단은 절단 속도가 빨라, 레이저 절단보다 두꺼운 강판을 절단하는 것이 가능하다. 또한, 플라즈마 절단기는 레이저 절단기에 비해 유지 보수성이 용이하다는 이점도 갖고 있다. 그러나, 플라즈마 절단기는 소모품의 수명이 짧다는 결점이 있다. 특히, 고출력의 플라즈마에 의한 후강판의 절단은, 소모품의 수명을 짧게 한다. 그 때문에, 저출력에 있어서 강판을 고속으로 안정적으로 절단하는 기술에 대한 요구가 매우 높다.

지금까지, 강판의 표면 성상이 레이저 절단성에 크게 영향을 주는 것이 지적되어 왔다. 특히, 강판 표면의 스케일의 밀착성을 향상시키는 것이 레이저 절단성의 향상에 효과적이라고 생각되고 있다.

스케일 밀착성을 향상시키는 방법으로서, 특허 문헌 1에는, Fe₃O₄(마그네타이트)를 주체로 하는 스케일을 형성한 레이저 절단성이 우수한 강판과 그 제조 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 압연을 850~720℃의 온도로 종료한 후, 강판 표리면에 물을 분사하여 강판을 600~700℃의 온도까지 냉각하고, 그 후에 공랭하는 것을 특징으로 하는 스케일 밀착성과 레이저 절단성이 우수한 강판의 제조 방법이 제안되어 있다.

다른 스케일 밀착성의 향상 방법으로서, 강판에 Cu, Ni 등의 합금 원소를 첨가하는 방법도 개시되어 있다. 특허 문헌 3에는, 스케일의 표면 거칠기가 중심선 평균 거칠기(Ra)로 3.0μm 이하이며, 또한 Cu+Ni+Cr이 0.3질량% 이상 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 절단용 강판이 개시되어 있다.

Cu, Ni에 더하여, Al은, 압연 중에 산화되어 지금과 스케일의 계면에 Al₂O₃ 함유층을 형성하여 스케일 밀착성을 향상시킨다는 관점에서, 특허 문헌 4에는, 0.02≤Al+Cu+Ni≤2.0질량%를 만족하는 레이저 절단성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

스케일의 밀착성 향상에는 계면에 Cr, Al, Cu 및 Ni가 농화되어 있으면 된다는 관점에서, 특허 문헌 5에는, 스케일과 지금의 계면의 지금측에, Cr, Al, Cu 및 Ni의 1종 또는 2종 이상이 농화된 농화층을 가지며, 상기 농화층의 두께가 1.0μm 이상인 레이저 절단성이 우수한 후강판이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 2003-221640호 공보 일본국 특허공개 평8-218119호 공보 일본국 특허공개 평8-3692호 공보 일본국 특허공개 평11-323478호 공보 일본국 특허공개 평11-343541호 공보

특허 문헌 1의 방법과 같이, 스케일을 마그네타이트 주체로 하는 것만으로는 스케일 밀착성이 불충분하므로, 레이저 절단을 안정적으로 행하는 것은 곤란하다. 또, 스케일을 마그네타이트화하기 위한 처리를 강판의 제조 공정에 있어서 행하는 것은 곤란하다.

특허 문헌 2에 기재된 발명은, 고압수 디스케일링과 저온 압연에 의해 얇은 스케일을 형성하고, 냉각에 의해 스케일 조성을 컨트롤하고자 하는 것이다. 그러나, 이 방법에서는, 스케일은 너무 얇아져 버린다. 후강판의 레이저 절단에서는, 어시스트 가스로서 산소를 이용한다. 레이저광이 집중되는 강판 상부는, 레이저에 의해 강판을 절단하고, 강판 하부는, 강판의 산화 반응열에 의해 절단하고 있다. 강판 표면의 스케일은, 강판 상부에서의 산화 반응을 억제하고 있다. 스케일이 없으면, 강판 표면에서 산화 반응이 시작되어, 용융이 단면 방향이 아니라, 표면 방향으로 진행되며, 절단 노치나 가우징과 같은 절단 불량을 일으킨다. 따라서, 스케일이 깨지거나 벗겨지거나 한 부분이 존재하면, 그 부분에서 절단 노치나 가우징을 발생하게 된다. 스케일이 너무 얇아지면, 비록 밀착성이 좋아도 스케일에 의한 이상 산화 억제 효과는 없어져 버리므로, 레이저 절단성 개선 효과는 작다.

특허 문헌 3의 방법과 같이, 스케일의 표면 거칠기를 확실하게 Ra로 3.0μm 이하가 되도록 관리하는 것은 용이하지 않으며, 야간의 장시간 무인 운전에 있어서의 안정적인 레이저 절단용과 같은 고도의 과제 해결을 위해서는 더욱 개선이 요망된다.

특허 문헌 4 및 5의 방법과 같이, 여러 가지의 원소를 첨가함으로써 스케일의 밀착성은 향상되지만, 레이저 절단성을 크게 좌우하는 스케일 그 자체에 대해서는 아무런 규정이 없어, 안정적인 레이저 절단성을 보증하는 것은 아니다.

