KR101839840B1 - 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품 - Google Patents

산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품 Download PDF

Info

Publication number
KR101839840B1
KR101839840B1 KR1020160130699A KR20160130699A KR101839840B1 KR 101839840 B1 KR101839840 B1 KR 101839840B1 KR 1020160130699 A KR1020160130699 A KR 1020160130699A KR 20160130699 A KR20160130699 A KR 20160130699A KR 101839840 B1 KR101839840 B1 KR 101839840B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antioxidant
steel material
steel
oxidation
film
Prior art date
Application number
KR1020160130699A
Other languages
English (en)
Inventor
조경철
최주
강신언
정성훈
박중길
강명훈
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020160130699A priority Critical patent/KR101839840B1/ko
Priority to PCT/KR2016/014022 priority patent/WO2018070606A1/ko
Priority to DE112016007328.3T priority patent/DE112016007328T5/de
Application granted granted Critical
Publication of KR101839840B1 publication Critical patent/KR101839840B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/021—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0278—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0278—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
    • C21D8/0284—Application of a separating or insulating coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품에 관한 것으로, 강재를 마련하는 과정; 산화방지제를 마련하는 과정; 상기 산화방지제를 용융시키면서 상기 강재의 표면에 도포하여 산화방지막을 형성하는 과정; 및 상기 산화방지막이 형성된 강재를 열처리하는 과정;을 포함하고, 강재 표면의 결정립계 산화를 억제하여 최종적으로 제조되는 제품의 표면 결함을 저감시킬 수 있다.

Description

산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품{Antioxidant, process method of steel and rolled steel product using the same}
본 발명은 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 결함의 발생을 억제할 수 있는 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품에 관한 것이다.
일반적으로 열연제품은 슬라브, 블룸 및 빌레트 등의 강재를 산화성 분위기의 가열로에 장입하여, 수 시간에 걸쳐 가열한 후 열간 가공(압연)을 실시함으로써 제조된다. 그런데 가열로에서 강재를 가열하는 경우 산소와 결합력이 강한 원소가 산화되면서 강재의 표면에 산화물층이 형성된다. 이러한 산화물층은 주로 FeO, Fe3O4 및 Fe2O3로 구성되며, 열간 가공 전 스케일 제거 공정에 의해 제거될 수 있다. 그런데 산화물층 일부는 주조물의 표면에 잔류하여 열간 가공 시 선상 또는 비늘 형태의 표면 결함을 일으키는 원인으로 작용하고 있다.
특히, 강의 기계적 특성을 향상시키기 위해서 Mn, Al, Si 등과 같이 산소친화도가 큰 원소가 다량 첨가될 경우, 가열로 내에서 강재 표면에 형성된 결정립계가 외부 산소의 이동 경로로 사용되어 이들 원소를 우선적으로 산화시키면서 결정립계의 산화가 발생된다. 그런데 결정립계는 강재 표면으로부터 내측을 따라 형성되기 때문에 스케일 제거공정으로 제거되지 않고 그대로 남아있게 된다. 이에 열간 압연 시 산화에 의해 취약해진 결정립계에 응력이 집중되고, 이로 인해 결정립계를 따라 균열이 발생되어 제품 표면에 결함을 일으키게 되는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 강재가 열처리되는 가열로 내부의 분위기를 제어하거나 강재 표면에 산화억제력이 좋은 산화방지제를 도포하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 전자의 경우에는 가열로 분위기 제어를 통해 강재의 산화를 효과적으로 억제할 수 있지만, 선택적인 산화가 일어나는 합금강의 경우 산화방지 효과가 저감될 수 있으며, 기존 설비를 완전히 교체해야 하므로 설비 투자 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 후자의 경우, 크롬 분말을 용해제, 점결제, 소포재 등과 혼합하여 제조된 산화방지제를 강재의 표면에 도포하고, 건조시키는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이 경우 액상 형태의 산화방지제를 강재 표면에 도포하기 때문에 상당히 많은 양의 산화방지제가 소비되는 문제점이 있다. 게다가 결정립계 산화를 일으키기 쉬운 망간, 알루미늄 등의 합금 원소를 다량 함유하는 강재의 경우 결정립계 산화를 효과적으로 억제하기 위해서는 일반 강재에 비해 거의 두 배 이상의 두께를 갖도록 산화방지제를 도포해야 하기 때문에 산화방지제의 소비량의 증가와, 이로 인한 비용 증가가 불가피한 문제점이 있었다. 또한, 강재 표면에 액상의 산화방지제를 도포한 후 건조 공정을 수행해야 하므로 건조 과정에서 산화방지제가 균열되거나 박리되어 산화방지 효과가 저감되는 문제점도 있었다.
