KR102103382B1 - 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR102103382B1 KR1020180130048A KR20180130048A KR102103382B1 KR 102103382 B1 KR102103382 B1 KR 102103382B1 KR 1020180130048 A KR1020180130048 A KR 1020180130048A KR 20180130048 A KR20180130048 A KR 20180130048A KR 102103382 B1 KR102103382 B1 KR 102103382B1
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Abstract

본 발명은 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 주성분으로 철(Fe)을 포함하는 강재로서, 강재 전체에 대하여, T.[O](총 산소)를 0.04 내지 0.06중량%로 함유하고, 유황(S)을 0.1 내지 0.2중량% 함유하며, MnS의 평균 크기가 6 내지 10㎛일 수 있고, 고가의 합금 원소를 첨가하지 않고 MnS를 용이하게 정출시켜 피삭성 및 열간압연성을 향상시킬 수 있다.

Description

강재 및 그 제조방법{Steel material and manufacturing method thereof}
본 발명은 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피삭성 및 가공성을 향상시킬 수 있는 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
쾌삭강은 정밀부품 등에 널리 사용되는 소재로서, 우수한 피삭성을 가지는 것이 특징이다. 쾌삭강의 우수한 피삭성은 쾌삭강 내부에 존재하는 금속성 또는 비금속성 개재물로 인한 것이다.
일반적으로 알려진 쾌삭강은 유황(S)을 다량 첨가한 황쾌삭강과, 저융점 원소인 납을 첨가한 납쾌삭강이 있다.
황쾌삭강은 강재 내에 MnS 등의 비금속 개재물을 인위적으로 형성하여 강재의 피삭성을 향상시킨 것이다. 황쾌삭강은 공구를 이용하여 강재를 절삭할 때, 공구 팁과 강재가 접촉하는 계면에서 MnS와 같은 비금속성 개재물들이 응력집중원으로 작용함으로써, 개재물과 기지(matrix)의 계면에서 보이드(void)의 생성과 균열의 성장을 용이하게 하여 절삭에 요구되는 힘을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 그런데 황쾌삭강에서는 다량으로 첨가된 유황이 강재 내에 FeS를 형성하여 결정입계에 망상으로 분포되는 현상이 발생한다. 이에 황쾌삭강은 인장강도, 연신률 및 충격치가 감소되어, 가공 시 파괴의 원인인 고온 취성을 일으키는 문제점이 있다.
한편, 납쾌삭강은 절삭 가공열에 의해 납이 용융되면서 공구 팁과 강재가 접촉하는 계면에서 윤활제 작용을 함으로써 공구의 마모를 억제하고 절삭력을 감소시키는 역할을 한다. 이에 납쾌삭강은 공구수명 및 칩 분절성이 향상되고, 제품의 표면 품질 및 가공 정밀도가 향상되어, 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 납쾌삭강은 가공 시 납증기를 발생시키고, 인체에 유해한 납을 함유하고 있기 때문에 그 사용이 규제되고 있다.
이에 인체에 무해하고 저융점 원소이면서 피삭성을 향상시킬 수 있는 원소로 알려진 비스무스가 납을 대체할 수 있는 원소로 관심을 받고 있다. 그런데 비스무스는 강재의 피삭성을 향상시킬 수는 있으나, 열간 압연성을 저해하여 압연 시 강재에 크랙을 유발시키는 문제점이 있다. 또한, 비스무스는 고가이어서 제조비용을 상승시키고, 용강에 투입 시 젖음성이 나빠 용강 내에 균일하게 분포시키기 어려운 문제점이 있다.
KR 1022160 B 2)JP2001-523766 A
본 발명은 저융점 합금을 첨가하지 않고 피삭성을 향상시킬 수 있는 강재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 유황 성분을 저감시켜 강재의 물성을 향상시키고, 가공을 용이하게 할 수 있는 강재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 제조 비용을 절감할 수 있는 강재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 강재는, 주성분으로 철(Fe)을 포함하는 강재로서, 강재 전체에 대하여, T.[O](총 산소)를 0.04 내지 0.06중량%로 함유하고, 유황(S)을 0.1 내지 0.2중량% 함유하며, MnS의 평균 크기가 6 내지 10㎛일 수 있다.
강재 전체에 대하여, 바나듐(V)을 0.1 내지 0.2중량% 함유할 수 있다.
Mn-V 복합 산화물을 포함하고, 상기 MnS 중 일부는 상기 Mn-V 복합 산화물의 표면의 적어도 일부에 부착되어 존재할 수 있다.
알루미늄(Al)을 0중량% 초과 0.003중량% 이하로 함유할 수 있다.
