KR101485743B1 - 강의 연속 주조 방법 및 조강의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 연속 주조 방법은, 원통 형상의 주형으로부터 고-액 공존 상태의 주편을 인발하는 인발 공정과, 인발 공정 후에, 고-액 공존 상태의 주편에 대하여, 주편의 길이 방향에 수직인 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제1 압하 공정과, 주편의 길이 방향 및 제1 압하 방향 양쪽과 직교하는 압하 방향을 제2 압하 방향으로 할 때, 제1 압하 공정 후에, 완전 응고 상태이며 또한 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 주편에 대하여, 제1 압하 방향 및 제2 압하 방향으로의 압하를 교대로 실시하면서, 주편의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 코너부가 둥근, 각환 직사각형으로 성형하는 제2 압하 공정을 구비한다.

Description

강의 연속 주조 방법 및 조강의 제조 방법{CONTINUOUS CASTING METHOD FOR STEEL AND PRODUCING METHOD FOR STEEL BAR AND WIRE ROD}

본 발명은, 중심 편석, 중심 포로시티 및 내부 깨짐이 적은 내부 품질이 우수한 주편을 얻기 위한 연속 주조 방법 및 분괴 압연 공정을 생략하는 것이 가능한 조강의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2012년 8월 22일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-183179호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

일반적으로, 고급(고품질) 조강은, 대단면의 직사각형 주형을 갖는 블룸 연속 주조기로 주편을 주조하고, 이 주편을 분괴 압연하고, 그 후, 강편 압연을 행함으로써 제조된다. 이 고급 조강에는, 봉강이나 선재 등이 포함된다. 이들 조강에서는, 연속 주조 주편의 응고 말기에 형성되는 중심 편석이나 중심 포로시티에 의해 재료 특성이 악화된다. 그로 인해, 중심 편석 및 중심 포로시티 등의 결함을 발생시키지 않도록 주편을 주조하는 것이 중요해진다. 이 중심 편석 및 중심 포로시티를 저감시키는 대표적인 방법으로서, 연속 주조기 내에 있어서의 주편의 미응고 경압하법 및 완전 응고 후 압하법을 들 수 있다.

예를 들어 특허문헌 1에는, 직경 340㎜ 이하의 환주편(丸鑄片)에 대하여, 축심부의 고상률이 0.3 내지 0.7인 상태에서, 1세트의 롤로 1패스에 의해 0.1 내지 3.0％의 압하를 가하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이 기술은 직경 340㎜ 이하의 단면 크기가 작은 주편에 적용되는 기술이다. 이에 대하여 주편의 단면 크기가 커지면 응고 수축량도 커지기 때문에, 1세트의 롤에 의한 1패스에 의한 미응고 압하로 상기 효과를 얻기 위해서는 주편에 대한 압하량을 증대시킬 필요가 있다. 즉, 대단면인 직사각형 주편의 중심 편석 및 중심 포로시티를 1패스로 소실시키기 위해서는, 연속 주조기 내에서 큰 압하량이 필요해진다. 그러나, 이와 같은 경우, 미응고 압하 시에 주편에서 내부 깨짐이 발생하여, 조강의 재료 특성이 손상된다는 문제가 있다. 이와 같이, 주편의 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과, 주편의 내부 깨짐의 발생 방지를 양립시키는 것이 곤란하다.

또한, 특허문헌 2에는, 예를 들어 직경 180㎜의 환주편에 대하여, 제조 조건을 제어함으로써 주편 내부의 등축정률을 35％ 이상으로 하고, 주편의 중심 고상률이 0.25 내지 0.35 또는 0.60 내지 0.90의 범위가 되는 위치에서, 1쌍의 플랫 롤로 2.0 내지 3.5％의 압하를 가하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이 기술에서는, 주편의 단면 크기가 큰 경우, 주편의 단면에 있어서의 등축정률을 35％ 이상으로 하기 위하여 주조 속도를 필요 이상으로 저하시킨다는 주조 조건의 제약이 필요해진다. 그로 인해 충분한 생산 능력을 확보하는 것이 곤란해진다. 또한, 주편 내부의 등축정률은 강 조성에도 영향을 받는 것이 명확하므로, 이 기술을 적용할 수 있는 강종에는 한계가 있다.

고급 조강의 재료 특성을 향상시키기 위해서는, 주편의 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과, 주편의 내부 깨짐의 발생 방지를 양립시키는 것이 중요하다. 그러나, 주편의 생산 능력 향상도 포함하여, 중심 편석, 중심 포로시티 및 내부 깨짐이 적은 내부 품질이 우수한 주편을 얻는 연속 주조 기술의 개발에는 이르지 못했다.

일본 특허 공개평9-99349호 공보 일본 특허 공개평11-309553호 공보

본 발명은 상기한 현 상황을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명에서는, 조강으로서 사용되는 폭넓은 강종에 대하여 적용 가능한 동시에, 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과 주편의 내부 깨짐의 방지를 양립하는 것이 가능한 주편의 연속 주조 방법 및 강편 압연 전의 분괴 압연 공정을 생략하여 생산성을 향상시키는 것이 가능한 조강의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 요지는, 다음과 같다.

(A) 본 발명의 일 형태에 관한 연속 주조 방법은, 원통 형상의 주형으로부터 고-액 공존 상태의 주편을 인발하는, 인발 공정과; 상기 인발 공정 후에, 상기 고-액 공존 상태의 상기 주편에 대하여, 상기 주편의 길이 방향에 수직인 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는, 제1 압하 공정과; 상기 주편의 상기 길이 방향 및 상기 제1 압하 방향의 양쪽과 직교하는 압하 방향을 제2 압하 방향으로 할 때, 상기 제1 압하 공정 후에, 완전 응고 상태이며 또한 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 상기 주편에 대하여, 상기 제1 압하 방향 및 상기 제2 압하 방향으로의 압하를 교대로 실시하면서, 상기 주편의 상기 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 코너부가 둥근, 각환 직사각형으로 성형하는, 제2 압하 공정을 구비한다.

