KR19990011720A - 스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철공정중 산세도유강판 및 냉연강판을 제조하는 공정에서 열연판 표면에 형성되는 열연스케일을 용이하게 제거할 수 있도록 열연강판 제조공정에서의 냉각속도를 적합하게 제어하여 열연강판을 제조하는 방법의 제공에 관한 것이다.

본 발명은 열연코일을 마무리압연온도에서 권취온도까지 90-120℃/sec의 냉각속도로 냉각시키고, 상기 권취온도이후 570℃ 이상의 온도에서 560∼400℃까지 20∼300℃/min의 냉각속도로 냉각시킨 후 상온으로 급냉시키며, 이러한 냉각처리후 열연스케일의 뷔스타이트 분율이 약 50% 이상으로 되도록 하는 것을 특징으로 하느 스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법을 제공한다.

Description

스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법

본 발명은 제철공정중 산세도유강판(pickled oiled strip) 및 냉연강판을 제조하는 공정에서 열연판 표면에 형성되는 열연스케일을 용이하게 제거시키기 위해 열연강판 제조공정에서 권취공정이후의 냉각속도를 제어시키며 중간급냉온도를 설정하여 특정온도에서 상온으로 급냉시키는 것에 의해 산세성 및 박리성이 우수한 스케일을 형성시킴으로써 강판의 표면품질을 더욱 향상시킬 수 있는 스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법에 관한 것이다.

종래의 방법에 의한 산세도유강판 및 냉연강판의 제조는 열연강판을 고온에서 권취(coiling)한 후 코일야드(coil yard)에서 일정온도까지 냉각되도록 자연냉각시켜야 하므로 제조공기가 약 7일 정도 소요되며 코일야드의 확보를 위한 야드관리방안도 매우 복잡한 문제점이 있으나 본 발명의 방법에서는 열연 권취공정 이후에 열연강판이 일정온도까지 특정 냉각속도로 강제냉각되기 때문에 위와 같은 문제점 또한 효과있게 해소된다.

열연강판을 이용하여 산세도유강판 및 냉연강판을 제조하는 종래의 전형적인 방법은 열연강판을 일정온도의 고온에서 권취한 후 코일야드에서 약 5일 정도 자연냉각시킴으로써 고온에서 습식산세공정을 통과시킬 때 발생가능한 표면결함이 방지되도록 강판이 일정온도 이하로 냉각된 후 이를 약 80℃로 가열된 염산 혹은 황산수용액으로 채워진 산세조 및 세척조를 통과시켜 산세도유강판으로 제조하거나 냉연용 소재로 제조하도록 하는 것이다.

이와 같은 종래의 방법에 의해 제조된 열연강판에는 뷔스타이트가 2∼6wt% 존재하고 산세성 및 기계적 박리성이 열악한 마그네타이트가 80∼60wt% 존재하기 때문에 부식성이 강한 염산 혹은 황산수용액에서 고온에서 장시간 동안 습식산세해야하는 등 운용조건이 엄격해지고 산세액농도 및 온도관리를 위한 주변설비의 관리, 유지가 복잡하며 산세액 교체 등의 소모성 재료비 부담이 가중될 뿐만 아니라 제조공기도 5∼7일 정도 소요됨으로써 코일야드의 회전율을 저하시키고 물류비를 상승시키는 것 등의 폐단이 수반되고 있다.

또 다른 종래의 방법으로는 고온의 안정상인 뷔스타이트를 상온까지 잔존시키기 위한 방법으로 열연판을 350℃까지 저온권취시켜 뷔스타이트의 공석변태속도가 가장 빠른 온도구간인 420℃∼500℃를 빠른 냉각속도로 통과시키는 방법(일본공개특허공보 平1-237007)이 있으나, 이 경우는 저온권취에 의한 저온변태생성상 때문에 재질의 변화를 유발시킬 수 있다. 나아가서, 저온권취시 항복점 상승을 억제시킬 수 있는 보론(B)을 0.0010∼0.0050(％) 첨가하여 열연판을 제조하는 방법도 있으나 이 경우에는 산화성이 강한 보론을 정확한 함량으로 첨가시키기가 용이하지 않으며 좁은 함량 범위를 갖는 적정 보론함량을 초과할 경우에는 기계적 성질에서 큰 차이를 발생시킬 수 있다.