KR 1990-0010054 A JP 2001-286923 A KR 1997-0043138A KR1999-0050165A
본 발명은 결정립계의 산화를 효율적으로 억제할 수 있는 산화방지제, 이를 이용한 강재의 처리방법 및 열연 제품을 제공한다.
본 발명은 제조 비용을 절감할 수 있는 산화방지제, 이를 이용한 강재의 처리방법 및 열연 제품을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 산화방지제는, 강재의 표면에 도포되는 산화방지제로서, 전체 100중량%에 대해서 크롬 10 내지 20중량%, 니켈 60 내지 80중량% 및 철 10 내지 20중량%를 포함할 수 있다
상기 크롬, 니켈 및 철은 50 내지 150㎛의 입경을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 강재의 처리방법은, 강재의 처리방법으로서, 강재를 마련하는 과정; 산화방지제를 마련하는 과정; 상기 산화방지제를 용융시키면서 상기 강재의 표면에 도포하여 산화방지막을 형성하는 과정; 및 상기 산화방지막이 형성된 강재를 열처리하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 강재는 주편, 블룸 및 빌렛 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 산화방지제를 마련하는 과정은, 전체 100중량%에 대하여 크롬 분말 10 내지 20중량%, 니켈 분말 60 내지 80중량% 및 철 분말 10 내지 20중량%를 혼합하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 산화방지막을 형성하는 과정은, 플라즈마를 발생시키는 용융수단에 상기 산화방지제를 공급하여 상기 산화방지제를 용융시키면서 상기 강재의 표면에 분사하여 산화방지막을 형성할 수 있다.
상기 산화방지막은 상기 강재의 표면에 10 내지 500㎛ 범위의 두께로 형성할 수 있다.
상기 산화방지막을 형성하는 과정에서, 상기 크롬, 니켈 및 철을 용융시켜 Cr-Ni-Fe 합금화할 수 있다.
상기 열처리하는 과정은, 상기 산화방지막이 형성된 강재를 가열로에 장입하여 1100 내지 1200℃의 온도로 110 내지 130분 동안 유지할 수 있다.
상기 열처리하는 과정에서 Cr-Ni-Fe 합금 중 적어도 일부는 상기 가열로 내부의 산소와 반응하여 (Cr, Ni, Fe)O와 FeCr2O 복합산화물을 형성할 수 있다.
상기 열처리하는 과정 이후에, 상기 산화방지막의 적어도 일부를 제거하는 과정; 및 상기 강재를 압연하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 압연제품은, 표면의 적어도 일부에 Cr-Ni-Fe 합금과, (Cr, Ni, Fe)O와 FeCr2O 복합산화물을 포함하는 산화방지막이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 강재 표면의 결정립계 산화를 억제하여 최종적으로 제조되는 제품의 표면 결함을 저감시킬 수 있다. 즉, 산화방지제를 용융시키면서 강재에 분사하여 강재 표면에 산화방지막을 형성함으로써 산화방지막을 균일하고 얇은 두께로 형성할 수 있다. 이때, 산화방지막의 막질을 치밀하게 하여 강재의 결정립계 산화를 효과적으로 방지할 수 있어 결정립계 산화에 의해 최종 제품의 표면에 결함이 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
또한, 종래에 사용되는 산화방지제에 비해 고가의 크롬의 사용량을 저감시킬 수 있고, 비교적 적은 양으로 산화방지막을 얇고 균일하게 형성할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 산화방지제 자체가 금속으로 이루어져 강재와의 접착성이 좋고, 산화방지제 도포 후 별도의 건조과정을 거치지 않기 때문에 균열이나 박리가 잘 일어나지 않아 강재의 결정립계 산화를 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 산화방지제가 최종 제품에 남아있더라도 산화방지제 고유의 특성인 내마모성, 내식성 및 도금성이 제품에 부여되어 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지막을 도포하는 상태를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지막을 형성하는 방법을 개념적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지제를 도포한 후 강재의 표면을 분석한 결과를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지제를 도포하고 열처리한 후 강재의 표면을 분석한 결과를 보여주는 도면.