상기 강재 전체에 대하여, 탄소(C)를 0.04 내지 0.08중량%, 실리콘(Si)을 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 망간(Mn)을 0.6 내지 1.0중량%, 인(P)을 0.05 내지 0.08중량%, 질소(N)를 0중량% 초과 0.005중량% 이하로 함유할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 강재 제조방법은, 용강을 마련하는 과정; 상기 용강 중 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정; 및 상기 Mn-V 복합 산화물을 함유하는 용강을 이용하여 주조물을 주조하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용강을 마련하는 과정은, 용선을 정련하여 용강을 제조하는 과정; 및
상기 용강을 미탈산 상태로 출강하는 과정; 및 상기 용강을 진공탈가스설비로 이송하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정은, 용강에 망간(Mn)을 투입하는 과정; 및 용강에 바나듐(V)를 투입하여 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정은, 상기 용강 중 자유 산소의 함량을 조정하는 과정을 포함하고, 상기 망간을 투입하는 과정 및 상기 바나듐을 투입하는 과정 이후에 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02 내지 0.035중량%로 되도록 용강 중 용존 산소의 함량을 제어하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 용강 중 용존 산소의 함량을 제어하는 과정은, 상기 용강의 중 용존 산소의 함량을 측정하는 과정; 및 측정된 용존 산소의 함량이 상기 망간을 투입하는 과정 또는 상기 바나듐을 투입하는 과정 이후에 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02중량% 미만이 되면, 상기 용강에 산소를 취입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용강 중 용존 산소의 함량을 제어하는 과정은, 상기 용강의 중 용존 산소의 함량을 측정하는 과정; 및 측정된 용존 산소의 함량이 상기 망간을 투입하는 과정 또는 상기 바나듐을 투입하는 과정 이후에 용강 중 자유 산소의 함량이 0.035중량%를 초과하면, 상기 용강에 탈산제를 투입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 주조하는 과정은, 중량%로, 탄소(C): 0.04 내지 0.08중량%, 실리콘(Si): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0중량%, 인(P): 0.05 내지 0.08중량%, S: 0.1 내지 0.2중량%, 알루미늄(Al): 0중량% 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0.1 내지 0.2중량%, 질소(N): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 산소(자유 산소, O): 0.02 내지 0.035중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물과, Mn-V 복합 산화물을 포함하는 용강을 이용하여 주조물을 주조하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 주조하는 과정은, 상기 Mn-V 복합 산화물을 핵 생성 사이트로 이용하여 MnS를 정출시키는 과정; 및 MnS를 단독으로 정출시키는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, MnS를 용이하게 정출시켜 피삭성 및 열간압연성을 향상시킬 수 있다. 즉, 용강 중에 Mn-V 복합 산화물을 형성시키면, MnS의 정출 시 Mn-V 복합 산화물가 핵 생성 사이트로 사용되기 때문에 계면 에너지가 낮아지게 되어 유황(S)의 함량을 낮게 제어하고도 MnS를 용이하게 정출시킬 수 있다. 따라서 고가의 저융점 금속을 첨가하지 않고도 강재의 피삭성을 향상시킬 수 있기 때문에 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, MnS가 구형 혹은 구형에 가까운 형상으로 형성되기 때문에 절삭 작업 이후의 칩 분리성이 향상되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 강재 내 총 산소의 함량과 강재 내 MnS의 평균 크기와의 관계를 보여주는 그래프.
도 2는 용강 중 자유 산소의 함량과 강재 내 총 산소의 함량 간의 관계를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 강재 제조방법을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강재 제조방법에서 용강의 성분을 조정하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강재에 형성된 개재물(Mn-V 복합 산화물에 정출된 MnS)의 3차원 주사전자현미경 사진과 X선 분광분석(SEM-EDS) 결과를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 강재에 형성된 개재물(단독으로 정출된 MnS)의 3차원 주사전자현미경 사진과 X선 분광분석(SEM-EDS) 결과를 보여주는 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 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. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 강재 내 총 산소의 함량과 강재 내 MnS의 평균 크기와의 관계를 보여주는 그래프이고, 도 2는 용강 중 자유 산소의 함량과 강재 내 총 산소의 함량 간의 관계를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 납, 비스무스 등의 저융점 원소를 첨가하지 않고 피삭성이 우수한 쾌삭강의 제조방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 용강을 정련하는 과정에서 Mn-V 복합 산화물을 인위적으로 형성함으로써 주조 중 Mn-V 복합 산화물을 핵생성 사이트로 사용하여 MnS를 정출시킬 수 있다. 즉, Mn-V 복합 산화물을 MnS의 핵생성 사이트로 사용하면, MnS가 단독으로 정출될 때보다 작은 계면 에너지로 MnS가 정출되기 때문에 MnS를 용이하게 정출시킬 수 있다. 이에 Mn-V 복합 산화물에 정출되는 MnS와, 단독으로 정출되는 MnS를 강재 내에 다량 형성시켜 피삭성을 향상시킬 수 있다.
이를 통해 기존의 유황 쾌삭강 대비 복합 산화물의 총량이 대폭 증가됨에 따라 유황(S)의 투입량을 저감시키더라도 MnS를 용이하게 정출시킬 수 있다.
또한, MnS의 크기를 제어하여 강재의 피삭성을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, MnS의 크기는 피삭성에 많은 영향을 미치며, MnS의 크기가 증가할수록 피삭성이 향상될 수 있다. 다만, MnS의 크기가 지나치게 커지면, 강재를 절삭할 때 MnS가 길게 연신되서 칩의 분절 및 분리를 방해하여 작업성을 저해하는 문제점이 있다.
이와 같이 MnS의 크기와 피삭성 및 작업성의 연관 관계는 실험에 의해 확인할 수 있었으며, 강재의 피삭성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 MnS의 크기, 예컨대 평균 크기는 6 내지 10㎛로 확인되었다.
또한, 실험을 통해 MnS의 평균 크기는 강재 내 총 산소(T.[O])를 제어함으로써 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다. 도 1은 40kg 진공유도 용해로 모사 실험을 통해서 얻어진 결과로서, 강재 내의 총 산소의 함량과 강재 내의 MnS의 크기가 상관관계가 있음을 보여주고 있다. 즉, 강재 내에 존재하는 MnS 크기는 강재 내 총 산소의 함량과 비례하는 관계를 가지며, 강재 내 총 산소의 함량이 증가할수록 MnS의 평균 크기도 증가하는 것을 알 수 있다. 이때, 강재 내 총 산소의 함량을 0.04 내지 0.06중량%로 제어하면, MnS의 평균 크기를 6 내지 10㎛ 로 제어할 수 있었다.