이상의 특허 문헌에 나타나 있는 바와 같이, 레이저 절단성을 개선시키기 위해, 종래는 스케일 밀착성의 향상에 중점이 놓여져 있으며, 그를 위한 복잡한 열처리 또는 고가의 합금 원소의 첨가 등이 시도되어져 왔다. 본 발명에서는, 스케일 밀착성을 고려하지 않고도, 강재의 화학 조성을 적절한 범위로 함으로써, 모든 판두께에 있어서, 대출력 레이저 절단기를 이용하였을 때의 절단 중단 등의 절단 트러블의 발생을 최대한 방지할 수 있으며, 또한 플라즈마 절단기, 가스 절단기를 이용한 고속 절단이 가능한 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위해, 대출력의 레이저 절단, 플라즈마 절단, 가스 절단 등의 산소를 이용한 강재의 열절단에 있어서의 강재의 거동에 관해 여러 가지의 조사를 실시하였다. 그 결과, 우선, 하기 (a) 및 (b)의 지견을 얻었다.

(a) 대출력 레이저 절단기를 이용한 절단 작업 중의 절단 불량, 특히 절단 중단을 일으키는 큰 요인은, 강재의 기복, 혹은 상처(스케일을 포함한다) 등에 의해, 레이저의 초점에 대해 강재의 위치가 변동되는, 이른바 「초점 어긋남」이 발생하는 것이다. 따라서, 강재가 레이저의 초점 어긋남에 대해 둔감한 경우, 바꿔 말하면, 상기 강재에 대한 레이저 초점 위치로부터의 절단 가능한 변동 허용 범위가 큰 경우에는, 절단 속도를 올릴 수 있으며, 또한 두께가 큰 강판의 경우에도 절단이 가능해진다. 또, 스케일의 상황에 상관없이 안정적인 절단이 가능하다.

(b) 강재의 절단성에는, 절단 시에 강이 산화됨으로써 발생하는 Fe₂SiO₄(철감람석)의 공정점(共晶點) 즉 산화물의 융점이 밀접하게 관련된다. 그리고, Fe₂SiO₄의 공정점을 낮춤으로써, 절단 시에 용융된 Fe(혹은 산화철)가 절단부로부터 용이하게 배출되므로, 레이저 절단성이 향상된다. Fe₂SiO₄의 공정점의 저하는, 절단부 상부(열이 들어가는 측)로의 융융 철의 배출도 용이하게 하므로, 고입열에 있어서 고속으로 절단을 행하는 경우에 발생할 수 있는 이상 연소에 의한 문제점인 이른바 「버닝」현상을 억제할 수 있다.

그래서 다음에, Fe₂SiO₄의 공정점을 낮추는 기술에 대해 검토를 행하여, 그 결과, 하기 (c)~(k)의 지견을 얻었다.

(c) Fe₂SiO₄의 공정점을 낮추는 원소로서, 특히 P의 효과가 크다. P는, Fe₂SiO₄에 함유됨으로써 공정점을 낮추는 효과를 발휘한다.

(d) 상기의 P를 간단히 강재에 함유시키는 것만으로는, 강재의 기계적 성질 및 용접성을 열화시킬 수 있다. 그러나, 강재 중의 Si 함유량과의 비로 P 함유량을 적정화하면, 강재의 성능에 악영향을 미치지 않고, 강재의 절단성이 현저하게 향상되므로 절단 속도를 올릴 수 있다.

(e) 레이저 절단 속도를 올리기 위해 절단 입열을 높이면, 버닝 현상이 발생하기 쉬워지지만, 상기 (d)의 요령으로 P를 적정하게 함유시킨 강재의 절단에 있어서는, 버닝 현상이 발생하기 어려우므로, 극히 고속으로 절단하는 것이 가능하다. 레이저 절단 속도를 올리기 위해서는, 레이저 펄스의 Duty(펄스 발진의 시간당 출력 시간 %)를 65%를 초과하는 조건으로 할 필요가 있다. P/Si를 제어한 본 발명의 강재에 있어서는, 산소 가스의 운동 에너지에 의한 표면 용융물의 배출도 용이해지므로, Duty를 올린 상황에 있어서도 버닝을 발생시키지 않고, 부여한 열이 효율적으로 강재 절단에 사용된다.

(f) 상술한 Si 함유량과의 비로 P의 함유량을 적정화한 강재의 절단에 있어서는, 레이저 초점 위치로부터의 절단 가능한 변동 허용 범위가 커져 절단 공정에서의 초점 어긋남에 대해 둔감해지므로, 강재의 위치 변동에 기인한 절단 불량 또는 절단 중단을 방지할 수 있다. 이것은 상기와 동일하게 표면 용융물의 배출이 용이해지는 것이 하나의 요인이다.

(g) 절단 시의 용선의 배출이 용이하게 행해지고, 절단 시에 강재에 열이 전달되기 어려워지므로, 강재 온도의 상승이 억제되어, 열 변형에 의한 절단 어긋남이나, 코너부에서의 미세 가공(10초 정도의 피어싱을 행하여, 강재를 냉각함과 더불어 절단)의 시간도 단축 가능해진다.

(h) 산소를 이용한 플라즈마 절단에 있어서도 기본적으로 레이저 절단과 동일하게, Fe₂SiO₄의 공정점이 절단성에 영향을 준다. 그 영향은, 플라즈마 출력만으로는 절단할 수 없는 산소 플라즈마 절단(어시스트 가스에 의한 산화 반응에 의한 절단)이 필요해지는 후강판(예를 들면 20mm 이상)의 절단에 있어서 현저하다. 또, 플라즈마 절단 속도를 올리기 위해 절단 입열을 높일 필요가 생기면, 절단면질이 저하하여, 소모품 수명이 짧아지지만, 상기 (d)의 Si 함유량과의 비로 P의 함유량을 적정화한 강재의 절단에 있어서는, 동일한 절단 속도를 얻기 위한 입열을 억제할 수 있으므로, 절단면질의 저하도 없고, 소모품 수명이 연장된다.

