KR102024618B1 - 고탄소강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편의 표면을 검사하는 검사 단계; 검사된 상기 주편을 가열로에서 가열하는 가열 단계를 포함하고, 상기 가열로는 순차적으로 배열되는 제1 구간과 제2 구간을 포함하고, 상기 검사단계에서, 상기 주편은 탄소를 중량 %로 0.3%이상 포함하고, 상기 가열 단계는, 상기 제1 구간에서 상기 주편을 500°C 내지 800°C의 분위기 온도 조건에서 제1 처리시간 동안 예열목표온도까지 예열하는 단계와, 상기 제2 구간에서 상기 주편의 추출목표온도까지 제2 처리시간 동안 가열하는 단계를 포함하는 고탄소강의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

고탄소강의 제조방법{A method for manufacturing high carbon containing steels}

실시예는 고탄소강의 제조방법에 관한 것이다.

고탄소강은 탄소함유량이 중량%로 0.3%이상인 강을 의미한다. 고탄소강은 재료인 주편(슬라브(slab)을 통해 제조될 수 있다.

슬라브는 제강공정을 통해 얻은 용강을 연속주조공정으로 얻을 수 있다. 대한민국 등록특허 제10-1050793호(2011.07.20. 공고, 이한 본 문헌이라 한다)에는 고탄소강의 제조방법이 개시되어 있다. 본 문헌에 기재된 바와 같이, 고탄소강을 제조하기 위해서는 먼저, 슬라브를 재결정 온도 이상으로 가열하여야 한다. 슬라브의 가열은 가열로의 내부에서 실행된다.

그러나. 가열로에 장입 전, 슬라브의 온도가 200°C 이하인 경우, 취성이 높아 가열로 내부에서 파단되는 문제점이 있다. 따라서, 200°C 이하의 슬라브는 전부 잔여물로 취급되어 제품으로 활용되지 못하는 문제점이 있다.

실시예는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가열로 장입 전, 200°C 이하의 슬라브를 이용하여 고탄소강을 제조할 수 있는 고탄소강 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예에 따른면, 주편의 표면을 검사하는 검사 단계와, 검사된 상기 주편을 가열로에서 가열하는 가열 단계를 포함하고, 상기 가열로는 순차적으로 배열되는 제1 구간과 제2 구간을 포함하고, 상기 검사단계에서, 상기 주편은 탄소를 중량 %로 0.3%이상 포함하고, 상기 가열 단계는, 상기 제1 구간에서 상기 주편을 500°C 내지 800°C의 분위기 온도 조건에서 제1 처리시간 동안 예열목표온도까지 예열하는 단계와, 상기 제2 구간에서 상기 주편의 추출목표온도까지 제2 처리시간 동안 가열하는 단계를 포함하는 고탄소강의 제조 방법을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 상기 검사단계에서, 상기 주편의 온도는 200°C 이하일 수 있다.

바람직하게는, 상기 예열목표온도는 280°C 내지 320°C일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 처리시간은 200분 내지 300분일 수 있다.

바람직하게는, 상기 분위기 온도 조건이 750 내지 800°C인 경우, 제1 처리시간은 220분 내지 240분일 수 있다.

바람직하게는, 상기 추출목표온도는 1000°C 내지 1200 °C일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 처리시간은 140분 내지 240분일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 처리시간은 상기 제2 처리시간보다 길 수 있다.

바람직하게는, 상기 검사 단계에서, 상기 주편의 표면에 결함이 발생한 경우, 상기 가열 단계 전에, 스카핑(scarfing)을 실시하여 상기 결함을 제거하는 스카핑 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 가열로는 복열로 배치되는 가열라인을 포함하고, 상기 가열 단계에서, 상기 주편은 복열로 배치되는 상기 가열라인 중 어느 하나에만 장입될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가열 단계에서, 상기 제1 구간에 장입되는 복수 개의 상기 주편은 복열로 장입될 수 있다.

실시예에 따르면, 잔여물로 취급되는 200°C 이하의 슬라브를 이용하여 고탄소강을 제조함으로써, 제조 비용을 줄이고, 생산성을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 가열로 장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 가열로를 도시한 도면,
도 3은 실시예에 따른 고탄소강의 제조방법을 도시한 순서도,
도 4는 도 3에서 도시한 S200을 도시한 순서도,
도 5는 실시예에 따른 가열 단계와 비교예의 가열 단계를 비교한 그래프,
도 6은 가열로의 내부를 위에서 바라본 도면이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 고탄소강 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

이하 설명하는 주편이라 함은 강판을 만들기 위한 반제품으로서, 그 크기 및 형상에 따라 슬라브(slab), 블롬(bloom), 필렛(billet)로 구분되어 불려질 수 있다. 고탄소강은 일반적으로, 슬라브를 가열하고 압연하여 제조한다. 그런데, 슬라브를 가열하기 전에 슬라브의 온도가 200°C 이하인 경우, 탄화물의 취성으로 인하여, 가열로 내부에서 파단이 발생한다. 때문에, 고탄소강을 제조함에 있어서, 200°C 이하의 슬라브의 경우, 잔여물로 취급하여, 제품을 제조하는데 사용하지 않았다. 실시예에 따른 고탄소강 제조방법은, 잔여물로 취급되는 이러한 슬라브를 가열하고 압연하여 고탄소강을 제조하는 재료로 활용하고자 안출된 방법이다.

도 1은 가열로 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 가열로를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 가열로(100)는 주편(10)을 대략 1200℃～1300℃의 적정 온도로 가열하는 장치로서, 판재 등의 제품으로 가공하기 위한 열간압 연공정의 전 공정에 배치된다. 가열로(100)의 내부에는 가열 공간이 마련된다.

주편(10)은 연속주조공정에 용강을 공급하여 얻는다. 용강은 제강공정을 통해 얻는다. 이때, 주편(10)은 중량%로, 0.3% 이상의 탄소를 포함한다. 이때, 주편(10)의 온도는 200°C이하이다. 이러한 주편(10)을 가열로(100)에 장입 전, 주편(10)의 표면을 검사한다. 이러한 주편(10)의 경우, 중량%로, 0.3% 이상의 탄소를 포함하면서도 온도가 낮기 때문에 취성이 높아진다. 때문에 주편(10)의 표면에 구멍이나 크랙과 결함이 존재할 확률이 크다.

도 3은 실시예에 따른 고탄소강의 제조방법을 도시한 순서도이고, 도 4는 도 3에서 도시한 S200을 도시한 순서도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 고탄소강의 제조방법은, 주편(10)의 표면을 검사한다.(S100) 주편(10)은 중량%로, 0.3% 이상의 탄소를 포함하고 있으며, 온도는 200°C이하인 상태로, 취성이 높아 주편(10) 표면에 구멍이나 크랙과 같은 결함이 존재할 수 있다. 검사작업은 별도의 검사장비를 이용하거나 작업자의 육안으로 직접 실행될 수 있다. 가열로(100)에 장입전, 모든 주편(10)에 대해서 검사를 실시한다.

검사 단계에서, 주편(10)의 표면에 결함이 발견된 경우, 주편(10)에 대한 스카핑(scarfing)을 실시한다. 스카핑이란. 주편(10)의 표면을 폭넓게 녹여 표면의 결함을 제거하는 방법이다. 주편(10)의 표면의 결합은 가열 과정에서 주편(10)의 파단을 유발할 수 있기 때문에, 가열 단계에 들어가기 전에 사전에 제거하여야 한다.

다음으로, 결함이 없는 주편(10) 또는 스카핑이 실시된 주편(10)을 가열로(100)에서 가열한다.(S200)

도 1 내지 도 3을 참조하면, 가열로(100)는 제1 구간(110)과 제2 구간(120)을 포함할 수 있다. 제1 구간(110)과 제2 구간(120)은 주편(10)의 이동 방향을 따라 순차적으로 배치된다. 주편(10)은 제1 구간(110)으로 장입되어 제2 구간(120)을 거쳐 가열로(100)에서 추출된다. 장입기(도 1의 1)는 주편(10)을 가열로(100) 내부로 장입한다. 주편(10)이 가열로(100) 내부로 장입되면, 장입기(1)는 가열로(100)의 외부로 빠진다. 주편(10)은 제1 구간(110)과 제2 구간(120)을 거쳐 가열이 완료되면, 추출기(도 1의 2)는 주편(10)을 가열로(100) 내부에서 추출한다.

제1 구간(110)은 분위기 가스로 주편(10)을 예열하는 곳이다. 그리고 제2 구간(120)은 주편(10)을 본격적으로 가열하여 온도를 높여주는 곳이다. 제2 구간(120)은 크게 가열대와 균열대로 구분될 수 있고, 가열대는 1가열대와 2가열대와 3가열대로 구분될 수 있다. 가열대에서 온도가 가장 높게 설정되고, 균열대는 가열대보다 낮은 온도로 설정되어 주편(10)의 표면 온도와 중심부의 온도를 일치시킨다.

도 5는 실시예에 따른 가열 단계와 비교예의 가열 단계를 비교한 그래프이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 가열로(100)는 제1 구간(110)에서, 주편(10)을 500°C 내지 800°C의 분위기 온도 조건에서 제1 처리시간 동안 예열목표온도까지 예열한다.(S210)

이는 비교예와 같이 가열로(100) 장입 후에 바로 직접적으로 가열하는 200°C 이상의 주편과 다른 부분이다. 해당 주편(10)의 경우, 가열 과정에서 파단 가능성이 높기 때문에, 직접적으로 가열하기 전에 분위기 가스를 통해 주편(10)을 예열하는 것이다. 이는 제2 구간(120)에서 주편(10)의 파단 가능성을 최소화하기 위한 구성이다. 비교예의 경우, 가열 후 240분이 지난 시점에. 추출목표온도인 1120°C에 바로 도달한다. 실시예의 경우, 비교예와 같이, 버너 등을 통해 추출목표온도가 될 때까지 바로 가열하면 주편(10)에 파단이 발생한다. 따라서, 실시예의 경우, 분위기 가스를 통해 서서히 예열목표온도인 300°C까지 예열을 진행한다.