도 6 및 도 7은 산화방지제의 도포 두께에 따른 제품의 표면 분석 결과를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지막을 도포하는 상태를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지막을 형성하는 방법을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법은, 강재(S)를 마련하는 과정(S100)과, 산화방지제를 마련하는 과정(S120)과, 산화방지제를 용융시키면서 강재(S)의 표면에 도포하여 산화방지막을 형성하는 과정(S130)과, 강재(S)를 열처리하는 과정(S140)을 포함할 수 있다. 또한, 강재(S)를 열처리하는 과정(S140) 이후에 강재(S) 표면의 스케일을 제거하는 과정(S150) 및 강재(S)를 압연하는 과정(S160)을 더 포함할 수 있다.
강재(S)는 주조 공정으로 제조된 주편, 블룸 및 빌렛 등을 일정 길이로 절단하여 마련될 수 있다. 이때, 강재(S)는 탄소강일 수도 있고, 망간, 실리콘, 알루미늄 등이 고농도, 예컨대 약 25% 정도로 첨가된 강일 수도 있다.
산화방지제는 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe)을 포함할 수 있으며, 분체로 제공될 수 있다. 이때, 산화방지제는 전체 100중량%에 대하여 10 내지 20중량%의 크롬과, 60 내지 80중량%의 니켈 및 10 내지 20중량%의 철을 포함할 수 있다. 여기에서 산화방지제 중 크롬과 니켈은 산소친화도가 매우 낮은 금속으로서, 강재(S) 표면에 도포되어 실질적인 산화방지제 역할을 할 수 있다. 이때, 크롬은 함량이 높을수록 좋지만, 매우 고가이기 때문에 제시된 범위보다 높은 경우에는 비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 크롬의 함량이 제시된 범위보다 낮은 경우에는 산화방지 효과가 저감되는 문제점이 있다. 그리고 니켈은 크롬과 함께 산화방지제 역할을 하며 제시된 범위보다 적은 경우에는 크롬의 함량이 상대적으로 증가하기 때문에 비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 니켈의 함량이 제시된 범위보다 많은 경우에는 크롬의 함량이 상대적으로 감소하여 산화방지 효과가 저감하는 문제점이 있다. 철은 크롬과 니켈을 강재(S) 표면에 부착시키는 바인더 역할을 할 수 있다. 즉, 강재(S)는 주성분이 철이기 때문에 산화방지제에 철성분을 포함시키는 경우, 산화방지제를 용융시켜 강제 표면에 도포할 때 강재(S)와의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이때, 철의 함량이 제시된 범위보다 적은 경우에는 산화방지제의 접착력이 약해질 수 있고 제시된 범위보다 많은 경우에는 크롬이나 니켈의 함량이 상대적으로 감소하여 산화방지 효과가 저하되는 문제점이 있다.
산화방지제를 구성하는 크롬, 니켈 및 철은 50 내지 150㎛ 정도의 입경을 가질 수 있다. 산화방지제는 용융되면서 강재(S) 표면에 도포, 즉 용융 및 도포가 실시간으로 이루어지기 때문에 산화방지제의 입경이 제시된 범위보다 큰 경우에는 쉽게 용융되지 않아 미처 용융되지 않은 상태로 강재(S) 표면에 부착될 수 있다. 이로 인해 강재(S) 표면에 산화방지제가 균일하게 도포되지 않아 강재(S) 표면에서 국소적으로 산화가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 산화방지제의 입경이 제시된 범위보다 작은 경우에는 산화방지제가 산화방지제를 용융시키기 위한 용융수단에 의해 비산되어 용융 효율이 저하될 수 있고, 가공에 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.
이와 같은 조성으로 마련된 크롬, 니켈 및 철 분말은 균일하게 혼합되어 별도의 저장기에 저장될 수 있다.
이렇게 강재(S)와 산화방지제가 마련되면, 용융수단(100)을 이용하여 산화방지제를 용융시키면서 강재(S)의 표면에 도포할 수 있다.
