KR101675672B1 - 보론강의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 구현예들은 보론이 10ppm 이상 함유된 보론강의 연속주조 시, 제1고응력 구간에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 1.5℃/sec 이하로 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제1고응력 구간은 수직축과 연주주편의 내각이 10°인 지점에서부터 35°인 지점까지의 구간인 보론강의 제조 방법 에 관한 것이다. 이를 통해, 본 발명의 구현예들은 보론강의 크랙을 효과적으로 저감시키고, 보론강의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

보론강의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING BORON STEEL}

본 발명은 보론강의 제조 방법에 관한 것이다.

보론강의 제조 방법은 연주공정을 포함한다. 연주공정은 제강로에서 용강을 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 공정이다. 이와 같이, 제강로에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 주편으로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 주편은 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 반제품으로 제조된다.

관련 선행기술로는 대한민국공개특허 제2003-0054425호가 있다.

본 발명의 일 실시예는 연주공정에서 발생하는 크랙을 저감할 수 있는 보론강 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 보론강의 품질을 향상할 수 있는 보론강 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 낮은 생산비용으로 고품질의 보론강을 제조할 수 있는 보론강 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 구현예는 보론이 10ppm 이상 함유된 보론강의 연속주조 시, 제1고응력 구간에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 1.5℃/sec 이하로 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제1고응력 구간은 수직축과 연주주편의 내각이 10°인 지점에서부터 35°인 지점까지의 구간인 보론강의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 보론강은 전체 강 중량 대비 보론 0.001 중량% 내지 0.0025 중량%; 망간 1.0 중량% 이상; 티타늄 또는 니오븀의 합 0.01 중량% 내지 0.06 중량%; 및 잔부의 철을 함유하는 것일 수 있다.

상기 제조 방법은 연주주편의 가장자리부 온도를 870℃ 내지 980℃로 유지하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제조 방법은 연주주편의 중심부 온도를 950℃ 내지 1100℃로 유지하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제1고응력 구간에서의 냉각속도를 제어하는 방법은 냉각수의 분사량을 변경하는 것, 냉각수 노즐의 위치를 변경하는 것 및 상기 연주주편의 구간 내 주속을 변경하는 것 중 하나 이상일 수 있다.

상기 연주주편의 구간 내 주속은 1.6 m/min 이하일 수 있다.

상기 제조방법은 제2고응력 구간에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 0.5℃/sec 이하로 조절하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2고응력 구간은 수평축과 연주주편의 내각이 35°인 지점에서부터 10°인 지점까지의 구간일 수 있다.

상기 제1고응력 구간에서의 주속은 1.3m/min 이하이고, 상기 제2고응력 구간에서의 주속은 1.6 m/min 이하일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 보론강 제조 방법은 연속주조 시 연주주편에 발생하는 크랙을 효과적으로 저감시켜, 최종적으로 생산되는 보론강의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속주조 방법을 간략하게 도시한 것이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 연주주편 가장자리부의 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 구현예는 보론강의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 보론이 10 ppm 이상 함유된 보론강의 연속주조 공정을 제어함으로서, 연주주편에 발생하는 크랙을 저감하는 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다. 연속주조 고정에서는 제강로에서 출강된 용강을 이러한 연속주조기를 통해 연주주편으로 가공한 후, 이를 슬라브(Slab), 블룸(Bloom) 또는 빌렛(Billet) 등의 합금강 반제품으로 제조한다.

구체적으로, 연속주조(continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편(이하, 연주주편) 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 이를 통해, 예를 들면 정사각형, 직사각형 또는 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브, 블룸 또는 빌렛을 제조할 수 있다.

연속주조기는 도 1에 도시된 바와 같이, 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차 냉각대 및 핀치롤(미도시)을 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Ladle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물의 분리 등이 이루어진다.

몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 몰드(30)는 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 몰드(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다.

몰드(30)는 몰드에서 뽑아낸 연주주편이 일정 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각 또는 응고쉘(Solidified Shell, 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이션(oscillation, 왕복운동)되며, 오실레이션시 몰드(30)와 응고쉘(81)과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 파우더(Powder)와 같은 윤활제가 이용될 수 있다. 파우더는 몰드 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 응고쉘의 윤활뿐만 아니라 몰드 내 용융금속의 산화·질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다.

2차 냉각대는 몰드(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 연주주편의 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치는 연주주편이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(미도시)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(미도시)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

연속적으로 생산되는 연주주편은 소정의 절단기(미 도시됨)에 의해 일정한 크기로 절단된다.

