KR19980037669A - 스티킹 현상을 방지할 수 있는 스테인레스강의 열간압연방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 스테인레스강 열간압연공정중 조압연후단(Roughing mill 3-4 스탠드)과 사상압연전단(Finishing mill 1-3 스탠드)에서 주로 발생하는 스티킹(Sticking) 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 열간압연방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 스테인레스강을 생산하는 열간압연공장의 가열로에서 스테인레스 슬라브 축출온도를 30∼40℃상향시키고, #2 조압연스텐드에서 1패스 열간압연후 #2 조압연 스텐드와 #3 조압연스텐드사이의 롤러 테이블상에서 약 10∼20초동안 스테인레스 열연 바를 1또는 2회 전후진 왕복이동시켜 스테인레스 열연판 표면의 고온산화를 촉진시킴으로써 압연판표면에 두꺼운 스케일층을 형성시킨후, 사상압연하는 것을 특징으로 하는 열간압연방법을 제공한다.

Description

스티킹 현상을 방지할 수 있는 스테인레스강의 열간압연 방법.

본 발명은 제철소의 스테인레스강 열간압연공정중 조압연후단(Roughing mill 3∼4 스탠드)과 사상압연전단(Finishing mill 1∼3 스탠드)에서 주로 발생하는 스티킹(Sticking) 현상 (소성가공에서 피가공재 표층의 일부가 공구측으로 이착해 그것이 성장하여 제품의 표면품질을 해치는 현상)을 방지하기 위해 압연판온도 변경과 롤러테이블(roller table)상에서 열연 바(bar)를 전진 및 후진(oscilation)시켜 스테인레스 열연판표면의 고온산화를 촉진시킴으로써 사상압연에서 스티킹현상을 효과적으로 방지할 수 있는 열간압연방법에 관한 것이다.

일반적으로 열간압연 공정에서 스테인레스강에는 조압연후단(R3, R4)과 사상압연전단(F1∼F3)에서 스테인레스 압연재 극표층의 일부가 롤표면으로 이착해 그것이 성장하여 제품의 표면품질을 해치는 스티킹 현상이 발생한다. 따라서 이러한 현상을 방지할 목적으로 스테인레스강을 생산하는 열간압연공정에서는 조압연후단과 사상압연전단에서 롤과 압연재사이의 윤활압연을 위해 기름과 고체윤활제를 열간압연직전에 워크롤표면에 분사하여 유막형성에 의한 압연재입자의고온융착을 억제하고 있다. [고 문헌(철과 강, 9(1991), p1458), 일본철강협회 압연롤연구부회 연구보고서(1995, 2, p185)]. 또한 상기의 현상을 억제할 목적으로 마찰계수가 적은 롤재질을 선택하여 적용하는 경우도 있다. [참고 문헌(소성과 가공, 28(1987), p264, 일본판 제철연구 제335호(1989), p35)]. 그러나, 이러한 종래의 기술들은 기름 및 고체윤활제를 사용함으로써 열연공장의 분위기오염 및 냉각수오염등의 환경문제를 낳고 있으며, 롤재질선택에는 스티킹 발생율 저감에 한계가 있고, 롤제조업체의 상황변화에 따라야 하므로 효과적이며, 적극적인 방법이 아니라고 판단된다.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 스티킹 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 스테인레스강의 열간 압연 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 스테인레스강의 열간압연 공정(F2 스탠드)에서 압연온도에 따른 스티킹(Sticking) 발생 경향을 실험 분석한 결과를 보여주는 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 열간 압연 방법을 수행하기 위한 열간압연공장의 공정도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발병은 스테인레스강을 생산하는 열간압연 공장의 가열로에서 스테인레스 슬라브축출온도를 30∼40℃ 상향시키고, #2 조압연 스텐드에서 1 패스(pass)열간압연후 #2 조압연스탠드와 #3 조압연스텐드사이의 롤러 테이블(roller tabel)상에서 약 10∼20초동안 스테인레스 열연 바를 1또는 2회 전후진 왕복이동시켜 스테인레스 열연판표면의 고온산화를 촉진시킴으로써 압연판표면에 두꺼운 스케일층을 형성시킨 후, 사상압연하는 것을 특징으로 하는 열간압연 방법을 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 스테인레스강 열간압연공정(F2 스텐드)에서 압연온도에 따른 스티킹 발생 경향을 실험분석한 결과의 도표이다. 도 1을 참조하면, 스티킹 발생경향은 900℃를 피이크 포인트(peak point)로 전후온도에서 낮아지는 경향을 보인다. 여기서 900℃이하 온도는 압연재의 고온인장강도가 확보되어 압연재표면의 국부소성량이 적으므로 스티킹발생이 적은 구역(스티킹현상은 롤과 압연재의 접촉호내에서 발생되는 현상으로 압연재표면의 국부적인 소성변형량이 일정한계를 초과하면 크랙발생과 함께 롤표면에 고온융착되는 현상)이며, 900℃이상온도는 압연재표면의 산화층이 두껍게 형성되어 이 산화층이 롤과 압연재의 접촉호내에서 윤활효과를 가져오므로 스티킹발생이 적은 구역이다. 그러나 900℃는 압연재의 고온 인장강도와 산화거동이 스티킹발생거동에 가장 취약한 온도로서 스티킹 발생량이 가장 큰 온도구역이다. 따라서 스티킹현상을 방지하기 위해 현행압연온도(1000∼1050℃)를 상승시키기 위해서는 가열로에서 스테인레스 슬라브축출온도를 30∼40℃ 상향시키는 방법이 필요하다.