(B) 상기 (A)에 기재된 연속 주조 방법에서는, 상기 주형의 내경이 400㎜ 이상 600㎜ 이하이며; 상기 주편의 인발 속도가 0.35m/분 이상 0.65m/분 이하이며; 상기 인발 공정 후이면서 또한 상기 제1 압하 공정 전에 있어서의 상기 주편의 상기 중심부의 고상률이 0.3 이상 0.8 이하이며; 상기 제1 압하 공정에서의 상기 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 0.3％ 이상 7.0％ 이하이며; 상기 제1 압하 공정 후이면서 또한 상기 제2 압하 공정 전에 있어서의 상기 주편의 상기 중심부의 고상률이 0.8 초과이며, 게다가 상기 주편의 상기 중심부의 상기 온도가 상기 표면부의 상기 온도보다도 150℃ 이상 높고; 상기 제2 압하 공정에서의, 상기 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하이고, 게다가 상기 제2 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하이며; 상기 제2 압하 공정 후의 상기 주편의 상기 길이 방향에 수직인 상기 단면의 형상이, 긴 변이 235㎜ 이상 270㎜ 이하이고, 상기 코너부의 곡률 반경이 5㎜ 이상 50㎜ 이하이어도 좋다.

(C) 본 발명의 일 형태에 관한 조강의 제조 방법은, 상기 (A) 또는 (B)에 기재된 연속 주조 방법에 의해 상기 주편을 얻는 연속 주조 공정과; 상기 연속 주조 공정 후에, 상기 주편을 압연하는 압연 공정을 구비한다.

본 발명의 상기 형태에 의하면, 강종과 상관없이, 대단면을 갖는 환주편에 복수회의 주편 두께 방향(제1 압하 방향) 및 주편 폭 방향(제2 압하 방향)으로부터의 미응고 압하 및 완전 응고 후 압하를 가한다. 그 결과, 주편의 내부 깨짐을 발생시키지 않고, 또한 중심 편석 및 중심 포로시티를 저감시키면서, 분괴 압연 후에 상당하는 크기까지 주편의 단면 크기를 축소할 수 있다. 즉, 본 발명의 상기 형태에 의하면, 조강으로서 사용되는 폭넓은 강종에 대하여 적용 가능한 동시에, 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과 주편의 내부 깨짐의 방지를 양립하는 것이 가능한 주편의 연속 주조 방법 및 강편 압연 전의 분괴 압연 공정을 생략하여 생산성을 향상시키는 것이 가능한 조강의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연속 주조 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 상기 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 있어서의 주편의 압하 형태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 상기 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 있어서의 주편의 주조 속도와 중심 편석의 관계를 도시하는 도면이다.
도 4는 상기 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 있어서의 주편의 중심부 및 표면부의 온도차와 초음파 탐상 검사 결과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 상기 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 있어서의 제2 압하 공정에서의 누적 압하율과 초음파 탐상 검사 결과의 관계를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시 형태의 구성에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 본 발명의 특징을 이해하기 쉽게 하기 위하여, 편의상, 주요부가 되는 부분을 확대하여 도시하고 있는 경우가 있고, 각 구성 요소의 치수 비율 등이 실제와 동일하다고는 할 수 없다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 주편의 두께 방향이란, 롤축 방향이 연속 주조기의 설치면과 평행하고 또한 주편의 반송 방향과 수직이 되도록 배치된 수평 롤에 의한 압하 방향(제1 압하 방향)을 의미한다. 또한, 주편의 폭 방향이란, 롤축 방향이 연속 주조기의 설치면과 수직이 되도록 배치된 수직 롤에 의한 압하 방향(제2 압하 방향)을 의미한다. 즉, 주편의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 주편의 길이 방향과, 주편의 두께 방향(제1 압하 방향)과, 주편의 폭 방향(제2 압하 방향)이 직교한다.

또한, 주편의 중심부란, 다음 조건을 만족시키는 영역으로서 정의된다. 주편의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 상기 중심부의 무게 중심이 이 단면의 무게 중심과 일치하고, 상기 중심부의 윤곽의 형상이 상기 단면의 축소된 윤곽의 형상과 일치하고, 그리고 상기 중심부의 면적이 상기 단면의 면적의 50％로 되는 영역이면서 또한 주편의 표면부란, 주편의 둘레면으로부터 깊이 방향으로 주편 직경에 대하여 표면으로부터 5％인 영역으로서 정의된다. 또한, 이하의 설명에서 특별히 언급하지 않는 한, 주편의 단면이란, 주편의 길이 방향에 수직인 단면을 의미한다.

또한, 고상과 액상이 공존 상태에 있을 때의 고상의 체적비를 고상률로 할 때, 주편의 중심부에서 고상률이 0.3 내지 0.8(30체적％ 내지 80체적％)인 경우를 「미응고(고-액 공존)」 상태라고 정의하고, 주편의 중심부에서 고상률이 0.8(80체적％)을 초과하는 경우를 「완전 응고」 상태라고 정의한다. 또한, 연속 주조기로, 주편의 중심부의 고상률이 0.3 내지 0.8로 되는 영역을 「미응고 압하대」라고 정의하고, 주편의 중심부의 고상률이 0.8을 초과하는 영역을 「완전 응고 압하대」라고 정의한다.

또한, 고상률은, 예를 들어 다음과 같이 구하면 된다. 고상 및 액상의 체적비는 합금 상태도로부터 유추가 가능하다. 구체적으로는, 강 조성과 온도가 정해지면, 합금 상태도로부터 고상률을 일의적으로 구하는 것이 가능하다. 따라서, 강 조성과, 주편의 중심부의 온도로부터, 합금 상태도를 사용하여, 주편의 중심부의 고상률을 구하면 된다. 또한, 합금 상태도로서, 열역학 계산 시스템에 기초한 계산 상태도를 사용해도 좋다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강의 연속 주조 방법을 지견하기에 이른 경위에 대하여 설명한다.

중심 편석 및 중심 포로시티가 적은 내부 품질이 우수한 고급 조강용의 주편을 주조하기 위해서는, 예를 들어 대단면을 갖는 주편을 연속 주조하는 것이 유효하다. 즉, 주편의 단면 크기를 크게 함으로써 단위 시간당 주조량이 증가되기 때문에, 생산성에 지장을 발생시키지 않는 범위 내에서 주조 속도를 저하시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 주편의 단면에 있어서의 등축정률이 상대적으로 증가되고, 또한, 레들, 턴디쉬, 주형간에서의 용강 중 개재물의 부상 분리의 제거 효율도 향상된다.

그러나, 단면 크기가 큰 주편은, 단면 크기가 작은 주편에 비하여 응고 수축량이 커진다. 따라서, 단면 크기가 큰 주편의 중심 편석을 저감시키기 위하여 미응고 압하를 실시하는 경우, 주편에 대한 압하량을 증가시킬 필요가 있다. 이로 인해, 미응고 압하 시에 주편의 내부 깨짐이 발생하기 쉬워진다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 다음 지식을 발견했다.

