KR19980045317A - 연속주조에 의한 인장강도 40kgf/mm2급 극후강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계산업 분야에 널리 사용되는 일반구조용 극후판 강판의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 연속주조에 의해 생산 하면서도 강재의 내부품질 및 가공성이 우수한 인장강도 40kgf/mm²급 극후강판의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 극후강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.11-0.20%, Si:0.40%이하, Mn:0.70%-1.10%, P:0.020%이하, S:0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용강에 Ca-Si을 0,8~1kg/ton을 투입하여 MnS개재물을 구상화처리하고, 구상화 처리된 용강을 진공설비에서 20~30분동안 환류하여 탈수소처리한 다음, 연속주조하여 슬라브를 제조한후 상기 슬라브를 다단적치하여 상온까지 공냉한 다음, 1150~1280℃의 온도로 가열하고 1회 압하율이 16~30%의 압하를 적어도 1회이상 하는 조건으로 열간압연하고, 이후 11~20℃/hr의 속도로 냉각하는 연속주조에 의해 인장강도 40kgf/mm²급 극후강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

연속주소에 의한 인장강도 40kgf/mm2급 극후강판의 제조방법

본 발명은 기계산업 분야에 널리 사용되는 일반구조용 극후판 강판의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 연속주조에 의해 생산하면서도 강재의 내부품질 및 가공성이 우수한 인장강도 40kgf/mm²급 극후강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 극후강판은 소재 내부에 존재하는 개재물, 중심부 편석, 내부기공 및 내부 크랙 등이 압연과정을 통해 충분히 압착되거나 완화되지 않아 강판상태에서 이중판발생, 수소집적에 의한 크랙발생, 절단가공성 및 절삭성 불량 등 소재사용상 여러 가지 문제점을 유발시키는 것으로 알려져 있다.

종래에는 상기한 문제점을 해소하기 위해 주로 조괴법에 의해 제조된 강괴를 단조 또는 압연하여 사용해왔으며, 이러한 조괴법은 연속주조공정과 비교하여 형발-균열-분괴압연 공정이 추가되어 제조원가가 높고 생산성이 현저히 낮아 국내의 일관 제철소에서는 조괴법에 의해 극후강판은 거의 생산하지 않고 있다.

따라서, 국내에서 사용되는 극후강판 소재는 대부분을 국외에서 조괴재를 수입하여 사용하고 있으나, 기계산업 분야의 극후강판 수요증가에 비해 공급이 상당히 부족할 뿐 아니라 공급가격 또한 높아 국내 기계산업 발전의 장애요인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 하고 그 결과에 근거하여 제안된 것으로서, 본 발명은 생산성 측면에서 유리하며, 대량생산이 가능한 연속주조에 의해서 내부품질 및 가공성이 우수한 인장강도 41~52kgf/mm²의 극후강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명재와 비교재의 중심부 미세조직 및 설퍼프린트 사진

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 극후강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.11-0.20%, Si:0.40%이하, Mn:0.70%-1.10%, P:0.020%이하, S:0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용강에 Ca-Si을 0.8~1kg/ton을 투입하여 MnS개재물을 구상화처리하고, 구상화 처리된 용강을 진공설비에서 20~30분 동안 환류하여 탈수소처리한 다음, 연속주조하여 슬라브를 제조한 후 상기 슬라브를 다단적치 하여 상온에서 공냉한 다음, 1150~1280℃의 온도로 가열하고 1회 압하율이 16~30%의 압하를 적어도 1회이상 하는 조건으로 열간압연하고, 이후 11~20℃/hr의 속도로 냉각하는 연속주조에 의한 인장강도 40kgf/mm²급 극후강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명강 성분계의 첨가이유와 수치한정 이유에 대해 상세히 설명한다. 상기 탄소(C)는 40kgf/mm²급 강의 강도를 확보하기 위한 기본적인 원소로서, 극후강판의 경우 압연이 완료된 제품의 두께가 두꺼워서 압하비(Slab두께/제품두께)가 부족하여 압연중 가공도가 낮아져 인장강도가 하락하는 문제가 있으므로 0.11%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 탄소(C)가 0.20%를 초과할 경우 연속주조시 슬라비의 두께방향 중심부에 편석대가 과대해져서 확산성수소 집적에 의한 균일발생 및 절삭가공시 경도의 상승에 따른 가공성 열화의 요인이 되어 바람직하지 못하다.

