KR101516723B1 - Method of manufacturing non-quenched and temperes steel - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method to manufacture a medium-carbon non-normalized steel capable of preventing denitrification by injecting nitrogen gas only without a nitrogen alloy wire when manufacturing the medium-carbon non-normalized steel to control carbon while the solid solubility of nitrogen is increased to its utmost. The present invention comprises: (S1) a step of controlling the amount of carbon inside a molten steel to be 0.09-0.11 wt% before an LF refining process; (S2) a step of injecting nitrogen gas for bottom-blowing and stirring the molten steel, and absorbing nitrogen from a start of the LF refining process to an end of the LF refining process; (S3) a step of performing a vacuum degassing process; and (S4) a step of compensating carbon.

Description

중탄소 비조질강의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING NON-QUENCHED AND TEMPERES STEEL}METHOD OF MANUFACTURING NON-QUENCHED AND TEMPER STEEL [0002]

본 발명은 중탄소 비조질강의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소합금와이어를 사용하지 않고 질소 가스만을 주입하여 질소의 고용도를 최대한 높인 상태에서 탄소성분을 조정함으로써, 질소의 탈질화를 방지할 수 있게 하는 중탄소 비조질강의 제조방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a method for producing a medium carbon non-refined steel, and more particularly, to a method for producing a medium carbon non-refined steel, comprising the steps of injecting only nitrogen gas without using a nitrogen- And to a method for producing a carbon-carbon non-refined steel.

엔진, 미션, 샤시 등의 자동차 부품에 적용되는 소재는 친환경, 고출력, 고품질의 목표 하에 고강도화 되고 있는 추세이다.Materials used for automotive parts such as engines, missions, and chassis are becoming stronger with the goal of environment-friendly, high-output, high-quality.

이러한 자동차 부품용 소재는 주로 기계 구조용 합금강이 사용되는데, 기계 구조용 함금강은 통상 열간 압연 또는 냉간 압연에 의한 합금강의 제조, 퀀칭(quenching)이나 템퍼링 등의 조질 처리, 절삭 가공 등의 과정을 거쳐 제조된다. 후열처리 등을 적용한 기계 구조용 합금강이 주로 사용된다. The material for automobile parts is mainly made of alloy steel for mechanical structure. The steel for machine structural steel is usually manufactured by a process such as manufacturing of alloy steel by hot rolling or cold rolling, quenching such as quenching or tempering, do. Alloy steel for machine structural use to which post heat treatment is applied is mainly used.

상기의 조질 처리 과정은 시간 및 비용을 요하는 바, 최근에는 상기의 조질 처리 과정을 생략하여 원가절감, 생산성 향상 등을 추구하기 위하여 비조질강이 개발되었다. The above-mentioned tempering process requires time and cost. In recent years, a non-tempered steel has been developed in order to reduce cost and improve productivity by omitting the tempering process.

한편, 비조질강 제조 시 질소합금와이어를 용강 내로 투입하여 용강의 질소고용을 시키고 있으나, 이와 같은 방법은 질소합금와이어 투입 시 용강과 질소합금와이어가 강한 반응을 하므로 인해 진공탈가스 처리된 용강의 청정도를 저하시키는 원인이 되었다. 또한 중탄소 비조질강 제조 시 용강 내에 탄소(C)의 함유량이 높아 질소가 탈질되었다. On the other hand, nitrogen alloy wire is injected into the molten steel during the production of the non-treated steel, and nitrogen is dissolved in the molten steel. However, such a method has a problem in that the molten steel subjected to vacuum degassing . Nitrogen was denitrified because the content of carbon (C) was high in the molten steel when producing medium carbon carbon.

관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0376937호(2003.03.07. 등록개)가 있다.
A related prior art is Korean Patent Registration No. 10-0376937 (registered on March 3, 2003).