(1) 직사각형 주편의 압하 시에는, 압하 롤과의 접촉면 전체에 압하 응력이 가해져, 압하 롤의 비접촉면 전체에 걸치는 벌징 변형이 발생함으로써 주편의 중심부로의 압하 침투도(주편의 중심부로의 집중된 압하가 가능한지의 여부의 정도)가 저하된다. 그로 인해, 중심 편석의 억제 및 중심 포로시티의 압착을 위해서는 큰 압하량이 필요해진다. 한편, 단면 형상이 원형인 환주편이면, 주편의 압하 시에 압하 롤에 접촉하는 주편의 원호면에 집중되어 압하 응력이 작용하기 때문에, 작은 압하량으로도 주편의 중심부로의 압하 침투도를 높이는 것이 가능하다.

(2) 주편의 중심부와 표면부에는 온도차가 존재하고, 연속 주조기 내에서는, 주편의 표면부와 비교하여 중심부가 고온 상태에 있다. 그로 인해, 주편의 중심부의 변형 저항은, 주편의 표면부의 변형 저항과 비교하여 작고, 작은 압하량으로도 중심부로의 압하 침투도를 높이는 것이 가능하다. 특히, 주형으로부터 인발된 주편에 대하여, 주편 두께 방향으로의 미응고 압하를 행하고, 또한, 주편 두께 방향 및 폭 방향으로부터의 복수회의 완전 응고 후 압하를 반복함으로써, 양호한 압하 침투도로 서서히 주편을 압하할 수 있다. 이 경우, 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과, 내부 깨짐의 방지를 양립시키면서 주편을 압하할 수 있다.

(3) 일반적인 분괴 압연에서는, 분괴 압연 전에 주편 가열 공정에서 주편을 충분히 가열하기 때문에, 분괴 압연 시의 주편의 중심부 온도와 표면부 온도의 온도차가, 연속 주조기 내에 있어서의 주편 내의 온도차와 비교하여 작다. 그로 인해, 주편의 중심부로의 압하 침투도가 필연적으로 작아져, 중심 포로시티가 충분히 압착되지 않는 경우가 있다. 한편, 연속 주조기로 주편을 압하하는 경우, 상술한 바와 같이 주편의 중심부와 표면부의 온도차에 의해 압하 침투도가 양호해진다. 그로 인해, 연속 주조기에 의해 주편을 분괴 압연 후에 상당하는 크기까지 압하함으로써, 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과 내부 깨짐의 방지를 양립시키면서, 조강을 제조하기 위한 강편 압연에 직접 적용하는 것이 가능한 크기의 주편을 얻을 수 있다. 바꿔 말하면, 본 실시 형태에 관한 연속 주조기에 의해 주조된 주편은, 분괴 압연을 행하지 않고, 직접 강편 압연에 제공하여 조강을 제조할 수 있다.

이하, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.

<연속 주조 방법>

도 1에, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법을 행하기 위한 연속 주조기(10)를 개략적으로 도시한다. 또한, 도 2에 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 있어서의 주편의 압하 형태를 개략적으로 도시한다. 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법은; 턴디쉬(1)로부터 주형(2)으로 용강을 공급하고, 원통 형상(인발 방향에 수직인 단면으로 본 경우에 그 단면 형상이 원형)인 상기 주형(2)으로부터 미응고(고-액 공존) 상태의 주편(3)을 인발하는 인발 공정과; 상기 인발 공정 후에, 주형(2)으로부터 인발되어 연속 주조기 롤(서포트 롤)(4)을 거친 상기 고-액 공존 상태의 상기 주편[3(3a)]에 대하여, 롤축 방향이 연속 주조기(10)의 설치면(7)과 평행하고 또한 상기 주편(3)의 반송 방향과 수직이 되도록 배치된 수평 롤(제1 압하 롤)(5)을 사용하여, 주편(3)의 길이 방향에 수직인 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제1 압하 공정과; 주편(3)의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에 주편(3)의 길이 방향 및 상기 제1 압하 방향의 양쪽과 직교하는 압하 방향을 제2 압하 방향으로 할 때, 상기 제1 압하 공정 후에, 완전 응고 상태이며 또한 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 상기 주편[3(3b, 3c)]에 대하여, 수평 롤(제1 압하 롤)(6a)에 의한 상기 제1 압하 방향으로의 압하와, 수직 롤(제2 압하 롤)(6b)에 의한 상기 제2 압하 방향으로의 압하를 교대로 실시하면서, 주편(3)의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 코너부가 둥근, 각환 직사각형으로 주편(3)을 성형하는 제2 압하 공정을 구비한다.

(인발 공정)

인발 공정은, 턴디쉬(1)로부터 주형(2)으로 공급된 용강의 주형(2)과의 접촉면을 응고시키고, 그리고 고-액 공존 상태의 주편(3)을 주형(2)의 바닥으로부터 연속적으로 인발하는 공정이다. 주형(2)으로부터 인발된 주편(3)은, 연속 주조기 롤(4)에 의해 지지되어, 형상을 유지하면서 다음 공정으로 반송된다.

환주편(3)을 얻기 위한 주형(2)의 단면 크기에 관해서는, 인발 방향에 수직인 단면으로 본 경우에 주형(2)의 내경이 400㎜ 이상인 것이 바람직하고, 400㎜ 이상 600㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 400㎜ 이상 460㎜ 이하인 것이 가장 바람직하다. 주형(2)의 단면 크기가 지나치게 작으면, 메니스커스부터 주편(3)이 완전 응고 상태로 되는 위치까지의 거리가 짧아지기 때문에, 주편[3(3a)]에 충분한 미응고 압하를 부여하기 위하여 특수한 주편 압하 장치가 필요해져 설비 비용이 증대될 우려가 있다. 한편, 주형(2)의 단면 크기가 지나치게 크면, 주편(3)의 완전 응고 상태로 되는 위치가 연속 주조기(10)의 기기 길이를 초과하기 때문에, 후술하는 완전 응고 후 압하(제2 압하 공정)를 충분히 실시하기 위하여 연속 주조기(10)의 기기 길이를 연장해야 할 우려가 있다.