래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화·질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 이를 통해, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드 내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스토퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스토퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다.

몰드 내의 용강(M)은 몰드(30)를 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 연주주편(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 응고쉘(81)에 감싸인 형태를 이루게 된다.

핀치롤(미도시)이 완전히 응고된 연주주편(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 연주주편(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 연주주편(80)이 일 지점(85)에 이르면, 연주주편(80)은 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 연주주편(80)은 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나누어진다.

일 실시예의 보론강 제조 방법은 보론이 10ppm 이상 함유된 보론강을 전술한 예시의 방법으로 연속주조할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예의 보론강 제조 방법의 간략한 도면으로, 구체적으로는 일 실시예의 연속주조 방법을 도시한다. 이를 참조하면, 몰드(30)에서 중력방향(이하, 수직축이라 한다)으로 인발된 보론강의 연주주편(80)은, 주조방향(이하, 수평축이라 한다)으로 전환되게 된다. 이러한 방향의 전환으로 인해 연주주편에는 굽힘부가 발생하게 된다. 즉, 굽힘부는 연주주편의 방향전환이 시작되는 부분에서부터 방향전환이 완전하게 완료되는 부분까지를 의미한다. 이러한 굽힘부에서는 방향 전환 시 발생하는 외력에 의해 연주주편에 응력이 발생하게 되고, 이러한 응력으로 인해 연주주편의 표면에는 크랙이 발생한다.

본 명세서에서, 응력 발생 구간은 상기의 연속주조 시 연주주편의 방향전환이 시작되는 지점에서부터 방향전환이 완료되는 지점까지를 의미한다. 즉, 본 명세서에서 응력 발생 구간은 수직축(중력방향)과 연주주편의 표면이 이루는 내각이 0°인 지점에서부터 90°가 되는 지점까지의 구간을 의미한다.

더욱 구체적으로, 응력 발생 구간은 응력이 특히 더 높은 고응력 구간(100a, 100b)을 포함한다. 예를 들면, 연주주편의 표면이 수직축(중력방향)과 이루는 내각이 0°를 초과하는 지점에서부터 발생하여 45°가 되는 지점에서는 연주주편이 굽혀짐에 의해 발생하는 굽힘응력이 더 크게 작용하며, 각 지점마다 응력의 크기가 다를 수 있다. 반면, 45°가 되는 지점에서부터 90°가 되는 지점에서는 굽혀졌던 부분이 다시 펴지면서 발생하는 교정응력이 더 크게 작용하며, 교정응력 역시 각 지점마다 응력의 크기가 다를 수 있다. 또한, 상기 굽힘응력과 교정응력은 작용방향이 서로 반대일 수 있고, 작용하는 외력이 변화함에 따라 서로 상쇄되는 경우도 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보론강 제조 방법은, 상기 응력 발생 구간 중에서도 높은 응력이 발생하는 제1고응력 구간(100a)에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 1.5℃/sec 이하로 제어하는 단계를 포함한다. 이러한, 제조 방법은 고응력 구간을 따로 설정함으로써, 짧은 구간에서 응력을 제어하기 때문에 제어 공정에 큰 비용이 소요되지 않으면서도 더 높은 생산성을 구현할 수 있다.

구체적으로, 제1고응력 구간(100a)은 수직축(중력방향)과 연주주편의 표면이 이루는 내각이 10°인 지점에서부터 35°인 지점까지로 정한다. 상기 범위 내에서, 냉각속도를 제어하는 경우 생산 효율성이 더욱 향상될 수 있고, 제어구간의 길이 대비 크랙 저감 효과가 우수할 수 있다. 이를 통해, 전체 연주공정의 생산성이 향상될 수 있다.

예를 들면, 제1고응력 구간(100a)은 상기 내각이 15°인 지점에서부터 30°인 지점 또는 20°인 지점에서부터 30°지점까지로 정할 수 있다. 상기 범위 내에서, 발생하는 응력이 더욱 높아 냉각속도의 제어 시, 크랙 저감 효과가 더욱 우수할 수 있다. 또한, 제어 구간을 좁히면서도 더 우수한 크랙 저감 효과를 얻을 수 있어 생산 효율성이 향상될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 냉각속도의 제어는 연주주편의 가장자리부에 대하여 수행된다. 이러한 경우, 응력에 의해 발생하는 것이 아니라 연주주편의 중심부와 가장자리부의 냉각속도 차이로 인해 발생하는 크랙도 함께 저감할 수 있다.