본 발명은 중탄소 비조질강 제조 시 질소합금와이어를 사용하지 않고 질소 가스만을 주입하여 질소의 고용도를 최대한 높인 상태에서 탄소성분을 조정함으로써, 질소의 탈질화를 방지할 수 있게 하는 중탄소 비조질강의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a carbon neutral non-nitriding steel which can prevent denitrification of nitrogen by adjusting carbon content while injecting only nitrogen gas, To provide a method of manufacturing steel.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 중탄소 비조질강의 제조방법은, LF정련 조업 이전에 용강 내 탄소(C)의 함유량이 0.09~0.11wt%가 되도록 조정하는 단계(S1); LF정련 개시부터 LF정련이 완료될 때 까지 용강 저취 교반 및 질소 흡질을 위해 질소 가스를 주입하는 단계(S2); 진공탈가스 공정을 실시 하는 단계(S3); 및 탄소(C)성분을 보증하는 단계(S4);를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a medium carbon non-refined steel, comprising the steps of: (S1) adjusting the content of carbon in the molten steel to 0.09 to 0.11 wt% before LF refining operation; (S2) injecting a nitrogen gas for stirring the molten steel and stirring the molten steel until the LF refining is completed from the start of LF refining; Performing a vacuum degassing step (S3); And carbon (C) components (S4).

구체적으로 단계(S2)에서의 질소 가스는 45~55 Nm3/hr의 유량으로 주입될 수 있다. More specifically, the nitrogen gas in the step (S2) may be injected at a flow rate of 45 ~ 55 Nm 3 / hr.

구체적으로 단계(S3)에서는 25~35Nm3/hr 유량으로 주입되는 질소가스를 이용한 질소 흡질 및 용강 저취 교반이 상기 진공탈가스 공정 개시부터 상기 진공탈가스 공정이 완료될 때 까지 지속적으로 주입되며, 단계(S3)에서는 용강 중 질소 함유량이 140ppm 이상이 확보될 때 까지 진행될 수 있다.Specifically, in step S3, nitrogen adsorption using a nitrogen gas injected at a flow rate of 25 to 35 Nm 3 / hr and molten steel shavings are continuously injected from the start of the vacuum degassing process to the completion of the vacuum degassing process, In step S3, the process can be continued until the nitrogen content in the molten steel is at least 140 ppm.

구체적으로 단계(S4)에서는 용강 내 탄소(C)함유량이 0.40~0.45wt%가 되도록 탄소합금와이어를 투입하고, 단계(S4)에서는 용강 저취 교반 및 질소 가스의 포화도를 높이기 위해서 1~3Nm3/hr 유량으로 질소 가스가 주입되며, 질소 가스의 주입은 용강 내 질소 성분이 170~200ppm으로 확인되면 중단될 수 있다.
Specifically, in step S4, a carbon alloy wire is charged so that the content of carbon in the molten steel is 0.40 to 0.45 wt%. In step S4, 1 to 3 Nm < 3 > is added to increase the degree of saturation of the molten steel, hr, and the injection of nitrogen gas can be stopped when the nitrogen component in the molten steel is confirmed as 170 to 200 ppm.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 탄소(C)의 함량을 줄인 용강에 질소합금와이어를 사용하지 않고 질소 가스만을 주입하여 질소의 고용도를 최대한 높인 상태에서 탄소성분을 조정함으로써, 중탄소 비조질강 제조에 따른 원가 부담을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 탈가스 이후 용강의 재산화를 발생을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, only the nitrogen gas is injected into molten steel in which the content of carbon (C) is reduced without using a nitrogen alloy wire to adjust the carbon content in a state where the solubility of nitrogen is maximized, It is possible not only to reduce the cost burden due to the manufacturing of the quality steel but also to prevent the reoxidization of the molten steel after degassing from occurring.

또한 본 발명은 질소와 친화력이 큰 V,Nb,Cr이 합금화 되는 경우는 더욱 용이하게 흡질이 가능한 이점이 있다.
Further, the present invention is advantageous in that when V, Nb and Cr having high affinity with nitrogen are alloyed, the adsorption can be performed more easily.