주편(3)의 주조 속도(인발 속도)는, 특별히 한정되지 않지만, 0.35m/분 이상 0.65m/분 이하인 것이 바람직하고, 0.40m/분 이상 0.60m/분 이하인 것이 더욱 바람직하다. 주조 속도가 지나치게 느린 경우에는, 주편(3)이 연속 주조기의 미응고 압하대(수평 롤(5))에 도달할 때까지 주편 내부가 완전 응고되어 버려, 주편(3)의 미응고 압하가 불가능해져, 중심 편석의 억제 효과를 얻지 못하게 될 우려가 있다. 그 외에, 주조 속도가 지나치게 느린 경우에는, 완전 응고 압하대(제2 압하 공정)에서, 주편(3)의 중심부와 주편(3)의 표면부의 온도차가 작아져, 주편(3)의 중심부와 주편(3)의 표면부의 변형 저항차가 작아질 우려가 있다. 그로 인해, 완전 응고 후 압하에 의한 주편(3)의 중심부로의 압하 침투도가 저하되어, 중심 포로시티가 충분히 압착되지 못할 우려가 있다. 한편, 주편(3)의 주조 속도(인발 속도)가 지나치게 빠르면, 주편(3)의 완전 응고 상태로 되는 위치가, 연속 주조기(10)의 기기 길이를 초과하기 때문에, 중심 편석의 억제 효과를 얻지 못하게 될 우려가 있다. 그 외에, 완전 응고 후 압하(제2 압하 공정)를 행하는 것이 불가능해져, 중심 포로시티의 압착 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

도 3에, 인발 후의 단면 형상이 원형이며 그 직경이 450㎜인 주편(3)을 사용하여 조사한, 주편(3)의 인발 속도와 중심 편석의 관계를 도시한다. 도 3 중에서, 종축은 탄소 농도 편석도이며, 횡축은 주조 속도(인발 속도)이다. 여기서, 탄소 농도 편석도란, 주편(3)의 중심부의 탄소 농도 측정값을, 턴디쉬(1)로부터 주형(2)으로 공급된 용강의 탄소 농도 측정값으로 제산한 값이다. 주편(3)의 중심부의 탄소 농도는, 예를 들어 φ5㎜ 드릴을 사용하여 주편(3)의 중심부로부터 절분을 채취하여 화학 분석함으로써 얻으면 된다. 이 도 3에 도시한 바와 같이, 주편(3)의 인발 속도가 0.35m/분 이상 0.65m/분 이하일 때에, 중심 편석의 억제 효과가 바람직하게 얻어진다.

(제1 압하 공정)

제1 압하 공정은, 인발 공정 후에, 연속 주조기(10)의 미응고 압하대에서, 원통 형상의 주형(2)으로부터 인발된 미응고 상태(고-액 공존 상태)의 주편[3(3a)]에 대하여, 수평 롤(제1 압하 롤)(5)을 사용한 주편 두께 방향(제1 압하 방향)으로부터의 압하를 실시하는 공정이다. 미응고 상태이며 또한 단면 형상이 원형인 주편[3(3a)]을 압하함으로써, 수평 롤(5)에 접촉하는 주편(3)의 원호면에 집중되어 압하 응력이 작용하기 때문에, 작은 압하량으로도 주편(3)의 중심부로의 압하 침투도를 높일 수 있다. 그 외에, 미응고 상태의 주편(3)의 중심부의 변형 저항은, 주편(3)의 표면부의 변형 저항과 비교하여 작기 때문에, 작은 압하량으로도 중심부로의 압하 침투도를 높이는 것이 가능하다. 즉, 제1 압하 공정에 의해, 양호한 압하 침투도로 주편(3)을 압하할 수 있고, 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과 내부 깨짐의 방지를 양립시키면서 주편(3)을 압하할 수 있다.

제1 압하 공정에서는, 각 수평 롤(5)에 의한 주편(3)에 대한 압하율이, 각 수평 롤(5)에 진입 직전인 주편(3)의 두께(제1 압하 방향의 두께)에 대하여, 0.3％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 제1 압하 공정에서의 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 0.3％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제1 압하 공정에서, 경압하 내지 대압하 중 어느 한 압하를 채용하는 것도 가능하다. 본 실시 형태에 있어서 대압하를 적용하는 경우는, 주편(3)의 중심부의 고상률이 0.7 부근인 영역에서, 주편(3)의 중심부의 미응고부(고-액 공존부)의 직경과 동등한 양의 압하를 부여함으로써 내부 깨짐의 잔존을 방지할 수 있다. 제1 압하 공정에서, 각 수평 롤(5)의 주편(3)에 대한 압하율이 지나치게 작으면, 중심 편석의 억제 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있다. 또한, 각 수평 롤(5)의 주편(3)에 대한 압하율이 지나치게 크면, 주편(3)의 표면에 깨짐이 발생할 우려가 있다. 또한, 내부 깨짐의 발생을 바람직하게 억제하기 위하여 제1 압하 공정에서의 압하를 경압하에 한정하는 경우에는, 각 수평 롤(5)의 압하율을 0.3％ 이상 2.2％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 압하 공정에서는, 각 수평 롤(5)에 의한 주편(3)에의 누적 압하율이 3.6％ 이상 10％ 이하인 것이 바람직하다. 각 수평 롤(5)에 의한 누적 압하율이 3.6％ 이상 10％ 이하일 때에, 주편(3)의 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과, 주편(3)의 내부 깨짐의 발생 방지를 바람직하게 양립시킬 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 연속 주조기(10)에서는, 6쌍의 수평 롤(5)을 사용하고 있다.

제1 압하 공정에 제공되기 전에 중심부가 미응고 상태(중심부의 고상률이 0.3 이상 0.8 이하)인 주편[3(3a)]은, 상기 조건에서 제1 압하 공정에 제공된 후, 중심부가 완전 응고(중심부의 고상률이 0.8을 초과한다) 상태로 된다. 본 실시 형태에서는 제2 압하 공정에서, 중심부가 완전 응고 상태이며, 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 주편[3(3b, 3c)]에 대하여, 주편 두께 방향(제1 압하 방향)에 대한 압하 및 주편 폭 방향(제2 압하 방향)에 대한 압하를 교대로 행한다.

(제2 압하 공정)

제2 압하 공정은, 제1 압하 공정 후에, 연속 주조기(10)의 완전 응고 압하대에서, 완전 응고 상태이며 또한 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 주편[3(3b, 3c)]에 대하여, 수평 롤(제1 압하 롤)(6a)을 사용한 주편 두께 방향(제1 압하 방향)으로부터의 압하와, 수직 롤(제2 압하 롤)(6b)을 사용한 주편 폭 방향(제2 압하 방향)으로부터의 압하를 교대로 실시하는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 수평 롤(6a)을 사용한 주편 두께 방향으로부터의 압하와 수직 롤(6b)을 사용한 주편 폭 방향으로부터의 압하를 교대로 실시함으로써, 주편[3(3b, 3c)]의 내부 깨짐을 방지하면서, 중심 편석이나 중심 포로시티를 저감시킬 수 있다. 그 외에, 연속 주조기(10)의 출구(하류측 기기 단부)에서, 주편(3)의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 단면 크기가 축소된, 코너부를 갖지 않는 직사각형 주편(코너부가 둥근, 각환 직사각형)을 얻을 수 있다.