또한, 산세도유강판의 경우는 기존 수요가에서 냉연강판을 대체함에 따른 제조원가 절감을 목적으로 수요가 급증하고 있는 추세이며, 산세도유강판을 이용하여 도장 및 도금강판을 제조하기 때문에 그 표면품질에 대한 요구는 더욱 엄격해지고 있을 뿐만 아니라 고강도고가공성 강판 등의 고급강재를 요구하고 있기 때문에 실리콘(Si) 등의 합금원소가 점점 다량 첨가되고 있다. 그러나, 실리콘은 열연공정중 고온에서 페욜라이트(fayalite)라는 고온액상(liquid phase)의 철실리콘산화물을 형성하여 열연공정에서 고압수탈스케일(hydraulic descaling)방법에 의해서도 그리고 습식산세공정에서도 잘 제거되지 않아 표면결함을 발생시키게 되며 산세후에도 표면층에 실리콘이 농화된 채로 남아 있게 되어 도금공정에서 미도금결함 및 도금층박리 등의 불량을 야기시키고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해서 연구발명된 것으로, 제철의 열연공정에 있어서 종래의 열연강판 제조방법과는 달리 열연 권취공정 이후의 열연판 냉각속도 및 중간급냉온도를 설정하여 권취공정 이후의 냉각속도를 제어함으로써 산세도유강판 및 냉연강판의 표면품질을 더욱 향상시킬 수 있으며 열연공정이 완료되는 시점에서 열연판의 온도가 거의 상온에 가까운 온도까지 급냉되기 때문에 제조공기 단축 및 코일야드의 회전율 향상을 가져오며 재고일수 등을 단축시킴으로써 물류비의 저감이 가능하게 하는 스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 방법 및 본 발명의 방법에 의한 열연강판 제조공정에 있어서 강판에 대한 냉각패턴의 개요를 보여 주는 그림.

도2는 종래의 방법 및 본 발명의 방법에 의해 제조된 열연강판의 기계적 성 질 비교 그래프.

도3은 종래의 방법 및 본 발명의 방법에 의해 제조된 열연강판의 산세성 비교 그래프.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 마무리압연온도 2 : 열연권취온도 3 : 냉각대 냉각속도

4 : 권취후 냉각속도 5 : 마무리압연기 6 : 냉각대

7 : 열연권취기 8 : 열연코일 9 : 중간급냉온도

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기존의 열연공정에서 제조된 열연코일과 기계적 성질에서 차이를 가져오지 않고 박리성이 우수한 열연스케일을 형성시키기 위해 기존의 열연공정중 냉각대(run out table)에서의 냉각속도는 동일하게 유지하면서 습식산세성 및 기계적 박리성이 가장 우수한 뷔스타이트가 안정한 산화물상으로 존재하는 570℃ 이상의 온도에서 중간급냉온도인 560℃∼400℃까지 20∼300℃/min의 냉각속도로 냉각시킨 후 이어서 상온의 물에 급냉시킴으로써, 뷔스타이트가 변태마그네타이트(transformed magnetite)로 가장 빠르게 변태되는 공석변태온도 구간인 500℃∼420℃의 구간을 제어냉각시키고, 이로써 박리가 어려운 열연스케일 조성인 마그네타이트로의 변태를 억제시켜 탈스케일성을 향상시킬 수 있도록 하는 방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 방법은 저온변태생성상을 형성시키지 않음으로써 동 방법으로 제조된 열연판은 기존 열연판의 기계적 성질대비 인장강도는 -2∼4kg/㎟, 항복강도는 -3∼1kg/㎟, 그리고 연신율은 -6∼1％의 범위를 가진다. 또, 계속되는 조질압연 및 냉연공정에서 표면에 주름살이 생기는 코일브레이크(coil break) 결함을 유발시키지 않는 온도까지 열연공정에서 냉각시키고, 이와 같은 과정을 거쳐 형성된 스케일층은 박리성이 우수하여 종전보다 훨씬 더 용이하게 제거될 수 있는 바, 습식산세법에 의해서는 산세완료시간이 현저히 단축되고, 기계적 탈스케일방법에 의해서는 스케일을 거의 완전히 제거시킬 수가 있다.

도1은 스케일 박리성이 우수한 열연강판을 제조함에 있어서 마무리압연기(5) 출측에서부터 상온까지 강판에 대한 냉각패턴의 개요를 보여 주는 그림으로서, 본 발명은 산세도유강판 및 냉연용 소재를 제조할 때 일정한 온도로 관리되는 마무리압연온도(1)에서 특정권취온도(2)까지는 기존의 열연강판 제조방법과 같은 냉각대(6)에서의 냉각속도(3)인 90℃∼120℃/sec의 냉각속도로 냉각시킨 후, 특정권취온도(2) 이후 570℃이상의 온도에서 권취후 냉각속도(4)를 기존의 자연공냉에 의한 냉각속도인 6℃/min 보다 빠른 20℃∼300℃/min의 냉각속도로, 뷔스타이트의 공석변태온도 이하의 온도범위인 560℃∼400℃에 해당하는 중간급냉온도(9) 범위까지 냉각시키고, 상기 중간급냉온도(9)에서 열연코일(8)을 상온으로 급냉시키도록 하는 것을 특징으로 하며, 이같은 본 발명의 특징에 의해 기존의 방법으로 제조된 열연판의 기계적 성질과 차이가 없으면서 스케일 박리성이 우수한 열연강판이 제조될 수 있다.

