KR101715086B1 - 박판 열연 주조 스트립 제품 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

박판 열연 주조 스트립 제품 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

쌍롤 주조기를 조립하는 단계, 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량과, 주조 스트립이 중량 단위로 0.25% 미만의 탄소, 0.9% 내지 2.0%의 망간, 0.05% 내지 0.50%의 실리콘, 0.01% 초과 0.15% 이하의 인, 그리고 0.01% 미만의 알루미늄을 포함하도록 조성을 가진 용강의 주조 풀(casting pool)을 형성하는 단계, 상기 주조 롤을 대향 회전시키는 단계, 상기 강 스트립을 형성하는 단계, 10% 및 35% 압하율에서 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계, 그리고 300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계에 의해 제조되는 열연 강 스트립이 제공된다. 대안적으로 상기 강은 0.20% 내지 0.60%의 구리와 0.08% 이하의 망간을 포함할 수 있다.

Description

박판 열연 주조 스트립 제품 및 이를 제조하는 방법{A HOT ROLLED THIN CAST STRIP PRODUCT AND METHOD FOR MAKING THE SAME}
본 발명은 박판 열연 주조 스트립 제품 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
쌍롤 주조기(twin roll caster)에서는 용융금속이 한 쌍의 대향 회전 내부 냉각형 주조 롤 사이로 주입되며, 그 결과 금속 표층부(metal shells)가 움직이는 롤 표면에서 응고하고, 주조 롤 사이의 닙(nip)에서 합쳐져서 응고된 스트립 제품을 만들고, 주조 롤 사이의 닙으로부터 하방으로 전달된다. 본 명세서에서 "닙(nip)"이라는 용어는 주조 롤들이 서로 가장 가까운 전체 영역을 나타내는 것으로 사용된다. 용융금속은 레이들(ladle)로부터 주입되어 닙 위에 위치한 코어 노즐(core nozzle)과 턴디쉬(tundish)를 구비한 금속 전달 시스템을 통과하여, 닙 위의 롤의 주조 면에 의해 지지되고 닙의 길이를 따라 확장하는 용융금속 주조 풀(casting pool)을 형성한다. 이러한 주조 풀은, 유출에 대비하여 주조 풀의 두 단부를 막기 위하여 대개 롤의 단부면과 미끄럼 맞접촉 상태로 유지되는 내화 측면 플레이트(plate) 또는 댐(dam) 사이에 한정된다. 주조 스트립은 통상적으로 10% 이상의 열간 압하가 일어나지 않는 열간 압연 밀(hot rolling mill)로 안내된다.
과거에는 플레인 탄소-망간 강을 포함하여 플레인 저탄소강은 쌍롤 주조기에서 연속 주조되어 왔다. 이들 플레인 탄소-망간 강의 물성은 통상적으로 열간 압연 압하(hot rolling reduction)의 증가에 의해 영향을 받았다. 예를 들면, 항복 강도와 인장 강도는 열간 압연량의 증가에 따라 감소했던 반면에, 총 연신율은 통상적으로 열간 압연량의 증가에 따라 증가했다. 그 결과, 종래에는 원하는 기계적 특성을 제공하기 위해 강의 조성이 적용된 열간 압연 압하량에 대하여 맞춰져야 했다. 이것은 결국 비효율성 및 조업 문제로 이어졌는데, 왜냐하면 제철소(melt shop)가 원하는 열연 강 특성들을 제공하기 위해서는 상이한 열연 스트립 두께에 대한 상이한 용융금속 조성을 제공해야만 했기 때문이다.
이 외에도 강의 조성은 용강에 넣는 스크랩 생성물로부터의 구리를 포함할 수도 있다. 종래에는 약 0.2wt% 이상의 구리 레벨이 열간 압연 압하 동안의 "고온 취성(hot shortness)"에 대한 염려 때문에 일반적으로 회피되었으며, 이러한 고온 취성은 스트립에서 때때로 "미세균열(checking)"이라고 불리는 크랙 또는 극도로 거칠은 표면을 유발한다. 구리 레벨이 (개선된 내후성을 가진 강에서와 같이) 0.2%보다 높은 경우, 니켈과 같은 값비싼 첨가물이 고온 취성의 위험을 줄이기 위해 첨가되어야만 한다.
고온 취성의 문제점은 용융 탄소강을 제조하기 위해 전기 아크로(electric arc furnace)를 이용하여 저합금강을 제조하는 비용을 증가시킨다. 전기 아크로를 이용하여 강을 제조하는 비용의 약 75%는 전기 아크로를 채우기 위한 출발 재료로서 사용되는 스크랩의 비용이다. 강 스크랩은 전통적으로 0.15wt% 미만의 구리 함량, 0.15wt% 이상에서 0.5wt%까지의 구리 함량, 그리고 0.5wt% 초과의 구리 함량에 의해 구별되었다. 0.5wt%를 초과한 구리 함량을 가진 스크랩이 낮은 구리 레벨을 가진 스크랩과 혼합되어 허용가능한 스크랩을 만들 수 있다. 어느 경우에도, 구리가 0.15wt% 미만인 스크랩이 가장 높은 비용의 스크랩이며, 나머지 두 등급의 스크랩은 비용이 그보다는 낮다. 0.15% 미만의 구리를 함유한 스크랩은 강을 제조하는 특정한 상업적인 방법들을 위한 전기 아크로에서 일반적으로 유용하고, 제조되는 강판(steel sheet)의 비용을 상당히 증가시킨다. 0.5%까지의 구리 함량을 가진 스크랩 등급은 전기 아크로에 의해 지원되는 바 밀(bar mills)에 유용하거나, 낮은 구리 함량의 스크랩과 혼합해서 스크랩의 전체 구리 함량을 0.15% 미만으로 낮춤으로써 상당한 비용이 드는 다른 공정에 유용하다.