주편(3)의 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 경우, 주편(3)의 중심부의 변형 저항이 주편(3)의 표면부의 변형 저항과 비교하여 작기 때문에, 작은 압하량으로도 중심부로의 압하 침투도를 높이는 것이 가능하다. 본 실시 형태에서는, 주편(3)의 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 150℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 200℃ 이상 높은 것이 더욱 바람직하다. 또한, 주편(3)의 중심부의 온도의 상한은, 특별히 한정되지는 않지만, 주편(3)의 강 조성에 의해 정해지는 액상선 온도로 해도 좋다.

또한, 주편(3)의 중심부 및 표면부의 온도는, 예를 들어 다음과 같이 구하면 된다. 주편(3)의 중심부의 온도를 실측에 의해 구하는 것은 용이하지 않으므로, 열전도 해석을 행하는 냉각 시뮬레이션(전열 계산 모델)에 의해 상기 온도를 구해도 좋다. 구체적으로는, 용강 온도, 인발 속도, 주편(3)의 단면 크기, 주편(3)과 연속 주조기(10)의 열교환 열량, 주편(3)의 방열량, 주편(3)의 가공 발열량 등의 각 제조 조건에 기초하여, 주편(3)의 표면부의 온도와 중심부의 온도를 냉각 시뮬레이션에 의해 구하면 된다. 또는, 상기한 각 제조 조건에 있어서의 주편(3)의 둘레면 온도(표면 온도)와, 표면부의 온도와, 중심부의 온도의 관계를 사전에 냉각 시뮬레이션에 의해 구해 두고, 그리고 주편(3)의 둘레면 온도(표면 온도)를 실측함으로써, 그 제조 조건에 있어서의 그 시점에서의 주편(3)의 표면부의 온도와 중심부의 온도를 유추해도 좋다. 이 경우, 보다 정확하게 주편(3)의 표면부의 온도와 중심부의 온도를 구할 수 있다.

도 4에, 주편(3)을 완전 응고 후에 누적 압하율 20％로 압하를 가했을 때의 중심부와 표면부의 온도차와, 이 주편을 강편 압연한 후의 초음파 탐상 검사(UST: Ultra Sonic Test)에 의한 합격률의 관계를 나타낸다. 도 4 중에서, 종축은 강편에서의 초음파 탐상 검사(UST)에 의한 합격률이며, 횡축은 주편(3)의 중심부와 표면부의 온도차이다. 이 도 4에 도시한 바와 같이, 주편(3)의 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 150℃ 이상 높을 때에, 초음파 탐상 검사에 의한 합격률이 높은 점에서, 중심부 포로시티 압착의 효과가 바람직하게 얻어지는 것을 알 수 있다.

제2 압하 공정에서는, 각 수평 롤(6a)에 의한 주편[3(3b)]에 대한 압하율이, 각 수평 롤(6a)에 진입 직전인 주편[3(3b)]의 두께(제1 압하 방향의 두께)에 대하여, 1.5％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 각 수직 롤(6b)에 의한 주편[3(3c)]에 대한 압하율이, 각 수직 롤(6b)에 진입 직전인 주편[3(3c)]의 폭(제2 압하 방향의 두께)에 대하여, 1.5％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 제2 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제2 압하 공정에서, 제1 압하 공정과 마찬가지로, 경압하 내지 대압하 중 어느 한 압하를 채용하는 것도 가능하다. 본 실시 형태의 제2 압하 공정에서는 완전 응고 후 상태의 주편에 부여하는 압하이기 때문에, 대압하에 의한 압하를 행해도 내부 깨짐이 발생하기 어렵다. 제2 압하 공정에서, 각 수평 롤(6a)에 의한 주편[3(3b)]에 대한 압하율 및 각 수직 롤(6b)에 의한 주편[3(3c)]에 대한 압하율이 지나치게 작으면, 중심 포로시티 잔존의 억제 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있다. 또한, 각 수평 롤(6a)에 의한 주편[3(3b)]에 대한 압하율 및 각 수직 롤(6b)에 의한 주편[3(3c)]에 대한 압하율이 지나치게 크면, 압하 롤의 비접촉면 전체에 걸치는 벌징 변형이 발생하여, 압하 롤과 접촉하지 않은 주편(3)의 표면에 깨짐이 발생할 우려가 있다. 또한, 내부 깨짐의 발생을 바람직하게 억제하면서 상기 효과를 바람직하게 얻기 위하여, 제2 압하 공정에서의 압하를 경압하에 한정하는 경우에는, 각 수평 롤(6a) 및 각 수직 롤(6b)의 압하율을 1.5％ 이상 3.3％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

도 5에, 제2 압하 공정에서의 누적 압하율과, 강편 압연 후의 초음파 탐상 검사에서의 합격률의 관계를 나타낸다. 도 5 중에서, 종축은 강편 압연 후의 초음파 탐상 검사(UST)에서의 합격률이며, 횡축은 각 롤에 의한 압하율의 누적값이다.

제2 압하 공정에 의한 누적 압하율이 75％ 이상일 때에, 주편(3)의 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감을 바람직하게 얻을 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 연속 주조기(10)에서는, 7쌍의 수평 롤(6a) 및 7쌍의 수직 롤(6b)을 사용하고 있다.

제2 압하 공정 후의 주편(3)의 형상이, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 코너부가 둥근, 각환 직사각형인 것이 바람직하다. 제2 압하 공정 후의 주편(3)의 형상이 코너부가 둥근 것에 의해, 강편 압연 시에 코너부를 기점으로 하는 균열의 생성이 바람직하게 억제된다.