(i) 플라즈마 절단에 있어서, 이유는 정확하지 않지만, 공정 온도를 낮춘다고 생각되는 Ti, V 등의 첨가는 반대로 절단 속도의 저하, 및 절단면이 물결을 치는 것과 같은 형상이 되는, 이른바 「주름짐」현상을 초래하는 경우가 있다. 이것은 절단 시에 강 표면으로부터 레이저와 플라즈마의 영향 범위가 달라, 용선 배출의 기구가 다른 것에 기인하고 있는 것으로 추측된다.

(j) 동일한 조성의 강재를 가스 절단, 레이저 절단, 플라즈마 절단 등의 모든 산소를 이용한 열절단에 적용하기 위해서는, 합금 원소의 조성을 적절한 범위로 조정할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.

(k) 스케일에 관해서는, 종래 검토되어 온 스케일 밀착성을 고려하지 않아도, 안정적인 절단성을 확보하는 것이 가능하다. 강재의 원소 조성을 조정함으로써 스케일 내에 Si가 농화된 Si 농화 영역과 Al/Si비가 높은 Al 농화 영역이 형성된다. 그 Si 농화 영역의 Si를 일정한 함유량 이상으로 하고, 또한 Si 농화 영역의 외측에 위치하는 Al 농화 영역의 Al/Si비를 어느 일정한 값 이상으로 함으로써, 안정적인 절단성을 갖는 것을 알 수 있었다.

본 발명은, 상기의 지견에 의거하여 완성된 것이며, 하기의 (1)~(8)에 나타낸 산소를 이용한 열절단용 강재를 요지로 한다.

삭제

(1) 질량%로, C : 0.02~0.20%, Si : 0.06~0.20%, Mn : 0.20~1.60%, P : 0.015~0.033%, S : 0.015% 이하, Al : 0.03~0.08%, Cu : 0.01% 이상 0.5% 미만, Ni : 0.01~0.5% 및 N : 0.009% 이하를 포함하며, P/Si≥0.12이고, 또한 Al/Si≤0.60을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지며, 표면에 스케일을 갖는 강재로서, 스케일 중에 Si가 0.4% 이상인 Si 농화 영역이 층형상으로 존재하고, Si 농화 영역의 표층측에 Al/Si비가 0.3 이상인 Al 농화 영역이 층형상으로 존재하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.

(2) 강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Ti : 0.05% 이하 및 V : 0.05% 이하의 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 산소를 이용한 열절단용 강재.

(3) 강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Cr : 2.0% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 산소를 이용한 열절단용 강재.

(4) 강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Mo : 0.5% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 산소를 이용한 열절단용 강재.

(5) 강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, B : 0.003% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 산소를 이용한 열절단용 강재.

(6) 강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Ca : 0.005% 이하, Mg : 0.005% 이하 및 REM : 0.005% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산소를 이용한 열절단용 강재.

(7) 강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Sn : 0.50% 이하를 함유하며, Cu : 0.1% 미만이고, 또한 Cu/Sn비가 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 산소를 이용한 열절단용 강재.

본 발명의 강재는, 상기에 나타낸 바와 같이 산소를 이용한 열절단용 강재이다. 어시스트 가스로서 산소를 함유하는, 바꿔 말하면 산화 반응을 이용한 절단용의 강재이며, 레이저 절단, 플라즈마 절단, 가스 절단 등에 사용할 수 있다.

본 발명의 강재는, 레이저 절단의 경우에는, 기복 또는 상처 등에 의한 레이저의 초점 어긋남에 대해 둔감하므로, 레이저 초점 위치로부터의 절단 가능한 변동 허용 범위가 커지며, 또한, 절단 입열을 높인 경우에도 버닝 현상이 발생하기 어렵다는 극히 양호한 레이저 절단성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 강재를 이용하면, 대출력 레이저 절단기를 이용한 극히 고속으로의 절단이 가능하고, 특수한 열처리에 의한 스케일의 제어를 행하지 않고도, 복잡한 형상을 문제없이 절단하는 것이 가능하다.

또, 절단 시의 열 변형도 억제되므로, 왜곡에 의한 절단 치수 정밀도 확보를 위한 「브리지」를 최소한으로 억제할 수 있다. 즉, 최종적으로 인간에 의해 브리지부를 가스 절단하는 시간을 단축할 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 플라즈마 절단에 있어서는, 절단면의 주름짐 현상을 억제하여, 고속으로의 절단이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 실시예에서의 절단 형상이다.
도 2는, 버닝 현상을 도시한 사진이다.
도 3은, 주름짐 현상을 도시한 단면 사진이다.

이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량의 「%」는 「질량%」를 의미한다.

(A) 강재의 기본 화학 조성에 대해 :

Si : 0.06~0.20%

Si는, 산소를 이용한 열절단 중에 산화되어 스케일 중에 Fe₂SiO₄를 형성하며, 산소를 이용한 열절단성을 크게 지배하는 원소이다.