도 1은 본 발명에 따른 중탄소 비조질강의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 1 is a flowchart showing a method for producing a medium carbon non-refined steel according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명에서는 170~200ppm의 질소 성분을 보증하면서 중탄소강의 목표 탄소 성분인 0.40wt%~0.45wt%의 화학조성을 보증하는 중탄소 비조질강을 제조하기 위한 것이다. In the present invention, it is intended to produce a medium carbon non-tempered steel which guarantees a chemical composition of 0.40 wt% to 0.45 wt%, which is a target carbon component of medium carbon steel, while assuring a nitrogen content of 170 to 200 ppm.

도 1은 본 발명에 따른 중탄소 비조질강의 제조방법를 나타낸 순서도이다. 1 is a flowchart showing a method for producing a medium carbon non-refined steel according to the present invention.

본 발명에 따른 중탄소 비조질강을 제조하기 위해서는, 우선 LF정련 조업 이전에 용강 내 탄소(C)의 함유량이 0.09~0.11wt%가 되도록 조정한다(단계 S1).In order to produce the medium carbon non-tempered steel according to the present invention, first, the content of carbon (C) in the molten steel is adjusted to 0.09 to 0.11 wt% before the LF refining operation (step S1).

누구나 알 수 있듯이 용강 중에 탄소(C)가 많이 첨가되면 질소의 용해도가 감소, 즉 탈질이 잘되기 때문에 LF정련 이전에서 탄소(C)의 함유량을 0.09~0.11wt%가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.As can be seen, it is preferable to adjust the content of carbon (C) to 0.09 to 0.11 wt% before the LF refining because the solubility of nitrogen is decreased, that is, denitrification is good, if a large amount of carbon (C) is added to molten steel.

여기서 용강 중 탄소(C)의 함유량이 0.09wt% 미만이면 질소의 흡질이 활발하게 이루어지만 후술하는 탄소성분 보증(S4)시 탄소합금와이어를 많이 투입하여야만 하며, 용강 중 탄소(C)의 함유량이 0.11wt%를 초과하게 되면 질소의 흡질이 원활하게 이루지지 않는다. If the content of carbon (C) in the molten steel is less than 0.09 wt%, nitrogen adsorption is actively performed. However, a carbon alloy wire must be added in a later step of ensuring the carbon content (S4) If it exceeds 0.11 wt%, nitrogen adsorption is not smoothly achieved.

이렇게 탄소(C)의 함유량이 조정되면(S1), 다음으로 LF정련 개시부터 LF정련이 완료될 때 까지 용강 저취 교반 및 질소 흡질을 위해 질소 가스를 주입한다(단계 S2). When the content of carbon (C) is adjusted (S1), nitrogen gas is injected for stirring the molten steel and stirring the molten steel until the LF refining is completed (Step S2).

이때, 주입되는 질소 가스는 45~55 Nm3/hr의 유량으로 주입되는데, 질소 가스가 45Nm3/hr 미만의 유량으로 주입되면 질소 흡질에 따른 작업시간이 길어지게 되고, 질소 가스가 55Nm3/hr를 초과하는 유량으로 주입되면 용강이 흘러서 넘치게 된다. In this case, there is nitrogen gas injected is injected at a flow rate of 45 ~ 55 Nm 3 / hr, when the nitrogen gas is injected at a flow rate of 45Nm less than 3 / hr becomes longer operation time of the nitrogen heupjil, a nitrogen gas 55Nm 3 / hr, the molten steel flows and overflows.

전술한 바와 같이, 질소 가스를 주입하면서 LF정련이 완료되면(S2), 다음으로 진공탈가스 공정을 실시한다(단계 S3).As described above, when the LF refining is completed while the nitrogen gas is being injected (S2), the vacuum degassing step is then performed (step S3).

진공탈가스 공정은 누구나 알 수 있듯이 용강 중에 잔존하는 산소 및 수소가스를 제거하기 위한 것이다. 즉 산소 및 수소가스는 비금속개재물 형성 및 연속주조 과정을 통해 제조되는 반제품 블룸의 표면 및 내부 크랙 형성 등의 품질에 악영향을 미치기 때문에 진공탈가스 공정(S3)을 통해 제거하게 된다. The vacuum degassing process is for removing oxygen and hydrogen gas remaining in the molten steel, as is known to anyone. That is, the oxygen and hydrogen gas are removed through the vacuum degassing step (S3) because adverse effects on the quality of the surface and internal crack formation of the semi-finished product blanks produced through nonmetal inclusion formation and continuous casting process are obtained.