또한, 제2 압하 공정 후의 주편(3)은, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 코너부의 곡률 반경이 5㎜ 이상인 각환 직사각형인 것이 바람직하다. 코너부의 곡률 반경이 5㎜ 이상일 때에, 강편 압연 시에 코너부를 기점으로 하는 균열의 생성이 더욱 바람직하게 억제된다. 또한, 코너부의 곡률 반경의 상한은, 특별히 한정되지는 않지만, 50㎜ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제2 압하 공정 후의 주편(3)은, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 제1 압하 공정 전의 주편(3)의 상기 단면[주형(2)의 단면 크기에 상당]과 비교하여, 면적％로, 58％ 이하인 것이 바람직하고, 44％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 구체적으로는, 제2 압하 공정 후의 주편(3)의 긴 변이, 235㎜ 이상 270㎜ 이하인 것이 바람직하다. 연속 주조기(10) 내에서 주편(3)의 긴 변을 235㎜ 미만까지 압하를 행하는 경우, 주편(3)의 표면부의 온도 저하에 수반하는 표면부의 연성 저하에 기인하는 표면 균열이 발생할 우려가 있다. 한편, 주편(3)의 긴 변이 270㎜를 초과하는 경우, 후술하는 조강의 제조 방법으로, 강편 압연 시의 롤밀 부하가 과대해져, 대규모 압연롤 장치가 필요해질 우려가 있다. 그 외에, 분괴 압연 공정의 생략이 불가능해질 우려가 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에서는, 상기 인발 공정 후이고 상기 제1 압하 공정 전에, 냉각 공정으로서, 주편(3)에 대하여, 냉각수에 의한 2차 냉각을 행해도 좋다. 2차 냉각 조건에 관해서는, 2차 냉각비 수량이 0.10L/kg-steel 내지 0.55L/kg-steel의 범위인 것이 바람직하다. 2차 냉각비 수량이 0.10L/kg-steel 미만인 경우는, 2차 냉각 수량이 지나치게 작아져, 냉각 스프레이 형상의 유지가 곤란하다. 한편, 2차 냉각비 수량이 0.55L/kg-steel을 초과하는 경우는, 주편(3)에 대한 냉각 강도가 국소적으로 과대해져, 냉각 시 및 복열 시의 열 진폭이 커져, 그 결과, 주편(3)에 표면 균열이 발생할 우려가 있다.

본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법은, 탄소강 혹은 합금강이라는 다양한 강종에 대한 연속 주조 방법으로서 적용 가능하다. 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 의해 얻어지는 주편(3)은, 단면의 형상이 코너부가 없는 대략 직사각 형상(코너부가 둥근, 각환 직사각형)의 주편이며, 중심 편석 및 중심 포로시티가 적으면서 또한 내부 깨짐도 억제된 내부 품질이 우수한 주편(3)이다. 또한, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 의해, 주편(3)의 길이 방향에 수직인 단면을, 분괴 압연 후에 상당하는 크기까지 축소할 수 있다. 즉, 이하에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 의해 얻어진 주편(3)을 사용하여 조강을 제조하는 경우, 분괴 압연 공정을 생략하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 연속 주조 방법에서는, 일례로서, 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제1 압하 롤[5(6a)]을 연속 주조기(10)의 설치면(7)에 대하여 수평하게 배치하고, 제2 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제2 압하 롤(6b)을 연속 주조기(10)의 설치면(7)에 대하여 수직으로 배치했다. 그러나, 주편(3)의 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 제1 압하 방향과 제2 압하 방향이 직교하는 것이면, 제1 압하 롤[5(6a)] 및 제2 압하 롤(6b)의 연속 주조기(10)에 대한 배치는, 특별히 한정되지 않는다. 단, 도 1에 도시하는 연속 주조기(10)와 같이, 주편(3)의 반송 방향(진행 방향)이 일부에서 만곡되는 경우에는, 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제1 압하 롤[5(6a)]을, 롤축 방향이 연속 주조기(10)의 설치면(7)과 평행하고 또한 주편(3)의 반송 방향과 수직이 되도록 배치하고, 제2 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제2 압하 롤(6b)을 연속 주조기(10)의 설치면(7)에 대하여 수직으로 배치하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 대하여 이하에 정리한다.

본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법은, 원통 형상의 주형(2)으로부터 고-액 공존 상태의 주편(3)을 인발하는 인발 공정과, 상기 인발 공정 후에, 상기 고-액 공존 상태의 상기 주편(3)에 대하여, 상기 주편(3)의 길이 방향에 수직인 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는 제1 압하 공정과, 상기 주편(3)의 상기 길이 방향 및 상기 제1 압하 방향의 양쪽과 직교하는 압하 방향을 제2 압하 방향으로 할 때, 상기 제1 압하 공정 후에, 완전 응고 상태이며 또한 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 상기 주편(3)에 대하여, 상기 제1 압하 방향 및 상기 제2 압하 방향으로의 압하를 교대로 실시하면서, 상기 주편(3)의 상기 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 코너부가 둥근, 각환 직사각형으로 성형하는 제2 압하 공정을 구비한다.

그리고, 본 실시 형태에 관한 연속 주조 방법은, 상기 주형(2)의 내경이 400㎜ 이상 600㎜ 이하인 것이 바람직하고, 상기 주편(3)의 인발 속도가 0.35m/분 이상 0.65m/분 이하인 것이 바람직하고, 상기 인발 공정 후이면서 또한 상기 제1 압하 공정 전에 있어서의 상기 주편(3)의 상기 중심부의 고상률이 0.3 이상 0.8 이하인 것이 바람직하고, 상기 제1 압하 공정에서의 상기 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 0.3％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하고, 상기 제1 압하 공정 후이면서 또한 상기 제2 압하 공정 전에 있어서의 상기 주편(3)의 상기 중심부의 고상률이 0.8 초과이며, 게다가 상기 주편(3)의 상기 중심부의 상기 온도가 상기 표면부의 상기 온도보다도 150℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 상기 제2 압하 공정에서의, 상기 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하이고, 게다가 상기 제2 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하인 것이 바람직하고, 상기 제2 압하 공정 후의 상기 주편(3)의 상기 길이 방향에 수직인 상기 단면의 형상이, 긴 변이 235㎜ 이상 270㎜ 이하이고, 상기 코너부의 곡률 반경이 5㎜ 이상 50㎜ 이하인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 1 실시 형태에 관한 조강의 제조 방법에 대하여 설명한다.

<조강의 제조 방법>

본 실시 형태에 관한 조강의 제조 방법은, 상기한 강의 연속 주조 방법에 의해, 형상이 코너부가 둥근, 각환 직사각형이며 내부 품질도 우수한 주편을 얻는 연속 주조 공정과, 이 연속 주조 공정 후에, 분괴 압연을 실시하지 않고 봉강 또는 선재인 조강을 얻기 위하여, 상기 주편을 압연하는 압연 공정(강편 압연 공정)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 조강의 제조 방법에서는, 종래 필요한 분괴 압연 공정을 생략할 수 있어, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. 그 외에, 얻어지는 조강의 품질도 우수하다. 즉, 상기한 강의 연속 주조 방법에 의해, 중심 편석이나 중심 포로시티의 저감이 적절하게 도모되는 동시에, 내부 깨짐도 적절하게 방지하면서, 제1 압하 공정 및 제2 압하 공정을 행하여 각환 직사각형인 주편을 얻고 있기 때문에, 강편 압연 공정에 제공하여 얻어지는 조강의 내부 품질도 우수한 것이 된다. 이렇게 본 실시 형태에 관한 조강의 제조 방법은, 고급(고품질) 조강의 제조에도 충분히 적용 가능하다.

[실시예 1]

실시예에 의해 본 발명의 일 형태의 효과를 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되지 않는다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

하기의 표 1에 실시예에서 사용한 주조 강종을 나타낸다. 강종은 A, B의 2 수준으로 했다.

표 1에 나타내는 각 강을, 인발 방향에 수직인 단면으로 본 경우에 내경이 450㎜로 되는 주형을 사용하여 인발했다(인발 공정). 인발된 주편을 필요에 따라 2차 냉각비 수량 0.15 내지 0.20L/kg-steel로 냉각했다. 주편의 주조 속도(인발 속도)는 0.30 내지 0.60m/분이었다. 상기한 주입 조건 하에서는, 미응고 압하대가 메니스커스를 기준으로 하여 주편의 반송 방향으로 17 내지 32m의 영역, 완전 응고 압하대가 메니스커스를 기준으로 하여 주편의 반송 방향으로 32 초과 내지 45m의 영역에 있었다.

하기의 표 2에, 본 발명예 및 비교예 각각에 대하여, 연속 주조 조건을 나타낸다. 또한, 본 발명예에서는, 미응고 압하대에서 6쌍의 수평 롤을 사용하여 주편 압하(제1 압하 공정)를 행했다. 또한, 완전 응고 압하대에서 7쌍의 수평 롤 및 7쌍의 수직 롤을 사용하여 주편 압하(제2 압하 공정)를 행했다. 즉, 단면의 형상이 원형인 주편으로부터 단면의 형상이 각환 직사각형으로 되도록, 주편 두께 방향(제1 압하 방향)으로의 압하와 주편 폭 방향(제2 압하 방향)으로의 압하를 교대로 7회씩 행했다. 또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 각자 본 발명예 및 각 비교예에 대하여, 주조 속도(인발 속도)를 변경하고 있다. 주조 속도가 0.50m/분 및 0.60m/분인 경우, 상기한 미응고 압하대 내에서 6쌍의 수평 롤에 의한 압하가 가능했다. 그러나, 주조 속도가 0.30m/분인 시험 번호 6 및 8의 경우, 주조 속도가 지나치게 느리기 때문에, 미응고 압하대 내에서 미응고 압하를 할 수 없었다.

표 2 중에서, 시험 번호 1 내지 4가 본 발명예이다. 시험 번호 1 내지 4에서는, 미응고 압하대에서, 중심부에 있어서의 고상 비율(중심부의 고상률)이 0.30 이상 0.80 이하인 주편에 대하여, 각 수평 롤에 진입 직전인 주편의 두께(제1 압하 방향의 두께)를 기준으로 하여, 압하율이 0.6％ 또는 1.6％인 압하를 각 수평 롤에 의해 부여했다. 또한, 완전 응고 압하대에서, 중심부의 고상률이 0.80 초과이며, 또한 주편의 중심부의 온도가 표면부의 온도를 기준으로 하여 150℃ 이상(주편 내외 온도차)인 주편에 대하여, 각 수평 롤에 진입 직전인 주편의 두께(제1 압하 방향의 두께)를 기준으로 하여 압하율이 5.7％인 압하를 각 수평 롤에 의해 부여하고, 또한 각 수직 롤에 진입 직전인 주편의 폭(제2 압하 방향의 두께)을 기준으로 하여 압하율이 5.7％인 압하를 각 수직 롤에 의해 부여했다. 수평 롤 및 수직 롤에 의한 압하는 교대로 실시했다. 주편의 최종 형상은, 긴 변이 270㎜이며, 코너부의 곡률 반경이 10㎜이었다.

시험 번호 5 내지 8은 비교예이다. 시험 번호 5 및 7에서는, 2차 냉각비 수량 및 주조 속도의 조건이 본 발명예와 동일하다. 그러나, 미응고 압하의 압하율이 본 발명예의 동일한 강종과 비교하여 작고, 또한 완전 응고 후 압하를 주편 두께 방향(제1 압하 방향)으로만 실시하고, 주편 폭 방향(제2 압하 방향)에서는 행하지 않은 예이다. 시험 번호 6 및 8에서는, 2차 냉각비 수량의 조건이 본 발명예와 동일하다. 그러나, 주조 속도가 지나치게 느리기 때문에 미응고 압하대 내에서 미응고 압하가 실시되지 않고, 또한 완전 응고 후 압하를 주편 두께 방향(제1 압하 방향)으로만 실시하고, 주편 폭 방향(제2 압하 방향)에서는 행하지 않은 예이다.

또한, 주편의 중심부 온도와 표면부 온도의 차인 주편 내외 온도차는, 전열 계산 모델 및 접촉식 열전대에 의한 주편 표면 온도 측정 방법에 의해 측정했다.

또한, 주편의 중심부의 고상률은, 합금 상태도를 사용하여 전열 계산 모델에 의해 산출했다.

얻어진 각 주편에 대하여, 중심부의 중심 편석, 중심 포로시티 및 내부 깨짐에 관한 품질 평가를 행했다. 또한, 얻어진 각 주편을 사용하여 강편 압연에 의해 조강을 제조하고, 이 조강의 Cr 탄화물 생성의 유무를 평가했다. 또한, 얻어진 조강을 사용하여 인발 가공을 실시하고, 인발 가공 후에 셰브론 균열 발생의 유무에 관한 품질 평가를 행했다.

주편의 중심 편석은, 다음과 같이 평가했다. 제2 압하 공정 후의 주편의 길이 방향에 수직인 단면의 중심부로부터 φ5㎜ 드릴을 사용하여 절분을 채취하여 탄소 농도값을 측정했다. 또한, 히트 주조 시에 레들 내로부터 채취한 용강 샘플의 탄소 농도값을 측정했다. 그리고, 이 용강의 탄소 농도값에 대한, 주편의 절분의 탄소 농도값의 비율을 탄소 농도 편석도로서 평가했다. 탄소 농도 편석도는 1.10 이하인 경우를 합격으로 했다. 표 2 중에서는, 탄소 농도 편석도가 1.10 이하인 경우를 1로 기재하고, 탄소 농도 편석도가 1.10 초과이고 1.15 이하인 경우를 2로 기재하고, 탄소 농도 편석도가 1.15 초과인 경우를 3으로 기재했다.