상기 규소(Si)는 0.40%이상이 되면 비금속개재물을 형성하여 강의 두께방향으로 분포하게 되어 절단가공시 절단면 불량을 유발시키는 요인이 되어 바람직하지 못하다.

상기 망간(Mn)은 열간압연시 Ar₃변태를 지연시켜 조직의 미세화를 꾀해 강도를 확보하는 원소이나, 소량첨가시 용강중 황화물(FeS)형성의 억제효과가 떨어져 연속주조 과정에서 소재의 내부크랙을 유발하게 되며, 과다첨가시 MnS형태의 개재물이 증가되어 수소집적에 의한 균열발생 및 상기 언급된 탄소(C)의 경우와 같은 중심부 편석문제를 일으키므로 함량을 0.70%-1.10%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

상기 인(P)은 편석을 일으키는 주된 유해원소로서 연속주조중 중심부에 집적되어 내부품질을 열화시키므로 함량을 0.20%이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 황(S)은 용강중에 저융점의 황화물(FeS)을 형성하여 연속주조중 내부크랙을 유발시키는 주된 요인이 되고, 또한 MnS개재물을 형성하여 상술한 수소에 의한 균열 및 중심편석을 일으키는 문제가 있으므로 그 함량을 0.003%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 제조방법에 대해서 설명한다.

상기와 같은 조성을 갖는 용강은 통상의 방법으로 전로 정련하여 출강된 용강에 생석회(CaO)를 투입하면 염기도(CaO/SiO₂)가 적정치가 되어 황의 흡수능이 우수한 슬래그를 형성하고, 여기에 불활성 개스(Gas)를 강하게 불어 교반하면 용강과 슬래그(Slag)간의 반응 기회를 확대시키게됨으로써 용강중의 황(S)을 효과적으로 포집, 부상 시킨후 제거할 수 있다.

그러나, 이러한 작용으로 S이 완전히 제거되지 않고 MnS 개재물이 형성되어 열간압연시 압연방향으로 길게 연신되는데, 여기서 수소가 집적되어 크랙이 발생된다. 따라서, 상기 MnS 개재물을 구상화하면 압연시 길게 연신되지 않고, 크랙발생을 억제할 수 있다. 이를 위해서, Ca계 구상화제인 Ca-Si를 0.8~1kg/ton을 투입하는 것이 바람직한데, 그 이유는 투입량이 너무 적은 경우에는 투입효과가 없고, 너무 많은 경우에는 오히려 산화물계 개재물의 양이 증가되기 때문이다.

상기와 같이 구상화처리된 용강에 있는 수소를 가능한 제거하기 위해 2torr이하의 고진공인 진공처리 설비에서 생산성과 수소처리의 효율성을 고려하여 20-30분 동안 탈수소처리를 실시한다. 이후, 탈수소 처리한 용강을 연속주조하여 슬라브를 제공하는데, 이때 상기 열간슬라브의 온도는 900~1100℃된다. 이 슬라브들을 당업계에서 통상적으로 행하는 다단으로 쌓아 적치하여 공냉함으로써 냉각에 소요되는 기간을 연장시키는 것이 바람직하다. 그 이유는 강판의 두께가 두꺼울수록 강중에 함유된 수소량이 증가되어 수소집적에 의한 균열발생 위험이 높으므로 수소의 대기방출 기회를 최대한 확대시킬 수 있기 때문이다.

상기와 같이 공냉한 후, 슬라브를 통상의 방법인 1150-1280℃의 온도범위로 가열한 다음 압연롤(Roll)로 소재에 여러번의 압하(Pass)를 실시하는 열간압연으로 최종 목적하는 제품의 치수를 얻는다.