Si의 함유량은 Fe₂SiO₄의 형성량에 크게 영향을 준다. 즉, Fe₂SiO₄의 공정 온도는 1173℃이며, FeO의 융점(1369℃)보다 훨씬 낮다. 따라서, 산소를 이용한 열절단 시에 생성된 철산화물 중에 Fe₂SiO₄가 존재하면, 1173℃까지 액상이 지속되므로, 용융된 Fe 혹은 철산화물의 저온도역에서의 배출이 용이해져, 절단성이 향상된다. 모재 중의 Si 함유량이 0.06% 미만이면, Fe₂SiO₄의 생성량이 적어져 용융된 Fe 혹은 철산화물의 배출이 곤란해지므로, 레이저 절단에서는 절단면의 용융이 진행되어, 「패임」이라고 불리는 현상이 발생한다. 또, Si 함유량은, 후술하는 바와 같이, 스케일 중의 Fe₂SiO₄의 존재와 밀접하게 관계가 있으며, 스케일의 Si 농화 영역 중의 Si 함유량을 0.4% 이상으로 하기 위해서도 강재 중의 Si 함유량을 0.06% 이상으로 할 필요가 있다.

한편, Si의 함유량이 0.20%를 초과하면, 충분한 양의 Fe₂SiO₄는 생성되고 있지만, 후술하는 P를 다량으로 함유시킬 필요가 있으므로, 기계적 성질 및 용접성과 같은 강재의 특성이 저하하여 버린다.

따라서, Si의 함유량은 0.06~0.20%로 한다. Si 함유량의 바람직한 상한은 0.15%이다. 또, 바람직한 하한은 0.08%이다.

P : 0.010~0.033%, P/Si≥0.12

P는 가장 절단 시에 Fe₂SiO₄에 함유되기 쉽고, 효과적으로 공정점을 낮추는 원소이며, 용융된 Fe 혹은 철산화물의 저온도역에서의 배출을 용이하게 하여 산소를 이용한 열절단성을 높이는 작용을 갖는다. 또한, 철산화물의 배출이 용이해짐으로써, 절단 시의 강판 온도의 상승이 억제되어, 절단 시의 열 왜곡이 억제된다. 이 때문에, Si와 동일하게, P의 함유량은 중요한 요인이 된다.

P는, Si에 대해 충분한 양을 함유시킬 필요가 있다. P/Si비가 0.12 미만인 경우에는, Fe₂SiO₄의 공정점을 낮추는 효과가 충분히 발휘되지 않으므로, P/Si비를 0.12 이상으로 할 필요가 있다. P/Si비는 0.15 이상인 것이 바람직하다. 단, P 함유량이 0.010% 미만인 경우, P/Si비를 0.15 이상으로 하기 위해서는 Si 함유량을 적게 하지 않을 수 없으며, Fe₂SiO₄량이 적어진다. 이 때문에 레이저 절단의 안정성이 저하하고, 또 플라즈마 절단에서는 한계 절단 속도가 저하한다. 한편, P 함유량의 증가에 따라 절단성은 향상되지만, 0.033%를 초과하면, 그 향상은 포화 경향을 나타내며, 또한 기계적 성질 및 용접성과 같은 강재의 특성이 열화된다. 따라서, 우수한 절단성을 얻기 위해서는 P 함유량을 0.010~0.033%로 할 필요가 있다.

Al : 0.02% 초과 0.08%이하, Al/Si≤0.60

Al은, 탈산 작용을 가지므로, 함유시킬 필요가 있다. 또, Al은 P와 동일하게 산소를 이용한 열절단 시에 생성되는 철산화물 중에 존재하는 Fe₂SiO₄에 함유되기 쉬우며, 공정 온도를 낮추는 효과가 있다. 그 때문에, 용융된 Fe 혹은 철산화물의 저온도역에서의 배출을 용이하게 하여, 열절단성(레이저 절단성)을 높인다. 또한, 후술하는 스케일 중의 Al 농화 영역의 Al/Si비를 0.3 이상으로 하기 위해, Al은 0.02%를 초과하는 양을 함유시킬 필요가 있다. 한편, Al이 0.08%를 초과하면, 용접부에 경질의 섬형상 마텐자이트가 생성되어, 인성이 열화된다. 따라서, Al의 함유량은 0.02% 초과 0.08% 이하로 한다. Al 함유량의 바람직한 상한은 0.05%이다. 또, 바람직한 하한은 0.03%이다.

Al을 Si에 대해 강재에 과잉으로 함유시킨 경우에는, 산소를 이용한 열절단 시에 Fe₂SiO₄이외에 고융점인 Al₂O₃(알루미나)이 생성되어 절단성이 열화된다. 이 때문에, Si의 함유량과의 관계에서 Al의 함유량은 Al/Si≤0.60으로 한다.

(B) 강재의 적합한 화학 조성에 대해 :

본 발명에 따른 산소를 이용한 열절단용 강재는, 상기 (A)항에 기재된 화학 조성을 갖는 것에 더하여, 다음에 서술하는 양의 원소를 함유하고 있는 것이 바람직하다.

C : 0.02~0.20%

C는, 강도를 높이는 원소이므로, 0.02% 이상을 함유시키는 것이 바람직하다. 단, 0.20%를 초과하면 강판의 인성을 열화시키는 경우가 있다. 이 때문에, C의 함유량은 0.02~0.20%로 하는 것이 바람직하다. C는 염가의 원소이며, 산소를 이용한 열절단 시에 O(산소)와 강 중의 C의 반응열에 의한 절단성의 향상 효과도 기대할 수 있으므로, C 함유량의 하한은 0.05%로 하는 것이 보다 바람직하다.