이와 같은 강재 내 총 산소의 함량은 용강 중 자유 산소의 함량을 이용하여 제어할 수 있다. 여기에서 자유 산소는 산화물을 형성하는 원소와 결합하지 않은 산소를 의미한다. 도 2는 40kg 진공유도 용해로 모사 실험을 통해서 얻어진 결과로서, 용강 중 자유 산소의 함량과 강재 내 총 산소의 함량 간의 상관 관계가 있음을 보여주고 있다. 즉, 강재 내 총 산소의 함량은 용강 중 자유 산소의 함량과 비례하는 관계를 가지며, 용강 중 자유 산소의 함량을 0.02 내지 0.035중량%로 제어하면 강재 내의 총 산소의 함량을 0.04 내지 0.06중량%로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
따라서 용강 중 자유 산소의 함량을 제어하여 강재 내 총 산소의 함량을 제어함으로써 MnS를 원하는 크기로 정출시켜 강재의 피삭성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 조성 및 그 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 강재는, 주성분으로 철(Fe)을 포함하는 강재로서, 강재 전체에 대하여, T.[O](총 산소)를 0.04 내지 0.06중량%로 함유하고, 유황(S)을 0.1 내지 0.2중량% 함유하며, MnS의 평균 크기가 6 내지 10㎛일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 강재는, 강재 전체에 대하여, 바나듐(V)을 0.1 내지 0.2중량%로 함유하고, 알루미늄(Al)을 0중량% 초과 0.003중량% 이하로 함유할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 강재는, 강재 전체에 대하여, 탄소(C)를 0.04 내지 0.08중량%, 실리콘(Si)을 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 망간(Mn)을 0.6 내지 1.0중량%, 인(P)을 0.05 내지 0.08중량%, 질소(N)를 0중량% 초과 0.005중량% 이하로 함유할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 강재는 Mn-V 복합 산화물을 포함하고, MnS 중 일부는 Mn-V 복합 산화물의 표면의 적어도 일부에 부착되어 존재할 수 있다.
여기에서 주성분이란 강재의 대부분을 차지하는 성분으로, 앞서 제시한 다양한 성분들, 즉 T.[O], 유황, 바나듐, 알루미늄, 탄소, 실리콘, 망간, 인, 질소, 그리고 불가피하게 함유될 수 있는 불순물을 제외한 나머지 성분을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명의 주요한 특징 중 하나인 강재를 구성하는 각 합금성분의 첨가 이유와 이들의 적절한 함량 범위에 대하여 설명한다. 여기에서 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다.
탄소(C)
탄소는 탄화물을 형성하여 소재의 강도 및 경도를 증가시키는 원소이다. 탄소는 저탄소 쾌삭강에서 대부분 펄라이트(pearlite)로 존재하며, 적정 강도를 부여하는 역할을 한다.
탄소는 강재에 0.04 내지 0.08중량 함유될 수 있다. 탄소의 함량이 0.04중량% 미만이면 강도를 충분하게 확보할 수 없기 때문에 볼트 너트 등의 절삭용 강재의 용도로 바람직하지 않다. 반면, 탄소의 함량이 0.08중량%를 초과하는 경우에는 소재의 경도가 지나치게 증가하여 공구수명이 크게 단축되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
실리콘은 산소 친화도가 매우 높은 탈산 원소이다. 이와 같은 실리콘은 0 내지 0.005 중량% 함유될 수 있다. 이때, 실리콘은 인위적으로 투입하지 않더라도 용강 또는 강재 내에 불가피하게 함유될 수 있다. 그리고 실리콘의 함량이 0.005중량%를 초과하게 함유되면, 용강 중 자유 산소와 반응하여 탈산 생성물인 SiO2 를 형성하기 때문에 Mn-V 복합 산화물을 형성하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 용강 중 자유 산소의 함량을 0.02중량% 이상으로 유지하기 어려운 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간은 용강 및 강재에 비금속 개재물 MnS를 형성시키는데 매우 중요한 합금원소이다. 망간은 0.6 내지 1.0중량% 함유될 수 있다. 이때, 망간의 함량은 0.6중량% 이상이 되어야 MnS 개재물을 효과적으로 정출시킬 수 있다. 망간의 함량을 증가시키면 오스테나이트 영역이 넓어져서 압연 중 초석 페라이트 생성이 지연될 수 있고, 열간압연 시 강편의 표면 결함이 증가하는 것을 억제할 수 있다. 그러나 망간의 함량이 지나치게 과다하여 1.0중량%를 초과하면, Mn-V의 복합 산화물의 조성 중의 망간의 비율이 높아져 MnS의 정출능이 저하될 수 있다.
인(P)
인은 피삭성을 향상시킬 수 있는 원소로, 소재의 결정입계에 편석 또는 화합물로 존재하여 절삭공구 선단에 칩이 융착되는 구성인선(build-up edge, 構成刃先)이 형성되는 것을 억제한다. 또한, 인(P)은 기계적 물성과 열간압연성을 열위하게 하는 원소이다.
인은 0.05 내지 0.08 중량% 함유될 수 있다. 인의 함량이 0.05중량% 이상 함유되어야 결정입계가 취약해져 피삭성이 향상되는 효과를 나타낼 수 있다. 그러나 인의 함량이 0.08중량%를 초과하는 경우, 강재의 기계적 물성 및 연간압연성이 열위해질 수 있다.