또한, 주편의 중심 포로시티는, 제2 압하 공정 후의 주편을 사용하여 초음파 탐상 검사를 행하여 조사했다. 그리고, 내부 결함이 0.3㎜ 이하인 경우를 합격으로 했다. 표 2 중에서는, 내부 결함이 0.3㎜ 이하인 경우를 1로 기재하고, 내부 결함이 0.3㎜ 초과 0.9㎜ 이하인 경우를 2로 기재하고, 내부 결함이 0.9㎜ 초과인 경우를 3으로 기재했다.

또한, 주편의 내부 깨짐은, 다음과 같이 평가했다. 제2 압하 공정 후의 주편을 사용하여, 주편의 코어부를 포함하도록 주편의 길이 방향 및 주조 방향에 수직인 주편 폭 방향을 따라 절단하고, 얻어진 단면(종단면 및 횡단면)을 설퍼 프린트하고, 그리고 육안에 의한 내부 깨짐의 유무를 판정했다.

일반적으로 조강의 Cr 탄화물은 중심 편석도가 높은 경우에, 주편 내부의 농화 용강 잔존 부위에서 생성된다. 이 조강의 Cr 탄화물 생성의 유무는, 강편 압연 후의 조강의 길이 방향에 평행한 단면을 현미경으로 관찰하여 조사했다. 그리고, 이 단면에 Cr 탄화물이 확인되지 않는 것을 합격으로 했다.

인발 가공 후의 셰브론 균열은, 인발 가공 후의 샘플의 인장 시험을 행하여 조사했다. 그리고, 인장 파단면이 V 편석선을 따르지 않는 것을 합격으로 했다.

중심 편석 및 중심 포로시티에 대해서는, 상기와 같이 3단계 평가로 했다. 그리고, 1은 합격, 2는 사용 용도를 한정하면 사용할 수 있는 레벨, 3은 불합격으로 했다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2로부터 명백해진 바와 같이, 비교예의 주편보다도 본 발명예의 주편은, 중심 편석 및 중심 포로시티에 관한 평가가 1이며, 내부 품질이 양호했다. 한편, 비교예는, 각 평가 항목 함께 본 발명예와 비교하여, 내부 품질이 낮은 위치이었다. 즉, 중심 편석의 억제가 부족하고, 또한 중심 포로시티의 압착 부족이라고 추정된다. 이것은, 미응고 상태의 주편에 대한 압하량의 부족, 주편 내외 온도차가 작은 것에 의한 주편의 중심부로의 압하 침투도의 저하 및 완전 응고 상태의 주편에 대한 압하량의 부족에 기인한다고 생각되어진다.

또한, 본 발명예에서는, 연속 주조기의 출구(하류측 기기 단부)에서, 분괴 압연 후에 상당하는 크기까지 주편 크기를 축소할 수 있어, 조강을 제조할 때의 분괴 압연 공정의 생략이 가능했다. 그에 반하여, 비교예에서는, 주편 폭 방향(제2 압하 방향)으로부터의 완전 응고 후 압하를 적용하지 않았기 때문에, 주편 크기를 충분히 축소할 수 없어, 조강을 제조할 때에 분괴 압연 공정의 생략을 행할 수 없었다.

<산업상 이용가능성>

본 발명의 상기 형태에 의하면, 조강으로서 사용되는 폭넓은 강종에 대하여 적용 가능한 동시에, 중심 편석 및 중심 포로시티의 저감과 주편의 내부 깨짐의 방지를 양립하는 것이 가능한 주편의 연속 주조 방법 및 강편 압연 전의 분괴 압연 공정을 생략하여 생산성을 향상시키는 것이 가능한 조강의 제조 방법을 제공할 수 있다. 그로 인해, 산업상 이용 가능성이 높다.

1: 턴디쉬
2: 주형
3: 주편
3a: 중심부가 미응고 상태인 주편
3b, 3c: 완전 응고 상태의 주편
4: 연속 주조기 롤(서포트 롤)
5: 미응고 압하대의 압하 롤(수평 롤, 제1 압하 롤)
6: 완전 응고 압하대의 압하 롤
6a: 수평 롤(제1 압하 롤)
6b: 수직 롤(제2 압하 롤)
7: 연속 주조기의 설치면
10: 연속 주조기

Claims (3)

1. 원통 형상의 주형으로부터 고-액 공존 상태의 주편을 인발하는, 인발 공정과,
   상기 인발 공정 후에, 상기 고-액 공존 상태의 상기 주편에 대하여, 상기 주편의 길이 방향에 수직인 제1 압하 방향으로의 압하를 실시하는, 제1 압하 공정과,
   상기 주편의 상기 길이 방향 및 상기 제1 압하 방향의 양쪽과 직교하는 압하 방향을 제2 압하 방향으로 할 때, 상기 제1 압하 공정 후에, 완전 응고 상태이며 또한 중심부의 온도가 표면부의 온도보다도 높은 상태에 있는 상기 주편에 대하여, 상기 제1 압하 방향 및 상기 제2 압하 방향으로의 압하를 교대로 실시하면서, 상기 주편의 상기 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 코너부가 둥근, 각환 직사각형으로 성형하는, 제2 압하 공정을 구비하는 연속 주조 방법이며,
   상기 주형의 내경이 400㎜ 이상 600㎜ 이하이며,
   상기 주편의 인발 속도가 0.35m/분 이상 0.65m/분 이하이며,
   상기 인발 공정 후이면서 또한 상기 제1 압하 공정 전에 있어서의 상기 주편의 상기 중심부의 고상률이 0.3 이상 0.8 이하이며;
   상기 제1 압하 공정에서의 상기 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 0.3％ 이상 7.0％ 이하이며;
   상기 제1 압하 공정 후이면서 또한 상기 제2 압하 공정 전에 있어서의 상기 주편의 상기 중심부의 고상률이 0.8 초과이며, 게다가 상기 주편의 상기 중심부의 상기 온도가 상기 표면부의 상기 온도보다도 150℃ 이상 높고,
   상기 제2 압하 공정에서의, 상기 제1 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하이고, 게다가 상기 제2 압하 방향으로의 압하의 1회당 압하율이 1.5％ 이상 7.0％ 이하이며,
   상기 제2 압하 공정 후의 상기 주편의 상기 길이 방향에 수직인 상기 단면의 형상이, 긴 변이 235㎜ 이상 270㎜ 이하이고, 상기 코너부의 곡률 반경이 5㎜ 이상 50㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 연속 주조 방법.
2. 제1항에 기재된 연속 주조 방법에 의해 연속 주조기의 출구에서 분괴 압연 후에 상당하는 크기까지 주편을 축소하고,
   연속 주조 공정 후에, 상기 주편을 압연하는 압연 공정 전의 분괴 압연을 생략하는 것을 특징으로 하는, 조강의 제조 방법.
3. 삭제

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