Mn : 0.20~1.60%

Mn은, 강재의 강도 확보에 유효한 원소이므로, 0.20% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Mn의 함유량이 1.60%를 초과하면, 인성의 열화 및 산소를 이용한 열절단성의 열화를 초래하는 경우가 있다. 따라서, Mn의 함유량은 0.20~1.60%로 하는 것이 바람직하다. Mn 함유량의 하한은 0.30%로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, Mn 함유량의 상한은 1.30%로 하는 것이 보다 바람직하다.

S : 0.015% 이하

S는, 불순물로서 강 중에 존재하며, 산소를 이용한 열절단성에는 거의 영향을 미치지 않지만, 그 함유량이 많은 경우에는, 강재의 인성 등의 기계적 성질에 악영향을 미칠 우려가 있다. 따라서, S의 함유량은 일정량 이하로 억제하는 것이 좋으며, 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다. S 함유량은 0.010% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

Cu : 0.01% 이상 0.5% 미만

Cu는, 내식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상 함유시킬 필요가 있다. Cu 함유량은 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 그 함유량이 많은 경우에는, Cu 실금을 발생시킬 염려가 있다. 이 때문에, Cu의 함유량은 일정량 미만으로 억제하는 것이 좋으며, 0.5% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.4% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

Ni : 0.01~0.5%

Ni도, 내식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상 함유시킬 필요가 있다. Ni 함유량은 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Ni 함유량이 많은 경우에는, 주편(鑄片)의 품위에 악영향을 미칠 우려가 있다. 그 때문에, Ni의 함유량은 일정량 이하로 억제하는 것이 좋으며, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.4% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

N : 0.009% 이하

N은, 불순물로서 강 중에 존재하며, 그 함유량이 많은 경우에는, 용접성 및 주편의 품위에 악영향을 미칠 우려가 있다. 이 때문에, N의 함유량은 일정량 이하로 억제하는 것이 좋으며, 0.009% 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기의 이유로부터, 본 발명에 따른 산소를 이용한 열절단용 강재는, 질량%로, C : 0.02~0.20%, Si : 0.06~0.20%, Mn : 0.20~1.60%, P : 0.010~0.033%, S : 0.015% 이하, Al : 0.02% 초과 0.08% 이하, Cu : 0.01% 이상 0.5% 미만, Ni : 0.01~0.5% 및 N : 0.009% 이하를 포함하며 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강 조성을 갖는 것으로 한다.

또한, 불순물이란, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 여러 가지 요인에 의해 혼입되는 성분으로서, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 산소를 이용한 열절단용 강재에는, 필요에 따라 또한, 하기 (가)~(바)에 든 원소 중에서 선택된 1종 이상을 함유시킬 수 있다.

(가) Ti : 0.05% 이하 및 V : 0.05% 이하 중 1종 이상

(나) Cr : 2.0% 이하

(다) Mo : 0.4% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하 중 1종 이상

(라) B : 0.003% 이하

(마) Ca : 0.005% 이하, Mg : 0.005% 이하 및 REM : 0.005% 이하 중 1종 이상

(바) Sn : 0.50% 이하

이하, 상기의 원소에 관해 설명한다.

Ti : 0.05% 이하 및 V : 0.05% 이하 중 1종 이상

Ti 및 V는 모두, Fe₂SiO₄의 공정점을 낮추는 원소이며, 용융된 Fe 혹은 철산화물의 저온도역에서의 배출을 용이하게 하여 산소를 이용한 열절단성을 높이는 작용을 갖는다. 이 때문에 산소를 이용한 절단, 특히 레이저 절단에 있어서는, 성능의 향상을 볼 수 있다. 그러나, 플라즈마 절단에 관해서는, 반대로 한계 절단 속도를 저하시키는 경우가 있으므로, 각각 Ti는 0.05%를, V는 0.05%를 상한으로 하는 것이 바람직하고, 0.04%를 상한으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Ti 및 V의 함유량은 모두 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.01% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Cr : 2.0% 이하

Cr은, 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 그러나, 그 함유량이 2.0%를 초과하면, 융점이 높은 Cr 산화물을 형성하여 탕류성(湯流性)을 악화시키고, 산소를 이용한 열절단 표면의 거칠기의 열화 및 레이저 절단의 경우에는 절단 노치 형성으로 이어질 우려가 있다. 그 때문에, 함유시키는 경우의 Cr의 함유량은, 2.0% 이하로 한다. Cr 함유량은 1.5% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Cr의 함유량은 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.03% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Mo : 0.5% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하 중 1종 이상

Mo, W 및 Nb는, 강도를 높이는 작용을 가지므로, 이 효과를 얻기 위해 상기의 원소를 함유시켜도 된다. 이하, 상세하게 설명한다.

Mo는, 고용 강화에 의해 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 그러나, Mo를 0.5%를 초과하여 다량으로 함유시키는 것은 비용면에서 불리해지는데다, 용접성도 해칠 우려가 있다.　　그 때문에, 함유시키는 경우의 Mo의 함유량은, 0.5% 이하로 한다. Mo 함유량은 0.4% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Mo는 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.15% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

W도, 고용 강화에 의해 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 그러나, W를 0.4%를 초과하여 다량으로 함유시키는 것은 비용면에서 불리해지는데다, 용접성도 해칠 우려가 있다. 그 때문에, 함유시키는 경우의 W의 함유량은, 0.4% 이하로 한다. W 함유량은 0.3% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, W는 0.05% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.08% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