실시예

냉연용 및 산세도유용 열연강판을 아르곤 가스 분위기의 100℃에서 3분간 유지한 후 대기분위기로 전환시켜 680℃까지 90℃/sec의 냉각속도로 냉각시켜 열연공정의 냉각대 조건을 모사한 후 권취후 냉각속도 및 중간급냉온도를 변화시켜 서로 뷔스타이트 함량이 상이한 열연판을 제조하였다. 각 조건별 열연판에서 형성된 스케일중 뷔스타이트 함량 및 열연판의 표면 스케일의 기계적 박리성을 평가한 결과를 하기 표1에 나타내었다. 이때 스케일의 기계적 박리성평가는 1.0㎜직경의 와이어(wire)가 롤러표면에 식설되어 브러쉬를 구성하고, 전체 롤직경이 250㎜이며 최대토크가 5.0㎏.m, 브러쉬롤 회전속도가 900rpm, 그리고 상하 브러쉬롤간 간격은 10∼1100㎜로 조절가능한 브러쉬롤 유니트(unit)를 이용하여 행하였다.

본 발명의 방법에 따라 특정 열연조업조건으로 제조된 열연판 표면의 스케일은 완전히 제거될 수 있었다. 특히 스케일중 뷔스타이트의 함량이 50wt％ 이상이 되도록 한 경우 우수한 스케일 박리성이 얻어지는 것으로 판단된다.

도2 및 표1에 나타난 바와 같이 권취공정 이후의 열연판 냉각조건 변화에 따른 기계적 성질의 변화는, 기존 열연판의 인장강도대비 2.04㎏/㎟감소∼3.89㎏/㎟증가의 범위였으며 항복강도는 3.45㎏/㎟감소∼0.18％증가의 범위였다. 이러한 기계적 성질의 변화 범위정도는 기타 열연조업조건을 다소 조정함으로써 현재의 열연판의 재질과 유사한 혹은 보다 우수한 기계적 성질을 확보할 수 있다.

상기와 같은 권취공정 이후의 냉각속도 및 중간급냉온도의 조업조건 변화에 따른 재질, 기계적 박리성 및 뷔스타이트 함량의 변화로부터 기존 열연판의 기계적 성질을 크게 변화시키지 않고 스케일 박리성이 우수한 열연강판을 제조하기 위한 조업조건을 설정할 수 있었으며, 이는 표 1에 나타낸 바와 같이 680℃→(20℃∼300℃/min냉각)→560℃∼400℃→급냉의 조건이다.

냉연용 열연강판의 스케일 중에서의 뷔스타이트 함량변화에 따른 산세시간의 변화를 분석하기 위하여 82∼83℃로 유지된 10% 염산수용액에서 산세하여 표면에서의 스케일이 완전히 제거되는 시간을 산세완료시간으로 하였다. 도3에 나타난 바와 같이 2.0∼6.8wt％의 뷔스타이트 함량을 갖는 종래법에 의해 제조된 열연판 산세완료시간이 약 22초인데 비해 본 발명의 방법에 의해 제조된 열연판의 경우는 산세완료시간이 그 보다 훨씬 짧고 뷔스타이트 함량이 많을수록 산세시간이 단축됨을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 방법으로 박리성 및 산세성이 우수한 열연스케일을 갖는 열연강판을 제조함으로써 산세완료시간을 단축시키고 기계적 박리를 가능하게 하여 습식산세법에 의해서만 산세도유강판 및 냉연강판용 강판을 제조할 때 발생될 수 있는 산세후 표면의 변색을 방지시킬 수 있고 열연판 스케일층을 기계적으로 박리시킬 수 있는 기계적 탈스케일법을 병행하여 사용하는 경우 습식산세후 표면층에 실리콘이 농화되는 원인에 기인한 도금층 박리 등의 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라 고강도고가공판에 첨가되는 실리콘에 의한 표면결함 발생을 저감시킬 수 있으므로 보다 고품질의 무산세도유강판, 냉연강판 및 도금용소재를 생산할 수 있게 하여 준다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 열연강판은 그 스케일 박리성이 우수하므로 스케일 박리에 필요한 산세설비 및 주변설비를 간소화 또는 생략할 수 있어 경비절감은 물론 보다 환경친화적 제조공정을 구축할 수 있으며 강판의 제조공기를 약 7일에서 1일 이내로 크게 단축할 수 있다. 그리고 생산된 열연강판을 자연냉각을 위해 코일야드에서 야적할 필요가 없으므로 코일야드의 회전율을 향상시키며 재고일수 등을 단축시킴으로써 물류비의 저감이 가능케 하는 것 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 열연코일을 마무리압연온도에서 권취온도까지 90-120℃/sec의 냉각속도로 냉각시키고, 상기 권취온도이후 570℃ 이상의 온도에서 560∼400℃까지 20∼300℃/min의 냉각속도로 냉각시킨 후 상온으로 급냉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각처리후 열연스케일의 뷔스타이트 분율이 약 50％ 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 스케일 박리성이 우수한 열연강판 제조방법.