용융수단(100)은 플라즈마 스프레이 건(plasma spray gun)이 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 용융수단(100)은 음극(120) 및 양극(110)과, 플라즈마 형성을 위한 가스공급관(130), 산화방지제 공급관(140)을 포함할 수 있다. 음극(120)과 양극(110)에 전계를 인가하면 플라즈마가 전리되고, 전리된 플라즈마는 대기로 방출되어 고에너지를 형성하여 고온의 불꽃을 발생하게 된다. 그리고 산화방지제 공급관(140)을 통해 산화방지제를 주입하면, 불꽃에 의해 산화방지제가 용융되고, 용융된 산화방지제(150)가 강재(S)의 표면으로 분사되면서 강재(S)의 표면에 도포되어 산화방지막(152)을 형성할 수 있다. 또한, 용융된 산화방지제는 플라즈마가 대기로 방출되는 힘에 의해 강재(S)에 형성되는 결정립계까지 침투가 가능하다.
이와 같은 용융수단(100)을 이용하여 산화방지제를 용융시키고, 용융된 산화방지제를 강재(S)에 분사함으로써 비교적 넓은 면적에 산화방지막(152)을 균일하게 도포할 수 있다.
산화방지제는 용융수단(100)에 의해 용융되면서 Cr-Ni-Fe 합금을 형성하게 되고, 이 합금이 강재(S)의 표면에 도포되어 산화방지막(152)을 형성하게 된다. Cr-Ni-Fe 합금은 Cr, Ni 및 Fe가 분말 형태로 존재할 때보다 더 치밀한 막질의 산화방지막(152)을 형성할 수 있고, 기존에 강재(S)의 산화방지막(152)으로 사용되는 Cr2O3와 동등하거나 더 치밀한 구조를 가질 수 있다. 이때, 산화방지제은 용융된 상태로 강재(S) 표면에 도포되지만, 강재(S)의 표면 온도가 강재(S)로 분사되는 산화방지제는 강재(S) 표면에 도포되면서 응고될 수 있다. 따라서 산화방지제 도포 후 별도의 건조 공정을 수행할 필요가 없다.
산화방지막(152)은 10 내지 500㎛ 정도의 두께로 형성할 수 있다. 이때, 산화방지막(152)을 150㎛ 미만의 두께로 형성하는 경우 열처리 후 스케일 제거 공정에서 대부분 제거될 수 있다. 그리고 산화방지막(152)을 150㎛ 이상의 두께로 형성하는 경우 스케일 제거 공정으로 일부는 제거되고 일부는 강재(S) 표면에 남아 있게 된다. 이렇게 강재(S) 표면에 남아 있는 산화방지막(152)은 압연 후에도 압연 제품의 표면에 잔류하면서 압연 제품에 내마모성, 내식성, 도금성 등을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
이와 같이 강재(S) 표면에 산화방지막(152)이 형성되면, 강재(S)를 가열로에 장입하고 수 시간, 예컨대 1100 내지 1200℃ 정도의 온도에서 2 내지 3시간 정도 열처리를 수행한다. 도 3을 참조하면, 강재(S)의 열처리가 수행되면서 산화방지막(152), 즉 Cr-Ni-Fe 합금 중 일부는 가열로 내의 산소와 반응하여 (Cr, Ni, Fe)O과 FeCr2O 복합산화물을 생성한다. 이에 산화방지막(152)은 Cr-Ni-Fe 합금과 (Cr, Ni, Fe)O과 FeCr2O 복합산화물이 공존하게 된다. 산화방지막(152)은 강재(S) 표면에서 외부 산소가 강재(S) 내부로 침투하는 것을 방지하여 강재(S)의 결정립계 산화가 일어나는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이에 이후 수행되는 압연 공정에서 결정립계 산화에 의한 표면 결함의 발생을 억제 혹은 방지할 수 있다.
열처리 공정이 완료되면, 가열로에서 강재(S)를 인출하고 강재(S) 표면에 형성되는 스케일을 제거하는 공정을 수행할 수 있다. 스케일을 제거하는 공정에서 산화방지막(152)의 두께에 따라 산화방지막(152)이 모두 제거될 수도 있고, 일부만 제거되고 일부는 강재(S) 표면에 잔류할 수도 있다. 후자의 경우 압연 공정 이후에도 압연 제품 표면에 산화방지막(152)이 그대로 남아있어 압연 제품에 내마모성, 내식성, 도금성 등을 향상시킬 수 있다.