이때, 상기의 여러번의 압하중 하기에 정의되는 1회(Pass)압하율이 16~30%의 범위가 되는 압연을 적어도 1회이상 실시하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 연속주조과정중 슬라브 중심부에는 기공과 내부크랙 등의 내부결함이 흔히 발생되므로 열간압연과정에서 이를 압착시켜 건전한 내부품질을 확보하기 위해서는 압하 단계(Pass)중 적어도 1회이상 16~30%의 압하율로 압하해야 하기 때문이다. 상기 압하율은 16%이상일수록 그 효과는 크나, 생산설비의 조건을 고려할 때 30% 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 방법으로 열간압연하고, 이후 압연재내에 있는 수소가 충분히 확산되어 외부로 방출될 수 있도록 11~20℃/hr의 속도로 서냉하는 것이 바람직하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1은 본 발명강, 비교강 및 종래강의 화학성분 및 제조공정을 나타낸 것으로 통상의 방법으로 출강된 용강에 생석회(CaO)를 투입하여 황의 흡수능이 우수한 슬래그를 형성한후 아르곤 개스를 분당 2.0-2.5Nm³로 불어넣고 용강의 강교반을 통해 강중 황(S)의 부상분리를 도모하였고, 진공처리 설비에서 최저 진공도 2torr이하의 조건에서 20분 이상 환류를 통한 탈수소처리를 행하였으며, 발명강(1-3) 및 비교강(1)은 Ca-Si 분말을 용강톤당 0.8~1kg 투입하여 MnS개재물의 구상화를 꾀한후 용강을 연속주조법으로 제조된 슬라브를 다단적치하여 공냉하였고, 비교강(2)는 구상화처리는 하였으나 다단적치 공냉을 하지 않고 수냉을 실시하였다. 이때 종래강은 조괴법에 의해 제조된 강종이다.

이하, 상기표 1의 강슬라브를 각각 하기 표 2와 같은 조건으로 압연 및 서냉을 실시한 다음 최종 두께별로 내부품질과 관련된 가공성을 평가하고 초음파탐상 결과를 나타내었다.

상기 표 1과 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조성 및 제조조건 범위를 만족하는 발명재(1-6)의 경우 비교재에 비해 내부크랙 발생이 없으며 절단성, 절삭성 및 초음파 탐상결과 JIS G0801 기준을 만족하는 양호한 내부품질을 나타냄을 알 수 있다. 반면 망간(Mn)과 황(S)함량이 기준을 초과하여 구상화처리와 다단적치 공냉을 실시하지 않은 비교재(3,4)의 경우 내부크랙이 발생하였고 편석에 의한 가공성도 불량한 것으로 나타났으며, 초음파탐상에서도 불합격되었다. 또한 구상화처리와 다단적치공냉을 실시하였으나 열간압연중 최대 1회 압하율이 16%미만인 비교재(1,2)의 경우도 불충분한 압하에 의한 내부기공이 미압착되어 초음파 탐상결과 불합격됨을 알수 있었다.

한편, 제1도에서 마크로조직 및 설퍼프린트 사진에서 나타난 바와 같이 발명재(1)의 경우(제1도(a)) 내부크랙이 없고 중심부 결함이 없으나, 비교재(2)의 경우(제1도(b))는 내부크랙과 중심부 과다편석에 의한 결함이 관찰되고 있음을 알수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제강연주 공정에서 극후강판의 내부품질에 유해한 성분을 제거 또는 완화시키고 열간압연시 중심부까지 충분한 압하가 될 수 있는 압연조건 및 서냉공정을 채택함으로써 연속주조법에 의해서도 내부품질이 종래의 조괴법과 동등한 극후강판을 제공할 수 있고, 상기 제강된 극후강판은 가능하게 국내 기계산업 분야의 극후강판 수요증가에 부응할 수 있으며, 고가의 조괴재의 수입대체할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 극후강판의 제조방법에 있어서,

   중량%로, C:0.11-0.20%, Si:0.40%이하, Mn:0.70%-1.10%, P:0.020%이하, S:0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용강에 Ca-Si을 0.8~1kg/ton을 투입하여 MnS개재물을 구상화처리하고, 구상화 처리된 용강을 진공설비에서 20~30분동안 환류하여 탈수소처리한 다음, 연속주조하여 슬라브를 제조한후 상기 슬라브를 다단적치하여 상온까지 공냉한 다음, 1150~1280℃의 온도로 가열하고 1회 압하율이 16~30%의 압하를 적어도 1회이상 하는 조건으로 열간압연하고, 이후 11~20℃/hr의 속도로 냉각함을 특징으로 하는 연속주조에 의해 인장강도 40kgf/mm²급 극후강판의 제조방법.