다음 (표1)은 스테인레스강의 열간압연시 압연온도에 따른 스티킹발생거동을 나타내는 표로서, (표1)을 참조하면 가열로 축출온도를 30∼40℃상승시키는 방법이 그 이상의 온도상승방법에 비해 가열 원단위차원에서 유리함을 알 수 있고, 기존온도 압연시보다 스티킹발생율 또한 매우 낮음을 알 수 있다.

(표 1) 스테인레스 열간압연시 압연온도에 따른 스티킹 발생거동

또한, #2 조압연스텐드에서 1패스 열간압연후 #2와 #3 조압연스텐드사이의 롤러테이블상에서 약 10∼20초동안 스테인레스 열연 바를 전진 및 후진(oscilation)시킴으로써 유지(holding)시켜 스테인레스 열연판표면의 고온산화를 촉진시켜서 사상압연 스텐드 진입전에 압연판표면에 두꺼운 스케일층을 형성시킨후, 사상압연하는 방법이 필요하다.

다음 (표2)는 STS430 압연판표면에 형성된 스케일(scale)층의 두께에 따른 스티킹결함발생 경향을 나타내는 것으로 (표2)를 참조하면, 사상압연되기 앞서 스케일층의 두께가 3.5㎛ 이상되어야만 스티킹 결함발생을 억제할 수 있음을 알 수 있다.

(표 2) STS430 압연판표면에 형성된 스케일층의 두께에 따른 스티킹결함발생 경향

주 : ○:스티킹 다량발생, △:스티킹 미약발생, ×:스티킹 미발생

따라서, 스티킹결함발생을 억제하기 위해 사상압연되기 앞서 스케일층의 두께가 3.5㎛ 이상을 확보하려면, 다음 (표3)의 결과와 같이 기존방법으로는 압연판표면에 스케일층이 2.0∼3.0㎛ 정도가 형성되어 스티킹결함발생 가능성이 크지만 본 발명에 의한 방법을 사용하면 스테일층을 5.0∼8.5㎛ 정도로 형성시킬 수 있어 스티킹 결함발생 가능성을 대폭 감소시킬 수 있다. 즉, (표3)으로부터, #2 조압연스텐드에서 1패스 열간압연후 #2와 #3 조압연스텐드사이의 런아웃 테이블(runout table)상에서 약 10∼20초 유지(holding)시켜면, 압연판이 사상압연되기 앞서 압연판표면에 충분한 스케일층을 형성시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한 런아웃테이블상에서 약 20∼30초 유지(holding)시킬 경우에는 압연판이 사상압연되기 앞서 압연판표면에 충분한 스케일층을 형성시킬 수 있지만 열연판의 냉각정도가 커져 사상압연진입시 목적온도 확보가 불가능할 뿐아니라 생산성 감소효과를 가져오므로 바람직한 방법이 아님을 알 수 있다.