Nb는, 석출 강화에 의해 강판의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 그러나, Nb를 0.04%를 초과하여 다량으로 함유시키는 것은 비용면에서 불리해지는데다, 용접부의 인성을 열화시킬 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 Nb의 함유량은, 0.04% 이하로 한다. Nb 함유량은 0.03% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는 Nb의 함유량은 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.01% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

B : 0.0030% 이하

B는, 담금질성을 높이는 작용을 갖는다. 그러나, B를 0.0030%를 초과하여 함유시키면 용접성을 열화시킬 우려가 있다. 그 때문에, 함유시키는 경우의 B의 함유량은, 0.0030% 이하로 한다. B 함유량은 0.0020% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, B는 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.0008% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

Ca : 0.005% 이하, Mg : 0.005% 이하 및 REM : 0.005% 이하 중 1종 이상

Ca, Mg 및 REM은, 용접열 영향부(이하, 「HAZ」라고 한다.)의 인성을 개선시키는 작용을 가지므로, 이 효과를 얻기 위해 상기의 원소를 함유시켜도 된다. 이하, 상세하게 설명한다.

Ca는, HAZ 인성을 개선시키는 작용을 갖는다. 그러나, Ca의 함유량이 0.005%를 초과하면, 산소를 이용한 열절단성이 손상될 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 Ca의 함유량은, 0.005% 이하로 한다. Ca의 함유량은, 0.004% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Ca는 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.002% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

Mg는, HAZ 인성을 개선시키는 작용을 갖는다. 그러나, Mg의 함유량이 0.005%를 초과하면, 산소를 이용한 열절단성이 손상될 우려가 있다. 그 때문에, 함유시키는 경우의 Mg의 함유량은, 0.005% 이하로 한다. Mg 함유량은 0.004% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Mg는 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.002% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

REM은, HAZ 인성을 개선시키는 작용을 갖는다. 그러나, REM의 함유량이 0.005%를 초과하면, 산소를 이용한 열절단성이 손상될 우려가 있다. 따라서, 함유시키는 경우의 REM의 함유량은, 0.005% 이하로 한다. REM 함유량은 0.004% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, REM은 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.002% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

또한, REM은, Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17원소의 총칭이며, REM의 함유량은 상기 원소의 합계량을 의미한다.

Sn은, Sn²⁺가 되어 용해되며, 산성 염화물 용액 중에서의 반응 억제제의 작용에 의해 부식을 억제하는 작용을 갖는다. 또, Fe³⁺를 신속하게 환원시켜, 산화제로서의 Fe³⁺ 농도를 저감시키는 작용을 가짐으로써, Fe³⁺의 부식 촉진 작용을 억제하므로, 고비래(高飛來) 염분 환경에 있어서의 내후성을 향상시킨다. 또, Sn에는 강의 애노드 용해 반응을 억제하여 내식성을 향상시키는 작용이 있다. 이들 작용은, Sn 함유량이 0.50%를 초과하면 포화된다. 따라서, 함유시키는 경우의 Sn 함유량은 0.50% 이하로 한다. Sn 함유량은 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Sn을 0.03% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.05% 이상 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

Sn을 함유시키는 경우에는, Cu 함유량을 0.1% 미만으로 하고, 또한 Cu/Sn비를 1.0 이하로 한다. Cu 함유량이 0.1% 이상이거나, 또는 Cu/Sn비가 1.0을 초과하면, Cu의 함유에 의해 내식성이 저하되는 경우가 있으며, 또한, 강판을 제조할 때에 압연 균열의 원인이 된다. Sn을 함유시키는 경우의 Cu 함유량의 상한은 0.09%인 것이 바람직하다.

(C) 스케일에 대해 :

스케일은 강재의 제조 시에 강재 표면이 산화되어 형성된 산화물층이다. 스케일의 조성은, 단면의 모든 영역에서 균일하게 되어 있는 것은 아니다. 본 발명에서는 스케일 중에 Si 농화 영역, Al 농화 영역이 층형상으로 형성됨으로써 절단성이 안정화된다. 또, Si 농화 영역, Al 농화 영역은 강판 전면에 완전한 층으로서 형성되어 있을 필요는 없으며, 층의 일부에 본 발명의 요건을 만족하지 않는 영역이 존재해도 절단성에 큰 영향을 주는 일은 없다.

Si 농화 영역은 스케일/강 계면 근방에 있어서 Si가 농화됨으로써 형성되며, 상대적으로 Fe₂SiO₄가 풍부한 영역이 된다. Si 농화 영역에는, 질량%로 0.4% 이상의 Si를 농화시키는 것이 필요하다. 이러한 농화 영역이 형성됨으로써, 절단 초기에 저융점 성분으로서 버닝 등의 절단 불량을 억제하는 것으로 생각된다.

또, Si 농화 영역으로부터 표층측에는 Al 농화 영역이 층형상으로 형성된다.　　Al 농화 영역의 Al/Si비를 0.3 이상으로 함으로써 절단 시의 용융 산화물의 배출이 용이해진다.

Al 농화 영역도 비교적 스케일/강 계면 근방에 형성된다. 각 농화층은 강재측으로부터, 스케일/강 계면, Si 농화 영역, Al 농화 영역의 순서로 존재하게 된다. 이러한 구성이면 확실하게 버닝 등의 절단 불량을 방지할 수 있다.

스케일 중의 각 원소의 정량 분석은 글로우 방전 발광 표면 분석 장치로 용이하게 측정이 가능하며, 또 Fe₂SiO₄의 존재도, 사입각(斜入角) X선 회절 등의 수법으로 그 존재를 확인할 수 있다.