한편, 진공탈가스 공정(S3)에서는 질소 가스를 이용한 질소 흡질 및 저취 질소 교반이 동시에 수행되는데, 이때 주입되는 질소 가스는 25~35 Nm3/hr 유량으로 진공탈가스 공정 개시부터 진공탈가스 공정이 완료될 때 까지 지속적으로 주입된다. 그리고 진공탈가스 공정(S3)은 용강 중 질소 함유량이 140ppm 이상이 확보될 때 까지 진행된다.In the vacuum degassing step (S3), nitrogen adsorption using nitrogen gas and nitrogen gas stirring are simultaneously performed. At this time, nitrogen gas is injected at a flow rate of 25 to 35 Nm 3 / hr from the start of the vacuum degassing process to the vacuum degassing process Lt; / RTI > is injected continuously until completion. The vacuum degassing step (S3) is continued until the nitrogen content in the molten steel is at least 140 ppm.

여기서 주입되는 질소 가스가 25Nm3/hr 미만의 유량으로 주입되면 용강 중 질소 함유량을 140ppm 이상으로 확보하는데 오랜 시간이 걸리며, 질소 가스가 35 Nm3/hr를 초과하는 유량으로 주입되면 단시간 내에 용강 중 질소 함유량을 140ppm 이상으로 확보할 수 있으나 가스제거가 원활하게 이루어지지 않는다.The nitrogen gas injected here when injected at a flow rate of 25Nm less than 3 / hr take a long time to secure the nitrogen content of the molten steel above 140ppm, when the nitrogen gas is injected at a rate in excess of 35 Nm 3 / hr molten steel within a short time of The nitrogen content can be secured to 140 ppm or more, but gas removal is not smooth.

전술한 바와 같이 진공탈가스 공정이 완료되면(S3), 이어서 용강 중 탄소(C) 함유량이 0.40~0.45wt%가 되도록 탄소(C)성분을 보증하여 본 발명에 따른 중탄소 비조질강의 제조를 완료한다(단계 S4). When the vacuum degassing process is completed as described above (S3), the carbon (C) component is ensured so that the carbon (C) content in the molten steel is 0.40 to 0.45 wt% (Step S4).

이때 탄소(C)의 보증은 탄소합급와이어를 투입하여 탄소(C)의 성분을 보증하게 되는데, 탄소합금와이어는 용강 중 탄소(C) 함유량이 0.40~0.45wt%를 유지할 때 까지 투입된다. At this time, the guarantee of carbon (C) assures the carbon (C) component by injecting the carbon alloy wire. The carbon alloy wire is inserted until the carbon content in the molten steel is maintained at 0.40 to 0.45 wt%.

한편 탄소(C)성분 보증 단계(S4)에서는 질소 가스의 포화도를 높이기 위해서 1~3Nm3/hr 유량을 가지는 질소 가스를 이용해 약한 저취 질소 교반이 지속적으로 수행되는데, 이러한 저취 질소 교반은 수요자가 요구하는 수준의 질소 성분, 즉 질소 성분이 170~200ppm으로 확인될 때 까지 수행된다. On the other hand, in the carbon (C) component assurance step (S4), weak nitrogen gas stirring is continuously performed using nitrogen gas having a flow rate of 1 to 3 Nm 3 / hr in order to increase the degree of saturation of the nitrogen gas. , That is, the nitrogen component is determined to be 170 to 200 ppm.

여기서 질소 가스의 유량이 1Nm3/hr 미만이면 교반이 용이하게 이루어지지 않으며, 질소 가스의 유량이 3Nm3/hr 초과하면 용강이 대기 중의 공기와 접촉하는 나탕현상이 발생한다. Wherein the flow rate of the nitrogen gas does not occur to facilitate the stirring is less than 1Nm 3 / hr, when the flow rate of nitrogen gas exceeds 3Nm 3 / hr occurs natang phenomenon that the molten steel is in contact with atmospheric air.

이와 같은 본 발명에 따르면, 탄소(C)의 함량을 줄인 용강에 질소합금와이어를 사용하지 않고 질소 가스만을 주입하여 질소의 고용도를 최대한 높인 상태에서 탄소성분을 조정함으로써, 중탄소 비조질강 제조에 따른 원가 부담을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 탈가스 이후 용강의 재산화를 발생을 미연에 방지할 수 있다. According to the present invention, only the nitrogen gas is injected into the molten steel in which the content of carbon (C) is reduced without injecting nitrogen alloy wire, and the carbon content is adjusted while maximizing the solubility of nitrogen, And it is possible to prevent the reoxidization of molten steel after degassing from occurring in advance.

또한 본 발명은 질소와 친화력이 큰 V,Nb,Cr이 합금화 되는 경우는 더욱 용이하게 흡질이 가능한다. Further, in the present invention, when V, Nb and Cr having a large affinity with nitrogen are alloyed, it is possible to easily adsorb nitrogen.

상기와 같은 중탄소 비조질강의 제조방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.The method for producing a medium carbon non-refined steel as described above is not limited to the construction and operation of the embodiments described above. The embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.

Claims (4)

LF정련 조업 이전에 용강 내 탄소(C)의 함유량이 0.09~0.11wt%가 되도록 조정하는 단계(S1);
LF정련 개시부터 LF정련이 완료될 때 까지 용강 저취 교반 및 질소 흡질을 위해 질소 가스를 주입하는 단계(S2);
진공탈가스 공정을 실시 하는 단계(S3); 및
탄소(C)성분을 보증하는 단계(S4);를 포함하며,
상기 단계(S3)에서는 25~35Nm3/hr 유량으로 주입되는 질소가스를 이용한 질소 흡질 및 용강 저취 교반이 상기 진공탈가스 공정 개시부터 상기 진공탈가스 공정이 완료될 때 까지 지속적으로 주입되며,
상기 단계(S3)에서는 용강 중 질소 함유량이 140ppm 이상이 확보될 때 까지 진행되는 중탄소 비조질강의 제조방법.
(S1) adjusting the content of carbon (C) in the molten steel to 0.09 to 0.11 wt% before the LF refining operation;
(S2) injecting nitrogen gas for stirring the molten steel and stirring the molten steel until the LF refining is completed from the start of LF refining;
Performing a vacuum degassing step (S3); And
(S4) ensuring the carbon (C) component,
In the step S3, the nitrogen adsorption using the nitrogen gas injected at a flow rate of 25 to 35 Nm 3 / hr and the stirring of the molten steel and the molten steel are continuously injected from the start of the vacuum degassing process to the completion of the vacuum degassing process,
Wherein the step (S3) is carried out until the nitrogen content in the molten steel reaches 140 ppm or more.
청구항 1에 있어서,
상기 단계(S2)에서의 질소 가스는 45~55 Nm3/hr의 유량으로 주입되는 중탄소 비조질강의 제조방법.
The method according to claim 1,
And the nitrogen gas in the step (S2) is injected at a flow rate of 45 to 55 Nm 3 / hr.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 단계(S4)에서는 용강 내 탄소(C)함유량이 0.40~0.45wt%가 되도록 탄소합금와이어를 투입하고,
상기 단계(S4)에서는 용강 저취 교반 및 질소 가스의 포화도를 높이기 위해서 1~3Nm3/hr 유량으로 질소 가스가 주입되며, 상기 질소 가스의 주입은 용강 내 질소 성분이 170~200ppm으로 확인되면 중단되는 중탄소 비조질강의 제조방법.
The method according to claim 1,
In step S4, a carbon alloy wire is injected so that the carbon content in the molten steel is 0.40 to 0.45 wt%
In step S4, a nitrogen gas is injected at a flow rate of 1 to 3 Nm 3 / hr to increase the degree of saturation of the molten steel and to increase the degree of saturation of the nitrogen gas. The injection of the nitrogen gas is stopped when the nitrogen component in the molten steel is confirmed as 170 to 200 ppm A method for producing a carbonaceous non - refined steel.
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