(표 3) 스테인레스 열간압연시, #2 조압연스텐드에서 3패스 열간압연후 #2와 #3 조압연스텐드사이의 롤러 테이블상에서 약 10∼20초 유지(holding)시켰을 때의 사상압연직접 압연판표면의 스케일 생성두께 측정결과(STS430)

다음 (표4)는 기존 및 본 발명에 의한 스테인레스강 열간압연방법을 사용하였을 경우의 스티킹발생경향을 나타내는 것으로서, (표4)를 참조하면, 먼저 기존압연방법 1(#2 조압연스텐드에서 3패스 열간압연후 #2와 #3 조압연스텐드사이의 런아웃 테이블상에서 유지없이 그대로 통과하는 열간압연 방법)은 STS430 스티킹발생율이 20∼30%, STS430J1L은 50∼100%정도로 제품품질에 큰 악영향을 미치고 있는 실정이나, 기존압연방법 2(기름 및 고체 윤활제를 사용하는 유압연방법)는 STS430 경우 스티킹발생율이 0∼5%, Cr함량이 높은 STS430J1L은 10∼20% 정도로 비교적 우수한 품질을 나타내고 있으나 기름 및 고체윤활제 사용에 의한 환경오염이 발생하고 있어 바람직한 방법이 될 수 없다. 그러나, 본 발명에 의한 스테인레스 열간압연방법은 STS430경우 스티킹발생율이 0%, STS430J1L은 0∼5% 정도로 품질이 매우 우수한 스테인레스 열연강판을 생산할 수 있다.

(표 4) 기존 및 본 발명에 의한 조건의 스티킹발생율 상호비교

도 2는 본 발명에 따른 열간압연 방법을 수행하기 위한 스테인레스 열간압연 공장의 공정도를 나타내는 것이다. 도 2를 참조하면, 스테인레스 슬라브는 종래에는 가열로(10)에서 1250℃로 축출된 후 폭압연롤(12)인 VSB(Vertical scale breaker)에서 폭압연되고 주조조직의 파괴를 위해서 Rl 압연스텐드에서 초기압연된 후, R2 조압연스텐드에서 3패스 전진 및 후진압연(reverse rolling)된다. 이때의 열연 바 온도는 1200℃이며, 이후 R3, R4 조압연스텐드를 거쳐 1030℃정도의 온도로 사상압연되는 것이 통상의 스테인레스강을 열간압연하는 방법이다. 한편, 본 발명에 의한 방법은 스테인레스 슬라브를 1280∼1290℃로 승온시키고 가열로(10)에서 축출하여 R2 조압연스텐드에서 1패스 전진압연후(이때의 스테인레스 열연 바의 온도:1230∼1240℃), 스테인레스 열연 바(16)를 R2와 R3조압연스텐드사이의 롤러 테이블(14)상에서 롤러테이블(14)의 열충격 손상을 피하기 위해 10∼20초동안(1 또는 2회 왕복 이동) 화살표로 표시한 바와 같이 전진 및 후진(oscilation)시켜 이러한 왕복이동시간에 스테인레스 열연판표면의 고온산화를 촉진시킴으로써 사상압연스텐드 진입전에 압연판 표면에 두꺼운 스케일층을 형성시키고 스테인레스 열연 바(16)의 온도가 1200℃에 도달하면 후속 조압연과 사상압연함으로써 스티킹현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 도면부호 18은 다운 코일러(down coiler)를 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 열간압연 방법에 의하면, 열연공정설비에서 스테인레스강을 열간압연시 발생하는 스티킹현상을 방지하기 위해 압연온도를 조정하고 열연판을 롤로 테이블상에서 적당시간 유지시켜 스티킹현상을 효과적으로 방지함으로써 스티킹결함이 없는 우수한 표면품질의 스테인레스 열연강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 스테인레스강을 생산하는 열간압연공장의 가열로에서 스테인레스 슬라브축출 온도를 30∼40℃ 상향시키고, #2 조압연스텐드에서 1패스 열간압연후 #2 조압연스텐드와 #3 조압연스텐드사이의 롤러 테이블상에서 약 10∼20초동안 스테인레스 열연바를 1또는 2회 전후진 왕복이동시켜 스테인레스 열연판표면의 고온산화를 촉진시킴으로써 압연판표면에 두꺼운 스케일층을 형성시킨후, 사상압연하는 것을 특징으로 하는 열간압연방법.