유황(S)
유황은 강재 내에 MnS를 형성하여 피삭성을 향상시키는 가장 중요한 첨가원소 중 하나이다. 일반적인 쾌삭강은 피삭성 향상을 위해서 0.2중량% 내지 0.8중량% 정도의 유황을 함유하고 있다. 이와 같이 유황이 0.2중량% 이상으로 되면, 강재 내에 FeS를 형성하여 결정입계에 망상으로 분포되는 현상이 발생하고, 이로 인해 강재의 인장강도, 연신률 및 충격치가 감소되어, 가공 시 파괴의 원인인 고온 취성을 일으키는 문제점이 있다.
유황은 0.1 내지 0.2중량% 함유될 수 있다. 유황이 0.1중량% 미만으로 함유되면, 강재 내에 형성되는 MnS의 양이 부족하게 되어서 피삭성이 저하될 수 있다. 그리고 유황이 0.2중량% 이상으로 함유되면, 전술한 바와 같이 강재의 물성을 저하시켜 가공 시 파괴의 원인인 고온 취성을 일으키는 문제점이 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄은 산소 친화도가 높은 탈산 원소이다. 알루미늄은 0 내지 0.003 중량% 함유될 수 있다. 알루미늄은 인위적으로 첨가하지 않더라도 용강 또는 강재 내에 불가피하게 함유될 수 있다. 그리고 알루미늄의 함량이 0.003중량%를 초과하면, 열역학적으로 용강 중의 자유 산소의 함량을 0.02중량% 이상으로 유지하는 것이 불가능해진다. 그리고 알루미늄은 용강 중 자유 산소와 반응하여 경질의 Al2O3계 비금속 개재물이 다량 생성될 수 있다. 이에 용강 중에 Mn-V 복합 산화물을 형성하기 어려워져 MnS의 정출이 저감되어 쾌삭강의 절삭가공 공정 시 공구 수명을 현저하게 저하시키는 문제점이 있다.
바나듐(V)
바나듐은 주탈산 원소로 사용되며, 망간으로 선행 탈산된 이후에 용강에 투입될 수 있다. 이에 바나듐이 망간 산화물(MnO)을 환원시켜 Mn-V 복합 산화물을 형성할 수 있다. 바나듐은 0.1 내지 0.2중량% 함유될 수 있다. 바나듐의 함량이 0.1중량% 미만이면, 망간 투입으로 인해 형성된 MnO에 대한 바나듐의 환원력이 저하되어 Mn-V 복합 산화물의 형성이 저해될 수 있다. 이에 용강 중에는 Mn-V 복합 산화물 대신 MnO가 다량 형성되어 MnS이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있다. 반면, 바나듐의 함량이 0.2중량%를 초과하게 되면, Mn-V 복합 산화물이 형성되지 않고, 바나듐이 대부분을 함유하는 산화물로 조성이 변경될 수 있다.
질소(N)
질소는 불가피하게 유입되는 불순성분이다. 질소는 0 내지 0.005중량% 함유될 수 있다. 질소의 함량이 0.005중량%를 초과하면, 질소가 바나듐과 결합하여 경질의 VN을 형성하여 강재의 피삭성을 저감시키는 문제점이 있다.
MnS의 평균 크기
여기에서 MnS는 Mn-V 복합 개재물과 산화물과 함께 정출되는 것이 아니라 단독으로 정출되는 것을 의미한다. MnS는 6 내지 10㎛의 평균 크기를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이 MnS의 크기는 강재의 피삭성과 상관관계를 가지고 있다. 즉, MnS의 크기가 6㎛ 이상인 경우, 피삭성 및 칩분리성이 우수한 것으로 나타났다. 그러나 MnS의 크기가 10㎛를 초과하게 되면, 강재의 절삭 성능은 증대되지만, 절삭작업 이후에 발생되는 칩, 즉 절삭분이 10㎛ 이상의 MnS에 의해서 분리가 되지 않아, 도리어 작업성이 열위해지는 문제점이 있다.
강재 내 총 산소(T.[O], Total oxygen)
여기에서 강재 내 총 산소는 주조가 완료된 주조물(또는 강편) 중 다양한 산화물에 포함된 전체 산소량을 의미한다. 산소는 제강단계(정련)에서 Mn 및 V와 반응하여 Mn-V 복합 산화물을 형성하게 된다. 용강이 응고될 때까지 용강 중 산소의 일부는 슬래그 중으로 제거되지만, 응고 시 용강에 잔류한 용존 산소는 주형 내에서 Mn 및 V과 결합하여 Mn-V 복합 산화물을 형성하게 된다. 따라서 강재 내 총 산소는 주조물에 함유되는 산화물, 예컨대 Mn-V 복합 산화물의 양에 결정될 수 있다.
강재 내 총 산소는 0.04 내지 0.06중량% 함유될 수 있다. 전술한 바에 의하면, 강재 내 총 산소가 0.04중량% 미만이면, MnS의 크기, 예컨대 평균 크기가 6㎛ 미만으로 형성되기 때문에 강재의 피삭성을 향상시키기 어려운 문제점이 있다. 반면, 강재 내 총 산소의 함량이 0.06중량%를 초과하면 MnS의 평균 크기가 10㎛를 초과하여 조대해지게 된다. 이와 같이 MnS의 평균 크기가 조대해지면, 강재의 기계적 물성이 열위해질 수 있고, 응고가 완료된 주편에서 핀홀(pin hole), 블로우홀(blow hole) 등과 같은 표면 결함이 크게 증가하여 주조물의 표면 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
용강 중 자유 산소(O)
용강 중 자유 산소는 산화물을 형성하는 원소, 예컨대 Mn, V 등과 결합하지 않은 상태의 산소를 의미한다. 용강 중 자유 산소의 함량은 0.02 내지 0.035중량%으로 제어될 수 있다. 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02중량% 이상으로 제어하면, 강재 내의 총 산소를 0.04중량% 이상으로 제어하는 것이 가능해진다. 즉, 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02중량% 미만이면, MnS의 크기를 6 내지 10㎛로 제어할 수 있는 강재 내 총 산소의 함량에 미치지 못한다. 이에 용강 중 자유 산소를 0.02중량% 미만으로 제어하면, MnS가 미세한 크기로 형성되어, MnS의 평균 크기를 6㎛ 이상으로 제어하기 어려운 문제점이 있다. 반면, 용강 중 자유 산소의 함량이 0.035중량%을 초과하면, MnS의 크기가 지나치게 커져서 강재를 가공할 때 작업성을 저해하는 문제점이 있다. 또한, 용강 중의 자유 산소의 함량이 0.035중량%를 초과하면, 주조 시 턴디시의 내화물 성분 중의 탄소(C) 성분과 반응하여 CO를 발생시키고, 이에 내화물이 용손되어 용강 유출 등의 조업 사고와 함께 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 강재 제조방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 강재 제조방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강재 제조방법에서 용강의 성분을 조정하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강재에 형성된 개재물(Mn-V 복합 산화물에 정출된 MnS)의 3차원 주사전자현미경 사진과 X선 분광분석(SEM-EDS) 결과를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 강재에 형성된 개재물(단독으로 정출된 MnS)의 3차원 주사전자현미경 사진과 X선 분광분석(SEM-EDS) 결과를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 강재 제조방법은, 용강을 마련하는 과정(S100)과, 용강의 성분을 조정하는 과정(S200)과, 성분이 조정된 용강을 이용하여 주조물을 주조하는 과정(S300)을 포함할 수 있다. 그리고 주조하는 과정 이후에 주조물을 압연하는 과정을 더 포함할 수 있다.
먼저, 용강을 마련하는 과정은 고로나 전기로에서 제조된 용선을 전로에서 장입하고, 산소 함유 가스를 취입하여 정련하는 과정과, 정련된 용강을 래들에 출강하는 과정과, 출강된 래들을 성분 조정을 위한 진공탈가스설비로 이송하는 과정을 포함할 수 있다.
전로에 장입되는 용선에는 탄소(C), 인(P), 황(S), 실리콘(Si), 망간(Mn) 등의 불순물이 다량 함유될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 이와 같은 불순물 중 인(P) 및 유황(S)을 인위적으로 첨가하는 강종으로 별도의 용선 예비처리과정을 수행하지 않고, 용선을 전로에 장입할 수 있다.
전로에 용선을 장입한 다음, 전로 내 용선에 산소를 초음속으로 취입하여 용선에 포함된 탄소, 실리콘, 인 등을 대기 또는 슬래그로 제거함으로써 용강을 제조할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 본 발명에서는 인을 인위적으로 첨가하기 때문에 인의 함량을 극저로, 예컨대 0.01중량% 이하로 제어할 필요가 없다. 따라서 인의 함량을 제어하기 위한 산소의 취입량을 저감시켜 비용을 절감하고, 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
용강이 제조되면, 래들에 용강을 출강할 수 있다. 이때, 용강은 탈산하지 않은 상태, 즉 미탈산 상태로 래들에 출강할 수 있다. 용강을 미탈산 상태로 출강하는 이유는 후속 공정에서 용강 중 용존 산소 또는 자유 산소의 함량을 제어하여 Mn-V 복합 산화물을 생성시키기 위함이다.
용강이 출강되면, 용강이 수용된 래들을 용강의 성분 조정을 위해 진공탈가스설비로 이송할 수 있다. 이때, 래들을 이송하는 과정에서 용강의 온도를 조절하기 위해 탄소 전극봉을 이용하여 용강의 온도를 승온시키는 과정을 수행할 수도 있다.
성분 조정 과정은 진공탈가스설비에서 실시될 수 있으며, Mn-V 복합 산화물을 형성하기 위해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 성분 조정 과정은, 용강에 망간(Mn)을 투입하는 과정(S220)과, 용강에 바나듐(V)을 투입하는 과정(S240)을 포함할 수 있다. 또한, 용강에 망간과 바나듐을 투입하기 이전에 용강 중 용존 산소의 함량을 조정하는 과정(S210, S230)을 수행할 수 있다. 그리고 필요에 따라 용강 중 유황의 함량을 제어하기 위하여 유황을 투입하는 과정(S250)을 포함할 수 있다.
먼저, 용강에 망간을 투입한 이후 용강 중 자유 산소의 함량이 제시된 범위를 갖도록 용존 산소의 함량을 제어할 수 있다. 진공탈가스설비에서는 용강을 환류시키면서 용강 중 용존 산소의 함량을 측정할 수 있다. 측정 결과, 용강에 망간 및 바나듐을 투입한 후 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02 내지 0.035중량% 범위가 되도록 용강 중 용존 산소를 제어할 수 있다. 이때, 용존 산소의 함량이 용강에 망간 및 바나듐을 투입한 후 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02중량% 미만이 되는 것으로 측정되면, 용강에 산소를 추가로 취입하여 용강 중 용존 산소의 함량을 증가시킬 수 있다. 반면, 용강에 망간 및 바나듐을 투입한 후 용강 중 자유 산소의 함량이 0.035중량%를 초과하는 것으로 측정되면, 용강에 알루미늄 등의 탈산제를 추가하여 용강 중 용존 산소의 저감시킬 수 있다.
용강 중 용존 산소의 함량이 조절되면, 용강에 망간을 투입하여 용강 중에 망간 산화물, 즉 MnO를 형성한다.
이후, 용강 중 용존 산소의 함량을 다시 조절한 다음, 용강에 바나듐을 투입하여 용강 중에 Mn-V 복합 산화물을 형성할 수 있다. 이때, 망간과 바나듐을 동시에 투입하거나, 바나듐을 투입한 후 망간을 투입하면 Mn-V 복합 산화물이 형성되지 않고, 바나듐이 대부분을 차지하는 산화물이나 바나듐 단독 산화물이 형성될 수 있기 때문이다.
이와 같이 용강 중에 Mn-V 복합 산화물이 형성되면, 용강을 주조설비로 이동할 수 있다. 용강을 주조설비로 이송하기 전 용강의 성분을 다시 측정하고, 자유 산소 함량이 0.02 내지 0.035중량% 범위가 되도록 용강 중 산소 함량을 다시 제어할 수도 있다.
그리고 용강의 성분 측정 결과로부터 용강 중 유황의 함량을 확인하고, 유황의 함량이 목표로 하는 범위를 만족하면 용강을 주조 설비로 이송할 수 있다. 반면, 용강 중 유황의 함량이 목표로 하는 범위보다 적은 경우에는 용강에 유황을 추가로 투입할 수 있다.
주조 설비로 이송된 용강을 이용하여 주조를 실시하여 블룸이나 빌렛 등과 같은 주조물을 주조할 수 있다. 이때, 주조 설비로 이송된 용강은, 중량%로, 탄소(C): 0.04 내지 0.08중량%, 실리콘(Si): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0중량%, 인(P): 0.05 내지 0.08중량%, S: 0.1 내지 0.2중량%, 알루미늄(Al): 0중량% 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0.1 내지 0.2중량%, 질소(N): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 산소(자유 산소, O): 0.02 내지 0.035중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물과, Mn-V 복합 산화물을 포함할 수 있다.
이후, 주조물을 압연하여 빌렛이나 선재를 제조할 수 있다.
주조과정에서 블룸을 주조한 경우, 블룸을 압연하여 빌렛을 제조할 수 있다. 이때, 블룸의 온도가 낮은 상태에서 압연을 실시하면 제조된 빌렛의 표면이 심하게 손상될 수 있으므로, 블룸을 1100 내지 1300℃ 이상의 가열로에서 3 내지 4시간 유지, 즉 열처리한 후 수행할 수 있다. 가열로의 온도가 1100℃ 미만인 경우에는 가열로에서 아무리 오랜 시간 유지시키더라도 양호한 표면품질을 갖는 빌렛을 얻기 어렵다. 그리고 가열로의 온도가 1300℃ 이상인 경우 소재의 입계가 국부적으로 녹는 번트(burnt)현상이 발생하므로 가열로의 온도를 지나치게 높게 유지하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 가열로 유지시간이 3시간 미만의 경우 제시된 온도 범위에서 양호한 빌렛의 표면품질을 얻기 어렵고 4시간을 초과하는 경우에도 소재의 입계가 국부적으로 녹는 번트현상이 발생하여 우수한 빌렛의 표면품질을 얻기 어렵다.
한편, 주조과정에서 빌렛을 주조한 경우 빌렛을 압연하여 선재로 가공할 수 있다. 이때, 선재 압연의 경우 빌렛을 1100 내지 1200℃ 정도의 가열로에서 2 내지 4시간 유지, 즉 열처리한 후 수행할 수 있다. 가열로의 온도가 1100℃ 미만인 경우에는 가열로에서 아무리 오랜 시간 유지시키더라도 양호한 표면품질을 갖는 선재를 얻기 어렵다. 그리고 가열로의 온도가 1200℃ 이상인 경우 소재의 입계가 국부적으로 녹는 번트(burnt)현상이 발생하므로 가열로의 온도를 지나치게 높게 유지하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 가열로 유지시간이 2시간 미만의 경우 제시된 온도 범위에서 양호한 선재의 표면품질을 얻기 어렵고 4시간을 초과하는 경우에도 소재의 입계가 국부적으로 녹는 번트현상이 발생하여 우수한 선재 표면품질을 얻기 어렵다.
상기와 같은 방법으로 강재를 제조한 결과 강재 내에 MnS가 정출되는 것을 수 있었다. MnS는 도 5에 도시된 것처럼, Mn-V 복합 산화물을 핵 생성 사이트로 정출될 수 있다. 이때, MnS는 Mn-V 복합 산화물의 표면 전체에 부착되도록 정출될 수도 있고, Mn-V 복합 산화물의 표면의 적어도 일부에 부착되도록 형성될 수도 있다.
그리고 MnS는 도 6에 도시된 것처럼 단독으로 정출될 수도 있다.
이렇게 정출된 MnS는 대략 원형이나 타원형 등과 같이 표면에 곡면을 갖는 형상을 가질 수 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 예시를 통하여 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
300톤 전로와 승온 공정(Ladle Furnace, LF) 및 진공탈가스공정(RH)을 거친 용강을 이용하여 연속주조 공정을 통해 하기 표1의 성분계를 만족하는 단면 500㎜×600㎜ 크기의 블룸을 주조하였다. 표 1에서 본 발명에서 제시한 성분 조성을 만족하면 실시 예로, 비교 목적을 위해서 본 발명의 실시 예에 따른 강재의 주요 성분인 용강 중 유황, 바나듐, 알루미늄 및 산소(자유 산소)의 함량을 실시 예와 다르게 조정한 경우는 비교 예로 하였다.
C
(wt%)		 Si
(wt%)		 Mn
(wt%)		 P
(wt%)		 S
(wt%)		 Al
(wt%)		 V
(wt%)		 N
(wt%)		 T.[O]
(wt%)		 용강 중 자유 산소(wt%)
실시예1 0.06 0.003 0.89 0.06 0.12 0.002 0.15 0.0040 0.0567 0.0313
실시예2 0.07 0.004 0.71 0.07 0.18 0.001 0.13 0.0042 0.0415 0.0220
실시예3 0.06 0.003 0.69 0.08 0.17 0.003 0.11 0.0041 0.0476 0.0272
실시예4 0.05 0.005 0.91 0.06 0.15 0.002 0.19 0.0038 0.0572 0.0330
실시예5 0.07 0.004 0.86 0.07 0.13 0.003 0.16 0.0042 0.0465 0.0263
비교 예1 0.06 0.003 0.81 0.06 0.15 0.002 0.16 0.0039 0.0246 0.0133
비교 예2 0.05 0.003 0.92 0.07 0.14 0.003 0.31 0.0041 0.0392 0.0233
비교 예3 0.07 0.004 0.83 0.08 0.03 0.002 0.16 0.0042 0.0598 0.0340
비교 예4 0.06 0.004 0.68 0.06 0.18 0.035 0.15 0.0039 0.0019 0.0003
비교 예5 0.06 0.003 0.76 0.07 0.37 0.001 0.18 0.0043 0.0482 0.0285
그리고 블룸을 가공하여 단면 160㎜×160㎜ 크기의 빌렛으로 가공한 후, 직경 27㎜ 크기의 선재를 제조한 다음, 선재를 가공하여 직경 25㎜ 의 환봉(Cold-Drawn bar)을 제조하였다.
이후, CNC(computer numerical control) 선반에서 환봉을 대상으로 피삭성을 평가하는 실험을 수행하였다.
피삭성 평가는 터닝 인서트를 사용하는 터닝시험이고, 터닝 공구는 55°의 코너각과 7°의 여유각을 가지는 다이아몬드 형상으로, 노즈 반경은 0.4㎜이고, 공구 재종은 서멧(cermet)을 사용하였다.
직경 25㎜의 환봉을 직경 23㎜, 길이 20㎜로 가공하여 시편을 제조하였다. 그리고 시편을 이용하여 200개의 부품을 절삭가공하였다. 절삭가공은 200m/min의 절삭속도, 0.075㎜/rev의 이송속도, 0.5㎜의 절삭깊이의 조건을 채택하였으며, 절삭유를 사용하여 습식(wet) 컨디션에서 절삭시험을 진행하였다.
시험 후 각 시편으로부터 MnS의 평균 크기를 측정한 결과와, 열간 압연성, 피삭성 및 칩 분리성을 측정한 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
여기에서 MnS의 평균 크기는 다음과 같이 측정하였다. 먼저, 시편으로부터 샘플을 채취한 후, 적정 크기의 시료로 가공한다. 그 다음, 시료를 산용액에 넣고 시료 1g을 용해시킨 후 여과지에 걸러내어 여과지 위에 개재물을 남긴다. 그리고 이 개재물들을 SEM(scanning electron microscope)/EDX(Energy-dispersive X-ray spectroscopy) 로 분석한다. 이후, 개재물들 중 MnS를 선별하여 크기를 측정한 다음, MnS의 평균 크기를 산출한다. MnS 선별 시 Mn-V 복합 산화물에 정출된 MnS는 제외할 수 있다.
피삭성은 공구수명을 통해 판단하였고, 칩 분리성은 시편을 절삭 가공하여 부품을 제조할 때 공구 및 시편에 칩의 부착 정도를 측정하여 판단하였다. 이때, 공구수명은 일반적으로 널리 사용되는 절삭시간에 따른 플랭크 마모(Flank wear) 정도를 측정하여 판단하였다. 플랭크 마모 정도를 통해 피삭성을 판단할 수 있으며, 플랭크 마모 정도를 수치로 나타내지는 않았지만 플랭크 마모 정도가 작을수록 피삭성이 우수함을 의미한다.
MnS 평균 크기(㎛) 열간 압연성 피삭성 칩분리성
실시예1 9.8 양호 매우 우수 우수
실시예2 7.3 양호 매우 우수 우수
실시예3 8.5 양호 매우 우수 매우 우수
실시예4 9.1 양호 우수 매우 우수
실시예5 8.7 양호 매우 우수 매우 우수
비교 예1 4.1 양호 열위 열위
비교 예2 7.8 양호 열위 열위
비교 예3 2.9 매우 양호 매우 열위 매우 열위
비교 예4 1.8 양호 매우 열위 매우 열위
비교 예5 9.3 매우 열위 매우 우수 매우 우수
표 2를 참조하면, 실시 예1 내지 5에서 MnS의 평균 크기는 6 내지 10㎛에 포함되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 실시 예1 내지 5가 본 발명에서 제시한 성분 조성 범위를 갖고, 강재 내 총 산소 및 용강 중 자유 산소의 함량이 본 발명의 실시 예에서 제시한 범위로 제어되어 MnS가 목표로 하는 크기로 형성된 것으로 판단할 수 있다. 이에 피삭성과 칩분리성이 우수한 결과를 나타내고 있다. 또한, 유황(S)이 0.2중량% 이하로 범위 내로 제어되어 열간 압연성도 양호한 결과를 나타내고 있다.
반면, 비교 예 1은 용강 단계에서 용강의 자유산소가 본 발명의 실시 예에서 제시한 범위인 0.02 내지 0.035중량%에 못미치는 0.0133중량%로 함유되어, 결과적으로 강재 내 총 산소가 0.0246중량%로 본 발명의 실시 예에서 제시한 강재 내 총 산소의 범위를 벗어나게 되었다. 이에 MnS의 평균 크기가 4.1㎛로 형성되어, 본 발명의 제시한 MnS 평균 크기보다 작게 형성되어 있으며, 최종적으로 피삭성 및 칩분리성도 열위하였다. 다만, 유황(S)이 0.2중량% 이하로 범위 내로 제어되어 열간 압연성은 양호한 결과를 나타내고 있다.
비교 예 2는 바나듐(V)의 함량이 0.31중량%로 본 발명의 실시 예에서 제시한 범위보다 높게 제어되었다. 이에 Mn-V 복합 산화물이 아닌 바나듐 단독 산화물이 다량 형성되어 MnS이 정출되는 양이 감소하였고, 결과적으로 피삭성 및 칩분리성이 열위한 결과를 나타내었다.
비교 예 3은 유황의 함량이 0.03중량%로 매우 낮게 제어되어 Mn-V 복합 산화물이 MnS의 정출 사이트로서 작용을 하였다. 그리고 유황의 함량이 매우 낮아 열간 압연성은 매우 양호하였다. 그러나 유황의 함량이 지나치게 적어 MnS의 평균 크기가 2.9㎛로 작게 정출되었고, 이로 인해 피삭성 및 칩분리성이 매우 열위한 결과를 나타내었다. 이를 통해 쾌삭강에서 가장 중요한 원소는 유황임을 확인할 수 있었다.
비교 예 4는 용강 단계에서 알루미늄(Al)이 0.035중량%로 제어되었다. 이에 용존 산소가 알루미늄에 의해 대부분 탈산되어 Mn-V 복합 산화물이 제대로 형성되지 않았고, 이에 MnS가 Mn-V 복합 산화물을 기점으로 다량으로 정출되지 못했다. 또한, MnS의 평균크기가 1.8㎛로 매우 작게 정출되어 피삭성 및 칩분리성이 매우 열위한 결과를 나타내었다.
비교 예 5는 유황의 함량이 0.37중량%로 제어되었다. 비교 예 5는 피삭성 및 칩분리성이 매우 우수한 결과를 나타내었다. 그러나 유황의 함량이 지나치게 많이 함유되어 열간 압연성이 매우 열위한 결과를 나타내었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 강재로서,
    강재 전체에 대하여, 중량%로, 탄소(C): 0.04 내지 0.08중량%, 실리콘(Si): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0중량%, 인(P): 0.05 내지 0.08중량%, S: 0.1 내지 0.2중량%, 알루미늄(Al): 0중량% 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0.1 내지 0.2중량%, 질소(N): 0중량% 초과 0.005중량% 이하 및 T.[O](총 산소): 0.04 내지 0.06중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    MnS 및 Mn-V 복합 산화물을 함유하며,
    상기 MnS의 평균 크기가 6 내지 10㎛인 강재.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 MnS 중 일부는 상기 Mn-V 복합 산화물의 표면의 적어도 일부에 부착되어 존재하는 강재.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 용강을 마련하는 과정;
    상기 용강 중 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정; 및
    상기 Mn-V 복합 산화물을 함유하는 용강을 이용하여 주조물을 주조하는 과정;을 포함하고,
    상기 주조하는 과정은,
    중량%로, 탄소(C): 0.04 내지 0.08중량%, 실리콘(Si): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 망간(Mn): 0.6 내지 1.0중량%, 인(P): 0.05 내지 0.08중량%, S: 0.1 내지 0.2중량%, 알루미늄(Al): 0중량% 초과 0.003중량% 이하, 바나듐(V): 0.1 내지 0.2중량%, 질소(N): 0중량% 초과 0.005중량% 이하, 산소(자유 산소, O): 0.02 내지 0.035중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물과, Mn-V 복합 산화물을 포함하는 용강을 이용하여 주조물을 주조하는 과정을 포함하는 강재 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 용강을 마련하는 과정은,
    용선을 정련하여 용강을 제조하는 과정; 및
    상기 용강을 미탈산 상태로 출강하는 과정; 및
    상기 용강을 진공탈가스설비로 이송하는 과정;을 포함하는 강재 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정은,
    용강에 망간(Mn)을 투입하는 과정; 및
    용강에 바나듐(V)를 투입하여 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정;을 포함하는 강재 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 Mn-V 복합 산화물을 형성하는 과정은,
    상기 용강 중 자유 산소의 함량을 조정하는 과정을 포함하고,
    상기 망간을 투입하는 과정 및 상기 바나듐을 투입하는 과정 이후에 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02 내지 0.035중량%로 되도록 용강 중 용존 산소의 함량을 제어하는 과정을 포함하는 강재 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용강 중 용존 산소의 함량을 제어하는 과정은,
    상기 용강의 중 용존 산소의 함량을 측정하는 과정; 및
    측정된 용존 산소의 함량이 상기 망간을 투입하는 과정 또는 상기 바나듐을 투입하는 과정 이후에 용강 중 자유 산소의 함량이 0.02중량% 미만이 되면, 상기 용강에 산소를 취입하는 과정;을 포함하는 강재 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 용강 중 용존 산소의 함량을 제어하는 과정은,
    상기 용강의 중 용존 산소의 함량을 측정하는 과정; 및
    측정된 용존 산소의 함량이 상기 망간을 투입하는 과정 또는 상기 바나듐을 투입하는 과정 이후에 용강 중 자유 산소의 함량이 0.035중량%를 초과하면, 상기 용강에 탈산제를 투입하는 과정;을 포함하는 강재 제조방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 6 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조하는 과정은,
    상기 Mn-V 복합 산화물을 핵 생성 사이트로 이용하여 MnS를 정출시키는 과정; 및
    MnS를 단독으로 정출시키는 과정;을 포함하는 강재 제조방법.
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