스케일 공정이 완료되면, 압연설비를 이용하여 강재(S)를 압연하여 압연 제품을 제조할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 강재의 처리방법을 검증하기 위한 실험 예에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지제를 도포한 후 강재의 표면을 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 처리방법으로 강재의 표면에 산화방지제를 도포하고 열처리한 후 강재의 표면을 분석한 결과를 보여주는 도면이고, 도 6 및 도 7은 산화방지제의 도포 두께에 따른 제품의 표면 분석 결과를 보여주는 도면이다.
망간을 15 내지 25% 함유하는 고망간강을 이용하여 두께 250㎜, 폭 1800㎜로 연속주조한 후, 길이 3500㎜로 절단한 주편을 마련하였다. 마련된 주편에 대하여 표면 육안 검사, 컬러 스프레이 검사 및 비파괴 검사(초음파 검사) 등을 수행하여 주편의 표면에 결함이 없음을 확인하였다.
그리고 입경 50 내지 150㎛ 정도의 입경을 갖는 크롬 분말 20중량 %, 니켈 분말 70 중량 %, 철 분말 10 중량 %를 혼합하여 산화방지제를 마련하였다.
다음으로 용융수단(100)에 산화방지제를 공급하여 산화방지제를 용융시키면서 강재에 산화방지제를 도포하여 산화방지막(152)을 형성하였다. 이때, 산화방지막(152)은 각각 강재 표면에 50 내지 80㎛, 150 내지 200㎛ 정도의 두께로 형성하였다.
이후, 산화방지막(152)이 형성된 강재를 가열로에 장입하고 1150 내지 1200℃ 정도의 온도에서 120분간 열처리하였다.
그리고 강재를 가열로에서 인출하고, 강재 표면에 형성된 스케일을 제거한 후 압연설비에서 압연하여 제품을 제조하였다.
강재를 압연하기 전 SEM(Scanning Electro-Micrometer) 분석 및 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석을 통해 강재 표면에 형성된 산화방지막의 도포 상태 및 산화방지막의 성분을 분석하였다.
그리고 강재를 압연한 후 EPMA(Electon Probe X-ray micro analyzer) 분석을 통해 제품의 표면 상태를 분석하였다.
먼저, 용융수단을 이용하여 산화방지제를 용융시키면서 강재 표면에 산화방지제를 도포한 이후 강재 표면에 형성된 산화방지막의 도포 상태 및 산화방지막의 성분 분석 결과에 대해서 살펴본다.
도 4의 (a)를 참조하면, 산화방지제가 강재의 표면에 일정한 두께를 가지며 균일하게 도포되어 산화방지막을 형성하고 있는 것을 알 수 있다.
그리고 EDS 분석 결과 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 철(Fe)이 Cr-Ni-Fe 합금을 형성하며 강재 표면에 형성된 것을 확인할 수 있었다.
그리고 강재 표면에 산화방지막을 형성하고 강재를 열처리한 후 강재 표면에 형성된 산화방지막의 도포 상태 및 산화방지막의 성분을 분석하였다.
도 5의 (a)를 참조하면, 강재 표면에 형성된 산화방지막이 열처리 전보다 균일하고 치밀한 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 5의 (a)에 나타나는 산화방지막은 곳곳에 얼룩이 나타나 있을 것을 알 수 있다. 이는 산화방지막이 적어도 2가지 이상의 물질로 이루어져 있다는 것을 나타낸다. 그리고 도 5의 (b)를 참조하면, 산화방지막의 일부에 Cr-Ni-Fe 합금이, 또 일부에서는 (Cr, Ni, Fe)O, FeCr2O 복합 산화물이 있는 것으로 분석되었다. 여기에서 (X) 부분은 산화방지막(두께 방향) 전체를 나타내고, (Y) 부분은 산화방지막 중 산소와의 반응으로 복합 산화물이 형성된 부분을 나타낸다. 산화방지막은 열처리 공정으로 최초 강재에 도포했을 때와 같은 Cr-Ni-Fe 합금을 유지하지만, 그 중 일부는 가열로 내 산소와 반응하여 (Cr, Ni, Fe)O과 FeCr2O 복합 산화물을 형성한 것을 알 수 있었다. 이를 통해 도 4의 (a)에서 산화방지막에 형성된 얼룩이 Cr-Ni-Fe 합금과, (Cr, Ni, Fe)O과 FeCr2O 복합 산화물에 의해 형성되는 것으로 판단할 수 있다.