구체적으로, 냉각속도는 연주주편의 가로폭을 기준으로 정한 가장자리부에 대하여 제어할 수 있고, 더욱 구체적으로 가로폭의 끝단에서부터 가로폭의 25% 내지 30%되는 지점에서 제어될 수 있다. 이러한 경우, 측정된 냉각속도의 신뢰성이 더욱 우수할 수 있다.

일 구체예에서, 폭 2m의 슬라브를 제조하는 경우, 냉각속도는 연주주편 가로폭의 양 끝단으로부터 500mm 내지 600mm에 위치한 부분에서 제어될 수 있다. 이러한 경우, 냉각속도의 신뢰성이 더욱 우수하고, 공정의 정밀성이 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 제어 구간을 좁게 설정한 경우에도 우수한 크랙 저감 효과를 얻을 수 있으며, 생산 효율성이 향상될 수 있다.

일 실시예에서, 가장자리부의 냉각속도는 1.5℃/sec 이하로 제어한다. 이를 통해, 연주주편의 크랙을 효과적으로 저감할 수 있다. 상기 가장자리부의 냉각속도가 1.5℃/sec를 초과하는 경우, 합금강 특히 보론을 함유하는 합금강(보론강)의 경우 크랙이 발생율이 더욱 높아질 수 있다.

구체적으로, 가장자리부의 냉각속도는 0.5℃/sec 내지 1.5℃/sec, 더욱 구체적으로 0.5℃/sec 내지 1.5℃/sec, 예를 들면, 0.6℃/sec 내지 1.4℃/sec, 0.7℃/sec 내지 1.3℃/sec, 0.8℃/sec 내지 1.2℃/sec 또는 0.9℃/sec 내지 1.2℃/sec 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 연주주편의 크랙을 저감하는 효과가 더욱 향상될 수 있다.

일 실시예의 보론강은 탄소 0.15 중량% 내지 0.27 중량%, 망간 1.20 중량% 내지 1.50 중량%, 실리콘 0.10 중량% 내지 0.30 중량%, 인 0.02 중량% 이하, 황 0.005 중량% 이하, 보론 0.001 중량% 내지 0.008 중량% 및 잔부의 철을 함유할 수 있다. 이러한 경우, 냉각속도 조절의 정밀성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 보론강의 연성변화를 더욱 저감할 수 있다.

일 실시예의 보론강은 탄소 0.15 중량% 내지 0.27 중량%, 망간 1.20 중량% 내지 1.50 중량%, 실리콘 0.10 중량% 내지 0.30 중량%, 인 0.02 중량% 이하, 황 0.005 중량% 이하, 보론 0.001 중량% 내지 0.0025 중량%을 포함하고; 티타늄과 니오븀의 합계 0.01 중량% 내지 0.06 중량%; 및 잔부의 철을 함유할 수 있다. 이러한 경우, 냉각속도 조절의 정밀성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 보론강의 연성변화를 더욱 저감할 수 있다. 또한, 응력에 의한 영향을 낮추어 크랙의 발생을 줄이면서도 경화능 및 강도를 높일 수 있다.

구체적으로, 티타늄 또는 니오븀은 그 함량의 합이 0.01 중량% 내지 0.06 중량%가 될 수 있다. 이를 통해, 냉각속도를 본 발명의 실시예들과 같이 낮추는 경우에도 결정립의 미세화정도를 유지할 수 있다. 이러한 경우, 보론강의 크랙을 저감하면서도 강도를 향상시킬 수 있다.

일 실시예의 보론강은 전술한 성분들 이외에 알루미늄, 칼슘 등을 추가로 포함할 수 있다. 잔부로 포함되는 철은 이러한 합금원소 이외에 일부 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

일 구체예에서, 보론강은 탄소 0.15 중량% 내지 0.27 중량%, 망간 1.20 중량% 내지 1.50 중량%, 실리콘 0.10 중량% 내지 0.30 중량%, 인 0.02 중량% 이하, 황 0.005 중량% 이하, 알루미늄 0 중량% 내지 0.03 중량%, 칼슘 0 중량% 내지 0.0025 중량%, 보론 0.001 중량% 내지 0.0025 중량%, 0.01 중량% 내지 0.03 중량%의 티타늄 및 0.01 중량% 내지 0.03 중량%의 니오븀을 포함할 수 있다. 다른 구체예들에서, 상기 성분 중 일부가 변경될 수 있다.

보론 첨가 보론강의 경우 연주공정 시 2차 냉각과정에서 연성이 급격히 낮아질 수 있다. 따라서, 보론이 첨가된 강종의 경우 일반 탄소강과 비교하여 연주공정 과정에서 생산된 주편 코너에 균열이 발생하는 비율이 현저히 높다.

본 발명의 실시예들에 따른 보론강 제조 방법은 상기의 합금조성 및 보론강 제조 방법을 통해서 이러한 균열(크랙)의 발생을 저감할 수 있다.

일 실시예에서, 고응력 구간에서의 냉각속도를 제어하는 방법은 냉각수의 분사량을 변경하는 것, 냉각수 노즐의 위치를 변경하는 것 및 상기 연주주편의 구간 내 주속을 변경하는 것 중 하나 이상일 수 있다.

냉각수의 분사량을 변경하는 것은 예를 들면, 가장자리부의 냉각속도가 설정한 범위(예를 들면, 1.5℃/sec 이하)의 상한을 초과하는 것으로 감지되면 분사되는 냉각수의 저감하여 냉각속도를 낮추고, 설정한 범위(예를 들면, 0.5℃/sec 내지 1.5℃/sec)의 하한보다 미만이면 냉각수의 양을 늘려 냉각속도를 다소 높이는 방법일 수 있다.

냉각수 노즐의 위치를 변경하는 것은 예를 들면, 가장자리부의 냉각속도가 설정한 범위(예를 들면, 1.5℃/sec 이하)의 상한을 초과하는 것으로 감지되면 분사노즐의 위치를 가장자리부에서 먼 방향으로 움직여 냉각속도를 낮추고, 설정한 범위(예를 들면, 0.5℃/sec 내지 1.5℃/sec)의 하한보다 미만이면 가장자리부에 가까운 방향으로 움직여 냉각속도를 다소 높이는 방법일 수 있다.

연주주편의 구간 내 주속을 변경하는 것은 예를 들면, 가장자리부의 냉각속도가 설정한 범위(예를 들면, 1.5℃/sec 이하)의 상한을 초과하는 것으로 감지되면 해당 구간에서 연주주편의 주속을 낮추어 냉각속도를 낮추고, 설정한 범위(예를 들면, 0.5℃/sec 내지 1.5℃/sec)의 하한보다 미만이면 해당 구간에서 연주주편의 주속을 높여 냉각속도를 다소 높이는 방법일 수 있다.

구체적으로, 냉각속도를 제어하는 방법은 상기 방법 중 하나 이상을 복합적으로 사용할 수 있다. 일 구체예에서, 냉각수의 양을 저감하는 방법만으로는 냉각속도의 제어가 어려운 경우가 있다. 예를 들면, 냉각수의 최소 분사량이 본 발명과 같이 ℃/sec 단위의 냉각속도 조절에 필요한 양보다 큰 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 노즐의 위치를 변경하거나, 대상 구간 내에서 연주주편의 주속을 감속함으로써 냉각속도 제어의 정밀성을 더욱 높일 수 있다.

냉각속도의 온도 측정 방법은 직접적으로 측정하는 방법; 또는 온도, 연주 주편의 구간 내 이동 시간, 이동 속도 등을 측정하여 산출방법 등일 수 있다.

일 실시예에서, 냉각속도를 제어하는 방법은 냉각속도 제어 시뮬레이션을 통해, 시뮬레이션을 통하여 실험한 후 결정할 수 있다. 이러한 시뮬레이션을 사용하는 경우에는 실제 현장에서 발생할 수 있는 시행착오를 최소화하여 주기 때문에 시간과 재료의 손실을 방지할 수 있다.

일 실시예에서, 연주주편의 측정 구간 내 주속은 1.6 m/min 이하일 수 있다. 이러한 경우, 냉각속도 제어의 정밀성을 더욱 높일 수 있고, 연주주편의 크랙발생을 더욱 저감할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 보론강의 제조방법은 제2고응력 구간(100b)에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 0.5℃/sec 이하로 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 제1고응력 구간에서의 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 1.5℃/sec로 조절하고, 제2고응력 구간에서의 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 0.5℃/sec로 조절할 수 있다.

상기 제2고응력 구간(100b)은 수평축과 연주주편의 내각이 35°인 지점에서부터 10°인 지점까지의 구간으로 정할 수 있다. 상기 범위 내에서, 냉각속도를 제어하는 경우 생산 효율성이 더욱 향상될 수 있고, 제어구간의 길이 대비 크랙 저감 효과가 우수할 수 있다. 이를 통해, 전체 연주공정의 생산성이 향상될 수 있다.

예를 들면, 제2고응력 구간(100b)은 상기 내각이 30°인 지점에서부터 15°인 지점 또는 30°인 지점에서부터 20°지점까지로 정할 수 있다. 상기 범위 내에서, 발생하는 응력이 더욱 높아 냉각속도의 제어 시, 크랙 저감 효과가 더욱 우수할 수 있다. 또한, 제어 구간을 좁히면서도 더 우수한 크랙 저감 효과를 얻을 수 있어 생산 효율성이 향상될 수 있다.

일 실시예에서, 제1고응력 구간(100a)과 제2고응력 구간(100b)은 같은 정도의 각도 또는 다른 정도의 각도로 설정될 수 있다. 일 구체예에서, 제1고응력 구간과 제2고응력 구간의 길이가 같은 정도로 설정될 수 있으나, 이 때 각 구간의 길이는 서로 다를 수 있다. 이러한 구간 길이의 차이는 실제 연주주조기에서의 응력 발생 구간이 정확하게 대칭인 호와는 다른 형태로 형성될 수 있기 때문이다. 이러한 경우, 제1고응력구간과 제2고응력 구간은 대칭적으로 같은 정도의 각도를 갖고 있더라도 각 대응점에서의 응력의 크기, 구간의 길이 등이 서로 다를 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1고응력 구간에서의 주속과, 제2고응력 구간에서의 주속을 다르게하여 냉각속도를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

예를 들면, 제1고응력 구간에서의 주속과 제2고응력 구간에서의 주속을 다르게 하는 방법은 도 2의 T1과 T2의 두께를 다르게 제어하는 방법일 수 있다. 연속주조기에서 T2의 두께를 T1보다 작게 설정하는 방법은 미세 압하 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다른 예를 들면, 제1고응력 구간에서의 주속과 제2고응력 구간에서의 주속을 다르게 하는 방법은 제1고응력 구간의 길이와 제2고응력 구간에서의 길이를 다르게 설정하는 방법일 수 있다. 이러한 경우, 제1고응력 구간과 제2고응력 구간의 각도 범위가 서로 다를 수 있다.

일 구체예에서, 상기 제1고응력 구간에서의 주속과, 상기 제2고응력 구간에서의 주속은 동일하게 1.6 m/min 이하로 제어할 수 있다.

다른 구체예에서, 상기 제1고응력 구간에서의 주속은 1.3m/min 이하이고, 상기 제2고응력 구간에서의 주속은 1.6 m/min 이하로 제어할 수 있다. 이러한 경우, 발생하는 응력이 더욱 높아 냉각속도의 제어 시, 크랙 저감 효과가 더욱 우수할 수 있다. 또한, 제어 구간을 좁히면서도 더 우수한 크랙 저감 효과를 얻을 수 있어 생산 효율성이 향상될 수 있다.

일 구체예에서, 응력 발생 구간의 길이는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 탕면에서부터 0 m 내지 21 m 의 구간 또는 0.5 m 내지 20 m 의 구간일 수 있다. 이러한, 구간의 길이는 상기 예시로 제한되지 않으며, 전술한 응력 발생 구간의 정의(연주주편과 수직축의 관계)에 의해 결정된다.

다른 구체예에서, 제1고응력 구간의 길이는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 탕면에서부터 1.5 m 내지 3 m 의 구간 또는 2.0 m 내지 2.5 m 의 구간일 수 있다. 이러한, 구간의 길이는 상기 예시로 제한되지 않으며, 전술한 제1고응력 구간의 정의(연주주편과 수직축의 관계)에 의해 결정된다.

또 다른 구체예에서, 제2고응력 구간의 길이는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 탕면에서부터 1.5 m 내지 6 m 의 구간 또는 2.0 m 내지 4.0 m 의 구간일 수 있다. 이러한, 구간의 길이는 상기 예시로 제한되지 않으며, 전술한 제2고응력 구간의 정의(연주주편과 수평축의 관계)에 의해 결정된다.

일 실시예의 보론강 제조 방법은 연주주편의 가장자리부 온도를 870℃ 내지 980℃로 유지하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

구체적으로, 가장자리부의 온도는 870℃ 내지 980℃의 온도범위를 넘지 않도록 조절될 수 있다. 이러한 경우, 고응력 구간에서의 온도변화 값을 더욱 낮추어 냉각속도의 제어가 더욱 유리한 동시에, 크랙의 발생이 더욱 저감될 수 있다. 또한, 상기 온도범위 내에서, 보론강의 연성저하의 폭이 더욱 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 온도범위에서 냉각속도를 1.5℃/sec 이하로 제어할 경우, 연주주편의 연성변화를 더욱 줄일 수 있어 크랙의 발생이 더욱 저감될 수 있다.

또한, 일 실시예의 보론강 제조 방법은 연주주편의 중심부 온도를 950℃ 내지 1100℃로 유지하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

구체적으로, 가장자리부의 온도는 950℃ 내지 1100℃의 온도범위를 넘지 않도록 조절될 수 있다. 이러한 경우, 고응력 구간에서의 온도변화 값을 더욱 낮추어 냉각속도의 제어가 더욱 유리한 동시에, 크랙의 발생이 더욱 저감될 수 있다.

일 구체예의 보론강 제조 방법은, 고응력 구간에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 제어하는 것만으로도 우수한 크랙 저감효과를 구현할 수 있으나, 가장자리부의 온도 및 중심부의 온도 중 하나 이상의 온도를 추가로 제어함으로써, 공정 제어의 정밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 연주주편의 온도를 추가로 제어하는 경우, 중심부의 온도를 제어하는 것보다는 가장자리부의 온도를 제어하는 것이 같은 공정 비용으로도 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 그러나, 두 가지를 같이 제어하는 경우에는 정밀도가 더욱 향상될 수 있다.

연주주편의 온도 측정은 비접촉식 온도 측정기를 사용하는 등일 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다.

일 실시예에서, 연주주편의 크랙을 방지하기 위하여 응력 발생 구간에 형성되는 복수 개의 롤들의 유격(미스얼라인먼트)을 제한할 수 있다. 예를 들면, 도 1을 참조하였을 때 연속주조 공정 중 몰드(30)를 통해 배출되는 연주주편(80)에 계속적으로 응력을 가하도록 연주주편(80) 상하부에 위치되는 복수 개의 지지롤(60)들은 정해진 두께의 주편을 생산하기 위하여 정해진 위치에 배치되게 된다. 이러한 지지롤(60)들이 응력발생구간에서 연주주편(80)에 응력을 가할 때 정위치에서 벗어나게 되면 불필요한 응력을 연주주편(80)에 가할 수 있다. 일 구체예에서는 이러한 롤들의 유격(미스얼라인먼트)을 제어함으로서, 불필요한 응력이 연주주편(80) 가해져 발생할 수 있는 크랙을 저감할 수 있다. 더욱 구체적으로, 지지롤(60)들은 정해진 위치, 즉 정위치에서 1.0mm 미만의 유격(미스얼라인먼트)를 갖도록 유지될 수 있다. 상기 범위 내에서, 추가적으로 가해지는 국부응력을 방지하여 크랙을 더욱 저감할 수 있다.

일 실시예에서, 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 조건을 시뮬레이션에 입력하여 냉각속도를 산출한 뒤, 냉각수량을 감소, 분사노즐의 위치를 변경, 구간 내 주속의 변경 등의 방법을 이용하여 냉각속도를 산출하며, 이를 반복한 결과값으로 공정 조건을 재조정한 후 이를 실제 조업에 반영할 수 있다. 보론강 연주 공정은 규모가 커 작은 오차로도 큰 손실이 발생할 수 있다. 상기의 시뮬레이션을 이용하는 경우, 이러한 오차를 줄일 수 있어 생산성 향상에 도움이 되며, 공정 조건의 변경을 미리 계획할 수 있어 공정 정밀도 향상에도 도움이 된다.

실시예

제조예

실시예 및 비교예에 적용하기 위해, 보론을 10ppm 이상 함유하는 보론강을 준비하였다. 상기 보론강의 주요한 성분과 이들의 성분 비율을 하기 표 1에 나타냈다.

성분	C	Mn	Si	P	S	Al	Ti	Ca	B
함량 (중량%)	0.27	1.5	0.3	0.02	0.005	0.03	0.03	0.0025	0.0025

실시예 1 내지 2 및 비교예 1

상기 제조예에서 준비한 보론강을 하기의 표 2의 조건으로 연속주조하여 보론강 시편을 제조하였다. 실시예 1 내지 2 및 비교예 1은 모두 동일한 보론강을 사용하고, 연속주조 조건만을 달리하였다.

		실시예 1	실시예 2	비교예 1
제1고응력 구간	냉각 속도	1.3 ℃/sec	1.0 ℃/sec	3.0 ℃/sec
	구간 길이	2.3 m	2.3 m	2.3 m
	구간 통과 시간	86 sec	106 sec	86 sec
	구간 내 주속	1.6 m/min	1.3 m/min	1.6 m/min
	온도 변화 최대값	110 ℃	110 ℃	260 ℃
	구간 내 제어온도 범위	980~870 ℃	980~870 ℃	980~720 ℃
제2고응력 구간	냉각 속도	0.1 ℃/sec	0.1 ℃/sec	0.1 ℃/sec
	구간 길이	3.2 m	3.2 m	3.2 m
	구간 통과 시간	120 sec	120 sec	120 sec
	구간 내 주속	1.6m/min	1.6m/min	1.6m/min
	온도 변화 최대값	10 ℃	10 ℃	10 ℃
	구간 내 제어온도 범위	955~945 ℃	955~945 ℃	955~945 ℃

<물성평가>

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 방법으로 제조한 보론강 시편에 대하여, 크랙의 발생 개수 및 깊이를 육안으로 측정하여 표 3에 나타내었다.

매우 우수: 균열이 발생하지 않음

우수 : 균열의 개수가 1 내지 3이고, 균열 길이의 전체 합이 10mm 이하임

불량: 균열의 개수가 4 이상 또는 균열 길이의 전체 합이 10mm 이상임

	실시예 1	실시예 2	비교예 1
평가 결과	우수	매우 우수	불량

이와 같이 본 발명의 실시예들은 보론강을 연속 주조함에 있어, 연주주편에 발생할 수 있는 크랙을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 고비용 설비의 추가 없이 효율적인 비용으로, 보론 첨가 보론강 제품을 생산할 수 있다.

10: 래들 20: 턴디쉬
30: 몰드 51: 파우더층
60: 지지롤 65: 스프레이수단
70: 핀치롤 80: 연주주편
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
90: 절단기 91: 절단 지점

Claims (8)

1. 탄소 0.15 중량% 내지 0.27 중량%, 망간 1.20 중량% 내지 1.50 중량%, 실리콘 0.10 중량% 내지 0.30 중량%, 인 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황 0 초과 내지 0.005 중량% 이하, 보론 0.001 중량% 내지 0.0025 중량%, 알루미늄 0 초과 내지 0.03 중량% 및 칼슘 0 초과 내지 0.0025 중량%를 함유하고; 티타늄과 니오븀 중 1종이상의 합계 0.01 중량% 내지 0.06중량%; 및 잔부의 철을 함유하는 보론강의 연속주조 시,
   제1고응력 구간에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 0 초과 내지 1.5℃/sec 이하로 제어하는 단계; 및 제2고응력 구간에서 연주주편 가장자리부의 냉각속도를 0 초과 내지 0.5℃/sec 이하로 조절하는 단계; 를 포함하고,
   상기 제1고응력 구간은 수직축과 연주주편의 내각이 10°인 지점에서부터 35°인 지점까지의 구간이고, 상기 제2고응력 구간은 수평축과 연주주편의 내각이 35°인 지점에서부터 10°인 지점까지의 구간인 보론강의 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제조 방법은 연주주편의 가장자리부 온도를 870℃ 내지 980℃로 유지하는 것을 추가로 포함하는 보론강의 제조 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제조 방법은 연주주편의 중심부 온도를 950℃ 내지 1100℃로 유지하는 것을 추가로 포함하는 보론강의 제조 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1고응력 구간에서의 냉각속도를 제어하는 방법은 냉각수의 분사량을 변경하는 것, 냉각수 노즐의 위치를 변경하는 것 및 상기 연주주편의 구간 내 주속을 변경하는 것 중 하나 이상인 보론강의 제조 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 연주주편의 구간 내 주속은 1.6 m/min 이하인 보론강의 제조 방법.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1고응력 구간에서의 주속은 1.3 m/min 이하이고, 상기 제2고응력 구간에서의 주속은 1.6 m/min 이하인 보론강의 제조 방법.
   

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