(D) 그 외 :

본 발명의 산소를 이용한 열절단용 강재의 두께에 대해서는 특별히 한정은 하지 않는다. 두께가 얇은 것은 당연히 산소를 이용한 열절단이 가능하지만, 두께가 12mm 이상인 것에서도 충분히 산소를 이용한 열절단이 가능하다. 단, 레이저 절단의 경우에는 출력 특성에도 의존하지만, 강재 두께의 상한은 30mm로 하는 것이 바람직하다. 플라즈마 절단의 경우에는 출력 특성에도 의존하지만, 강재 두께의 상한은 100mm로 하는 것이 바람직하다.

또, 스케일의 두께도 특별히 한정은 되지 않지만, 통상의 강재의 제조 공정에서 생성되는 스케일이며, 표면에 3~100μm의 스케일을 갖는 강재에 있어서, 절단 불량을 억제하는 효과를 현저하게 볼 수 있다. 스케일이 100μm를 초과하면, 표면 스케일의 요철이 심해지는 경향이 있으므로 바람직하지 않다.

표면에 이른바 압연 스케일 이외의 철녹 성분(FeOOH : 옥시수산화철)이 혼입되어 있어도 큰 문제는 없지만, 그 혼입률은 질량%로 20% 이하로 해야 한다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 레이저, 플라즈마 절단 모두 산화물 제어에 의한 절단이며, 본 발명 강재가 가스 절단에도 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.

실시예 1

표 1에 나타낸 화학 조성을 갖는 강 No.1~22의 슬래브를 1120℃로 가열하고, 디스케일러로 초기의 스케일을 제거 후, 마무리 온도 750~900℃로 판두께 16mm, 25mm, 32mm까지 압연하여 3종 강재를 얻었다. 이 후, 스케일의 성장을 기다리고, 수랭 후 레벨러로 평탄도를 교정하였다. 제조한 강재의 표면에는 스케일이 잔존하고 있었다.

또한, 표 1에 있어서의 강 No.1~18은, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 범위 내에 있는 본 발명예의 강이다. 한편, 강 No.19~22는, 본 발명에서 규정하는 조건에서 벗어난 비교예의 강이다. 이 중, 강 No.22의 강재에 대해서는, 균열이 발생하였으므로, 이하에 나타내는 측정은 행하지 않았다.

생성된 스케일을 마커스형 고주파 글로우 방전 발광 표면 분석 장치 GD-Profiler2 HORIBA제를 이용해, 방전 면적 : 4mmφ, RF 출력 : 35W, 아르곤 압력 : 600Pa로 표면으로부터의 원소 프로파일을 측정하여, 스케일 중의 Fe, O, Al, Si, P 등의 주요 성분을 분석하였다. 또 O의 프로파일로부터 스케일 두께를 결정하였다. 이들 데이터를 기초로, 스케일 중의 Si 농화 영역 및 Al 농화 영역을 확인함과 더불어, Si 농화 영역의 Si 함유량, Al 농화 영역의 Al/Si비를 산출하였다.

또 스케일이 생성된 강재 샘플에 대해 사입각 X선 회절 실험(입사각 5°, CoKα선)을 행하여, Fe₂SiO₄ 성분의 유무를 확인하였다. 작은 피크이지만, 강 No.1~20의 강재 상의 스케일에는, Fe₂SiO₄의 피크가 55°~56° 부근에 관찰되었다(JCPDS 34-0178, d=1.922A). 한편, 강 No.21의 강재 상의 스케일에는 Fe₂SiO₄의 피크가 확인되지 않았다.

[표 1]

절단에 이용한 레이저 절단기는 고이케 산소 공업 주식회사제의 출력 6kW의 CO₂ 레이저이다. 출력을 5000W로 하고, 주파수가 1000Hz로 절단을 행하였다. 또, 산소 가스압은 내측이 0.05MPa, 외측이 0.03MPa로 하였다.

판두께 16mm의 강재에 관해서는, 한계 절단 속도를 평가하기 위해, 우선 강재 표면에 레이저 초점을 결정하고, 피어싱(관통) 후, 각 강재로부터 50mm×50mm의 각재(단, 코너 R은 3mm)를 잘라내며, Duty : 50%, 절단 속도 900mm/min의 속도로부터 절단 속도를 25mm/min 피치로 올려 잘라내어, 노치 현상, 슬래그 부착 및 버닝의 절단 불량이 발생하는지의 여부로 판정하였다. 그리고, 노치 현상, 슬래그 부착 및 버닝의 모두가 관찰되지 않는 최고 절단 속도를 한계 절단 속도로 하였다.

또, 절단 여유도(절단 가능 범위)의 측정은, 우선, 강재 표면에 레이저 초점을 결정하고, 다음에, 노즐 선단 위치를 0.25mm 피치로 강재 표면으로부터 멀어지게 하는 조건, 가깝게 하는 조건으로 시험을 실시하여, 노치 현상 및 슬래그 부착의 절단 불량이 발생하는지의 여부로 판정하였다. 그리고, 노치 현상과 슬래그 부착의 양쪽이 관찰되지 않는 최대의 노즐 선단 위치의 어긋남을 측정하여, 레이저 초점 위치로부터의 절단 가능한 변동 허용 범위를 구하였다. 절단 속도는, 900mm/min으로 하였다.

또 조업의 안정성을 평가하기 위해 판두께 25mm, 약 200mm×200mm의 강재로부터 도 1에 나타낸 바와 같은 형상(여기에서는, Type1, Type2라고 칭한다)을 절단 속도 700mm/min, Duty 70%로 20장의 절단을 행하여, 버닝 현상이 발생한 장수(결과적으로서는 발생률)를 평가하였다. 버닝 현상의 예를 도 2에 나타낸다. 절단 홈이 넓어져 있는 부분이 버닝 현상을 발생시킨 부위이다.

플라즈마 절단은 고이케 산소 공업 주식회사제, 슈퍼 400을 이용하였다. 150mm 폭, 판두께 32mm의 강재를 50mm 피치로 절단하였다. 134A로 속도 1150mm/min으로부터 절단기의 오버 드라이브 기능을 이용하여 5% 피치(57.5mm/min)로 올려 가, 이면 슬래그 부착의 절단 불량이 발생하는지의 여부로 판정하였다. 절단 불량(슬래그 부착)이 관찰되지 않는 최고 절단 속도를 한계 절단 속도로 하였다. 또 절단 가능 시의 최고 속도 시의 면을 관찰하여, 도 3에 나타낸 바와 같은 주름짐 현상이 관찰된 경우를 ×, 주름짐 현상이 확인되지 않고 평활한 면질인 경우를 ○로서 평가하였다. 표 2에 조사 결과를 정리하여 나타낸다.

표 2의 레이저 절단 시험 결과로부터, 본 발명에서 규정하는 조건을 만족하는 본 발명예의 시험 No.1~18에 있어서는, 한계 절단 속도는 1350mm/min 이상이며, 또 레이저 절단 가능한 변동 허용 범위는 4.75mm 이상이 되어, 레이저의 초점 어긋남에 대해 둔감하며, 절단성이 우수하다고 말할 수 있다.

[표 2]

이에 반해, 비교예의 시험 No.19~21에 있어서는, 절단 가능 범위는 2.5mm 이하이다. 시험 No.21에서는 한계 절단 속도는 올랐지만, 절단 가능 범위가 매우 좁다. 즉 고속으로 절단 가능해도, 약간의 조건 변동에 의해 절단 불량이 일어날 수 있는 상황이었다.

본 발명 강재는, 복잡한 절단 형상에 있어서, 버닝 현상이 발생하지 않고 절단 가능한 것이 명확하다.

표 2의 플라즈마 절단 시험 결과로부터, 본 발명에서 규정하는 조건을 만족하는 본 발명예의 시험 No.1~18에 있어서는, 32mm 두께의 후강판에 있어서, 1800mm/min 이상으로 절단 가능하며, 플라즈마 절단성이 우수하고, 또한 면질도, 주름짐 현상도 없고 양호하였다.

이에 반해 비교예의 시험 No.19~21에 있어서는, 한계 절단 속도는 1550~1610mm/min 정도이며, 절단이 가능해도, 면질에 문제가 있었다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 강재는, 레이저 절단의 경우에는, 초점 어긋남에 대해 둔감하며, 또한, 절단 입열을 높인 경우에도 버닝 현상이 발생하기 어렵다는 극히 양호한 레이저 절단성을 가지므로, 고속으로의 절단이 가능하고, 특수한 열처리에 의한 스케일의 제어를 행하지 않고도, 복잡한 형상을 문제없이 절단하는 것이 가능하다. 또한 플라즈마 절단에 있어서는, 절단면의 주름짐 현상을 억제하여, 고속으로의 절단이 가능하다.

Claims

질량%로, C : 0.02~0.20%, Si : 0.06~0.20%, Mn : 0.20~1.60%, P : 0.015~0.033%, S : 0.015% 이하, Al : 0.03~0.08%, Cu : 0.01% 이상 0.5% 미만, Ni : 0.01~0.5% 및 N : 0.009% 이하를 포함하며, P/Si≥0.12이고, 또한 Al/Si≤0.60을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지며, 표면에 스케일을 갖는 강재로서, 스케일 중에 Si가 0.4% 이상인 Si 농화 영역이 층형상으로 존재하고, Si 농화 영역의 표층측에 Al/Si비가 0.3 이상인 Al 농화 영역이 층형상으로 존재하고, 각 농화층은 강재측으로부터, 스케일/강 계면, Si 농화 영역, Al 농화 영역의 순으로 존재하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 1에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Ti : 0.05% 이하 및 V : 0.05% 이하의 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 1에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Cr : 2.0% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 2에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Cr : 2.0% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 1에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Mo : 0.5% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 2에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Mo : 0.5% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 3에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Mo : 0.5% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 4에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Mo : 0.5% 이하, W : 0.4% 이하 및 Nb : 0.04% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, B : 0.003% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Ca : 0.005% 이하, Mg : 0.005% 이하 및 REM : 0.005% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 9에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Ca : 0.005% 이하, Mg : 0.005% 이하 및 REM : 0.005% 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Sn : 0.50% 이하를 함유하며, Cu : 0.1% 미만이고, 또한 Cu/Sn비가 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 9에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Sn : 0.50% 이하를 함유하며, Cu : 0.1% 미만이고, 또한 Cu/Sn비가 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 10에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Sn : 0.50% 이하를 함유하며, Cu : 0.1% 미만이고, 또한 Cu/Sn비가 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
청구항 11에 있어서,
강재의 화학 조성이, Fe의 일부를 대신하여, 질량%로, 또한, Sn : 0.50% 이하를 함유하며, Cu : 0.1% 미만이고, 또한 Cu/Sn비가 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 산소를 이용한 열절단용 강재.
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