그리고 강재를 압연한 후 제품의 표면 상태를 분석하였다.
먼저, 산화방지막을 50 내지 80㎛ 정도의 두께로 형성한 강재를 압연한 후 제품 상태를 살펴보았다.
도 6을 참조하면, EPMA 분석 결과 강재 표면에는 산화방지막을 구성하는 성분, 즉 크롬과 니켈이 검출되지 않았다. 이는 열처리 후 스케일 제거 공정으로 산화방지막이 제거되었음을 의미한다.
그리고 산화방지막을 150 내지 200㎛ 정도의 두께로 형성한 강재를 압연한 후 제품의 표면 상태를 살펴보았다.
도 7을 참조하면, EPMA 분석 결과 강재 표면에는 산화방지막을 구성하는 크롬과 니켈이 강재의 표층부에 균일한 두께로 남아 있음을 알 수 있다. 산화방지막을 비교적 두껍게 형성하면, 스케일 제거 공정으로 제거되지 않고 강재의 표면에 남아있게 되고, 압연 공정 이후에도 제품의 표면에 막을 형성하면서 그대로 남아 있게 된다. 산화방지막은 제품, 즉 압연 제품의 표면에 잔존하여 Cr-Ni-Fe 합금의 특성인 내식성, 내마모성 및 도금성 등을 압연 제품에 부여하는 역할을 할 수 있다.
이와 함께 제품의 표면을 육안으로 살펴본 결과, 제품의 표면에는 미세 결함이 거의 나타나지 않음을 확인하였다. 이는 강재의 표면에 산화방지제를 도포하고, 열처리공정을 실시하여 산화분위기의 가열로에서 강재의 결정립계로 산소가 침투하는 것을 방지하여 결정립계 산화가 억제되었기 때문이다. 이에 강재를 압연한 이후 결정립계 산화에 의해 미세한 표면 결함의 발생이 거의 발생하지 않아 제품의 품질 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 용융수단 110: 양극
120: 음극 130: 가스공급관
140: 산화방지제 공급관 150: 용융된 산화방지제
152: 산화방지막

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 강재의 처리방법으로서,
    강재를 마련하는 과정;
    산화방지제를 마련하는 과정;
    상기 산화방지제를 용융시키면서 상기 강재의 표면에 도포하여 산화방지막을 형성하는 과정; 및
    상기 산화방지막이 형성된 강재를 열처리하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 산화방지막을 형성하는 과정에서,
    크롬, 니켈 및 철을 용융시켜 Cr-Ni-Fe 합금화하고,
    상기 열처리하는 과정에서 Cr-Ni-Fe 합금 중 적어도 일부는 가열로 내부의 산소와 반응하여 (Cr, Ni, Fe)O와 FeCr2O 복합산화물을 형성하는 강재의 처리방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 강재는 주편, 블룸 및 빌렛 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강재의 처리방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 산화방지제를 마련하는 과정은,
    전체 100중량%에 대하여 크롬 분말 10 내지 20중량%, 니켈 분말 60 내지 80중량% 및 철 분말 10 내지 20중량%를 혼합하는 과정을 포함하는 강재의 처리방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 산화방지막을 형성하는 과정은,
    플라즈마를 발생시키는 용융수단에 상기 산화방지제를 공급하여 상기 산화방지제를 용융시키면서 상기 강재의 표면에 분사하여 산화방지막을 형성하는 강재의 처리방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 산화방지막은 상기 강재의 표면에 10 내지 500㎛ 범위의 두께로 형성하는 강재의 처리방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 열처리하는 과정은,
    상기 산화방지막이 형성된 강재를 가열로에 장입하여 1100 내지 1200℃의 온도로 110 내지 130분 동안 유지하는 강재의 처리방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 열처리하는 과정 이후에,
    상기 산화방지막의 적어도 일부를 제거하는 과정; 및
    상기 강재를 압연하는 과정을 포함하는 강재의 처리방법.
  12. 표면의 적어도 일부에 Cr-Ni-Fe 합금과, (Cr, Ni, Fe)O와 FeCr2O 복합산화물을 포함하는 산화방지막이 형성된 압연제품.