도 6은 가열로의 내부를 위에서 바라본 도면이다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 가열로(100)는 2개의 가열라인(100A,100B)이 복열로 배치될 수 있다. 중량%로, 0.3% 이상의 탄소를 포함하고 있으며, 온도는 200°C 이하인 해당 주편(10)은 2개의 가열라인(100A,100B) 중 어느 하나의 제1 구간(110)에만 장입될 수 있다. 이는 2개의 가열라인(100A,100B)의 제1 구간(110)에 모두 해당 주편(10)이 장입된 경우, 제1 구간(110)에서 예열목표온도를 구현하는 분위기 온도 조건상, 주편(10)의 파단 가능성이 커지기 때문이다. 그리고, 제1 구간(110)에는 복수 개의 주편(10)이 장입될 수 있다. 제1 구간(110)에 장입된 주편(10)의 개수는 제1 구간(110)의 길이(L)를 고려하여 주편(10)이 제2 구간(120)을 침범하지 않도록 배치된다. 이를 위해, 복수 개의 주편(10)은 복열(11,12)로 배치될 수 있다. 예를 들어, 주편(10)은 한 열에 4개씩 배치되어 총 8개가 배치될 수 있다.

예열목표온도는 280°C 내지 320°C일 수 있다. 그리고 제1 처리시간은 200분 내지 300분일 수 있다. 제1 구간(110)에서 주편(10)의 온도가 280°C 미만인 경우, 본격적으로 가열이 진행되는 제2 구간(120)에서 해당 주편(10)이 파단될 수 있다. 또한, 제1 구간(110)에서 주편(10)의 온도가 320°C 이상이 되는 경우에는 제1 처리시간이 너무 길어질 수 있다. 예를 들어, 예열목표온도가 300°C인 경우, 적어도 제1 처리시간은 240분이다. 제1 구간에서, 주편(10)의 온도가 예열목표온도인 300°C가 넘어도, 최대 320°C가 될때까지 예열이 계속될 수도 있다.

다음으로, 제1 처리시간 후, 주편(10)에 제2 구간(120)에서 주편(10)의 추출목표온도까지 제2 처리시간 동안 가열한다.(S200) 제2 구간(120)에서는 분위기 가스로 예열된 주편(10)을 직접적으로 가열한다. 제2 구간(120)에는 가스를 연소시켜 열풍을 발생시키는 복수 개의 버너 또는 복수 개의 적외선 히터 등이 마련될 수 있다.

추출목표온도는 1000°C 내지 1200 °C일 수 있다. 그리고, 제2 처리시간은 140분 내지 240분일 수 있다. 제2 처리시간이 140분이내 이고, 140분 이내에 추출목표온도인 1000°C 내지 1200 °C에 이르는 경우, 급속한 가열로 인하여, 해당 주편(10)이 파단될 수 있다. 예를 들어, 추출목표온도는 1120°C이고, 제2 처리시간은 180분일 수 있다. 제1 처리시간이 제2 처리시간보다 길 수 있다. 이처럼 주편(10)을 분위기 가스로 예열목표온도까지 예열시키고, 예열된 상태에서, 서서히 주편(10)을 추출목표온도에 이를 때까지 가열하는 경우, 가열 단계에서 주편(10)의 파단 위험성을 크게 낮출 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 고탄소강 제조방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 주편
100: 가열로
110: 제1 구간
120: 제2 구간

Claims (11)

1. 가열로에서 가열하기 전에 주편의 온도가 200°C이하이고, 상기 가열로에서 가열 후 주편의 온도가 1200°C 내지 1300°C인 고탄소강 제조 방법으로서,
   주편의 표면을 검사하는 검사 단계;
   검사된 상기 주편을 상기 가열로에서 가열하는 가열 단계를 포함하고,
   상기 가열로는 순차적으로 배열되는 제1 구간과 제2 구간을 포함하고,
   상기 검사 단계에서, 상기 주편은 탄소를 중량 %로 0.3%이상 포함하고,
   상기 가열 단계는,
   상기 제1 구간에서 상기 주편을 750°C 내지 800°C의 분위기 온도 조건에서, 상기 주편의 온도가 280°C 내지 320°C가 되도록 200분 내지 300분 동안 예열하는 단계와,
   예열된 상기 주편의 온도가 1000°C 내지 1200 °C가 되도록 140분 내지 240분 가열하는 단계를 포함하고,
   상기 가열로는 복열로 배치되는 가열라인을 포함하고,
   상기 제1 구간에서, 상기 주편은 복열로 배치되는 상기 가열라인 중 어느 하나에만 배치되는 고탄소강의 제조 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 구간에서,
   상기 주편을 열풍으로 가열하는 고탄소강의 제조 방법.
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4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1 항에 있어서,
   상기 검사 단계에서, 상기 주편의 표면에 결함이 발생한 경우, 상기 가열 단계 전에, 스카핑(scarfing)을 실시하여 상기 결함을 제거하는 스카핑 단계를 더 포함하는 고탄소강의 제조 방법.
10. 삭제
11. 삭제

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