KR101482461B1 - 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제조방법은, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 쌍롤 사이에 주입 노즐을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조법을 이용한 오스테나이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 있어서, 주조 초기, 주조되는 주편 두께를 제품 두께의 133~150% 범위를 최소두께로 설정하여 주조를 개시하고, 주조가 진행됨에 따라, 주편 두께를 제품 두께의 최대 150~200%까지 되도록 주조량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

Description

에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법{Strip casting method for manufacturing austenite stainless steel having good edge porperty}

본 발명은 쌍롤식 박판 주조장치를 이용하여 스테인리스 박판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 오스테나이트계 스테인리스강은 다음과 같은 제조공정을 통해 제조된다. 용강을 주조하여 연주 슬라브를 제조한 후, 재가열 및 열간압연 공정을 거쳐 열연코일을 제조한다. 이러한 열연코일은 열연판 소둔 및 산세 목적으로 고온 연속 소둔 산세(Hot Annealing & Pickling Line) 공정을 거쳐 델타페라이트를 분해하여 오스테나이트로 연질화시킨 후 냉간압연을 거쳐 최종 제품으로 사용된다.

상기와 같은 연속주조방식은 주조, 압연 공정이 분리되어 있어서 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 주조 후 다시 재가열하여 압연을 하여야 하는 점에서, 많은 에너지를 필요로 하는 점에서 경제적, 환경적으로 바람직하지 않다. 이러한 기존의 연속주조방식이 아닌 박물을 직접 쌍롤에 의하여 생산하는 쌍롤식 박판 주조(스트립캐스팅, strip casting)법을 활용하여 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하는 기술이 개발되었다.

도 1은 이러한 일반적인 쌍롤식 박판 주조기를 보이는 사시도이다.

쌍롤식 박판 주조법은 용강으로부터 두께 10mm 이하의 박판을 직접 제조하는 방법으로, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 내부 수냉식 쌍롤(110) 사이에 주입 노즐(120)을 통해 용강(130)을 공급하여 원하는 두께의 박판(140)을 제조하는 방법이다. 이와 같은 쌍롤식 박판 주조법을 이용하여, 오스테나이트계 스테인리스 강판을 제조하는 경우에 에지벌징, 에지크랙 등 결함이 발생할 수 있다. 이와 같이, 에지벌징이 발생하게 되면, 열간압연이 힘들고, 압연시 에지 크랙이 발생하거나 형상불량으로 실수율이 저하되는 문제가 있다.

에지벌징은 에지부 응고지연 현상이 발생하여 에지부 약 200~300㎜구간의 주편 온도가 상대적으로 높거나, 심할 경우, 에지부 주편 두께가 국부적으로(~50mm) 높게 되거나 주편이 찢어져 발생하게 된다. 에지부 응고지연은 쌍롤식 주조공정의 특성일 수 있는데, 응고쉘이 응고 수축되면서 중심부에 비해 상대적으로 자유로운 에지부가 주조롤과 들뜨게 되어 열전달이 나빠짐에 따라 응고지연현상이 발생하게 된다. 에지부 응고지연현상이 심하게 되면 에지벌징이 발생하게 되는데, 이때 주조시에도 에지크랙이나 용강이 흘러내리는 문제가 발생하기도 하고, 압연시 두께가 두껍거나 온도가 높게 되면 폭방향 압연율 차이로 인해 주편형상이 불량하거나 에지 웨이브가 심해 압연성이 나빠져 실수율 저하의 원인이 되기도 한다.

따라서 상기와 같이 에지벌징을 억제하여, 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판을 제조할 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쌍롤식 박판 주조 방법을 이용한 오스테나이트계 스테인리스 박판을 제조 시 에지벌징을 최소화하여 우수한 에지 품질을 확보할 수 있는 오스테나이트계 스테인리스 박판을 제조할 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 쌍롤 사이에 주입 노즐을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조법을 이용한 오스테나이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 있어서,

주조 초기, 주조되는 주편 두께를 제품 두께의 133~150% 범위를 최소두께로설정하여 주조를 개시하고,

주조가 진행됨에 따라, 주편 두께를 제품 두께의 최대 150~200%까지 되도록 주조량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 주조 두께는 용강온도가 목표치에 도달한 후 증가시키도록 함이 바람직하다.

상기 용강은 중량%로, C:0.1%이하, Cr:12~25중량%, Ni:5~12중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성될 수 있다.

상기한 본 발명의 구성에 따르면, 용강으로부터 직접 열연코일을 제조하는 스트립캐스팅(strip casting) 공정을 이용하여 오스테나이트계 스테인리스 강을 제조함에 있어서, 특히 초기 에지벌징을 감소시킴으로써 에지품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강판을 효과적으로 제조할 수 있다.

또한 제시된 방법은 제조되는 박판의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 실수율을 개선시킬 수 있는 장점이 있으며, 더불어 이와 같은 제어방법을 통해 연연주비도 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 쌍롤 박판 주조기의 사시도이다.
도 2는 에지벌징이 발생할 때의, (a)주조롤 직하 고온의 주편 사진, (b)폭방향 온도분포, 그리고 (c)두께분포 예시도이다.
도 3은 주조 두께 증가에 따른 에지벌징 지수 변화 그래프이다.
도 4는 주조 두께 증가에 따른 마모량 및 주조량 변화 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 주편에 대한, (a)주조롤 직하 고온의 사진, (b)폭방향 온도분포, 그리고 (c)두께분포 예시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 오스테나이트계 스테인레스 박판의 제조방법은 쌍롤식 박판주조공정을 이용한다. 즉, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 쌍롤 사이에 주입 노즐을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조법을 이용한다. 본 발명에서는 오스테나이트계 스테인레스 박판의 제조에 관한 것으로, 상기 이용되는 용강의 조성은 중량%로, C:0.1%이하, Cr:12~25중량%, Ni:5~12중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성될 수 있다.

본 발명은 이러한 박판주조법을 이용한 오스테나이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 있어서, 주조 초기, 주조되는 주편 두께를 제품 두께의 133 ~150% 범위로 설정하여 주조를 개시하고, 주조가 진행됨에 따라, 주편 두께를 제품 두께의 150~200%까지 되도록 주조량을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성을 가짐으로써 주조 초기에 야기되는 에지벌징 결함을 최소화할 수 있다.

에지벌징이란 에지부의 응고지연 현상이 발생하여 에지부의 온도가 상대적으로 높게 되고, 이에 따라 에지부 주편 두께가 국부적으로 두껍게 형성되는 것을 말한다. 도 2는 에지벌징이 발생할 때의, (a)주조롤 직하 고온의 주편 사진, (b)폭방향 온도분포, 그리고 (c)두께분포 예시도이다.

도 2(a)는 에지 벌징이 발생할 때의 주조롤 직하 고온의 주편(Strip) 표면상태를 나타낸 것으로서, 주편 에지부(A)가 중앙부에 비해서 상대적으로 밝은데 이는 온도가 상대적으로 높은 것을 나타내며, 이는 주편의 폭방향 온도분포를 나타낸 도 2(b)에 잘 나타나 있다. 그리고 도 2(c)는 주편의 폭방향 두께분포를 나타낸 것으로서, 실제로 에지부(A)가 상대적으로 두꺼운 상태를 나타내고 있다.

도 2(c)와 같이, 에지 벌징으로 국부적으로 두꺼운 에지부(A)는 압연시 폭방향 압연율 차이로 인해 크랙이나 웨이브를 유발하게 되어 주편 형상이 불량하게 되며, 이에 따라 실수율 저하가 초래된다.

도 3은 C 0.06wt%, Cr 18wt%, Ni 8wt%, N 0.04wt% 및 Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 304 오스테나이트계 스테인리스 박판을 제조하는 과정에서 동일 조건에서 초기 주조두께와 에지벌징 지수를 나타낸 그래프이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 초기 주조두께와 에지벌징 지수는 서로 비례 관계에 있음을 알 수 있다. 이는 주조 두께가 두꺼워질수록 주조속도가 낮아지고, 이에 따라 주조롤과 응고쉘의 접촉시간은 증가하나 주조롤 중앙부와 에지부의 응고능 차이 심화로 에지부의 들뜸량은 증가하여 벌징을 심화시킨다.

한편 도 4는 주조 두께와 에지댐 내화물 마모량 및 주조량을 나타낸 그래프로서, 동일량의 주조시 주조두께가 감소할수록 에지댐 내화물과 마찰되는 주편의 길이가 증가함에 따라 마모량이 증가하게 된다. 따라서 동일 두께의 에지댐 내화물 사용시 주조량이 저감됨을 알 수 있다. 결국, 에지벌징을 줄이기 위해서 주조두께를 감소시키면, 마모량이 증가하여 주조량이 감소하게 되는 단점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명자들은 초기에 발생하는 에지벌징도 줄이고 주조량은 증가시키는 방법으로 주조두께를 주조가 진행됨에 따라 증가시키는 방법을 제안하게 이르렀다.

즉, 주조 초기, 주조 두께를 제품두께의 133~150% 범위로 최소두께로 설정하여 주조를 시작하고, 주조가 진행됨에 따라 제품두께의 최대 150~200%까지 되도록 주조량을 증가시킨다.

상기 최소두께는 압하비가 25%이하일 경우, 공정 특성상 주편내에 기공 등 결함이 존재할 수 있으므로 제한하였으며, 최대두께는 에지벌징을 유발하지 않는 한도 내로 설정하였다. 이러한 방법은 또한, 동일 제품두께에서 주조 중 주조두께의 증가는 마모량이 감소로 이어져 추가적으로 최대 25%의 주조량의 증가를 가져올 수 있다.

본 발명에서 상기 주조 두께는 용강온도가 목표치에 도달한 후 증가시키도록 함이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 주편에 대한, (a)주조롤 직하 고온의 사진, (b)폭방향 온도분포, 그리고 (c)두께분포 예시도이다.

즉, 도 5(a)는 에지벌징이 없는 주조롤 직하 고온의 주편(Strip) 표면상태를 나타내며, 도 5(b)는 주편의 폭방향 온도분포를, 그리고 도 5(c)는 주편의 폭방향 두께분포를 나타낸 것으로서, 에지벌징이 발생된 도 2와 경우와 비교하여 에지부 온도 및 두께 저감을 잘 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스의 박판 제조에 있어서, 주조 중 주편의 두께변화를 통하여 초기에 발생하는 에지벌징을 감소시킴으로써 에지품질이 우수한 박판을 생산할 수 있으며, 더불어 이와 같은 제어방법을 통해 연연주비도 향상시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110. 주조롤 120. 노즐
130. 용강풀 140. 주편
150. 에지댐

Claims (3)

1. 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 쌍롤 사이에 주입 노즐을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박판을 주조하는 쌍롤식 박판 주조법을 이용한 오스테나이트계 스테인리스 강판의 제조방법에 있어서,
   주조 초기, 주조되는 주편 두께를 제품 두께의 133~150% 범위를 최소두께로설정하여 주조를 개시하고,
   주조가 진행됨에 따라, 주편 두께를 제품 두께의 최대 150~200%까지 되도록 주조량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 주조 두께는 용강온도가 목표치에 도달한 후 증가시키는 것을 특징으로 하는 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 용강은 중량%로, C:0.1%이하, Cr:12~25중량%, Ni:5~12중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 에지 품질이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 박판의 제조방법.

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