KR1020160130699A 2016-10-10 2016-10-10 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품 KR101839840B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160130699A KR101839840B1 (ko) 2016-10-10 2016-10-10 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품
PCT/KR2016/014022 WO2018070606A1 (ko) 2016-10-10 2016-12-01 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품
DE112016007328.3T DE112016007328T5 (de) 2016-10-10 2016-12-01 Antioxidans, Verfahren zur Verarbeitung von Stahlmaterial und nach dem Verfahren hergestelltes gewalztes Produkt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160130699A KR101839840B1 (ko) 2016-10-10 2016-10-10 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101839840B1 true KR101839840B1 (ko) 2018-04-26

Family

ID=61905755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160130699A KR101839840B1 (ko) 2016-10-10 2016-10-10 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101839840B1 (ko)
DE (1) DE112016007328T5 (ko)
WO (1) WO2018070606A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005314721A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Nippon Steel Corp 耐高温腐食、耐高温摩耗、耐結露腐食および耐皮膜剥離性に優れた水冷式鉄鋼製管構造体並びにその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251218A (ja) * 1984-05-28 1985-12-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼材用高温酸化防止塗料
JP2657707B2 (ja) * 1990-02-22 1997-09-24 住友金属工業株式会社 高Ｎｉ―Ｆｅ合金用表面酸化防止剤
JPH1112644A (ja) * 1997-06-26 1999-01-19 Hitachi Metals Ltd 酸化防止剤及び該酸化防止剤を用いた熱間加工方法
JP5238424B2 (ja) * 2008-09-19 2013-07-17 新日鐵住金株式会社 鋼材の高温酸化を抑制する鋼材用酸化防止剤およびそれを使用する鋼材加熱方法
JP6265378B2 (ja) * 2014-07-02 2018-01-24 株式会社タセト 鋼材熱処理用酸化防止剤

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005314721A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Nippon Steel Corp 耐高温腐食、耐高温摩耗、耐結露腐食および耐皮膜剥離性に優れた水冷式鉄鋼製管構造体並びにその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112016007328T5 (de) 2019-07-11
WO2018070606A1 (ko) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5226067B2 (ja) 陰極被膜のための仮保護膜の生成および除去方法
KR100825975B1 (ko) 경화 강판 부품의 제조 방법
TWI447261B (zh) 熔融Ａｌ－Ｚｎ系鍍敷鋼板
Ji et al. Effects of surface coating on weld growth of resistance spot-welded hot-stamped boron steels
WO2012070694A1 (ja) 溶融Ａｌ－Ｚｎ系めっき鋼板およびその製造方法
JP6086162B2 (ja) 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP6396485B2 (ja) ハースロール及びその製造方法
CN108291282B (zh) 热轧钢板、钢材以及容器
JP2012112010A (ja) 熱間プレス用めっき鋼板、それを用いた熱間プレス部材の製造方法および熱間プレス部材
JP6094649B2 (ja) 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法及び高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
EP2980259A1 (en) Hot-dip galvanized steel plate with excellent coating adhesion and process for producing same
JP2018053346A (ja) 一方向性電磁鋼板及びその製造方法
Gerasimova et al. Wear-resistant aluminum and chromonickel coatings at the narrow mold walls in continuous-casting machines
KR101839840B1 (ko) 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품
JP6665688B2 (ja) 酸化スケールの除去方法
KR20110135859A (ko) 열간 압연 설비용 롤 및 그 제조 방법
St Węglowski et al. A comprehensive study on the microstructure of plasma spraying coatings after electron beam remelting
WO2010001859A1 (ja) 高温材搬送用部材
Boudi et al. ESEM evaluation of Inconel-625 thermal spray coating (HVOF) onto stainless steel and carbon steel post brine exposure after tensile tests
KR102109232B1 (ko) 산화방지제, 강재의 처리방법 및 이를 이용하여 제조된 압연제품
JPH11267731A (ja) 熱延工場用ロールおよびローラー
JP7445116B2 (ja) 厚鋼板
CN111434802A (zh) 一种表面含锰基涂层的热冲压件的制造方法
JP2008088507A (ja) 高耐食機能を有する表面強化鋼及びその製造方法
JP7513862B2 (ja) ステンレス鋼熱処理用薬剤、ステンレス鋼熱処理部材およびステンレス鋼熱処理部材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant