KR102370395B1 - 결함 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 결함 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연강판의 조압연 방법은, 강재를 재가열하여 1,190℃ ~ 1,220℃ 범위의 추출온도로 추출하는 단계; 상기 강재를 제1 조압연부에서 제1 조압연하는 단계; 및 상기 강재를 제2 조압연부에서 제2 조압연하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 조압연하는 단계에서, 상기 강재의 상기 제2 조압연의 종점온도는 1,040℃ ~ 1,060℃ 범위이다.

Description

결함 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법{Roughing mill process of hot rolled steel sheet for preventing formation of defects}
본 발명의 기술적 사상은 열연강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 결함 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철이 고체가 되는 연속주조공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
상기 압연공정은 제강공정의 연속 주조기로부터 공급받은 강재를 가열로에 장입하여 재가열한 후, 조압연기를 통해 폭 압연 및 두께 조압연을 실시하고, 사상압연기에서 수요자가 원하는 두께를 갖는 제품으로 사상압연을 실시한 후에, 생산된 스트립을 권취기로 감아 두루마리 형태의 권취 코일로 권취하는 일련의 공정으로 이루어진다. 이렇게 제조된 열연강판의 경우 그 품질이 최종 냉연강판의 품질에 미치는 영향이 크기 때문에 이러한 열연강판의 품질을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
열연강판의 측면에 발생하는 덧살 결함이 발생하면, 냉간압연 공정에서 덧살 결함 부위가 탈락되며, 강판 표면에 덴트 결함을 야기시키거나 전기도금 과정에서 아크를 발생시켜 해당 공정의 가동 중단을 야기하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 이러한 결함의 형성을 방지할 필요가 있다.
한국특허출원번호 제10-2009-0036714호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 결함 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 결함 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연강판의 조압연 방법은, 강재를 재가열하여 1,190℃ ~ 1,220℃ 범위의 추출온도로 추출하는 단계; 상기 강재를 제1 조압연부에서 제1 조압연하는 단계; 및 상기 강재를 제2 조압연부에서 제2 조압연하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 조압연하는 단계에서, 상기 강재의 상기 제2 조압연의 종점온도는 1,040℃ ~ 1,060℃ 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 조압연하는 단계는, 1회 ~ 4회 범위로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 조압연하는 단계는, 1회 ~ 4회 범위로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 조압연하는 단계와 상기 제2 조압연하는 단계는 동일한 횟수로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 조압연하는 단계를 수행한 후에 제1 디스케일링하는 단계를 수행하고, 상기 제1 디스케일링에 의하여, 상기 강재의 온도는 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부 잠열에 의하여 상기 강재의 온도가 오스테나이트에서 페라이트로 변태되는 온도에 비하여 높은 온도로 증가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 조압연하는 단계를 수행한 후에 제2 디스케일링하는 단계를 수행하고, 상기 제2 디스케일링에 의하여, 상기 강재의 온도는 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부 잠열에 의하여 상기 강재의 온도가 오스테나이트에서 페라이트로 변태되는 온도에 비하여 높은 온도로 증가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.003% ~ 0.0034%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 망간(Mn): 0.05% ~ 0.7%, 알루미늄(Al): 0.002% ~ 0.06%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0.02% ~ 0.06%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 열연강판의 조압연 단계에서, 재가열된 강재 추출온도를 상승시키고, 제2 조압연기에서의 조압연 횟수를 4회 이하로 수행하여 조압연 종점온도를 상승시켜, 열연 코일의 측면에 형성되는 덧살 결함의 형성을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 열간압연 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 조압연기를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 도시하는 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 경우의 강재의 온도 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 경우의 강재의 에지부의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법에 의하여 형성된 열연코일의 권취된 측면을 비교예와 비교하여 나타낸 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상은 열간압연 공정 중 재가열된 강재 추출온도 및 조압연 공정 개선을 통하여 덧살 결함형성 방지의 개선을 통하여 열연강판 및 열연코일의 품질을 개선하는 것이다.
예를 들어, 티타늄 함량이 높은 열연강판을 생산하는 경우에, 재가열된 강재 추출온도와 조압연 횟수에 따라 상기 열연강판의 에지부의 냉각 정도가 달라지게 된다. 상기 재가열된 강재 추출온도가 낮거나 조압연 횟수가 증가하면, 상기 에지부가 과냉되어 2상 영역이 형성될 수 있고, 이에 따라 권취후 열연코일의 일부 영역 또는 전체에 대하여 덧살 결함이 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 열간압연 장치를 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 상기 열간압연 장치는 재가열로(HF)(1), 조압연기(RM)(2), 디스케일러(3), 사상압연기(FM)(4), 런아웃테이블(ROT)(5), 및 권취기(DC)(6)를 포함한다.
강재는 재가열로(1)로에서 재가열되고, 조압연기(2)에서 조압연되고, 사상압연기(4)에서 사상압연되고, 런아웃테이블(5)에서 냉각되고, 권취기(6)에서 권취되어 열연강판이 권취된 열연코일이 형성된다. 상기 조압연에 의하여 강재의 표면에 형성되는 스케일을 제거하기 위하여 디스케일링 물질을 분사하는 디스케일러(3)가 조압연기(2)의 전측(前側)과 후측(後側)에 각각 배치된다.
상기 열간압연 장치를 통하여 상기 강재는 슬라브(slab), 바(bar), 및 코일(coil)의 형태로 변환될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 조압연기를 도시하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 조압연기(2)는 제1 조압연부(21) 및 제2 조압연부(22)를 포함하여 구성된다.
강재(M)는 제1 조압연부(21)에서 일정 횟수로 제1 조압연되고, 이어서 제2 조압연부(22)에서 일정 횟수로 제2 조압연된다.
일반적으로, 4개의 가열부로 구성된 재가열로에 의하여 재가열된 강재는 약 1,180℃의 재가열된 강재 추출온도에서 추출되고, 2조로 구성된 조압연기에서, 제1 조압연부에서 3회, 제2 조압연부에서 5회 압연을 진행한다. 이러한 경우, 상기 재가열된 강재 추출온도가 낮거나 제2 조압연부에서 5회 또는 그 이상의 압연을 진행하면, 상기 강재의 에지부가 과냉되어, 열연코일의 권취된 측면에 덧살 결함이 발생할 수 있다. 상기 덧살 결함은 상기 열연코일의 측면의 일부에 발생하거나 또는 전체적으로 전장에 걸쳐서 발생할 수 있다.
이러한 덧살 결함은 후속의 냉간압연 공정에서 분리될 수 있고, 이에 따라 표면 덴트 결함을 발생시킬 수 있고, 또는 전기 아연도금 시 아크를 발생시켜 공정 상 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 상기 덧살 결함은 최대한 방지하는 것이 바람직하다.
이러한 덧살 결함은 에지부 과냉 발생시 페라이트(Ferrite) 상과 오스테나이트(Austenite) 상의 2상 영역에서 조압연이 이루어지고, 이로 인해 조압연 이후 미세 벌징이 발생하여 최종적 열연강판의 측면에 형성될 수 있다. 이러한 덧살 결함을 방지하기 위하여, 재가열된 강재 추출온도를 상향시키고, 조압연 패스 수를 제어한다. 이에 따라, 오스테나이트-페라이트 변태 온도인 800℃ ~ 900℃ 온도 구역에 유지되는 시간을 가능한 최소화함으로써, 열간압연 시 에지부의 과냉을 방지하여 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 도시하는 공정 순서도이다.
도 3을 참조하면, 상기 열연강판의 조압연 방법은, 강재를 재가열하여 1,190℃ ~ 1,220℃ 범위의 추출온도로 추출하는 단계(S110); 상기 강재를 제1 조압연부에서 제1 조압연하는 단계(S120); 및 상기 강재를 제2 조압연부에서 제2 조압연하는 단계(S130);를 포함한다.
상기 제1 조압연하는 단계(S120)는, 예를 들어 1회 ~ 4회 범위로 수행될 수 있고, 예를 들어 3회 수행될 수 있다.
상기 제2 조압연하는 단계(S130)는, 예를 들어 1회 ~ 4회 범위로 수행될 수 있고, 예를 들어 3회 수행될 수 있다.
상기 제1 조압연하는 단계(S120)와 상기 제2 조압연하는 단계(S130)는 동일한 횟수로 수행될 수 있다.
상기 제2 조압연하는 단계(S130)에서, 상기 강재의 상기 제2 조압연의 종점온도는 1,040℃ ~ 1,060℃ 범위일 수 있다.
상기 제1 조압연하는 단계(S120)를 수행한 후에 제1 디스케일링하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 제1 디스케일링에 의하여, 상기 강재의 온도는 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부 잠열에 의하여 상기 강재의 온도가 오스테나이트에서 페라이트로 변태되는 온도에 비하여 높은 온도로, 예를 들어 900℃ 이상으로 증가될 수 있다.
상기 제2 조압연하는 단계(S130)를 수행한 후에 제2 디스케일링하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 제2 디스케일링에 의하여, 상기 강재의 온도는 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부 잠열에 의하여 상기 강재의 온도가 오스테나이트에서 페라이트로 변태되는 온도에 비하여 높은 온도로, 예를 들어 900℃ 이상으로 증가될 수 있다.
상기 제1 디스케일링하는 단계와 상기 제2 디스케일링하는 단계에서, 상기 강재의 표면에 형성된 스케일이 제거할 수 있다.
상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.003% ~ 0.0034%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 망간(Mn): 0.05% ~ 0.7%, 알루미늄(Al): 0.002% ~ 0.06%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0.02% ~ 0.06%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 조성과 함량의 강재를 포함할 수 있다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
표 1은 본 발명의 일실시예 따른 열연강판의 조압연 방법에 사용된 강재의 조성을 나타낸다. 표 1에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 각각의 성분의 함량 단위는 중량%이다.
성분 C Si Mn Al Ti P S
함량 0.003% ~ 0.0034% 0% 초과 ~ 0.03% 0.05% ~ 0.7% 0.002% ~ 0.06% 0.01% ~ 0.06% 0.02% ~ 0.06% 0% 초과 ~ 0.01%
표 2는 열연강판의 조압연 방법의 비교예와 실시예의 공정 조건 및 이에 따른덧살 결함 발생 결과를 나타낸다.
구분 재가열된
강재추출온도
(℃)		 조압연 횟수 조압연
종점온도
(℃)		 덧살 결함
발생 결과
제1 조압
횟수		 제2 조압
횟수
실시예1 1195 3 3 1046 미발생
실시예2 1198 3 3 1048 미발생
실시예3 1210 3 3 1042 미발생
실시예4 1211 3 3 1054 미발생
비교예1 1183 3 3 1036 전장 발생
비교예2 1183 3 3 1032 전장 발생
비교예3 1180 3 5 1025 전장 발생
비교예4 1190 3 5 1016 전장 발생
비교예5 1191 3 5 1018 전장 발생
비교예6 1198 3 5 1021 전장 발생
표 2를 참조하면, 비교예들은 모두 제2 조압연의 종점온도가 1,040℃ 미만이었다. 또한, 비교예1 및 비교예2는 재가열된 강재 추출온도가 1190℃ 미만인 경우이고, 비교예3은 재가열된 강재 추출온도가 1190℃ 미만 및 제2 조압 횟수가 5회 인 경우이고, 비교예4 내지 비교예6은 제2 조압 횟수가 5회 인 경우이다.
실시예들은 덧살결함이 발생하지 않았고, 비교예들은 덧살 결함이 전장에 걸쳐서 발생하였다. 이러한 결과는 하기의 도 5에 나타나있다.
따라서, 상기 제2 조압연의 종점온도는 1,040℃ ~ 1,060℃ 범위가 되려면, 상기 강재 추출온도가 1,190℃ ~ 1,220℃ 범위이어야 하고 또한 제2 조압연의 제2 조압 횟수가 5회 미만이어야 함을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 경우의 강재의 표면 온도 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제2 조압연의 종점온도가 RDT(Roughing Delivery Temperature)로 표시되어 있다. RSB는 럽핑 밀 스케일 브레이커를 지칭한다.
강재를 조압연하면, 상기 강재의 표면 온도는 순간적으로 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부의 잠열에 의하여 다시 온도가 증가된다. 상기 강재의 표면 온도는 오스테나이트에서 페라이트로 변태되는 온도 범위인 800℃ ~ 900℃ 온도 범위로 저하될 수 있고, 이어서 900℃ 이상의 온도로 다시 증가된다. 따라서, 상기 온도의 감소 횟수가 작을수록 페라이트로의 변태를 방지할 수 있고, 이에 따라 덧살 결함이 방지될 수 있다.
비교예의 경우에는, 3회의 제1 조압연과 5회의 제2 조압연을 수행한 경우로서, 표면 온도가 900℃ 이하의 온도로 7회 또는 8회로 감소되는 온도 변화를 나타낸다. 반면, 실시예의 경우에는, 3회의 제1 조압연과 3회의 제2 조압연을 수행한 경우로서, 900℃ 이하의 온도로 5회 또는 6회로 표면 온도가 감소된다. 따라서, 실시예는 열연코일의 권취된 측면에 발생하는 덧살 결함을 방지하거나 또는 억제할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법을 수행하는 경우의 강재의 에지부의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 비교예와 비교하여, 실시예는 강재 추출온도를 증가시키고, 조압연의 총 횟수를 감소시킴에 따라 강재의 에지부의 온도가 증가됨을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예는 열연코일의 권취된 측면에 발생하는 덧살 결함을 방지하거나 또는 억제할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열연강판의 조압연 방법에 의하여 형성된 열연코일의 권취된 측면을 비교예와 비교하여 나타낸 사진이다.
도 6을 참조하면, 비교예의 경우에는 열연코일이 권취된 열연코일의 측면에 덧살 결함이 형성되어 있으나, 실시예는 이러한 덧살 결함이 형성되지 않고 매끈한 측면을 이루고 있다. 따라서, 실시예에 따른 열연강판은 냉간압연 공정에서 상기 덧살 결함에 의한 불량을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 재가열로, 2: 조압연기,
21: 제1 조압연부, 22: 제2 조압연부,
3: 디스케일러, 4: 사상압연기,
5: 런아웃테이블, 6: 권취기,
M: 강재,

Claims (7)

  1. 덧살 결함의 형성을 방지하는 열연강판의 조압연 방법으로서,
    상기 열연강판의 조압연 방법은,
    강재를 재가열하여 1,190℃ ~ 1,220℃ 범위의 추출온도로 추출하는 단계;
    상기 강재를 제1 조압연부에서 제1 조압연하는 단계; 및
    상기 강재를 제2 조압연부에서 제2 조압연하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 조압연하는 단계에서, 상기 강재의 상기 제2 조압연의 종점온도는 1,040℃ ~ 1,060℃ 범위이고,
    상기 제1 조압연하는 단계는 1회 ~ 4회 범위로 수행되고,
    상기 제2 조압연하는 단계는 1회 ~ 4회 범위로 수행되고,
    상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.003% ~ 0.0034%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 망간(Mn): 0.05% ~ 0.7%, 알루미늄(Al): 0.002% ~ 0.06%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0.02% ~ 0.06%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 추출온도, 상기 제1 조압연의 횟수, 상기 제2 조압연의 횟수에 의하여 상기 제2 조압연의 종점온도를 달성하고, 이에 따라 상기 덧살 결함의 형성을 방지하는,
    열연강판의 조압연 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 조압연하는 단계와 상기 제2 조압연하는 단계는 동일한 횟수로 수행되는,
    열연강판의 조압연 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 조압연하는 단계를 수행한 후에 제1 디스케일링하는 단계를 수행하고,
    상기 제1 디스케일링에 의하여, 상기 강재의 온도는 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부 잠열에 의하여 상기 강재의 온도가 페라이트 변태온도에 비하여 높은 온도로 증가되는,
    열연강판의 조압연 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 조압연하는 단계를 수행한 후에 제2 디스케일링하는 단계를 수행하고,
    상기 제2 디스케일링에 의하여, 상기 강재의 온도는 감소되고, 이어서 상기 강재의 내부 잠열에 의하여 상기 강재의 온도가 오스테나이트에서 페라이트로 변태되는 온도에 비하여 높은 온도로 증가되는,
    열연강판의 조압연 방법.
  7. 삭제
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