본 발명에서는 열연 강 스트립과 이의 제조 방법이 개시되어 있으며, 상기 열연 강 스트립과 이의 제조 방법은
(a) 측방으로 위치한 주조 롤들이 그 사이에 닙을 형성하는 내부 냉각형 롤 주조기를 조립하는 단계,
(b) 상기 주조 롤들 상에 지지되고 측면 댐에 의해 상기 주조 롤들의 단부들에 인접하여 한정되는 용강의 주조 풀(casting pool)을 상기 닙 위에 형성하는 단계로서, 상기 용강은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량(free oxygen content)과, 제조된 박판 열연 주조 스트립이 중량 단위로 0.25% 미만의 탄소, 0.01% 초과 0.15% 이하의 인, 0.9% 내지 2.0%의 망간, 0.05% 내지 0.50%의 실리콘, 그리고 0.01% 미만의 알루미늄을 포함하는 조성을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 단계,
(c) 상기 주조 롤들을 대향 회전시켜 상기 주조 롤들이 상기 주조 풀을 통과함에 따라 상기 주조 롤들 상에서 금속 표층부를 응고시키는 단계,
(d) 상기 주조 롤들 사이의 닙을 통해 하방으로 이동하는 금속 표층부로부터 강 스트립을 형성하는 단계,
(e) 10% 및 35% 압하율에서의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계, 그리고
(f) 300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 열연 강 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계를 포함한다.
대안적으로, 상기 열간 압연 단계는 15% 및 35% 압하율에서 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 될 수도 있다. 다른 대체 예에서, 이 기계적 특성은 15% 내지 35% 압하율의 범위 전체에 걸쳐 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내이다. 대안적으로, 이 기계적 특성은 10% 내지 35% 압하율의 범위 전체에 걸쳐 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내일 수 있다.
상기 용강 조성은 30ppm 내지 60ppm의 유리 산소 함량을 가질 수도 있다. 상기 열연 강 스트립을 위한 용융금속의 총 산소 함량은 70ppm 내지 150ppm일 수 있다.
상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 조성의 망간 함량이 중량 단위로 0.9% 내지 1.3%가 되도록 조성을 가질 수 있다.
상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 조성이 중량 단위로 0.01% 내지 0.20%의 니오브(niobium)를 가지도록 조성을 가질 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 중량 단위로 0.05% 내지 0.50%의 몰리브덴, 0.01% 내지 0.20%의 바나듐, 그리고 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하도록 조성을 가질 수 있다.
열연 강 스트립에는 아연, 아연 합금 또는 알루미늄의 코팅이 추가로 제공될 수도 있다. 상기 열연 강 스트립은 또한 적어도 35%의 열간 압연 압하 후에 적어도 440MPa의 항복 강도를 가질 수 있다.
또한, 열연 강 스트립과 이의 제조 방법이 개시되어 있으며, 상기 열연 강 스트립과 이의 제조 방법은
(a) 측방으로 위치한 주조 롤이 그 사이에 닙을 형성하는 내부 냉각형 롤 주조기를 조립하는 단계,
(b) 상기 주조 롤들 상에 지지되고 측면 댐에 의해 상기 주조 롤들의 단부들에 인접하여 한정되는 용강의 주조 풀을 상기 닙 위에 형성하는 단계로서, 상기 용강은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량과, 열연 강 스트립의 조성이 중량 단위로 0.25% 미만의 탄소, 0.2% 내지 2.0%의 망간, 0.05% 내지 0.50%의 실리콘, 0.01% 초과 0.15% 이하의 인, 0.03% 미만의 주석, 0.20% 미만의 니켈, 0.01% 미만의 알루미늄, 그리고 0.20% 내지 0.60%의 구리를 포함하는 조성을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 단계,
(c) 상기 주조 롤을 대향 회전시켜 상기 주조 롤이 상기 주조 풀을 통과함에 따라 상기 주조 롤 상에서 금속 표층부를 응고시키는 단계,
(d) 상기 주조 롤 사이의 닙을 통해 하방으로 이동하는 금속 표층부로부터 강 스트립을 형성하는 단계,
(e) 10% 및 35% 압하율에서의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계, 그리고
(f) 300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 열연 강 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계를 포함한다.
대안적으로, 상기 열간 압연 단계는 15% 및 35% 압하율에서 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 될 수도 있다. 또 다른 대체 예에서, 이 기계적 특성은 15% 내지 35% 압하율의 범위 전체에 걸쳐 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내이다. 대안적으로, 이 기계적 특성은 10% 내지 35% 압하율의 범위 전체에 걸쳐 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내일 수 있다.
상기 용강은 30ppm 내지 60ppm의 유리 산소 함량을 가질 수 있다. 상기 열연 강 스트립을 위한 용강의 총 산소 함량은 70ppm 내지 150ppm일 수도 있다. 상기 니켈 함량은 0.1중량% 미만일 수 있다.
상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 조성이 중량 단위로 0.2% 내지 0.5%의 구리 함량 또는 0.3% 내지 0.4%의 구리 함량을 가지도록 하는 조성을 가질 수 있다. 또한 상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 조성이 중량 단위로 0.4% 내지 0.75%의 크롬 함량 또는 0.4% 내지 0.5%의 크롬 함량을 추가로 가지도록 하는 조성을 가질 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 직렬형 열간 압연 밀 및 권취기를 병합한 스트립 주조 설비를 예시하며,
도 2는 쌍롤 스트립 주조기의 상세 부분을 예시하고,
도 3은 증가된 망간 강에 대하여 항복 강도에 미치는 열간 압연 압하의 영향을 보여주는 그래프이며,
도 4는 0.19% 탄소강에 대하여 항복 강도와 연신율에 미치는 열간 압연 압하의 영향을 보여주는 그래프이고,
도 5는 0.88% 내지 1.1%의 망간을 가지는 테스트 시료에 대하여 인장 강도, 항복 강도 및 연신율에 미치는 탄소량의 영향을 보여주는 그래프이며,
도 6은 약 15% 내지 45%의 압하율에 대하여 인장 강도, 항복 강도 및 연신율에 미치는 열간 압연 압하의 영향을 보여주는 그래프이다.
도 1은 강 스트립을 연속 주조하기 위한 스트립 주조기의 연속 부분을 예시하고 있다. 도 1 및 도 2는 주조 강 스트립(12)을 연속적으로 생산하는 쌍롤 주조기(twin roll caster)(11)를 예시하며, 상기 주조 강 스트립(12)은 운송 경로(10)에서 안내 테이블(13)을 가로질러 핀치 롤(pinch roll)(14A)을 구비한 핀치 롤 스탠드(14)를 통과한다. 핀치 롤 스탠드(14)를 빠져나온 직후에, 스트립은 한 쌍의 압하 롤(16A)과 지지 롤(16B)을 가진 열연 밀(16) 속으로 들어가며, 여기에서 주조 스트립은 열간 압연되어 원하는 두께를 감소시킨다. 이 열연 스트립은 배출 테이블(17) 상으로 보내지며, 여기에서 스트립은 대류(convection) 및 워터젯(18) (또는 기타 적합한 수단)을 통해 공급되는 물과의 접촉에 의해, 그리고 방열에 의해 냉각될 수 있다. 이후 압연 및 냉각된 스트립은 한 쌍의 핀치 롤(20A)을 포함한 핀치 롤 스탠드(20)를 통과하고 나서, 권취기(coiler)(19)로 보내진다. 주조 스트립의 최종 냉각은 권취 후에 일어난다.
도 2에 도시된 바와 같이, 쌍롤 주조기(11)는 측방에 배치되고 주조면(22A)을 가진 한 쌍의 주조 롤(22)을 지지하는 메인 머신 프레임(21)을 포함한다. 용융금속이 주조 작업 동안에 레이들(도시 생략)로부터 턴디쉬(23)로 공급되며, 내화 보호판(24)을 지나 분배기 또는 가동 턴디쉬(25)로 공급되고 나서, 분배기(25)로부터 닙(27) 위에 있는 주조 롤(22) 사이의 금속 전달 노즐(metal delivery nozzle)(26)을 통과한다. 주조 롤(22) 사이로 전달된 용융금속은 닙 위에 주조 풀(casting pool)(30)을 형성한다. 상기 주조 풀(30)은 주조 롤의 단부들에서 한 쌍의 폐쇄 댐 또는 플레이트(closure dam or plate)(28)에 의해 제약을 받는다. 상기 폐쇄 댐 또는 플레이트는 측면 플레이트 홀더(side plate holder)에 연결된 유압 실린더 유닛(도시 생략)을 포함한 한 쌍의 추력장치(thruster)에 의해 주조 롤의 단부에 대해 밀린다. 주조 풀(30)의 상면[일반적으로 "메니스커스(maniscus)" 레벨이라고 함]은 대개 전달 노즐(26)의 하단부 위로 오르며, 그 결과 전달 노즐의 하단부는 주조 풀(30) 속에 잠긴다. 주조 롤들(22)은 내부에서 수냉되며, 그 결과 표층부(shell)가 주조 풀을 통과함에 따라 움직이는 롤러 표면에서 응고되고, 주조 롤 사이의 닙(27)에서 합쳐져서 주조 스트립(12)을 만들며, 상기 주조 스트립(12)은 주조 롤들 사이의 닙으로부터 하방으로 전달된다.
쌍롤 주조기는 미국 특허 제5,184,668호 및 제5,277,243호, 또는 제5,488,988호, 또는 미국 특허 출원 제12/050,987호에 예시되어 있고 상세하게 설명되어 있는 종류일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 사용하기에 적합한 쌍롤 주조기의 적절한 세부 구성에 대하여, 상기 특허 및 출원의 명세서를 참조할 수 있으며, 이들 특허 명세서에 개시된 내용은 상호-참조를 위해 본원에 병합된다.
쌍롤 스트립 주조 시에 특정 파라미터들의 제어를 통해 신속한 응고 속도를 사용함으로써 본 발명의 강 조성은 구상 개재물(globular inclusion)의 미세하고 균일한 분포 상태로 MnO 및 SiO2의 액상 탈산(liquid deoxidation) 제품을 제조한다. 상기 MnOㆍSiO2 개재물은 또한 제한된 열간 압하로 인해 직렬형 열간 압연 공정에 의해 현저하게 연신되지 않는다. 개재물/입자 개체군은 침상 페라이트(acicular ferrite)의 핵 생성을 자극하도록 조절된다. 상기 MnOㆍSiO2 개재물은 약 10㎛부터 0.1㎛ 미만의 매우 미세한 입자들일 수 있다. 대부분의 개재물은 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛ 이다. 0.5㎛ 내지 10㎛의 더 큰 크기의 비금속 개재물(non-metallic inclusion)이 침상 페라이트를 핵 생성하기 위해 제공되고, 예컨대 MnS 및 CuS를 포함한 개재물들의 혼합물을 포함할 수 있다. 오스테나이트(austenite) 결정립 크기는 종래의 열연 스트립 강에서 만들어진 오스테나이트 결정립 크기보다 현저하게 크다. 조절된 개재물/입자의 개체군과 관련하여 조대한(coarse) 오스테나이트 결정립 크기는 침상 페라이트 및 베이나이트의 핵 생성을 지원한다.
직렬형 열간 압연 밀(16)은 통상적으로 10% 내지 50%의 압하율용으로 사용된다. 배출 테이블(17) 상에서 냉각은 오스테나이트 변태의 냉각 속도를 제어하여300℃와 700℃ 사이의 온도에서 원하는 미세 조직 및 재료 특성을 달성하기 위해 수냉 구간과 공기 연무 냉각(air mist cooling)을 포함할 수 있다. 대안적으로 냉각 온도는 약 450℃ 내지 약 550℃의 범위가 될 수 있다. 결과로 생긴 미세조직은 다수의 침상 페라이트 및 베이나이트를 포함한다.
본 발명의 높아진 구리 강 및 높아진 망간 강에서 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 미치는 열간 압하의 영향은 결국 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율이 상이한 레벨의 열간 압하에서도 비교적 안정적인 강 특성으로 귀결된다. 종래의 그러한 강 제품에서는 통상적으로 열간 압하가 증가함에 따라 항복 및 인장 강도가 감소한다. 이와 대조적으로, 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 미치는 열간 압하의 영향이 본 발명에 따른 강 제품에서는 현저하게 감소된다. 550℃ 이하의 권취 온도는 고도의 열간 압연과 관련하여 기계적인 특성에 대한 열간 압하 영향을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
약 15% 이상의 열간 압하율은 오스테나이트의 재결정화를 유도할 수 있으며, 이는 침상 페라이트 및 베이나이트의 결정립 크기 및 부피 분율을 감소시킨다.
우리가 알아낸 바에 따르면, 강의 경화능(hardenability)을 증가시키는 합금 원소의 첨가는 열간 압연 공정 동안에 조대한 주조 오스테나이트 결정립 크기의 재결정화를 억제하고, 열간 압연 후에 강의 경화능이 잔류하게 하며, 광범위한 열간 압하율에 걸쳐 원하는 미세 조직 및 기계적인 특성을 가진 더 얇은 재료가 제조될 수 있게 해준다는 것이다. 이는 하기에서 추가로 논의될 것이며, 우선 강 조성이라는 측면에서 하기 표 1에서 논의된다.
강 C Mn Si Nb V N (ppm)
베이스 0.02-0.05 0.7-0.9 0.15-0.30 <0.003 <0.003 35-90
J 0.19 0.94 0.21 <0.003 <0.003 85
L 0.033 1.28 0.21 <0.003 <0.003 <100
표 1에서 강 J 및 L의 용융 조성은 41ppm 내지 54ppm의 유리 산소 함량(free oxygen content)을 가지며, 강 J 및 L의 조성은 0.01% 초과 0.15% 이하의 인(phosphorus)을 가진다.
표 1의 베이스(base) 조성과 같은 플레인 탄소-망간강에 대한 통상적인 조성은 약 0.60중량% 내지 약 0.90중량%의 망간 함량을 포함한다. 우리는 실질적으로 높아진 망간 함량을 가진 강 조성(표 1의 강 L)을 개발하여 강의 경화능을 증가시켰다. 높아진 망간 함량은 미세 조직의 경화로 인해 원하는 강도 레벨을 제공한다. 이 외에도, 고용체 중의 망간은 기계적 특성에 대한 열간 압하의 영향을 감소시키는 열간 압연 후에 변형된 오스테나이트의 정적인 재결정화를 억제하는 역할을 한다. 이러한 억제는 종래의 슬래브 기반 제조과 비교하여 단시간 척도 및 최소의 열간 압하에 의해 가능하게 된다. 본 발명의 높아진 망간 강 조성은 적어도 35%까지의 열간 압하를 위한 열간 압연 압하 정도로도 비교적 안정적이다. 이것은 원하는 기계적 특성과 함께 0.9㎜의 두께를 가진 강 L과 같이 더 얇은 치수의 제조를 가능하게 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 1.28% 망간강에 대한 항복 강도는 0.8% 플레인 탄소-망간 등급보다 열간 압연 압하에 의해 덜 영향을 받는다. 또한 1.28% 망간강의 항복 강도는 0.8% 베이스 망간강의 항복 강도보다 현저하게 높았고, 35% 초과의 열간 압연 압하율에 대해 440MPa을 초과하였다.
열간 압연 후에, 강 스트립은 약 300℃와 약 700℃ 사이의 권취 온도로 냉각되어 베이나이트 및 침상 페라이트를 가진 많은 미세 조직을 제공한다. 대안적으로 강 스트립은 450℃와 550℃ 사이의 권취 온도로 냉각되어 베이나이트 및 침상 페라이트를 가진 많은 미세 조직을 제공한다. 15% 및 35% 압하율에서 기계적 특성은 열간 압연 스트립의 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내이다. 대안적으로 기계적 특성은 열간 압연 스트립의 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 15% 내지 35%의 압하율 범위에 걸쳐 10% 이내이다.
조성은 중량 단위로 0.25% 미만의 탄소, 0.9% 내지 2.0%의 망간, 0.05% 내지 0.50%의 실리콘, 0.01% 미만의 알루미늄을 포함할 수 있다. 대안적으로 상기 망간 함량은 약 1.0중량% 내지 약 1.3중량%일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로 높아진 망간 강의 조성은 약 0.01% 내지 0.2%의 니오브, 약 0.05% 내지 약 0.50%의 몰리브덴, 약 0.01% 내지 약 0.20%의 바나듐, 및 이들 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 원소를 포함할 수도 있다. 열간 압연 강 스트립은 또한 아연, 아연 합금 또는 알루미늄의 코팅을 제공하기 위해 용융 코팅될 수 있다.
또한 우리가 알아낸 바에 따르면, 기계적 특성에 미치는 열간 압연 압하의 효과를 감소시키는 원하는 미세 조직 경화는 0.20% 내지 0.60%의 구리의 첨가에 의해, 그리고 0.03중량% 미만의 주석과 0.20중량%의 니켈과 함께, 전술한 최소한도와 동일하게 유지되거나 0.08중량%까지 감소된 망간 레벨에 의해 제공될 수 있다. 본 발명의 높아진 구리 강은 바 밀에서 사용되는 바와 같이 구리가 더 많은 강 스크랩이 고온 취성없이 강을 제조할 때 사용될 수 있게 해준다. 0.2% 내지 0.4%의 범위의 구리 레벨을 가진 수많은 트라이얼 히트(trial heat)가 주조되었다. 약 0.6%의 구리를 가진 하나의 트라이얼 히트가 특수한 기법이나 합금 첨가를 하지 않으면서도 고온 취성을 유발함 없이 주조되었다.
구리를 포함한 조성은 중량 단위로 0.25% 미만의 탄소, 0.2% 내지 2.0%의 망간, 0.05% 내지 0.50%의 실리콘, 0.01% 미만의 알루미늄, 0.03% 미만의 주석, 0.10% 미만의 니켈, 및 0.20% 내지 0.60%의 구리를 포함할 수 있다. 대안적으로 상기 구리 함량은 약 0.2중량% 내지 0.5중량%일 수 있으며, 또는 대안적으로 약 0.3% 내지 0.4%일 수 있다. 또한, 주조된 용강(molten steel cast)은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량을 가지며, 상기 유리 산소 함량은 30ppm 내지 60ppm일 수 있다. 또한, 총 산소 레벨은 70ppm 내지 150ppm이었다.
열간 압연 강 스트립은 약 0.4중량% 내지 0.75중량%의 크롬 함량을 추가로 가질 수 있다. 대안적으로, 크롬 함량은 약 0.4% 내지 0.5%일 수 있다.
구리에 의해 제공된 경화능의 완만한 증가는 0.03% 미만의 주석 및 0.20% 미만의 니켈과 함께 높은 냉각 속도와 약 500℃ 내지 600℃의 낮은 권취 온도를 사용하여 더 높은 강도 등급(Grade SS380)을 제조하는 데에 사용되었다. 대안적으로 더 낮은 강도 등급들이 증가된 구리 함량의 효과를 상쇄시키기 위해 낮은 냉각 속도와 높은 권취 온도를 사용하여 상승된 구리와 함께 제조될 수 있다. 표 2에 도시된 바와 같이, 0.20% 내지 0.40%의 구리 함량을 가진 등급들의 인장 특성이 Grade SS275 내지 Grade SS380과 같은 범위의 갈바나이징 구조 등급들(galvanized structural grades)을 제조했다.
Mn 레벨
(wt%)		 권취 온도 열간 압하율 항복 강도
(MPa)		 인장 강도
(MPa)		 총 연신율
(%)
0.68-0.74 600-700℃ 23-28% 321 428 26.0
0.68-0.74 500-600℃ 15-20% 378 480 22.7
0.80-0.85 500-600℃ 20-26% 403 499 21.2
상승된 구리를 가진 더 낮은 강도 등급들을 제조하기 위해, 600℃ 내지 700℃의 더 높은 권취 온도가 사용되어 증가된 구리 함량을 상쇄시킨다. 증가된 온도에서 권취에 의해 상승된 구리를 가진 본 발명의 강은 낮은 구리 함량을 가진 보통 탄소-망간강과 유사한 물성을 제공할 수 있다. 상승된 구리 레벨을 가진 본 발명의 강 조성은 전술한 바와 같이 높은 구리 스크랩과 함께 낮은 구리 스크랩에 비해 상당한 비용을 절감하면서 전기 아크로에서 제조될 수 있다.
일 대체 예에서, 본 발명의 높아진 구리 강은 갈바나이징 코팅, Galvalume® 및 Zincalum® 코팅, 알루미나이징 코팅, 또는 다른 코팅과 같은, 아연 코팅이나 아연 합금 코팅 또는 알루미늄 코팅 중 하나 또는 둘 다로 용융 코팅(hot dip coated)된다. 본 발명의 용융 코팅된 높아진 구리 강의 미세 구조는 현저하게 변형되지 않는데, 왜냐하면 스트립 온도가 강의 AC1 온도 이하에서 잘 유지되기 때문이다. 결론적으로 열간 압연 상태에서 코팅되지 않은 높아진 구리 강의 기계적 특성은 연속적인 용융 갈바나이징 라인 상에서 코팅 후의 기계적 특성과 유사하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 높은 구리 조성은 약 0.01% 내지 0.2%의 니오브, 약 0.05% 내지 약 0.50%의 몰리브덴, 약 0.01% 내지 약 0.20%의 바나듐, 그리고 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 원소를 포함할 수도 있다.
어느 경우에도, 약 0.20% 이상의 탄소 레벨이 또한 미량 합금(microalloying)이 바람직하지 않은 응용 분야에 사용될 수 있다. 추가적으로 0.30% 내지 0.50% 범위의 더 높은 탄소 레벨이 1.0㎜ 내지 1.5㎜의 두께 범위의 재료를 위한 특정 응용 분야에 사용될 수 있다. 종래에는 이들 높아진 탄소강은 이러한 두께를 달성하기 위해 다중 어닐링 및 냉간 압연 단계를 필요로 했다.
0.19% 탄소강의 조성은 표 1에 제공되어 있고(강 J), 기계적 특성은 적용된 열간 압연 압하율의 함수로서 도 4에 제공되어 있다. 본 발명의 0.19% 탄소강의 강도 레벨은 종래의 플레인 저탄소강보다 더 높다. 도 4에 도시된 바와 같이, 항복 강도는 적용된 열간 압하율의 전 범위에 걸쳐 380MPa 이상이며, 이때 종래의 권취 온도에서 처리되었다. 이것은 더 낮은 권취 온도와 제한된 열간 압하율이 380MPa 이상의 항복 강도를 제공하기 위해 적용되었던 저탄소강(0.02% 내지 0.05%의 탄소)과 대조를 이룬다.
본 발명의 강의 추가 시료들이 약 0.88% 내지 1.1%의 망간과 약 0.02% 내지 0.04%의 탄소량으로 제조되었으며, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율은 약 0.88% 내지 1.1%의 상이한 레벨의 망간량에 걸쳐 비교적 안정적이다.
본 발명의 강에서 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율에 미치는 열간 압하율의 영향은 결국 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율이 도 6에 도시된 바와 같이 상이한 레벨의 열간 압하율에서도 비교적 안정적인 강 특성으로 귀결된다. 전술한 바와 같이, 종래의 그러한 강 제품에서는 통상적으로 열간 압하율이 증가함에 따라 항복 및 인장 강도가 감소한다. 대조적으로 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율에 미치는 상이한 양의 열간 압하율의 영향이 본 발명의 강 제품에서는 현저하게 감소된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강은 적어도 45%까지의 압하율을 위한 열간 압연 압하 정도에서도 비교적 안정적이다. 열간 압연 주조 스트립은 300℃ 내지 700℃의 온도, 대안적으로는 450℃ 내지 550℃의 온도에서 냉각 후에 대다수의 베이나이트 및 침상 페라이트를 포함하고 10% 및 35% 압하율에서 기계적 특성이 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율에 대해 10% 내에 존재하는 그런 특성을 가진 미세 조직을 제공한다. 대안적으로 기계적 특성은 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율에 대해 10% 내지 35% 압하율의 범위 전체에 걸쳐 10% 내에 존재한다. 또 다른 대체 예에서, 15% 및 35% 압하율에서 기계적 특성은 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율에 대해 10% 내에 존재한다. 대안적으로 기계적 특성은 인장 강도, 항복 강도 및 총 연신율에 대해 15% 내지 35% 압하율의 범위 전체에 걸쳐 10% 내에 존재한다.
본 발명이 상기 도면 및 명세서에서 예시되고 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 문어적으로 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 단지 예시적인 실시예들이 도시 및 기술되었고 하기의 청구범위에 의해 기술되는 발명의 사상 내에 있는 모든 변화 및 변형들 또한 보호되는 것이 바람직한 것으로 이해된다. 본 발명의 추가적인 특징들은 명세서를 고려하면 당업자에게 자명할 것이다. 변형들은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims (34)

  1. 측방으로 위치한 주조 롤들이 그 사이에 닙을 형성하는 내부 냉각형 롤 주조기를 조립하고, 그리고 상기 주조 롤들 상에 지지되고 측면 댐에 의해 상기 주조 롤들의 단부들에 인접하여 한정되는 용강의 주조 풀(casting pool)을 상기 닙 위에 형성하는 단계로서, 상기 용강은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량과, 제조된 박판 열연 주조 스트립이 0 초과 0.25중량% 미만의 탄소, 1.0중량% 내지 2.0중량%의 망간, 0.05중량% 내지 0.50중량%의 실리콘, 0.01중량% 초과 0.15중량% 이하의 인, 그리고 0 내지 0.01중량% 미만의 알루미늄을 포함하는 조성을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 단계,
    상기 주조 롤들을 대향 회전시켜 상기 주조 롤들이 상기 주조 풀을 통과함에 따라 상기 주조 롤들 상에서 금속 표층부를 응고시키는 단계,
    상기 주조 롤들 사이의 닙을 통해 하방으로 이동하는 금속 표층부로부터 강 스트립을 형성하는 단계,
    강 중의 1.0중량% 내지 2.0중량%의 망간에 의해 경화능(hardenability)이 제공되는 것에 의해, 10% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내가 되도록 상기 강 스트립을 10~50%의 범위로 열간 압연하는 단계, 그리고
    300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 열연 강 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계
    를 포함하는 단계들에 의해 제조되는, 열연 강 스트립.
  2. 제1항에 있어서, 15% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내가 되도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계에 의해 제조되는 것인, 열연 강 스트립.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용강은 30ppm 내지 60ppm의 유리 산소 함량을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 망간 함량이 1.0중량% 내지 1.3중량%가 되도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 조성이 0.01중량% 내지 0.20중량%의 니오브를 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.05중량% 내지 0.50중량%의 몰리브덴, 0.01중량% 내지 0.20중량%의 바나듐, 그리고 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하도록 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열연 강 스트립을 용융 코팅해서 아연 또는 아연 합금 또는 알루미늄의 코팅을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 단계들에 의해 제조되는, 열연 강 스트립.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강 스트립을 적어도 35%의 압하율까지 열간 압연하고, 상기 열간 압연 압하 후에 적어도 440MPa의 항복 강도를 가지도록 하는 단계에 의해 제조되는, 열연 강 스트립.
  9. 측방으로 위치한 주조 롤들이 그 사이에 닙을 형성하는 내부 냉각형 롤 주조기를 조립하고, 그리고 상기 주조 롤들 상에 지지되고 측면 댐에 의해 상기 주조 롤들의 단부들에 인접하여 한정되는 용강의 주조 풀을 상기 닙 위에 형성하는 단계로서, 상기 용강은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량과, 열연 강 스트립의 조성이 0 초과 0.25중량% 미만의 탄소, 0.01중량% 초과 0.15중량% 이하의 인, 0 내지 0.03중량% 미만의 주석, 0 내지 0.20중량% 미만의 니켈, 0.2중량% 내지 2.0중량%의 망간, 0.05중량% 내지 0.50중량%의 실리콘, 0 내지 0.01중량% 미만의 알루미늄, 그리고 0.20중량% 내지 0.60중량%의 구리를 포함하도록 하는 조성을 가지는 것인 단계,
    상기 주조 롤들을 대향 회전시켜 상기 주조 롤들이 상기 주조 풀을 통과함에 따라 상기 주조 롤 상에서 금속 표층부를 응고시키는 단계,
    상기 주조 롤들 사이의 닙을 통해 하방으로 이동하는 금속 표층부로부터 강 스트립을 형성하는 단계,
    강 중의 0.20중량% 내지 0.60중량%의 구리에 의해 경화능(hardenability)이 제공되는 것에 의해, 10% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내가 되도록 상기 강 스트립을 10~50%의 범위로 열간 압연하는 단계, 그리고
    300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 열연 강 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계
    를 포함하는 단계들에 의해 제조되는, 열연 강 스트립.
  10. 제9항에 있어서, 15% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계에 의해 제조되는 것인. 열연 강 스트립.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용강은 30ppm 내지 60ppm의 유리 산소 함량을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.2중량% 내지 0.5중량%의 구리 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.3중량% 내지 0.4중량%의 구리 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  14. 제9항 또는 제10항 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0 초과 0.1중량% 미만의 니켈 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서, 권취 온도는 600℃ 내지 700℃인 것인 열연 강 스트립.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.4중량% 내지 0.75중량%의 크롬 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.4중량% 내지 0.5중량%의 크롬 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립.
  18. 측방으로 위치한 주조 롤들이 그 사이에 닙을 형성하는 내부 냉각형 롤 주조기를 조립하고, 그리고 상기 주조 롤들 상에 지지되고 측면 댐에 의해 상기 주조 롤들의 단부들에 인접하여 한정되는 용강의 주조 풀을 상기 닙 위에 형성하는 단계로서, 상기 용강은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량과, 제조된 박판 열연 주조 스트립이 0 초과 0.25중량% 미만의 탄소, 0.01중량% 초과 0.15중량% 이하의 인, 1.0중량% 내지 2.0중량%의 망간, 0.05중량% 내지 0.50중량%의 실리콘, 그리고 0 내지 0.01중량% 미만의 알루미늄을 포함하는 조성을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 단계,
    상기 주조 롤들을 대향 회전시켜 상기 주조 롤들이 상기 주조 풀을 통과함에 따라 상기 주조 롤들 상에서 금속 표층부를 응고시키는 단계,
    상기 주조 롤들 사이의 닙을 통해 하방으로 이동하는 금속 표층부로부터 강 스트립을 형성하는 단계,
    강 중의 1.0중량% 내지 2.0중량%의 망간에 의해 경화능(hardenability)이 제공되는 것에 의해, 10% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내가 되도록 상기 강 스트립을 10~50%의 범위로 열간 압연하는 단계, 그리고
    300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 열연 강 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계
    를 포함하는, 열연 강 스트립 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 15% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계를 포함하는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 용강은 30ppm 내지 60ppm의 유리 산소 함량을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립의 망간 함량이 0.9중량% 내지 1.3중량%가 되도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  22. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.01중량% 내지 0.20중량%의 니오브을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  23. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.05중량% 내지 0.50중량%의 몰리브덴, 0.01중량% 내지 0.20중량%의 바나듐, 그리고 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 원소를 더 포함하도록 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  24. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 열연 강 스트립을 용융 코팅해서 아연 또는 아연 합금 또는 알루미늄의 코팅을 제공하는 단계를 더 포함하는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  25. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 강 스트립은 적어도 35%의 열간 압연 압하 후에 적어도 440MPa의 항복 강도를 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  26. 측방으로 위치한 주조 롤들이 그 사이에 닙을 형성하는 내부 냉각형 롤 주조기를 조립하고, 그리고 상기 주조 롤들 상에 지지되고 측면 댐에 의해 상기 주조 롤들의 단부들에 인접하여 한정되는 용강의 주조 풀을 상기 닙 위에 형성하는 단계로서, 상기 용강은 20ppm 내지 75ppm의 유리 산소 함량과, 열연 강 스트립의 조성이 0 초과 0.25중량% 미만의 탄소, 0.01중량% 초과 0.15중량% 이하의 인, 0 내지 0.03중량% 미만의 주석, 0 내지 0.20중량% 미만의 니켈, 0.2중량% 내지 2.0중량%의 망간, 0.05중량% 내지 0.50중량%의 실리콘, 0 내지 0.01중량% 미만의 알루미늄, 그리고 0.20중량% 내지 0.60중량%의 구리를 포함하도록 하는 조성을 가지며, 그리고 상기 주조 롤들을 대향 회전시켜 상기 주조 롤들이 상기 주조 풀을 통과함에 따라 상기 주조 롤들 상에서 금속 표층부를 응고시키는 단계,
    상기 주조 롤들 사이의 닙을 통해 하방으로 이동하는 금속 표층부로부터 강 스트립을 형성하는 단계,
    강 중의 0.20중량% 내지 0.60중량%의 구리에 의해 경화능(hardenability)이 제공되는 것에 의해, 10% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내가 되도록 상기 강 스트립을 10~50%의 범위로 열간 압연하는 단계, 그리고
    300℃ 내지 700℃의 온도에서 상기 열연 강 스트립을 권취해서 베이나이트와 침상 페라이트를 포함한 대다수의 미세 조직을 제공하는 단계
    를 포함하는, 열연 강 스트립 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 15% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성 및 35% 압하율에서의 열간 압연된 강 스트립의 기계적 특성이 항복 강도, 인장 강도 및 총 연신율에 대해 10% 이내에 존재하도록 상기 강 스트립을 열간 압연하는 단계를 포함하는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용강은 30ppm 내지 60ppm의 유리 산소 함량을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  29. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.2중량% 내지 0.5중량%의 구리 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  30. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.3중량% 내지 0.4중량%의 구리 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  31. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0 초과 0.1중량% 미만의 니켈 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  32. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 권취 온도는 600℃ 내지 700℃인 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  33. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.4중량% 내지 0.75중량%의 크롬 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
  34. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용강은 상기 열연 강 스트립이 0.4중량% 내지 0.5중량%의 크롬 함량을 가지도록 하는 조성을 가지는 것인 열연 강 스트립 제조 방법.
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